研究分析了电弧炉炼钢过程的冶金学特征,指出供应能量对电弧炉炼钢的物质转化过程起到了决定性的作用.观察、认识到在炼钢过程中存在着微观、介观、单元操作级和工位级等尺度级的时空多尺度结构.在工位级按能量将供氧、供电两项功率单元进行跨尺度集成,形成了工位级跨尺度能量集成的一般方法,并用数学公式进行了描述.工业试验和工业生产表明:跨尺度集成的理念和方法与炼钢生产相结合可取得较好的生产效果,平均冶炼电耗为271.1kW·h·t-1,氧气消耗为40.4m3·t-1,冶炼周期为52.9min

从冶金效果、设备性能、工艺条件等方面对LF-RH与RH-LF二次精炼法进行了全面的研究,分析了两种工艺下RH真空处理的特点,对两种工艺下管线钢中有害元素及夹杂物的控制进行了讨论.LF-RH与RH-LF工艺下生产的X70管线钢铸坯中的T[O]平均为14×10-6和19×10-6,显微夹杂物个数分别为2.48个/mm2和2.62个/mm2,达到很高的洁净度水平.LF-RH工艺铸坯中氮平均为53×10-6,RH-LF工艺条件下铸坯氮含量为平均38×10-6,为以后生产更高质量的管线钢积累了经验

通过热力学平衡相计算方法,系统研究了某新型镍基粉末高温合金时效温度下合金元素对热力学平衡相析出行为的影响.计算结果表明:René 104合金析出的主要平衡相为γ'、MC、M23C6、M3B2和TCP相.Cr和Co含量主要影响TCP相的析出行为及γ'相的析出温度,Cr含量对M23C6和M3B2的析出行为有一定的影响,Cr的建议质量分数为13%;Mo和W含量影响TCP相和M3B2的析出行为.质量比Al/Ti和Nb/Ta影响γ'相的析出行为,建议控制Al/Ti和Nb/Ta比平衡,以使γ'相起到理想的强化效果.C和B含量显著影响碳化物和硼化物的析出量,还可间接抑制TCP相析出;Zr含量对MC和M23C6碳化物的析出有影响;增Co降Cr和调节合金元素含量以获得小的点阵错配度是第3代涡轮盘用粉末冶金高温合金成分优化设计的趋势

利用污泥焚烧灰渣含有大量的氧化硅以及一定量重金属和磷的组成特点,将其作为成分调整剂、晶核剂及助熔剂,在未添加任何化学制剂的条件下与冶金高炉渣协同制备了具有良好的力学性能和化学稳定性的污泥–高炉渣微晶玻璃.利用差热分析、X射线衍射、扫描电镜等分析手段,并结合力学性能和化学稳定性能测试,研究了不同热处理制度对微晶玻璃性能的影响规律以及微晶玻璃的析晶过程.污泥–高炉渣微晶玻璃最佳热处理条件是850℃下形核保温1 h,980℃下析晶保温2 h.在此条件下制备的微晶玻璃具有45 MPa的抗折强度、200 MPa的抗压强度和质量损失率小于0.2%的耐酸和耐碱性能.微晶玻璃初始结晶温度为880℃,析出晶相以钙长石为主,同时包括少量的钙铝黄长石.随着析晶温度提高,析晶时间增加,钙铝黄长石相析晶量增加;大量增加的钙铝黄长石针状晶体呈放射状分布并有利于产品抗弯强度的提高;但析晶时间过长时,晶粒将长大粗化,这不利于微晶玻璃性能的改善

提出了金属梯度结构轴的概念.研究了固-液复合的25Cr5MoA钢/Q235钢复合轴的组织、Cr元素的扩散以及结合界面附近显微硬度的变化规律.结果表明:经过挤压变形后,25Cr5MoA钢/Q235钢界面形成了良好的冶金结合,二者结合紧密,除了组织结构的差别外,二者的结合界面已经难以区分.结合界面附近Cr元素在固-液复合时得到充分扩散,并呈现出连续分布的形态.从界面向Q235钢和25Cr5MoA钢两侧±100μm范围内,硬度呈现出均匀、连续分布.经过热处理后,随着加热温度的升高和加热时间的延长,Cr元素在结合界面附近的分布更加均匀,分布曲线在界面的斜率进一步降低,使结合界面附近25Cr5MoA钢的一侧的显微硬度大幅度降低,这有利于形成化学成分、组织以及性能的梯度变化

