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2015年, 第25卷, 第12期 刊出日期:2015-12-25
  

  • 全选
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    Structural Materials
  • 向胜,刘丹阳,朱瑞华,李劲风,陈永来,张绪虎
    中国有色金属学报(英文版). 2015, 25(12): 3855-3864.
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    通过等温热压缩实验,综合研究1460铝锂合金在不同应变速率(10-3~10 s-1)和不同温度(573~773 K)下的热变形行为及其组织演变规律。通过考虑压板和样品界面的摩擦力和形变热导致的温度变化,对流变应力曲线进行校正。结合变形行为中的应变、应变速率和温度的影响,可以通过正弦关系中的Z参数来描述其变形行为,并根据动态回复、动态再结晶、T1相的溶解对峰值流变应力的影响,建立1460铝锂合金的本构方程。在所有应变速率和温度范围内,本构方程有效性验证表明,改进后的本构方程是可行有效的,其线性相关系数和相对误差分别为0.9909和6.72%。
  • MohamedIbrahimABDELAAL,M.M.SADAWY
    中国有色金属学报(英文版). 2015, 25(12): 3865-3876.
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    在室温下,采用等径角挤压法加工纯铝样品10道次。研究等径角挤压道次数对加工样品显微组织演变、力学性能、变形均匀性和腐蚀行为的影响。所施加的应变导致晶粒尺寸明显减小,等径角挤压前,晶粒尺寸为390 μm,经等径角挤压2、4和10道次后,晶粒尺寸分别减小至1.8、0.4和0.3 μm。随着等径角挤压道次数的增加,显微硬度、变形均匀性和拉伸强度增大,而伸长率下降。浸泡试验、开路电势、Tafel极化、循环极化和恒电位测试表明,与铸态样品相比,在3.5% NaCl溶液中,经等径角挤压样品的耐蚀性明显提高。增加挤压道次数能成功用来生产具有高错位角、高力学性能和耐蚀性的超细晶大块纯铝。
  • 胡志,阮先明,闫洪
    中国有色金属学报(英文版). 2015, 25(12): 3877-3885.
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    研究稀土元素Nd(0~0.4%,质量分数)对近共晶Al-12Si合金显微组织与力学性能的影响。结果表明:在0.3%Nd改性的Al-12Si合金中形成一种亚微米或纳米尺寸的Al2Nd相。在Al-12Si合金中添加稀土元素Nd能显著细化合金中的α(Al)相,粗生硅相转变为细小颗粒状,共晶硅由粗大针状变成细小纤维状。在改性效果最佳的Al-12-0.3Nd合金的Si相表面观察到少量的生长孪晶。力学性能测试结果表明:添加Nd元素后,Al-12Si合金的力学性能得到改善,当合金中Nd元素含量达到0.3%时,合金的力学性能达到最优,抗拉强度(UTS)为252 MPa,伸长率(EL)为13%。合金力学性能的改善主要归因于合金中Si相形貌的改善和细小Al2Nd相颗粒的形成。
  • 邱科,王日初,彭超群,王乃光,蔡志勇,张纯
    中国有色金属学报(英文版). 2015, 25(12): 3886-3892.
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    研究添加Al-5Ti-B、Mn和Sn对A356铝合金滑动磨损性能的影响。采用光学显微镜、扫描电镜和透射电镜观察合金的显微组织和磨损表面。结果表明,Al-5Ti-B晶粒细化的合金具有α(Al)等轴晶组织,比未细化合金具有更好的抗磨损性能。另外,Mn元素的添加能使β-Al5FeSi 转变成α-Al(Mn,Fe)Si 相,减少裂纹形成的倾向并提高合金的抗磨损性能。A356合金中添加Sn会形成Mg2Sn相,导致合金不能形成Mg2Si析出强化相;同时软化的β-Sn相会降低合金的硬度并最终降低合金的抗磨损性能。
  • K.SOORYAPRAKASH,A.KANAGARAJ,P.M.GOPAL
    中国有色金属学报(英文版). 2015, 25(12): 3893-3903.
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    研究岩粉尺寸(10~30 μm)和质量分数(5%~15%)对搅拌铸造法制备6061铝合金/岩粉复合材料密度、硬度和干滑动磨损行为的影响。在不同载荷、不同滑动速率和滑动距离条件下在销盘摩擦试验机上对复合材料进行干滑动摩擦磨损试验。采用Taguchi法进行正交试验(L27)设计,并对实验结果进行方差分析。结果表明,载荷和增强相(岩粉)尺寸是影响复合材料样品比摩损率的主要因素,其次为增强相的质量分数、滑动速率、滑动距离,且其影响程度分别为47.61%、28.57%、19.04%、9.52%和4.76%。对所得回归方程的预测精度进行实验论证,结果显示,此回归方程能用于复合材料的磨损率的预测且预测误差很小。复合材料磨损表面的SEM结果表明,以岩粉作为增强相能改善铝合金材料的耐磨性能。
  • 郑伟文,李兴刚,张奎,李永军,马鸣龙,石国梁
    中国有色金属学报(英文版). 2015, 25(12): 3904-3908.
