中国有色金属学报（英文版）

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先进的电子断层扫描技术在材料科学中的发展——基于透射电子显微镜和扫描透射电子显微镜

李茂华,杨延清,黄斌,罗贤,张伟,韩明,汝继刚

中国有色金属学报（英文版）. 2014, 24(10): 3031-3050.

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介绍了基于透射电子显微镜和扫描透射电子显微镜的电子断层扫描技术在材料科学领域的最新进展。详细地描述各种电子断层扫描的类型：基于透射电子显微镜的断层扫描技术包括明场断层扫描、暗场断层扫描、弱束暗场断层扫描、环形暗场断层扫描和能量过滤断层扫描；基于扫描透射电子显微镜的断层扫描技术包括高角环形暗场断层扫描、环形暗场断层扫描，非共格明场断层扫描、电子能量损失谱断层扫描和X射线能谱断层扫描。报道了优化的倾转系列，比如双轴倾转、同轴倾转、锥形倾转以及等斜率倾转等。总结了先进的重构算法包括离散迭代重构技术、压缩传感算法以及等斜率算法。最后，提出了电子断层扫描技术在材料科学中的发展趋势。

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不同慢压射速度条件下AZ91D镁合金的真空辅助压铸

王青亮,熊守美,

中国有色金属学报（英文版）. 2014, 24(10): 3051-3059.

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对不同慢压射速度条件下真空辅助对AZ91D镁合金压铸件组织及力学性能的影响进行了评估。在联合有自行改进的TOYO真空系统的TOYO BD-350V5型冷室压铸机上制备片状AZ91D镁合金压铸件。研究发现，充型时型腔真空压力随着慢压射速度的升高呈现3次方增长，导致真空辅助对压铸件中气孔的降低能力随着慢压射速度的降低而下降。常规和真空压铸件中压室预结晶组织(ESC)含量随着慢压射速度的变化趋势相似。在较低慢压射速度时，真空压铸件拉伸性能受ESC含量的影响很大，随着慢压射速度的升高，真空压铸件中气孔含量的影响将变得显著。

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AZ31镁合金摩擦搅拌焊在慢拉伸应力腐蚀过程中的组织演化和氢致延迟开裂

曾荣昌,WolfgangDIETZEL,RudolfZETTLER,甘为民；孙芯芯

中国有色金属学报（英文版）. 2014, 24(10): 3060-3069.

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研究AZ31镁合金摩擦搅拌焊组织的演化，包括织构和断口变化。利用中子衍射仪测量织构。利用光学显微镜和扫描电子显微镜观察应力腐蚀开裂(SCC)样品的金相及断口形貌。利用X射线衍射仪研究SCC样品的断口表面结构。结果表明，在母材表面形成了明显的基面织构。然而，搅拌区晶粒发生了基面旋转，大多数晶粒的基面沿着焊接方向倾斜25°。在慢拉伸应力作用下，在空气和侵蚀性溶液中分别形成了羽毛状孪晶和氢化物。在溶液中，穿晶裂纹扩展，最终断裂在回转侧。在断口表面存在的氢化物表明镁合金应力腐蚀可能存在氢致延迟开裂机制。

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挤压态和时效态Mg-Zn-Mn-Sn-Y合金的组织性能

胡光山,张丁非,赵丁藏,谌夏,蒋璐瑶,潘复生,

中国有色金属学报（英文版）. 2014, 24(10): 3070-3075.

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利用光学显微镜、X 射线衍射和扫描电镜等对挤压态和时效态Mg-6Zn-1Mn-4Sn和Mg-6Zn-1Mn- 4Sn-0.5Y镁合金的微观组织和力学性能进行研究。结果表明：与ZMT614镁合金相比，添加Y元素后，ZMT614- 0.5Y晶粒得到细化，综合力学性能得到提高。Mg-6Zn-1Mn-4Sn-0.5Y合金的相组成为α-Mg、MgZn₂、Mn、Mg₂Sn和MgSnY相。经过T6热处理后，合金的抗拉强度和屈服强度明显得到提高，伸长率明显被降低。理论计算表明，在挤压态合金中，细晶强化和固溶强化产生重要的作用，而在T6热处理态合金中，析出强化产生决定作用。

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基于时效曲线和DSC分析的2519A铝合金析出动力学

吴懿萍,叶凌英,贾寓真,刘玲,张新明

中国有色金属学报（英文版）. 2014, 24(10): 3076-3083.

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采用硬度测试和差示扫描量热法研究时效前不同冷轧变形量对2519A铝合金析出动力学的影响。根据DSC曲线，采用单升温速率法计算合金的激活能；采用透射电子显微镜观察冷轧和峰时效状态下合金的微观组织。结果表明：随着冷轧变形量从7%增加至40%，合金的时效硬化能力降低，激活能升高。当冷轧变形量为15%时，在冷轧态合金组织中观察到密度不均匀的位错组织，在峰时效状态合金组织中观察到不均匀分布的θ′相。不均匀分布的θ′相可能是造成合金时效硬化能力降低和激活能升高的原因。

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轴向压缩载荷下凹坑对2024-T3铝合金板剩余强度的影响

李志刚,张明义,刘富,马春生,张金换,胡忠民,张嘉振,赵亚男

中国有色金属学报（英文版）. 2014, 24(10): 3084-3094.

