科技前沿

• 为金属“量身定制”内部结构——异构金属材料的制备研究进展

  陈思仡;栾道成;胡志华;王正云;赵萧;周雨婷;

  金属材料的性能往往与其内部结构密切相关。通过有意识地设计并制备具有异构（即非均匀）微观组织的金属材料，可以显著提升其强度、韧性、疲劳寿命等关键性能，从而满足航空航天、新能源、高端装备等领域对材料性能的严苛要求。本文系统梳理了当前异构金属材料的主流制备方法，主要包括两大类：一是通过机械变形（如表面研磨、超声滚压、异步轧制等）在材料内部引入梯度结构或细化晶粒；二是借助物理化学手段（如粉末冶金、电沉积、增材制造等）实现成分与组织的跨尺度调控。文中详细阐述了各类工艺的原理、优势与局限性，并结合典型研究案例说明其实际应用效果。最后，对异构金属材料制备中存在的挑战与未来发展方向进行了展望，以期为相关领域的研究与工程实践提供参考。

  2026年01期 No.243 1-7页 [查看摘要][在线阅读][下载 1503K]
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• 复合添加Ce/Ca对车用AM80镁合金室温及高温性能的影响

  薛庆德;韩茜;刘彦峰;张美丽;代卫丽;孟星辰;周思婕;

  采用光学显微镜（OM）、扫描电子显微镜（SEM）、X射线衍射（XRD）等方法，研究不同Ca含量对Ce质量分数为1.5%的AM80合金（AM80–1.5Ce）微观组织、室温及高温拉伸性能的影响。结果表明：复合添加Ce与Ca后，合金由α-Mg、β-Mg17Al12、Al4Ce及Al2Ca相组成。加入稀土元素Ce后，合金组织细化；合金中枝晶破碎、组织进一步细化，并开始向等轴晶转变。当添加Ce、Ca的质量分数分别为1.5%和2.0%时，AM80镁合金室温及高温性能均有所提高，合金硬度达最大值HB 78.5，室温抗拉强度为190 MPa、延伸率为3.57%，高温抗拉强度为150 MPa、延伸率为12.5%。

  2026年01期 No.243 8-14页 [查看摘要][在线阅读][下载 2399K]
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金属与文明

• 揭秘千年“灌钢”之谜——东汉永寿元年铭文钢剑的微观组织与教学启示

  杨平;

  一柄出自东汉永寿元年（公元155年）、表面刻有“五十灌二百五十辟”工艺铭文的环首断剑，为解开中国冶金史上著名的“灌钢”技术之谜提供了首次明确的实物证据。此前，尽管古代文献中早有“灌钢”记载，但从未有经铭文直接确认的灌钢器物得到科学检测。本文依托对这柄珍贵断剑的微观组织分析，系统揭示了汉代灌钢技术的典型材料特征：其组织为均匀细密的珠光体与粒状渗碳体，碳含量接近共析钢；晶粒尺寸极其细小，且存在加工硬化痕迹；夹杂物以硅酸盐为主，明显区别于同时期其他炼钢技术。这些发现不仅为考古界判定灌钢文物提供了关键的科学标尺，也为材料科学教学提供了生动而深刻的案例。本文将这一前沿考古发现与材料学基础课程知识——如相变、强化机制、硅酸盐结构等——紧密结合，阐述了其在促进学科交叉（材料、考古、历史）、激发学生兴趣、融入课程思政（展示古代科技成就、传承学者精神）以及推动教学方法创新等方面的多重价值。通过此案例，我们期待能引导学生感受材料科学的深邃魅力，并深入理解中华古代冶金技术的光辉成就。

  2026年01期 No.243 15-24页 [查看摘要][在线阅读][下载 2147K]
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炉火探秘

• 搅拌转速对铁水脱硫喷吹搅拌复合工艺的影响

  于林辉;吕超;张海炜;陈学东;齐鹏远;

  镁蒸气喷吹搅拌复合工艺可有效提高铁水脱硫效率，对改善钢材性能、扩大转炉规模等方面具有显著优势。本文利用计算流体力学软件对搅拌槽进行数值模拟，详细研究搅拌转速对喷吹–搅拌反应器内部流场、湍动能、气含率及单气泡破碎的影响。结果表明：搅拌转速为120 r/min时，湍动能最平稳，最有利于搅拌槽内的气泡形成，可快速达到平稳状态，且气泡的破碎更均匀；转速为120、140 r/min时，可在获得稳定湍动能的同时，达到相对稳定的气泡生成效率；转速越快，单个气泡破碎程度越高，当转速>140 r/min时，气泡最大直径<1 mm。

