材料工程

• 钠离子电池硫化物固态电解质的研究进展

  周雅贤;罗乙娲;王伟;焦树强;

  全固态钠离子电池凭借钠资源丰富、安全性高、成本低等优势，成为规模化储能领域新一代高安全、高经济性储能技术的重点发展方向。固态电解质是固态钠离子电池的核心组成部分，其室温离子电导率和电极/电解质界面是影响固态钠离子电池性能的重要因素。硫化物固态电解质因具有高离子电导率、低电子电导率及可冷压成型等特性而成为全固态钠离子电池领域的研究热点，采用冷压成型技术即可实现电极/电解质界面的紧密接触，有效降低界面阻抗，改善界面问题。本文系统地总结了钠离子电池硫化物固态电解质的发展，首先介绍了硫化物固态电解质的常用合成方法，然后梳理了硫化物固态电解质材料的研究进展，最后总结了全固态钠离子电池存在的界面问题及其改善策略。在未来的研究中，需要进一步探索多组分协同设计策略，推进原位界面的表征技术，并开发具有高稳定性的复合电解质系统，以加速全固态钠离子电池的实际应用。

  2025年05期 v.45;No.264 335-352页 [查看摘要][在线阅读][下载 1871K]
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• 电磁场对金属合金凝固组织影响的研究进展

  颜帅;李惠敏;孙超;姚文龙;

  本文综述了电磁场对金属合金凝固组织的影响，分析了其在不同合金体系及凝固方式中的应用效果。结果表明，电磁场通过调节熔体对流和调控晶粒形态，可显著改善合金的微观结构和宏观性能。然而，电磁场技术在实际应用中仍面临磁场强度控制和均匀性分布等技术挑战。未来的研究将重点关注优化磁场参数、开发多场耦合模型和提高磁体设备性能方面，以进一步提升合金材料的性能，扩大其应用范围。

  2025年05期 v.45;No.264 353-362页 [查看摘要][在线阅读][下载 2531K]
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• Fe-6.5%Si硅钢制备技术的研究进展

  许靓雅;王哲;黄峥;王新蕊;焦树强;

  Fe-6.5%Si硅钢具有优异的软磁性能、低磁滞损耗和高电阻率，是实现电力电气设备高效能量转换的理想材料，已广泛应用于高频电机、变压器、航空航天电磁元件等。然而，Fe-6.5%Si硅钢的高硅含量使材料在室温下脆性大、加工难度高，限制了其工业化生产与应用。因此，对Fe-6.5%Si硅钢制备技术的研究已成为材料科学领域的重要课题。本文综述了Fe-6.5%Si硅钢的发展历程及应用现状，以及近年来制备技术的研究进展。制备技术包括冷轧法、包套轧制法、快速凝固法、粉末冶金法、化学气相沉积（CVD）法、等离子化学气相沉积（PCVD）法及熔盐电沉积法等。同时，分析了各制备技术的关键技术特点、优缺点及适用范围。此外，本文还对不同制备技术的生产成本、生产效率及产品质量进行了综合对比分析，探讨其工业化应用的可行性。最后，对Fe-6.5%Si硅钢未来的发展前景进行了展望，为推动其大规模工业化应用提供参考。

  2025年05期 v.45;No.264 363-375页 [查看摘要][在线阅读][下载 1558K]
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• 热变形温度和变形量对稀土D2钢组织的影响

  王海轮;刘中国;汪志刚;刘绪玮;罗婷;

  本研究采用热力模拟试验机、金相显微镜和扫描电镜研究了热变形温度（900～1 100℃）和变形量（25%～65%）对添加稀土元素钇（Y）的D2钢组织的影响，重点分析了不同热加工工艺参数下添加Y前后共晶碳化物（M7C3）的变化规律。结果表明，升高变形温度会加速动态再结晶，并使D2钢峰值应力降低。在低变形温度（900℃）和高应变变形量（65%）的条件下，碳化物显著细化，并弥散分布在基体中；在高变形温度（1 100℃）和高应变变形量（65%）的条件下，添加0.021%（质量分数）Y的D2钢碳化物平均晶粒尺寸为2μm，明显低于D2钢的平均晶粒尺寸（8μm）。Y通过异质形核与碳化物形成复合相，加入Y后D2钢峰值应力和峰值应变均增大。本研究为优化稀土D2钢热加工工艺提供了理论依据。

  2025年05期 v.45;No.264 376-383页 [查看摘要][在线阅读][下载 3065K]
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• 激光粉末床熔融过程中真实粗糙表面形貌对粉末床质量的影响

  吴亚萍;褚夫众;张超才;晏宏宇;周宗彦;徐进;

