2017年, 第29卷, 第11期　刊出日期：2017-11-15

  

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综合论述
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  钢铁基复合材料的研究现状及发展前景

  秦偲杰，张朝晖，刘世锋，李安

  . 2017, 29(11): 865-871. https://doi.org/10. 13228/j.boyuan.issn1001- 0963. 20170238

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  钢铁基复合材料由于具有低成本及优异的综合性能，逐渐成为复合材料开发的热点。简要阐述了钢铁基复合材料性能的影响因素，包括钢铁基体、增强体和复合界面三者的性质，归纳了目前钢铁基复合材料的主要制备方法，列举了颗粒增强钢铁基复合材料、钢铁基复合板以及纤维增强钢铁基复合材料的研究现状。最后，探讨了钢铁基复合材料的研究方向和应用前景，指出制备方法协同化、构型复杂化、用途多元化和高通量集成技术将在今后钢铁基复合材料的发展中扮演重要角色。
冶炼与加工
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  SiO2对镁质酸性球团性能的影响

  李杰，韩闯闯，杨爱民，刘卫星，张玉柱，刘连继

  . 2017, 29(11): 872-877. https://doi.org/10. 13228/j.boyuan.issn1001- 0963. 20160414

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  为了改善镁质酸性球团矿质量，以唐钢提供的矿粉为原料，通过改变矿粉1、矿粉2的配比，调整SiO2含量，研究SiO2对镁质酸性球团性能的影响。结果表明：随着SiO2含量的升高，矿粉1配比逐渐较少，矿粉2和高镁粉配比逐渐增加，成球率、生球强度变化不大，生球爆裂温度由638℃逐渐降低，并在SiO2的质量分数为6. 5%时达到570℃，然后趋于平缓；球团抗压强度整体呈现下降的趋势，变化范围为2853～2377N/个，SiO2质量分数每提高0. 1%，抗压强度降低22. 72N/个；软化开始温度呈下降的趋势，软化区间变化不大，维持在31～42℃；赤铁矿晶粒不易长大，晶键有变细的趋势且有明显的石英和玻璃质出现，导致球团矿性能变差。
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  含碳球团熔融渗碳机理

  张俊，戴晓天，严定鎏，沈朋飞

  . 2017, 29(11): 878-882. https://doi.org/10. 13228/j.boyuan.issn1001- 0963. 20160362

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  使用CaO- SiO2- Al2O3合成渣与磁铁矿、石墨粉制备含碳球团，考察了球团中渣相成分、渣量以及碳含量对铁水渗碳量的影响，并探讨了含碳球团内铁的熔融渗碳行为和机理。结果表明，熔融渗碳分为熔融还原渗碳以及铁熔体聚合过程渗碳2个阶段，前一阶段熔渣中Fe2+含量与铁的渗碳量处于动态平衡过程，主要受熔渣化学成分的影响；后一阶段的渗碳过程决定铁的物理渗碳极限，主要与铁、碳颗粒的接触条件有关，且熔渣中Fe2+的还原极限与渣相碱度和SiO2绝对含量有关，铁的熔融渗碳量（质量分数）可以达到4%左右，满足铁锍分离要求。
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  高磷鲕状赤铁矿酸浸脱磷动力学

  赵栋 ，李光强 ，王恒辉 ，马江华，沈毓，秦庆伟

  . 2017, 29(11): 883-891. https://doi.org/10. 13228/j.boyuan.issn1001- 0963. 20160346

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  在HSC6. 0计算软件热力学分析的基础上，采用正交实验确定了高磷鲕状赤铁矿酸浸脱磷保铁的最佳工艺，并以最佳工艺为基础进行了酸浸过程中脱磷和铁损反应的动力学研究。热力学分析表明H2SO4为最佳酸浸用酸。正交实验得出最佳酸浸条件为： H+浓度为0. 5mol/L的H2SO4溶液、酸浸时间40min、温度298K、液固比200mL∶14g、搅拌速度100r/min。在该条件下，脱磷率可达98. 89%，铁损率仅为0. 51%。通过SEM- EDS对酸浸前后高磷鮞状赤铁块矿试样分析表征得出：经H2SO4浸出后，磷灰石基本完全溶解，含铁矿相未发生明显反应。动力学分析显示：优化条件下，酸浸脱磷反应在298～328K内符合收缩未反应核模型，浸出过程主要受内扩散控制，表观活化能为11. 24kJ/mol；铁损反应在298～328K内遵循收缩未反应核模型，浸出过程主要受化学反应控制，表观活化能为42. 24kJ/mol。
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  高炉喷吹用秸秆炭性能表征

  王颖钰，潘建，朱德庆，王林

  . 2017, 29(11): 892-899. https://doi.org/10. 13228/j.boyuan.issn1001- 0963. 20170014

