钐铁合金感应熔炼实验参数的探究

通过感应熔炼制备钐铁合金,采用XRD、SEM、XRF等手段研究了熔炼压力和次数对熔炼过程Sm挥发以及熔炼终点钐铁合金Sm含量、相组成及组织结构演变的影响,确定了最佳原料状态和Sm补偿量。结果表明:多次熔炼后钐铁合金的相分布更加均匀稳定;为避免Sm过度挥发,熔炼次数不宜过多,反复熔炼3次即可;熔炼压力越大,Sm挥发越少,同时较高的熔炼压力能够抑制合金内部组织的长大。使用均匀稳定的钐铁合金为原料进行熔炼更有利于抑制熔炼过程Sm的挥发。过多的Sm补偿量并不能稳定熔炼终点钐铁合金的Sm含量,一般感应熔炼可选取4%的纯钐补偿量。     

急冷Sm-Fe合金的显微结构及其氮化的研究

采用熔体急冷法,将钐含量为30%(质量分数)的钐铁母合金在高真空旋淬一体炉中进行急冷处理,制得急冷Sm Fe合金薄带。利用X射线衍射仪(XRD)、场发射扫描电镜(FE-SEM)、热重-示差扫描量热分析仪(TG-DSC)、氧氮氢联测仪等对氮化前后急冷态钐铁合金进行了显微组织和结构、氮含量的测定,分析了渗氮效果。结果表明,随着冷却速率的增加,钐铁合金薄带的微观结构显著细化。当旋淬一体炉的单辊转速超过34. 0 m·s-1,制得了一种晶体与非晶体共存的急冷态钐铁合金,由接近Sm2Fe17正成分的晶相与非晶相基体组成。对合金进行渗氮处理后发现,N原子进入到急冷钐铁合金后,形成了以Sm2Fe17Nx和α-Fe为主相的晶体与含氮非晶体共存的化合物,气体渗氮量可以达到4. 155%。这种晶体与非晶体共存的结构特征可以改善钐铁合金的渗氮效果。     

铜模喷铸对钐铁合金组织形貌及物相组成的影响

采用铜模喷铸技术制备钐铁合金快速凝固试样,利用薄材的非稳态导热方程计算钐铁合金在铜模内的冷却速率。借助光学显微镜、扫描电镜、能谱仪、X射线衍射仪及X射线光电子能谱仪研究了钐铁合金在氮气喷铸后快速凝固过程中的组织形貌及物相组成变化。结果表明,氮气将熔融态Sm-Fe合金喷铸到铜模内后,合金的冷却速度约为16.8 K/s;较大的冷却速率使枝晶间距明显变小,促进了合金晶粒细化,并抑制各相之间的相互扩散,合金成分更加均匀;氮化反应基本上只在喷铸试样表面进行,且生成物主要由Sm_2Fe_(17)N_x与氮的氢氧化物构成,相对含量分别为34.36%与65.64%。     

非晶态钐铁合金晶化温度和时间的探究

通过XRD、SEM、DSC等手段分析了含钐量为24%的钐铁合金晶化过程不同阶段的微观形貌和物相组成,研究了温度和时间对非晶态钐铁合金晶化的影响。结果表明:即使钐铁合金快淬速度达到35 m/s,冷却速率达到1.03×10~6 K/s,其快淬薄带也只能形成10%～20%的非晶量;将快淬薄带球磨2.5 h后,Sm_2Fe_(17)主相已达到完全非晶,合金中仅存在少量α-Fe相。钐铁合金快淬薄带球磨2.5 h的非晶态粉末最佳晶化温度和时间分别是700℃和20 min。     

K3AlF6-Na3AlF6-AlF3铝电解体系密度的研究

采用流体静力称重法研究了K<,3>AlF<,6>-Na<,3>AlF<,6>-AlF<,3>铝电解质体系的密度.探讨了K<,3>AlF<,6>,AlF<,3>含量和温度与K<,3>AlF<,6>-Na<,3>AlF<,6>-AlF<,3>体系密度的关系.实验结果表明:K<,3>AlF<,6>-Na<,3>AlF<,6>-AlF<,3>体系密度与温度成较好的线性关系,温度升高,密度降低;随着AlF<,3>含量的降低,体系的密度对温度的变化更加敏感.相同过热度下,固定KR(钾冰晶石含量),随着AlF3含量的增加,体系的密度呈现出不同的变化规律,相同过热度条件下,对于较低的KR=0.1值,随着AlF<,3>含量的增加,体系的密度逐渐下降,对于较高的KR=0.5值,随着AlF<,3>含量的增加,体系密度先降低后增加,存在最低点.相同过热度下,固定AlF<,3>含量,随着KR增加,体系密度也呈现出不同的变化规律,当AlF<,3>为22%,随着KR增大,体系密度变化不大;当AlF<,3>为26%,30%,随着KR增大,体系密度先降低后增加.     