研究了烧结矿中MgO对烧结液相生成、固结成矿的影响机理,以及不同镁质熔剂对固结强度的影响规律,并在此基础上进行了烧结杯实验研究.结果表明:随着烧结矿中MgO含量的增加,烧结液相开始形成温度上升,液相流动性和黏结相强度均降低;使用不同种类的镁质熔剂时,烧结黏结相强度有差异,在1 280℃和1 320℃下,使用蛇纹石时黏结相强度相对最高,其次是使用轻烧白云石的情况,而使用白云石时黏结相强度相对最低;在兼顾烧结矿产量、质量指标及冶金性能的前提下,烧结矿中适宜的MgO质量分数在1.2%左右,镁质熔剂则适宜选用白云石和蛇纹石组合或者单独使用轻烧白云石

基于最小Gibbs自由能原理建立了铁氧化物气固还原反应的热力学模型,由模型计算结果作出铁氧化物气固还原反应平衡图,与文献中实验数据吻合良好.与常用冶金学教材和热力学数据库中给出的参考数据进行了对比,不同来源的热力学数据差异较大.探究了铁氧化物逐级还原的热力学平衡情况.计算了CO和H2混合气体还原铁氧化物的热力学平衡,推导了平衡时气体总利用率η总的计算公式,作出了CO和H2混合气体还原铁氧化物的三维平衡图,并与文献中实验数据对比,验证了结果的正确性

结合冶金热力学和凝固偏析模型分析了Ti-IF钢凝固过程中TiN的析出特点.Ti-IF钢凝固前期钢液中TiN夹杂无法生成，固相中TiN源自低温固相析出；凝固固相分数达到0.64时，Ti、N组元在凝固前沿富集程度增加，凝固前沿固相中开始有TiN析出；凝固末期，Ti和N的富集程度进一步增大，固液相中均能有TiN析出.采用扫描电镜分析了TiN在铸坯中的分布，从铸坯表层到中心TiN数量和尺寸存在显著变化：从铸坯表层向中心方向TiN尺寸不断增大，平均尺寸从1-2μm增大到5μm，在距离表层70-80 mm处尺寸达到最大；在铸坯厚度中间位置，TiN尺寸较大，平均尺寸为5μm左右；在铸坯中心TiN尺寸又有所变小，平均尺寸为3μm左右；在铸坯表层TiN密集程度较高，在铸坯中间和中心TiN数量密集程度显著降低.IF钢铸坯中TiN析出时机及其尺寸和数量与Ti、N组元偏析和凝固冷却速度关系密切

基于对石灰石分解机理的分析,研究了炼钢过程中利用石灰石代替石灰进行造渣时炉内富余热量的变化,发现当采用全部石灰进行冶炼时,铁水加入比(质量分数)可达到86.1%左右,随着石灰石加入量的增加,废钢比降低,吨钢富余热量减少,石灰加入量降低.若全部采用石灰石进行造渣,铁水比最高可达到97.0%.在此基础上,利用60 t转炉研究了炼钢过程采用石灰石完全代替石灰进行造渣炼钢的冶金效果.实验发现:与采用石灰造渣炼钢相比,当采用石灰石进行造渣炼钢时,吹炼至4 min时的炉渣TFe质量分数为21.87%,碱度为1.22;随着吹炼时间增加,炉渣TFe含量降低,碱度上升至3.0以上.炼钢过程脱磷更加稳定且脱磷率提高了2.6%;平均终渣碱度为3.52,能满足冶炼的脱磷要求;渣量大幅度降低,从而降低了钢铁料消耗;吹炼时间略有延长,终点熔池温度基本保持不变.研究结果为调整炉料结构、降低生产成本提供了新的方法和思路

本文研究了缺口对GH33A合金在高温低周疲劳及劳疲/蠕变交互作用下的力学行为。结果表明:缺口使GH33A合金低周疲劳寿命缩短,其缩短的程度随缺口尖锐程度的增加而加剧。低周疲劳高应力时,保载时间的作用引入了蠕变分量,促使低周疲劳寿命Nf降低。在低周疲劳固定最大应力,改变最小应力而造成蠕变/疲劳交互作用情况下,其断裂寿命在一定条件下具有最大值,断裂机制可由纯疲劳断裂逐步转化为纯蠕变断裂,其程度主要决定于蠕变应力(或疲劳应力)分量所占比例的大小