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    采用光学显微镜(OM),扫描电子显微镜(SEM)和电子探针(EPMA)等手段分析研究773 K下Mg-Gd二元系的反应扩散现象。结果表明:Mg-Gd扩散偶在773 K下热处理12~48 h后均形成四层明显的第二相扩散层,分别为Mg5Gd、Mg3Gd、Mg2Gd和MgGd相。各扩散层厚度δi(i分别代表Mg5Gd,Mg3Gd,Mg2Gd和MgGd相)与热处理时间t1/2呈正比,表明扩散层的生长由扩散速率所控制。同时各扩散层厚度占总扩散层厚度的比例基本保持不变,不随时间的延长而变化,这表明当热处理温度一定时,各扩散层的生长方式保持不变。最后利用Matano法计算Gd在不同相中的扩散系数。
  • 李鑫,江静华,赵永好,马爱斌,文道静,朱运田,
    中国有色金属学报(英文版). 2015, 25(12): 3909-3920.
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    采用多道次等通道转角挤压(ECAP)法制备ZK60镁合金,并结合后续的时效处理研究晶粒细化及第二相重新分布对其腐蚀行为的影响。电化学测试结果表明:经多道次ECAP后的细晶样品,在实现强韧化的同时耐蚀性有所降低,表现为极化曲线中较高的腐蚀电流密度(Jcorr)和电化学阻抗谱中较小的电荷转移阻抗(Rt)。扫描开尔文探针(SKP)测试结果表明:样品表面阴、阳极分布均匀,抑制了局部腐蚀,伏打电位差随着挤压道次的增加而下降且与腐蚀电位呈线性关系。此外,ECAP后经时效的细晶ZK60镁合金样品耐蚀性有所改善,合金综合性能的提高主要归因于应力的释放和第二相颗粒的再分布。
  • 廖慧娟,周效枫,李慧中,邓敏,梁霄鹏,刘若梅
    中国有色金属学报(英文版). 2015, 25(12): 3921-3927.
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    通过浸泡实验、析氢实验、SEM和极化曲线测试研究在170 °C下不同时效时间对锻造AZ80镁合金腐蚀性能的影响。结果表明:在时效初期阶段,锻造AZ80镁合金腐蚀速率随着时效时间的延长而急剧降低,而时效时间超过20 h后腐蚀速率又缓慢上升。当时效时间小于20 h时,β-Mg17Al12含量随时效时间的延长不断增加,锻造AZ80镁合金腐蚀速率降低;时效39 h后,β相长大,基体中铝含量降低,导致随着时效时间的延长合金腐蚀速率上升。当β-Mg17Al12相含量较低时,试样容易产生点蚀,试样表面呈多孔蜂窝状;反之,当β-Mg17Al12相含量较高时,试样腐蚀较均匀。
  • 王军,杨续跃,李祎,肖振宇,张笃秀,TakuSAKAI
    中国有色金属学报(英文版). 2015, 25(12): 3928-3935.
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    采用光学显微镜及电子背散射技术(EBSD)等手段研究扭转及后续退火工艺对热轧板Mg-2Al-1Zn镁合金塑性及拉压不对称性的改善。室温扭转后,样品的屈服强度、抗压强度以及压缩塑性都得到同步提高;随着扭转应变量的增加,样品的压缩塑性提高;并且在退火后,扭转试样的塑性得到大幅度提升,断裂时的最大真应变为0.279,是原始轧制态的2倍。此外,扭转及扭转/退火后的样品拉压不对称性得到明显改善。分析表明,镁合金样品塑性的大幅度提高及拉压不对称性的改善主要是由于在扭转及后续退火过程中生成晶粒得到细化的梯度组织,以及原始强基面板织构的弱化和随机化。
  • 杨玲,侯华,赵宇宏,杨晓敏
    中国有色金属学报(英文版). 2015, 25(12): 3936-3943.
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    采用挤压铸造工艺制备Mg-Zn-Y准晶增强AZ91D镁基复合材料,研究挤压压力对此复合材料显微组织和力学性能的影响。研究结果表明:挤压铸造工艺是细化晶粒的有效方法,复合材料由α-Mg基体、β-Mg17Al12相以及二十面体Mg3Zn6Y准晶相(I相)组成,且随着挤压压力的增大,β-Mg17Al12相以及Mg3Zn6Y准晶颗粒含量增加,基体晶粒进一步细化,α-Mg树枝晶向等轴晶转变;当挤压压力为100 MPa时,极限抗拉强度和断后伸长率达到最大值,分别为194.3 MPa和9.2%,拉伸断口出现大量韧窝;准晶增强AZ91D镁基复合材料的强化机制主要为细晶强化和准晶颗粒强化。
  • 石国梁,张奎,李兴刚,李永军,马鸣龙,袁家伟,卢春芳
    中国有色金属学报(英文版). 2015, 25(12): 3944-3952.
