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VD低碱度渣对GCr15轴承钢夹杂物的影响
1
作者 刘春伟 张昊 +1 位作者 曹磊 王国承 《特殊钢》 2023年第6期78-82,共5页
为了减轻铝脱氧GCr15轴承钢中B类和D类夹杂物的危害,开展了VD低碱度渣和正常碱度渣精炼的对比工业试验研究。结果显示,与正常碱度精炼渣相比,碱度为1.96的精炼渣可使连铸坯中塑性夹杂物比例由14.81%上升为40.65%;同时,全氧(T.O)含量由7.... 为了减轻铝脱氧GCr15轴承钢中B类和D类夹杂物的危害,开展了VD低碱度渣和正常碱度渣精炼的对比工业试验研究。结果显示,与正常碱度精炼渣相比,碱度为1.96的精炼渣可使连铸坯中塑性夹杂物比例由14.81%上升为40.65%;同时,全氧(T.O)含量由7.7×10^(-6)下降至4.9×10^(-6),全铝(T.Al)和酸溶铝(AlS)含量由279×10^(-6)、210×10^(-6)分别下降至80×10^(-6)、75×10^(-6)。热力学计算表明,低碱度精炼渣引起钢液中[Si]活度增大使复合夹杂中Al_(2)O_(3)(inc)含量下降,钢中酸溶铝(AlS)含量落在与塑性夹杂物平衡对应的等铝浓度线范围内,理论计算与试验结果吻合。VD低碱度渣精炼有利于实现轴承钢夹杂物塑性化控制。 展开更多
关键词 GCR15轴承钢 夹杂物 塑性 VD低碱度渣
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Ni-α-Al_2O_3纳米复合电镀工艺的优选及镀层的硬度和耐蚀性 被引量：5
2
作者 金辉 王一雍 +1 位作者 亢淑梅 李成威 《材料保护》 CAS CSCD 北大核心 2012年第12期30-32,1,共3页
为了提高Ni-Al2O3纳米复合电镀层的硬度和耐蚀性,以正交试验对镀液温度、电流密度、α-Al2O3纳米粒子质量浓度等因素进行了优选,采用扫描电镜、能谱仪、硬度仪及电化学工作站分别研究了镀层的微观形貌、能谱、硬度和耐蚀性。获得了最优... 为了提高Ni-Al2O3纳米复合电镀层的硬度和耐蚀性,以正交试验对镀液温度、电流密度、α-Al2O3纳米粒子质量浓度等因素进行了优选,采用扫描电镜、能谱仪、硬度仪及电化学工作站分别研究了镀层的微观形貌、能谱、硬度和耐蚀性。获得了最优工艺条件:镀液温度65℃,阴极电流密度2 A/dm2,Al2O3加入量为10g/L;在此工艺条件下所得Ni-α-Al2O3纳米复合镀层晶粒细小、表面平整、光滑,显微组织致密、均匀,镀层的硬度及耐蚀性比纯镍镀层均有显著提高。 展开更多
关键词 复合电镀 镀镍 Al2O3纳米粒子 工艺优选 微观形貌 硬度 耐蚀性
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电磁场对旋转铝液阴极法制备铝镁中间合金作用行为的研究 被引量：2
3
作者 王一雍 金辉 +3 位作者 李继东 张峻巍 苏建铭 韩楚菲 《有色金属（冶炼部分）》 CAS 北大核心 2014年第10期59-63,共5页
以MgO为电解原料,在Na_3PO_3-MgF_2体系中采用旋转铝液阴极法制备铝镁中间合金。采用熔盐电解监控仪和Teslameter测量电解过程中的反电动势、电流强度及磁场强度等工艺参数,并利用SEM及XRD技术分析了合金产物的微观结构,探讨了旋转铝液... 以MgO为电解原料,在Na_3PO_3-MgF_2体系中采用旋转铝液阴极法制备铝镁中间合金。采用熔盐电解监控仪和Teslameter测量电解过程中的反电动势、电流强度及磁场强度等工艺参数,并利用SEM及XRD技术分析了合金产物的微观结构,探讨了旋转铝液阴极合金化过程中反电动势、电流效率及合金中镁浓度的变化规律。结果表明,旋转铝液阴极化过程可有效降低反电动势,并提高电流效率及合金中镁的质量浓度。在950℃、电流5 A、外加40 mT磁场的条件下,电解3 h可制取镁含量24.5%的铝镁合金,电流效率可达83%。所得合金样品组织致密,各元素在合金中的分布较均匀,合金物相主要为Al_(12)Mg_(17)。 展开更多
关键词 铝镁合金 旋转铝液阴极 反电动势 电流效率
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钢凝固过程元素偏析和夹杂物生成预报模型研究进展 被引量：3
4
作者 魏建峰 宋铁鹏 王国承 《材料导报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第S01期454-461,共8页
