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材料与冶金学报
东北大学
材料与冶金学报

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左良

季刊

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材料与冶金学报/Journal Journal of Materials and Metallurgy北大核心CSTPCD
查看更多>>本刊以党的路线、方针、政策为指导，坚持“双百”方针。反映我国冶金和材料学科领域的最新研究成果，介绍国外相关学科的最新动态，新理论和新技术。开展学术研究和讨论，促进学术交流和研究成果的推广应用。
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    有机溶剂电解质在电化学冶金领域的应用

    关苹苹刘爱民张保国石忠宁...
    103-117页
    查看更多>>摘要：熔盐电解温度高、能耗大,水溶液电解易导致金属材料氢脆且不能用于活泼金属电解,采用室温非水电解质体系可以解决上述问题.对比分析了离子液体、深共晶溶剂、有机溶剂等几种室温非水电解质的特点,重点介绍四氢呋喃-苯、碳酸乙烯酯、1,3-二甲基-2-咪唑啉酮等分别与AlCl3,ZnCl2,LiNO3 等构成的有机溶剂电解质体系在Al,Mg,Nd,La,Zn等金属电沉积方面的研究成果.分析电解和电池用电解质的异同点,总结了苯类、醚类、醇类、脂类、四氢呋喃、咪唑啉酮、卤代烃等多种溶剂与有机金属盐、无机盐等溶质,金属氢化物、无机盐等添加剂组成的有机溶剂电解质的性质和特点,介绍其离子结构,概括其在电沉积过程中相关的化学和电化学反应,分析镀层性能与电沉积参数的关系和存在的问题,为从事非水电解质电化学冶金与材料制备研究提供思路.

    有机溶剂非水电解质金属氢化物有机金属盐活泼金属室温电解

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    镍铁矿热炉熔炼过程中的多物理场耦合

    孙昊刘鹏李茂生栗亚奇...
    118-126,153页
    查看更多>>摘要：建立了一个三维多物理场耦合模型,揭示矿热炉运行过程中电磁、温度、化学反应间的相互作用机理.该模型不仅将电磁理论、多相流动、传热、还原反应整合到统一的计算框架中,还通过用户自定义函数(UDFs)将电弧热、焦耳热和化学反应热加入到能量方程源项中.研究了不同电极插入深度下的熔池温度分布,并分析了熔池不同位置处的还原反应量.结果表明:随着电极插入深度的增加,熔池温度不断升高;在磁场作用下,熔池底部温度分布均匀;熔池区内氧化镍比铁氧化物还原更彻底,而坩埚区内镍铁氧化物均被彻底还原;当电极插入深度为 2.1 m和2.2 m时,有助于提高炉料温度,适用于升温阶段;当电极插入深度为2.0 m时,炉料温度和铁氧化物的还原量更为均衡,适用于稳定熔炼阶段.

    矿热炉多物理场温度场还原反应磁扰动

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    新型侧搅拌流态化炼铁流化质量的优化

    吴越隆李传富李小龙王坤...
    127-135页
    查看更多>>摘要：为解决传统流态化炼铁过程中气-固分布不均匀导致的节涌、沟流和黏结失流问题,建立了侧搅拌流化床热态实验平台.采用单因素实验方法研究了还原气组成、搅拌器转速、还原温度对铁矿粉还原过程的影响.考察了流化床内床层压降和烟气成分随时间的变化,分析了还原产物的相关物相组成和微观形貌.结果表明:随着CO体积分数的增加,铁的还原度不断提高;侧搅拌流化床的气-固流化质量优于无搅拌流化床的气-固流化质量,搅拌器转速为 160 r/min时气-固流化质量最佳;最佳还原温度为 850℃.

