GCr15轴承钢中MnS-Al_2O_3复合夹杂物析出行为

对于钢液铝脱氧精炼过程产生的Al_2O_3夹杂物严重影响钢的性能,而在钢液凝固过程中MnS夹杂物容易包裹着Al_2O_3夹杂物形成复合夹杂物,这种复合夹杂物改善钢材的性能有重要意义。通过场发射扫描电镜和能谱对国内某钢厂连铸坯中夹杂物形貌以及组成进行观察与分析,发现大量MnS包裹Al_2O_3复合夹杂物。同时通过理论热力学阐述MnS包裹Al_2O_3复合夹杂物的析出机理,计算得出:Al_2O_3夹杂物在钢液中形成,Mn S夹杂物在钢液凝固过程中形成,由于Al_2O_3夹杂物先析出,Mn S夹杂物可以在先析出的Al_2O_3夹杂物进行形核与长大,为钢中MnS包裹Al_2O_3复合夹杂物生成提供了理论依据。

IF钢凝固过程中Al_2O_3-TiN复合夹杂物的形成机理

以理论分析和实验研究相结合的方式分析了IF钢凝固过程中Al2O3-TiN复合夹杂物的形成机理.结果表明,以凝固分率0.9为界限,钢水凝固过程中Al2O3和TiN先后通过异质形核方式析出并结合形成Al2O3-TiN复合夹杂物;冷却速率越小,复合夹杂物粒径越大;在冷却速率一定时,可作为异质形核核心的夹杂物的粒径越大,凝固过程中析出的复合夹杂物的长大程度越小;复合夹杂物内层Al2O3粒径越小,外层TiN长大程度越明显.

冷却速率对钢中MnS+Al_2O_3复合夹杂物包裹率的影响研究

通过实验室试验研究钢中MnS+Al_2O_3复合夹杂物的生成以及不同冷却速率对MnS+Al_2O_3复合夹杂物包裹率的影响。结果表明:被推动到钢液凝固前沿的Al_2O_3,会为MnS析出提供异质形核质点;随着冷却速率的增加,复合夹杂物的尺寸从4μm降至2.5μm左右,MnS+Al_2O_3复合夹杂物包裹率逐渐降低。本次试验研究为得到较优包裹程度的实验条件以及进一步改善钢材性能提供一定的理论分析。

控制高碳钢中CaO-Al_2O_3-SiO_2类夹杂物成分的实验研究

采用高温管式炉研究了低碱度顶渣对高碳钢中夹杂物成分的影响。热力学计算和实验结果表明 ,当炉渣碱度在 0 .71～ 1.36 ,Al2 O3含量在 8%以下时 ,钢中的酸溶铝含量在 0 .0 0 0 6 %以下 ,钢中 Ca O- Al2 O3-Si O2 类夹杂物的 Ca O/ Si O2 在 1.5以下 ,Al2 O3含量为 8%～ 2 5 % ,夹杂物的成分在塑性区内。

低碳低合金钢中CaO-Al_2O_3-SiO_2-MgO系夹杂物熔化温度的控制

通过FactSage计算分析低合金钢中CaO-Al2O3-SiO2-MgO四元系夹杂物的熔点和低熔点区域的控制范围;并与热丝法试验结果对比发现,在低于1 500℃时,利用FactSage预测该四元夹杂物熔化温度是可行的,计算熔点与热丝法所测结果的偏差小于4%。夹杂物液相区的变化规律为,随着MgO,SiO2和Al2O3含量的增加,夹杂物低熔点区域面积都是先增大后减小;随着CaO含量的增加,夹杂物低熔点区域有2次先增大后减小的变化过程。控制CaO-Al2O3-SiO2-MgO系中w（CaO）为40%~50%,w（Al2O3）在15%~25%之间,w（MgO）为5%~8%。可获得最大范围的低熔点区域。当w（MgO）为8%时,为满足熔化温度≤1 500℃,减少中间包水口结瘤,须控制最佳CaO与Al2O3质量比为1.0~1.6,SiO2质量分数为10%~15%。