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使用5种冲击头对2024-T3铝合金板进行多次冲击试验，然后通过对冲击后的铝合金板进行轴向压缩试验研究凹坑对铝合金板剩余强度的影响。研究结果表明，随着凹坑深度的增加，5种类型的凹坑以不同的变化规律影响铝合金板的极限强度。然而，相对于冲击过程中产生的平板的整体弯曲变形对极限强度的影响，凹坑本身的影响并不显著。通过对试验数据进行分析，得到冲击能量系数和凹坑深度系数以及极限强度衰减率和凹坑深度系数的方程。

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全片层高Nb含量TiAl合金长期热循环后的显微组织不稳定性

方璐,丁贤飞,何建平,张来启,林志,林均品

中国有色金属学报（英文版）. 2014, 24(10): 3095-3102.

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对全片层Ti-45Al-8.5Nb-(W,B,Y)合金在900 ℃下进行长期热循环(500次和1000次)实验，采用扫描电镜(SEM)及透射电镜(TEM)研究该合金长期热循环后的显微组织不稳定性。结果表明：合金经热循环后主要产生两种类型的组织不稳定性：1) 长期热循环特别是1000次热循环后，在Al偏析处易产生因晶界迁移引起的不连续粗化，随着循环次数的增加，元素扩散致使Al偏析逐渐减少；2) 1000次热循环后，α₂片层变细且发生断裂，这是由α₂→γ相变导致的α₂片层溶解所致。同时，γ晶粒在α₂片层或(α₂+γ)片层内部以任意方向形核。

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Ti6Al4V钛合金的变形组织及织构

杨柳青,杨延清

中国有色金属学报（英文版）. 2014, 24(10): 3103-3110.

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在温度850~930 °C、应变速率0.01~1 s^-1的条件下，对初始组织为等轴组织的Ti6Al4V钛合金进行变形程度为70%的热压缩变形实验，研究合金的变形组织及织构。结果表明，当温度低于900 °C、应变速率高于0.1 s^-1时，合金的组织主要是拉长的α晶粒；而在高于900 °C以及低应变速率下，则会发生动态再结晶。电子背散射衍射(EBSD)结果显示，合金在再结晶过程中亚晶界吸收位错，最终形成大角晶界。在930 °C时动态再结晶已基本完成，水冷至室温时形成针状α相。与原始组织相比，合金在930 °C变形时织构得到增强，低于930 °C变形时织构变弱。

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激光喷丸对Ti-6Al-4V合金显微组织及疲劳寿命的影响

S.ANANDKUMAR,R.SUNDAR,S.GANESHSUNDARARAMAN,H.KUMAR,R.KAUL,K.RANGANATHAN,S.M.OAK,L.M.KUKREJA,K.S.BINDRA

中国有色金属学报（英文版）. 2014, 24(10): 3111-3117.

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研究低能量激光喷丸对Ti-6Al-4V合金疲劳寿命的影响。采用残余应力分析、表面粗糙度测量、X射线衍射、光学显微镜、纳米压痕硬度测试、扫描电镜和透射电镜以及疲劳测试对激光喷丸样品进行表征。结果表明，激光喷丸处理导致在合金表面及近表面区域形成纳米晶，并伴随有硬度的增加及残余压应力的产生。由于纳米结构表面的形成及残余压应力的存在而带来的有利影响，与未喷丸处理合金相比，喷丸处理合金的疲劳寿命明显得到延长。

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Ti-1100高温钛合金铸造过程中与CaO坩埚的界面反应

付彬国,王宏伟,邹鹑鸣,马盼,魏尊杰

中国有色金属学报（英文版）. 2014, 24(10): 3118-3125.

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研究了Ti-1100高温钛合金和CaO坩埚在可控气氛下感应熔炼时的相互作用，并对合金组织、化学成分、显观硬度以及与坩埚的界面反应进行分析。结果表明：合金的铸态组织是典型的魏氏组织。熔融金属和CaO坩埚的界面反应是由坩埚轻微的化学溶解和微弱的物理侵蚀引起的。根据线扫描分析，合金在坩埚底部和侧部界面反应区的α层厚度分别为18和17 μm，这比采用硬度测试所获得的实验数据要小。α反应层的形成机制是间隙氧原子。还对Ti-1100合金CaO(s)=Ca+O反应的标准吉布斯自由能进行了测定，得到Ca和O的平衡常数和相互作用参数分别为lg K=-3.14和 =-3.54。

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TiAl合金/40Cr钢摩擦焊接头的组织与力学性能

董红刚,于连震,高洪明,邓德伟,周文龙,董闯

中国有色金属学报（英文版）. 2014, 24(10): 3126-3133.

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讨论了焊后热处理对TiAl合金与40Cr热轧钢摩擦焊接头显微组织及力学性能的影响。焊态下，钢侧界面层附近发生马氏体转变，界面层中碳原子富集生成TiC，降低了接头的力学性能；TiAl合金侧形成了羽毛状及魏氏体组织。经580 °C和630 °C保温2 h焊后热处理，界面层附近形成回火索氏体组织，碳弥散分布，接头的抗拉强度由焊态时的86 MPa分别提高至395 MPa和330 MPa。焊态下，接头沿界面层断裂；热处理后，接头呈准解理断裂，断裂位置位于TiAl合金侧，距界面层约1 mm。

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原位生长纳米炭纤维增强C/C复合材料的弯曲破坏过程

卢雪峰,肖鹏,徐先锋,陈洁

中国有色金属学报（英文版）. 2014, 24(10): 3134-3141.

