双辊铸轧镁合金板坯微观组织特征

利用自行开发的镁合金双辊铸轧设备,通过镁合金铸轧工艺试验,制备出AZ31镁合金铸轧板坯。研究了双辊铸轧镁合金板坯显微组织特征及铸轧温度对板坯微观组织影响规律。结果表明,镁合金双辊铸轧板坯晶粒细小,均匀圆整,显微组织具有快速凝固和半固态组织特征;铸轧温度对板坯显微组织的影响显著,当铸轧温度为685℃时,镁合金铸轧板坯获得理想的显微组织。

镁合金双辊铸轧铸嘴内部熔体流动数值模拟

分析了铸嘴内部分流结构对型腔内镁合金熔体流场、温度场产生的影响。采用有限差分的SOLA-VOF法,建立镁合金双辊铸轧立板过程中流动区域的三维流场与温度场耦合模型,在相同的铸轧立板条件下(前箱液面高度、前箱熔体温度固定),数值模拟了不同形状的铸嘴型腔结构对熔体流动速度及温度分布的影响。模拟结果表明,分流块的大小、形状及位置对温度场及流动场影响显著,采用小尺寸、多数量的分流块将有利于在铸嘴型腔内形成均匀的流动场和温度场。通过工艺试验,验证了模拟结果,根据模拟结果改进了铸嘴内部结构,使金属熔体流场、温度场分布均匀,获得了高质量的镁合金铸轧板材。

镁合金半固态流变压铸充型流动过程分析

通过压铸实验分析了镁合金半固态流变压铸、液态压铸充型流动过程。结果表明,镁合金半固态流变压铸和液态压铸充型流动过程相似;相同充型条件下,半固态流变压铸卷气现象较少,压铸件质量优于液态压铸。同时,内浇道充型速度和内浇道尺寸对压铸件充填过程影响很大,合理的设置可以减少涡流和卷气,得到高质量的压铸件。

镁合金半固态流变压铸型腔流动过程数值模拟的研究

利用数值模拟技术,模拟了镁合金液态压铸和半固态流变压铸成形充型流动过程。结果表明:半固态流变压铸成形在不同的内浇口尺寸与位置条件下都可以获得平稳的充型流动场,其工艺参数设计灵活;同等条件下,半固态流变压铸成形的型腔充填过程平稳,成形铸件的质量优于液态压铸成形。模拟结果与实验结果比较分析,两者的流动特征基本吻合。

工艺参数对镁合金铸轧板坯凝固前沿影响规律的研究

通过镁合金铸轧工艺试验,分析了辊面线速度、轧辊直径、铸轧区长度以及铸轧板坯厚度对铸轧区凝固前沿位置及板坯宏观质量的影响。试验结果表明,在铸轧区长度、板坯厚度一定的条件下,铸轧速度显著影响凝固前沿位置,并进一步决定镁合金铸轧板坯表面质量及宏观缺陷形成特征。在其他工况条件不变的情况下,铸轧速度必须根据铸轧区长度、板坯厚度进行调整,并将铸轧区凝固前沿控制在优化区域,可稳定工艺、提高板坯的表面质量。

镁合金铸轧板坯中心线偏析的形成与抑制

采用光学显微镜、扫描电镜等分析了镁合金铸轧板坯中心线偏析区域的显微组织与微区成分;用有限差分法模拟了镁合金铸轧过程中的凝固传热与流动过程;在此基础上分析了镁合金铸轧板坯中心线偏析的形成原因与抑制方法。结果表明:中心线偏析区域的铝、锌溶质元素富集,锰元素在该区域内贫化,该区域的显微组织由细小均匀的等轴晶组成;在铸轧过程中,镁合金熔体在轧辊表面形核,并沿传热方向形成发达的柱状晶,凝固界面发生溶质再分配,溶质在凝固前沿特别是在全凝固点富集,在后续轧制变形过程中形成中心线偏析;铸轧速度显著影响铸轧凝固传热与流动过程,调整铸轧速度将全凝固点位置控制在合理位置时,可利用供液端过热镁合金熔体引起的强迫流动,改善镁合金铸轧凝固过程中的溶质扩散条件,从而抑制中心线偏析的形成。