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  实施碳减排是中国全面执行《巴黎协定》的承诺，利用秸秆炭替代煤粉用于高炉喷吹可实现部分碳减排。采用热分析（TG、DTG、DSC）和角锥法对热解小麦秆炭、玉米秆炭、棉秆炭、稻杆炭、2种无烟煤和1种烟煤的燃烧特性和灰熔特性进行了研究，考虑到碱负荷对高炉顺行的影响，考察了棉杆炭可替代烟煤的比例。结果表明：秸秆炭较煤粉着火点温度、燃尽点温度低，燃烧速率快，释放热量高，燃烧过程稳定，综合燃烧性能好。但秸秆炭（除了棉秆炭）碱金属含量较高，灰熔点温度较低，易结渣，替代煤粉比例不宜较高；而棉杆炭由于CaO含量较高，其灰分软化温度大于1200℃，灰融特性较好。在不影响高炉顺行的条件下，棉杆炭可以部分替代烟煤,其喷吹量为11. 37kg/t，CO2减排量可达65. 7kg/t。
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  单辊驱动冷轧平整机振纹实测及振动机理分析

  周家林，何浩，饶刚，潘成刚，彭城武，陈晓海

  . 2017, 29(11): 900-905. https://doi.org/10. 13228/j.boyuan.issn1001- 0963. 20160391

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  对某单辊驱动四辊冷轧平整机振动测试结果及其工作辊接触界面的摩擦学、阻尼特性，工作辊的稳定性，自激和受迫振动机理进行了分析。通过对振动信号的分析与比较，得到了平整机的振动特征以及振动与振纹之间的相互影响关系。在支撑辊使用初期，平整机振动的主要成分是自激振动，且自激振动的根源在于工作辊接触界面的负阻尼特性，而负阻尼产生源于轧制界面异步轧制搓轧区改变了摩擦力方向及辊间接触界面打滑现象的存在。在支撑辊使用中后期，由振纹引起的强迫振动加速了振纹的形成，系统的振动为强迫振动和自激振动共存。研究结果为解决实际生产中平整机振动带来的冷轧带钢质量问题提供了理论依据。
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  基于PSO- RBF神经网络的轧辊偏心在线辨识

  李沣骥，刘鸿飞，张兴

  . 2017, 29(11): 906-911. https://doi.org/10. 13228/j.boyuan.issn1001- 0963. 20160361

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  在实际生产中，轧辊偏心往往会导致带材厚度的波动，降低带材的质量。离线辨识轧辊偏心的控制方法在实际生产中效果不明显甚至会其反作用。为了使轧辊偏心能够在线自适应辨识，提出了一种基于改进粒子群算法优化的RBF神经网络的在线辨识方式，建立在线训练模型，对轧辊偏心信号进行在线辨识研究并与未采用该算法的在线辨识方式进行对比。结果表明，基于改进粒子群算法优化的辨识方式速度更快、精度更高，能迅速地辨识出生产过程中的轧辊偏心信号的变化，达到了期望的结果。
材料研究
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  700℃时效过程中HR100合金的碳化物析出行为

  王鲁 ，杨钢，刘正东，马龙腾

  . 2017, 29(11): 912-918. https://doi.org/10. 13228/j.boyuan.issn1001- 0963. 20160377

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  对经700℃时效不同时间后的镍基HR100合金中的析出相进行了定性与定量分析，研究了HR100合金中的碳化物在长期时效过程中的析出行为。结果表明，HR100合金中的M6C型碳化物为亚稳相。在长期时效过程中，随着合金元素的扩散，HR100合金中的M6C会逐渐转化为M12C。而且在700℃时效1万h过程中，HR100合金中的碳化物的析出行为主要分3个阶段：快速析出与M6C→M12C转化阶段，相对稳定阶段，M12C和M23C6进一步析出、长大阶段。另外，对不同类型碳化物中的合金元素配比在长期时效过程中的变化进行了分析，发现在（M6C+M12C）的粗化过程中，Cr元素和Mo元素起主要作用；而在M23C6的粗化过程中，Cr元素起主要作用。
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  球化剂稀土含量对大断面球铁石墨组织及低温冲击韧性的影响

  李蒙

  . 2017, 29(11): 919-925. https://doi.org/10. 13228/j.boyuan.issn1001- 0963. 20160407

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  选用3种具有不同Ce含量的球化剂FeSiMg6RE2、FeSiMg8RE3和FeSiMg8RE5对铁液进行盖包法处理，球化处理后浇注成180mm×180mm×200mm的球铁试块。通过室温拉伸、光学显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)、能谱分析仪(EDS)和低温冲击试验机等分析手段，研究了稀土元素Ce对大断面低温球铁的石墨组织、力学性能和低温冲击韧性的影响。结果表明：用稀土含量低的球化剂FeSiMg6RE2进行处理，试样的石墨组织细小均匀，石墨形态好，低温冲击韧性高，冲击功平均值约为14. 5J；用稀土含量高的球化剂FeSiMg8RE3和FeSi- Mg8RE5分别进行处理，试样中出现了大面积碎块状石墨等变异组织，低温冲击韧性差，冲击功平均值分别约为6. 5和5. 1J。能谱分析结果表明：高稀土含量球化剂处理的球铁试样，石墨组织晶界上发生了稀土元素Ce的富集，其质量分数分别约为0. 36%和0. 42%，这是造成铸件中碎块状石墨等变异组织产生的根本原因，严重恶化了铸件的力学性能。
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  添加Y对富铜纳米相强化铁素体钢拉伸性能的改善

