中国有色金属学报（英文版）

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张建飞,沈军,商昭,王雷,傅恒志

中国有色金属学报（英文版）. 2013, 23(12): 3499-3507.

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采用液态金属冷却法在恒定温度梯度G_L=334 K/cm，大生长速率范围内(2~300 μm/s)对Ni-45.5Al-9Mo (摩尔分数，%)共晶合金进行定向凝固制备。研究生长速率(v)对纤维间距(λ)、纤维直径(d)和纤维体积分数的影响。在实验中发现平界面和胞界面两类共晶生长界面。在平界面和胞界面组织中，生长速率(v)与纤维间距(λ)和纤维直径(d)的关系经回归分析分别为：λv^1/2=5.90 μm·μm^1/2·s^1/2 和 dv^1/2=2.18 μm·μm^1/2·s^1/2。Mo纤维的体积分数可在一定的范围内随生长速率进行调整，这是由生长过程中界面前沿过冷度的增加及共晶组织中各组成相的生长特性引起的。

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大型TA15钛合金板坯热加工中α相形态演变

樊晓光,杨合,高鹏飞,严思梁

中国有色金属学报（英文版）. 2013, 23(12): 3508-3516.

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通过不同取向截面上的组织观测及定量金相分析，研究具有拉长α相的TA15钛合金板坯在两相区热加工中组织形态的演变机制。结果表明：变形后组织形态主要由加载方向决定；沿法线方向加载时，垂直于法线方向截面上的组织为等轴α相，而垂直于轧向截面上的组织沿切向拉长的条状α相；沿轧向加载时，垂直于法线方向截面上的组织为沿切向拉长的条状α相，而垂直于轧向截面上的组织为条状α相与宽带状α相混合的不均匀组织。变形温度较低时，由于α相的动态破碎，条状α相的轴比较小。变换加载方向进行两道次加载(先法向后轧向或先轧向后法向)时，两个截面上初生α相的轴比差较初始组织减小，等轴度有所提高。

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铸态和热处理态Ti-6.55Al-3.41Mo-1.77Zr合金微观组织和力学性能

KhaledM.IBRAHIM,AbdelMotyM.EL-HAKEEM,RamadanN.ELSHAER

中国有色金属学报（英文版）. 2013, 23(12): 3517-3524.

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采用真空感应熔炼炉将成分为Ti-6.55Al-3.41Mo-1.77Zr(质量分数)的α+β钛合金在石墨模具中浇铸成棒材。铸态棒材在700 °C下热锻后，通过两种不同的热处理后，分别得到细小和粗大的层片状结构。结果表明：铸态组织的晶粒尺寸约为660 μm，而锻造后样品具有细小的晶粒尺寸，约为50 μm。在1050 °C热处理后的α+β钛合金具有细小的层片状结构，得到最佳的硬度、拉伸性能和耐磨性。在800 °C热处理后的α+β钛合金具有粗大的层片状结构，具有最大的抗压强度。具有细小层片状结构的热处理态α+β钛合金的磨损率较小，而铸态α+β钛合金由于具有粗大和不均匀的微观组织，因此磨损率较大。

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搅拌摩擦焊工艺参数对2024-T351铝合金搭接焊接头成形质量和力学性能的影响

I.RADISAVLJEVIC,A.ZIVKOVIC,N.RADOVIC,V.GRABULOV

中国有色金属学报（英文版）. 2013, 23(12): 3525-3539.

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研究搅拌摩擦焊时R/v比对2024-T351铝合金焊接质量的影响。搅拌摩擦焊时搅拌针的旋转速度设定为750、950和1180 r/min，焊接速度在73~190 mm/min内变化，对应的R/v比在5.00~10.27内。采用各种无损(外观检测、X射线检测)和有损(金相观察、拉伸实验和硬度测量)检测手段对焊接试样进行分析。在所有的试样中，搅拌摩擦焊中各种典型的区域都有存在，不同的区域其晶粒尺寸不同。接头的拉伸性能为基材的52.2%~82.3%。在R/v比为8.06，10.17和10.27时焊接质量最佳。其原因是在最佳搅拌速度下，材料围绕搅拌针充分流动，从而能够填充其中产生的空隙，阻止空洞的生成。结果还表明，R/v比对接头的硬度分布、洋葱样形状、裂纹的萌生和扩展都有影响。

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热处理对异质钛合金线性摩擦焊接头组织和显微硬度的影响

张传臣,张田仓,季亚娟,黄继华

中国有色金属学报（英文版）. 2013, 23(12): 3540-3544.

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研究焊后热处理对TC4和TC17异质钛合金线性摩擦焊接头显微组织的影响。焊态条件下焊缝组织为完全再结晶组织，表明线性摩擦焊接过程中，摩擦界面温度超过β相变点温度，其中TC4侧焊缝组织主要为具有马氏体组织结构的α′相，TC17侧焊缝组织主要为单一的β相。TC4与TC17侧热力影响区组织为严重的变形组织，且具有明显的方向性，但在该区各相的体积分数未发生变化。热处理后，TC4侧焊缝组织中α′转变为针状的α+β相，且随着热处理温度的升高，针状α相粗化，长大现象明显，并导致该区的显微硬度下降。TC17侧焊缝组织热处理后从晶界和β晶粒内部析出了细小的α相，导致该区显微硬度明显提高。

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Al-Ti 液固界面的组织结构演变

蒋淑英,李世春,张磊

中国有色金属学报（英文版）. 2013, 23(12): 3545-3552.