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采用催化化学气相沉积法制备原位生长纳米炭纤维(CNFs)改性单向C/C复合材料。通过分析弯曲破坏过程，研究原位生长CNFs对C/C复合材料弯曲性能的影响。结果表明，CNFs的存在明显改变了载荷-位移曲线的线形，在开始的弹性变形阶段出现一个台阶，随后出现类似塑性材料的锯齿状屈服特性曲线。CNF-C/C复合材料的破坏模式由单根纤维的拔出转变为纤维束的断裂。由中织构热解炭(PyC)、CNFs和高织构PyC形成的复杂界面阻碍了裂纹的扩展，改变了裂纹的扩展方向从而导致C/C复合材料具有较高的弯曲强度和模量。

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放电等离子烧结-热变形各向异性Nd-Fe-B磁体的微观组织及磁性能

李小强,李力,胡可,陈志成,屈盛官,杨超

中国有色金属学报（英文版）. 2014, 24(10): 3142-3151.

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采用放电等离子烧结及后续热变形技术制备各向异性Nd-Fe-B磁体，研究烧结温度对放电等离子烧结Nd-Fe-B磁体微观组织和磁性能的影响。随着烧结温度在650~900 °C范围内的升高，烧结态Nd-Fe-B磁体的剩磁、内禀矫顽力及最大磁能积呈现先升后降的趋势。在800 °C下烧结所获得磁体的磁性能最佳。随后，对800 °C烧结后具有最佳磁性能的磁体采用放电等离子烧结技术进行后续热变形处理。与初始吸氢-歧化-脱氢-再复合粉末和烧结态磁体相比，热变形磁体拥有更显著的各向异性和更好的磁性能。当热变形温度为800 °C且压缩比为50%时，热变形磁体中的Nd₂Fe₁₄B晶粒呈扁平片状且不发生异常长大；磁体沿热压方向具有最佳的磁性能：B_r、H_cj和(BH)_max分别为1.16 T、449 kA/m和178 kJ/m³。

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泰勒法制备的Ni-Mn-In-Co合金纤维的磁热效应

张学习,苗生沛,孙剑飞

中国有色金属学报（英文版）. 2014, 24(10): 3152-3157.

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采用泰勒法制备了直径范围在30~100 μm之间的玻璃包裹Ni-Mn-In-Co合金纤维。利用综合物性测量系统(PPMS)研究了磁场对制备态和退火态纤维马氏体相变温度的影响，并且从M-B曲线中分别计算得出了制备态和退火态纤维的磁热效应。研究结果表明：制备态纤维在室温下为7M马氏体结构。在制备态和退火态纤维中，奥氏体相变开始温度随外加磁场变化速率(ΔA_s/ΔB)分别为-1.6和-4 K/T。退火态纤维在A_s点附近发生磁场诱发马氏体向奥氏体逆相变。退火态纤维最大磁熵变为3.0 J/(kg？K)，远大于制备态纤维的0.5 J/(kg？K)。Ni-Mn-In-Co合金纤维的大磁熵变和低成本使其成为最具潜力的磁制冷材料之一。

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非平衡条件下Fe/SiO₂/p-Si复合结构的巨磁阻效应

N.V.VOLKOV,A.S.TARASOV,A.O.GUSTAJCEV,O.N.VOLKOVA,S.N.VARNAKOV,S.G.OVCHINNIKOV,

中国有色金属学报（英文版）. 2014, 24(10): 3158-3163.

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研究了基于简单Fe/SiO₂/p-Si结构的2个拼接Schottky二极管的巨磁阻效应。该巨磁阻效应只在光辐照非平衡条件下才显现，且磁阻率可达到100以上。该磁阻效应对经过器件的偏流大小与方向以及磁场极性具有高度依赖性。更重要的是巨磁阻效应只在当子系统中少量电荷载子转移至非平衡状态下时才显现。这种磁敏感装置可为半导体器件开辟一个新的发展方向提供参考。

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合金成分对铝导线力学性能与导电性能的影响

钞润泽,管西花,管仁国,铁镝,连超,王祥,张俭

中国有色金属学报（英文版）. 2014, 24(10): 3164-3169.

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为了获得既有良好力学性能又有较高导电性能的铝导线，采用连续流变挤压技术制备出直径为9.5 mm的Al-0.16Zr、Al-0.16Sc、Al-0.12Sc-0.04Zr(质量分数，%)和高纯铝(99.996%)4种铝导线，随后对3种铝合金导线进行热处理，并进行分析测试。结果表明：向高纯铝中单独添加0.16% Sc和0.16% Zr可以提高铝导线的抗拉强度，降低铝导线的导电性能。在高纯铝中添加0.12%Sc和0.04%Zr的合金也具有相同的规律。经过热处理，Al-0.12Sc-0.04Zr铝合金导线可以达到抗拉强度和导电率的最优综合性能：抗拉强度为160 MPa，导电率为64.03% (IACS)。

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四元复合薄膜的形成特征、摩擦特性和耐腐蚀性能

Ojo Sunday Isaac FAYOMI, Abimbola Patricia Idowu POPOOLA

中国有色金属学报（英文版）. 2014, 24(10): 3170-3180.

