科學(xué)人生

弗里德爾家族的科學(xué)貢獻(xiàn)——從《材料科學(xué)基礎(chǔ)》的若干概念談起

法國弗里德爾(Friedel)家族對自然科學(xué)做出了巨大貢獻(xiàn)，其中若干經(jīng)典現(xiàn)象或概念雖然在《材料科學(xué)基礎(chǔ)》中予以介紹，但其起源并未被讀者所認(rèn)知。楊平教授特意撰寫文章將位錯、向錯、孿晶界等基本概念的產(chǎn)生背景與Friedel家族祖孫的生平進(jìn)行聯(lián)系，同時也討論了這些有趣的事件對楊平教授自己的教學(xué)、科研的一些影響和感觸。希望此文能給熱愛材料科學(xué)的讀者們對材料人物歷史—理論知識—實際應(yīng)用的有機(jī)聯(lián)系帶來幫助或啟迪。（封面故事欄目，第1頁）

污染治理

幾種水生植物對砷、汞復(fù)合污染水體的富集特征研究

研究不同濃度梯度的砷、汞復(fù)合污染下對香蒲、菖蒲、睡蓮、大薸、狐尾藻、黑藻六種不同生活型水生植物的生物量及富集重金屬能力的影響。結(jié)果表明，隨著水體中重金屬污染濃度的提高，挺水植物香蒲和菖蒲的生長狀況明顯優(yōu)于其他生活型的水生植物。黑藻在800 μg/L As(V)，10 μg/L Hg(Ⅱ)(HM10)處理后其體內(nèi)的砷濃度達(dá)到最大，約為187 mg/kg；大薸在HM10處理后其體內(nèi)的汞濃度達(dá)到最大，約為2.1 mg/kg。香蒲和菖蒲在HM10處理后其體內(nèi)的砷、汞濃度分別為172和129、1.1和1.8 mg/kg。綜合考慮生長情況以及重金屬富集量，香蒲和菖蒲對水體中砷、汞的去除總量最大，分別為1036和843、6.3和11.5 μg，因此挺水植物香蒲和菖蒲更適用于對砷、汞復(fù)合污染水體進(jìn)行修復(fù)。（熱點聚焦欄目，第15頁）

隱身材料

神奇的雷達(dá)隱身材料

文章簡要綜述了電磁波吸波材料的基本原理、發(fā)展歷史、材料種類和新型隱身材料。傳統(tǒng)的電磁波吸收材料可以吸收雷達(dá)發(fā)出的電磁波，并將其轉(zhuǎn)化成熱能而消耗掉，從而減少雷達(dá)波的反射，避免目標(biāo)被雷達(dá)探測到。在飛機(jī)、艦船、導(dǎo)彈等表面涂覆吸波材料可減少它們對電磁波的反射強(qiáng)度，實現(xiàn)對雷達(dá)探測隱身的目的。新型超材料則由于它們的折射率為負(fù)值，所構(gòu)成的特殊結(jié)構(gòu)可以使電磁波傳輸路徑發(fā)生彎曲、繞射，使得電磁波無法反射回來，避免被探測而實現(xiàn)完美隱身。（知識園地欄目，第20頁）

核電材料

Zr-4合金管材加工工藝對氫化物取向因子的影響

鋯合金廣泛應(yīng)于水冷反應(yīng)堆的堆芯包殼材料和結(jié)構(gòu)材料。在核反應(yīng)堆運行時，鋯合金表面被水氧化的同時，還會同時生成氫氣。部分氫被鋯合金吸收生成片狀或者針狀氫化鋯。氫化物取向因子是衡量核反應(yīng)堆用鋯合金管材氫化物的重要指標(biāo)。文章通過氫化物實驗研究了加工工藝參數(shù)軋制送進(jìn)量、退火制度及矯直彎曲量對Zr-4合金管材氫化物取向因子的影響關(guān)系。結(jié)果表明：Zr-4合金氫化物取向因子隨著軋制送進(jìn)量的增加有增大的趨勢；不同軋制送進(jìn)量的管材再結(jié)晶退火后，氫化物取向因子呈無序紊亂狀態(tài)；Zr-4合金管材氫化物取向因子隨著矯直彎曲量的增大而加大。（科技前沿欄目，第24頁）