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采用镶嵌式扩散偶技术制备Al-Ti扩散偶，在Al熔点以上，Ti熔点以下进行扩散热处理，研究Al-Ti液-固界面扩散反应层的组织结构演变及生长机制。实验结果表明，热处理后的扩散反应层为TiAl₃颗粒和铝的混合组织，以TiAl₃和液相铝的平衡化学位共存区逐层生长，生长界面朝铝基一侧移动；TiAl₃相是热处理过程中最先出现也是唯一出现的新生相；钛相变前后，扩散反应层的生长机制发生了改变。相变前，由钛向液相铝中的溶解速度控制；相变后，转变为Al、Ti原子的化学反应速度控制，生长速度大幅度加快。

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5059铝合金均匀化金属间相的演变

蒋海春,叶凌英,张新明,顾刚,张盼,吴豫陇,

中国有色金属学报（英文版）. 2013, 23(12): 3553-3560.

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利用光学显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电镜(TEM)、能谱分析(EDS)、差示扫描量热法(DSC)、X射线衍射(XRD)等手段研究了5059铝合金均匀化热处理过程中金属间相的演变。结果表明：5059铝合金铸锭中枝晶偏析严重，大量难溶金属间相在晶界处呈连续网状分布。难溶金属间相由富含Zn、Cu元素的非平衡β(Al₃Mg₂)相、Fe元素富集的Al₆Mn共晶相以及Mg₂Si平衡相组成。在均匀化热处理过程中，难溶金属间相发生回溶，并析出大量弥散的β(Al₃Mg₂)相和短棒状的Al₆Mn粒子。根据实验观测及均匀化动力学方程计算结果，得到合金的最佳均匀化热处理制度为(450 °C，24 h)。

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Al–7%Si–Mg铸造铝合金添加Ce与Sr元素后初生a(Al)枝晶的动力学形核

陈忠伟,郝小雷,赵静,马翠英

中国有色金属学报（英文版）. 2013, 23(12): 3561-3567.

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利用差示量热法(DSC)和扫描电镜研究Al-7%Si-Mg亚共晶铸造铝合金添加Ce与Sr元素后初生a(Al)枝晶的动力学形核。根据DSC结果计算初生a(Al)相的激活能和形核功。结果表明，合金中添加Ce与Sr元素后，激活能和形核功降低，形核率增加；同时，初生a(Al)晶粒细化，其形核温度降低。讨论添加Ce与Sr元素对Al-7% Si-Mg亚共晶铸造铝合金初生a(Al)枝晶动力学形核的影响。

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均匀化处理对含钪Al-Zn-Mg-Zr合金组织的影响

李波,潘清林,史运嘉,李晨,尹志民

中国有色金属学报（英文版）. 2013, 23(12): 3568-3574.

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采用金相分析、扫描电镜、能谱分析、DSC等手段研究含钪Al-Zn-Mg-Zr合金均匀化态显微组织的演变。结果表明：在合金铸态组织中存在大量的枝晶偏析，在晶界处存在很多低熔点共晶相，主要元素在枝晶内部区域呈周期性变化；合金中元素Zn、Mg和Cu在晶内及晶界分布不均匀；在均匀化过程中，随着均匀化温度的升高或时间的延长，残留相逐渐溶入基体，元素分布逐渐均匀。合金的过烧温度为476.7 °C。当均匀化温度升高到480 °C时，合金中开始出现复熔球和三角晶界。综合考虑：合金的最佳均匀化制度为470 °C，24 h。

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锻造和热处理对Al-Si和Al-Pb轴承合金在油润滑条件下耐磨性的影响

Erol FEYZULLAHO？LU, Alpay Tamer ERTüRK, Ersin Asim GüVEN

中国有色金属学报（英文版）. 2013, 23(12): 3575-3583.

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研究了锻造态和热处理态不同成分铝基轴承合金在油润滑条件下的摩擦行为，以及材料的硬度、热处理制度和锻造对材料耐磨性的影响。所用材料是Al-8.5Si-3.5Cu和Al-15Pb-3.7Cu-1.5Si-1.1Fe。在锻造过程中，应变范围为10%~20%。并对材料进行T6热处理。在销-盘式磨损试验机上对材料的摩擦性能进行测试。结果表明，锻造过程使材料的硬度得到增加；铸造应变在10%~20%的范围内对材料的摩擦磨损影响不明显。

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热处理对金刚石/2024Al复合材料微观组织和热物理性能的影响

修子扬,王旭,M.HUSSAIN,冯超,姜龙涛

中国有色金属学报（英文版）. 2013, 23(12): 3584-3591.

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采用挤压铸造法制备粒径为5 μm、体积分数为50%的金刚石/2024Al 复合材料。退火处理后对其金相组织界面反应、界面结合情况以及金刚石颗粒的内部缺陷进行观察与分析，并对其热物理性能进行测试与研究。结果表明，金刚石/2024Al复合材料的组织致密，无明显的气孔、夹杂等缺陷；颗粒为不规则多边形，有棱角，分布比较均匀。透射电镜观察表明，部分金刚石颗粒内部有位错和层错存在，而2024Al基体中的位错密度较大，金刚石/2024Al界面处有较多的界面反应物生成，可能为Al₂Cu。复合材料在20~100 °C温度区间内的平均热膨胀系数为8.5×10^{-6 °C-1}，退火处理的复合材料其热膨胀系数有一定程度的降低；随着温度的升高，复合材料的平均热膨胀系数也呈现增加的趋势。复合材料的热导率约为100 W/(m·K)，退火处理能够提高复合材料的热导率。

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半固态7075铝合金浆料温度均匀化处理过程中的组织演化规律

杨斌,毛卫民,宋晓俊

中国有色金属学报（英文版）. 2013, 23(12): 3592-3597.

