熔炼工艺对TC1钛合金铸锭中Mn元素分布的影响

目的针对在TC1（Ti一2A1—1．5Mn）钛合金铸锭真空自耗熔炼过程中Mn元素不易控制的技术难点,对Mn元素进行合理控制。方法通过在熔炼不同阶段向炉内选择不同的充氩压力进行充氩保护熔炼来探讨铸锭中Mn元素的分布。结果与结论当采取低熔炼电流、两次充氩且充氩压强为8000Pa时,铸锭中Mn元素挥发量得到有效抑制,且保证了Mn元素分布的均匀性。     

熔炼工艺对TC1钛合金铸锭中Mn元素分布的影响

目的针对在TC1(Ti-2Al-1.5Mn)钛合金铸锭真空自耗熔炼过程中Mn元素不易控制的技术难点,对Mn元素进行合理控制。方法通过在熔炼不同阶段向炉内选择不同的充氩压力进行充氩保护熔炼来探讨铸锭中Mn元素的分布。结果与结论当采取低熔炼电流、两次充氩且充氩压强为8 000Pa时,铸锭中Mn元素挥发量得到有效抑制,且保证了Mn元素分布的均匀性。     

废镍镉电池的真空蒸馏回收技术

废镍镉电池是城市生活垃圾中重金属的主要来源之一,所以必须在进入焚烧炉以前分离出来并妥善处理。利用自行设计的真空辅助回收装置,对废镍镉电池的真空高温分解及镉的挥发冷凝的基本规律进行了研究。实验结果表明:利用真空蒸馏可以实现镍镉电池中镉与其它金属的有效分离,并得到纯度大于99%的金属镉;在真空高温条件下,镍镉电池中的主要可挥发物质为水、有机物和镉;系统真空度为67mPa时,镉的有效蒸馏温度区间为573～1173K;压强为10Pa,在773～1173K之间,温度升高时镉在蒸馏剩余物中含量显著降低;蒸馏温度为1173K,在80～20Pa之间降低压强,蒸馏剩余物中镉含量呈降低趋势;当系统温度为1173K,压强为10Pa,蒸馏时间大于3h后,剩余物中镉的含量小于0.2%。     

钢真空感应熔炼过程痕量元素挥发的动力学

研究了镍铬钼钢中痕量元素在真空感应熔炼过程中挥发的动力学,给出了确定挥发元素在气相边界层扩散传质系数的方法,提出了挥发元素在液/气界面挥发反应的速率常数计算公式。试验及计算结果表明,Sn、As在钢的真空感应熔炼过程中的挥发过程受液相边界层中的扩散及液/气界面挥发反应混合控制,K_(23)值均在10~(-3)～10~(-2)cm/s数量级。Sn、As在液/气界面的挥发反应可能包括元素自身的挥发及其氧化物的挥发反应。     

高锰TRIP钢热变形行为研究

通过单轴压缩实验,研究了高锰TRIP钢(Fe15Mn3Si3Al)在800～1050℃温度范围内、应变速率ε.=0.01～5.0s-1条件下的热变形行为和组织变化,讨论了热变形参数对流变应力和显微组织的影响.结果表明:动态再结晶只在较高变形温度和低应变速率下发生.实验钢对温度和应变速率都很敏感,而应变速率对实验钢的热变形行为影响较大.高锰TRIP钢的表观应力指数n=3.909,变形激活能Q=353.167kJ/mol.根据实验数据,建立了高锰TRIP钢高温变形的热加工方程.     

钢液钙处理脱氧脱硫的动力学

通过对钢液钙处理脱氧脱硫过程动力学的研究发现,当钙粒以喂线的形式注入钢水中时,一部分钙溶解,另一部分变为钙气泡,气泡在上浮的过程中与钢液中的氧、硫反应.钙粒的粒径越大,气化后的气泡在钢液中的停留时间和平均上浮速率就越大,脱氧脱硫的传质系数越小;在炼钢温度范围内,上浮速率及停留时间与钢液温度几乎没有关系,但传质系数随温度的增加而增加;随着钢液中氧、硫含量的增加,钙粒的最佳粒径增加;在一定的钢液深度和一定的氧、硫含量时,钙脱氧脱硫的利用率随其粒径的增加而减小;在温度为1 823 K、钢液中硫的质量分数为0.012%以及钢水包的深度为3 m情况下,当Ca的粒径小于0.002 m时,理论上Ca全部转化;当Ca的粒径在0.002～0.003 m时,钙的转化率为84.4%.     

