粉末冶金50%Si_p/6061Al复合材料的结构与性能

以Si粉和6061Al合金粉末为原料,采用机械球磨-常压烧结工艺制备硅颗粒含量(质量分数)为50%的颗粒增强铝基复合材料,利用扫描电镜和X射线衍射仪分析不同温度下烧结的复合材料结构与物相组成,并测试材料的密度、抗弯强度、硬度及热膨胀系数等性能。结果表明,通过球磨可获得成分均匀的Si_p/6061Al复合粉体。烧结温度为700℃时,50%Si_p/6061Al复合材料仅含少量Al_2O_3杂质,Si相分布均匀,呈半连续骨架结构,Si颗粒与6061Al基体合金结合良好,材料中孔隙的数量和尺寸都最小。在680~750℃温度范围内,随烧结温度升高,50%Si_p/Al复合材料的致密度及抗弯强度先增大后降低,在700℃烧结的50%Si_p/6061Al复合材料具有优异的综合性能,其致密度、抗弯强度、硬度(HB)、热膨胀系数(室温)分别为96.4%,310.8 MPa,225.4和7.43×10~(-6)/K。     

大功率电力机车车轴用EAlN钢的生产工艺实践

车轴用钢EAlN(/%:0.32~0.38C,0.15~0.35Si,0.80~1.10Mn,≤0.015P,≤0.010S)300 mm×300mm钢坯试制流程为60 t电弧炉-LF-VD-8.4 t铸锭-1 000 mm初轧机开坯工艺。通过EAF热装≥70%的预处理铁水,EAF控制终点[P]≤0.008%和[C]≥0.10%,出钢留钢10%,高碱度渣(CaO)/(SiO_2)=4~7并喂Al线精炼,控制[Al]s 0.020%~0.040%,VD后喂0.5 kg/t Si-Ca线,氩气保护浇铸等工艺措施,使生产的EAlN钢的洁净度为[O]≤15×10~(-6),[H]≤1.0×10~(-6),[N]≤80×10~(-6),P≤0.015%,S≤0.005%,A、B、C、D类非金属夹杂物级别≤1.0,EAlN车轴钢坯和车轴技术指标符合大功率电力机车车轴的技术要求。     

210 t 复吹转炉-CAS 精炼-连铸流程生产低碳铝镇静钢的洁净度

洁净低碳铝镇静钢(%:0.05～0.06C、0.04Al)由210 t顶底复吹转炉-CAS精炼-连铸230 mm板坯流程冶炼.通过27～28 min CAS密封吹氩处理,钢液T[O]由CAS前(50～60)×10-6降至(19～24)×10-6,中间包钢水T[O]降至(17～20)×10-6,铸坯总氧含量为(11～15)×10-6.铸坯中主要为≤3 μm的球状、块状Al2O3和Al2O3-MnS复合夹杂.≥50μm的大型夹杂物最高含量为5.18 ms/10kg.     

50 t EBT EAF-LF( VD) -CC 流程冶炼 25MnB 钢终点B控制的工艺实践

通过电弧炉配加25~36 t/炉铁水,出钢加100 kg铝铁预脱氧,LF精炼过程精炼渣碱度≥4,喂Al线(目标0.015%Al)后加钛铁(目标0.04%Ti),VD后加硼铁,软吹氩5~10 min,连铸全程保护浇铸等工艺措施,25炉25MnB钢(/%:0.23~0.28C,0.15~0.35Si,1.00~1.30Mn,0.0005~0.0030B,≤0.065Ti)Φ180 mm圆坯的O含量为8×10^-6~13×10^-6,N含量为30×10^-6~49×10^-6,B含量0.0015%~0.0024%,B的回收率可达90%,有效地改善了B的控制精度和25MnB钢成品B的命中率。     