  粉末铺展是激光粉末床熔融工艺的关键步骤，铺展不均会影响粉末床的密实性和均匀性。为深入了解粉末颗粒在铺展过程中的行为，本研究采用离散单元法模拟了真实基底粗糙表面下粉末颗粒的运动情况，探讨了粉末颗粒操作参数和物性参数对粉末床质量的影响。结果表明，基底表面粗糙度对基底覆盖区域和粉末沉积体积有较大影响。随着基底表面粗糙度由12.2μm增至37.4μm，小颗粒粉末（13.0～20.0μm）的沉积体积相比于大颗粒粉末（> 20.0μm）提高了8.6%。此外，随着基底表面粗糙度增大，基底凹凸程度增加，接触点增多，阻止粉末颗粒滑落，粉末床结构越来越密实。基底表面粗糙度对粉末颗粒运动速度的影响不显著，对粉末颗粒与基底、粉末颗粒与刮刀以及粉末颗粒之间的接触力影响较小。当刮刀与基底的间隙高度达到250μm时，基底表面形貌对粉末床堆积密度和表面粗糙度产生的影响可以忽略。当粉末铺展速度为0.025 m/s时，粉末床质量最佳；当基底粗糙度较大时，粉末高速铺展对粉末床质量的影响较小。合理调整粉末颗粒尺寸，可有效提高粉末床质量；但当小颗粒粉末占比较多时，粉末流动性降低，沉积均匀性变差。

  2025年05期 v.45;No.264 384-392页 [查看摘要][在线阅读][下载 2066K]
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• 冲压用钢板坯白点缺陷分析与控制

  任宝鹏;周玉莹;李浩然;王磊;孙志明;

  针对冲压用热轧钢板（Steel for pressing hot rolled ductility,SPHD）板坯检测面距内弧约50～60 mm处出现的白点缺陷，通过扫描电子显微镜及能量色散X射线光谱分析确认，此缺陷为颗粒状氧化铝类夹杂物，尺寸分布范围为1～50μm。为提高冲压用钢SPHD钢水的洁净度，开展了顶渣改质、真空精炼炉（Ruhrstahl-heraeus vacuum degassing unit,RH）碳粉预脱氧、RH循环流量优化等工艺试验。结果表明，在转炉出钢过程中，加入300 kg石灰、200 kg电熔精炼渣、50 kg铝矾土进行顶渣改质，RH采用碳粉预脱氧技术，循环氩气流量分阶段控制：0～6 min为80 m~3/h,6～15 min为110 m~3/h,15 min至处理结束为100 m~3/h。脱碳终点钢液氧含量由0.046 6%降至0.033 1%，铝粒消耗量由1.43 kg/t降至1.20 kg/t，板坯试样中20～50μm夹杂物占比平均值由2.77%降至0，宏观检测显示白点缺陷已经完全消失。

  2025年05期 v.45;No.264 393-398页 [查看摘要][在线阅读][下载 1310K]
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书刊征订

• 《铝电解智能优化制造基础与应用》

  史海燕;

  <正>铝电解工业是我国工业领域第一耗电大户和有色金属行业第一碳排放大户，年耗电量约占全国总发电量的7%，碳排放量约占全国总排放量的4.2%，是实现“双碳”战略目标的关键领域。近40年来，我国通过自主创新与引进技术消化、吸收、再创新，成功推广应用了一系列节能减排技术。21世纪以来，为追求更高效的节能减排，我国在开发大型、超大型铝电解槽的同时，探索出低电压高效节能技术路线，并配套开发了智能控制技术、数字孪生体与智能优化制造等关键技术，推动铝电解综合电耗指标达到国际领先水平。进入新发展阶段后，我国铝工业面临更严峻的低碳智能化挑战，亟需系统总结智能优化制造技术基础与应用的专著成果。

  2025年05期 v.45;No.264 362页 [查看摘要][在线阅读][下载 848K]
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冶金工程

• 纯氧分级助燃钢包烘烤过程的数值模拟

  陈登高;白祥;刘广强;

  为解决目前钢包烘烤周期长、能耗高、氮氧化物（NO_x）排放分布不均的问题，本研究提出了纯氧分级助燃钢包烘烤新工艺。采用流体动力学软件Fluent，基于标准k-ε湍流模型，结合涡耗散燃烧模型和P-1辐射模型，构建了钢包烘烤过程中燃烧、流动及传热的三维数学模型，对比分析了纯氧分级助燃与传统纯氧助燃两种烘烤方式下钢包内部温度场、包壁温度及NO_x的分布特征。结果表明，采用纯氧分级助燃烘烤方式，火焰形态更粗短，燃烧域平均温度在5 h内即可达到1 910 K，烘烤时间较传统工艺节省约5 h；钢包底部温度波动显著减小，稳定维持在高温区间；钢包包壁工作层温度分布均匀，升温速率达到100.6 K/h;NO_x平均浓度较传统纯氧助燃工艺降低56.40%。因此，纯氧分级助燃烘烤方式具有显著的环保优势。

  2025年05期 v.45;No.264 399-407页 [查看摘要][在线阅读][下载 1464K]
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• 板坯连铸结晶器混浇模拟研究

  赵一龙;张炯明;尹延斌;刘振宇;吴国良;

