<研究鉭鈮礦物集合體在重力場(chǎng)和磁力場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)規(guī)律和分選行為。為鉭鈮精細(xì)化分選提供參考,對(duì)調(diào)節(jié)我國鉭鈮資源的生產(chǎn)和供給具有重要意義。江西宜春鉭鈮礦工藝礦物學(xué)研究結(jié)果表明:礦石中鉭鈮礦物為鉭鈮錳礦和細(xì)晶石;Ta主要賦存在鉭鈮錳礦和細(xì)晶石中,Nb主要賦在鉭鈮錳礦中;鉭鈮錳礦有兩種嵌布形式,呈粒間分布占53.57%,呈包裹體分布占46.43%;鉭鈮錳礦嵌布粒度主要分布在0.043～0.3 mm,細(xì)晶石嵌布粒度主要分布在0.02～0.20 mm,細(xì)晶石比鉭鈮錳礦更易解離。論文創(chuàng)新性地研究了不同解離度的鉭鈮礦物在重力場(chǎng)/磁力場(chǎng)中的分選行為。發(fā)現(xiàn)在重力場(chǎng)/磁力場(chǎng)中,進(jìn)入不同重選/磁選產(chǎn)品的鉭鈮錳礦和細(xì)晶石存在解離度差異,存在同解離度的鉭鈮錳礦和細(xì)晶石進(jìn)入不同產(chǎn)品現(xiàn)象,但其粒度存在明顯差異。從鉭鈮礦物集合體角度來看,在重力場(chǎng)/磁力場(chǎng)中,未解離的鉭鈮45號(hào)鋼板65錳冷軋鋼板40cr鋼板42crmo鋼板新型耐磨鋼板nm400,Ti20和Ti60的含Ti量分別為0.2%和0.6%,鑄造后軋制成板,熱處理工藝為900℃淬火后200℃回火。研究結(jié)果表明:Ti20與Ti60的組織為板條馬氏體。隨著Ti含量的增加,耐磨鋼的原奧氏體晶粒度減小,馬氏體板條長(zhǎng)度也減小。Ti與C在原奧氏體晶界處原位生成了尺寸為1～5μm的不規(guī)則TiC顆粒,TiC顆粒起到了釘扎晶界、細(xì)化晶粒的作用。在石英砂和煤砂混合兩種磨料的磨損實(shí)驗(yàn)中,由于煤砂混合磨料主要成分煤粉的硬度遠(yuǎn)低于石英砂,顆粒較為圓鈍,因此,耐磨鋼在石英砂磨料的犁削溝槽深度和寬度遠(yuǎn)大于煤砂混合磨料的磨損。無論在石英砂還是在煤砂混合的磨損條件下,耐磨鋼的磨損失重都隨著Ti的增加而降低。加Ti的新型耐磨鋼的耐磨性可達(dá)耐磨鋼板nm450的1.3倍。耐磨鋼的磨損機(jī)制主要為切削和犁溝。耐磨鋼板nm500隨著Ti含量的增加,Ti元素集中區(qū)域較為光滑,犁溝受到阻礙,犁溝和切削槽深度變淺。原位生成的TiC顆粒起到了局部強(qiáng)化作用,增強(qiáng)了周圍區(qū)域的硬度和對(duì)磨料的阻礙作用,提高了新型耐磨鋼的耐磨料磨損性能45號(hào)鋼板65錳冷軋鋼板40cr鋼板42crmo鋼板新型耐磨鋼板nm4

45號(hào)冷軋鋼板65錳冷軋鋼板40cr鋼板42crmo鋼板耐磨鋼板NM400我國是電解金屬錳生產(chǎn)大國,但是我國富錳資源匱乏,電解錳生產(chǎn)能耗物耗高,污染物排放量極大。因此,研究綠色低耗的錳礦強(qiáng)化提取方法,對(duì)于緩解我國錳礦資源短缺,促進(jìn)電解錳行業(yè)可持續(xù)發(fā)展具有戰(zhàn)略意義。以菱錳礦為原料的濕法電解法是生產(chǎn)金屬錳的主要方法,但我國菱錳礦品位低,質(zhì)量差,脈石含量高,多礦相共存,直接酸浸難以實(shí)現(xiàn)錳的浸出。本論文在分析菱錳礦浸出前后工藝礦物學(xué)基礎(chǔ)上,提出表界面強(qiáng)化菱錳礦浸出新方法,通過添加表面活性劑調(diào)控CaSO4·2H2O鈍化層形貌,降低其結(jié)晶度;引入超聲波更新固液界面,破壞礦物集合體,促進(jìn)固液界面?zhèn)髻|(zhì),實(shí)現(xiàn)菱錳礦的強(qiáng)化浸出。主要結(jié)論如下:（1）通過對(duì)典型菱錳礦工藝礦物學(xué)分析表明,我國菱錳礦結(jié)構(gòu)復(fù)雜,菱錳礦與白云石、碳酸鈣鎂石、鈣沸石、黏土質(zhì)等緊密共生,形成多礦物集合體。其中白云石,碳酸鈣鎂石與菱錳礦共生導(dǎo)致浸出過程極易產(chǎn)生CaSO4·2H2O鈍化層;礦物集合體,黏土質(zhì)阻礙固液傳質(zhì)進(jìn)程,浸出液難以直接作用于目的礦物。（2）開展了表面活性劑界面強(qiáng)化菱錳礦浸出研究。  本文以兩種優(yōu)化成分耐磨鋼基板NM400/450和NM500/550為研究對(duì)象,探索熱處理工藝對(duì)兩種耐磨鋼板錳13基板的組織和硬度的影響規(guī)律,制定符合相應(yīng)硬度級(jí)別（400 HB和450 HB級(jí)、500 HB和550 HB級(jí)）的優(yōu)化熱處理工藝,并對(duì)優(yōu)化工藝下試制的450 HB和550 HB兩種硬度等級(jí)耐磨鋼成品的磨損性能進(jìn)行了對(duì)比研究,分析了其磨損機(jī)制的差異,并探討此類耐磨鋼組織、硬度與耐磨性能之間的聯(lián)系。熱處理工藝優(yōu)化試驗(yàn)表明:NM400/450基板910℃淬火后,在200℃低溫回火,能夠達(dá)到450 HB級(jí)耐磨鋼硬度要求;在200℃至340℃回火,能夠達(dá)到耐磨鋼板nm400 HB級(jí)耐磨鋼硬度要求。

