低碳钢中高密度超细纳米第二相粒子的快速获取

一般熔炼过程中,非金属化合物以夹杂物的形式存在,对钢的力学性能和寿命都会有损害.当夹杂物尺寸小到纳米量级,从而在钢中形成高密度分布的纳米第二相颗粒却能够有效同时提升钢的强度和韧性.本文通过在熔炼过程中施加动态磁场,制备了Fe–0.04C–1.5Mn–0.5Ti–0.5Al_(2)O_(3)(Fe–TAMO)钢,然后通过轧制和退火处理实现对Fe–TAMO钢的晶粒尺寸优化和等轴化.透射电镜观察发现铸态组织中弥散分布着纳米第二相粒子,密度为3.3×10^(15)m^(-2),颗粒的平均直径为2.75±0.803 nm.通过EDS能谱分析,第二相颗粒为Ti–Al–Mn氧化物.利用万能试验机分别测试了铸态、轧制态以及退火态Fe–TAMO钢的压缩力学性能,铸态Fe–TAMO钢的晶粒尺寸为143μm,抗压屈服强度为150 MPa,约为铸态纯铁素体钢的2倍.经过轧制和退火处理,Fe–TAMO钢的晶粒尺寸减小为64μm,抗压屈服强度为334 MPa.该方法极大简化了工艺流程,实现了在短时间(约3 min)内将超细的纳米第二相粒子均匀分散在钢基体中,密集分布的第二相纳米颗粒有效提高了钢的强度,并且通过后续热处理能进一步提升钢的力学性能,为大批量生产高性能钢提供了一个新思路.

600MPa级煤巷支护锚杆钢的开发与质量控制

针对我国锚杆用钢长期处于低强度、安全性能较差的现状,研发了屈服强度为600 MPa级的低屈强比、高强韧塑性煤巷支护锚杆钢。阐述了该钢种化学成分、微观物质结构、生产工艺路线设计思路;研究了热轧工艺下的低屈强比和高冲击韧性的影响因素,提出通过缩小动态再结晶区间降低混晶、控冷细化晶粒、洁净钢路线提高纯净度的生产控制工艺,实现了良好塑韧性。同时还提出通过控制多相钢组织为F(铁素体,53%)+P(珠光体)+M(马氏体)/A(奥氏体)、第二相纳米颗粒(10～30 nm)析出强化抗拉强度、F直径10～15μm,达到了屈强比不大于0.72的设计要求。并对钢中夹杂物实际控制水平、性能指标进行了评价。

金属有机沉积法制备YBCO薄膜的研究进展

钇钡铜氧(YBCO)涂层导体因具有高临界转变温度(Tc)、高临界电流密度(J_(c))和高不可逆场(H_(irr))而成为最有应用前途的超导材料。但是,高昂的生产成本限制了YBCO带材的大规模应用。YBCO带材是在薄金属基带上通过外延生长的方法获得并具有良好结晶度和机械强度的超导涂层,而不是采用粉末套管法。金属有机沉积技术(MOD)是一种有效的超导层制备方法,与其他方法相比,它具有不需真空设备、可精确调节薄膜组分以及可实现批量生产等优点。因此,MOD在YBCO带材的生产中具有广阔的应用前景。传统MOD是以金属三氟乙酸盐(TFA)为原料,在热解过程中,TFA前驱体薄膜的热分解导致薄膜厚度急剧减小,薄膜内应力增加。为了避免薄膜龟裂,原始的热解时间需要10~20 h,漫长的热解时间不符合带材的低成本制备要求。因此,研究人员不断改进MOD工艺,在确保YBCO薄膜超导性能的同时大幅缩短了热处理时间。随着研究人员对MOD工艺的不断改善,MOD工艺经历了从传统三氟乙酸盐-金属有机沉积法(TFA-MOD)到低氟三氟乙酸盐-金属有机沉积法(LF-MOD),再到无氟-金属有机沉积法(FF-MOD)的发展变化。目前,通过调节FF-MOD结晶过程的温度和氧分压,YBCO薄膜的外延生长速率已经达到100 nm/s。此外,近年来通过缩小第二相纳米颗粒尺寸来提高YBCO薄膜磁通钉扎性能的研究取得了长足进展。研究人员通过两步加热工艺和制备纳米颗粒的胶体溶液,成功将第二相纳米颗粒的尺寸减小到10~15 nm,Jc(77 K,1 T)从0.1 MA/cm^(2)增大到0.45 MA/cm^(2)。本文按照金属有机沉积法制备YBCO薄膜的发展路径综述了TFA-MOD、LF-MOD和FF-MOD的研究进展,并在此基础上对近年来化学溶液法制备长带和提高YBCO薄膜磁通钉扎性能的主要研究进行了综述和展望。