    流化床侧搅拌铁矿粉流化质量

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    料斗倾角对气基竖炉布料过程中物料流动及分布的影响

    王琦岳强豆志河张钰洁...
    136-144页
    查看更多>>摘要：球团矿离开料斗时的颗粒偏析会影响其在气基竖炉内的分布,分布不合理将影响还原气的利用率.建立 20°～70°倾角的料斗、导料管、溜槽、气基竖炉三维模型,基于离散元法研究物料从料斗到气基竖炉布料过程中的流动和分布.结果表明:排料时,20°～25°倾角的料斗内炉料流型均为整体流,30°～55°倾角的料斗内炉料流型均为混合流,60°～70°倾角的料斗内炉料流型均为漏斗流;漏斗流促使料层形成快速流动的中心通道,大颗粒会更早地离开料斗进入炉内,在落点区域堆积,导致料斗内大颗粒负偏析、竖炉内落点区域大颗粒正偏析;20°～35°倾角的料斗布料后,炉内孔隙率偏差分布在0.00383～0.00468,倾角增大,孔隙率偏差增大;改变炉料-料斗静摩擦系数、炉料批重、料斗半径等参数,发现料斗倾角是影响布料过程和结果的主要因素,孔隙率偏差仍随料斗倾角的增大而增大.

    离散单元法气基竖炉料斗颗粒流动物料分布

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    EAF—LF—VD—CC流程生产GCr15轴承钢的洁净度及夹杂物演变

    汪润哲龚伟王鹏飞姜周华...
    145-153页
    查看更多>>摘要：为探究GCr15 轴承钢在冶炼过程中夹杂物的演变规律,基于国内某钢厂EAF—LF—VD—CC工艺过程进行全流程取样分析,系统研究了全流程杂质元素含量的变化以及夹杂物的演变.分析结果表明,轧制后的轧材钢样杂质元素Ca和Ti的质量分数较高,分别达到0.0016％和0.0017％,全氧(T.O)质量分数为0.0007％.轧材中夹杂物类型主要为镁铝尖晶石、钙铝酸盐类和硅酸盐类复合夹杂物.较大尺寸的夹杂物出现在LF和VD精炼工位,且夹杂物最大尺寸超过了 30 μm.VD破真空后出现了大量CaO-MgO-Al2O3-SiO2 类复合夹杂物,成分分布均匀,个别尺寸甚至超过 45 μm.连铸坯和轧材中MnS和TiN夹杂物占比较高.

    GCr15轴承钢洁净度全氧非金属夹杂物

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    功率超声作用下钢包内流场特性的模拟

    程伟浩陈敏郭庆王顺...
    154-163页
    查看更多>>摘要：以 120 t钢包为研究对象,对功率超声作用下钢包内的流场进行数值模拟,研究了功率超声对流场特性的影响.结果表明:功率超声能够显著增加钢包内钢液的速度,作用范围主要集中于探头周围区域;与传统吹氩搅拌相比,功率超声作用可大幅度缩短均混时间.同时,在功率超声一个周期τ(4.17×10-5 s)的不同阶段,功率超声强度和钢液流速均呈现周期性变化,τ阶段作用范围最大.当超声波的功率为800 W时,平均速度与峰值速度最大值分别为 2.49×10-5 m/s和 2.40×10-3 m/s,显著作用区域为钢液总体积的 1/10,均混时间由底吹氩200 L/min流量条件(标准态)下的 108 s降低至 65 s.当功率为 800～2000 W时,超声波对流场的影响主要体现在流速及均混时间方面,随着超声波功率的增加,流场流速增加,均混时间缩短.2 000 W功率条件下的平均速度与峰值速度分别为 2.77×10-5 m/s和 1.60×10-3 m/s,均混时间为 32 s.

    钢包功率超声流场均混时间

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    预变形Mg-Nd合金时效析出行为的原子尺度

    郭文祥谢红波任玉平秦高梧...
    164-172页
    查看更多>>摘要：使用球差校正的高角环形暗场扫描透射电镜(HAADF-STEM)系统研究了预变形Mg-2.0％Nd(质量分数)合金 250℃等温时效 2h后的时效析出行为.结果表明,预变形产生的位错促进了第二相的形核,导致高密度且有别于传统沿{10(1)0}α 惯习面均匀分布的亚稳析出相的形成.原子尺度的表征结果表明,合金内部形成的析出链主要由βS′相和β1 相组成.此外,析出链中还含有少量的β″和βH′相,以及βL′相.这些片状或透镜状的βS'和 β1 相与α-Mg基体完全共格,且均具有一个{10(1)0}α 的惯习面,但沿[11(2)0]α,[1(2)10]α 和[(2)110]α 3 个方向非均匀分布.这些结果有望为形变调控合金的析出行为,提升合金力学性能提供理论指导.