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    采用“多向锻造(MDF)+挤压+在线冷却”技术制备的AZ40(直径为160 mm)镁合金棒材具有混晶组织和力学性能各向异性,通过光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)、X射线衍射织构测量和室温拉伸试验对上述特征进行表征和分析。结果表明:混晶组织来源于半连续铸锭中Al的微观偏析。均匀化处理((380 °C, 8 h)+(410 °C, 12 h))不能完全消除这种微观偏析。在后续MDF和挤压过程中,Al含量为3%~4%(质量分数)的枝晶心部转变成细晶区,而Al含量约为6%的枝晶边缘转变成粗晶区。表层、R/2和心部的XRD宏观织构都呈现典型的纤维织构特征,且表层的[0001]//RaD取向强度(11.245)约为R/2处(6.026)和心部(6.979)的两倍。挤压态AZ40镁合金棒材沿挤压方向和半径方向具有优异的伸长率(A)和中等抗拉强度(Rm):A为19%~25%,Rm为256~264 MPa;然而,屈服强度(Rp0.2)呈现出各向异性和内外不均匀性,即RaD为103 MPa,ED-C(心部)为137 MPa,ED-O(边部)为161 MPa,这主要是织构造成的。(155 °C, 7 h) + (170 °C, 24 h)时效处理对AZ40镁合金棒材的强度和伸长率几乎没有影响。
  • 李灵,李周,雷前,肖柱,刘斌,刘娜
    中国有色金属学报(英文版). 2015, 25(12): 3953-3958.
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    对Cu-0.23%A12O3 弥散强化铜合金在超低温变形和室温变形过程中的显微组织与织构演变进行研究。结果表明:Cu-A12O3弥散强化铜合金在热挤压后形成黄铜织构Brass{011}á211?和立方织构Cube {100}á100?;合金在室温变形后主要形成Brass{011}á211?织构和Goss{011}á100?织构;合金在超低温变形后主要形成黄铜织构Brass {011}á211?、高斯织构Goss {011}á100?和剪切织构S {123}á634?。在室温变形过程中,决定织构类型的主要因素则仅是Al2O3 纳米粒子钉扎效应产生的对位错交滑移的抑制作用。而Cu-A12O3弥散强化铜合金在超低温变形过程中,决定织构类型的主要因素包括超低温和Al2O3 纳米粒子钉扎效应二者共同产生的对位错交滑移的抑制作用。
  • MohsenADABI,AhmadAliAMADEH
    中国有色金属学报(英文版). 2015, 25(12): 3959-3966.
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    采用电沉积方法在Al基体上沉积Ni制备Ni-Al扩散偶,并研究扩散偶中Al3Ni和Al3Ni2的形成机理和生长动力学。在6061铝基体上采用直流电沉积方法制备20 μm厚的Ni涂层。然后在Ar气气氛下,样品在450,500和550 °C下热处理不同时间。采用扫描电子显微镜、能谱仪和X射线衍射仪对金属间化合物进行表征。结果表明,Ni-Al金属间化合物的形成可分为两个重要步骤。首先,金属间化合物在不同位置侧面生长,形成连续金属间化合物层;其次,连续金属间化合物层在垂直于界面方向继续生长。随着金属间化合物厚度的增长,Al3Ni和Al3Ni2等反应产物将与基体发生分离。Al是Al3Ni生长的主要扩散元素,而Ni是Al3Ni2生长的主要扩散元素。Al3Ni和Al3Ni2相的生长动力学遵循抛物线方程。
  • Functional Materials
  • MarziyehGHAED-AMINI,MehdiBAZARGANIPOUR,MasoudSALAVATI-NIASARI,KamalSABERYAN
    中国有色金属学报(英文版). 2015, 25(12): 3967-3973.
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    通过共沉淀法制备钼酸钡(BaMoO4)微米和纳米晶。采用水作为溶剂可得到八面体状的纳米结构。利用X射线衍射、X射线能谱显微分析和傅里叶变换红外光谱对这些纳米晶结构进行表征,使用扫描电镜观察其尺寸和形貌,通过室温下的紫外-可见反射光谱和光致发光测量研究其光学性能。研究温度、溶剂、表面活性剂和钡源对可控形貌的影响,发现这些参数都极大地影响最终产物的形貌、颗粒尺寸和相。
  • 李月英,郝洪顺,王丽君,郭伟华,苏青,秦磊,高文元,刘贵山,胡志强,
    中国有色金属学报(英文版). 2015, 25(12): 3974-3979.
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    采用水热法制备TiO2纳米线前驱体,将其浸入Ho(NO3)3水溶液并取出煅烧,得到TiO2:Ho3+下转换纳米线,用其制备染料敏化太阳能电池的光阳极,探讨其光电性能。用扫描电镜和X射线衍射分别表征TiO2:Ho3+纳米线的形貌和结构。荧光光谱和紫外-可见吸收光谱显示TiO2:Ho3+下转换纳米线可以将近紫外光和中紫外光转化为可以被N719染料吸收的可见光。与纯TiO2纳米线作为光阳极的电池相比,以TiO2:Ho3+下转换纳米线作为光阳极的电池有较好的光电转换效率,且当Ho3+掺杂量为4%时(质量分数),电池效率提高了一倍。TiO2:Ho3+下转换纳米线拓宽光谱响应范围至近紫外光和中紫外光区,提高了电池的短路电流密度,从而电池效率提高。
  • Zahra MOUSAVI, Mahdiyeh ESMAEILI-ZARE, Masoud SALAVATI-NIASARI
    中国有色金属学报(英文版). 2015, 25(12): 3980-3986.
