本期导读

科学人生

弗里德尔家族的科学贡献——从《材料科学基础》的若干概念谈起

法国弗里德尔(Friedel)家族对自然科学做出了巨大贡献，其中若干经典现象或概念虽然在《材料科学基础》中予以介绍，但其起源并未被读者所认知。杨平教授特意撰写文章将位错、向错、孪晶界等基本概念的产生背景与Friedel家族祖孙的生平进行联系，同时也讨论了这些有趣的事件对杨平教授自己的教学、科研的一些影响和感触。希望此文能给热爱材料科学的读者们对材料人物历史—理论知识—实际应用的有机联系带来帮助或启迪。（封面故事栏目，第1页）

污染治理

几种水生植物对砷、汞复合污染水体的富集特征研究

研究不同浓度梯度的砷、汞复合污染下对香蒲、菖蒲、睡莲、大薸、狐尾藻、黑藻六种不同生活型水生植物的生物量及富集重金属能力的影响。结果表明，随着水体中重金属污染浓度的提高，挺水植物香蒲和菖蒲的生长状况明显优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)处理后其体内的砷浓度达到最大，约为187 mg/kg；大薸在HM10处理后其体内的汞浓度达到最大，约为2.1 mg/kg。香蒲和菖蒲在HM10处理后其体内的砷、汞浓度分别为172和129、1.1和1.8 mg/kg。综合考虑生长情况以及重金属富集量，香蒲和菖蒲对水体中砷、汞的去除总量最大，分别为1036和843、6.3和11.5 μg，因此挺水植物香蒲和菖蒲更适用于对砷、汞复合污染水体进行修复。（热点聚焦栏目，第15页）

隐身材料

神奇的雷达隐身材料

文章简要综述了电磁波吸波材料的基本原理、发展历史、材料种类和新型隐身材料。传统的电磁波吸收材料可以吸收雷达发出的电磁波，并将其转化成热能而消耗掉，从而减少雷达波的反射，避免目标被雷达探测到。在飞机、舰船、导弹等表面涂覆吸波材料可减少它们对电磁波的反射强度，实现对雷达探测隐身的目的。新型超材料则由于它们的折射率为负值，所构成的特殊结构可以使电磁波传输路径发生弯曲、绕射，使得电磁波无法反射回来，避免被探测而实现完美隐身。（知识园地栏目，第20页）

核电材料

Zr-4合金管材加工工艺对氢化物取向因子的影响

锆合金广泛应于水冷反应堆的堆芯包壳材料和结构材料。在核反应堆运行时，锆合金表面被水氧化的同时，还会同时生成氢气。部分氢被锆合金吸收生成片状或者针状氢化锆。氢化物取向因子是衡量核反应堆用锆合金管材氢化物的重要指标。文章通过氢化物实验研究了加工工艺参数轧制送进量、退火制度及矫直弯曲量对Zr-4合金管材氢化物取向因子的影响关系。结果表明：Zr-4合金氢化物取向因子随着轧制送进量的增加有增大的趋势；不同轧制送进量的管材再结晶退火后，氢化物取向因子呈无序紊乱状态；Zr-4合金管材氢化物取向因子随着矫直弯曲量的增大而加大。（科技前沿栏目，第24页）

转炉炼钢

转炉低铁水比冶炼技术及生产实践

随着市场废钢供应量的大幅增加，降低铁水消耗增加废钢比例是转炉炼钢降低成本、提高效率的有效手段。文章根据钢铁冶金原理，以转炉物料平衡和热平衡计算为基础，分析了转炉降低铁水比的可行性和无外来补充热量条件下转炉的极限铁水比。理论计算和生产实践表明：在无外来补充热量的条件下，转炉的极限铁水比为82%~83%，对应铁水消耗为880~890 kg/t。通过入炉原料优化、冶炼过程工艺优化和底吹工艺参数调整，可以实现转炉低铁水比稳定生产，炼钢产量提高约10%，终点钢水质量稳定，炼钢成本明显降低。（科技前沿栏目，第34页）

组织探究

含Zr低碳钢中针状铁素体等温转变行为

文章研究了含Zr低碳钢等温处理过程中针状铁素体的转变特征；分析了夹杂物，尤其是Zr的氧化物对针状铁素体形核长大的作用。结果表明：实验钢中针状铁素体转变开始温度在600~650℃之间；在550℃等温180 s后得到大量的针状铁素体组织，针状铁素体分割奥氏体晶粒，显著细化组织。较高温度下大尺寸夹杂物易于形核，一般形成较粗的单个铁素体板条，较低温度下小尺寸夹杂物也易于形核，可形核多个细小板条而呈放射状。Zr处理能明显促进低碳钢中针状铁素体转变，与Zr氧化物上MnS的复合析出有关。（企业论坛栏目，第43页）