轉(zhuǎn)爐煉鋼

轉(zhuǎn)爐低鐵水比冶煉技術(shù)及生產(chǎn)實踐

隨著市場廢鋼供應(yīng)量的大幅增加，降低鐵水消耗增加廢鋼比例是轉(zhuǎn)爐煉鋼降低成本、提高效率的有效手段。文章根據(jù)鋼鐵冶金原理，以轉(zhuǎn)爐物料平衡和熱平衡計算為基礎(chǔ)，分析了轉(zhuǎn)爐降低鐵水比的可行性和無外來補(bǔ)充熱量條件下轉(zhuǎn)爐的極限鐵水比。理論計算和生產(chǎn)實踐表明：在無外來補(bǔ)充熱量的條件下，轉(zhuǎn)爐的極限鐵水比為82%~83%，對應(yīng)鐵水消耗為880~890 kg/t。通過入爐原料優(yōu)化、冶煉過程工藝優(yōu)化和底吹工藝參數(shù)調(diào)整，可以實現(xiàn)轉(zhuǎn)爐低鐵水比穩(wěn)定生產(chǎn)，煉鋼產(chǎn)量提高約10%，終點鋼水質(zhì)量穩(wěn)定，煉鋼成本明顯降低。（科技前沿欄目，第34頁）

組織探究

含Zr低碳鋼中針狀鐵素體等溫轉(zhuǎn)變行為

文章研究了含Zr低碳鋼等溫處理過程中針狀鐵素體的轉(zhuǎn)變特征；分析了夾雜物，尤其是Zr的氧化物對針狀鐵素體形核長大的作用。結(jié)果表明：實驗鋼中針狀鐵素體轉(zhuǎn)變開始溫度在600~650℃之間；在550℃等溫180 s后得到大量的針狀鐵素體組織，針狀鐵素體分割奧氏體晶粒，顯著細(xì)化組織。較高溫度下大尺寸夾雜物易于形核，一般形成較粗的單個鐵素體板條，較低溫度下小尺寸夾雜物也易于形核，可形核多個細(xì)小板條而呈放射狀。Zr處理能明顯促進(jìn)低碳鋼中針狀鐵素體轉(zhuǎn)變，與Zr氧化物上MnS的復(fù)合析出有關(guān)。（企業(yè)論壇欄目，第43頁）

工藝優(yōu)化

微量鈦對SS400B組織和性能的影響

通過添加微量鈦，獲得了強(qiáng)度較高的SS400B熱軋鋼卷。在氮質(zhì)量分?jǐn)?shù)≤0.0050%的情況下，微量鈦有明顯的細(xì)化晶粒作用：添加微量鈦的SS400B鐵素體平均晶粒尺寸達(dá)7.9 μm，且珠光體分布更細(xì)小均勻，未添加鈦的SS400B鐵素體平均晶粒尺寸為11.2 μm。添加鈦質(zhì)量分?jǐn)?shù)≤0.030%時，SS400B屈服強(qiáng)度平均提高22.9 MPa，抗拉強(qiáng)度平均提高15.5 MPa，根據(jù)Hall-Petch公式分析，主要為細(xì)晶強(qiáng)化作用。當(dāng)鈦含量較高時，抗拉強(qiáng)度出現(xiàn)超上限的問題，通過工藝優(yōu)化改善了此問題，屈服強(qiáng)度主要在300~370 MPa之間波動，抗拉強(qiáng)度主要在430~480 MPa之間波動，總體強(qiáng)度較為穩(wěn)定。（工藝與裝備欄目，第60頁）