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    采用微波法制备纳米结构铬酸锌(ZnCr2O4)。结果表明,经700 °C退火后ZnCr2O4为晶型良好的尖晶石结构。研究反应时间和微波照射功率对ZnCr2O4晶粒尺寸和形貌的影响。分别采用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、能量分散X射线(EDX)、透射电镜(TEM)、漫反射光谱(DRS)、光致发光(PL)光谱、傅里叶红外光谱(FTIR)等技术及振动样品磁强计对所合成的ZnCr2O4样品进行表征。由漫反射光谱(DRS)计算得到ZnCr2O4纳米结构的光带能隙为3.50 eV,光致发光光谱分析也证实了该结果。
  • 杨慧敏,刘宪,宋秀丽,杨太来,梁镇海,樊彩梅
    中国有色金属学报(英文版). 2015, 25(12): 3987-3994.
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    金属有机骨架材料(MOFs)是一种重要的功能材料,通过原位电化学合成方法在离子液体1-丁基-3-甲基咪唑氯盐作为模板剂的条件下合成MOF-5(IL)(Zn4O(BDC)(BDC=1,4-苯二甲酸)。π-π堆叠作用、离子键和配位键的相互作用使得MOF-5(IL)形成球状结晶。分析结果表明:通过电化学法在离子液体中合成的MOF-5(IL)比传统溶剂热法合成的MOF-5表现出更好的结晶性和更高的热稳定性。循环伏安曲线显示该电化学合成反应是一个扩散控制的不可逆过程。对甲基橙的降解实验表明,MOF-5(IL)独特的结构特征可以提高BiOBr的光催化活性。因此,MOFs材料可以取代贵金属来提高卤氧铋的光催化性能。
  • ShikhaJAIN,AnkitaJAIN,PranavKACHHAWAH,VijayDEVRA
    中国有色金属学报(英文版). 2015, 25(12): 3995-4000.
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    以维生素C为还原剂和覆盖剂,在水溶液中制备铜纳米颗粒,并研究其催化性能。研究不同维生素C浓度对铜纳米颗粒尺寸的影响。采用紫外-可见光分光光度计、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜及傅里叶变换红外光谱计(FTIR)对所制备的铜纳米颗粒进行表征。结果表明,随着维生素C浓度的增加,铜纳米颗粒的尺寸减小。维生素C在防止纳米颗粒氧化和团聚过程中起重要作用,可帮助纳米颗粒在应用过程中保持较高的稳定性。所制备的铜纳米颗粒在PMS氧化丝氨酸过程中表现出优良的催化活性。铜纳米颗粒的催化活性随颗粒尺寸的减小而提高。铜纳米颗粒有望用于催化和环境修复领域并发挥重要作用。
  • 周海晖,李艳玲,黄家琦,方晨旭,单丹,旷亚非,
    中国有色金属学报(英文版). 2015, 25(12): 4001-4007.
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    对于有机卤代物的电化学还原,银基纳米催化剂显示出优异的催化活性。采用简单的化学还原法制备Ag-Ni纳米颗粒(NPs),并采用X射线衍射、紫外-可见光谱、透射电镜以及能量散射谱等方法对制备的纳米催化剂进行表征。采用循环伏安法、计时电流法以及电化学阻抗谱在有机介质中研究Ag-Ni纳米颗粒对苄氯还原的电催化活性。结果表明:Ni元素的加入可明显减小Ag-Ni纳米颗粒的尺寸,使苄氯的还原峰电位φp正移且增加Ag-Ni纳米颗粒的催化活性。然而,当Ni的含量大于一定值后,Ag-Ni纳米颗粒的催化活性反而降低。同时,对Ag-Ni纳米颗粒的协同催化效应进行探讨。
  • 杨云,袁昌来,陈国华,杨涛,骆颖,周昌荣
    中国有色金属学报(英文版). 2015, 25(12): 4008-4017.
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    采用丝印法在铝基板上制备具有低室温电阻率、适中热敏常数的负温度系数 / Ba0.5Bi0.5Fe0.9Sn0.1O3复合热敏厚膜。采用数字多用表、吉时利2400和阻抗分析仪对热敏厚膜的电学性能进行表征。结果表明:随着Ba0.5Bi0.5Fe0.9Sn0.1O3含量从0.05增加至0.25,厚膜的室温电阻率、热敏常数和峰值电压均有所增加且分别处于1.47~26.5 Ω·cm、678~1345 K和18.9~47.0V范围内,厚膜峰值电压对应的电流也有所降低且处于40~240 mA范围。阻抗谱测试表明,这些热敏厚膜表现出非正常的异质电学微结构行为,由高阻态的晶粒和较低电阻态的晶界区域构成。由此可知,在 中添加Ba0.5Bi0.5Fe0.9Sn0.1O3改善了热敏行为但也恶化了电流特征.
  • Z. S. SEYEDRAOUFI, Sh. MIRDAMADI
    中国有色金属学报(英文版). 2015, 25(12): 4018-4027.
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    研究纳米羟基磷灰石(HAP)涂覆的多孔Mg-2Zn(质量分数,%)支架材料的生物降解能力和生物相容性。采用脉冲电沉积制备羟基磷灰石涂层。对涂覆HAP的支架在碱性溶液中进行后处理来改善其生物降解性和生物相容性。研究支架和HAP涂层的显微组织和成分以及它们在模拟体液(SBF)中的降解和细胞毒性。经过碱溶液处理后的涂层由几乎垂直于基体的直径小于100 nm的针状HAP组成,具有和天然骨头相似的成分,浸泡在SBF中后,产物为HAP、(Ca,Mg)3(PO4)2和Mg(OH)2。涂覆HAP和经过处理碱处理后的支架比未涂覆HAP的支架具有更高的生物相容性和细胞存活性。MG63细胞粘附在涂覆HAP和经过碱处理后的支架的表面并增殖,使这些支架有望应用于医学。结果表明:纳米HAP的脉冲电沉积和碱处理可有效改善多孔Mg-Zn支架的生物降解能力和生物相容性。
  • 曾荣昌,刘丽君,骆凯捷,沈俐,张芬,李硕琦,邹玉红
    中国有色金属学报(英文版). 2015, 25(12): 4028-4039.
