对鞍钢采用氧气顶吹转炉(BOF)冶炼、非调质工艺开发的N80级油井管用钢进行了系统的工艺设计、实验室研究、工业实验及工业生产研究.提出了V、N微合金化取代常规淬火和回火工艺,设计了非调质N80的化学成分,确定了符合鞍钢氧气转炉大规模生产非调质N80的冶炼工艺以及各工序的工艺控制要点,特别是确定了实际工况下氧气转炉终点碳、氧、温度的回归公式以及VD底吹增氮动力学模型等关键工艺要点.连续生产的实测数据分析结果表明:非调质N80冶炼工艺稳定可行,化学成分、冶炼工艺设计合理,力学性能和使用性能均满足API Spec 5CT及油井管生产的特殊要求

采用高温固相法合成了碱土氯硅酸盐Sr8Si4O12Cl8∶Eu3+,M3+(M=Sm3+,Al3+)发光材料,并通过激发光谱和发射光谱的测试,首次在碱土氯硅酸盐体系中研究了Sm3+、Al3+三价金属离子对Eu3+发光性能的影响及其相对发光强度随组成变化的规律.实验结果表明,Sm3+和Al3+掺入可大幅度提高Eu3+的发光强度,掺入Sm3+和Al3+后Eu3+的相对发光强度分别提高了7.3%和40.5%.Sm3+和Al3+对Eu3+有很好的敏化作用,其中Al3+的敏化作用尤为突出.Eu3+和Sm3+(Al3+)的最佳掺入量(摩尔分数)为8%和5%(18%)

以大同烟煤为原料、Fe3O4作为添加剂,催化制备了煤基磁性活性炭(MCAC).利用氮气吸附等温线表征了MCAC的孔隙结构,并考察了其吸附性能(碘值、亚甲兰值)和磁学性能.结果表明,Fe3O4对MCAC孔隙的产生具有催化作用,有利于活性炭中孔的形成和发育.其中添加10% Fe3O4的MCAC中孔率高达76.0%.MCAC与普通活性炭(AC-0)相比,碘吸附值明显降低,而亚甲兰吸附值显著提高.添加7% Fe3O4的MCAC,其碘值降低了25.5%,亚甲兰值提高了79.9%.添加适量的Fe3O4制备的MCAC具有较高的比饱和磁化强度和磁导率.Fe3O4质量分数为4%和10%时,所得MCAC的比饱和磁化强度分别是AC-0的24.4倍和44.5倍

对CGO取向硅钢二次再结晶中断实验进行了研究,发现二次再结晶升温过程中,仅在异常长大开始前,高斯晶粒尺寸明显大于其他晶粒,且不同取向晶粒的数量与脱碳退火时的特征一致.高斯晶粒晶界上MnS等抑制剂的优先粗化使高斯晶粒能够率先发生异常长大,且只有晶界弯曲严重或经过很小的生长几个晶粒就能合并的高斯晶粒才能成为二次晶核.在高斯晶粒异常长大过程中,晶界形貌参差不齐,呈岛屿状.研究表明:高斯晶粒独特的生长方式,可能是使二次再结晶能很快完成的原因

利用扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)对炉卷轧机生产X100管线钢的显微组织特点进行了观察与分析,通过背散射电子衍射技术(EBSD)探讨了X100管线钢的有效晶粒尺寸与低温韧性的关系,并利用物理化学相分析的方法对X100管线钢的析出粒子尺寸分布和强化作用进行了定量分析.结果表明:X100管线钢的显微组织以粒状贝氏体为主,晶粒内部和晶界上弥散分布着大量细小的马氏体/奥氏体(M/A)岛;X100管线钢的有效晶粒尺寸较小,仅为2μm左右,细化有效晶粒尺寸和降低组织方向性有利于提高管线钢的低温韧性;X100管线钢中的析出粒子尺寸较小,平均尺寸为45.4nm,但由于其总体质量分数只有0.062%,经计算,其析出强化作用约为52MPa,析出强化对屈服强度贡献较小

