电解工艺对电解铝液质量的影响研究(上)

简介了铝电解机制对电解铝液中氢和Al2O3夹杂形成过程的影响,分析了铝液中Al2O3夹杂形成的机理,推算了CO2,对铝液扩散的质量传递方程,描述了效应处理期间铝液中氢和Al2O3夹杂的形成过程.利用Person-Waddington模型测算了铝液中可能形成的Al2O3夹杂最大值.电解液中的水份被电解成氢和氧,阴极析出的氢通过扩散和杂一气寄生机制进入铝液,是电解铝液中氢的主要来源.铝电解工艺对电解铝液具有一定的自净化作用.     

电解工艺对电解铝液质量的影响研究(下)

简介了铝电解机制对电解铝液中氢和 Al2O3夹杂形成过程的影响,分析了铝液中Al2O3夹杂形成的机理.推算了CO2对铝液扩散的质量传递方程,描述了效应处理期间铝液中氢和Al2O3夹杂的形成过程.利用Person-Waddington模型测算了铝液中可能形成的A12O3夹杂最大值.电解液中的水分被电解成氢和氧,阴极析出的氢通过扩散和杂一气寄生机制进入铝液,是电解铝液中氢的主要来源.铝电解工艺对电解铝液具有一定的自净化作用.     

电解铝液制备7005铝合金的铸态组织与性能

采用光学显微镜观察、扫描电镜观察及能谱分析、室温拉伸试验等手段研究了电解铝液中的Fe、Si、氢、Al2O3夹杂对7005铝合金铸态组织性能的影响.结果表明,电解铝液中的杂质元素Fe、Si与合金中的Mn、Mg等元素作用形成AlFeMnSi、Mg2Si等第二相,分布于晶内以及晶界处.电解过程中生成的氢和A12O3夹杂物,是短流程工艺影响铝熔体冶金品质的主要根源.铸造过程中形成的疏松和气孔是铸态7005合金拉伸试验中断裂的原因.     

低铝脱氧不锈钢夹杂物演变规律分析

为改善2205双相不锈钢的洁净度,在不影响连铸可浇性前提下,通过尝试低铝脱氧工艺,即将成品铝含量控制在0.0045%左右,使钢液中的夹杂物向镁铝尖晶石、钙铝酸盐等类型演变。实验结果表明：精炼结束后钢液全氧含量为15ppm,钢液中的夹杂物固液比例为1,呈半固半液结构;LF精炼阶段夹杂物按“MgO·Al2O3→MgO/MgO·Al2O3→CaO-MgO-Al2O3”的路径进行转变,LF出站得到的CaO-MgO-Al2O3夹杂物与常规铝脱氧得到的CaO-MgO-Al2O3夹杂物在结构组成存在差异：核心为纯MgO,中间层MgO·Al2O3,外层3CaO·Al2O3。     

阳极气体传质对铝液中氧化铝夹杂形成影响机理研究

采用第一性原理的分子动力学方法模拟研究阳极气体对铝液传质形成Al_2O_3夹杂过程的影响。结果表明,在电解铝液中,CO_2分解成CO和O,铝被氧化。反应过程相对势垒变化为初始结构(0Ha)→过渡态Ⅰ(0.019Ha)→中间态(0.030Ha)→过渡态Ⅱ(-0.042Ha)→反应结束(-0.056 Ha)。CO_2与电解铝液反应过程为:CO_2→CO_(2(ad))→CO_(ad)+[O]→CO↑+[O],3[O]+2Al→Al_2O_3,总反应为:3CO_2+2Al→Al_2O_3+3CO↑。离解产物氧与铝结合形成的铝氧键非常稳定。以电解铝液为原料,配制了一组工业纯铝试样,采用扫描电镜研究了凝固试样的组织。对高温电解铝液而言,阳极气体是一种极强的氧化剂,能同高温铝液剧烈反应生成Al_2O_3夹杂。电解铝液中氧化夹杂对铝样组织产生冶金遗传效应,氧化夹杂聚集在纯铝上,气孔比较发达,表明气体通过氧化夹杂形核、长大。     

12CaO·7Al_2O_3精炼渣吸附非金属夹杂物实验分析

以45钢为考察对象,通过对钢液中非金属夹杂物去除的理论分析,研究12CaO.7Al2O3精炼渣去除夹杂的性能。结果表明:12CaO.7Al2O3精炼渣不仅能够吸收大量的铝脱氧产物Al2O3,而且增大了夹杂物的半径,对钢液夹杂物的排除有很好的效果。     