耐磨鋼板NM500/550基板在880℃淬火后,在200℃低溫回火,能夠達(dá)到550HB級(jí)耐磨鋼硬度要求;在290℃以內(nèi)溫度回火,能夠達(dá)到500 HB級(jí)耐磨鋼硬度要求。采用優(yōu)化工藝生產(chǎn)的450 HB級(jí)NM450和550 HB級(jí)耐磨鋼板NM500成品馬氏體耐磨鋼,從表面到心部原奧氏體晶粒細(xì)小均勻,組織都為回火馬氏體,表面與心部組織均勻;NM450和NM550板厚方向平均硬度分別為423 HB和540 HB。磨損試驗(yàn)結(jié)果表明:在銷盤式滑動(dòng)磨損條件下,低載下兩種耐磨鋼的磨損機(jī)制45號(hào)冷軋鋼板65錳冷軋鋼板40cr鋼板42crmo鋼板耐磨鋼板NM4

65錳冷軋鋼板40cr鋼板45號(hào)冷軋鋼板42crmo鋼板450和427 cm-1雙峰的強(qiáng)度比可反映Mn2+和Fe2+的替代關(guān)系。紅外光譜在400～650 cm-1波段和900～1 200 cm-1波段有吸收峰，可以反映羥基與氟和Mn2+與Fe2+的替代關(guān)系。因此，拉曼光譜、紅外光譜特征可清晰區(qū)分氟磷錳礦、羥磷錳礦和氟磷鐵礦三個(gè)類質(zhì)同像礦物。紫外-可見光吸收光譜中，以406 nm為中心的強(qiáng)吸收峰是由于Mn2+自旋禁阻躍遷導(dǎo)致；以455 nm為中心的弱吸收峰是由于Fe2+自旋禁阻躍遷導(dǎo)致，Mn2+對(duì)此峰也有一定貢獻(xiàn)；以533 nm為中心的吸收峰是由Mn2+的~6A1g（S）→~4T1g（G）躍遷導(dǎo)致。樣品呈現(xiàn)紅橙色，屬自色礦物。氟磷錳礦族礦物普遍存在類質(zhì)同象，拉曼光譜、紅外光譜可準(zhǔn)確鑒定氟磷錳礦，電子探針可以為其產(chǎn)地溯源提供重要信息。因此,開發(fā)高性能的耐磨鋼鐵材料,對(duì)減少材料磨損過程中的損失、提高機(jī)械裝備的使用壽命有著至關(guān)重要的意義。低合金耐磨鋼作為一種重要的耐磨鋼鐵材料,因合金含量低、綜合性能良好、生產(chǎn)靈活方便及價(jià)格便宜等特點(diǎn),被廣泛的應(yīng)用于工程機(jī)械、礦山機(jī)械及冶金機(jī)械等設(shè)備的生產(chǎn)制造。本文以高級(jí)別的低合金耐磨鋼板NM500為研究對(duì)象,對(duì)其成分、組織進(jìn)行設(shè)計(jì),研究所設(shè)計(jì)成分體系下的馬氏體、馬氏體-鐵素體和馬氏體-納米碳化物的控制情況,并分析了其控制工藝過程與組織、力學(xué)性能和三體沖擊磨料磨損性能的關(guān)系,終開發(fā)出馬氏體型低成本、馬氏體-鐵素體型高韌性和馬氏體-納米碳化物型高耐磨性的低合金耐磨鋼板錳13。

本文的主要內(nèi)容和創(chuàng)新如下：（1）針對(duì)傳統(tǒng)低合金耐磨鋼中添加較多Ni、Mo等貴重合金甚至是稀土元素成本較高的缺點(diǎn),首次采用在普通C-Mn鋼的基礎(chǔ)上加入少量Cr和B元素的低成本成分體系,開發(fā)出高級(jí)別的低合金耐磨鋼板NM400。其中：抗拉強(qiáng)度>1600MPa,布氏硬度>500HB,延伸率>10%,-40℃低溫沖擊>30J,耐磨性能高于國外同等級(jí)別耐磨鋼水平。研究了該類鋼的連續(xù)冷卻相變行為、熱處理前的熱變形及熱變形后的冷卻工藝、熱處理過程中的淬火和回火工藝對(duì)實(shí)驗(yàn)鋼的強(qiáng)韌性控制單元如原始奧氏體晶粒尺寸、block尺寸、Lath尺寸和析出物的影響規(guī)律,并分析了其與實(shí)驗(yàn)鋼的力學(xué)性能和三體沖擊磨料磨損性能的關(guān)系。結(jié)果表明,較低溫度的控制軋制后控制冷卻至貝氏體區(qū)間,然后在880℃淬火和170-C回火,可得到 的硬度和韌性配合,并得到高的耐磨鋼板nm450性能。65錳冷軋鋼板40cr鋼板45號(hào)冷軋鋼板42crmo鋼板