铈对紫铜组织和力学性能的影响

加入适量的稀土元素可有效改善铜及铜合金组织与性能。紫铜中添加稀土后,进行熔炼、轧制和热处理试验,再通过室温拉伸、硬度试验、金相及扫描电镜观察,研究了微量铈对紫铜组织与力学性能的影响。利用等离子体发射光谱仪测定锭坯中铈的含量,并对稀土的收得率和熔炼渣成分进行了分析。力学性能测试和显微组织观察结果表明,铸态晶粒随着铈加入量的增加先减小后增大,且再结晶温度随着铈加入量的增加而提高;紫铜的强度、硬度和晶粒大小随着稀土含量的增加分别先升高后下降,当铈含量达0.04%时,紫铜试样获得最好的综合力学性能,即退火态试样的抗拉强度达到251M Pa,屈服强度为116M Pa,延伸率达到37.22%。     

钐对铜电积用铅基阳极性能的影响

采用二步重熔法制备了不同钐含量的Pb-Sm合金,并考察了钐含量对合金的力学性能、耐腐蚀性能和阳极电位的影响。结果表明,合金抗拉强度随钐含量增大而增大,当钐含量达到0.5%时,抗拉强度为13.9MPa,比纯铅提高了21.9%,当钐含量超过1.0%后,继续提高合金中钐含量,合金抗拉强度提高幅度减缓。当合金中钐含量为0.5%时腐蚀速率比纯铅增加了0.76%,但不会对铅基阳极腐蚀性能产生明显影响。合金电极的阳极稳定电位随钐含量的增加而减小。     

快冷微晶钐铁合金微观结构及渗氮行为

采用快速凝固技术可制备出综合性能优于铸造状态的微晶合金,利用真空旋淬炉制备出了不同冷却速度下的钐铁合金,研究了其显微组织结构和相构成演变规律,并对其进行了氮化处理。结果表明,随着快冷速率的增加,合金中元素偏析程度降低,组织特征呈现粗大树枝晶粒向微晶的演变,当辊速达到24.0m/s时,可得到微晶钐铁合金。在420℃对微晶钐铁合金直接进行氮化处理,其晶粒长大倾向很小。晶粒细小,晶界面积增大,使得有效渗氮点增多,促进了氮原子的扩散,但氮原子主要以含氮化合物的形式分布在晶粒的边界,导致了晶界与晶粒内部的氮化不均匀。     

钐铁熔体中底吹氮气泡的上浮与传质

从气液两相流的一般规律出发,研究了钐铁熔体中底吹氮气泡的上浮与传质,重点讨论了氮气泡在液态钐铁合金中上浮时半径随时间的变化关系,分析了氮气泡在上浮过程中的传质速率。结果表明,钐铁熔体中氮气泡在常压下的半径r随时间t的增大而增大,且气压对氮气泡的长大有明显抑制作用。常压下,氮气泡上浮过程中,气泡的传质速率随时间增加先增大后减小,7.8s时传质速率达最大值6.2×10~(-11) mol/(m~3·s)。当氮气泡上浮时间小于7.8s时,气泡半径对气泡的传质起主导作用,上浮时间大于7.8s时,气泡内气体浓度对气泡的传质起主导作用。气压增大会使气泡的最大传质速率降低,且达到最大传质速率的时间增加。     

GCr15钢大方坯传热凝固数值模拟

以某钢厂GCr15钢大方坯为研究对象,采用ProCAST软件建立凝固数学模型,研究了过热度、拉速和比水量对大方坯凝固过程的影响,并通过对铸坯中心固相率及液芯长度的分析,确定了最佳末端电磁搅拌位置,并优化了拉速。研究结果表明:过热度对铸坯凝固影响最小,随着过热度增加,铸坯表面温度升高,铸坯液芯长度和液相区长度均随之增加,而两相区长度则随之减小;拉速对铸坯凝固影响最大,拉速提高,铸坯表面温度、液芯长度、两相区长度、液相区长度均增大;比水量增加,铸坯表面温度降低,液芯长度减小;当比水量为0.29 L/kg时,过热度应控制在15~35℃,拉速需控制在0.46~0.49m/min,且最佳拉速为0.48 m/min。     