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采用ICSPC法制备半固态7075铝合金浆料，再结合温度均匀化处理，使浆料组织相对均匀并获得可控的固相率，以适合后续的流变压铸。主要研究温度均匀化处理过程中冷却速率对初生α(Al)组织演化规律的影响。结果表明，随着冷却速率的降低，半固态浆料中的初生α(Al)趋向于近球状方式生长，其组织的均匀性也相对提高。这可能是由于冷却速度的降低有利于半固态浆料剩余液相中各部分温度及成分的一致性，而这种一致性则是形成均匀球状晶的关键。然而，过低的冷却速度将会显著延长晶粒的生长时间，导致晶粒过分粗大和更多的晶粒合并，因而出现部分异常长大的晶粒，并导致形状因子的轻微下降。

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含长周期堆垛有序结构Mg₉₄Zn₂Y₄挤压态合金的显微组织与力学性能

刘欢,薛烽,白晶,周健,孙扬善,

中国有色金属学报（英文版）. 2013, 23(12): 3598-3603.

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采用SEM和TEM等分析方法研究包含长周期堆垛有序结构的挤压态Mg₉₄Zn₂Y₄合金的显微组织和力学性能。结果表明：铸态Mg₉₄Zn₂Y₄合金由18R-LPSO和α-Mg两相组成。挤压后，长周期相分层，并形成宽度为50~200 nm的α-Mg 薄片。合金经498 K时效处理36 h后达到时效峰值，在其组织中析出β′相，该析出相的出现显著提高了α-Mg基体的显微硬度，从HV108.9增加到HV129.7；而LPSO结构的显微硬度稳定在HV145左右。TEM分析及其电子衍射花样表明，β′相与α-Mg和LPSO结构具有独特的位相关系，其原子最密排面的堆垛方向垂直于α-Mg和LPSO相最密排面的堆垛方向。由于β′相和18R-LPSO相的共同存在，处于时效峰值态的Mg₉₄Zn₂Y₄合金的抗拉强度达到410.7 MPa。

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添加合金化元素对铸态Mg-Sn-Ca合金的显微组织和力学性能的影响

K.SURESH,K.P.RAO,Y.V.R.K.PRASAD,N.HORT,K.U.KAINER

中国有色金属学报（英文版）. 2013, 23(12): 3604-3610.

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在铸态Mg-Sn-Ca (TX系列)合金中添加不同含量的Sn、Ca、Al、Si和Zn等合金化元素，研究其在25~250 °C温度范围内的压缩强度和显微组织变化。当合金中Sn/Ca质量比到达2.5时，在晶界处有Mg₂Ca相生成；而当Sn/Ca质量比为3时，合金基体中只有CaMgSn相存在。当Sn/Ca质量比在2.5以上时，合金的压缩强度随着温度的升高而降低，在100~1750 °C保持基本不变，这主要是由于生成的Mg₂Ca相的强化作用所致。然而，当Sn/Ca质量比为3时，合金的强度较低，且随着温度的升高而下降更快。在这些合金中，Mg-3Sn-2Ca合金的强度最高。向其中添加0.4%Al会导致其强度增加，然而同时添加Si会导致强度下降。同样地，添加Zn也能够提高合金的强度，而同时添加Al会导致强度下降。导致合金强度变化的原因与合金中生成的各种金属间化合物有关。

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热处理对铸态Mg-4.2Zn-1.5RE-0.7Zr镁合金显微组织和力学性能的影响

王颖东,吴国华,刘文才,庞松,张扬,丁文江,

中国有色金属学报（英文版）. 2013, 23(12): 3611-3620.

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研究热处理工艺对铸态Mg-4.2Zn-1.5RE-0.7Zr镁合金显微组织和力学性能的影响。结果表明：铸态Mg-4.2Zn-1.5RE-0.7Zr镁合金的显微组织主要由α-Mg、T相和Mg₅₁Zn₂₀相组成；单级等温时效(325 °C，10 h)以及双级时效(325 °C，4 h)+(175 °C，14 h)处理均未能使T相和Mg₅₁Zn₂₀相溶入基体，且晶粒也未明显长大。在325 °C下时效10 h，晶内析出大量短杆状β′₁相，延长时效时间将导致β′₁相粗化及数量减少。Mg-4.2Zn- 1.5RE-0.7Zr镁合金在325 °C下时效10 h后具有最高的屈服强度(153.9 MPa)和抗拉强度(247.0 MPa)，相比铸态合金分别增加48 MPa和23 MPa，伸长率降低至15.6%。Mg-4.2Zn-1.5RE-0.7Zr合金经双级时效(325 °C，4 h)+(175 °C，14 h)处理后的屈服强度和抗拉强度与单级等温时效处理(325 °C，10 h)的相当，但伸长率有所下降。此外，不同状态下Mg-Zn-RE-Zr镁合金的断裂主要表现为准解理断裂，但局部特征有差别。

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SSTT和RAP方法得到的ZK60镁合金的组织变化和力学性能

王长朋,张营营,李迪凡,梅华生,张帷,刘杰

中国有色金属学报（英文版）. 2013, 23(12): 3621-3628.

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研究了分别由半固态热成形方法(SSTT)和部分重熔再结晶方法(RAP)得到的ZK60镁合金在一定温度下显微组织随等温时间的变化和触变成形试样的力学性能。结果表明，合并长大机制在SSTT合金的组织变化中占主导地位，熟化机制在RAP合金的组织变化中起主要作用。在相同的等温条件下，与SSTT方法相比，RAP方法可以得到更细小的半固态显微组织，RAP合金组织比SSTT合金组织更圆整。由SSTT方法和RAP方法得到的ZK60镁合金触变成形后均得到了较理想的成形件，触变成形工艺提高了材料的力学性能。与SSTT合金相比，RAP合金具有更优越的力学性能。

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SiO₂基底上化学镀Ni-Mo-P薄膜的生长和形成机理

王梅玲,杨志刚,张弛,刘殿龙

中国有色金属学报（英文版）. 2013, 23(12): 3629-3633.