电子束熔炼法制备高纯金属钒的实验研究

金属钒粉通过冷等静压成型和真空烧结成钒坯条后,采用电子束熔炼对钒坯条进行提纯研究。利用EPMA-1720电子探针(EPMA),Olympus-PMG3型光学显微镜(OM)、电感耦合等离子体发射光谱仪(ICP-AES)和氧氮氢分析仪分别对钒坯条和熔炼后钒锭的微观形貌、金相组织以及纯度进行观察和检测。实验研究结果表明:钒坯条存在孔隙,显微组织不致密,而电子束熔炼使得钒晶间孔隙得以消除,钒基体晶界结合紧密,组织变得致密均匀。经电子束熔炼,钒金属间隙杂质元素C,O,N的含量显著降低,去除率分别达到56. 41%,79. 17%和52. 38%。而元素H由于本身含量较少,从熔炼前80×10-6降低到50×10-6,去除率为37. 50%。钒金属非间隙杂质元素Si,Al,Mg,P,Cd的蒸气压与V的蒸气压压差较大,去除效果较明显。元素Mo,B属于高熔点难熔杂质,蒸气压比V的蒸气压小去除率偏低,钒金属经电子束熔炼后纯度达到99. 932%。     

高压气瓶用钢4147 Φ500 mm连铸圆坯的生产实践

永钢高压气瓶钢4147(/%:0.46~0.50C,0.15~0.35Si,0.8~1.0Mn,≤0.015P,≤0.008S,0.85~1.10Cr,0.15~0.25Mo,0.02~0.04Al)的冶炼工艺为110 t EBT电弧炉-LF-VD-Φ500 mm圆坯连铸。通过使用炉料80%铁水+20%废钢, 控制(Pb+As+Sn+Sb+Bi)≤150×10^-6,EAF终点[C]≥0.08%,终点[P]≤0.006%,并在出钢过程加1.0 kg/t Al;以及采用LF精炼合成渣（/%:40~55CaO,20~30Al₂O₃,≤6MgO,≤4.0SiO₂,≤1.5FeO),成品硫含量≤0.002%,T[O]≤17×10^-6,[N]≤32×10^-6,[H]≤0.9×10^-6,(Pb+Sn+Sb+As+Bi)≤0.013 7%;连铸圆坯中心疏松、缩孔≤1.5级,轧材各类夹杂物均≤0.5级,满足高压气瓶钢质量要求。     

LIBS法定量分析钛合金中的合金元素

采用波长1064 nm Nd:YAG固态激光器对钛合金样品进行激发,中阶梯光栅光谱仪作为分光系统,时间分辨增强型(ICCD)检测器检测光信号,激光诱导击穿光谱(LIBS)分析方法对钛合金中合金元素的含量进行测定。实验优化了延时时间参数以提高方法分析性能,并最终确定最佳延时时间为2μs。在优化的实验参数下对TC11钛合金系列标准样品中的5种元素Al,Mo,Zr,Fe,Si绘制标准曲线,并对TC11样品中合金元素的含量进行定量分析。结果表明,Al,Mo,Zr,Fe,Si各元素的方法检出限分别为8.98×10~(-4),8.43×10~(-4),4.99×10~(-4),1.73×10~(-4),4.03×10~(-4)。TC11样品中Al,Mo,Zr,Fe,Si含量(质量分数)分别为6.84%,3.24%,1.55%,0.11%,0.26%。采用t检验法将LIBS测定结果与国标方法 GB/T 4698的结果进行对比,验证方法的准确度,Al,Mo,Zr,Fe,Si元素的t值分别为1.37,1.63,0.82,0.61,1.83,均小于95%显著性水平下的临界值t0.05,6=2.45。说明对钛合金样品成分进行定量分析,激光诱导击穿光谱是一项快速、有效的分析技术,分析结果具有可靠性。     

SrTiO_3-Al_2O_3系陶瓷的制备及介电性能的研究

采用固相反应法制备(1-x)Sr Ti O3-x Al2O3(摩尔分数x=0.30~0.50)系列微波介质陶瓷材料。通过设计实验改变Al2O3的添加量和烧结温度来研究体系的相组成、显微结构及介电性能之间的变化规律。结果表明:随着Al2O3添加量的增多,陶瓷体系的介电常数呈减小趋势;在1390~1450℃下,保温4h烧结时制备的(1-x)Sr Ti O3-x Al2O3陶瓷的致密度随烧结温度的变化不大,均在94%以上。当烧结温度为1450℃,x=0.5时,所制备的陶瓷体系具有较好的介电性能:介电常数约为77.57,介电损耗小于4.4×10-4,致密度约为98%。     

