上海大学先进凝固技术中心(简称CAST)团队利用连铸坯枝晶生长热模拟技术在连铸高钛钢TiN的析出规律研究方面取得新进展。研究成果以 “Precipitation behavior of TiN during the solidification of high-titanium steel”为题发表在冶金领域著名学术期刊《Metallurgical and Materials Transactions B》。该论文第一作者为袁华志博士研究生，通讯作者为翟启杰教授和仲红刚副研究员。

TiN是高钛耐磨钢中无法避免的夹杂物，控制TiN的大小和分布是平衡高钛钢耐磨性和使用寿命的关键。采用团队原创的连铸坯枝晶生长热模拟试验机，通过原位液淬研究了连铸凝固过程高钛钢（[Ti] >0.4 wt%）中TiN的析出长大行为和分布规律。结果表明，高钛钢中TiN析出于凝固点附近，在随后的凝固过程中会持续生长并与固液界面存在动态关系。本研究区别于传统的小坩埚熔炼淬火实验研究凝固过程夹杂物析出行为，更贴合连铸凝固过程，并通过热模拟实验和理论分析确认了控制TiN尺寸的有效途径。

不同凝固分数下TiN的尺寸及数量密度统计结果

利用预测模型实现的TiN热/动力学计算结果

凝固过程中，夹杂物在固/液界面的运动行为——推移或吞没——对夹杂物在钢中的最终分布起决定性作用。本文通过分析TiN在凝固界面前沿的受力状态，明确了TiN在凝固界面的迁移行为：固液界面捕获TiN所需的临界速度随TiN尺寸增大而减小。高冷速区域TiN尺寸更小，更多的被枝晶臂捕获而分布于枝晶臂内，低冷速区域TiN在枝晶间隙中的数量比例增加。

TiN在不同凝固区域内的界面迁移行为

该研究得到国家自然科学基金的资助。

文章链接：https://doi.org/10.1007/s11663-024-03139-6