    镁合金变形时效硬化析出HAADF-STEM

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    冷轧压下率对439L铁素体不锈钢组织和性能的影响

    刘子玉徐向东刘文华赵阳...
    173-180,204页
    查看更多>>摘要：冷轧工艺会对铁素体不锈钢的后续退火组织产生重要影响,也是铁素体不锈钢获得良好的表面质量、力学及成形性能的关键.以Nb+Ti双稳定 439L铁素体不锈钢为实验材料,采用X射线衍射、微观组织表征以及性能测试等手段,研究了不同的冷轧压下率(60%～85%)对该不锈钢退火过程(1000℃×2 min)中的微观组织和织构的演变及其力学和成形性能的影响.结果表明:随着冷轧压下率的增加,439L铁素体不锈钢退火后的γ织构不断增强,α织构逐渐消失,即在退火过程中发生了由α→γ织构的转变;同时,随着冷轧压下率的增加,退火织构的峰值强点逐渐向γ取向线靠近,此时 439L冷轧退火板的平均塑性应变比(rm)不断增加,在压下率为80%时具有最小的各向异性指数绝对值(|Δr|).

    铁素体不锈钢冷轧压下率退火织构成形性能

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    可降解医用Zn-3Al-1Mg合金的体外腐蚀行为和力学性能

    刘晓倩刘翠乔爱科穆永亮...
    181-189,196页
    查看更多>>摘要：采用热挤压方法制备了管状Zn-3Al-1Mg合金,利用扫描电子显微镜(SEM)及拉伸、压缩测试等方法研究了铸态和挤压态管状Zn-3Al-1Mg合金的微观组织与力学性能.同时,利用浸泡试验、电化学测试、X射线光电子能谱分析(XPS)研究了挤压态管状Zn-3Al-1Mg合金在模拟体液(SBF)溶液中的腐蚀行为.结果表明:铸态及挤压态合金均由η-Zn,α-Al及Mg2 Zn11三相组成,挤压态合金的微观组织明显细化,且力学性能明显优于铸态合金的力学性能;挤压态合金在模拟体液中的腐蚀速率为 0.15～0.28 mm/a.腐蚀形貌分析结果揭示了不同物相间的微电偶腐蚀机制,腐蚀产物包括Zn/Al/Mg的氧化物、氢氧化物,以及Ca,P和Zn/Al/Mg相结合产生的磷酸盐、碳酸盐.结合电化学测试结果,对挤压态合金的腐蚀过程和腐蚀机理进行了分析.

    Zn合金生物材料力学性能模拟体液降解行为

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    醇盐体系增材制造钛合金的电化学抛光机理

    刘翠丽胡剑南李建中石俊杰...
    190-196页
    查看更多>>摘要：电化学抛光是增材制造TC4 钛合金表面处理的方法之一.采用循环伏安、交流阻抗、计时电流及X射线光电子能谱仪(XPS)等测试方法,研究了乙二醇-氯化钠电解液中增材制造TC4 钛合金的电化学抛光行为.结果表明,钛合金在乙二醇-氯化钠体系中的氧化过程是Ti→TiO→Ti2 O3→TiO2.施加不同的电位,影响钛合金表面氧化膜(也可称为钝化膜)厚度的演化,随着施加电位的增大,氧化膜厚度先增大后减小.根据氧化膜厚度的变化规律提出两步抛光法,与单一钝化区电位抛光相比,两步抛光法抛光速率更大.在 25 min时钛合金表面取得了最佳抛光效果,此时粗糙度为 2.6 μm.

    增材制造TC4钛合金电化学抛光氧化膜

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