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45號冷軋鋼板65錳冷軋鋼板40cr鋼板42crmo鋼板耐磨鋼板NM400高放廢液的放射性主要來源于其組分中的錒系核素和長壽命裂變產物,在高放廢液地質處置前,需對錒系核素和長壽命裂變產物進行固化處理。陶瓷固化因具有優異的穩定性與核素負載量而受到廣泛關注,但由于不同核素物理化學差異性,單一礦相難以同時固化錒系核素和裂變產物。通過礦相組合,可實現多核素同時晶格固化。堿硬錳礦和鈣鈦鋯石作為人造巖石-C的主要礦相,主要用于固化U、Pu、Am等錒系核素和裂變產物Cs。采用鈣鈦鋯石-堿硬錳礦組合礦相可將錒系核素和裂變產物同時固化在復相陶瓷體中,提高放射性廢物處置有效性,減少因核素釋放對環境造成的危害。本研究以組合礦物固化多核素為中心,闡明相結構演化及其穩定性為出發點。以鈣鈦鋯石作為三價錒系元素的寄主礦相,堿硬錳礦作為裂變產物Cs的寄主礦相,再將兩礦相組合實現錒系元素和裂變產物的同時晶格固化。用鑭系元素Nd模擬三價錒系元素,在鈣鈦鋯石的A位引入Nd,部分取代Ca與Zr。以133Cs和133Ba作為137Cs及其衰變子體137Ba的模擬核素,Cr3+部分取代堿硬錳礦相B位的Ti4+,調節A位Cs+取代Ba2+引起的晶體結構電荷不平衡,使母體Cs及其衰變子體Ba固化時在堿硬錳礦相的A位。采用高溫固相法制備固化體,探討 制備工藝。借助XRD、FTIR、Raman、SEM、TEM等測試分析手段研究所制備單相與復相固化體的物相結構與化學穩定性。結果表明:熱軋態鋼板經淬火后不同位置處厚度尺寸均有減少,且鋼板縱向中部位置處厚度減薄率 ,并向頭部、尾部兩端遞減且遞減速度基本對稱。為保證鋼板淬火后厚度滿足交付要求,在進行淬火鋼板厚度測量時需充分關注鋼板縱向中心處邊部的厚度尺寸值,并根據厚度減薄規律在鋼板熱軋過程中給予適當的厚度補償。
采用Ti-Mo-B合金化體系,通過潔凈鋼冶煉技術、控制軋制技術以及離線淬火、回火工藝,成功開發出一種低合金高強度耐磨鋼板NM500。通過光學顯鏡（OM）、掃描電鏡（SEM）和透射電鏡（TEM）觀察試驗鋼的顯組織,利用 試驗機、擺錘沖擊試驗機和布氏硬度儀分別檢測試驗鋼的強度、低溫韌性和硬度。結果表明,所開發的耐磨NM500鋼板顯組織為回火板條馬氏體,板條內分布著長度50～100 nm,寬約10 nm的ε碳化物以及納米尺度的合金元素碳氮化物45號冷軋鋼板65錳冷軋鋼板40cr鋼板42crmo鋼板耐磨鋼板NM400、塑性和低溫韌性。在相同磨損條件下,所研制的NM500鋼的相對耐磨性約為NM400鋼的1. 45倍,NM450鋼的1. 2倍。
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45號冷軋鋼板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大國,但是我國富錳資源匱乏,電解錳生產能耗物耗高,污染物排放量極大。因此,研究綠色低耗的錳礦強化提取方法,對于緩解我國錳礦資源短缺,促進電解錳行業可持續發展具有戰略意義。以菱錳礦為原料的濕法電解法是生產金屬錳的主要方法,但我國菱錳礦品位低,質量差,脈石含量高,多礦相共存,直接酸浸難以實現錳的浸出。本論文在分析菱錳礦浸出前后工藝礦物學基礎上,提出表界面強化菱錳礦浸出新方法,通過添加表面活性劑調控CaSO4·2H2O鈍化層形貌,降低其結晶度;引入超聲波更新固液界面,破壞礦物集合體,促進固液界面傳質,實現菱錳礦的強化浸出。