Al_2O_3含量对碳纳米管增强Cu基复合材料性能的影响

利用机械合金化法(MA)、磁力搅拌法(MS)、放电等离子烧结工艺(SPS)制备材料样品,研究了Al2O3含量对碳纳米管(CNTs)增强Cu基复合材料性能的影响。结果表明,加入Al2O3与碳纳米管增强相后的Cu基复合材料与纯Cu相比,磨损率降低了70.9%~85.7%,维氏硬度提高了11.6%~24.5%。当添加1.0%CNTs和1.6%Al2O3(质量分数)时所制备的复合材料的综合性能最优:相对密度为97.5%,维氏硬度为75.2 HV,热导率为272.45 W/(m·K),电导率为4.39×107Ω-1·m-1。     

电站锅炉管用钢15CrMoG的生产实践

锅炉管用钢15CrMoG(/%:0.12～0.18C、0.17～0.35Si、0.40～0.70Mn、≤0.015P、≤0.010S、0.80～1.10Cr、0.40～0.55Mo、≤0.08V、≤0.020Alt)要求非金属夹杂物的级别C≤1.0、Ds≤1.0。该钢的生产流程为铁水预处理-120 t LD-LF-RH-280 mm×380 mm连铸坯-轧制Φ100～Φ120 mm圆管坯。通过铁水深脱硫、LD终点控制0.03%～0.09%C、0.004%～0.012%P、0.006%～0.015%S,加铝铁2.5 kg/t的低铝脱氧,使用碱度为3～4的精炼渣,使中间包钢水的P含量为0.005%～0.012%,S含量0.005%～0.008%,Al含量为0.004%～0.008%,圆管坯的各项指标均满足用户协议要求。     

石钢GCr15SiMn轴承钢的开发

石钢通过60t电弧炉-LF(VD)精炼-300mm×360mm矩坯连铸-连轧工艺生产Φ90mm、Φ100mm、Φ105mm轴承钢GCr15SiMn(%:1.00C、0.5Si、1.0Mn、1.45Cr、0.02Al) 。通过电弧炉无渣出钢、LF精炼渣碱度≥3.5, VD处理和全程保护浇铸,低拉速(0.40～0.55m/min),弱二冷(0.18～0.25L/kg),电磁搅拌等工艺措施,使[O]≤8×10^-6,钢中非金属夹杂物总级别2.5～3.0级,无发纹,疏松和偏析≤1.0级,碳化物不均匀性均满足标准要求。     

100 t EAF-LF-VD-CC流程冶炼非调质钢49MnVS3的工艺实践

10炉非调质钢49MnVS3(/%:0.46~0.48C,0.30~0.40Si,0.88~0.92Mn,0.001~0.014P,0.004~0.005S,0.09~0.10V,0.19~0.22Cr)由100 t EBT DC EAF-LF-VD-260 mm×340 mm坯连铸-Φ140~150 mm材轧制流程生产。采用兑入75%铁水,EAF前期脱磷至≤0.015%P,出钢前[C]为0.20%~0.30%,精炼时加150~200kg碳化硅,控制LF精炼渣碱度2.80~2.95,(CaO)/(Al₂O₃)=1.2~1.6,VD后喂1.5 m/t钙铁线,软吹时间≥15min等工艺措施,49MnVS3钢中[N]、[H]和[O]分别为130×10^-6~220×10^-6,1.2×10^-6~1.5×10^-6和5×10^-6~11×10^-6,成品材晶粒度≥5级,非金属夹杂物和低倍组织均≤1.5级,组织(带状≤1级)和力学性能(R_m 803~883 MPa,R_el 517~590 MPa, A 16%~21%,A_ku 39~99 J)均满足标准要求。     