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采用化学镀方法在SiO₂/Si 基底上制备Cu互联线用阻挡层材料Ni-Mo-P薄膜。采用场发射扫描电子显微镜、电子分散能谱仪、原子力显微镜分析不同沉积时间样品的表面形貌和成分，并对Ni-Mo-P薄膜的形成过程进行研究。Ni-Mo-P薄膜的形成过程分为3个阶段：催化阶段，先前还原的Pd颗粒成为Ni还原的催化形核中心，诱导Ni沉积；覆盖阶段，Ni颗粒诱导Mo、P与之进行共沉积；自生长阶段，Ni-Mo-P薄膜共同沉积，颗粒生长。阐述了还原剂被氧化后产物为的的反应机理。

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添加TiC对激光粒子沉积WC-Co-Cr 和 WC-Ni涂层性能的影响

B. A. OBADELE, P. A. OLUBAMBI, O. T. JOHNSON

中国有色金属学报（英文版）. 2013, 23(12): 3634-3642.

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研究了激光熔覆TiC增强双相不锈钢上WC涂层的机理。分析了激光工艺参数对复合涂层的影响。采用SEM和EDX手段分析了喂料粉末以及复合涂层的形态和微观组织。采用维式硬度计测试了复合涂层的表面硬度，采用动电位曲线法研究了涂层在3.5% NaCl溶液中的耐腐蚀行为。由于激光熔覆处理，在不锈钢表面形成了与基材结合良好的硬陶瓷粒子。添加TiC到WC中得到的复合涂层没有裂缝、孔洞和金属间化合物，没有出现这些对涂层性能不利的缺陷。结果表明，涂层具有较高的显微硬度，且大部分涂层的腐蚀电位变得更负。

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Zn与Ti摩尔比对磁控溅射TiO₂-ZnO异质复合薄膜微观结构及光催化性能的影响

白力静,寇钢,龚振瑶,赵志明

中国有色金属学报（英文版）. 2013, 23(12): 3643-3649.

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利用磁控溅射离子镀技术制备系列TiO₂–ZnO异质复合薄膜，通过调节溅射靶材电流的大小控制薄膜中n(Zn)/n(Ti)值。采用AFM﹑SEM﹑Raman和XPS手段表征薄膜的微观形貌和结构，并以甲基橙作为光催化污染物，研究n(Zn)/n(Ti)对TiO₂-ZnO复合薄膜微观结构及光催化性能的影响。结果表明：随着n(Zn)/n(Ti)的增大，复合薄膜的晶粒尺寸先减小而后增大，其粗糙度也先增大而后减小，且均在n(Zn)/n(Ti)为1/9.3时达到极值；n(Zn)/n(Ti)对薄膜中元素Ti和Zn的价态无明显影响，均以TiO₂和ZnO形式存在，但比值的大小影响薄膜退火后TiO₂中锐钛矿/金红石异质结的数量；n(Zn)/n(Ti)越大，复合薄膜的光响应范围及吸光度越大，其响应光谱最大可扩展150 nm，波长可至450 nm，但异质复合薄膜光催化效果与其并不对应，取决于ZnO对TiO₂复合薄膜微观结构的影响，当n(Zn)/n(Ti)为1/9.3时，薄膜的降解速率最大，光催化能力最好。

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铝箔表面化学镀锌对其在 HCl-H₂SO₄体系中电蚀性能的影响

班朝磊,何业东,邵鑫,杜鹃,王利平

中国有色金属学报（英文版）. 2013, 23(12): 3650-3657.

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将高压铝电解电容器用电子铝箔在含Zn²⁺的5.0%NaOH溶液中实施化学镀锌处理，然后在HCl+H₂SO₄电解液中进行直流电解扩面腐蚀得到腐蚀箔；采用极化曲线研究化学镀锌处理对扩面腐蚀时铝箔点蚀电流、点蚀电位的影响，利用电化学交流阻抗(EIS)研究化学镀锌处理对铝箔电解腐蚀时电化学特征的影响；使用扫描电镜(SEM)观察化学镀锌处理对腐蚀箔表面和横截面形貌的影响；测试100 V形成电压下腐蚀箔的比电容。结果表明：铝箔表面化学镀锌形成的Zn-Al微电偶有助于电蚀时降低点蚀电极反应的阻力，提高点蚀电流密度，增加铝箔表面蚀孔密度和蚀孔分布的均匀性；随着碱液中Zn²⁺浓度的提高，腐蚀箔的比电容逐渐增加。

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固溶处理及时效对镍钛形状记忆合金组织演化及力学性能的影响

江树勇,赵亚楠,张艳秋,胡励,梁玉龙

中国有色金属学报（英文版）. 2013, 23(12): 3658-3667.