  徐红兵，刘宏玉 ，赵萌，吕均益，季洋海，柯明鹏

  . 2017, 29(11): 926-932. https://doi.org/10. 13228/j.boyuan.issn1001- 0963. 20160374

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  针对富Cu纳米相强化铁素体钢空气时效后拉伸脆断的问题，选取含与不含Y的2种对比合金钢进行相关研究。采用光镜(OM)、扫描电镜(SEM)观测了钢的基体组织、断口及氧化层；高分辨透射电镜(HRTEM)和X射线能谱(EDS)分析了纳米析出相的形貌、尺寸、数量密度、化学成分和晶体结构。结果表明：含Y钢中的含Y富Cu纳米析出粒子平均尺寸变大但数量密度降低，铁素体晶粒变细，钢的拉伸强度、塑韧性改善；Y的拖曳效应使氧化层变薄且钢基体- 氧化层、氧化层之间结合牢固。富Cu纳米相强化铁素体钢空气时效后拉伸性能的改善，来源于Y的细化晶粒、抗氧化和净化效果。
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  Monel K- 500合金高温流变特性及其本构方程

  朱玉亮，王哲，郑文杰，宋志刚，丰涵

  . 2017, 29(11): 933-938. https://doi.org/10. 13228/j.boyuan.issn1001- 0963. 20160328

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  采用Gleeble 3800热模拟实验机研究了Monel K- 500合金在变形温度为850～1100℃，应变速率为0. 01～10s-1时的高温流变行为，测定了合金在不同条件下的流变应力曲线。结果表明，最大压缩变形量对合金的流变行为影响不大；变形温度相同时，合金在应变速率为0. 1s-1时取得最大峰值应变；根据Arrhenius模型得到了合金的热变形本构方程。
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  NdFeB- CeFeB互扩散对其组织和磁性能的影响

  郑延，温宏远，张铁桥，陈夫刚，张澜庭

  . 2017, 29(11): 939-944. https://doi.org/10. 13228/j.boyuan.issn1001- 0963. 20160410

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  近年来由于Ce元素的价格优势和特殊性能，Ce掺杂NdFeB永磁体受到越来越广泛的关注。通过900℃均匀化处理、真空扩散焊接和900℃扩散处理制备了NdFeB- CeFeB扩散偶，探究了NdFeB和CeFeB互扩散对各自微观结构和磁性能的影响。扫描电子显微镜(SEM)和能谱分析(EDS)结果发现，随着900℃保温处理时间增长，组织中的第二相和孔洞逐渐消失。互扩散后Ce原子不能置换Nd2Fe14B中的Nd原子，而是主? 桓籒d相捕获。而Nd原子扩散后置换Ce2Fe14B中的Ce原子，形成了(Nd0. 615Ce0. 385)2Fe14B和(Nd0. 165Ce0. 835)2Fe14B两相，证明(Nd1-xCex)2Fe14B化合物存在溶解间隙。两相区(Ce, Nd)FeB样品中Ce平均原子数约占总稀土原子数的69%，饱和磁化强度μ0MS约为1. 46T，各向异性场μ0HA约为7. 37T，其磁性能未因高Ce含量而大幅下降主要归功于两相组织的“核壳”结构和Nd对Ce价态的影响。
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  夹杂物对Cr- Ni系高强度钢耐蚀性能的影响

  张峰 ，陈惠芬，柴锋，李健，陈小平

  . 2017, 29(11): 945-951. https://doi.org/10. 13228/j.boyuan.issn1001- 0963. 20170002

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  对比研究了2种Cr- Ni系高强度钢在人造海水条件下耐蚀性能差异，采用ASPEX自动扫描电镜分析了钢中夹杂物种类、数量和分布，利用金相显微镜对夹杂物引发腐蚀的过程开展了原位分析，并利用扫描电镜(SEM)，观察了腐蚀后样品的微观形貌。全浸腐蚀实验结果表明，A钢虽然合金含量较高，但其腐蚀速率要大于B钢；夹杂物分析及其原位腐蚀实验研究表明，B钢通过Ca处理获得了良好的夹杂物改性效果，将钢中对耐蚀性提高不利的MnS夹杂物改性为CaS复合夹杂物，降低了B钢的点蚀敏感性，提高了B钢的耐蚀性能。