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高钢中心团队在国际材料综述顶刊《International Materials Reviews》发表论文

时间:2026-11-10
来源:科学技术研究院
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近日,我校高钢中心团队在国际材料领域顶级综述期刊《International Materials Reviews》在线发表题为《Manufacture of high-purity CoCrFeNi based high-entropy alloy by separating impurity elements and controlling non-metallic inclusions: A review》的综述论文,这是该团队第二次在该刊发表论文。

《International Materials Reviews》为SCI一区TOP期刊,影响因子17,5年影响因子21.4,每期刊物仅刊发1—2篇综述论文,且仅接收领域邀约综述稿件。此次发表的论文系统梳理了CoCrFeNi系高熵合金基于杂质调控与夹杂物控制的高纯绿色低成本制备技术最新进展,为高熵合金规模化工业生产提供重要理论参考与技术思路。北方工业大学为论文第一单位,我校教师段生朝为第一作者,张立峰教授为通讯作者。

高熵合金凭借优异的强韧性、耐蚀与抗高温氧化性能,成为先进金属材料研究热点。但当前高熵合金制备高度依赖高纯单质金属原料,存在原材料成本高、能耗大、碳排放高等突出问题,严重制约其工业化大规模推广应用。采用铁合金、回收合金废料等低成本二次原料是破解上述难题的重要路径,但该类原料会带入杂质元素与原生非金属夹杂物,易引发元素偏析、第二相析出,劣化合金力学与服役性能,杂质和夹杂物调控成为低成本高熵合金制备的核心瓶颈。

该综述系统梳理了低成本原料(合金废料、铁合金、金属氧化物、增材制造回收粉末)制备高熵合金的国内外研究进展,对比分析了真空感应熔炼、电子束熔炼、氧化精炼等冶金手段在杂质脱除、夹杂物改性去除方面的优势与局限。论文指出,单一精炼手段难以实现不同种类杂质的协同控制,不同精炼手段相结合是实现高熵合金综合杂质控制的可行方案。论文进一步剖析了夹杂物在高熵合金熔体中生成、相变、碰撞团聚、上浮去除的热力学—动力学耦合机制,揭示了原料、耐火材料、精炼渣、熔炼气氛对夹杂物演化的多重耦合影响。

文章提出,再生原料制备高熵合金不能简单用低价原料直接替代高纯金属,应当建立“原料—合金—精炼—夹杂物—凝固”一体化设计思路。当前领域仍缺少不同高熵合金体系的数据库,亟需面向回收原料开发适配的集成精炼工艺,推动建立可规模化、低成本、低碳环保的高洁净高熵合金工业制造路线。本研究得到国家重点研发计划、国家自然科学基金、国家新材料重大专项的联合资助。《International Materials Reviews》作为材料科学领域权威综述期刊,对综述成果学术价值要求严苛,刊载成果代表该研究方向较高学术水准。

尤其值得指出的是,张立峰教授曾于2000年在《International Materials Reviews》第45卷第2期以第一作者身份发表题为《Inclusion removal from steel by bubble flotation》(钢中夹杂物的气泡浮选去除)的综述论文。该文系统评述了钢液气泡浮选去除夹杂物的基础理论,借鉴矿物加工浮选理论,以SiO2夹杂物和Ar气泡为对象,深入讨论了气泡—夹杂物相互作用机制、气泡尺寸与上升速度、液膜形成与破裂、碰撞时间、排液时间、滑移时间以及碰撞与粘附概率等关键问题;建立了夹杂物气泡浮选去除的简化数学模型,分析了气体流量、气泡尺寸和处理时间对去除效率的影响,指出去除夹杂物的最佳气泡直径约为1—5 mm,并提出钢包至连铸中间包的保护套管是喷吹气体去除夹杂物的理想位置。该文为钢液洁净化控制提供了重要理论基础。

此次高熵合金综述的发表,是张立峰教授团队继2000年之后第二次在《International Materials Reviews》发表论文。鉴于该刊仅接受邀约综述、每期仅刊发1—2篇,同一团队先后两次受邀在该刊发表论文,充分体现了团队在高品质钢洁净化制备方向持续产出高水平研究成果的能力,也进一步提升了学校在先进冶金与新材料领域的国际学术影响力。

编辑:左芳舟

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