2023年度矿业与冶金工程学科国家自然科学基金管理工作综述

总结了2023年度国家自然科学基金委员会工程与材料科学部矿业与冶金工程学科科学基金项目的申请、评审和资助情况,主要分石油工程、矿业工程、安全科学与工程和冶金与材料加工工程4大领域进行分析;同时介绍了本年度学科战略研究相关工作,并对学科下一步的工作进行了展望.

稀土及钒离子对镁合金化学镀Ni-P合金表面性能的影响

利用组织分析和性能检测的方法,研究了添加稀土及钒离子对镁合金表面化学镀Ni-P合金层的影响。结果表明:加入可溶性钒盐会生成Ni-P-V合金,少量稀土元素改变了Ni-P层中的一些结构缺陷,增强了连续性,表面显微硬度可提高到490HV0.1左右。加入的稀土吸附在基体金属的表面,提供了更多活性点并形成更多的晶核,加速了化学镀过程,将施镀温度由90℃降低到25℃,施镀时间由60min缩短到25min。稀土元素优先在Ni-P-V层与镁合金基体界面处偏聚与沉淀,降低扩散速率,从而延缓腐蚀,提高了镁合金的耐腐蚀性。

数据驱动的文献辅助管线钢产线落锤撕裂韧性内禀特征关联

管道运输是当前长距离输送石油、天然气等能源最经济的方式之一,具有优异的低温韧性是保证管线钢安全运输的重要特征.落锤撕裂试验(Drop weight tear testing,DWTT)是衡量管线钢低温韧性的最有效的方法.在目前的工作中,根据钢厂提供的产线数据集和文献收集的管线钢数据集,建立了基于机器学习的DWTT剪切面积预测模型.基于纯产线数据和文献数据辅助的产线数据构造了两种机器学习策略方案,测试了不同机器学习算法,效果最好的均是随机森林模型,策略一的纯产线数据模型的性能指标皮尔逊相关系数(PCC)为0.64,策略二的文献数据辅助的产线数据模型的性能指标皮尔逊相关系数(PCC)为0.92,文献数据的增加有效提高了DWTT剪切面积预测精度.机器学习技术为优化和预测DWTT剪切面积提供了一种新的思路.

2022年度矿业与冶金工程学科国家自然科学基金管理工作综述

总结了2022年度国家自然科学基金委员会工程与材料科学部矿业与冶金工程学科科学基金项目的申请、评审和资助情况,主要分石油工程、矿业工程、安全科学与工程和冶金与材料加工工程4大领域进行分析;同时介绍了科学基金项目的结题审查和中期检查情况,并对学科下一步的工作进行了展望.

2021年度矿业与冶金工程学科国家自然科学基金管理工作综述

总结了2021年度国家自然科学基金委员会工程与材料科学部矿业与冶金工程学科科学基金项目的申请、评审和资助情况,以及科学基金项目的结题审查和中期检查情况,介绍了学科发展战略调研的相关工作,并对学科下一步的工作进行了展望.

薄板坯连铸连轧技术发展现状及展望

自1989年第一条产线投产以来,薄板坯连铸连轧技术已经走过30多年的发展历程.在这个过程中,通过对其技术不断探索和创新,推动了薄板坯连铸连轧技术不断向前发展.在钢铁工业碳中和战略目标背景下,以薄板坯连铸连轧为代表的近终形制造技术得到了行业的极大关注.本文主要回顾了薄板坯连铸连轧技术的发展,分析其关键工艺装备的演变历程,并根据其连续化程度将薄板坯连铸连轧划分为单坯、半无头和无头三代技术;分析了薄板坯连铸连轧流程的工艺特点及物理冶金特征,在此基础上提出了其产品定位,重点介绍了其代表性产品如中高碳钢、热轧高强钢及电工钢等的开发与应用现状.最后,对薄板坯连铸连轧技术未来的发展进行了展望,提出连续化、专业化、智能化将是未来重要发展方向.

Nb和V微合金化对薄带铸轧高强钢相变行为的影响

薄带铸轧作为钢铁行业近终形制造技术的典型代表,钢液在浇铸阶段的凝固速度可达到10~2~10~4℃/s,铸带无需经历冷却再加热直接进行一道次热轧,因此合金元素大部分固溶于基体中,在微合金化技术方面有着广阔的应用前景。但目前对于薄带铸轧微合金钢的研究多集中于其团簇和析出行为,缺乏微合金元素对薄带铸轧相变行为的系统研究。以Q550-Nb和Q550-V为研究对象,通过连续冷却相变与等温相变2种实验,绘制了其静态CCT曲线,统计了不同条件下铁素体转变的体积分数,讨论了在薄带铸轧工艺下Q550-Nb和Q550-V两种实验钢的相变规律。结果表明,Q550-Nb比Q550-V更容易发生低温相变,Nb对铁素体相变的抑制作用更强;之后通过等温相变实验进一步证明了Q550-Nb的铁素体相变更为缓慢,主要由于Nb在两相界面偏聚的程度更强导致,限制了相界面迁移。通过TEM分析2种实验钢在等温过程中的相间析出行为,发现Q550-Nb相间析出的片间距比Q550-V更大,证明了Nb对相界面的拖曳作用更强。明确了2种微合金元素在薄带铸轧工艺中对相变的影响机制,为微合金化技术在薄带铸轧流程中的应用提供理论和技术支撑。

EBSM成形24CrNiMo合金钢组织演变和摩擦磨损性能

24CrNiMo合金钢具有优异的强韧性、淬透性和耐磨性,广泛应用于高速列车制动盘。铸锻造制备高速列车制动盘存在铸造缺陷、成品率低、成形结构受到限制等问题。电子束选区熔化(electron beam selective melting,EBSM)是一种以电子束为能量源,逐点、逐线、逐面扫描堆叠,成形三维实体的金属增材制造技术,对成形结构复杂、加工困难、精度高的零件一体化制备有着天然优势,可制备出晶粒尺寸细小、成分均匀、力学性能优异的金属材料。通过电子束选区熔化制备了24CrNiMo合金钢,探讨了在不同工艺参数下对试样致密度、显微组织、硬度和摩擦磨损的影响规律。研究结果表明,随着能量密度的增加,致密度有先增大后减小的趋势。在电流流束为13 m A、扫描速度为5 m/s的工艺参数下成形试样的致密度和硬度最高,分别达到98.96%和355HV0.3。EBSM成形的24CrNiMo合金钢的显微组织主要由粒状贝氏体(GB)和准贝氏体(Bm)组成,基体为贝氏体铁素体(BF)。随着能量密度的增大,热输入增加,晶粒取向由随机分布向(101)和(001)方向优先织构,晶粒尺寸逐渐增大,残余奥氏体含量增多。摩擦磨损试验发现能量密度为39 J/mm^(3)的成形试样具有最高的耐磨性。磨损机制主要为黏着磨损和磨粒磨损。残余奥氏体含量和缺陷是造成摩擦磨损性能不同的主要原因。为后续开展EBSM制备制动盘提供了一定的基础研究和理论指导。