湘钢预应力钢丝用钢SWRH82B盘条的质量控制

湘钢采用铁水预处理-80t顶底复吹转炉-90 t LF-150 mm ×150 mm方坯连铸机-高速线材轧机成功开发出Φ11~13mm的预应力钢丝和钢绞线用钢SWRH82B(%:0.79~0.83C,0.70~0.80Mn,0.17~0.22Cr,≤0.020S,≤0.025P)盘条。实践表明,中间包钢水过热度控制在15~25(30)℃,拉坯速度2.6~2.9m/min,拉坯速度波动值≤0.2m/min,二冷水量1.95~2.10L/kg,可使铸坯中心碳偏析比(铸坯中心碳含量/钢水碳含量)≤1.04,盘条索氏体率≥85%,实际拉拔和捻股过程中10⁴m的断丝率≤1次。     

120 t BOF-LF-RH-CC流程冶炼石油套管钢时TiN的析出和控制

石油套管用钢(/%:0.26~0.29C,0.25~0.35Si,0.40~0.50Mn,≤0.009P,≤0.004S,0.95~1.05Cr,0.09~0.11V,0.02~0.04Al,0.015~0.020Ti,≤0.0060N)的生产流程为铁水预处理-120 t BOF-吹氩-LF-喂CaSi线-RH-合金化-喂CaSi线-软吹氩-Φ220 mm圆坯连铸工艺。通过热力学分析得出钢中N含量超过50×10^-6以及工业试验得出生产的圆铸坯中的N含量为67×10^-6时,在铸坯中易形成2μm以上的TiN夹杂。通过控制BOF终点[N]≤30×10^-6,LF终点[S]≤25×10^-6,[O]≤25×10^-6,[N]≤35×10^-6,RH合金化后终点[N]≤35×10^-6,[H]≤1.5×10^-6,稳定喂CaSi线速度300~400 m/min,控制中间包[N]≤40×10^-6,严格连铸保护浇铸工艺,则铸坯中的N含量≤50×10^-6,钢中TiN夹杂数量显著下降,未发现大尺寸TiN夹杂物。     

高速压制法制备90W-10Cu复合材料

采用高速压制技术(HVC)制备W90骨架,然后在氢气炉中1400℃高温熔渗得到90W-10Cu复合材料。研究压制温度及压坯质量对压坯密度及显微形貌的影响。结果表明:随压制温度升高,压坯密度增大,在950℃高速压制可获得相对密度大于80.65%的W骨架,钨颗粒连接致密,分布均匀,孔隙联通性好。当压坯质量增加时,由于外加的能量密度减小,导致压坯密度减小。通过2次高速压制,压坯密度进一步提高;90W-10Cu材料的相对密度达99.5%,热导率175W/(m.K),气密性1×10-10Pa.m3.s-1,热膨胀系数(CTE)为6.74～7.41/(10-6K-1),各项指标均达到相应热沉材料的要求。     

钨坩埚密度均匀性研究

为了研究钨坩埚密度均匀性,用等静压-烧结法制备直径301 mm×350 mm钨坩埚,从钨坩埚的壁部及底部线切割取样,检测分析样品密度及氧含量。结果发现:用等静压-烧结法制备出的直径301 mm×350 mm钨坩埚烧坯密度18.22 g/cm~3,机械加工之后钨坩埚密度减小约0.1 g/cm~3;钨坩埚底部密度相对低,圆弧拐角处是密度最低的区域,此处的密度比端口处密度减小约0.2 g/cm~3;钨坩埚密度大的位置氧含量相对低,底部圆弧拐角处是氧含量最高的区域。研究认为:采用充分还原厚壁区域坯料以及促进钨坩埚下部烧结收缩的方法可提高钨坩埚密度均匀性。     