工艺优化

微量钛对SS400B组织和性能的影响

通过添加微量钛，获得了强度较高的SS400B热轧钢卷。在氮质量分数≤0.0050%的情况下，微量钛有明显的细化晶粒作用：添加微量钛的SS400B铁素体平均晶粒尺寸达7.9 μm，且珠光体分布更细小均匀，未添加钛的SS400B铁素体平均晶粒尺寸为11.2 μm。添加钛质量分数≤0.030%时，SS400B屈服强度平均提高22.9 MPa，抗拉强度平均提高15.5 MPa，根据Hall-Petch公式分析，主要为细晶强化作用。当钛含量较高时，抗拉强度出现超上限的问题，通过工艺优化改善了此问题，屈服强度主要在300~370 MPa之间波动，抗拉强度主要在430~480 MPa之间波动，总体强度较为稳定。（工艺与装备栏目，第60页）

设备改造

冷轧机组带钢吹扫装置的改进方案

文章分析了柳钢冷轧机组现有带钢吹扫装置存在的问题，从乳化液引流、设备封闭、吹扫力等几方面对设备进行了重点改进。为保证吹扫效果，需保证防缠导板与冷轧机工作辊之间的缝隙大小不受工作辊辊径变化的影响，文章分析了工作辊辊径和液压缸行程之间的关系，计算了工作辊辊径变化后对应的下防缠导板的实际行程，并发送指令给程序控制系统从而保证液压缸驱动防缠导板移动到指定位置。改进后的吹扫装置已经成功应用于柳钢1550 mm冷连轧机组，效果显著，对我国冶金行业同类型机组的设备改造具有一定的借鉴意义。（工艺与装备栏目，第64页）

设备改造

一种堆取料机智能化改造方案

为了推进钢铁企业现代化原料场的建设，实现老旧原料场的自动化无人值守改造，需要对原料场内的堆取料机等设备进行智能化改造，主要包含电气改造、通讯系统改造、监控系统改造、数据及信息采集、过程控制、状态监测等方面的内容。文章介绍了一种堆取料机智能化改造的方案，设计搭建软硬件平台，并建立与基础自动化系统的通讯。充分运用信息网络、三维扫描、精确定位等技术，从智能、高效、安全等方面入手，通过系统性更新升级提升原料场堆取料机的综合控制和管理水平；建立原料场堆取料机视频监控系统，通过 TCP/IP协议将料场视频信息汇总至中控集中监控，完善料场监控管理；对料场堆取料机进行智能化升级，实现料场系统的自动化与信息化，为堆取料机智能化和“智慧料场”建设奠定了基础。（工艺与装备栏目，第68页）

物流管理

柳钢矿石物流园物流一卡通系统设计

柳钢矿石物流园物流一卡通系统实现了进园区车辆发卡登记入园、查询追踪、预防监控、销卡出园、挂失补卡等功能；实现了矿石采购、质量检验、矿石称重、矿石卸料等多个业务流程协同管理；完成了进园区重车称重计量、重车取样化验、重车卸料、出园区空车称重计量多个关联环节有效整合。园区建立安防及交通视频监控网络平台，配合图像采集识别系统、称重计量无人值守视频监控系统、互联网技术和GPS定位系统等，实现了对进园区车辆重复过磅、换牌作弊、虚假卸车等违法违规现象的有效监控及防范。物流一卡通系统车辆信息系统可信、可靠及可控，实现了“一车一卡一任务”的物流管理模式。（成果展示栏目，第77页）

推广与合作

封面 封面故事 弗里德尔家族的科学贡献

封底 摄影采编 钱大益优秀摄影作品选登

封二 新金属材料国家重点实验室

封三 MR未来技研

A01 航星国际自动控制工程有限公司

A02 励展博览集团

A03 北京ABB电气传动系统有限公司

A04 秦皇岛秦冶重工有限公司

A05 河南省求实自动化工程有限公司

A06 河南丰博自动化有限公司

A07 高效轧制国家工程研究中心

A08 北京海闻展览有限公司

A09 中船重工中南装备有限责任公司

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