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不同形貌、大小、成分和结构的非金属夹杂物对钢材的性能影响很大。“氧化物冶金”和“HTUFF”技术提出后,人们对钢中的超细夹杂物的作用越发关注。尤其是对钢中纳米级夹杂物的研究,将成为未来钢铁研究的一大趋势。要准确研究钢中的纳米级夹杂物,需要把夹杂物提取出来。而非水溶液电解法作为目前广泛使用的一种提取方法,有很大的优越性,但也存在不少问题。需要对非水溶液电解法的各个电解参数进行改进优化,以解决这些问题,才能形成一套适合纳米级夹杂物的提取方法。
本文在系统地总结了钢中超细夹杂物的研究现状和提取方法的基础上,对钢中纳米级夹杂物的提取方法展开了研究。通过对非水溶液电解法的影响因素的分析,优化改进了电解参数;为了缩短非水溶液的电解时间,提高电解效率,设计并制造了适合多个薄片小试样电解提取纳米级夹杂物的电解装置。又对非水溶液电解法中的结晶现象、PH值的过快增长、过电位的产生、胶体问题以及试样表面现象进行了理论研究和试验分析,并寻求方案予以解决;然后通过对传统非水电解液的问题的分析,优化了电解液的配比,提出了一种由γ-丁内酯等组成的低毒环保型非水电解液可以理想地提取出钢中的纳米级杂物。最后,采用该环保型非水溶液电解提取了薄带连铸钢(10#钢)中的非金属夹杂物,采用分级过滤技术从溶液中分离出了纳米级的夹杂物,采用SEM和EDS分析技术对薄带中的纳米级夹杂物的形貌、大小和化学成分进行了物理检测。最终形成了一套适合检测钢中纳米级夹杂物的方法。
这项研究对提取并分析钢中的纳米级夹杂物,寻求如何利用钢中的纳米级夹杂物来改变钢中的微观组织,从而提高钢材强韧性、疲劳寿命以及机械加工性能的途径有益。