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在工程应用中增强材料的腐蚀磨损性能是至关重要的。采用电沉积技术，研究从氯化物槽池中得到的Zn-Al-SnO₂-TiO₂ (Zn-Al-Sn-Ti)复合薄膜的结构、电氧化性能。采用扫描电子显微镜联合能谱仪、光学显微镜和X射线衍射，研究薄膜的微观结构。采用动电位极化技术，研究在3.65%NaCl溶液中薄膜的电化学氧化和腐蚀行为，并采用原子力显微镜对其进行表征。采用高钻石硬扫描显微硬度测试仪和CERT往复滑动仪，研究电沉积薄膜的硬度和磨损行为。结构发现，成功获得了共沉积的复合材料和粒子，并得到了均匀、精细的嵌入颗粒结构以及改善的微观力学性能。所制备的四元薄膜的耐腐蚀性、硬度和稳定的耐磨性得到显著提高。

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沉积参数对硬质合金基体微/纳米金刚石薄膜生长的影响

张建国,王新昶,沈彬,孙方宏

中国有色金属学报（英文版）. 2014, 24(10): 3181-3188.

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基体温度、反应压力和碳源浓度等沉积参数决定热丝化学气相沉积金刚石薄膜的性能。运用正交试验方法，研究参数对硬质合金基体金刚石薄膜生长的综合作用。采用场发射扫描电镜(FE-SEM)、原子力显微镜(AFM)和拉曼(Raman)光谱检测薄膜的形貌结构、生长速率和成分。结果表明：随着基体温度的降低，金刚石形貌从锥形结构向团簇状结构转变；低反应压力有利于纳米金刚石薄膜的生成；生长速率受反应压力和碳源浓度综合作用的影响。

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镍-铝复合涂层的电沉积机理

Mohsen ADABI, Ahmad Ali AMADEH

中国有色金属学报（英文版）. 2014, 24(10): 3189-3195.

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在改进的Watts溶液中电沉积镍-铝复合涂层。采用Z电位分析、伏安法和电化学阻抗谱(EIS)，研究涂层的电化学行为。结果发现，铝颗粒的Z电位是-4 mV，与氧化铝的非常接近。添加导电铝颗粒到电解液中，导致极化曲线向负电位方向移动，且EIS曲线的环路尺寸增大。结果表明，镍-铝复合层的共沉积行为服从Guglielmi模型。加入的导电铝颗粒起惰性粒子的作用，证实在铝颗粒表面存在薄的氧化铝层。

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回复加热速度对上淬Cu-Al-Mn合金的形状记忆效应的影响

王珊玲,杨琴,李小兰,彭华备,文玉华

中国有色金属学报（英文版）. 2014, 24(10): 3196-3200.

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采用光学显微镜、透射电子显微镜和电阻率测量技术，研究回复加热速度对上淬后Cu-8.8Al-10.27Mn合金的形状记忆效应的影响。结果表明：材料形状回复率随回复加热速度的减小而减小。当回复加热速度为20 °C/min时，形状回复率可达75%；而当回复加热速度为1 °C/min时，其形状回复率仅为8%。原位金相观察表明：材料的形状记忆效应是由马氏体逆转变后的残余孪晶形变马氏体的稳定性引起的。电阻率分析结果表明：残余孪晶形变马氏体的稳定性与其界面处空位与位错在慢速加热时形成的复合缺陷相关。而复合缺陷的形成会阻碍孪晶形变马氏体的逆转变。

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TiNi形状记忆合金的电火花加工性能

M.MANJAIAH,S.NARENDRANATH,S.BASAVARAJAPPA,V.N.GAITONDE

中国有色金属学报（英文版）. 2014, 24(10): 3201-3209.

摘要 ( )

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TiNi形状记忆合金由于具有优异的超弹性和形状记忆效应等性能而被大量地应用于工业生产中。然而，形状记忆合金的传统加工相当复杂。因此，研究TiNi形状记忆合金的电火花线切割加工(WEDM)性能。采用L₂₇正交阵列以尽量减少实验。在不同的脉冲持续时间、脉冲关断时间、伺服电压、冲洗压力和线速度条件下进行实验。为同步优化提出一种利用Taguchi设计与实用理念的多响应优化方法。通过对信噪比(S/N)的均值分析和方差分析，确定最佳参数水平。Taguchi分析表明：1 μs脉冲持续时间、3.8 μs脉冲关断时间、40 V伺服电压、1.8×10⁵ Pa冲洗压强和8 m/min线速度，有利于同时使材料去除率最大化和表面粗糙度最小化。TiNi形状记忆合金电火花线切割加工的优化结果表明：脉冲持续时间显著影响材料去除率和表面粗糙度。在较长的脉冲持续时间时，在加工表面可观察到放电坑、微裂纹和重铸层。

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放电等离子烧结法制备Cu/金刚石复合材料的性能与显微组织

陶静梅,朱心昆,田维维,杨鹏,杨浩

中国有色金属学报（英文版）. 2014, 24(10): 3210-3214.

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由于具备较高的热导率，铜/金刚石复合材料已成为应用于电子封装领域的新一代热管理材料。采用放电等离子烧结工艺(SPS)成功制备含不同金刚石体积分数的Cu/金刚石复合材料，研究复合材料的相对密度、微观结构均匀性和热导率(TC)随金刚石体积分数 (50%、60%和70%) 和烧结温度的变化规律。结果表明：随着金刚石体积分数的降低，复合材料的相对密度、微观结构均匀性和热导率均升高；随着烧结温度的提高，复合材料的相对密度和热导率不断提高。复合材料的热导率受到金刚石体积分数、微观结构均匀性和复合材料相对密度的综合影响。

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铁含量对CaTiO₃-Fe_x光催化活性的影响

韩冲,杨合,薛向欣

中国有色金属学报（英文版）. 2014, 24(10): 3215-3220.