镜面塑料模具钢P80R热轧扁材表面裂纹分析和工艺改进

P80R钢扁材(/%:0.15C,0.25Si,1.70Mn,0.012P,0.002S,3.01Ni,0.34Mo,1.07Cu,1.10A1)的生产流程为110 t LD-LF-RH-4.2 t铸锭-初轧开坯150 mm×615 mm扁材-轧成60 mm×610 mm扁材。经检验和分析得出,裂纹附近Ni,Cu严重富集,其Ni含量和Cu含量分别达32.55%~33.53%和7.97%~8.86%,Cu的富集导致表面晶界氧化,形成裂纹,应控制钢中Cu含量、加热温度和时间。通过将钢中Cu含量从1.07%降至0.92%,Al含量由1.10%降至0.88%,Ni/Cu由2.7增加至3.3,1 100~1 140℃加热保温时间由30~50 min降至20~30 min,钢坯进行剥皮处理等工艺措施,镜面塑料模具钢P80R扁材裂纹出现率由70%降至≤0.5%。     

120 t BOF-LF-CC流程生产20CrMnTi齿轮钢的工艺实践

武钢条材总厂采用铁水脱硫-120 t BOF-LF-200 mm×200 mm方坯连铸-热轧工艺生产窄淬透性带20CrMnTi齿轮钢。生产结果表明,通过转炉高拉碳工艺,控制终点[C]≥0.08%,出钢时加0.8 kg/t铝块预脱氧、钢包吹氩喂氩喂铝线150 m,LF精炼时喂0.4 kg/t铝线和控制精炼渣碱度3.0~4.0,并采用精确调整合金成分,氩封长水口连铸等工艺措施,生产122炉20CrMnTi齿轮钢成分为(%):0.19~0.21C,0.22~0.31Si,0.85~1.04Mn,1.01~1.19Cr,0.04~0.09Ti,0.02~0.06Cu,≤24×10-6[O],≤55×10-6[N];疏松和偏析级别均≤1.0,晶粒度级别≥9.0;淬透性带宽△HRC≤5.9,满足标准要求。     

提高20CrMnTiH齿轮钢冶金质量的工艺实践

20CrMnTiH齿轮钢（/%:0.17~0.23C,0.80~1.20Mn,0.17~0.37Si,1.00~1.45Cr,0.04~0.10Ti,≤0.035S,≤0.030P,≤0.0020O）的工艺流程为脱硫铁水-120t BOF-LF-160mm×160mm坯连铸-轧制Φ20~45mm材。通过目标控制LF精炼渣碱度4.0~8.0,渣中（FeO）≤0.75%,[Als]0.020%~0.035%,LF白渣时间≥30 min等并经过Ca处理和吹氩搅拌等工艺措施,145炉分析结果表明,T[O]为0.0006%~0.0018%,158炉统计结果得出,当Ca/Als=0.10~0.14时,钢中非金属夹杂物A、B、C细系≤2.0级,粗系≤1.5级,Ds类≤1.0级,20CrMnTiH齿轮钢的冶金质量显著提高。     

高强度船板钢钙处理热力学计算分析-夹杂物变质研究和应用

通过钙处理过程中Fe-Al-Ca-O-S体系的热力学平衡计算,得出在1 873 K时各种平衡态下的[Al]-[O]、[Al]-[Ca]、[Al]-[S]平衡曲线图,并系统分析了各组元对夹杂物变质的影响。研究发现F-级高强度船板钢[Al]为0.02%~0.03%时,为保证夹杂物充分变质,钢中[O]控制在25×10~(-6)以下;钢液中生成12CaO·7Al_2O_3的[Ca]为15.24×10~(-6)~19.97×10~(-6),生成3CaO·Al_2O_3的[Ca]为70.87×10~(-6)~92.88×10~(-6);适当低的钢液温度有利于生成CaS,抑制MnS的聚集析出。120 t BOF-LF-VD-板坯连铸流程生产F-级高强度船板钢DNV F40(/%:0.092C,0.41Si,1.56Mn,0.015P,0.002S,0.032A1,0.035Nb,0.035Ni,0.010Ti,0.080V)的结果表明,当LF精炼渣组成/%:24.9Al_2O_3,55.6CaO,7.7MgO,8.0SiO_2,1.24TFe,加钙前钢中铝含量0.03%,氧含量0.0010%时,每炉钢水喂纯钙线150 m(0.21 kg/m),钢中夹杂物由加钙前Al_2O_3变质为球形钙铝酸盐夹杂物。