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2014年, 第24卷, 第Special 1期 刊出日期:2014-12-26
  

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  • AKMAsifIQBAL,YoshioARAI,WakakoARAKI
    中国有色金属学报(英文版). 2014, 24(Special 1): 1-13.
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    研究了一种SiCp及Al2O3w增强铸态混杂金属基复合材料(MMC)的疲劳裂纹扩展 (FCG) 机理,同时对比研究了Al2O3w增强铸态金属基复合材料和铸态铝合金的疲劳裂纹扩展机理。在研究近临界和裂纹稳定扩展区域的疲劳裂纹扩展 (FCG) 机理时,发现混杂MMC的临界应力强度因子?Kth值高于其他两种材料的?Kth值,说明应力强度因子?K值较低时混杂MMC可以更好地抵抗裂纹扩展。随着?K值的降低,两种MMC在近临界区域显示出相似的FCG机理,即主要由增强相–基体界面的剥离控制,随后由铝基体中空隙的形核与合并控制;在裂纹稳定或中等扩展区域,?K值较高时FCG除了受界面上周期性裂纹扩展引起的增强相–基体界面剥离的影响之外,还显著受到铝基体中疲劳条带的影响。此外,在高?K值下,因为局部失稳断裂机制,可见铝基体中空隙的形核与合并以及SiCp和Al2O3w中的穿晶断裂。对于铸态铝合金,在低?K值下,FCG主要受空隙的形核与合并所控制;在高?K值下,FCG主要受铝晶粒的疲劳条带控制,随后受Si团簇中空隙的形核与合并控制。
  • HirokoMIKADO,SotomiISHIHARA,NoriyasuOGUMA,KenichiMASUDA,SyoKITAGAWA,ShingoKAWAMURA
    中国有色金属学报(英文版). 2014, 24(Special 1): 14-19.
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    通过两种疲劳试验:旋转弯曲疲劳试验和3-或4-点弯曲疲劳试验测试细晶WC-Co硬质合金的裂纹生长行为和疲劳寿命。疲劳试验结果表明:所测试的大部分WC-Co硬质合金的疲劳寿命取决于裂纹生长周期。利用断裂力学基本方程推导出疲劳裂纹生长速率(da/dN)和最大应力强度因子(Kmax)的关系。根据此关系,获得材料的强度因子阈值(Kth)和疲劳断裂韧性值(Kfc)。基于修正的线性弹性断裂力学方程,对WC-Co硬质合金材料的疲劳寿命进行计算,疲劳寿命的计算结果与实验结果吻合较好。
  • EzgiGUNAY,CevdetAYGUN,YunusOnurYILDIZ
    中国有色金属学报(英文版). 2014, 24(Special 1): 20-28.
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    通过有限元方法(FEA)分析强化复合板的非线性屈曲行为。该模型中硼-铝复合材料由硼基体和嵌入其中的不同形态的Al纤维组成。对片层结构的B-Al矩形板施加横向压缩应力,发现强化纤维对具有不同几何形状板材的屈曲行为有明显影响。建模中采用单向、具有矩形截面的强化纤维。结果表明:加载过程中存在一重要的载荷范围,临界屈曲模式在稳态和非稳态之间反复转变。确定由不同的纤维形态和板材高宽比组成的分叉失稳区域。通过ANSYS有限元计算,研究简支边界条件下强化板材的失稳模式,分别得到压应力(σx)与平面收缩(u)以及压应力(σx)与面外挠度(δ)的关系曲线。通过非线性分析,在C1、 C2、 C3 和 C4 四种形态的纤维中,嵌入C2纤维的板材获得最安全的临界屈服应力。结果表明,FEA非线性屈曲分析可以得到精确的结果。
  • ZheLU,Min-SikKIM,Sang-WonMYOUNG,Je-HyunLEE,Yeon-GilJUNG,In-SooKIM,Chang-YongJO
    中国有色金属学报(英文版). 2014, 24(Special 1): 29-35.
