基于机器视/听觉的耐火材料蚀损行为表征评价研究进展

摘要:耐火材料作为冶金和建材等高温工业中不可替代的关键基础材料,在服役过程中不可避免地遭受到热一化一力耦合条件下的化学侵蚀和力学损伤(简称蚀损),造成高温炉衬损毁并影响产品生产质量。传统手段多采用事后冷态分析评价方法,难以直接对高温复杂环境下耐火材料的损毁过程进行原位观测,同时易缺少诸如热一化一力耦合条件下的过程信息从而导致分析结果产生偏差。综述了机器视/听觉技术在耐火材料蚀损行为表征评价中的应用研究进展,表明利用数字图像相关(DigitalImageCorrelation,DIC)和声发射(AcousticEmission,AE)等非接触式技术,通过实时监测耐火材料蚀损的全场应变及声发射信号,能有效表征耐火材料在多因素耦合条件下的材料蚀损演变过程,对准确揭示耐火材料的损毁机制和服役性能评价提供了新途径,旨在为高品质产品熔炼或生产用优质耐火材料开发提供理论支撑。

铁素体不锈钢焊缝晶粒细化技术的研究现状

摘要:铁素体不锈钢具有无Ni、导热性好、线膨胀系数小和成本低等优点,且在氯离子环境下具有比奥氏体不锈钢更好的耐应力腐蚀性能,被广泛应用于汽车、海工和石化等领域。但在焊接过程中,焊缝区和热影响区极易产生晶粒粗大的现象,导致接头塑韧性下降,尤其是厚板大熔深的自熔焊接时塑韧性呈断崖式下降。本文通过收集、分类和分析国内外铁素体不锈钢焊缝晶粒细化的研究数据,总结了铁素体不锈钢焊缝晶粒细化的方法,如控制焊接参数、预热与提高冷却速度、调整熔池合金元素、脉冲焊接、电磁搅拌和超声波振动等方法。基于现有文献,采用非均质形核、促进晶粒游离以及枝晶熔断三种不同的机制来解释焊缝组织晶粒细化现象。最后对铁素体不锈钢焊缝晶粒细化方法进行了展望,采用外加能场的方法对熔池金属的流动具有一定影响,特别是研究多物理场下的焊缝组织晶粒长大行为,将为大熔深自熔焊焊接头性能的提高提供新的思路与方法。未来研发实际应用性强的晶粒细化装置和设备,发展大熔深自熔焊接下铁素体不锈钢焊缝的晶粒细化技术将成为主要趋势。

电渣重熔新技术的研究现状及发展趋势

摘要:1940年美国霍普金斯获得了“Carol电铸锭”美国专利,电渣重熔技术被首次提出但未得到推广。1952年前苏联梅多瓦尔和巴顿两位科学家在实验室试制备了第一个不锈钢电渣锭。1958年,在乌克兰东南部城市扎波罗热第聂伯特钢厂建成了0.5t P909型电渣炉。1959年-1960年建成了世界上第一个电渣重熔车间,开启了电渣重熔技术工业化时代。英国是最早从事电渣重熔技术研究的西方国家,随后各国冶金工业者纷纷开始研制多种新型电渣炉。奥地利INTECO公司开发了快速电渣技术(ESRR),该技术实现了快速和连续化操作,但这种快速电渣重熔技术存在的主要问题是电结晶器寿命太短,影响了其市场推广。为了满足多种不同断面且钢锭细长的需求,INTECO设计了一种可抽拉式底水箱、电极交换、滑动接触的平行双线母排、无需大电流软连接理念的抽锭试电渣重熔炉。德国VSG公司建成了世界上第一台加压电渣炉,工作压力为4.2MPa,可生产直径为100mm、质量达14.5t的高氮钢锭,主要用于大型生产发电机护环钢。进入21世纪后,发达国家新建的电渣炉普遍采用保护气氛方式,德国还研究并设计制造了2台20t的真空电渣炉分别在德国和日本得到工业应用。我国的电渣冶金技术起步也比较早,1958年我国冶金工作者开始电渣重熔技术的研究。1960年,双支臂抽锭式电渣重熔炉在重庆特殊钢厂成功建造。1964年在重庆召开第二届全国电渣冶金会议,这标志着着我国电渣冶金技术进入大规模研究开发和推广应用阶段。在过去的近60年中,我国冶金工作者在电渣冶金领域发现和发明了许多自己独特的理论和技术。21世纪以来,我国开发了一系列电渣重熔新技术,主要包括熔速控制的保护气氛电渣炉、真空电渣炉、加压电渣重熔设备及高氮钢制备技术、电渣连铸技术、电渣重熔超大扁锭技术、电渣重熔空心钢锭技术、导电结晶器技术以及电渣液态浇注技术等,使我国电渣重熔技术始终保持国际先进行列。本文简要回顾了电渣重熔工业生产的发展历史,重点对近年来的电渣冶金新技术进行了介绍和评价,包括电渣重熔技术、保护气氛电渣重熔技术、导电结晶器技术、加压电渣重熔、真空电渣重熔技术、特厚板坯电渣重熔技术、空心钢锭电渣重熔技术、大型钢锭电渣重熔技术、绿色环保型电渣重熔新渣系开发。在新的发展阶段,电渣冶金技术向高效、节能、环保和更高质量方向发展。