钢中的非金属夹杂物对钢的加工和服役性能有重要影响,夹杂物的准确预测和表征可以为优化控制夹杂物形态和性质提供指导。近年来,由于计算机和数学物理模型的不断发展,钢中夹杂物预测模型也得到了很大发展。本文总结和分析了钢凝固过程... 钢中的非金属夹杂物对钢的加工和服役性能有重要影响,夹杂物的准确预测和表征可以为优化控制夹杂物形态和性质提供指导。近年来,由于计算机和数学物理模型的不断发展,钢中夹杂物预测模型也得到了很大发展。本文总结和分析了钢凝固过程中元素偏析、夹杂物生成预报模型和精炼-连铸耦合夹杂物预测模型的最新进展。这些模型均可在一定程度上预测钢中夹杂物的组成和数量,但难以预测夹杂物形成的过程。基于此,本文提出一种基于二步形核理论预测凝固过程中夹杂物析出的新思路。 展开更多
关键词 凝固 夹杂物 偏析 预测模型 二步形核
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铝钛复合处理低碳钢中含Ti夹杂物研究 被引量：4
5
作者 金朋亮 曹磊 +1 位作者 肖远悠 王国承 《炼钢》 CAS 北大核心 2022年第5期73-81,共9页
在实验室条件下对低碳钢采用Al-Ti复合处理。对铸态钢样品进行FESEM-EDS观察,发现钢中生成了多种含Ti夹杂物,主要分为单体型(如TiO_(x)、TiS、TiN)和复合型(如Al_(2)O_(3)-TiO_(x)、Al_(2)O_(3)-TiS、TiO_(x)-TiS、Al_(2)O_(3)-TiO_(x)-... 在实验室条件下对低碳钢采用Al-Ti复合处理。对铸态钢样品进行FESEM-EDS观察,发现钢中生成了多种含Ti夹杂物,主要分为单体型(如TiO_(x)、TiS、TiN)和复合型(如Al_(2)O_(3)-TiO_(x)、Al_(2)O_(3)-TiS、TiO_(x)-TiS、Al_(2)O_(3)-TiO_(x)-TiS)两类。复合型夹杂物包括以Al_(2)O_(3)-或TiO_(x)为核心、TiS或TiO_(x)为外层的双层复合结构,和以Al_(2)O_(3)-为核心、TiO_(x)为中间层、TiS为最外层的三层复合结构。根据试验条件进行热力学计算,结果表明:在1873 K钢液中,夹杂物类型随铝钛比的变化而改变,首先生成Al_(2)O_(3)-夹杂,随着铝钛比降低,体系中逐渐析出Ti_(3)O_(5)夹杂物,最终析出Ti_(2)O_(3)夹杂物;凝固过程中,TiS优先于TiN和MnS生成;复合夹杂物主要由凝固析出的TiS在先形成的氧化物表面上生成。 展开更多
关键词 低碳钢 Al-Ti复合脱氧 含Ti夹杂物 热力学
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Fe-Mn-Al-C低密度钢中AlN夹杂物的聚集与吞噬行为 被引量：1
6
作者 曹磊 郭宇航 +2 位作者 王国承 魏建峰 鹿超超 《钢铁》 CAS CSCD 北大核心 2024年第3期92-99,116,共9页
Fe-Mn-Al-C低密度钢中聚集长大的AlN夹杂物对钢质量有严重影响。通过高温共聚焦激光扫描显微镜结合场发射扫描电子显微镜对Fe-Mn-Al-C低密度钢液态及凝固过程中AlN夹杂物演变行为进行原位观察。发现AlN夹杂物在液态钢中发生聚集现象,形... Fe-Mn-Al-C低密度钢中聚集长大的AlN夹杂物对钢质量有严重影响。通过高温共聚焦激光扫描显微镜结合场发射扫描电子显微镜对Fe-Mn-Al-C低密度钢液态及凝固过程中AlN夹杂物演变行为进行原位观察。发现AlN夹杂物在液态钢中发生聚集现象,形成尺寸较大的多颗粒聚集型AlN夹杂物;在随后的降温凝固过程中聚集型AlN夹杂向液-固界面靠近并被液-固界面前沿推动;随着液相量的减少,聚集型AlN夹杂物最终被固相吞噬。为了明晰聚集机理,由于观察的大部分单颗粒AlN半径为1~10μm,通过受力分析计算了钢液中半径为1~10μm的AlN夹杂物的黏性阻力和夹杂物之间的腔桥力大小。发现腔桥力远大于黏性阻力,腔桥力是导致AlN夹杂物聚集的主要作用力。基于腔桥力理论进一步分析了腔桥形成的总自由能变化,以2个半径均为8μm的单颗粒AlN夹杂物为例,计算了腔桥形成的总自由能变化,发现2个AlN夹杂物之间形成稳定腔桥的临界距离dc为1.5μm;当2个AlN夹杂物之间的距离d大于dc时,AlN夹杂聚集过程的总自由能变化大于0,不会形成稳定腔桥;当d小于dc时,聚集过程的总自由能变化小于0,AlN夹杂物之间可以形成稳定的腔桥从而发生聚集。试验观察和液-固界面处夹杂物受力平衡计算发现,范德瓦尔斯力对凝固过程中的AlN夹杂物运动起到关键的作用。AlN夹杂物先被液-固界面前沿推动,随着温度降低和液相量减少,AlN夹杂物最终被固相捕捉并吞噬。 展开更多