通过建立汽化燃烧区对热轧变形区进行分析计算,发现无论在热轧变形区入口处的汽化燃烧区,还是在变形区,油水混合液都没有足够的时间达到燃点,仍以液体形式存在.采用四球摩擦试验机进行了油膜强度和摩擦因数测定并进行长磨试验.磨斑表面观察表明:当轧制油在水中的质量浓度大于2 g·L-1时,润滑状态为边界润滑,该状态下的润滑作用效果取决于油膜强度,并非轧制油的质量浓度.采用2 g·L-1质量浓度进行轧制润滑生产试验,验证了上述研究结果.润滑有效地降低了轧制压力,同时对冷却水污染最小,取得了很好的润滑效果.对于不同的轧制产品与工艺而言,建议轧制油使用的质量浓度应小于10 g·L-1,否则轧制油残留可能引起冷却水污染

采用径向应变控制研究了Z3CN20-09M奥氏体不锈钢在室温和350℃高温下的低周疲劳行为.Z3CN20-09M不锈钢表现为先硬化后软化的循环特性,但硬化的程度取决于温度和应变幅.随着应变幅的增加,Z3CN20-09M钢的低周疲劳循环寿命逐渐减短,而相同循环次数下应力幅也随之提高.温度对Z3CN20-09M钢的低周疲劳行为影响较大,与室温相比高温下的循环硬化程度更高,相同应变幅下高温的低周疲劳寿命也高于常温下的寿命.通过疲劳实验的原位观察发现,奥氏体内的滑移面、夹杂物及奥氏体和铁素体两相的界面是疲劳裂纹可能的形核位置,奥氏体和铁素体两相的不协调变形使相界处产生应力集中,导致疲劳裂纹容易沿两相界面扩展

为了研制一种连铸结晶器耐高温耐磨材料,采用超音速等离子喷涂法在纯铜板上制备了氧化钇部分稳定的氧化锆(YPSZ)涂层.利用X射线衍射仪、扫描电镜、彩色3D激光显微镜和图形软件(Image-pro Plus3.0)对YPSZ涂层的微观组织进行表征,通过销盘式磨损仪在室温干摩擦条件下测试了涂层的耐磨性能及化学硬化对涂层耐磨性能的影响.研究发现YPSZ涂层完全由t’-ZrO2相组成,其断口形貌由柱状晶和一定量的部分熔融颗粒组成,截面组织形态表现出较好的完整性,涂层孔隙率为1.2%,表面粗糙度为6.457μm.磨损实验表明化学硬化前YPSZ涂层与刚玉球对磨时的摩擦因数在0.5~0.6之间,平均磨痕宽度为3638.8μm,磨损体积为1.25508×10-2mm3,磨损机制为脆性断裂导致的磨粒磨损;化学硬化后YPSZ涂层的磨痕宽度和磨损体积均有大幅降低,脆断程度也更轻,其磨损性能得到极大改善

以钛铁粉、铁粉和蔗糖(碳的前驱体)为原料,采用前驱体热分解复合技术制备了Fe-Ti-C系反应热喷涂粉末,并通过普通等离子喷涂技术原位合成并沉积了TiC/Fe金属陶瓷复合涂层.利用XRD、SEM和EDS研究了喷涂粉末和复合涂层的相组成和显微结构.结果表明:前驱体热分解复合技术制备的Fe-Ti-C反应喷涂粉末粒径均匀,原料粉末颗粒间的结合强度高;所制备的TiC/Fe复合涂层主要由不同含量TiC颗粒分布于金属Fe基体内部而形成的复合片层叠加而成;TiC颗粒大致呈球形,粒径呈纳米级;TiC理论质量分数53%的TiC/Fe金属陶瓷涂层的耐磨粒磨损性能较好,SRV磨损实验中涂层的磨损面积为基体(45钢)的1/25左右

采用扫描电镜、透射电镜及其附带的能谱仪和碳复型萃取技术等多种手段研究了不同Hf含量的FGH96合金粉末颗粒显微组织、枝晶间合金元素偏析和析出相.发现Hf含量可以改变粉末颗粒内部树枝晶、胞状长大晶和微晶凝固组织的比例,粉末的快速凝固组织形态主要取决于冷却速率和固液界面前沿温度梯度与长大速度的比值.不同Hf含量的FGH96合金粉末颗粒中,Nb、Ti、Zr和Al均富集于枝晶间,Co、Cr、W和Ni均富集于枝晶轴.当Hf质量分数为0.3%时,Ti、Nb、Zr、Hf等强碳化物形成元素的枝晶偏析程度最小.在快速凝固粉末颗粒中,Hf对氧含量比碳含量更敏感,优先形成更稳定的氧化物HfO2