共沉淀法制备ZrO_2-Al_2O_3纳米复合氧化物的物相表征

用Al(NO3)3和ZrO(NO3)2混合溶液,加氨水共沉淀制备了一系列Al2O3含量由低到高的ZrO2-Al2O3复合氧化物,用XRD、XPS、BET等实验手段对其进行了表征.结果表明,随着一种组分含量由低到高,其主要存在形式按形成固溶体-表面单层分散-析出单独晶相的规律变化,而一种组分的加入均使另一种组分的XRD衍射峰明显宽化,晶粒变细;复合氧化物的比表面明显大于两种组分纯样品比表面的简单加和.实验表明体系中两种组分存在相互表面单层分散,即在一定的相对含量范围内,该体系的任一组分的微晶固溶体都既接受另一组分在其表面上的单层分散,同时也在另一组分的微晶固溶体表面上单层分散.相互单层分散和固溶体的生成都可能使高温焙烧时微晶的增大受到抑制,从而维持了样品的高比表面.

电解铝液中Al_2O_3夹杂物的形成机理

介绍铝电解机制对电解铝液中形成Al2O3夹杂物的影响,分析铝液中Al2O3夹杂物形成的机理,推算CO2对铝液扩散的质量传递方程,描述效应处理过程对铝液中Al2O3夹杂物形成过程的影响。利用Person—Waddington电流效率模型测算电解铝液中可能形成的Al2O3夹杂物最大值。结果表明:电解过程生成的Al2O3夹杂物对铝液的污染,是短流程工艺影响铝熔体冶金质量的主要根源。

Al_2O_3-SiO_2-CaO精炼渣系对55SiCrA弹簧钢夹杂物形态控制的影响

在实验室采用Al_2O_3坩埚硅钼管式炉研究了(/%)38.5～45.8CaO-38.2～42.0SiO_2-8～15Al_2O_3-8MgO精炼渣系的成分和碱度(1.0～1.2)对55SiCrA弹簧钢(/%:0.53C、1.50Si、0.70Mn、0.69Cr、0.008P、0.003S、0.005Als)中夹杂物形态的影响,并用Factsage热力学软件对夹杂物成分进行热力学计算和分析在三元相图中的分布。结果表明,夹杂物中Al_2O_3含量随精炼渣中Al_2O_3含量的增加而增加,当渣碱度为1.2,Al_2O_3为8%时钢中夹杂物分布在Al_2O_3-SiO_2-MnO相图低熔点区域,夹杂物中Al_2O_3含量为30%～40%。热力学计算表明,渣碱度1.0～1.2时,对应的钢中Als为0.008%与试验结果吻合。因此用1.0～1.2低碱度和≤8%Al_2O_3精炼渣可控制弹簧钢中的夹杂物形态。

高碱度高Al_2O_3炉渣下合金钢液中非金属夹杂物的行为

通过MgO坩埚硅钼电阻炉研究了(%):43～47CaO-5～10SiO_2-46～54Al_2O_3高碱度炉渣下合金钢液(%:0.42C、1.14Cr、0.23Mo)中夹杂物的成分和组织形貌。结果得出,高碱度高Al_2O_3炉渣和钢液反应90 min后,钢中主要生成低熔点钙镁铝硅酸盐夹杂,该夹杂大部分上浮去除,留在钢中的为球形夹杂,有利于提高钢材的抗疲劳性能。当炉渣碱度约为9时,有利于生成钙镁铝硅酸盐夹杂。

添加Al_2O_3纳米粉对中空钢55SiMnMo力学性能与夹杂物的影响

研究了中空钢55SiMnMo还原前期加0.018%、铸锭时加0.002%的120 nm Al_2O_3纳米粉后钢的力学性能和夹杂物。结果表明,添加0.02%Al_2O_3纳米粉使锻后空冷55SiMnMo钢的屈服强度提高了13.9%,常温冲击韧性提高了70.8%;场发射SEM观察得出Al_2O_3纳米颗粒大多数成为非金属夹杂物的核心,钢中大部分夹杂物得到了细化,尺寸均在300 nm～3μm之间。