卓越工程师培养体系下冶金工程专业教学改革与实践

针对冶金工业对复合型人才的需求,针对传统冶金类专业教学存在的不足,制定冶金工程专业学科发展目标。在此背景下,探索性提出解决问题方案,并以炉外精炼专业课程教学为例,阐述苏州大学沙钢钢铁学院在冶金工程专业推进卓越工程师计划过程中的教学改革与实践。

镁合金铸轧凝固层焊合点控制及工艺优化

结合镁合金铸轧工艺特点,分析镁合金板坯铸轧过程中凝固层焊合点位置与板坯缺陷的影响规律;针对板坯厚度、铸轧区长度及铸轧速度等关键参数,简化凝壳径向生长及凝固前沿周向转动过程,确定铸轧速度匹配范围,建立凝固层焊合点位置控制模型,并通过工艺试验对控制模型进行验证。结果表明:通过理论模型确定工艺匹配范围,可稳定并优化镁合金铸轧工艺,大幅度降低铸轧板坯宏观缺陷,获得表面光洁、质量良好的镁合金铸轧板坯。

热挤压工艺对AZ31镁合金组织与力学性能的影响

在不同挤压条件下对AZ31镁合金进行了热挤压试验,并对挤压前后材料组织与力学性能的变化进行了分析。研究结果表明,AZ31镁合金热挤压时发生了动态再结晶,材料组织比铸态时细化,力学性能大幅度提高;AZ31镁合金挤压后的组织及力学性能受挤压温度及冷却方式影响,在本试验范围内,AZ31镁合金在623 K挤压后空冷得到的组织均匀细小,力学性能良好。

7150铝合金铸态组织中第二相的形貌及相组成

采用金相显微镜、扫描电镜及X射线衍射仪对7150铝合金的铸态组织进行了观察及表征,并对铸态组织中的第二相进行了能谱分析。研究结果表明,7150铝合金的铸态组织中主要存在MgZn2(η相)、Al2CuMg(S相)、Al2Mg3Zn3(T相)、α-Al、Mg2Si和Al6(FeCu)。对η、S、T相的能谱分析表明,η相和T相中固溶了Cu元素,S相中固溶了Zn元素。同时T相中的Zn和Mg元素含量要略高于S相中的含量。

AZ31合金板材的显微组织、拉伸性能与冲压工艺探索

研究了AZ31合金SLN过程中的组织演变及与室温拉伸性能的对应规律，探索了AZ31合金手机壳和笔记本电脑壳的冲压工艺。结果表明，经过多道次的SLN变形后，均匀化态的AZ31合金组织发生了动态再结晶，晶粒明显细化且呈等轴态，平均尺寸小于20μm。厚度为2mm和0．6mm的AZ31合金板材室温拉伸强度对变形方向较敏感，延伸率也随着取样方向有所改变。在100~350℃下，利用厚度0．6mmAZ31合金板材冲压出手机外壳和笔记本电脑外壳。经过EBSD分析表明，基面和棱柱面织构的存在导致了AZ31合金板材力学性能的各向异性。

AZ31镁合金的热挤压组织与力学性能分析

对常用变形镁合金AZ31进行了热挤压试验,制备出了四种规格的挤压材;观察了挤压前后镁合金的组织变化,并对挤压板材、棒材的力学性能进行了测试。研究结果表明:经过热挤压后,镁合金的晶粒得以细化,同时力学性能得到较大的提高,屈服强度达到200 N/mm2-270 N/mm2,抗拉强度达到300 N/mm2,伸长率在18%左右。

铁水KR法用石灰基脱硫剂低氟化实验研究

向石灰和萤石不同比例的脱硫剂中添加氧化铝进行铁水脱硫实验,研究了萤石含量和氧化铝含量对石灰基脱硫剂铁水脱硫的影响规律。结果表明,改变脱硫剂中萤石的含量影响脱硫剂的脱硫效果;通过改变萤石含量而改变脱硫效率。在石灰基脱硫剂中加入氧化铝可加快脱硫过程,提高石灰的利用率;当石灰基脱硫剂中添加10.0%的氧化铝时,在降低脱硫剂的情况下脱硫效率稍微增加。