  2026年01期 No.243 25-30页 [查看摘要][在线阅读][下载 1687K]
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• 降本增效：大型顶底复吹转炉工艺优化

  王鹏飞;

  针对210 t大型转炉，通过建立水力学模型与三维数值模拟，系统研究了高强度顶底复吹冶炼工艺。在固定供氧量的条件下，重点探究了氧枪高度、底吹孔布置方式及底吹气体流量对熔池搅拌效果的影响。研究发现，当氧枪距熔池1800 mm、底吹孔采用6孔（2,3,4,5,6,7）布置、底吹气体流量为530 m~3/h时，熔池混合最为均匀，冶炼时间最短仅为12 min。该优化工艺在实际应用中表现出显著效果：钢水碳氧积降低，终点磷含量下降，吨钢石灰消耗减少，脱氧合金用量大幅降低，每吨钢节省脱氧成本约10.04元。同时，钢水中氧化铝夹杂物明显减少，钢水纯净度得到提升。

  2026年01期 No.243 31-36页 [查看摘要][在线阅读][下载 1672K]
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金属变形记

• 拉速波动下的挑战：连铸小方坯粘结漏钢事故分析与控制

  谭杜;

  在钢铁连铸生产中，小方坯的粘结漏钢是一种常见却严重影响生产安全与效率的事故。尤其在拉速频繁波动的工况下，此类事故更易发生。当前，行业内粘结漏钢的产生，主要与结晶器铜管锥度设计、结晶器液面波动控制、结晶器振动参数设置、结晶器保护渣性能匹配等关键因素相关。本文以阳春新钢铁的生产实践为例，系统分析了粘结漏钢的原因，发现其主要与连铸结晶器内使用的保护渣性能、以及结晶器振动参数的设置密切相关。通过跟踪不同拉速下保护渣的消耗、传热情况及不同结晶器振动参数下铸坯表面情况，再对所使用结晶器保护渣理化指标和结晶器振动参数进行优化调整。最终，阳春新钢铁小方坯粘结漏钢事故得到解决，有效节约了生产成本，减少了生产事故的发生。可为同类连铸生产中的工艺优化提供参考。

  2026年01期 No.243 37-41页 [查看摘要][在线阅读][下载 1502K]
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• 780 MPa级汽车用双相钢冷轧轧制稳定性攻关

  屈镭;李春诚;顾忠帅;刘展岳;张永;安俊麟;甘茂林;王怡新;刘立刚;谭淏元;徐宏良;

  针对780 MPa级汽车用双相钢冷轧轧制过程中出现的稳定性问题展开深入研究。通过对轧制工艺参数、设备状况以及原料特性等多方面因素的分析，找出影响轧制稳定性的关键因素，并提出相应的改进措施。结果表明，优化轧制力分配、改善轧辊表面质量和调整张力制度等措施，可有效提高轧制稳定性。实验数据显示，改进后轧制断带率降低60%，产品厚度精度提高30%，为780 MPa级汽车用双相钢的稳定生产提供了可靠保障。经过一系列的攻关试验，成功提高了780 MPa级汽车用双相钢冷轧轧制的稳定性，改善了产品质量，降低了生产成本87元/t，为汽车厂用户提供了高质量的双相钢产品。

  2026年01期 No.243 42-48页 [查看摘要][在线阅读][下载 1565K]
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• 热轧钢板为何会“长红锈”？——红色氧化铁皮的形成与影响因素综述

  刘自贺;王立辉;董伊康;

  在热轧钢板生产过程中，表面时常会出现一片片显眼的“红锈”，即红色氧化铁皮。这种缺陷在含硅量较高的钢中尤为常见，直接影响钢板外观，并可能降低其后续加工与使用性能。那么，这些“红锈”究竟是如何形成的？简单来说，当钢坯在加热炉中高温加热时，表面会与氧气、水蒸气等发生反应，生成一层氧化皮。如果其中内层的氧化亚铁（FeO）未被完全清除，在后续轧制过程中会被压碎并进一步氧化，转变为红色的三氧化二铁（Fe_2O_3），从而形成红色氧化铁皮。值得注意的是，钢中的硅元素会与铁、氧结合，在氧化皮与钢板之间形成一层牢固的混合氧化物，增强氧化皮与基体的结合，使其更难去除。本文系统梳理了国内外关于红色氧化铁皮的最新研究，生动解释了其形成过程，并重点探讨了温度、炉内气氛以及硅等合金元素对其产生的影响。最后，结合现有认识，对如何在实际生产中控制该缺陷、提升热轧钢板的表面质量提出了可行建议与未来展望。