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    采用循环热暴露及热震试验研究含或不含垂直裂纹的厚热障涂层的热稳定性和失效机制。先采用空气等离子喷涂技术在基体表面制备150 μm厚的连接涂层,再在该涂层上采用空气等离子喷涂技术制备2000 μm厚的热障涂层。含或不含垂直裂纹的热障涂层的粘附强度分别为24.7和11.0 MPa,表明含垂直裂纹的热障涂层的界面稳定性更高。循环热暴露及热震试验表明其热稳定性更高。含或不含垂直裂纹的热障涂层的硬度分别为6.6和5.3 GPa,经循环热暴露试验后分别升高至9.5和5.5 GPa。实验表明上层涂层中垂直裂纹的存在有利于延长热障涂层高温环境的寿命。
  • Kwang Seok LEE, Su EunLEE, Yong-NamKWON
    中国有色金属学报(英文版). 2014, 24(Special 1): 36-41.
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    研究叠轧过程压下量对轧制Al/Cu双层板界面微观组织及力学性能的影响。采用透射电镜观察压下量为30%~65%时Al/Cu双层的界面微观组织。针对不同的界面组织,分别采用三点弯曲试验和剥离试验测试Al/Cu双层板的弯曲强度和连接强度。讨论了界面冶金接量对其连接强度的影响。结果表明,叠轧时随着压下量减小,Al/Cu双层板的弯曲强度、连接强度均降低,这主要与材料界面组织密切相关。三点弯曲试验也验证了这一点。
  • MoonSikHAN,JaeUngCHO
    中国有色金属学报(英文版). 2014, 24(Special 1): 42-46.
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    通过实验和模拟分析研究泡沫铝芯三明治型复合材料的冲击性能。在冲击测试时,试件所受冲击能分别为50、70和100 J。结果表明,在冲击能为50 J的冲击测试中,冲头穿透了试件的上部面板,使芯部受到损伤,但下部面板完好无损;在70 J的冲击测试中,冲头穿透了试件的上部面板和芯部,并使下部面板受到损伤;在100 J的冲击测试中,冲头不但穿透了试件的上部面板和芯部,还穿透了下部面板。实验结果与模拟结果互相吻合。实验结果的验证表明,所有模拟结果均可有效地应用于真实泡沫铝芯三明治型复合材料的结构研究。
  • KwangminCHOI,JiyeonSEO,DonghyunBAE,HyunjooCHOI
    中国有色金属学报(英文版). 2014, 24(Special 1): 47-52.
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    研究了富勒烯在铝基复合材料中的增强作用。该复合材料采用二次球磨结合热轧制技术制备。最初,富勒烯是由富勒烯分子通过范德华力结合在一起形成大的颗粒(~200 μm),首先,通过行星球磨将大的颗粒破碎成更小的颗粒(~1 μm);然后,采用高能球磨将富勒烯粉末分散在铝粉中;最后,将富勒烯/铝复合粉体在480 oC热轧成板材。由于富勒烯的晶粒细化和弥散强化作用,2%(体积分数)的富勒烯/铝复合材料板材表现出高的维氏硬度(HV ~222)和高的屈服强度(~740 MPa)。
  • Min Chul OH, Byungmin AHN
    中国有色金属学报(英文版). 2014, 24(Special 1): 53-58.
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    采用粉末冶金方法制备Al-3Cu-Mg合金,将各合金元素的空气雾化粉末与不同含量的Mg混合,通过控制压制压力分别得到弹性变形、局部塑性变形和塑性变形的粉末样品。确定不同成分合金的烧结温度,使烧结过程中Cu的液相烧结起主导作用。采用光学显微镜和扫描电子显微镜对合金的烧结行为和断口特征进行了分析。烧结后合金的横向断裂强度随Mg含量的增加而减小, Al-3Cu-0.5Mg合金具有适中的横向断裂强度和较高的比强度。
  • Je-haSHON,Jong-moonPARK,Kyeong-sikCHO,Jae-keunHONG,Nho-kwangPARK,Myung-hoonOH
    中国有色金属学报(英文版). 2014, 24(Special 1): 59-67.