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    为提高镁合金的耐蚀性,并且使其表面具有抗菌功能,从而抑制生物膜的形成和生物腐蚀,利用原位水热法在AZ31镁合金基体上制备氢氧化镁膜以及层层组装制备硫酸庆大霉素(GS)和聚苯乙烯磺酸钠(PSS)多层膜。利用扫描电子显微镜、傅里叶红外光谱、X射线光电子能谱、电化学测试和浸泡实验研究(PSS/GS)nMg复合膜层的表面形貌、化学成分和耐腐蚀性能。最后,通过抑菌圈实验和平板计数法评定(PSS/GS)nMg样品抵抗金黄葡萄球菌的性能。结果表明,在镁合金表面制备的复合膜层表现出较好的耐蚀和抗菌性能。这种复合膜层可用作医疗植入器件涂层。
  • C. W. NAHM
    中国有色金属学报(英文版). 2015, 25(12): 4040-4045.
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    研究烧结温度对含Mn-Nb-Tb的Zn-V-O基陶瓷显微组织和压敏性能的影响。结果表明,随着烧结温度由875 °C升高到950 °C,烧结陶瓷样品的密度由5.55 g/cm3降低到5.45 g/cm3,其平均晶粒尺寸由4.1 μm增大至8.8 μm,击穿场强由7443 V/cm显著降低至1064 V/cm。经900 °C烧结的压敏陶瓷样品具有明显的非线性特性,其非线性系数为49.4,漏电流密度为0.21 mA/cm2。当烧结温度由875 °C升高到950 °C时,Zn-V-O基陶瓷样品的介电常数由440.1增大到2197.2,其损耗因数的变化范围为0.237~0.5。因此,本研究中Zn-V-O基陶瓷组分和烧结条件有利于以银为内电极的先进多层芯片压敏电阻的开发。
  • 唐芬玲,雷建飞,崔朝阳,欧阳剑,刘钢,赵灵智,
    中国有色金属学报(英文版). 2015, 25(12): 4046-4053.
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    利用PVA碳源包覆、HF酸刻蚀和沥青二次包覆方法制备多孔珊瑚状硅/碳复合负极材料,得到沥青含量分别为30%、40%和50%(质量分数)的3种硅/碳复合材料样品。采用XRD和SEM分别对复合材料的组成和形貌进行表征,并采用电化学测试手段对其性能进行测试。结果表明,经二次沥青包覆后,复合材料的电化学性能得到明显提高。当二次包覆的沥青含量为40%时,在100 mA/g的电流密度下,该样品第二次充放电循环的放电容量达到773 mA·h/g,经60次循环后,放电容量仍然保持在669 mA·h/g,其容量损失率仅为0.23%/cycle。因此,调整二次包覆碳含量可明显改善复合材料的循环稳定性。
  • 张水蓉,胡志彪,刘开宇,刘艳珍,何方,谢清亮
    中国有色金属学报(英文版). 2015, 25(12): 4054-4062.
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    通过水热法成功合成Co3O4/CuO复合物,并探索十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)和聚乙烯吡咯烷酮(PVP)对其形貌和性能的影响。用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)和氮气吸附-脱附测试表征其微观结构和表面形貌。采用循环伏安、恒流充放电和交流阻抗测试等方法研究样品的电化学性能。结果表明,多孔Co3O4/CuO-CTAB纳米片具有最好的电化学性能,在电流密度1 A/g下的比容量达398 F/g,而在10 A/g时其比容量仍能保持90%。此外,该复合物具有很好的循环稳定性,在2000次循环后容量几乎没有衰减。
  • 江树勇,张艳秋,赵亚楠,刘思维,胡励,赵成志
    中国有色金属学报(英文版). 2015, 25(12): 4063-4071.
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    镍钛形状记忆合金样品分别在573、723和873 K时效2 h。在573和723 K时效的镍钛样品中,可以观察到2个R相变体,而且这2个R相变体与B2基体之间的取向关系可以确定。在573 和723 K时效的镍钛样品中,细小均匀的Ni4Ti3沉淀相与B2奥氏体基体之间保持共格关系。在873 K时效的镍钛样品中,可以观察到Ni4Ti3沉淀相在晶粒内部和晶界处析出,不均匀的Ni4Ti3沉淀相与B2基体之间保持共格、半共格和非共格关系。对于873 K时效的镍钛样品,加热时发生B19''''马氏体向B2奥氏体转变的一阶相变,但在冷却时发生B2-R-B19''''的二阶相变。723 K时效的镍钛样品在冷却时也表现出B2-R-B19''''的二阶相变,但在加热时发出B19''''-R-B2的二阶相变。对于573 K时效的镍钛样品,由于Ni4Ti3沉淀相周围的局部应力不均匀和局部成分不均匀,则其发生三阶相变。
  • Computational Materials Science and Numerical Modelling
  • 田泽安,周丽丽,莫云飞,梁永超,刘让苏
    中国有色金属学报(英文版). 2015, 25(12): 4072-4079.