主要結論如下:（1）通過對典型菱錳礦工藝礦物學分析表明,我國菱錳礦結構復雜,菱錳礦與白云石、碳酸鈣鎂石、鈣沸石、黏土質等緊密共生,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致浸出過程極易產生CaSO4·2H2O鈍化層;礦物集合體,黏土質阻礙固液傳質進程,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化菱錳礦浸出研究。 本文以兩種優化成分耐磨鋼基板NM400/450和NM500/550為研究對象,探索熱處理工藝對兩種耐磨鋼板錳13基板的組織和硬度的影響規律,制定符合相應硬度級別（400 HB和450 HB級、500 HB和550 HB級）的優化熱處理工藝,并對優化工藝下試制的450 HB和550 HB兩種硬度等級耐磨鋼成品的磨損性能進行了對比研究,分析了其磨損機制的差異,并探討此類耐磨鋼組織、硬度與耐磨性能之間的聯系。熱處理工藝優化試驗表明:NM400/450基板910℃淬火后,在200℃低溫回火,能夠達到450 HB級耐磨鋼硬度要求;在200℃至340℃回火,能夠達到耐磨鋼板nm400 HB級耐磨鋼硬度要求。
耐磨鋼板NM500/550基板在880℃淬火后,在200℃低溫回火,能夠達到550HB級耐磨鋼硬度要求;在290℃以內溫度回火,能夠達到500 HB級耐磨鋼硬度要求。采用優化工藝生產的450 HB級NM450和550 HB級耐磨鋼板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。磨損試驗結果表明:在銷盤式滑動磨損條件下,低載下兩種耐磨鋼的磨損機制45號冷軋鋼板65錳冷軋鋼板40cr鋼板42crmo鋼板耐磨鋼板NM4
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45號冷軋鋼板65錳冷軋鋼板40cr鋼板42crmo鋼板耐磨鋼板NM500達更高的設計指標,同時可以有效的降低車輛自重,達到節能環保的要求。然而,目前NM600耐磨鋼的生菱錳礦、方解石與菱鎂礦的浮選分離一直是錳礦浮選分離所遇到的困境之一。在前期的研究中,關于油酸鈉體系下抑制劑的研究報道眾多,但是難以實現三者浮選的有效分離。因此,探尋選擇性較強的捕收劑是實現三種礦物浮選分離的主要思路。本論文通過單礦物和混合礦浮選分離實驗探究了新型Gemini表面活性劑體系下菱錳礦及鈣鎂碳酸鹽礦物的浮選分離,并采用浮選溶液化學計算、表面動電位測試、紅外光譜分析和XPS分析等手段,探究了不同的浮選藥劑在菱錳礦、方解石和菱鎂礦表面的吸附形式,為菱錳礦與鈣鎂碳酸鹽礦物的浮選分離奠定了理論基礎。在純礦物浮選試驗中,通過將丁烷-1,4-雙（十二烷基二甲基溴化銨）制和控制冷卻,對在線淬火和空冷的熱軋原材料進行熱處理工藝研究,經過優化的熱處理工藝獲得了以板條馬氏體組織為主的性能合格NM450耐磨鋼板。 對NM360耐磨鋼板的磨損特性進行系統研究分析,提出新型耐磨機理。首先研究了試驗鋼組織粗化規律、高溫變形規律和奧氏體冷卻相變規律,為軋制工藝和熱處理工藝提供基礎支持。無鈮試驗鋼在大于900℃后奧氏體組織顯著粗化,含鈮試驗鋼（0.05%）
耐磨鋼板錳13在大于1050℃后奧氏體組織明顯粗化,并且粗化程度低于無鈮試驗鋼。高溫熱壓縮試驗得出試驗鋼在不同溫度、不同應變速率下的真應力-真應變曲線,獲得了試驗鋼在熱變形過程中動態再結晶變化規律。通過經典熱變形本構模型,構建了材料的本構模型,模型預測能力具有95%以上的可度。基于動態材料模型理論建立材料的熱加工圖,較準確地分析材料在不同變45號冷軋鋼板65錳冷軋鋼板40cr鋼板42crmo鋼板耐磨鋼板NM500的影響不顯著。