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    研究不同烧结方法,包括放电等离子体烧结(SPS)、热压(HP)和电阻烧结(ERS),对商用纯钛(CP-Ti)粉末固结后显微组织和力学性能的影响。选用的粉末粒度分别为<147 μm, <74 μm 和<43 μm,粉末粒度越小,其致密化过程越快。在850 °C、 30 MPa条件下进行SPS和HP,获得烧结体的相对密度高达99%。而通过ERS,则在950 °C、30 MPa条件下才发生CP-Ti粉末的致密化。在850~950 °C获得烧结钛的显微组织由等轴晶构成。对于粒度<43 μm粉末,在 850 °C、30 MPa条件下通过SPS制备烧结体,其屈服强度为868 MPa。随着小尺寸颗粒含量的升高,通过SPS 和 HP制备烧结体的屈服强度得到提高。然而在950 °C、30MPa条件下,通过ERS制备样品的最高屈服强度仅为441 MPa,比SPS 和 HP样品的低。与SPS 和 HP相比,ERS需要较短的烧结时间,但较高的烧结温度导致材料的脆性断裂,使其强度和伸长率降低。
  • KiHoJUNG,YongBaeKIM,GeunAnLEE,YuzhengZHANG,ByungminAHN
    中国有色金属学报(英文版). 2014, 24(Special 1): 68-74.
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    通过微观组织和固有内在缺陷观察,研究了加工方法对ZK60A变形镁合金加工性能的影响。利用半连续铸造、半连续铸造后挤压及模具铸造方法制备了3种合金,并在2种变形速率下进行高温压缩,研究合金的变形能力。利用EBSD和TEM研究了合金的晶粒结构,采用X 射线扫描仪检测了合金的内部缺陷。与传统模具铸造合金相比,半连续铸造合金具有更好的变形能力,且后续的挤压工艺可以提高合金的变形能力。
  • In-SooSON,Sang-PillLEE,Jin-KyungLEE,Woo-CheolKIM,Ji-SeonMOON,SangmokLEE,Jong-SupLEE,Yong-BaeKIM,Geun-AhnLEE,Dong-SuBAE
    中国有色金属学报(英文版). 2014, 24(Special 1): 75-80.
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    研究液压对混合复合铸造Al 3003/Al 4004包覆材料微观组织变化的影响。复合铸造Al 3003/Al 4004包覆材料试样为圆形,由Al 3003(外部)和Al 4004(内部)材料组成。采用液压设备,在温度423 K、挤压比5的条件下制造试样。在挤压之前,Al 4004材料的直径为80 mm, Al 3003材料的厚度为35 mm,在挤压后,2种材料的直径和厚度分别为30 mm和5 mm。研究了2个试样的微观组织和硬度。在挤压之前,复合铸造Al 3003/Al 4004包覆材料横截面的硬度以抛物线的形式向中心增大。然而,在挤压后,Al 4004材料的硬度几乎没有变化。在挤压之前,Al 3003和Al 4004材料的界面存在大量直径超过1 mm的大空洞,这些大空洞随着液压过程的进行而消失。
  • AttaurRehmanSHAH,Dong-wooLEE,Yi-qiWANG,AbdulWASY,K.C.HAM,KrishnanJAYARAMAN,Byung-SunKIM,Jung-IlSONG
    中国有色金属学报(英文版). 2014, 24(Special 1): 81-89.