镍基高温合金真空熔炼过程中镁挥发的动力学

真空电弧重熔镍基高温合金GH220,自耗电极端部熔化区“突出环”内部的镁分布基本均匀;而熔化液层及液固两相区的镁分布不均匀,从熔化液层表面到原始电极区镁含量显著增高。熔化液层中距表面约0.3毫米内的镁含量[Mg]s和重熔锭镁含量[Mg]i均与电极原始镁含量[Mg]e呈直线关系,本试验条件下,[Mg]s=0.18[Mg]e;[Mg]i=0.30[Mg]e。重熔过程的镁挥发主要发生于电极端部熔滴形成阶段,挥发过程主要受控于镁由原始电极向熔化液层—气相界面迁移的速度,传质系数K_(12)=0.107厘米·秒~(-1)。 真空感应熔炼GH220,镁挥发受液相边界层中扩散与界面挥发反应的混合控制,并非受控于气相边界层中镁的扩散。在试验条件下,液相边界层中镁的扩散与界面挥发反应总传质系数K_(23)=10~(-1)～10~(-2)厘米·秒~(-1),而气相边界层中镁扩散的传质系数K_4=47.17厘米·秒~(-1)。根据(d[Mg])/dτ=-K_(23)·(?)及K_(23)与工艺参数的关系,建立了镁挥发的数学模型,即[Mg]e与镁加入量、挥发温度、气相压力、保持时间、合金液面面积、熔体体积之间的定量关系式。此模型在实验室和生产条件下均得到了很好的验证,可用于调整真空感应熔炼的工艺参数,实现有效地控制合金镁含量。     

攀枝花钛精矿碳热还原-真空冶炼工艺

运用FactSage软件对攀枝花钛精矿碳热还原后在真空条件下的分离行为进行热力学计算。结果表明:在配碳量12%(质量分数),压力100 Pa,温度高于1 300℃时,气相中开始产生Mg,SiO和Mn蒸气;当温度为1 750℃时,整个体系内各物质含量趋于稳定值,钛渣品位(折算TiO2)可达94%。在同样的配碳量下,温度为1 550℃,压力低于1 000 Pa时,气相中也产生Mg,SiO和Mn蒸气。在碳管炉进行了预还原后钛精矿的真空冶炼实验,结果表明:金属铁已明显挥发出来;渣的主要物相为Ti2O3,TiO和少量的金属铁,钛渣品位高达93.35%(质量分数),CaO含量小于1.05%(质量分数),MgO含量小于0.42%(质量分数)。     

常压化学气相沉积ZrC涂层动力学与组织结构

以ZrCl4-CH4-H2-Ar为反应体系,采用常压化学气相沉积(APCVD)法在1 473～1 873 K制备ZrC涂层,用X线衍射和扫描电镜分析涂层的相成分、ZrC晶粒择优生长及微观形貌,研究ZrC涂层沉积动力学和涂层组织结构.研究结果表明:随沉积温度的升高,APCVD ZrC涂层的沉积速率增大,ZrC微晶表观尺寸也相应增大;1 473～1 673 K沉积时,化学气相沉积过程的表观活化能为71.69 kJ/mol,沉积过程由化学动力学控制;1 673～1 873 K沉积时,过程的表观活化能为14.28 kJ/mol,沉积过程由扩散控制.沉积温度由1 473 K上升至1 673 K时,ZrC晶粒的择优生长取向出〈220〉转变为〈200〉,ZrC涂层组织为典型的针状晶结构,涂层较疏松、粗糙;1 873 K沉积时,ZrC晶粒呈短柱状,ZrC涂层致密平整,且沉积速率最高.     