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将镍钛形状记忆合金Ni_50.9Ti_49.1 (摩尔分数)在1123 K固溶处理2 h，然后分别在573、723和873 K时效2 h。采用透射电镜、高分辨率透射电镜、扫描电镜和压缩实验，系统研究固溶处理和时效对镍钛合金组织演化及力学性能的影响。结果表明：固溶处理有助于消除原始镍钛样品中的Ti₂Ni相，但不能消除TiC相。固溶处理导致镍钛合金中原子排列的有序畴界。在所有时效镍钛样品中，Ni₄Ti₃析出相、R相和B2奥氏体相共存于室温下的镍钛基体上，然而在873 K时效的镍钛样品中，可以观察到马氏体孪晶。在573和723 K时效的镍钛样品中，细小密集的Ni₄Ti₃相均匀分布在镍钛基体上，而且与B2基体保持共格关系。然而，在873 K时效的镍钛样品中，Ni₄Ti₃相尺寸非常不均匀，和B2基体保持共格、半共格和非共格关系。在723 K时效的条件下，细小均匀的Ni₄Ti₃相阻碍位错运动，导致最大的位错滑移临界分切应力，因此镍钛样品表现出最高的屈服强度。

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Nd含量对快淬纳米晶和非晶 (Mg₂₄Ni₁₀Cu₂)_100-xNd_x (x=0~20)合金电化学性能的影响

张羊换,杨泰,卜文刚,蔡颖,张国芳,赵栋梁

中国有色金属学报（英文版）. 2013, 23(12): 3668-3676.

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采用快淬技术制备Mg₂Ni型纳米晶和非晶(Mg₂₄Ni₁₀Cu₂)_100-xNd_x (x=0, 5, 10, 15, 20)合金，研究快淬速度对合金相结构和电化学性能的影响。结果表明，快淬态无Nd合金为纳米晶结构，而添加Nd元素的快淬态合金为纳米晶和非晶结构，表明添加Nd元素可促进Mg₂Ni型合金的非晶形成能力。当快淬速度从0增加至40 m/s时，x=0合金的放电容量从42.5增加至100.6 mA·h/g；x=10合金的放电容量从86.4增加至452.8 mA·h/g。与此同时，x=0合金的循环稳定性(S₂₀)也由40.2%增加到41.1%，而x=10合金的S₂₀值由53.2%增加到89.7%。

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添加Nd、Zn、Ti的Mg₂Ni基合金微观组织及氢化动力学

宋文杰,李金山,张铁邦,侯小江,寇宏超,薛祥义,胡锐

中国有色金属学报（英文版）. 2013, 23(12): 3677-3684.

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为了提高Mg₂Ni基合金的储氢动力学性能，通过熔炼方法分别添加金属元素Nd，Zn和Ti来防止镁的氧化和蒸发，将Mg₂Ni基合金在有覆盖剂保护的电阻炉中进行熔炼。借助XRD 和 SEM/EDS研究了铸态合金的相组成和微观组织。采用定容法在Sievert’s型PCT测试仪上测试了合金的氢化动力学性能。Nd、Zn和Ti的添加导致了微量相Mg₆Ni和Ni₃Ti的生成。Nd和Zn溶解在Mg₂Ni基合金的α-Mg、Mg₂Ni和MgNi₂相中。添加Nd元素后，合金的首次吸氢量高于Mg₂Ni的，达到2.86%(质量分数)。Mg₂Ni基合金的吸氢动力学性能和活化性能均有所提高。在前3次吸放氢循环过程中，添加Zn和Ti的合金吸氢量和吸氢动力学性能均得到提高。采用Hirooka动力学模型分析了合金的氢化动力学性能及反应机制。

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锂空气电池空气电极层次多孔碳的制备及其性能

宋云峰,王先友,白艳松,王灏,胡本安,舒洪波,杨秀康,易兰花,鞠博伟,张小艳

中国有色金属学报（英文版）. 2013, 23(12): 3685-3690.

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在不同表面活性剂浓度下通过溶胶-凝胶自组装方法制备了具有介孔结构的层次多孔碳材料(HPCs)。用场发射扫描电镜(FE-SEM)、透射电镜(TEM)、氮气吸脱附测试和恒流充放电测试对样品进行物理和电化学性能研究。结果表明：所有的HPCs主要为介孔结构并且具有相似的孔径分布。以HPCs为空气电极载体碳材料的锂空气电池具有较高的放电容量。且相似孔径大小的碳材料为载体的锂空气电池放电容量随着碳材料的比表面积增加而增加。在c(CTAB)=0.27 mol/L时制备的HPCs-3样品具有最佳的电化学性能。通过控制放电深度至800 mA·h/g，电池表现出良好的容量保持率，在0.1 mA/cm²电流密度下，首次放电容量为2050 mA·h/g。

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锂离子电池用氧化亚铜/石墨烯负极材料的制备

颜果春,李新海,王志兴,郭华军,张倩,彭文杰

中国有色金属学报（英文版）. 2013, 23(12): 3691-3696.

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在不添加表面活性剂的水溶液体系中，采用水合肼作为还原剂制备得到具有八面体形貌的氧化亚铜/石墨烯复合材料。透射电镜分析表明：氧化亚铜颗粒与石墨烯在复合物中呈多层次分布，而且氧化亚铜一次颗粒很好地嵌入在石墨烯层间。相比于纯氧化亚铜，氧化亚铜/石墨烯复合材料作为锂离子电池负极材料的电化学性能得到了显著的改善。在100 mA/g的电流密度下循环50次后，氧化亚铜/石墨烯复合物的可逆比容量高达348.4 mA×h/g，同时，在不同倍率下(50, 100, 200, 400, 800 mA/g)循环60次后，其可恢复容量仍达305.8 mA×h/g。

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合金化和形变处理对Cu-Mg-Te-Y合金组织性能的影响

陈亮,周秉文,韩建宁,薛彦燕,贾非,张兴国

中国有色金属学报（英文版）. 2013, 23(12): 3697-3703.

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制备具有高强高导性能的铜合金，研究添加Mg和微量的Y对合金的组织和性能的影响。通过变形和退火等工艺处理后，Cu-0.47Mg-0.2Te-0.04Y合金的性能指标可达到：抗拉强度510 MPa，伸长率11%，导电率大于63% IACS。稀土元素Y的熔体净化作用、细晶强化作用和添加适量Mg产生的固溶强化作用能够提高合金的力学性能和导电率。

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第一性原理研究Pt-Zr系统中化合物的生成焓/体模量与原子体积的线性相关性

白雪,李家好,戴叶,柳百新

中国有色金属学报（英文版）. 2013, 23(12): 3704-3713.