金刚线母线用黄丝表面缺陷分析

摘要:针对金刚线母线用黄丝频繁出现竹节光斑、黑点和沟槽异常表面缺陷问题,运用光学体式显微镜和配置有能谱仪的扫描电子显微镜对异常样品进行分析。结果表明:竹节光斑实质上是镀层在拉拔过程中遭受刮擦而形成的。黑点可能是铁氧化皮,也可能是镀层刮伤后与潮湿的空气接触反应生成的铁锈。沟槽根据形成原因可以分为两种,一种具有相对规则的形状,可能源于基体钢丝遭受刮擦;另外一种形状不规则,可能是在应力和酸性腐蚀介质共同作用下形成。

高强度不锈钢的研究及发展现状

摘要:高强度不锈钢作为强度、韧性及服役安全性俱佳的金属结构材料,广泛应用于航空、航天及海洋工程等领域。本文系统地梳理了高强度不锈钢的研究及发展历程,重点阐述了以析出强化和奥氏体韧化为代表的强韧化机理,及以氢致开裂和H原子扩散富集为主要因素的应力腐蚀及氢脆敏感性问题。认为高强度不锈钢的未来发展将重点关注计算模拟设计,多类型、高共格度析出相复合强化,高机械稳定性的薄膜状奥氏体韧化,综合显微组织和服役环境加深对应力腐蚀及氢脆机理的理解,从而为设计兼备超高强韧性、优良综合服役性能的高强不锈钢提供实际的理论依据。

先进钢铁冶炼用轻量化耐火材料的研究进展

摘要:耐火材料作为钢铁冶炼用高温窑炉的内衬,对其提高热效率、降低能耗起着至关重要的作用。近年来,先进钢铁冶炼用耐火材料轻量化的研究受到广泛关注。基于此,根据轻量化耐火材料的种类,综述了先进钢铁冶炼用轻量化耐火材料的研究进展,以期指导长寿轻量化耐火材料的设计和开发,促进先进钢铁冶炼用高温窑炉的节能减排。耐火材料的轻量化可通过引人轻量骨料和密度梯度的结构设计实现。轻量化耐火材料具有较低的热导率和体积密度,较好的隔热性能,可直接作为工作层使用。轻量化耐火材料的制备技术、种类及损毁机制尚需深人研究。

钢铁材料及有色合金构件的多段半固态成形工艺研究

摘要:目的 为了有效抑制半固态成形过程中的液相偏析,改善半固态成形构件微观组织和力学性能的均匀性。方法 提出了包括多段流变成形和多段触变成形在内的多段半固态成形工艺。多段半固态成形工艺均由半固态坯/浆料制备、预成形、控温冷却和终成形4 个阶段组成,分别在热模拟试验机和机械伺服压机上开展了SKD11 工具钢和6061 铝合金的半固态触变成形和半固态流变成形试验。结果 在初成形阶段,具有较高液相分数的半固态坯/浆料以较高的应变速率初步充填型腔,限制了液相外流的时间和空间;在控温冷却阶段,半固态坯/浆料的液相分数因部分凝固而降低;在终成形阶段,具有较低液相分数的半固态坯/浆料以较低的应变速率完成型腔的充填,由于固相晶粒在此阶段发生塑性变形而提高了成形构件的力学性能。结论 获得了组织均匀性较好的钢铁材料和有色合金构件,验证了多段半固态成形工艺的可行性。

钢铁表面电镀金属及其性能研究进展

业领域。然而钢铁的腐蚀、磨损问题一直困扰着人们。金属镀层凭借低廉的价格、简单的制备工艺和出色的防护能力常被用于钢铁的磨损、腐蚀防护。综述了锌、镍、铬及其合金镀层对钢铁硬度、耐磨、耐蚀性的影响,阐述了电镀液成分对镀层质量的影响;介绍了脉冲参数对镀层组织结构、耐磨、耐蚀性的影响以及超声波、磁场等辅助加工技术在电镀工艺中的应用;总结了目前钢铁表面电镀金属存在的一些挑战,并对电镀的发展做了适当展望。

机器学习在材料科学中的应用

摘要:概述了4种机器学习方法,包括监督学习、无监督学习、深度学习、强化学习。讨论了机器学习在材料设计与发现、材料表征和计算材料学中的具体应用,展示了其在加速材料开发和优化方面的潜力。介绍了材料科学中的数据库和数据挖掘技术,总结了数据库的发展和数据挖掘的应用。汇总了新兴大模型技术在材料科学中的应用,提出大模型技术的发展引领材料科学进入了智能化新时代。然而当前领域仍面临诸多挑战,如数据质量、模型解释性和隐私安全问题等。通过深入研究和国际合作,未来的材料科学有望通过机器学习技术实现更加智能化和高效的材料设计与发现。

南极大气环境下Q460和Q690低合金钢的腐蚀行为

摘要:基于室外暴露实验,通过腐蚀速率测试、腐蚀形貌分析以及腐蚀产物分析等方法,研究了Q460和Q690低合金钢在南极大气环境下暴露1个月和12个月的腐蚀行为。结果表明,南极低温环境冰层、雪层覆盖下电化学腐蚀过程依然可以发生。暴露初期,冰雪冻-融环境导致液膜长周期存在促进了腐蚀的进行并且加速了局部腐蚀,Q460和Q690钢的腐蚀速率分别为29.7和77.0μm/a。暴露12个月后,腐蚀速率分别降低至10.7和18.7μm/a,腐蚀产物主要由α-FeOOH、γ-FeOOH、β-FeOOH和Fe3O4/γ-Fe2O3组成。由于Cl-的存在,Q460钢和Q690 钢的锈层产生了较多的β-FeOOH和裂纹。长周期暴露时,金属表面被冰雪所覆盖,冰层以及锈层对溶解氧及侵蚀性离子的阻挡使得腐蚀的发生受到了抑制,并且局部腐蚀向均匀腐蚀演变。