真空碳热还原过程中二氧化硅的挥发行为

为了解在真空碳热还原过程中SiO2的还原特性以及还原过程中的主要影响因素,对二氧化硅的还原过程进行热力学分析,得出化学反应自由能和临界温度。在系统压力为2~200 Pa条件下,以分析纯SiO2和Fe2O3为原料,采用XRD,SEM,EDS和化学成分分析等手段,研究Fe/Si摩尔比、配碳量、反应时间、还原剂粒度和升温速率对硅的挥发率和还原反应速率的影响。实验结果表明:在100 Pa条件下,SiO2的临界反应温度为1 330~1 427 K。SiO2发生气化反应生成的SiO气体挥发至石墨冷凝系统歧化生成Si和SiO2,造成硅的损失,且有部分SiO气体和石墨反应生成SiC;增大Fe/Si摩尔比和配碳量以及减小还原剂粒度均降低了硅的挥发率,提高了SiO2还原反应速率;延长反应时间和提高升温速率增加了硅的挥发率。     

渤海石油平台用钢A537疲劳裂纹的扩展特征

对渤海石油平台管节点用钢A537在238K,237K和303K三个温度下的疲劳裂纹扩展情况进行了试验研究.试验结果表明.这种钢材在每一个测试温度下的疲劳裂纹扩展均遵循Paris规律.不同温度下的疲劳裂纹扩展曲线随应力强度因子幅值的增加而有汇合趋势,并在某一高扩展速率处相交.试验还表明,温度降低,A537钢的裂纹扩展速率下降,而Paris指数n则大为增加.在裂纹扩展后期,低温下裂纹扩展速率的增长速度远大于室温,因此,低温时的扩展速率反而高于室温时的扩展速率.     

胡萝卜冷冻干燥过程的优化及最佳工艺条件的确立

对胡萝卜进行了冷冻干燥实验,确定了胡萝卜条冻干工艺条件,计算了冻结终点温度、冻结时间、物料厚度,建立了胡萝卜爷冻干的传热传质模型,由模型计算出理论干燥时间,并与实验值进行了比较．探讨了冻结速率、升华温度、干燥室及捕水器温度、压强对干燥时间的影响．胡萝卜条冷冻干燥的适宜工艺参数为冻结时间1h,物料厚度15mm,干燥室真空度60Pa,捕水器压强45Pa,温度-50～-40℃,总干燥时间5h．     

造纸污泥焚烧中Zn/Cu/Ni/Mn的热力学平衡分布

采用化学热力学平衡分析方法,应用造纸污泥实测数据预测了其焚烧中重金属(Ni、Mn、Zn和Cu)的迁移和转化规律.研究结果表明,考虑矿物质存且在低温条件下,造纸污泥焚烧中重金属Ni和Zn易与Fe2O3结合形成稳定的固体化合物,从而抑制了Ni和Zn的挥发性,而对Mn和Cu没有影响.焚烧温度为400—1800K范围内有矿物质存在条件下,Mn未出现其气体产物,而其他三种金属在高温条件下则以其气态单质或气态氧化物挥发进入大气环境.焚烧过程中只有小部分气态CuCl生成,未见其它气态金属氯化物;在焚烧温度为400—1800K条件下未发现金属硫化物或者硫酸盐生成,表明在有矿物质存在条件下S对金属的挥发性影响很小.在未考虑矿物质存在条件下,S在低温条件下易与重金属结合形成金属硫酸盐固体从而拟制了金属的挥发;随着温度的升高,Cl和重金属易形成金属氯化物气体,促进了金属的挥发特性,并且Cl对Cu的挥发影响较大,其次为Zn和Mn,影响较小的金属是Ni.从而根据污泥在不同焚烧温度下不同的产物形态进行重金属的污染控制.     

掺杂成分对钢表面光谱发射率的影响

利用双光路对比光谱发射率测量装置,在823～1 273K之间,1.5μm波长下测量了几种不同型号光滑钢样品的表面光谱发射率.研究结果表明:掺杂成分含量对钢表面光谱发射率的影响很大.在同等条件下,抗氧化性能好的钢的光谱发射率相对较小,但是随着温度的升高,不同型号钢的光谱发射率出现了分化.     