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    采用分子动力学模拟方法研究液态金属锌快速凝固过程中多晶形选择。并采用多种方法如g(r)函数,能量、CNS、基本团簇法和三维可视化对结果进行分析。结果表明,当T>Tc(Tc为晶化起始温度)时,冷速对微观结构没有明显的影响;在晶化的第一阶段,尽管不同冷速下系统的显微组织不同,但晶核的形态相似,都是由层状分布的FCC和HCP结构组成;冷速对多晶形选择的影响在晶化的第二个阶段开始凸显出来:在较高冷速下,FCC原子的快速增加导致最后形成FCC和HCP共存的晶体结构;而在较低冷速下,HCP原子以FCC原子减少为代价快速增加,系统最终形成完美的HCP晶相。对于多晶形选择,冷速是一个非常重要的因素。
  • 张冬云,杨萍,都政,袁秋华,宋申华,任祥忠,张培新
    中国有色金属学报(英文版). 2015, 25(12): 4080-4088.
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    采用分子动力学方法研究氢氧化镁的力学性能和点缺陷能,而对体相和表面所含点缺陷的微观电子结构采用第一性原理进行研究。结果表明,根据缺陷能分析,阳离子间隙和置换缺陷非常容易产生,因此对于氢氧化镁通过引入其他阳离子进行改性相对容易。高的OH键(OH Schottky缺陷)或H键(H的Frenkel缺陷和Schottky缺陷)提高了氢氧化镁脱水过程所获得熵的能垒,从而提高了氢氧化镁的分解温度,这是氢氧化镁能够满足填充型阻燃添加剂的要求本质原因之一。建立了氢氧化镁MD模拟的势能模型,通过模拟计算揭示了氢氧化镁晶体结构与力学性能的关系。为了获得具有较好机械加工性能的添加型阻燃剂,应选薄层状氢氧化镁。确定了含点缺陷氢氧化镁的电子结构。揭示了离子掺杂对氢氧化镁晶体的影响机制,为掺杂离子的选择提供了理论指导。
  • 董国疆,赵长财,押媛媛,赵建培
    中国有色金属学报(英文版). 2015, 25(12): 4089-4101.
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    在现有热态颗粒介质压力成形(HGMF)工艺有限元仿真分析中,需要假设离散性质的颗粒介质为连续体(Drucker-Prager模型),这使得颗粒介质在传压和流动过程中产生拉应力,与实际工艺不相符。为解决此问题,提出离散元与有限元(DE-FE)耦合仿真分析方法。通过颗粒介质传压性能实验和板材热单向拉伸实验得到仿真模型的材料参数,采用Visual Basic语言建立DE-FE耦合仿真平台,分析HGMF工艺成形AA7075-T6圆锥形件的工艺特征,并进行工艺试验验证。研究表明: DE-FE耦合仿真结果与实验结果吻合较好,为解决离散体与连续体耦合作用的力学问题提供新的分析手段。
  • 魏薪,董超芳,陈章华,黄建业,肖葵,李晓刚
    中国有色金属学报(英文版). 2015, 25(12): 4102-4109.
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    利用基于密度泛函GGA-rPBE方法的平板模型研究SO2和H2O在面心立方金属Cu (100)表面的共吸附行为。SO2和H2O在Cu (100)表面单分子吸附的计算结果表明,在覆盖度为0.25分子层和0.5分子层的情况,二者均不能以化学键的形式吸附在Cu (100)表面上。针对SO2和H2O在Cu (100)表面的共吸附行为,计算弛豫后的吸附结构、吸附能和电子性质(包括差分电荷密度、价电荷密度、Bader电荷分析和分态密度分析)。结果表明,覆盖度为0.25分子层时,H2O和SO2以化学吸附的形式各自吸附在表面不同Cu原子上;覆盖度为0.5分子层时,H2O分子解离成OH和H,OH吸附在表面Cu原子上,而H与SO2键合后共同远离表面。
  • Mine Engineering, Metallurgical Engineering, Chemistry and Chemical Engineering
  • 吴世发,杨聪仁,覃文庆,焦芬,王军,张雁生
    中国有色金属学报(英文版). 2015, 25(12): 4110-4118.
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    利用X-射线光电子能谱(XPS)和循环伏安(CV)法研究黄铜矿的钝化膜组成。浸出试验结果表明:无菌浸出和微生物浸出黄铜矿30 d后,Cu的浸出率分别为4.0%和21.5%,Fe的浸出率分别为3.8%和10.5%。XPS分析结果表明:黄铜矿经无菌浸出和微生物浸出后,黄铜矿晶格的中Fe原子优先溶解到溶液中,并且在其表面形成S22-、Sn2-和S0。此外,黄铜矿经微生物浸出后,其表面还检测到SO42-,并且认为SO42-是以黄钾铁矾的形式存在。CV研究结果表明:Cu1-xFe1-yS2-z(y>x)和S0导致黄铜矿电极表面钝化。元素硫和黄钾铁矾包裹在黄铜矿表面对其浸出有一定的影响,然而二硫化物、多硫化物或者缺金属硫化物对阻碍黄铜矿浸出起更关键的作用。
  • 刘新星,王国华,霍强,谢建平,李寿朋,武海艳,郭玉洁,
    中国有色金属学报(英文版). 2015, 25(12): 4119-4125.
