如何推进有色金属共性关键技术研究及工程化应用

如何推进有色金属共性关键技术研究及工程化应用

1、氧气底吹连续炼铜技术

主要技术内容：

低温长炉寿熔炼技术;高品位铜锍熔炼技术;加料口自动化清理技术;长寿命熔炼氧枪控制技术;粗铜连续吹炼技术;粗铜深度脱硫技术;吹炼渣渣型优化;长寿命连续吹炼炉耐火材料内衬材质研究;大块铜冷料自动化加料技术;炉体高效冷却元件研究;粗铜排放口结构及材质研究;高硫粗铜预氧化控制技术;粗铜连续精炼技术;阳极铜连续浇铸技术;底吹连续炼铜全系统自动化控制技术。

2、铅锌混合矿富氧熔炼液态直接电热还原同步生产金属铅锌短流程技术

主要技术内容：

混合铅锌矿直接氧化熔炼——液态混合铅锌渣还原熔炼同步生产金属铅锌短流程技术。铅锌混合矿氧化熔炼机理研究、铅锌混合渣还原熔炼铅锌机理研究、冶炼渣型及冶炼工艺参数分析、选冶联合条件下选矿流程优化等基础研究;熔炼炉及还原炉结构形式研究及中试试验炉及工艺技术研究。实现还原剂消耗、能量消耗、废气排放接近理论最佳值以及实现固体废物同步无害化的工业生产为目标。

3、汽车轻量化用高性能铝合金车身板制备技术

主要技术内容：

良好冲压成形性和烘烤硬化响应能力的用新型6XXX系铝合金成分设计与优化技术;大规格方型铸锭熔铸、铸锭均匀化退火工艺技术;薄板热连轧-高精度冷轧工艺技术;薄板带表面毛化处理工艺技术;工业生产可实现的薄板工业化T4P热处理工艺技术;薄板纯拉伸矫直、清洗和涂油工艺研发。

贝氏体的来源

当奥氏体过冷到低于珠光体转变温度和高于马氏体转变温度之间的温区时，将发生由切变相变与短程扩散相配合的转变，其转变产物叫贝氏体或贝茵体。它因Edgar C.Bain于1934年在钢中发现这种组织而得名.。在许多有色合金中也观察到类似的转变产物，亦称为贝氏体。钢中的贝氏体是铁素体和碳化物的混合组织。

背景

随着时代的进步，当前社会对交通运输、机械制造等行业提出了更高的要求，因此，对于金属材料来讲，也迎来了新的挑战。在保证成本不显著增加的情况下，不仅要求其具备较高的强度和硬度，还需要拥有良好的综合力学性能才能适应时代的发展。传统的材料已经无法满足时代进步所提出的更高要求，新型的材料及工艺亟待研发。

国内外工程上所使用的结构件大多由金属材料制成，结构件尺寸普遍较大且形状复杂。对于传统的淬火马氏体组织，在热处理过程中，如果冷速过，容易引起开裂，冷速过慢又会使得心部出现较多层片状珠光体组织，影响结构件的力学性能。唯有通过添加较多的昂贵的合金元素来提高马氏体钢的淬透性，而这又会使得成本大幅度增加。细晶强化是针对其的一项应用十分广泛的强化手段之一，如果能得到纳米级的金属材料组织，其综合力学性能肯定会实现突破。

近年来，国内外大量的科学家对纳米材料的制备工艺进行了研究，制作纳米材料的技术也不断进步。利用大塑性变形等多种方法已可得到纳米级的金属材料组织。但是大多工艺复杂，难以进行规模生产。

自20世纪30年代Bain和Davenprot通过中温等温转变获得贝氏体以来，贝氏体相变理论不断的发展，多种形貌的贝氏体组织被科学家们所发现，并且设计出不同成分的钢种和生产工艺，形成了多种系列的贝氏体钢，推动了贝氏体钢在实际生产中的应用。Bhadeshia等使用一种高碳高硅钢，将其置于MS点温度附近进行长时间的等温转变，获得了组织极其细小的纳米级贝氏体组织，其贝氏体铁素体板条厚度最低能够达到30nm，富碳的残余奥氏体薄膜均匀分布于铁素体板条间，这种组织超细的贝氏体被称为低温贝氏体。

贝氏体转变

在金属热处理过程中，钢的过冷奥氏体在中温(珠光体转变和马氏体转变的温度范围之间)发生的转变。钢铁热处理理论的奠基者美国人贝茵(E C Bain)在1930年首先发表了这种转变产物的光学金相照片，后来人们把这种转变产物命名为贝氏体。到1939年，美国人梅尔(R.F.Mehl)把在这个温度范围上部的转变产物称为“上贝氏体”);在这个温度范围下部的转变产物称为“下贝氏体”。

关于贝氏体的定义和转变机制，是固态转变理论发展中最有争议的领域之一。它形成了两个对立的学派，即以柯俊为代表的切变学派和以美国人阿洛申(H.I.Aaronson)为代表的扩散学派，以及介于两个学派之间的一种所谓转变机制转化连续性和阶段性理论。

20世纪50年代初，当时在英国伯明翰大学任教的中国学者柯俊及其合作者英国人科垂耳首次研究了钢中贝氏体转变的本质。他们用光学金相法在预先抛光的样品表面发现，在贝氏体转变时有类似于马氏体转变的表面浮凸效应。在当时，转变过程的表面浮凸效应被公认是马氏体型切变机制的有力证据。以此实验现象为依据，认为贝氏体转变是受碳扩散控制的马氏体型转变。铁和置换式溶质原子是无扩散的切变，间隙式溶质原子(如碳)则是有扩散的。这种观点后来为许多学者所继承和发展，人们统称为“切变学派”。它在20世纪50～60年代，是贝氏体转变的主导理论。

到20世纪60年代末，切变理论受到了美国以研究扩散型相变著称的阿洛申(H.I.Aaronson)及其合作者的挑战。他们从合金热力学的研究结果认为，在贝氏体转变温度区间，相变驱动力不能满足切变机制的能量条件，因而从热力学上否定了贝氏体转变的切变理论。他们认为贝氏体转变属于共析转变类型，以扩散台阶机制长大，属于扩散型转变。这种观点为中国著名金属学家徐祖耀等继承和发展，人们统称为“扩散学派”。

在两大学派之间，还有一些中间性理论。例如，认为贝氏体转变是介于共析分解和马氏体转变之间的中间过渡性转变，上贝氏体的形成机制接近于共析分解，而下贝氏体则与马氏体转变相近。