焊接热循环对5Mn钢连续冷却过程中马氏体相变的影响

利用热模拟试验测定海洋平台用5Mn钢在不同焊接热循环下的热膨胀曲线,结合显微组织观察,分析峰值温度和冷却速率对5Mn钢连续冷却过程中马氏体相变行为的影响。结果表明,在不同的焊接热循环下,5Mn钢室温组织均以板条马氏体为主;峰值温度为1320℃和850℃时的马氏体相变开始温度Ms的变化范围分别为371~395℃和397~423℃,且相同冷却速率下,峰值温度为850℃时的Ms高于峰值温度为1320℃时的Ms;此外,5Mn钢马氏体相变速率随着冷却速率的增大而增大,在相同冷速下,峰值温度为850℃时的马氏体相变速率大于峰值温度为1320℃时的相应值。     

65Mn钢的光谱发射率研究

在800～1 100 K的温度范围内,采用单波长测温方法,利用自行研制的实验装置,在空气中测量研究了16个不同温度下65Mn钢的光谱发射率随测量时间的变化情况.研究结果表明光谱发射率的共振与65Mn钢的表面氧化情况密切相关.由表面氧化导致光谱发射率的不确定性为5.7%～14.6%,相应的温度误差为6.2～11.1 K.通过建模拟合,同时也得到了光谱发射率随加热时间变化的解析表达式,模拟计算结果与实验结果符合较好.     

单层石墨烯储氢的蒙特卡罗模拟

用正则系综蒙特卡罗(GCMC)方法,在77～473K温度和0.1～10MPa压强下,对石墨烯上吸附氢分子进行模拟计算.结果表明:低温及高压条件有利于储氢.在10MPa压强下,随着温度增加,等量吸附热先减少后增加.当温度在291K时,等量吸附热值最低.     

奥氏体316不锈钢微观缺陷的热演化

从微观结构缺陷热演化的角度研究奥氏体316不锈钢。对样品由373 K升温到1 473 K,然后间隔50 K,等时退火。微观缺陷由正电子湮没谱(positron annihilation spectroscopy, PAS)和透射电子显微镜(transmission electron microscope, TEM)表征。随着退火温度的升高,空位型缺陷逐渐回复。在退火温度673～823 K范围内,出现明显的位错聚集和位错网的非均匀分布。在退火温度873 K后,位错型缺陷逐渐回复。退火温度873～973 K时有大型微观析出相析出。随后,析出相尺寸减小,大部分在1 123 K之前回溶。在1 373 K退火后,样品中几乎没有缺陷。     

苹果冷冻干燥过程的优化及最佳工艺条件的确定

对苹果进行了冷冻干燥实验,确定了苹果片冻干工艺条件,计算了冻结时间,建立了苹果片冻干的传热传质模型,由模型计算出不同厚度物料的理论干燥时间,并与实验值进行了比较．探讨了冻结速率、物料温度、干燥室及捕水器温度、压强对冷冻干燥过程及制品质量的影响．苹果冷冻干燥的适宜工艺参数为冻结温度-35℃,冻结时间1h,升华干燥时干燥仓压强70-90Pa,解吸干燥时干燥仓压强20-30Pa,解吸干燥时物料温度50-60℃．     

42CrMo钢的热压缩流变应力行为

为实现42CrMo钢锻造的数值模拟与合理制定其热成形工艺参数,采用Gleeble-1500热模拟实验机研究工业用42CrMo钢在变形温度为850～1150℃和应变速率为0．01～50s^-1条件下的流变应力行为。通过线性回归分析确定42CrMo钢的应变硬化指数以及形变表观激活能,获得42CrMo钢高温条件下的流变应力本构方程,并验证该流变应力本构方程的准确性。研究结果表明：42CrMo钢在热压缩变形过程中发生了明显的动态回复与动态再结晶,流变应力随应变速率的增加而增加,随温度的升高而降低;流变应力的预测值与实验值较吻合,而且预测的最大相对误差仅为4．54％。