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    为提高阿希难处理金精矿的生物氧化效率,利用两步氧化法(高温化学氧化与随后的生物氧化)处理阿希金精矿,并优化了生物氧化阶段的溶液pH。结果表明,两步法生物氧化阶段最优pH范围为1.0~1.2,在此条件下,既能保持微生物的氧化活性又能减少铁钒沉淀的生成,可以有效提高氧化效率;铁、硫的氧化率分别提高了12.50%与15.49%,提金率提高了21.02%。因此,两步氧化法联合pH调控是一种高效氧化阿希金精矿的方法,在今后处理复杂难处理金精矿领域中具有广阔的应用前景。
  • M. YAGHOBI MOGHADDAM, S. Z. SHAFAEI, M. NOAPARAST, F. DOULATI ARDEJANI, H. ABDOLLAHI, M. RANJBAR, M. SCHAFFIE, Z. MANAFI
    中国有色金属学报(英文版). 2015, 25(12): 4126-4143.
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    使用响应面方法对在摇动的生物反应器里浸出铜进行模拟和优化。采用中温细菌生物浸出低品位铜矿石,研究浸矿过程参数的影响,包括pH值、矿浆浓度、亚铁离子起始浓度。检测了浸出1、4、9、14和24天后的铜浸出率,对浸出时间对浸出率的影响进行建模。采用中心组合设计法(CCD)建立模型,以预测最佳参数值。采用二次方程建模对实验范围内浸出22天的参数进行优化,以达到最大铜浸出率。在最佳条件下(初始pH值2.0,矿浆浓度1.59%,亚铁离子浓度为0)模型预测的铜浸出率为85.98%,这非常接近实验结果(84.57%)。对pH值和矿浆浓度之间以及pH值和亚铁离子浓度之间的相互作用的影响进行研究。结果显示,亚铁离子起始浓度和矿浆浓度之间没有明显的相互作用,而且发现在最佳pH值和矿浆浓度下,铜的浸出率与亚铁离子起始浓度值没有关系。
  • 刘金香,谢水波,王永华,刘迎九,蔡萍莉,熊芬,王文涛
    中国有色金属学报(英文版). 2015, 25(12): 4144-4150.
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    在厌氧环境下,以蒽醌-2-磺酸钠(AQS)作为腐殖质模式物,对奥奈达希瓦氏菌(Shewanella oneidensis,S. oneidensis)还原U(VI)的效果与主要影响因素进行研究。结果表明:在30 °C,当pH值为7.0,AQS为1.0 mmol/L,反应96 h后,S. oneidensis对U(VI)的去除率达到99.0%。AQS浓度为0.5~1.0 mmol/L时,其能有效促进U(VI)的还原,当AQS浓度超过2.0 mmol/L时,其对U(VI)的还原促进作用明显减小。Cu2+、Cr6+和Mn2+对U(VI)的还原均表现出明显的抑制作用,而Zn2+对U(VI) 的还原影响较小。NO3-离子浓度低于0.5 mmol/L时,其对U(VI)的还原基本没有影响,而当NO3-离子浓度高于1.0 mmol/L时,其对U(VI)的还原存在明显的抑制作用。当SO42-离子浓度低于5.0 mmol/L时,其对U(VI)的还原有微弱的促进作用。在AQS+S. oneidensis+ U(VI)还原体系中投加零价铁(ZVI),能快速促进U(VI)的还原,且U(VI)的还原率与ZVI的投加量(0~2.0 mg/L)呈正相关。XPS分析结果表明:菌体表面沉积U(VI)和U(IV)两种价态的U元素,反应后的铀主要形成稳定的UO2
  • 杨会宾,潘晓林,于海燕,涂赣峰,孙俊民
    中国有色金属学报(英文版). 2015, 25(12): 4151-4159.
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    结合X射线衍射和扫描电镜技术,对三水铝石矿与纯三水铝石的晶体结构和微观形貌进行对比,并对其在常压和NaOH溶液中的溶出动力学和溶出机理进行系统研究。结果表明,与纯三水铝石相比,铝土矿中三水铝石的单晶颗粒较小,而晶面间距较大。二者上述结构差异性导致矿石中三水铝石晶体缺陷较多,在碱溶液中溶解时需要克服的能量较低。建立三水铝石矿与纯三水铝石的溶出动力学方程,计算得到其溶出表观活化能分别为99.144和115.149 kJ/mol。
  • 刘桂华,李铮,齐天贵,周秋生,彭志宏,李小斌
    中国有色金属学报(英文版). 2015, 25(12): 4160-4166.
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    通过在线测定种分过程铝酸钠溶液的电导率,计算种分过程中组分的活度和缔合度,研究铝酸钠溶液的种分机理。结果表明:浆液电导率随着氢氧化铝含量增加呈线性降低;种分初期60 min内浆液电导率和铝酸钠溶液和浆液电导率的差值均显著降低,然后随种分的进行而显著升高,但在10 h后电导率增大幅度变小。低浓度溶液中NaOH和 NaAl(OH)4活度较高,有利于种分,使溶液和浆液间电导率差值增大;且种分初期溶液中离子对多,有利于Na+Al(OH)4- 吸附在晶种表面,导致溶液中生成离子对的平衡被打破,从而使电导率差值减小。
  • 王璐,张国华,党杰,周国治
    中国有色金属学报(英文版). 2015, 25(12): 4167-4174.