Mgo-B_2O_3-SiO_2-CaO-Al_2O_3体系富硼渣表面张力的计算

基于熔渣结构的离子与分子共存理论和Butler方程建立了MgO-B_2O_3-SiO_2-CaO-Al_2O_3体系表面张力计算模型,计算了该体系及其子体系表面张力值,考察了熔渣表面张力随熔渣组分的变化规律,以期为富硼渣调控和综合利用提供参考。结果表明:本模型计算的熔渣表面张力值与实验值吻合较好,模型平均相对误差为9.03%。含B_2O_3的二元体系中,B_2O_3组元显著降低熔渣表面张力,纯氧化物表面张力值与形成氧化物阳离子的静电势及氧化物中离子键的分数有关。含B_2O_3的多元体系中,熔渣表面张力随着B_2O_3含量的增加而显著降低,但随着MgO和SiO_2质量比、CaO含量和Al_2O_3含量的增加而逐渐增大,且CaO和Al_2O_3含量对含B_2O_3渣表面张力的影响基本相当。

校企合作模式下冶金工程专业铁水预处理课程改革与实践

苏州大学沙钢钢铁学院充分利用校企合作的优势和办学特点,按照"卓越工程师培养计划"要求,以铁水预处理课程作为改革试点,构建校企合作模式下专业特色课程平台。在企业深度参与下,从课程体系改革与优化、双师型师资队伍培养、校内仿真实训平台构建和运用、企业现场教学等方面入手,进行专业特色课程改革和实践,强化学生工程能力和创新能力,培养高素质、高层次冶金人才。

合金化对Mg-Al基合金耐热性的影响

高温下Mg17Al12相的热稳定性较差及其不连续析出是Mg-Al基合金耐热性较差的主要原因。通过添加合金元素以抑制Mg17Al12相的析出,并生成高热稳定性的金属间化合物分布在晶界和基体,以阻止高温下晶界和位错的运动,是提高Mg-Al基合金高温性能的主要途径。详细叙述了Mg-Al基合金中的蠕变现象和合金化对Mg-Al基合金耐热性的影响。

混合熔融Li2CO3-Na2CO3-K2CO3体系表面张力计算

熔融碳酸盐是一种良好的热载体和反应介质,其表面张力直接影响反应体系中熔盐分布和界面反应。在熔融盐离子半径和Butler方程的基础上,建立了熔融混合碳酸盐Li_2CO_3-Na_2CO_3-K2CO3体系的表面张力计算模型,考察了温度和熔盐组分对表面张力的影响。结果表明:模型计算的表面张力值与实际测量值比较吻合;熔融碳酸盐纯物质的表面张力随着阳离子的静电势(Z/r)的增大而逐渐减小;Li_2CO_3-Na_2CO_3-K2CO3体系中,熔盐的表面张力随着温度的升高而减小;混合熔融盐表面张力随着Li_2CO_3含量的增加而逐渐增大,随着K2CO3含量的增加而逐渐减小。

富铌渣电化学选择性提取铌资源的热力学分析

结合富铌渣多元共生复合的特点,综合比较各种铌资源提取分离的手段,提出采取熔融氧化物电解方法,实现富铌渣中铌、铁元素电化学选择性还原和分离。从理论上分析富铌渣电化学选择性提取铌资源的可行性,计算电化学还原过程中相关反应的Gibbs自由能变化及各氧化物的理论分解电压,讨论可能存在的化学反应及其优先程度,分析电化学过程可能的产物。结果表明:富铌渣电化学选择性提取铌资源是可行的;通过确立适宜的物理化学条件和电化学参数,可实现富铌渣中铌资源的选择性提取分离。熔融氧化物电解提取金属具有流程短、能耗低、污染小等特点,从而为开发绿色环保、高效低耗的铌资源提取技术提供新思路。

卓越计划下冶金工程本科生工程能力培养

阐述了在"卓越工程师教育培养计划"下(以下简称"卓越计划"),沙钢钢铁学院通过实验课教学改革和校内实习基地建设,提高了冶金工程专业本科生动手能力与创新能力。通过产学研相结合培养体系及高水平师资队伍建设,加强对学生创新能力及工程能力培养,为培养高水平冶金类技术人才奠定了基础。

半固态镁合金流变压铸型腔充填过程模拟

应用计算机数值模拟技术,模拟了镁合金液态压铸和半固态流变压铸的型腔充填过程.在相同条件下,半固态流变压铸成形的型腔充填过程平稳,卷气现象少于液态金属压铸成形.半固态镁合金压铸零件能够进行热处理,铸件内在质量优于液态镁合金压铸件.