钐铁合金熔体渗氮实验研究

采用静置渗氮与底吹氮气渗氮两种工艺对钐铁熔体进行渗氮,通过XRD、SEM、EDS等手段分别研究渗氮合金样品的物相、形貌及成分,对比了两种工艺的渗氮效果。结果表明,钐铁合金熔体静置渗氮过程中,表面易形成高熔点难熔物质氧化钐,由于氧化钐覆盖在钐铁合金表面阻碍了N原子向熔体内部扩散,静置渗氮法未能达到理想的渗氮效果;底吹氮气渗氮试样的Sm_2Fe_(17)相中存在N元素,同时Sm_2Fe_(17)相主峰向小角度方向发生偏移,表明N原子进入Sm_2Fe_(17)相中,且渗氮效果良好。     

刚果(金)某氧化铜精矿还原熔炼渣物化性能研究

针对刚果(金)某氧化铜精矿中高硅、低铁的特性,通过高温马弗炉还原熔炼试验,考察了碱度和FeO对熔渣形貌、熔点、密度、黏度及电导率的影响。结果表明,该体系熔渣主要以硅酸钙的玻璃相存在,Mg、Al及Fe分散在其中。随着碱度从0.2增加到0.6,熔渣熔点先降低后升高,黏度先增大后减小,密度先减少后增大,电导率呈上升趋势;随着FeO含量从6%增加到10%,熔渣熔点和黏度呈下降趋势,密度和电导率呈上升趋势。适合本体系熔渣的碱度为0.5左右,FeO加入量6%,则熔渣熔化温度1 250℃,黏度2Pa·s(1 400℃),密度2.6～3.0g/cm~3。此时,粗铜品位达到96.5%,铜收得率超过98%。     

镍铁合金中杂质元素铜的去除

 镍铁合金是生产不锈钢的重要原料,其中的杂质元素必须严格控制,杂质元素铜质量分数过高会引起加工热脆性,通过加入脱铜剂FeS对镍铁合金中杂质元素铜的去除进行了系统研究。研究结果表明,脱铜率随着FeS加入量的增加而增大;镍铁合金中碳质量分数在增大至1%的过程中,脱铜率随着碳质量分数增加不断增大;镍铁合金初始铜质量分数越高,脱铜效果越好;在试验温度高于1 500 ℃的高温条件下,温度的升高对脱铜效果有影响但效果不显著。     

含炭纤维湿式铜基摩擦材料的性能

采用粉末冶金方法制备含短炭纤维的湿式铜基摩擦材料,研究炭纤维含量对湿式摩擦材料的摩擦磨损性能和力学性能的影响,以及制动条件对动摩擦因数的影响。结果表明:随着炭纤维含量及材料的孔隙率增加、硬度及密度均降低,摩擦因数呈先增加后减小的变化趋势,磨损量呈先减小后增大的趋势。炭纤维含量为(质量分数)1%时材料的摩擦磨损性能最好,摩擦因数最大且最稳定,磨损量最小。材料摩擦因数随着载荷增大而增大,随炭纤维含量增加磨损率呈先减小后增大的趋势。炭纤维的加入提高了材料的能量许用值。     

碳含量对中铬合金钢组织与力学性能的影响

采用金相观察、扫描电镜及透射电子显微镜分析、硬度测试、室温冲击测试和拉伸测试等研究了碳元素的添加对中铬合金钢组织及力学性能的影响。结果表明，碳含量会明显影响中铬合金钢的基体组织及第二相碳化物等的析出。随着碳含量的增加，经热处理后的合金钢组织中的马氏体逐渐由板条状转变为片状，碳化物不断增加，在中铬合金钢基体中均匀分布，对晶粒变细起到一定的促进作用，残余奥氏体受到铬系碳化物变化的影响，其占比先增加后减少。中铬合金钢试样的硬度随着碳含量的增加整体呈现出先急剧增大后基本稳定，最后又明显增加的变化规律。高碳含量下合金钢的室温冲击吸收功明显降低。研究结果表明通过改变碳元素含量可以实现中铬合金钢力学性能的宽幅调控。     

紧固件用TB2钛合金棒材热处理工艺研究

研究了热处理工艺对原始组织为粗大β晶粒+少量细小α晶粒的紧固件用TB2钛合金棒材组织与力学性能的影响。结果表明：随着固溶温度的升高,棒材组织中α相含量逐渐减少,β晶粒尺寸明显增大,经780℃固溶后强度和塑性匹配最好;固溶+时效处理时,随着时效温度的升高,棒材组织中析出的次生α相体积分数先增加后减少,且棒材强度先升高后降低;经固溶+预拉伸变形+时效处理后,棒材组织中晶粒有一定细化,次生片状α相含量增多,抗拉强度较固溶后直接时效提高了近10%。     