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利用XRD、SEM-EDS、FT-IR光谱、UV-Vis光谱等多种方法对CaTiO₃-Fe_x进行表征，通过测定亚甲基蓝的光催化降解率来考察铁含量对CaTiO₃-Fe_x光催化活性的影响。结果表明，当铁含量从0增加到4.745%时，CaTiO₃-Fe_x的化学组成几乎保持不变。但是，随着铁含量的增加，CaTiO₃-Fe_x的光吸收能力显著增强。亚甲基蓝在CaTiO₃-Fe_x上的光催化降解遵循一级反应动力学。基于亚甲基蓝浓度的变化及其反应动力学，CaTiO₃-Fe_0.474%显示出最佳的光催化活性。在紫外-可见光光照3.0 h时，亚甲基蓝在CaTiO₃-Fe_0.474%上的光催化降解达到100%。亚甲基蓝在CaTiO₃-Fe_0.474%上光催化降解的表观速率常数(k_obs)为1.33 h^-1，是其在CaTiO₃-Fe₀上光催化降解的k_obs的7倍。

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AuCuI(A₈^AuA₄^Cu )化合物无序化路径跟踪的原子移动新机制

谢佑卿,彭红建,刘心笔,李小波,聂耀庄

中国有色金属学报（英文版）. 2014, 24(10): 3221-3256.

摘要 ( )

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以由A₈^Au和A₄^Cu干基因组成的 AuCuI(A₈^AuA₄^Cu)化合物的无序化实验路径为例，介绍了3个发现和1个方法。发现AuCuI(A₈^AuA₄^Cu)化合物抗拒温度变化保持结构稳定性的能力归因于A₈^Au和A₄^Cu基因的势阱深度远超过其振动能，这导致其无序化实验路径是亚平衡的；发现AuCuI(A₈^AuA₄^Cu)适应温度变化改变结构的原子移动新机制是合金基因的“共振激活－同步交换”机制，这导致无序化是非均匀性和递次性的亚平衡转变；发现无序化过程中存在跳变有序度，导致存在跳变温度和升温速度增加跳变温度降低的“逆反效应”，即所谓的“Retro效应”。采用实验混合焓路径法，建立了一整套亚平衡全息网络路径图。

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大口径薄壁纯钛管数控热弯内外侧的塑性变形机制

张晓丽,杨合,李恒,张志勇,李龙

中国有色金属学报（英文版）. 2014, 24(10): 3257-3264.

摘要 ( )

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为了发展大直径薄壁纯钛管数控加热弯曲技术，实验研究了大口径薄壁CP-3管材在不同温度下数控弯曲后的内外侧塑性变形机制。通过EBSD分析和维氏显微硬度测试方法，对数控弯曲温度293、423和573 K下弯管件试样弯曲外侧受拉区域以及弯曲内侧受压区域进行显微组织变化和维氏硬度分析。结果表明：1) 在不同温度下数控弯曲变形后，弯管外侧塑性变形机制主要为滑移，孪生变形微弱，择优取向类似于初始管材的；弯管内侧塑性变形机制主要以孪晶为主，滑移为辅助机制，且孪晶使管壁材料择优取向产生剧烈转变。2) 维氏硬度的变化与塑性变形机制及织构有关。弯曲变形后，管材试样内外侧轴向与周向的维氏硬度值均显著得到提高，且管材试样内侧的维氏硬度值要明显高于外侧的，周向的维氏硬度值高于轴向的。

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平面应变鼓包实验测量薄膜力学性能的精度分析

杨林,龙士国,马增胜,王子菡,

中国有色金属学报（英文版）. 2014, 24(10): 3265-3273.

摘要 ( )

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采用有限元法系统地研究了平面应变鼓包实验中鼓包尺寸、薄膜初始条件以及材料参数对薄膜变形行为的影响。然后，根据有限元结果，分析平面应变鼓包实验测量薄膜力学性能的精度。结果表明：尽管原有的平面应变鼓包理论模型测量平面应变模量的精度很高，但是依其测量残余应力的精度并不高，尤其是在低残余应力阶段。最后，根据上述情况，提出一种新的分析鼓包实验数据的方法以提高平面应变鼓包技术的精度和可靠性。

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模具几何形状对AZ80镁合金非等通道横向挤压的影响

FaramarzFERESHTEH-SANIEE,MohammadASGARI,MahmoudBARATI,SayedMahmoudPEZESHKI

中国有色金属学报（英文版）. 2014, 24(10): 3274-3284.

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非等通道横向挤压(NECLE)是一种新工艺, 与等通道横向挤压(ECLE)相比，采用非等通道横向挤压工艺可以得到更加细化的晶粒。对该模具设计工艺进行了数值模拟和实验研究。发现数值模拟和实验结果之间存在良好的相关性, 并进行了全面的有限元分析。考虑了不同的模具几何参数，并研究了这些参数对诱导塑性应变、应力分布、速度场和载荷的影响。结果表明，当具有一组合适的模具几何参数时，与等通道横向挤压相比，采用非等通道横向挤压工艺可以得到高诱导有效应变和更均匀应变分布。

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复合金属板材曲面模具挤压的上限法分析

H. HAGHIGHAT, H. SHAYESTEH

中国有色金属学报（英文版）. 2014, 24(10): 3285-3292.