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通过第一性原理的计算方法，研究118种不同结构的Pt-Zr中间化合物，并选取相关的物理性能，如结构稳定性、晶格常数、生成焓、弹性常数以及体模量等进行计算。根据计算得出的生成焓信息，绘制Pt-Zr系统的基态能量曲线。计算得到的物理相关信息为未来的热力学计算和原子尺度模拟提供基础数据。在选取的Pt-Zr化合物中，存在两组线性相关关系：生成焓与原子体积成正线性相关，而体模量与原子体积成负线性相关关系。

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高压高温下Re₂N的弹性和热力学性能

张美光,闫海燕,魏群,黄多辉

中国有色金属学报（英文版）. 2013, 23(12): 3714-3721.

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采用基于密度泛函理论的第一性原理计算方法，系统研究高压高温下Re₂N的晶体参数、力学性能和热力学性能。结果表明：在高压下Re₂N具有明显的弹性各向异性，与弹性常数 C₁₂、 C₁₃、C₄₄相比，C₁₁和C₃₃的变化随着压力的变化非常明显。此外，首次计算Re₂N的体弹模量B、弹性模量E和剪切模量G沿不同晶轴的分布。弹性模量在一些主要晶轴方向上的大小分布趋势如下：。计算结果还表明：在(0001)晶面，Re₂N的抗剪切能力是最低的，从而极大地减小对大剪切变形的阻力。基于准简谐德拜模型，在0~50 GPa压力和0~1600 K温度下得到德拜温度、格林艾森参数、热传导以及热扩散系数的变化行为。

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液相扩散系数对Al356.1合金凝固过程显微组织演变的影响

孙伟华,张利军,魏明,杜勇,黄伯云

中国有色金属学报（英文版）. 2013, 23(12): 3722-3728.

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采用相场方法研究了液相扩散系数对Al356.1合金凝固过程初晶(Al)相显微组织演变的影响。在相场模拟中，采用了两套液相扩散系数，而其他热物理参数和数值参数则保持一致。第一套液相扩散系数只考虑随温度变化的Arrhenius类型的杂质扩散系数，而第二套则为随温度和成分变化的精准的液相原子移动性数据库。对于第二套液相扩散系数，还分析了扩散系数矩阵中的非对角项对Al356.1 合金凝固过程中显微组织演变的影响。通过相场模拟发现：在3种液相扩散系数情况下，初晶(Al)相的形貌、枝晶尖端的速率和枝晶前端的成分曲线均有不同。研究结果表明：精确的液相原子移动性参数对定量模拟凝固过程显微组织演变是非常重要的。

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基于新晶体塑性模型预测织构演化的环件冷轧变形机制

李宏伟,冯璐,杨合

中国有色金属学报（英文版）. 2013, 23(12): 3729-3738.

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提出一种新的多晶体塑性模型以从织构演化角度研究环件冷轧过程的变形机制。该模型是在晶体塑性理论框架内通过推导一套线性增量控制方程建立的。该模型可以用线性求解方法直接求解，并采用一个两步法的求解过程，确保模型计算的效率和稳定性。基于ABAQUS/Explicit平台开发了用户材料子程序VUMAT，以实现该模型与环件冷轧三维有限元模型的结合。结果表明，该模型在预测动态复杂成形过程中的应力应变响应和织构演化方面都是可靠的；从轧制环件中很强的Goss织构{110}á100？看出，环件轧向的剪切变形是环件冷轧过程中的主要变形；环坯的织构和晶体结构对轧制环件中的织构类型的影响不大；在冷轧的后期环件织构演化迅速，这导致了这一时期环件的快速长大。

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一种预测金属锻造过程失稳变形的模拟方法

鲁世强,李鑫,王克鲁,刘诗彪,傅铭旺

中国有色金属学报（英文版）. 2013, 23(12): 3739-3747.

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提出一种利用失稳变形区热力参数窗口条件和有限元模拟相结合来预测锻造失稳变形的方法，并以Ti-6.5Al-3.5Mo-1.5Zr-0.3Si合金为例，将该钛合金的失稳变形区热力参数窗口条件集成到商业化的有限元模拟软件平台中。利用二次开发后的有限元模拟软件平台模拟了该钛合金在热压缩过程中失稳变形区的分布及其变化。模拟预测结果与实验结果吻合较好，说明所提出的失稳变形模拟与预测方法是可行和有效的。

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金属蒸汽和飞溅图像特征分类的大功率盘形激光焊稳定性分析

高向东,文茜,SeijiKATAYAMA

中国有色金属学报（英文版）. 2013, 23(12): 3748-3757.

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采用对金属蒸汽图像特征进行分类的方法来评估焊接过程的稳定性。使用高速摄像机实时获取大功率盘形激光焊接过程中金属蒸汽和飞溅图像，定义并提取飞溅面积和个数、飞溅灰度图像平均灰度和熵、金属蒸汽质心与焊接点的坐标比以及金属蒸汽质心的极坐标(矢径和极角)等7个金属蒸汽和飞溅特征。为实现降维，使用Karhunen-Loeve变换法将7维特征向量转换为3维特征向量，同时使用K近邻法将图像分成焊接质量较好与较差两类。实验结果表明，金属蒸汽及飞溅与焊接稳定性有密切的联系，使用K近邻法对Karhunen-Loeve变换后的图像进行分类可以获得较好的效果，实现焊接状况的评估。

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微生物浸出Pb-Zn-Sn黄铜矿及其生物群落的演替分析

王军,赵红波,庄田,覃文庆,朱珊,邱冠周,

中国有色金属学报（英文版）. 2013, 23(12): 3758-3762.