A_2B_7型La_(0.64)Gd_(0.2)Mg_(0.16(1+x))Ni_(3.1)Co_(0.3)Al_(0.1)储氢合金微观组织和电化学性能

以综合电化学性能较佳的低镁含量合金La0.64Gd0.2Mg0.16Ni3.1Co0.3Al0.1为基础,通过改变Mg元素含量的添加方式,用感应熔炼方法与热处理制备了La0.64Gd0.2Mg0.16(1+x)Ni3.1Co0.3Al0.1系列合金,系统研究了该条件下镁元素成分波动(Mg过量值x)对La-Mg-Ni系A2B7型合金微观结构和电化学性能的影响规律。合金相结构分析表明,合金退火组织由主相Ce2Ni7(Gd2Co7)型以及Pr5Co19型、Pu Ni3型和Ca Cu5型多相组成,随Mg过量值x增加,合金中主相Ce2Ni7型相丰度呈现先增加后减小的趋势;当Mg过量值0x≤50%时,合金组织的Ce2Ni7型主相相丰度达到81.04%~87.18%;x=0,80%时,Ce2Ni7型主相丰度减小至76.3%以下。电化学测试结果表明,随Mg过量值x增加,合金电极最大放电容量呈先增加后降低趋势,x=10%时合金具有最高电化学放电容量(384.6 m Ah·g-1);当Mg过量值x在5%~50%范围内变化时,其电极循环稳定性均保持在S100≥90%,此时镁元素成分波动变化对合金电极循环稳定性的影响不敏感。合金电极的高倍率放电性能(HRD)随Mg过量值的增加呈先增大后减小趋势,其中电极表面的电荷转移速率是影响合金电化学反应动力学性能的主要控制步骤。     

X80板坯传热凝固数值模拟

以某钢厂X80钢板坯为研究对象,采用ProCAST软件建立凝固数学模型,模拟了不同连铸工艺条件下230 mm×1 280 mm X80管线钢板坯凝固过程中各点温度及凝固率的变化情况,研究了过热度、拉速和比水量对板坯凝固过程的影响。研究结果表明:过热度对铸坯凝固影响最小,随着过热度增加,铸坯表面温度升高,铸坯液相穴长度随之增加,而两相区则随之减小;拉速对铸坯凝固影响最大,拉速提高,铸坯表面温度、液相穴长度、两相区均增大;比水量增加,铸坯表面温度降低,液相穴长度减小。     

Sn-Bi-Ag-Sb-Ge焊料合金基本性能研究

以纯度为99.95%的锡、铋、银、锑、锗为原料,采用熔炼和浇铸法制备试样。利用XRD衍射仪、扫描电镜、金相显微镜、差热分析仪、可焊性测试仪,静态抗氧化法检测了Ge对Sn-38Bi-0.7Ag-1.5Sb物相、组织、熔点、可焊性、抗氧化性的影响。结果表明,Ge的加入能使Bi相分布更广,晶粒变细;随着Ge的加入,合金熔点不变,熔程升高,Ge质量分数为0.007%时,熔程变化最小,流动性最好;随着Ge的增大,润湿性先变差后变好,Ge的含量为0.007%时,润湿性最好。Ge的加入使合金抗氧化性先增大后减少,确定合金最佳配方质量比为:Sn-38Bi-0.7Ag-1.5Sb-0.007Ge。     

A2B7型La0.75Mg0.25Ni3.5-xFex(x=0～0.3)贮氢合金相结构及电化学性能研究

采用感应熔炼方法制备了La0.75Mg0.25Ni3.5-xFex(x=0.0.05,0.1,0.2,0.3)四元贮氢合金,系统地研究了合金B侧Fe对Ni部分替代对合金相结构及电化学性能的影响.X射线衍射(XRD)分析表明,La0.75Mg0.25Ni3.5-xFex由(La,Mg)2Ni7相(包括Gd2Co7型高温相和Ce2Ni7型低温相)组成.此外,随着Fe元素的加入,该类合金中出现CaCu5型LaNi5相,且随着Fe含量的增加而增多.电化学测试表明,随Fe含量的增加,合金电极活化次数变化不大,而其最大放电容量呈现先增后减的趋势,合金的最大放电容量由x=0.05时的376.21 mAh·g -1下降到x=0.3时的340.89 mAh·g-1;合金的高倍率放电性能随着Fe含量的增加而降低,当电流密度为900 mA·g-1时,合金的高倍率放电性能由83.66%(x=0)减小到62.23%(x=0.3);循环稳定性先增加后下降.