通过观察显微组织、测定力学性能以及观察断口形貌,对比分析国产失效谐波减速器和日本谐波减速器关重件柔轮和柔性轴承的显微组织和力学性能,并分析了国产谐波减速器过早失效的原因。结果表明,失效谐波减速器柔轮显微组织与日本相同,均为回火屈氏体,失效柔轮平均晶粒尺寸为8.2μm,比日本柔轮平均晶粒尺寸高了1.5μm;失效柔性轴承和日本柔性轴承显微组织均为回火马氏体,失效柔性轴承平均晶粒尺寸为13.1μm,比日本柔性轴承平均晶粒尺寸高出6.9μm。失效谐波减速器柔轮断口呈脆性断裂,无明显裂纹源,但失效的柔性轴承断口存在明显断裂走向,在裂纹源中有大尺寸、聚集性分布的夹杂物。失效轴承钢质洁净度差,存在大尺寸夹杂物,且显微组织晶粒粗大,阻碍裂纹扩展的能力差,导致国产谐波减速器过早失效。

齿轮材料中存在非金属夹杂物会显著降低齿轮的接触疲劳强度,其作用机理研究可为生产质量的控制和服役性能的评价提供重要指导。为此,建立了含随机分布非金属夹杂物的齿轮副有限元接触分析模型,并基于Brown-Miller多轴疲劳准则研究了夹杂物分布特征对齿轮接触疲劳性能的影响,预测了3种不同可靠度下的齿轮接触疲劳R-S-N曲线。结果表明,次表面夹杂物的存在,尤其是夹杂物的聚集,会产生相当大的应力集中,并造成接触疲劳寿命的显著降低;最小疲劳寿命深度主要位于0.35bH到0.75bH的范围内,其统计分布与对数正态函数的符合度最高,其次为三参数威布尔分布函数;接触疲劳寿命较好地符合三参数威布尔分布。

齿轮中的非金属夹杂物对齿轮接触疲劳强度有显著影响,为了提高齿轮的疲劳性能,研究齿轮中的夹杂物对疲劳寿命的影响机理很有必要。为此,建立了含夹杂物的齿轮副的有限元模型,基于Brown-Miller多轴疲劳准则预测了齿轮的接触疲劳寿命。主要探究了夹杂物的尺寸、弹性模量、深度以及夹杂物排列方式对齿轮接触疲劳性能影响。结果表明,夹杂物尺寸的增大加大了应力集中区域;夹杂物和基体的弹性模量相差越大危害越大;当夹杂物位于约0.49倍接触半宽深度时危害最大;两临近夹杂物的排列角度和间距对解除疲劳强度也有影响,两夹杂物距离越近,应力集中效应越明显,危害越大。

采用数值模拟手段，结合水模型实验，研究了中间包底部吹气过程对中间包内流场及夹杂物传输行为的影响。结果表明，在吹气条件下中间包采用挡墙控制有利于改善中间包流场，促进夹杂物上浮。在实验条件下双板多孔挡墙控制去除夹杂物效果优于堰－挡墙控制形式。

通过水模型实验研究了利用超声波在线检测液态金属中夹杂物的可能性。首先考察和比较了不同性质的夹杂物对超声波传播规律的影响,发现当溶液中存在夹杂物时超声波声压减小,超声波的波形也发生明显变化,而且不同性质的夹杂物对超声波的影响也存在较大差异。进一步考察夹杂物浓度和粒径对超声波传播的影响,发现随着夹杂物浓度的增加和粒径的增大,超声波声压逐渐减小,而且声压对上述因素的微小变化反应灵敏。研究表明,利用超声波在线检测液态金属洁净度是可能的。

研究了临钢转炉→LF→连铸工艺流程中钢中氧含量的变化规律。通过在各工序点取样，氮、氧分析，金相观察和电解提取夹杂物分析等工作，摸清了临钢转炉→LF→连铸工艺流程中各工序钢中氧含量的大致水平，分析了进一步提高钢水质量的主要限制环节，并提出了相应的改进建议。

针对天津钢管集团公司EAF-LF／VD-CC工艺生产的高压锅炉钢通过系统取样、示踪剂追踪、综合分析等方法，对LF处理前后、中间包钢水和连铸坯中总氧（T．O）、显微夹杂及大型夹杂物的数量及变化情况进行了全面研究，并对夹杂物的产生原因进行了分析，提出了有针对性的工艺改进措施。

钢中MgAl2O4夹杂物熔点高不变形，对高级别钢种质量危害大，是近几年洁净钢领域研究的热点。阐述了MgAl2O4夹杂物产生的背景，总结了钢中MgAl2O4夹杂物研究现状，提出需要对MgAl2O4夹杂物向低熔点四元复合氧化物夹杂转变的动力学作进一步研究。

针对优化精炼工艺生产SPHC钢的洁净度进行研究，采用系统取样和综合分析，对RH精炼后、LF精炼后、中间包和铸坯钢样中T．O和N含量，显微夹杂物的变化规律以及铸坯中大型夹杂物进行了系统的分析。结果表明：采用铁水预处理（脱硫）→120t顶底复吹转炉→RH（钙处理）→连铸工艺生产的SPHC铸坯中的ω（T．O）和叫（N）分别为23×10^-6和17×10^-6化学成分满足要求，每10kg铸坯大型夹杂物为4．76mg，与原工艺生产的铸坯洁净度基本一致，进一步优化RH精炼工艺可使SPHC铸坯具有很高的洁净度。

针对底注式球墨铸铁轧辊工作层中出现的石墨点及夹杂物进行了原因分析，利用排除法对诸多因素排除了产生的可能性，最终确定几点预防措施。