铝脱氧钢浇注过程漂浮物成分组成试验分析

为验证铝脱氧钢浇注后期钢液上漂浮的夹杂物的性质及成分组成,分析其来源,经试验判断夹杂物为浇注过程中二次氧化生成的Al2O3夹杂物。     

P91钢轧制钢管翅皮、孔洞缺陷分析

通过对P91钢毛管内表面翅皮及钢管的检测分析,探讨了P91无缝钢管在轧制过程中毛管内表面出现翅皮缺陷和钢管出现孔洞缺陷的原因。结果表明,翅皮表面有复合型夹杂物,成品管中有B类复合型夹杂物,这种复合型夹杂物是形成翅皮缺陷、钢管出现孔洞缺陷的主要原因。复合型夹杂物是Al2O3和Na2O-CaO-MgO反应产物,Al2O3非金属夹杂物主要是炼钢时Al和O的反应产物（铝脱氧）,Na2O-CaO-MgO是炼钢时作为N加入剂用的氮化铬铁FeNCr10-B带入的Na2O、CaO、MgO复合型夹杂物的反应产物。     

12CaO.7Al2O3�����������ǽ���������ʵ�����

 以45#钢为考察对象,通过对钢液中非金属夹杂物去除的理论分析,研究12CaO•7Al2O3精炼渣去除夹杂的性能。结果表明：12CaO•7Al2O3精炼渣不仅能够吸收大量的铝脱氧产物-Al2O3,而且增大了夹杂物的半径,对钢液夹杂物的排除有很好的效果。     

电解铝液制备的7005铝合金铸态拉伸断口分析

通过室温拉伸试验研究了电解铝液制备的7005合金铸态力学性能,并采用光学显微镜观察、扫描电镜观察及能谱分析等手段对拉伸断口及其纵截面的组织形貌进行分析.结果表明,电解铝液中的Fe、Si、H2、Al2O3夹杂对7005合金铸态力学性能有显著影响.铝电解过程中生成的H2和Al2O3夹杂,是铸锭中形成疏松、夹杂的原因.电解铝液中的Fe、Si杂质元素与合金中的Mn、Mg等元素作用形成硬脆、粗大的AlFeMnSi、Mg2Si等第二相,分布于晶内以及晶界处.试样的断裂主要是由夹杂物、疏松孔洞及AlFeMnSi脆性相等裂纹源的综合作用而引起的,拉伸断裂的模式为穿晶方式的韧窝-准解理混合型断裂.     

铝电解过程对电解铝液的净化作用探讨

本文对比分析了采用长流程、短流程工艺熔铸铝合金过程中,氢和氧化铝夹杂的形成过程。分析了铝电解工艺过程对电解铝液的自净化作用。电解铝的工作介质为冰晶石熔体,对氧化铝有良好的溶解性能,通过溶解电解液-铝液界面上的氧化铝达到脱氢除杂的效果。电解铝液中存在的微量稀土具有固氢排杂的作用。现代大型铝电解槽电流强度达到350kA,存在于铝液中的不导电、不被铝液润湿的氧化铝夹杂,在强烈电磁场的耦合作用下聚集沉降在电解槽的边部、角部或铝液漩涡的交界处。     

硫质量分数对船体钢诱发点蚀行为的影响研究

采用腐蚀浸泡的方法研究了酸性氯离子环境下S质量分数对低合金船板钢耐蚀性的影响,探讨了非金属夹杂物诱发点蚀形核的机理。结果表明,杂质元素S对钢的耐蚀性具有不利影响。随着S质量分数的增加,钢的耐点蚀性能恶化。S元素损害耐蚀性主要与钢中的非金属夹杂物有关。不同种类夹杂物诱发点蚀的机理有显著差异。单一MnS夹杂物与基体间存在缝隙,其诱导点蚀形核包括缝隙腐蚀和夹杂物溶解两个过程,MnS夹杂物是最敏感的点蚀诱发源;MXS-Al2O3复合夹杂物同样能诱发低合金钢的点蚀形核,包裹在Al2O3外层的硫化物优先发生溶解,成为腐蚀介质的通道,从而引发局部腐蚀。MnS-Al2O3夹杂物的点蚀形核能力大于CaS-Al2O3夹杂物,CaS遇到水容易发生水解并在夹杂物周边形成OH-,阻碍了坑内部的酸化,有利于抑制钢的耐局部腐蚀性能。     