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    ATH被广泛添加到聚丙烯(PP)中用于制成阻燃复合材料。PP/ATH复合材料比纯PP材料更具防火性。材料中成分的比例最终取决于应用要求。已有文献对这种复合材料的阻燃性能的提高进行了研究,但对机械强度的影响还没有涉及。本文研究了ATH浓度对PP/ATH复合材料的影响,利用实验测试、ASTM分析公式和有限元方法研究了材料的拉伸、弯曲和断裂特性。研究结果表明:增加ATH对材料的机械强度有不利的影响。
  • M.AsifHUSSAIN,AdnanMAQBOOL,F.AhmadKHALID,NabiBAKHSH,AliHUSSAIN,JamilUrRAHMAN,JongKyuPARK,TaeGonePARK,LeeJaeHYUN,MyongHoKIM
    中国有色金属学报(英文版). 2014, 24(Special 1): 90-98.
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    利用羟基磷灰石(HA)、不锈钢316L(SS316L)和碳纳米管(CNT) 制备生物医学植入体用混合功能梯度材料(FGM)。加入SS316L和CNT增强功能梯度材料离散层的HA制成三种不同类型的功能梯度材料。第一种功能梯度材料加入10%~40%(质量分数) 的SS316L强化微米HA,浓度梯度为10%。第二种功能梯度材料,在第一种功能梯度材料的基础上加入0.5%(质量分数)的功能化碳纳米管。第三种功能梯度材料在第二种功能梯度材料的基础上加入微米HA和纳米HA(1:1)的混合物。所有类型的功能梯度材料在相似的压缩参数和烧结参数下,进行单轴压缩实验,并采用无压烧结技术进行烧结。结果表明,加入碳纳米管和纳米晶体HA提高了功能梯度材料的致密度。碳纳米管增强的功能梯度材料的硬度和断裂韧性增加,但是微米和纳米晶体HA增强的功能梯度材料的硬度和断裂韧性的增加更明显。
  • Taek-KyunJUNG,Dong-WooJOH,Seung-YubLEE,Myung-SikCHOI,Soong-KeunHYUN,Hyo-SooLEE
    中国有色金属学报(英文版). 2014, 24(Special 1): 99-105.
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    对机械合金化制备的玻璃工业中用作结构零件的Pt-5%ZrO2(体积分数)的进行表征。通过锆丝电爆炸法制备氧化锆(ZrO2)纳米颗粒(粒径<100 nm),并在室温下与铂粉(粒径< 44 mm)球磨2~72 h。普通球磨至48 h时,铂粒径遵循经典的递减趋势,至72 h时观测到颗粒团聚现象。晶粒尺寸演变规律与颗粒尺寸规律相似,48 h后减至50 nm左右。但是,铂晶粒的均方根应变规律相反,一直在增长,直至48 h时得到最大值,然后出现弛豫。粉末球磨48 h后,采用放电等离子体烧结制成块体。根据测量得到烧结体的质量损失表明:合金虽然相对密度较低,但有较好的热稳定性。
  • Zhong-pingQUE,Ji-HoGU,Jong-HoSHIN,Je-HyunLEE
    中国有色金属学报(英文版). 2014, 24(Special 1): 106-111.
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    在10-100 μm/s的生长速度范围,热梯度为10 K/mm的情况下,研究Ni-25% Al(摩尔分数)合金定向凝固的微观结构演变规律。凝固组织显示了γ''''-β平衡共晶相向γ-β亚稳态共晶加β枝晶相的转变。在25 μm/s的生长速度时生成的γ''''-β和γ-β共晶的混合微观组织表明转变发生在γ和γ''''相之间的竞争生长期间。在凝固期间选取微观结构时应考虑各个相的生长温度,试验结果显示在给定生长速度的情况下,在凝固期间,应优先选择在最高温度固化的某个相或微观结构。而且,在25-60 μm/s的生长速度范围内,由于稳态和亚稳态共晶具有相似的生长温度,因此可以共存且同时生长。
  • Gowoon JEONG, Jooyoung PARK, Singon KANG, Hyunjoo CHOI
    中国有色金属学报(英文版). 2014, 24(Special 1): 112-118.