烧成温度对Al_2O_3/Ni复合材料的致密化、物相组成和显微结构的影响

首先采用非均相沉淀合成出Ni包裹Al2O3粉体,然后热压烧结包裹粉体制备了Al2O3/Ni复合材料。本文作者主要研究了不同烧成温度对复合材料致密化、物相组成和显微结构的影响。结果表明:在1400℃保温1h,烧结体获得了最大相对密度,而致密度随Ni含量的增加反而降低;高于1350℃时,除Al2O3和Ni相外,在烧结体的表层生成一种由Al,Ni,O,C四种元素组成的新相;随着温度的升高,包裹层的纳米Ni颗粒聚合、长大,并退缩至三角晶界处,在适当的烧结温度(1400℃),少数小的纳米Ni颗粒被卷入Al2O3晶内,大的位于三角晶界,当烧成温度为1450℃时,不仅观察到Al2O3/Ni界面存在空隙,也发现了Al2O3晶粒异常长大现象。

42CrMoA曲轴钢中CaO-SiO_2-Al_2O_3系夹杂物的塑性化控制

为了减少42CrMoA曲轴钢精炼过程中CaO-SiO2-Al2O3系夹杂物对其基体损伤的影响,利用Factsage软件计算了42CrMoA曲轴钢中CaO-SiO2-Al2O3系低熔点夹杂物的成分,并根据钢液-夹杂物,钢液-精炼渣之间的平衡,计算分析了CaO-SiO2-Al2O3系夹杂物控制在塑性区域内所需的钢液成分及对精炼渣的要求。结果表明:CaO-SiO2-Al2O3系夹杂物存在两个变形良好的控制区域。区域1对应的精炼渣成分由于碱度过低在生产中受到极大限制,区域2要求的精炼渣成分往往会发生偏离。建议向精炼渣中配加适量的CaF2和MgO,以将CaO-SiO2-Al2O3三元系夹杂物转变为四元或多元系夹杂物。

42CrMoA钢CaO-SiO_2-MgO-Al_2O_3系夹杂物低熔点区域的控制

为了对42CrMoA钢Ca（3-SiOzMgO—A12O3系夹杂物低熔点区域进行控制，利用热力学计算软件FactSage计算了1873K温度下的42CrMoA曲轴钢钢液与CaO—SiOz—MgO—A12O3。系夹杂物之间的平衡。结果表明：CaO-SiO2一MgO-A12O3系夹杂物的低熔点区域面积最大，w（Ca0）、w（MgO）和w（A12O3）对夹杂物低熔点区域的影响较为显著；夹杂物的成分落在低熔点区域内，各氧化物的活度应控制在CaO0．0010．1、SiOz0．0010．009、MgO0．0010．09、A12030．0010．09范围内；与之平衡的钢液中[0]和[A1]的质量分数分别为（5～15）×10“和（1～13）×10。

12CaO·7Al_2O_3精炼渣吸附非金属夹杂物的试验研究

从理论上简要分析了12CaO·7Al_2O_3精炼渣吸附非金属夹杂物的原理,在试验室条件下,对12CaO·7Al_2O_3的预熔工艺和吸附非金属夹杂物进行了研究。效果显示:12CaO·7Al_2O_3具有较高含量的CaO和Al_2O_3,能够吸附大量的铝脱氧产物-Al_2O_3,而且在吸附钢液中Al_2O_3夹杂物后,不会造成精炼渣成分波动太大,比较适用于铝脱氧钢。

纳米ZrO_2对Al-Si复合Al_2O_3-C材料性能、组成和结构的影响

以板状刚玉骨料和细粉、Al粉、Si粉、石墨和纳米ZrO2粉为原料,以酚醛树脂为结合剂,研究了纳米ZrO2粉对Al-Si复合Al2O3-C材料性能、组成和结构的影响.结果表明:引入纳米ZrO2粉对试样的常温和高温强度影响不大,但有利于提高试样的成型致密度和抗氧化性,可明显提高试样的抗热震性.试样致密度提高的原因在于纳米氧化锆具有良好的填充作用和助烧结作用.纳米ZrO2可促进Al、Si反应生成更多非氧化物晶须,并在试样中形成交叉连锁的网络结构,以及纳米粉的增韧和ZrO2的相变增韧均有利于提高试样的抗热震性.