摘要 ( )

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通过上限法分析了复合金属板材经反复曲面模具的挤压过程。变形材料可以分为双金属区和单金属区2个变形区域。每个区域材料的流变状态都设为平面应变状态。得到内能，剪切能和摩擦能的表达式，并应用到上限模型中。确定了铜包覆铝复合材料采用楔形模具和流线曲面模具的挤压力。通过有限元软件ABAQUS模拟得到2种模具的相应结果，并与上限法模型进行对比，比较结果表明，两者具有很好的一致性。

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2024-T3铝合金搅拌摩擦焊接中搅拌头尺寸和搅拌针形状影响的数值模拟

张昭,吴奇,张洪武

中国有色金属学报（英文版）. 2014, 24(10): 3293-3301.

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采用完全热力耦合模型研究了搅拌针直径、轴肩直径以及搅拌针锥角对2024-T3铝合金搅拌摩擦焊接过程中热生成、材料变形和能量历史的影响。结果表明：相比搅拌针接触面，轴肩接触面对搅拌摩擦焊接的热生成起主要作用。增加轴肩直径和减小搅拌针直径均能增加焊接温度，但是轴肩尺寸变化的影响更为明显。与6061-T6铝合金的搅拌摩擦焊接过程相比，2024-T3铝合金搅拌摩擦焊接的能量输入明显增加，同时塑性耗散与摩擦耗散的能量比减小。

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基于等价采高理论的固体充填采煤沉陷预计方法

郭广礼,朱晓峻,查剑锋,王强,

中国有色金属学报（英文版）. 2014, 24(10): 3302-3308.

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在分析固体充填采煤岩层移动特征的基础上，提出固体充填采煤沉陷预计方法，并给出概率积分法参数选取方法。研究认为：与等价采高煤层垮落法开采下沉系数相比较，固体充填采煤沉陷预计参数中下沉系数可以根据垮落带、裂隙带的高度以及碎胀率计算得出；主要影响角的正切略小0.2~0.5，但不应小于1.0；出于安全考虑，拐点偏移距离可为零；水平移动系数和下沉影响角可不变。最后，利用基于等价采高理论的概率积分法模型计算了花园煤矿固体充填的地表沉陷。结果表明，该方法较为可靠地预测了固体充填的地表沉陷，最大下沉点的预计误差不超过5%。

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PS-DInSAR技术在山区重复采动地表沉陷监测中的应用

刘振国,卞正富,雷少刚,刘东烈,AndrewSOWTER

中国有色金属学报（英文版）. 2014, 24(10): 3309-3315.

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基于高分辨率TerraSAR-X 数据，利用DInSAR和PSI技术监测山区重复采动引起的地表沉陷。在 DInSAR数据处理过程中，分别利用SRTM、基于矿区大比例尺航测地形图生成的relief-DEM对外部DEM的影响进行分析评价。结果表明，由于研究区的地形复杂，SRTM无法充分补偿地形相位。随后，利用在矿区范围内布设的角反射器对基于不同外部DEM的地理编码进行检验，结果显示，基于relief-DEM的地理编码精度明显较优，其在X、Y方向的地理编码中误差分别为6.35 m和11.65 m。对于PSI技术，为了降低形变梯度过大对相位解缠的影响，基于时序DInSAR的处理结果，对识别出来的PS点进行掩模，使得只有位于沉陷边缘和稳定区域的PS点用于PSI分析处理。结果表明，PSI技术可以进一步优化时序DInSAR获取的地表形变边界信息。

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重金属污染土防渗注浆材料的力学性能

杨宇友,王建强,豆海军

中国有色金属学报（英文版）. 2014, 24(10): 3316-3323.

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采用水泥基复合注浆材料对有色金属矿区重金属污染土进行防渗隔离处理。水泥、粉煤灰和矿渣等主要材料分别以不同组分与水玻璃混合形成3种复合注浆材料。采用倒杯法试验、无侧限抗压强度试验等方法研究不同水玻璃掺量、波美度以及粉煤灰和矿渣掺量对复合注浆材料凝胶时间和抗压强度等力学性能的影响规律。此外，采用XRD和SEM等测试方法，从材料的物相组成及微观结构方面进一步分析了复合注浆材料的力学特性。研究结果表明：凝胶时间随着水玻璃掺量和波美度的增大而延长；粉煤灰可以显著延长凝胶时间，但使用矿渣代替部分粉煤灰会使凝胶时间略有减少。当水玻璃掺量在20%以下时，复合注浆材料抗压强度随着水玻璃掺量的增加而增加，当水玻璃掺量超过20%，抗压强度显著降低；抗压强度随波美度的增加而增大；粉煤灰和矿渣可提高复合注浆材料的抗压强度。

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某铅锌矿区土壤重金属形态分布及污染风险评价

黄顺红,

中国有色金属学报（英文版）. 2014, 24(10): 3324-3331.