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    对纳米铝、铝合金和铝基化合物的晶粒生长行为进行了比较。首先,采用球磨粉末的烧结方法制备纳米铝。然后,添加能在晶界形成热稳定二次相和阻碍晶界运动的元素,如Mn、Zr和混合稀土元素,形成纳米铝合金。最后,因为多壁碳纳米管有望在晶界处抑制晶粒生长,因此,制备含有多壁碳纳米管的纳米铝复合材料。将3种样品在550 oC,5 d下进行退火处理,比较了退火时间对样品维氏硬度的影响。结果表明,采用多壁碳纳米管阻碍纳米铝晶粒生长的方法最为有效。
  • Geun-HoCHO,Eun-HeeKIM,JingLI,Je-HyunLEE,Yeon-GilJUNG,Yun-KiBYEUN,Chang-YongJO
    中国有色金属学报(英文版). 2014, 24(Special 1): 119-124.
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    石墨常作为传统MgO-C耐火材料的碳源。石墨在经酸化剂改性后,可在表面产生负电荷,从而增强铝相的涂覆率。从弥散度和氧化性能方面对改性后的石墨与天然石墨进行了比较。首先,将经过和未经过表面改性的石墨颗粒分别添加至酸化剂Al(NO3)3悬浮液中,并在室温下过滤,得到改性后的石墨。试验表明:改性后的石墨较天然石墨具有更好的弥散性,其Al相涂覆率得到了增强。在氧化性能方面,优化后的石墨没有Al涂层时,在900 °C热处理时与空气充分氧化;而有Al涂层时,则在900 °C时开始氧化,在1000 °C时充分氧化,并分别变为灰色和白色。可见,由于Al涂层在石墨表面均匀覆盖,Al相涂覆率的提高增强了石墨的抗氧化性能。
  • ByungHyunAHN,JungIlSONG,BonHeunKOO
    中国有色金属学报(英文版). 2014, 24(Special 1): 125-128.
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    以NaOH+Na2SiO3为基础电解液,分别加入Na2SiF6或NaF制备镁合金涂层。将AZ31B镁合金基体在200 V交流和260 V直流的混合电压下等离子体电解处理30 min。通过XRD和SEM方法分析陶瓷涂层的结构和形态。利用销盘式磨损实验和维氏硬度实验研究涂层的耐磨性和硬度。在Na2SiF6和NaF电解液中形成的涂层主要成分是MgO和Mg2SiO4。在Na2SiF6电解液中制备的涂层的显微硬度为HV1100,而在NaF电解液中制备的涂层的显微硬度约为HV900。结果表明:AZ31B镁合金的力学性能可以通过选择适当的电解液得到增强。
  • KeunYoungPARK,HoJeCHO,TaeKwonSONG,HangJooKO,BonHeunKOO
    中国有色金属学报(英文版). 2014, 24(Special 1): 129-133.
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    采用SnO2和Al靶,通过射频(RF)溅射在石英基体上制备透明p型SnO2/Al/SnO2导电复合薄膜。沉积薄膜在500 °C进行不同时间(1~8 h)退火处理,研究退火时间对SnO2/Al/SnO2复合薄膜结构、形貌、光学和电学性能的影响。X射线衍射结果表明:所制备的p型导电薄膜具有四方金红石型多晶SnO2结构。霍尔效应结果显示:500 °C,1 h为最佳退火条件,该条件下SnO2/Al/SnO2复合薄膜的孔隙浓度为1.14×1018 cm-3、电阻率为1.38 ?·cm。退火时间为1~8 h时,p型SnO2/Al/SnO2复合薄膜的光透射率可达80%以上,退火1 h时薄膜的光透射率达到最大值。
  • HyunCHO,SeokMinHWANG,JaeBinLEE,DongHyunKA,TaeWanKIM,BoSeulLEE,JiYoungLEE,Jung-IlLEE,JeongHoRYU
    中国有色金属学报(英文版). 2014, 24(Special 1): 134-140.