Ce_2O_3微粒对低碳钢夹杂和晶粒度的影响

通过在钢中外加Ce2O3微粒的方法,研究Ce2O3微粒对钢材夹杂物和晶粒度的影响。结果表明,Ce2O3粒度不大于1.13μm时,钢中夹杂物含量不会增加,粒度大于2.34μm时夹杂物含量会明显增加。外加Ce2O3微粒可以和钢中硫化物夹杂和脱氧产物结合,起到加稀土合金的部分作用。Ce2O3微粒可以细化铸态晶粒的粒度,晶粒平均尺寸由180μm降低到90～75μm;也可显著降低轧态组织的晶粒度,使晶粒度由6.5级降低到11级。当添加Ce2O3微粒粒度为1.13μm,加入量为金属量的0.5%时,可以取得最好的经济技术指标。

Al_2O_3-MgAlON复合材料裂纹愈合机理研究

以刚玉粉(≤3μm)和MgAlON粉(≤2μm)为原料,按w(刚玉粉)=75%,w(MgAlON粉)=25%的配比配料,制成3 mm×4 mm×36 mm的试样,在N2气氛中于1 500℃煅烧2 h,采用维氏硬度计在试样表面中心位置制造裂纹(压痕),然后在氮气保护下分别加热至1 000、1 100、1 200、1 300、1 500和1 550℃保温6 h进行愈合处理。通过愈合前后裂纹部位显微结构和物相组成的分析,探讨了Al2O3-MgAlON复合材料中裂纹的愈合机理和过程。结果表明:愈合前后Al2O3-MgAlON复合材料的物相组成和化学成分变化不大,裂纹的愈合机理主要是:以Al2O3和MgAlON的扩散填充为主,并伴随一定的晶粒长大填充;Al2O3-MgAlON复合材料的裂纹愈合过程大致为:裂尖钝化—岛状凸起—凸起接触及融合—次生裂纹收缩—完全愈合。

Fe2O3/TiO2纳米管光催化降解微环境苯系物的实验研究

采用阳极氧化-阴极沉积-阳极氧化法制备了三氧化二铁/二氧化钛(Fe2O3/TiO_2)复合纳米管阵列,以室内空气典型污染物苯系物为模拟反应物,研究了湿度与催化剂用量对苯系物气体光催化降解效果的影响,并分析了Fe2O3/TiO_2复合纳米管光催化降解苯、甲苯、乙苯、二甲苯、苯乙烯的反应历程。结果表明:该Fe2O3/TiO_2复合纳米管排列整齐均匀,相对纯TiO_2具有较高的可见光响应特性;光功率密度为0.9W/cm2、停留时间为10min,不同湿度和催化剂用量条件下总苯系物的降解率可以达到75%~95.3%;当湿度为60%,光催化剂用量为50cm2或62.5cm2时,各组分的降解率达到最高;湿度为0~30%,催化剂用量为25~37.5cm2时,各组分的降解率较高;在不同湿度下,苯系物各组分的氧化历程主要受正水离子及超负氧离子的数量影响。

Y_2O_3/Cu复合粉末的制备研究

以硝酸钇、硝酸铜、葡萄糖和尿素为原料,结合低温燃烧合成和氢还原法,制备出Y_2O_3/Cu复合粉末。运用X射线衍射仪和扫描电镜等测试手段对复合粉末的物相和微观形貌等进行了表征;测试了复合粉末的热氧化性能。结果表明,前驱物具有高比表面积(8.5 m^2/g)和高反应活性,还原反应速率快,在500℃通氢气保温1 h可实现完全还原,制备的Y_2O_3/Cu复合粉末由尺寸约为200 nm的近球形颗粒组成,比表面积达到了11.6 m^2/g,Cu氧化后生成的CuO熔化和分解温度相比标准的低200℃左右。