关键词 Fe-Mn-Al-C低密度钢 AlN夹杂物 聚集 腔桥 自由能变化 临界距离
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Fe-Mn-Al-C低密度钢中的脱氧合金化夹杂物 被引量：4
7
作者 曹磊 郭宇航 +1 位作者 王国承 尚德礼 《中国冶金》 CAS CSCD 北大核心 2023年第10期42-49,共8页
为了研究Fe-Mn-Al-C低密度钢脱氧合金化夹杂物的生成及机理,采用Si、Mn、Al进行脱氧合金化,通过场发射扫描电子显微镜结合夹杂物自动分析系统对Fe-Mn-Al-C低密度钢样品中的夹杂物进行观察。结果显示,Fe-Mn-Al-C低密度钢中夹杂物主要分为... 为了研究Fe-Mn-Al-C低密度钢脱氧合金化夹杂物的生成及机理,采用Si、Mn、Al进行脱氧合金化,通过场发射扫描电子显微镜结合夹杂物自动分析系统对Fe-Mn-Al-C低密度钢样品中的夹杂物进行观察。结果显示,Fe-Mn-Al-C低密度钢中夹杂物主要分为6类,即单颗粒Al_(2)O_(3)夹杂物、单颗粒MnS夹杂物、单颗粒AlN夹杂物、Al_(2)O_(3)-MnS复合夹杂物、AlN-MnS复合夹杂物、Al_(2)O_(3)-AlN-MnS复合夹杂物。单颗粒的Al2O3、MnS、AlN夹杂物的数量相对较多,夹杂物尺寸以小于5μm为主。热力学计算发现Al2O3在脱氧合金化时生成,AlN在固相分数为0.844时开始析出,而MnS在完全凝固后的固相钢中开始析出。不同夹杂物间的二维晶格错配度计算结果显示,MnS(110)/Al_(2)O_(3)(001)、AlN(001)/Al_(2)O_(3)(001)和MnS(100)/AlN(100)错配度分别为8.41%,11.66%和8.94%,说明Al_(2)O_(3)和AlN可以为MnS的形核提供异质形核位点,Al_(2)O_(3)同样也可以为AlN的形核提供异质形核位点。利用FactSage 8.2热力学软件计算发现,从1 873 K冷却至373 K时,Al_(2)O_(3)、AlN和MnS夹杂物的质量分数分别为0.129%、0.017%和0.615%。研究结果可以为研究Fe-Mn-Al-C低密度钢脱氧合金化夹杂物的生成机理提供一定的理论指导。 展开更多
关键词 Fe-Mn-Al-C低密度钢 夹杂物 热力学 二维晶格错配 异质形核
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钢液中原子与夹杂物颗粒间的介尺度物相及二步形核 被引量：2
8
作者 王国承 肖远悠 +1 位作者 宋玉来 汪琦 《炼钢》 CAS 北大核心 2016年第4期60-72,共13页
大量试验和工业生产实践表明,钢液用金属(如铝、硅)脱氧反应难以达到生成固体氧化物夹杂的热力学平衡状态,即脱氧产物不能完全转变为最稳定结构的晶体或固体氧化物夹杂,部分脱氧产物以稳定性低于氧化物夹杂的亚稳相形式存在。亚稳相是... 大量试验和工业生产实践表明,钢液用金属(如铝、硅)脱氧反应难以达到生成固体氧化物夹杂的热力学平衡状态,即脱氧产物不能完全转变为最稳定结构的晶体或固体氧化物夹杂,部分脱氧产物以稳定性低于氧化物夹杂的亚稳相形式存在。亚稳相是熔体中处于原子与夹杂物颗粒尺度之间的介尺度物相,同时其结构也是介于液态(包括无定型)与稳定的固态(包括晶体)结构之间的演变状态。利用第一性原理方法优化显示,金属脱氧体系中的介尺度亚稳相包括形核前的不同数目的脱氧剂原子和氧原子结合的氧化物团簇、团簇聚集体、临界核以及形核后的纳米尺寸氧化物夹杂。热力学平衡计算发现亚稳相恰好与脱氧后体系中的脱氧剂和氧元素含量达到平衡。脱氧过程中夹杂物形核服从二步机理,第一步为脱氧剂原子与氧反应生成团簇,该过程的热力学趋势大、反应速率快,反应平衡决定了脱氧后的溶解氧含量;第二步为团簇聚集成核,该过程涉及团簇的扩散和类液态结构向固态或晶体结构的转变行为,是脱氧反应的限制性环节,决定了夹杂物的形核率。因此,要实现对夹杂物尺寸分布的控制,需进一步研究影响第二步的相关因素以及控制方法。 展开更多
关键词 脱氧 夹杂物 介尺度 亚稳相 二步形核
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