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对某铅锌矿区土壤的铅、镉、锌、铜和镍的污染特征进行了研究。结果表明，5种重金属的污染程度依次为：镉>铅>锌>镍>铜，其中铅、镉和锌的浓度超过了国家土壤环境质量标准Ⅲ的浓度限值。土壤受镉污染极大，受锌污染中度至严重，受铅污染严重至极严重。BCR顺序提取形态分析结果表明，活性镉、铅和锌的含量较高，可能对土壤中的植物生长产生不利影响，而铜和镍以相对稳定的形式存在。潜在生态危害结果表明，镉污染导致土壤潜在着极大的生态风险，应当引起重视。

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铜陵重金属富集的尾矿废弃地酸性废水中细菌及古菌的多样性

杨扬,李杨,孙庆业

中国有色金属学报（英文版）. 2014, 24(10): 3332-3342.

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为了加深对安徽省铜陵市不同重金属富集程度的尾矿附近酸性废水中微生物多样性的了解，运用PCR-16S rDNA克隆文库技术对酸性废水中细菌及古菌的群落结构进行研究。在铜陵的5个样点采集了8个水样。系统发育分析结果表明，酸性废水中的细菌主要是Betaproteobacteria, Gammaproteobacteria, Alphaproteobacteria, Deinococcus-Thermus, Nitrospira, Firmicutes, Actinobacteria, Deltaproteobacteria, Bacteroidetes, Chloroflexi，古菌是Thermoplasma, Ferroplasma 以及Thermogymnomonas。根据细菌和古菌的组成对样品进行聚类分析，结果表明，5个样品由于优势菌株Thermomonas和Meiothermus拥有较高的相似度。2个样品由于Acidithiobacillus 和 Leptospirillum占主导也拥有较高的相似度。剩余的样品多样性较高，拥有最高的香浓-微纳指数2.91。典型相关分析CCA的结果表明微生物的多样性组成与理化因子有密切的关系，如水的pH以及Hg²⁺、Pb²⁺、Cl^-、SO₄^2-、Fe³⁺的含量。

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2,3-二羟基丙基二硫代碳酸钠对铜铅硫化矿可浮性的影响

朴正杰,魏德洲,刘智林,

中国有色金属学报（英文版）. 2014, 24(10): 3343-3347.

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在丁铵黑药浮选体系中，研究含有—OH和—CSS—的2,3-二羟基丙基二硫代碳酸钠(SGX)对黄铜矿和方铅矿的抑制效果，并通过动电位和吸附量的测试，探讨抑制剂SGX与矿物的相互作用机理。浮选试验研究结果表明：在整个pH范围内，抑制剂SGX对黄铜矿有活化作用，而对方铅矿有很强的抑制作用。随着抑制剂SGX用量的增加，方铅矿的回收率迅速下降，而黄铜矿的回收率有小幅度的升高。在矿浆pH为6的条件下，人工混合矿浮选得出的精矿中铜的品位和回收率分别为29.52%和82.15%。通过动电位和吸附量的测试结果可知，抑制剂SGX在方铅矿表面有较强的吸附，而在黄铜矿表面吸附很弱。

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热历史对铝酸钠溶液中含铝离子之间转化的影响

李小斌,赵东峰,杨帅帅,王丹琴,周秋生,刘桂华

中国有色金属学报（英文版）. 2014, 24(10): 3348-3355.

摘要 ( )

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为了优化拜耳法生产氧化铝的过程，有必要明晰热历史对铝酸钠溶液中含铝离子间转化的影响。通过对不同组成铝酸钠溶液经过热处理、稀释和浓缩后其红外谱图的测定，研究溶液中含铝离子间的转化规律。结果表明：升高温度和延长保温时间有助于Al₂O(OH)₆^2-离子向880 cm^-1波数处Al—OH结构四面体聚合物和Al(OH)₄^-转化；稀释过程中快速发生A1₂O(OH)₆^2-和Al—OH结构四面体聚合物向Al(OH)₄^-的转化，但稀释后溶液可发生Al(OH)₄^-向Al—OH结构四面体聚合物的恢复性转化；浓缩过程则发生Al(OH)₄^-向Al—OH结构四面体聚合物和A1₂O(OH)₆^2-的转化，且向A1₂O(OH)₆^2-的转化较困难。

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铬酸钠碱性液中拜耳石的结晶行为

魏广叶,曲景奎,郑裕东,齐涛,郭强,韩冰冰,赵宏欣

中国有色金属学报（英文版）. 2014, 24(10): 3356-3365.

摘要 ( )

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铬酸钠碱性液中铝的脱除和铝化合物的利用是实现铬盐产品清洁生产的重要步骤。讨论铬酸钠对中和过程、氢氧化铝沉淀效率和氢氧化铝结晶诱导期的影响。结果表明：与高浓度铝酸钠相似，铬酸钠碱性液中铝酸钠的中和曲线也分为明显的3个区域。在相同铝浓度的溶液中，络酸钠碱性液中铝酸钠的诱导期比纯铝酸钠溶液的诱导期更长。温度和二氧化碳体积分数的降低有利于形成较为粗大的氢氧化铝颗粒。在温度为50~70 °C，二氧化碳浓度为28.5%(体积分数)时，氢氧化铝主要为拜耳铝石型，由棒状和圆台状的聚集体组成。颗粒尺寸(d₅₀)在24.2 μm 到29.3 μm之间，杂质较少，有利于产品的综合利用。

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真空AlCl歧化法生产铝的过程中C、Al₄C₃和Al₂O₃的形成热力学

冯月斌,杨斌,戴永年

中国有色金属学报（英文版）. 2014, 24(10): 3366-3371.