夹杂物对油井管钢氢致开裂腐蚀的影响

对油井管钢进行了pH 2.0溶液浸泡的氢致开裂(HIC)试验。考察了油井管钢的抗HIC性能,分析了不同种类夹杂物对钢板HIC性能的影响。结果表明,在强酸性腐蚀环境中,夹杂物越多,钢对HIC越敏感。诱发油井管钢氢致开裂的夹杂物主要为MnS夹杂物、Al2O3夹杂物和硅铝酸盐复合夹杂物,其中长条状MnS夹杂物危害最大。夹杂物诱发裂纹的初期形貌为夹杂周围出现空洞,空洞的扩展成为氢致裂纹。     

Morphology and chemistry of oxide inclusions after Al and Ti complex deoxidation

The morphology and chemistry of oxide inclusions after various Al and Ti complex deoxidation sequences were investigated at 1600°C. Depending on the addition sequence of Al and Ti deoxidants and the holding time, the morphology and the chemistry were changed. In particular, when Ti was added prior to Al, spherical Al₂O₃ oxide inclusions with hollow holes were frequently observed, which is reported for the first time. On the other hand, when Al was added prior to Ti, Al₂O₃ inclusion formed. When Al and Ti were added simultaneously, Al−Ti−O oxide inclusion formed in the beginning and was transformed to Al₂O₃ inclusion. Based on the experimental results, the formation mechanism of the oxide inclusions after Al−Ti deoxidation was proposed. The nozzle clogging of Ti bearing Al killed steel was also discussed based on the experimental results.     

409L连铸坯夹杂物的实验研究与热力学分析

采用金相、扫描电镜对409L连铸坯的夹杂物数量、分布、类型进行实验研究,热力学分析连铸坯中夹杂物形成机理。结果表明：连铸坯上表面夹杂物数量较多,连铸坯边部三角区域的堆状复合夹杂物数量较多;夹杂物类型以TiN、TiN包裹MgO·Al2O3的复合夹杂物为主;当钢中[N]质量分数0.01%、钢液温度1 580～1 600 ℃,生成TiN夹杂所需要平衡[Ti]质量分数为0.124%～0.154%;钢中[Al]质量分数为0.01%,若钢中[Mg]质量分数不小于7.5×10-5%,则钢液中易生成MgO·A12O3,当[Mg]质量分数不小于0.000 7%后,MgO·A12O3转变为MgO。     

铝液净化的关键限制因素

从Al2O3杂膜和液态金属结构分析入手，阐述了气体在铝-杂H2系统中形核长大的全过程，提出“寄生机制”，并被试验和实践所证实，杂的存在是气体难以除净的关键限制因素，杂吸附着气，气寄生于杂，杂多气多，除气必排杂，排杂是除气的基础。     

高温长时条件下TiAl合金与醋酸锆粘结氧化钇模壳的相互作用

针对TiAl合金定向凝固工艺要求,研究了高温长时条件下Ti-47Al-2Cr-2Nb合金熔体对醋酸锆粘接氧化钇模壳的侵渗作用和模壳对合金铸棒的污染状况。结果表明,醋酸锆粘结氧化钇模壳与Ti-47Al-2Cr-2Nb合金在1550,1600,1650℃下保温30min后,TiAl合金熔体的侵渗作用仅限于模壳内表层,模壳整体结构完整,未见合金液渗出。合金铸棒中存在两种夹杂物,一种是Al2O3,一种是由Al2O3和Y-Al-O组成的混合夹杂物。随着保温温度的升高,合金铸棒中夹杂物的尺寸和体积分数明显增加。1650℃保温30min条件下,夹杂物分布在合金铸棒的整个横截面上;1550,1600℃保温30min后,夹杂物从合金铸棒的边缘向中心呈减少趋势;1550℃保温30min条件下,铸棒中的夹杂物基本上仅分布在距边缘约500μm内,至铸棒表面2500μm处已基本没有夹杂物存在。文章对合金铸棒内部夹杂物的形成机理进行了分析。