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研究了Pb-Zn-Sn黄铜矿精矿在混合中度嗜热微生物槽浸过程中的细菌群落结构变化，并监测浸出体系中金属离子浓度、溶液电位、溶液pH值变化，通过聚合酶链式反应-限制性片段长度多态性(PCR-RFLP)技术分析微生物群落的结构变化。结果表明，最终铜浸出率高达85.6%，在浸出前期，Acidithiobacillus caldus为优势群落，从第18天开始到浸出结束，Sulfobacillus thermosulfidooxidans为优势群落，但Leptospirillum ferriphilum丰度变化较小。试验结果表明，适当较高的溶液电位和合适的铁离子浓度对黄铜矿精矿的生物浸出作用很关键。

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伊朗Kooshk铅-锌尾矿坝闪锌矿的生物浸出

J.V.MEHRABANI,S.Z.SHAFAEI,M.NOAPARAST,S.M.MOUSAVI,M.M.RAJAEI

中国有色金属学报（英文版）. 2013, 23(12): 3763-3769.

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将取自伊朗Yazd省Kooshk铅-锌尾矿坝的闪锌矿样进行生物浸出，并对比研究不同条件下的锌浸出率。Kooshk铅-锌尾矿坝含有3.64%锌、0.97%铅和24.18%铁。先将混合嗜温菌株、混合中度嗜热菌株进行摇瓶培养，然后在9K培养基中再次培养。在浸出闪锌矿的14 d 内，在有菌株的情况下，闪锌矿的浸出率达90%，而没有菌株的情况下，只有44%的闪锌矿被浸出。实验结果表明，在有菌株浸出的前10 d，有没有9K培养液对锌的浸出率有明显影响，但随后其差别不明显，到最后趋于相同。锌浸出率的提高与细菌菌落数和Fe³⁺浓度的增加有关。中度嗜热菌浸取锌的动力学要求明显高于嗜温菌的，因此，在中度嗜热菌株存在的情况下，在低的氧化电位下闪锌矿优先于黄铁矿溶解而被浸出。

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烧结电除尘灰中钾盐的回收及其浸出动力学

詹光,郭占成

中国有色金属学报（英文版）. 2013, 23(12): 3770-3779.

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为了研究烧结电除尘灰中回收钾盐的强化浸出措施，使用ICP-AES、SEM-EDS和XRD分析技术对除尘灰的表面和内部形态，特别是钾盐的赋存形式进行分析。结果表明，该电除尘灰的主要成分是铁氧化合物，在其表面裸露吸附着一定含量的KCl晶体。水浸实验表明，该粉尘中的KCl可以通过水浸出、蒸发结晶的方式回收，其收率为18.56%。结晶产物的分析结果表明，KCl占61.21%，NaCl占13.40%，CaSO₄占14.62%，K₂SO₄占10.86%。其水浸出动力学符合外扩散控制模型控制。强化浸出实验表明，提高浸出温度、加强搅拌、增加液固比等措施可以提高钾盐的浸出率和浸出速率。

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硫化锌精矿常压富氧直接浸出行为

徐志峰,江庆政,王成彦

中国有色金属学报（英文版）. 2013, 23(12): 3780-3787.

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借助工艺矿物学分析对常压富氧直接浸出条件下锌精矿中主要硫化物的浸出行为进行研究。结果表明，除黄铁矿外，其他硫化矿均会明显溶解。基于对浸出渣中单质硫与反应残余硫化物之间关系的分析，认为闪锌矿、黄铜矿、铜蓝、方铅矿的溶出可能遵循间接氧化方式，即硫化物首先酸溶，生成的H₂S脱离矿物表面并迁移至溶液本体中进而氧化成单质硫。上述硫化矿的浸出过程可能受界面化学反应控制。对于磁黄铁矿的溶出，直接电化学氧化可能起主导作用，其浸出过程可能受产物层单质硫的扩散控制。

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NaF·AlF₃-Al₂O₃-CaF₂-ZrO₂熔盐体系的电导率

包莫日根高娃,王兆文,高炳亮,石忠宁,胡宪伟,于江玉

中国有色金属学报（英文版）. 2013, 23(12): 3788-3792.

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采用改进的固定电导池常数法研究NaF-AlF₃-CaF₂-Al₂O₃-ZrO₂熔盐体系的电导率。结果表明，NaF-AlF₃-3%Al₂O₃-3%CaF₂-ZrO₂熔盐体系的电导率随着ZrO₂含量(0~5%)的增加呈降低趋势。每增加1%氧化锆，电导率相应地降低约0.02 S/cm。温度每增加1 °C时电导率相应降低约0.004 S/cm。随着NaF与AlF₃摩尔比的增加，体系的电导率随之增加。最后采用二次回归正交设计方法，建立分子比相同时电解质的电导率与温度和氧化锆浓度关系的回归方程。

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氢氧化物反应体系中离子分布的计算方法

金哲男,郑大录,洪正秀,郑英勋,路殿坤,陈国宝

中国有色金属学报（英文版）. 2013, 23(12): 3793-3798.

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提出一种计算公式，定量地计算同时形成氢氧化物沉淀和氢氧配合物的化学反应体系中金属离子的分布，考察影响氢氧化物沉淀和氢氧配合物形成的各种因素；基于提出的公式，计算锌、铁、铝、铜和镁的沉淀率，理论计算与实验结果一致。根据提出的计算公式，可以很好地描述在任意金属离子同时存在的氢氧化物反应体系中金属离子的存在形态，考察影响金属离子分布的因素。

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基于数值模拟的闪速连续炼铜炉型结构研究

汪金良,陈亚州,张文海,张传福

中国有色金属学报（英文版）. 2013, 23(12): 3799-3807.