  2026年01期 No.243 49-55页 [查看摘要][在线阅读][下载 1629K]
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• 镀锌钢卷头尾划伤缺陷成因分析控制实践

  侯珍珠;于文爽;王闯;孙晨航;

  镀锌钢板表面经常出现一道道“划痕”，这些看似不起眼的划伤，不仅影响美观，还会降低产品的耐腐蚀性能，尤其是在汽车和家电制造中，这样的缺陷往往不被接受。以本钢浦项镀锌机组为研究对象，深入分析了生产过程中钢卷头尾划伤问题的成因。研究发现，造成划伤的两大“元凶”分别是：耐指纹镀锌产品表面过于光滑、摩擦系数低，以及炉内遮热挡板因高温变形。针对这些问题，提出了一系列实用措施，包括在张力辊上包裹特殊布料以增加摩擦力、定期检修张力辊、及时更换变形挡板等。实施这些措施后，头尾划伤缺陷率显著下降，每年还为企业节省了近48万元的成本。这不仅提升了产品质量，也增强了市场竞争力。

  2026年01期 No.243 56-60页 [查看摘要][在线阅读][下载 1435K]
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材料物语

• 850 MPa级非调质钢工艺开发：熔炼增氮法

  魏巍;李虹;

  为实现强度高达850 MPa的非调质钢的稳定生产，研究人员对转炉、精炼、真空处理和连铸等一系列生产工艺进行了系统优化。通过精准调整钢材的化学成分，并严格控制生产过程中的关键参数，特别是采用了在转炉冶炼全程底吹氮气的方法，成功实现了去氢保氮的冶金目标。这一方法不仅保证了钢材的强度达标，还显著减少了昂贵合金元素的添加量，简化了生产流程，降低了能耗与成本。最终，成功生产出了性能优异的S38MnSiV非调质钢，为生产高强度、低成本、环境友好的钢材提供了新的技术路径。

  2026年01期 No.243 61-65页 [查看摘要][在线阅读][下载 1334K]
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• 骨科金属植入物及其延伸产品的发展与创新

  余冬梅;陶楠;张明镜;王森;赵韬韬;郝曼;叶子;周茉;张晓龙;王浩宇;吴力祺;张昌超;张建平;Tina Nath Varma;顾颖莹;刘朝宗;

  读从世界首例人工髋关节到无需二次手术的可延长假体，从能传导神经和肌肉信号的经皮假体到日常生活中随处可见的创可贴，文章系统回顾了骨科金属植入物及相关医疗产品的发展历程与创新成果，梳理了自20世纪中叶以来伦敦大学学院骨科与肌肉骨骼科学研究所（UCL IOMS）与英国皇家国立骨科医院在该领域多项里程碑式产品的研发与应用。讨论了通过失效分析提升植入物安全性的方法，诠释了工程与医学融合如何切实改变生命的轨迹。

  2026年01期 No.243 66-70页 [查看摘要][在线阅读][下载 1735K]
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• 不同环境下Ti–6Al–4V钛合金的耐腐蚀性能

  曹希;王睿君;翟建广;李文尧;

  钛合金因其强度高、重量轻、耐腐蚀等优异特性，被广泛应用于航空航天、海洋工程和化工等领域。然而，在实际使用过程中，钛合金可能接触到酸性、碱性或含盐的溶液环境，这些环境是否会影响其耐腐蚀性，是工程应用中的重要问题。为回答这一问题，本研究模拟了钛合金在海水、工业化学品等典型环境中可能遭遇的腐蚀条件，系统考察了Ti–6Al–4V合金在不同浓度盐酸（HCl）、氢氧化钠（NaOH）和氯化钠（NaCl）溶液中的腐蚀行为。通过电化学测试手段，绘制了合金在不同环境下的极化曲线与阻抗谱，从而揭示其腐蚀速率、表面钝化行为及腐蚀类型。实验发现，钛合金的腐蚀速率并不随溶液浓度升高而单调增加；在NaCl溶液中，钛合金的钝化区最长；而在HCl酸性环境中，合金腐蚀较为明显，表面易发生均匀腐蚀；在NaOH碱性环境中，合金表现出较好的抗腐蚀能力，仅出现轻微点蚀。本研究不仅为理解钛合金在复杂环境中的腐蚀机理提供了实验依据，也可为相关领域选材与防护策略的制定提供参考，助力延长钛合金在苛刻环境中的使用寿命。