摘要 ( )

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通过热力学分析研究了真空AlCl歧化法生产铝的过程中C、Al₄C₃和Al₂O₃的形成条件。结果表明，形成这些杂质的反应，即CO的歧化反应和金属铝与CO的反应，所需的反应温度随着压力的降低而降低。金属铝-CO体系的lg p_CO-1/T图与实验结果相符，表明反应速率快，该体系在真空下接近平衡，该平衡图可以用来预测该体系在真空下可能的反应。

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预氧化钒钛磁铁精矿的固态还原动力学及其机理

刘水石,郭宇峰,邱冠周,姜涛,陈凤

中国有色金属学报（英文版）. 2014, 24(10): 3372-3377.

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研究预氧化钒钛磁铁精矿固态还原反应的动力学，采用XRD、SEM和EDS等手段研究还原产物的显微结构和物相变化，在此基础上，对其固态还原机理进行研究。结果表明：以煤为还原剂，在还原温度为950~1100 °C时，预氧化钒钛磁铁精矿的固态还原受界面化学反应控制，反应的表观活化能为67.719 kJ/mol；预氧化钒钛磁铁精矿的还原历程可描述为：预氧化钒钛磁铁精矿→钛铁晶石→钛铁矿→亚铁板钛矿(FeTi₂O₅)→ (Fe_nTi_1-n)Ti₂O₅。预氧化钒钛磁铁精矿在1050 °C还原60 min后，还原产物中会形成M₃O₅型(M为Fe、Ti、Mg、Mn等)固溶体，存在于M₃O₅固溶体中铁的难还原性是限制预氧化钒钛磁铁矿还原的主要原因。

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La₂(CO₃)₃·3.4H₂O在空气中热脱水的非等温动力学分析

张湘辉,何川,汪灵,刘菁,邓苗,冯谦

中国有色金属学报（英文版）. 2014, 24(10): 3378-3385.

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采用水热法合成单相La₂(CO₃)₃·3.4H₂O。采用XRD、FTIR 以及DTA-TG 对La₂(CO₃)₃·3.4H₂O 在30~1000°C 的热分解过程、中间及最终产物进行表征。在非等温条件下对La₂(CO₃)₃·3.4H₂O在30~366 °C 范围内的热脱水动力学进行研究。采用Flynn-Wall-Ozawa 及Friedman 等转化法计算其反应活化能并对其反应阶段进行分析。采用多元非线性回归程序确定其最可能的反应机理及动力学参数。结果表明，La₂(CO₃)₃·3.4H₂O的热脱水为三步竞争反应，一个n 序列初始反应后为n 序列竞争反应(FnFnFn 机理)。经最可能的反应机理计算所得的活化能与Friedman 等转化法的计算结果非常接近，拟合后的TG 及 DTG 曲线与原始曲线能较好地吻合。

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聚乙烯醇水凝胶吸附除去废水中铜的动力学和机理

TongsaiJAMNONGKAN,KrittiyaKANTAROT,KitiyaNIEMTANG,P.PungboonPANSILA,AmnuayWATTANAKORNSIRI

中国有色金属学报（英文版）. 2014, 24(10): 3386-3393.

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研究聚乙烯醇水凝胶对废水中铜的吸附能力。分别使用红外光谱分析和吸水量测定方法研究水凝胶的化学结构和吸收行为。结果表明，聚乙烯醇与戊二醛交联形成聚乙烯醇水凝胶，凝胶因它的亲水性而表现出高的平衡溶胀比。另外，凝胶的吸附过程服从准二级动力学，扩散受粒子间扩散和膜扩散控制。

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电流密度对Al/导电涂层/α-PbO₂-CeO₂-TiO₂/β-PbO₂- MnO₂-WC-ZrO₂复合电极材料制备和性能的影响

杨海涛,陈步明,郭忠诚,刘焕荣,张永春,黄惠,徐瑞东,付仁春

中国有色金属学报（英文版）. 2014, 24(10): 3394-3404.

摘要 ( )

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通过电化学氧化共沉积技术在A1/导电涂层/α-PbO₂-CeO₂-TiO₂ 基体上，制备了A1/导电涂层/α-PbO₂- CeO₂-TiO₂/β-PbO₂-MnO₂-WC-ZrO₂复合阳极材料。通过能量色散X射线光谱(EDXS)、阳极极化曲线、暂稳态极化曲线(Tafel)、交流阻抗谱(EIS)、扫描电子显微镜(SEM)以及X射线衍射(XRD)等方法研究电流密度对复合阳极材料的化学组分、电化学活性和稳定性的影响。研究结果表明：在电流密度为1 A/dm²条件下制备的A1/导电涂层/α-PbO₂-CeO₂-TiO₂/β-PbO₂-MnO₂-WC-ZrO₂ 复合材料具有最低的析氧过电位(0.610 V，条件：500 A/m²)，最好的电化学活性，最长的使用寿命(360 h，条件：150 g/L H₂SO₄, 2 A/cm², 40 °C)以及最低的槽电压(2.75 V，条件：500 A/m²)。而且，随着电流密度的增加，涂层晶粒逐渐增大，MnO₂含量也逐渐降低，晶体结构几乎没有变化。

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2014年, 第24卷, 第10期　刊出日期：2014-10-25

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