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分析4种闪速连续炼铜炉型的本质特性，提出将闪速连续炼铜过程视为由相对独立的闪速造锍熔炼过程和连续吹炼造铜过程构成，分别建立闪速造锍熔炼多相平衡数学模型和连续吹炼造铜局域平衡数学模型，并通过中间物料的传递将两模型有机结合，从而构建完整的闪速连续炼铜过程热力学模型。运用此模型，考察炉型结构对闪速连续炼铜过程的粗铜生成条件、Fe₃O₄行为、铜在渣中损失以及铜直收率等因素的影响。结果表明：相对于其他3种炉型，甩渣吹炼双烟道D型炉是比较理想的连续炼铜炉体；对于闪速连续炼铜，造锍熔炼段和铜锍吹炼段宜在相对独立的分区进行，各自炉渣和烟气也应分开排出炉体。

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微波加热碳热还原铁酸锌的动力学及热力学

王欣,杨大锦,巨少华,彭金辉,段昕辉,

中国有色金属学报（英文版）. 2013, 23(12): 3808-3815.

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研究550-950 °C下微波加热配碳还原焙烧分解铁酸锌生成ZnO和Fe₃O₄/FeO的工艺及机理。利用HSC热力学软件对铁酸锌分解的热力学温度进行计算，并利用碳气化控制、化学控制及扩散控制模型研究样品中铁酸锌分解的动力学行为。分析微波功率、反应温度、配碳比和时间对铁酸锌分解率的影响。结果表明：在微波加热温度750 °C，C/ZnFe₂O₄质量比为1:3，粒径74~89 μm，微波功率1.2 kW的条件下，被还原的铁酸锌样品经过浸出后，Zn的回收率可以高达97.93%。通过采用不同的动力学模型对分解动力学进行测试。结果表明：碳气化控制机制是良好的机制。碳气化反应的活化能为38.21 kJ/mol。

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铝电解用NiFe₂O₄-10NiO基金属陶瓷惰性阳极的耐腐蚀性能

何汉兵,王原,龙佳驹,陈照辉

中国有色金属学报（英文版）. 2013, 23(12): 3816-3821.

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制备铝电解用NiFe₂O₄-10NiO基金属陶瓷惰性阳极，并在实验室电解槽中考察其电解腐蚀性能。结果表明，电解过程中虽然惰性阳极在960 °C熔盐电解质中表现出优异的耐腐蚀性能，但采用XRD、SEM/EDX和金相分析其物相组成和微观结构后发现，电解后阳极中的金属相发生了优先腐蚀，在阳极表面产生大量孔洞。NiFe₂O₄相中的Fe元素的优先溶解可能导致NiFe₂O₄晶粒的不均匀腐蚀。溶解在电解液中的Al₂O₃与阳极中的NiO 或 FeO发生反应生成的NiFe₂O₄-NiAl₂O₄-FeAl₂O₄ 相对 NiO相的吞并以及体积膨胀，阳极表面形成致密的NiFe₂O₄-NiAl₂O₄-FeAl₂O₄保护层。因此，致密的NiFe₂O₄-NiAl₂O₄-FeAl₂O₄保护层可以阻挡阳极表面金属相的损失和陶瓷相的腐蚀。

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硫代硫酸盐无氰镀银工艺及银镀层微观组织分析

任凤章,殷立涛,王姗姗,A.A.VOLINSKY,田保红

中国有色金属学报（英文版）. 2013, 23(12): 3822-3828.

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采用硫代硫酸盐无氰镀银工艺，分别以AgNO₃和AgBr为主盐进行镀银。研究主盐含量、电流密度对Ag镀层表面质量、沉积速率和显微硬度的影响，并优化电镀参数。分析优化工艺下的Ag镀层结合强度和晶粒尺寸。结果表明：在AgNO₃体系中，AgNO₃最佳用量为40 g/L，最佳电流密度为0.25 A/dm²，制备的Ag镀层光亮平整，与基体结合良好，晶粒尺寸为35 nm。在AgBr体系中的最佳AgBr用量为30 g/L，最佳电流密度为0.20 A/dm²，与基体结合良好的Ag镀层的晶粒尺寸为55 nm。与AgBr体系相比，AgNO₃体系适用的电镀电流密度范围较宽，制备的Ag镀层显微硬度高，晶粒尺寸小。

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含Mo和Ta作为β稳定剂元素的Ti合金在牙科应用中的电化学行为

DanielMARECI,RomeuCHELARIU,GeorgianaBOLAT,AdrianCAILEAN,ViorelGRANCEA,DanielSUTIMAN

中国有色金属学报（英文版）. 2013, 23(12): 3829-3836.

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研究具有相同Mo质量分数(12%)的Ti12Mo和Ti60Ta合金以及当前常用的Cp-Ti金属生物材料在牙科应用中的电化学行为。采用电化学方法，在37 °C下，研究样品在人工唾液以及加氟人工唾液(含0.1% F^-)两种电化学媒质中的电化学性能，如开路电位、动电位极化曲线和电化学阻抗。在牙膏、牙科凝胶和牙科冲洗等方面，通常含有氟化物以防止龋齿和缓解牙齿敏感。观察在两种媒质中所有钛合金样品的电化学行为，结果表明：在两种电化学媒质中，Ti60Ta合金具有比Ti12Mo和Cp-Ti更优异的抗腐蚀性能。

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2013年, 第23卷, 第12期　刊出日期：2013-12-25

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