铁液中Al2O3纳米颗粒溶解和熔化的热力学研究

与块体材料相比,纳米材料尺寸小、界面能大,导致其溶解和熔化过程的热力学不同于块体材料.从理论上推导了Al2O3纳米颗粒在铁液中的元素平衡溶度积以及熔化温度与颗粒尺寸之间的关系,结果表明,随颗粒尺寸减小,平衡溶度积逐渐增加,熔化温度逐渐下降,而且粒径越小,平衡溶度积和熔化温度的变化率越大.经计算,1873K铁液中Al2O...     

Fe-Mn-Al-C低密度钢中的脱氧合金化夹杂物

为了研究Fe-Mn-Al-C低密度钢脱氧合金化夹杂物的生成及机理，采用Si、Mn、Al进行脱氧合金化，通过场发射扫描电子显微镜结合夹杂物自动分析系统对Fe-Mn-Al-C低密度钢样品中的夹杂物进行观察。结果显示，Fe-Mn-Al-C低密度钢中夹杂物主要分为6类，即单颗粒Al₂O₃夹杂物、单颗粒MnS夹杂物、单颗粒AlN夹杂物、Al₂O₃-MnS复合夹杂物、AlN-MnS复合夹杂物、Al₂O₃-AlN-MnS复合夹杂物。单颗粒的Al₂O₃、MnS、AlN夹杂物的数量相对较多，夹杂物尺寸以小于5μm为主。热力学计算发现Al₂O₃在脱氧合金化时生成，AlN在固相分数为0.844时开始析出，而MnS在完全凝固后的固相钢中开始析出。不同夹杂物间的二维晶格错配度计算结果显示，MnS(110)/Al₂O₃(001)、AlN(001)/Al<...     

钢中夹杂物研究的新方法及其应用

研究了一种采用非水溶液电解法与RTO金属包埋切片微米一纳米表征法联合分析钢中非金属夹杂物的新方法,该方法全过程对夹杂物不产生任何损伤破坏作用．通过夹杂物检测结果实例分析证明,该方法能够得到夹杂物表面和内部形貌及相组成的完整清晰信息．     

添加A12O3纳米粉对中空钢55SiMnMo力学性能与夹杂物的影响

研究了中空钢55SiMnMo还原前期加0、018％、铸锭时加0．002％的120nmAl2O3纳米粉后钢的力学性能和夹杂物。结果表明，添加0．02％Al2O3纳米粉使锻后空冷55SiMnMo钢的屈服强度提高了13．9％，常温冲击韧性提高了70．8％；场发射SEM观察得出Al2O3纳米颗粒大多数成为非金属夹杂物的核心，钢中大部分夹杂物得到了细化，尺寸均在300nm～3μm之间。     

钢包内气泡的形成与运动过程的数值模拟

 以钢包精炼底吹氩气过程中氩气泡为研究对象,运用VOF模型追踪氩气与钢液的界面,在层流条件下三维数值模拟了氩气泡的生成和运动过程。采用Tecplot进行模拟结果的后处理,研究了不同气体流量条件对气泡脱离直径的影响以及气泡的运动特性。模拟结果显示,氩气泡的形成历经膨胀、脱离两个阶段,气泡脱离直径随着气体流量的增加而增加,针对2 mm直径的孔口,其鼓泡流量上限为1.325 L/min。气泡从孔口脱离后历经近似球形、扁平的椭球形、规则的椭球形和不规则的球帽形的形状变化;气体流量越大,气泡的变形程度越剧烈,气泡位于钢包高度中上部位置时,全部呈现近似规则的球形,不随流量的改变而改变。     

分子动力学在钢铁冶金中的应用及展望

分子动力学是一种模拟物质结构和性质的方法,概括了分子动力学模拟的基本原理与技术,总结分析了分子动力学在冶金中的应用现状。基于微、介观尺度存在的小尺寸效应,简要介绍了笔者用分子动力学方法在研究钢液中纳米夹杂物的热力学、界面性质等方面的前期工作进展。基于洁净钢技术快速发展的趋势,指出分子动力学在钢铁冶金中将获得广泛应用。     

