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1 绪论1

1.1 钢中的非金属夹杂物1

1.1.1 夹杂物的来源和种类1

1.1.2 夹杂物的分类和性质5

1.2 洁净钢及对夹杂物的要求10

1.2.1 洁净钢的定义10

1.2.2 高品质洁净钢对夹杂物的要求12

1.3 钢液中夹杂物颗粒的去除14

1.4 夹杂物成分和形态控制15

1.4.1 夹杂物的钙处理15

1.4.2 炉渣-夹杂物-钢液相互作用20

1.5 夹杂物尺寸24

1.5.1 夹杂物尺寸划分24

1.5.2 临界尺寸25

1.5.3 微小尺寸夹杂物的作用26

1.6 小结30

参考文献31

2 脱氧及氧化物夹杂形成——经典及多步机理36

2.1 经典形核理论及其不足36

2.1.1 经典形核理论概述36

2.1.2 经典形核理论的不足38

2.2 钢液脱氧形核的CNT研究41

2.2.1 铝脱氧形核与过剩氧42

2.2.2 镁铝复合脱氧形核52

2.3 夹杂物的长大61

2.4 二步形核机理65

2.5 冶金介尺度科学问题及其研究方法70

2.6 氧化物夹杂形成的TSNM机制74

2.6.1 预形核的氧化铝团簇（Al2O3）n的结构与热力学性质74

2.6.2 纳米α-Al2O3的热力学性质82

2.6.3 α-Al2O3晶体的热力学性质85

2.6.4 氧化铝形核与纳米尺度长大的多步热力学规律87

2.6.5 夹杂物形成机理与过剩氧96

2.7 小结101

参考文献101

3 铁基熔体中纳米粒子相关研究106

3.1 钢铁材料中纳米粒子作用简述106

3.1.1 钉扎效应106

3.1.2 纳米形核剂的有效性108

3.2 含纳米粒子的添加剂在铁液中的熔化110

3.2.1 添加剂中辅料的熔化110

3.2.2 纳米粒子的熔化性质113

3.3 熔体中纳米粒子的动力学稳定性119

3.3.1 范德华引力势能119

3.3.2 双电层斥力势能120

3.3.3 高温铁基熔体的结构和性质对纳米粒子的作用121

3.4 铁基熔体中纳米粒子的运动行为122

3.4.1 理论分析122

3.4.2 铁液中纳米Al2O3粒子的分散试验124

3.5 几种纳米粒子在铁液中的化学稳定性分析128

3.5.1 Al2O3纳米粒子128

3.5.2 TiN纳米粒子135

3.5.3 TiO2纳米粒子139

3.5.4 VC超细粒子141

3.6 铁基熔体中外加纳米粒子的实验室研究142

3.6.1 添加Al2O3纳米粉142

3.6.2 添加TiN超细粉145

3.6.3 添加TiO2纳米粉147

3.6.4 添加VC超细粉149

3.7 小结152

参考文献152

4 钢液外加纳米级粒子研究155

4.1 钢中纳米相获得技术155

4.1.1 内部析出法155

4.1.2 外部加入法156

4.1.3 纳米粉的加入量156

4.1.4 纳米粉的加入方法158

4.2 外加纳米颗粒钢的工业试验160

4.2.1 试验过程及纳米粉加入工艺160

4.2.2 试样分析方法162

4.3 试验钢力学性能164

4.3.1 添加Al2O3纳米粉的35钢力学性能164

4.3.2 添加Al2O3纳米粉的55SiMnMo钢力学性能165

4.3.3 添加TiN纳米粉的55SiMnMo钢力学性能165

4.4 试验钢的组织观察166

4.4.1 铸态组织166

4.4.2 锻后空冷组织169

4.5 钢中的夹杂物分析170

4.5.1 35钢中的夹杂物分析170

4.5.2 55SiMnMo钢中的夹杂物分析176

4.6 纳米粒子在钢中的存在状态180

4.6.1 纳米Al2O3的存在状态180

4.6.2 纳米TiN的存在状态187

4.7 纳米粒子对组织的作用机理190

4.7.1 外加纳米粒子成为钢液结晶非均质核心能力190

4.7.2 外加纳米粒子在钢热加工过程中的作用192

4.8 小结197

参考文献198

5 钢中第二相的无损伤分析200

5.1 金相研究方法及其随机性200

5.2 化学溶蚀202

5.3 大样电解法203

5.4 有机溶液电解法及其应用203

5.4.1 有机溶液电解法基本原理与技术203

5.4.2 夹杂物整体表面形貌205

5.4.3 夹杂物的内部二维形貌208

5.4.4 不稳定第二相及纳米析出相210

参考文献213