  2026年01期 No.243 71-78页 [查看摘要][在线阅读][下载 2108K]
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冶途质检站

• 基于激光热成像的金属近表面无损缺陷检测

  徐霞;朱子鸣;延贵民;周东东;

  金属近表面缺陷难以直接观测，在应力或腐蚀作用下会扩展并导致构件失效，危害重大。因此，发展快速无损的金属近表面缺陷检测技术至关重要。激光热成像技术作为一种高效、非接触且操作简便的红外检测方法，具有重要研究价值。本文采用激光热成像技术结合COMSOL仿真，研究金属近表面缺陷的无损检测方法，旨在实现缺陷的定性与定量检测。通过建立仿真模型，分析了缺陷参数和激励参数对热传导的影响机制，并针对红外图像特点，对比了不同滤波方法的效果，提出采用模糊C均值聚类算法提取缺陷完整区域，有助于对缺陷进行定量评估，还提出采用最小二乘法建立缺陷深度预测模型，能较好地反映缺陷深度与温度之间的关系。

  2026年01期 No.243 79-86页 [查看摘要][在线阅读][下载 1804K]
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• 告别“氧化色”：冷轧无取向硅钢连续退火表面缺陷的控制

  王飞;翟勇;杨志博;穆楠;

  在冷轧无取向硅钢的连续退火生产过程中，部分带钢表面会出现灰黑色、形状不规则的“氧化色”缺陷，严重影响产品外观与磁性能，导致降级品增多、成本上升。为查明原因，本研究结合产线实际情况，采用扫描电镜等分析手段，揭示了缺陷产生的机理：主要由于预氧化加热段空气流量过大、部分带钢表面残留乳化液，导致炉内氧含量升高；同时，为满足脱碳工艺要求而维持较高露点，进一步促使氧向钢基体亚表面扩散，与富集的硅、铝、锰等元素反应生成氧化物，形成内氧化层。针对上述原因，系统优化了关键工艺参数：将无氧化加热段空气流量从2000 m~3/h降至1000 m~3/h，控制空燃比在4～5；加强清洗段工艺管理，确保乳化液彻底清除；同时合理调整保护气氛氢含量，降低露点水平。此外，还建立了退火炉定期检查、仪表校核等长效管理机制。实施上述措施后，氧化色缺陷得到根本控制，缺陷降级率由最初的5%显著下降至0.5%以下，有效提升了产品表面质量与磁性能，为同类生产线提供了可行的工艺改进参考。

  2026年01期 No.243 87-91页 [查看摘要][在线阅读][下载 1521K]
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产线装备进化论

• 钢材质量提升：带钢边部加热装备与关键技术综述

  徐言东;白金龙;王晓晨;张国良;朱长江;刘洋;

  本文重点分析了感应加热技术在提升热轧带钢质量与成材率中的核心作用。边部加热技术通过精准补偿边部温降，可显著改善带钢温度均匀性，细化边部晶粒，降低边裂缺陷率，从而提升成材率。本文系统阐述了边部加热器的系统组成、应用效果分析、仿真研究及配套系统，特别是磁–热–结构全耦合模型等仿真技术的应用，可有效缩短工艺设计周期并降低设备调试能耗。此外，控制参数的智能化升级，结合数字孪生与强化学习算法，重塑工艺调控范式。最后，本文展望了边部加热技术的未来发展趋势，包括多物理耦合场求解、控制参数优化、设备选型逻辑等方向。

  2026年01期 No.243 92-98页 [查看摘要][在线阅读][下载 1517K]
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• 环冷机水密封改造：技术创新助力节能降耗与清洁生产

  路伟;

  传统环冷机普遍采用橡胶或金属密封，容易出现漏风、扬尘、能耗高等问题，漏风率往往超过30%，严重时甚至达50%以上，不仅浪费能源，还影响余热回收效率。为响应国家节能环保政策，许多钢铁企业开始对环冷机进行水密封改造。本文以邯钢邯宝炼铁厂环冷机改造为例，系统介绍了水密封技术的创新与应用，重点解决了改造中出现的布料不均、栏板漏风、轨道位移、水槽积淤和冬季防冻等一系列实际问题，为同类设备升级提供了切实可行的技术方案和实践参考。

  2026年01期 No.243 99-103页 [查看摘要][在线阅读][下载 1505K]
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