  在多品种、小批量、高品质钢种市场需求日益增长的背景下，本研究建立了板坯连铸结晶器异钢种混浇三维数值模型。采用低雷诺数k-ε湍流模型、能量方程和Darcy源项，实现结晶器内钢液流动与凝固的耦合模拟。在几何模型设计过程中，结晶器有效长度为800 mm，计算区域延长至5 000 mm，采用两阶段耦合策略实现凝固-流动与混浇过程的全程模拟。通过网格无关性验证确定最终网格数量为70万个，保证计算精度与效率平衡。系统研究了铸坯断面宽度（1 600、 2 000、 2 400 mm）对混浇过程的影响。结果表明，随着铸坯宽度由1 600 mm增至2 400 mm，下部涡流中心呈下移趋势，液面平均流速由0.16 m/s升至0.31 m/s，同时混浇坯长度显著缩短。以拉速1.10 m/min工况为例，当宽度由1 600 mm增至2 400 mm时，混浇坯长度由14.12 m缩短至9.36 m。本研究建立了混浇流场结构变化与混浇坯长度的内在关联机制，阐明了断面宽度促进不同钢种混合的机理，并创新性提出了两阶段耦合策略的模拟方法。本研究结果为工业生产异钢种混浇工艺的优化设计提供了理论依据和数据支持，对提高连铸设备利用率具有重要的指导意义。

  2025年05期 v.45;No.264 408-416页 [查看摘要][在线阅读][下载 1852K]
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• 机理和数据混合驱动模型预测LF精炼过程钢水硫含量

  刘建华;徐晓宇;何杨;罗仁辉;帅勇;袁静;操瑞宏;

  精准调控钢水硫含量是保障产品性能的核心技术指标，LF(Ladle furnace)精炼是炼钢过程关键的脱硫与控硫环节，其工艺控制水平直接影响钢水的洁净度与钢材的深加工性能。本研究在已有脱硫机理模型的基础上，引入脱硫参数（α）修正脱硫反应的表观传质系数（J），并结合现场LF精炼不同阶段检测钢水硫含量，通过数据驱动确定脱硫参数取值，构建机理和数据混合驱动的LF精炼过程钢水硫含量预测模型；采用现场实际生产数据验证模型效果。其中，机理和数据混合驱动模型和机理模型的第一次取样硫含量预测结果误差在±2×10~(-5)以内命中率分别为86%和46%；第二次取样硫含量预测结果误差在±1×10~(-5)以内命中率分别为53%和43%；终点硫含量预测结果误差在±1×10~(-5)以内命中率分别为63%和42%。相较纯机理模型，机理与数据混合驱动模型在LF精炼过程钢水硫含量预测中展现出更优的精度与泛化性能，本研究为企业生产实际提供了参考与技术支持。

  2025年05期 v.45;No.264 417-424页 [查看摘要][在线阅读][下载 1527K]
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• 氢冶金烧结技术在我国的应用和发展

  王中奇;

  烧结过程的能量消耗量和碳排放量均高居钢铁行业第二位，如何有效降低烧结过程固体燃料消耗量及碳排放量已经成为钢铁行业亟待解决的重大难题。氢能具有清洁无污染、来源广泛、能源效率高以及适用范围广等优点，因此世界各国都将其作为减少碳排放、调整能源结构的新手段。氢冶金技术可以实现无化石燃料冶炼，从而达到零碳排放标准，因此受到钢铁行业高度重视。喷吹富氢燃气技术作为烧结领域的一项氢冶金技术，已逐步走向工业化实践阶段。我国钢铁行业的研究者联合钢铁企业对该技术进行了一系列探索。本文从3个方面梳理了氢冶金烧结技术近年来的发展与实践情况：理论以及试验验证富氢燃气辅助烧结工艺的可实施性；通过试验得到天然气、焦炉煤气等高热值燃气最适宜的喷吹量、喷吹时间以及喷吹位置；针对钢铁企业现有的复杂工况，开发了具有普遍适应性的富氢燃气喷吹装置。本文为氢冶金烧结技术大规模应用提供了参考。

  2025年05期 v.45;No.264 425-432页 [查看摘要][在线阅读][下载 1358K]
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• 《江西冶金》期刊简介

  <正>创刊时间:1981年主管单位:江西省教育厅主办单位:江西理工大学、江西省金属学会刊期:双月刊地址:江西省赣州市红旗大道86号电话:0797-8312806网址:https://jxyj.publish.founderss.cn电子邮箱:yjbj2016@126.com《江西冶金》(ISSN 1006-2777;CN 36-1105/TF)主要刊登冶金新技术、金属材料制备、金属矿产资源开发与利用、冶金过程智能化控制、节能环保技术、分析测试技术等方面具有应用前景的创新性基础科学研究和创造性科研技术成果的相关论文,介绍冶金领域的新发现、新理论、新方法、新技术、新产品及相关科技信息。

  2025年05期 v.45;No.264 332页 [查看摘要][在线阅读][下载 509K]
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