設(shè)備改造

冷軋機(jī)組帶鋼吹掃裝置的改進(jìn)方案

文章分析了柳鋼冷軋機(jī)組現(xiàn)有帶鋼吹掃裝置存在的問題，從乳化液引流、設(shè)備封閉、吹掃力等幾方面對設(shè)備進(jìn)行了重點改進(jìn)。為保證吹掃效果，需保證防纏導(dǎo)板與冷軋機(jī)工作輥之間的縫隙大小不受工作輥輥徑變化的影響，文章分析了工作輥輥徑和液壓缸行程之間的關(guān)系，計算了工作輥輥徑變化后對應(yīng)的下防纏導(dǎo)板的實際行程，并發(fā)送指令給程序控制系統(tǒng)從而保證液壓缸驅(qū)動防纏導(dǎo)板移動到指定位置。改進(jìn)后的吹掃裝置已經(jīng)成功應(yīng)用于柳鋼1550 mm冷連軋機(jī)組，效果顯著，對我國冶金行業(yè)同類型機(jī)組的設(shè)備改造具有一定的借鑒意義。（工藝與裝備欄目，第64頁）

設(shè)備改造

一種堆取料機(jī)智能化改造方案

為了推進(jìn)鋼鐵企業(yè)現(xiàn)代化原料場的建設(shè)，實現(xiàn)老舊原料場的自動化無人值守改造，需要對原料場內(nèi)的堆取料機(jī)等設(shè)備進(jìn)行智能化改造，主要包含電氣改造、通訊系統(tǒng)改造、監(jiān)控系統(tǒng)改造、數(shù)據(jù)及信息采集、過程控制、狀態(tài)監(jiān)測等方面的內(nèi)容。文章介紹了一種堆取料機(jī)智能化改造的方案，設(shè)計搭建軟硬件平臺，并建立與基礎(chǔ)自動化系統(tǒng)的通訊。充分運用信息網(wǎng)絡(luò)、三維掃描、精確定位等技術(shù)，從智能、高效、安全等方面入手，通過系統(tǒng)性更新升級提升原料場堆取料機(jī)的綜合控制和管理水平；建立原料場堆取料機(jī)視頻監(jiān)控系統(tǒng)，通過 TCP/IP協(xié)議將料場視頻信息匯總至中控集中監(jiān)控，完善料場監(jiān)控管理；對料場堆取料機(jī)進(jìn)行智能化升級，實現(xiàn)料場系統(tǒng)的自動化與信息化，為堆取料機(jī)智能化和“智慧料場”建設(shè)奠定了基礎(chǔ)。（工藝與裝備欄目，第68頁）

物流管理

柳鋼礦石物流園物流一卡通系統(tǒng)設(shè)計

柳鋼礦石物流園物流一卡通系統(tǒng)實現(xiàn)了進(jìn)園區(qū)車輛發(fā)卡登記入園、查詢追蹤、預(yù)防監(jiān)控、銷卡出園、掛失補(bǔ)卡等功能；實現(xiàn)了礦石采購、質(zhì)量檢驗、礦石稱重、礦石卸料等多個業(yè)務(wù)流程協(xié)同管理；完成了進(jìn)園區(qū)重車稱重計量、重車取樣化驗、重車卸料、出園區(qū)空車稱重計量多個關(guān)聯(lián)環(huán)節(jié)有效整合。園區(qū)建立安防及交通視頻監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)平臺，配合圖像采集識別系統(tǒng)、稱重計量無人值守視頻監(jiān)控系統(tǒng)、互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和GPS定位系統(tǒng)等，實現(xiàn)了對進(jìn)園區(qū)車輛重復(fù)過磅、換牌作弊、虛假卸車等違法違規(guī)現(xiàn)象的有效監(jiān)控及防范。物流一卡通系統(tǒng)車輛信息系統(tǒng)可信、可靠及可控，實現(xiàn)了“一車一卡一任務(wù)”的物流管理模式。（成果展示欄目，第77頁）

推廣與合作

封面 封面故事 弗里德爾家族的科學(xué)貢獻(xiàn)

封底 攝影采編 錢大益優(yōu)秀攝影作品選登

封二 新金屬材料國家重點實驗室

封三 MR未來技研

A01 航星國際自動控制工程有限公司

A02 勵展博覽集團(tuán)

A03 北京ABB電氣傳動系統(tǒng)有限公司

A04 秦皇島秦冶重工有限公司

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