红土镍矿中MgSiO_3在NaOH亚熔盐体系中的浸出反应机理

根据硅镁型红土镍矿中镁硅酸盐存在形式,采用化学沉淀法合成Mg Si O3,通过正交实验考察反应温度、反应时间、液固比和Na OH浓度对Mg Si O3在Na OH亚熔盐体系中的浸出过程的影响,得出优化实验条件为:反应温度为210℃,反应时间为180min,液固比为6:1,Na OH浓度为80%。在优化实验的基础上,采用Raman光谱对反应过程进行在线检测,利用XRD和IR光谱分析反应后的水浸渣结构变化,解析Mg Si O3在Na OH亚熔盐体系中的反应机理。结果表明:在反应过程中,Si O4中的Si—O被破坏,Na OH介入硅酸盐晶格中,其中间产物为Mg2Si O4和Na2Mg Si O4,Mg2+经过碱浸过程可以脱离Si O4阵列,以Mg(OH)2形式从其硅酸盐中得以释放。     

纳米材料微观结构的透射电镜和高分辨电镜表征技术

介绍了适用性很广的FKM制样法。应用该技术可以从微米-纳米颗粒、微米-纳米纤维、微米-纳米膜或含有界面的试样中切取可供透射电子显微镜研究的薄膜，对微米-纳米材料的微观结构进行表征，且制样的效率高，薄区大，完整性好。对纳米材料微观结构的透射电子显微镜和高分辨电子显微镜表征具有参考价值。     

镁处理低碳钢中MgAl2O4夹杂物的聚集行为

 为了研究MgAl₂O₄夹杂物的聚集行为,通过金相试样法和有机溶液电解分离法结合场发射扫描电子显微镜对镁处理铝脱氧低碳钢中单颗MgAl₂O₄夹杂物、多粒子MgAl₂O₄夹杂物进行观察。热力学计算结果表明,MgAl₂O₄夹杂物在液相中析出。FactSage计算得到钢中夹杂物相变规律,夹杂物预测种类与试验观察结果一致。对多粒子MgAl₂O₄夹杂物进行分析,发现腔桥力远远大于毛细管作用力、范德瓦尔斯力、黏滞力。因此,腔桥力是诱导MgAl₂O₄夹杂物发生聚集的主要作用力。钢液条件为温度升高、低a_O(氧活度)、低w([S])时,腔桥力数值较小,引起MgAl₂O₄夹杂物的聚集能力最弱。     

SiO2基酸化剂高温消解转炉钢渣中游离CaO的研究

转炉钢渣中游离CaO的水化膨胀是导致转炉钢渣体积安定性不良的重要原因。通过高温配加SiO_2基酸化剂,改变w(SiO_2)/w(CaO)对转炉钢渣进行稳钙改质处理。利用化学检测分析、X射线衍射和场发射扫描电子显微镜对SiO_2基酸化剂高温消解转炉钢渣中游离CaO的效果和特征进行研究。结果表明,改质后的转炉钢渣的w(SiO_2)/w(CaO)在0.37以上,就能满足钢渣中f-CaO低于3%的水泥和混凝土行业使用标准,且消解率达到60%以上,而当w(SiO_2)/w(CaO)为0.67时,f-CaO低于1%,且消解率达到90%以上;改质前后转炉钢渣的矿相组成有明显差异,改质后转炉钢渣以硅酸二钙、镁黄长石、镁铁尖晶石、磁铁矿和铁铝酸钙相为主,并且镁黄长石相随着w(SiO_2)/w(CaO)的增大而增多;转炉钢渣酸化稳钙前f-CaO被紧密包裹在矿相基体中,高温酸化改质后,团簇状聚集的f-CaO颗粒会嵌在硅酸盐相间,无明显包裹现象,尺寸为0.5~2μm。