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    采用微波辐射辅助柠檬酸络合法制备Ho3+/Tm3+/Yb3+共掺杂CaWO4纳米晶升频转换荧光粉。将柠檬酸络合物前驱体在300~700 °C热处理3 h。Ho3+/Tm3+/Yb3+共掺杂CaWO4C在400 °C时开始结晶, 在600 °C时结晶完成。经600 °C热处理的Ho3+/Tm3+/Yb3+共掺杂CaWO4主要呈球形,且形态均匀。在980 nm的激光激发下, Ho3+/Tm3+/Yb3+共掺杂CaWO4纳米晶出现肉眼可见的明亮的白色升频转换发射, 这种现象来自Tm3+的475 nm蓝光发射以及Ho3+的543 nm绿光和651 nm红光发射。通过调整Tm3+和Ho3+的浓度可以控制Ho3+/Tm3+/Yb3+共掺杂CaWO4的CIE色度图从冷到暖白色之间变化。讨论了Tm3+和Ho3+浓度对升频转换光性能的影响以及与激光泵功率相关的影响机制。
  • Seung Rok LEE, M. S. ANWAR, Faheem AHMED, Bon Heun KOO
    中国有色金属学报(英文版). 2014, 24(Special 1): 141-145.
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    研究了烧结温度对La0.6Ca0.4MnO3的结构、磁转变和磁熵的影响。观察表明,该化合物属于具有Pnma空间群的斜方晶系结构,不含任何杂质。研究烧结温度对居里温度(TC)的影响,发现提高烧结温度,TC稍有增大。磁致热效应研究显示,随着烧结温度的变化,磁熵会发生显著的变化。在外加磁场为3 T、烧结温度为1300 °C时,相对冷却能(RCP)为89 J/kg。因此,该化合物可以考虑作为在室温附近或低于室温的潜在磁制冷材料。
  • AdnanMAQBOOL,AliHUSSAIN,JamilUrRAHMAN,JongKyuPARK,TaeGonePARK,JaeSungSONG,MyongHoKIM
    中国有色金属学报(英文版). 2014, 24(Special 1): 146-151.
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    采用固相反应法制备Bi0.5Na0.5TiO3-SrZrO3(BNT-SZ100x, x=0-0.15)无铅陶瓷,通过XRD、SEM和电致应变等手段对其进行表征。XRD分析表明样品的第二相为纯钙钛矿型。铁电致应变曲线表明:当SZ添加到BNT陶瓷中,铁电顺序被破坏。当添加5% (摩尔分数)SZ时,剩余极化强度和压电常数的最大值分别为32 μC/cm2和102 pC/N。BNT-SZ9样品的电致应变(Smax)和归一化应变(Smax/Emax=d*33)的最大值分别为0.24%和340 pm/V。
  • Rehan DANISH, Faheem AHMED, Nishat ARSHI, M. S. ANWAR, Bon Heun KOO
    中国有色金属学报(英文版). 2014, 24(Special 1): 152-156.
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    用TiO2粉末、NaOH和蒸馏水为原料合成金红石型TiO2纳米棒。XRD和FESEM分析表明,制备的样品为单晶且无杂质,其平均粒径约为40 nm。当样品于600 °C退火2 h后,FESEM观察发现生成了TiO2纳米棒。XRD分析表明纳米棒为单晶。纳米棒表面光滑,其长约为1 μm,直径约为80 nm。紫外和拉曼光谱研究表明,所制备样品的能带间隙为3.40 eV。
  • Jung-IlLEE,JongBumPARK,TaeWanKIM,Man-SikKONG,JeongHoRYU
    中国有色金属学报(英文版). 2014, 24(Special 1): 157-161.
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    采用选择性溶解方法对铜合金废渣中的锡进行富集和分离。使用HNO3溶液溶解铜合金废渣,渣中的锡不会溶解从而使其从中得到分离。通过离心分离生成的H2SnO3沉淀相,然后经过干燥加热生成SnO2粉末。对SnO2粉末的相组成、表面形貌和化学成分进行分析。