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    为研究辉钼精矿的氧化焙烧机理分别在673、723、773、873、973 K下进行氧化焙烧实验。分别采用X射线衍射(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)对氧化过程中产物的物相和形貌进行分析。结果表明,在纯氧条件下,MoS2直接氧化成MoO3,并且随着焙烧温度的升高,产物的形貌发生了明显变化。在纯氧气氛下,当温度高于873 K时有烧结现象发生,烧结物大部分是由氧化产物MoO3组成,同时含有少量未氧化完全的MoS2
  • 张纯,闵小波,张建强,王密,周波生,沈忱
    中国有色金属学报(英文版). 2015, 25(12): 4175-4182.
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    湿法炼锌中性浸出渣(中浸渣)是含有Cd和Zn等重金属元素的一种危险中间物料,对环境造成严重危害。本研究所用锌中浸渣含有约35.99% Zn、15.93% Fe和0.26% Cd,而Cd主要以铁酸盐的形式存在。研究硫酸肼浓度、硫酸初始浓度、温度、时间以及液固比对酸性还原浸出锌中浸渣Cd、Zn和Fe浸出率的影响。结果表明,中浸渣在硫酸肼浓度为33.3 g/L、硫酸初始浓度为80 g/L、浸出温度为95 °C、液固比为10 mL/g、搅拌速度为400 r/min条件下还原浸出120 min,Cd、Zn和Fe的浸出率分别达90.81%、95.83%和94.19%。X射线衍射及扫描电镜-能谱分析显示还原浸出渣的主要物相为硫酸铅(PbSO4)以及硫酸锌肼复盐((N2H5)2Zn(SO4)2)。
  • A.A.NAYL,H.F.ALY
    中国有色金属学报(英文版). 2015, 25(12): 4183-4191.
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    采用0.4 mol/L煤油稀释的甲基三烷基氯化铵从钛铁矿的酸性硫酸盐浸取液中萃取V(V)和Cr(III)。研究不同参数如平衡时间、硫酸盐浓度、甲基三烷基氯化铵浓度、平衡pH值和萃取温度对萃取过程的影响。利用甲基三烷基氯化铵萃取V(V)和Cr(III)包含了阴离子交换机制,对于V(V),在低平衡pH值时萃取物为[(VO2SO4)R4N]org,而对于Cr(III),在高平衡pH值时萃取物为[R4N-Cr(OH)4]org。计算的热力参数表明,对于V(I),萃取过程是一个吸热反应,而对于Cr(III),萃取过程是一个放热反应。DGex和DSex的计算值表明,V(V)和Cr(III)的萃取反应为自发随机进行的。V(V)和Cr(III)经剥离、沉淀、分离后,在500 °C煅烧2.0 h,经过冲洗和干燥后,得到相应的纯氧化物。
  • 唐鸿鹄,孙伟,韩海生
    中国有色金属学报(英文版). 2015, 25(12): 4192-4200.
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    提出一种采用润湿球磨和硫化浮选相结合的综合回收烧结机静电除尘灰的新方法。采用粉末润湿性分析、X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和矿物参数自动定量分析系统(MLA)研究烧结机静电除尘灰及处理产物的矿物学特性。结果表明:烧结机静电除尘灰主要的含铅物相是羟基氯化铅,同时大部分的颗粒都被氯化钾包覆。润湿球磨能够加速烧结机静电除尘灰的分散,同时氯化钾包被转化为K+浓度为20.78 g/L的浸出液。硫化浮选过程中可以得到Pb品位40.82%、Ag品位0.96 kg/t的铅银精矿以及Fe品位60.89%的铁精矿。Pb、Ag和Fe的回收率分别达89.57%、87.85%和88.58%。研究结果显示,提出的新方法是一种可行且有前景的烧结机静电除尘灰综合利用方法。
  • 陈敏,汤爱涛,肖玄
    中国有色金属学报(英文版). 2015, 25(12): 4201-4206.
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    结合热分析、XRD、SEM和粒度分析系统研究球磨时间对钛精矿碳热还原的影响。结果表明:球磨过程中石墨晶体结构容易沿(002)晶面被破坏。高转速下球磨4 h后钛精矿/石墨混合粉料的粒度大幅度降低,获得了均匀的复合组织结构。球磨有效降低了钛精矿不同阶段的还原反应温度,钛氧化物逐级还原反应完成。
  • 陈婷,李斌,方磊,陈德睢,许文斌,熊春华
    中国有色金属学报(英文版). 2015, 25(12): 4207-4215.
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    通过响应面法,对增强凝胶型弱酸性树脂(110-H)在水溶液中对稀土元素铕的吸附作用进行优化。实验表明在最佳条件下110-H对铕的吸附量(346.85 mg/g)令人满意,是目前对铕离子吸附量最高的材料之一。吸附过程拟合一级反应动力学和朗缪尔等温线模型,吸附热力学参数分别为ΔH=36.1 kJ/mol,ΔS=200 J/(mol·K)。解吸实验表明110-H可以用浓度为0.1 mol/L的HCl溶液洗脱以实现再生。用红外光谱和扫描电镜技术对比树脂吸附金属离子前、后特征以分析其吸附机理。
  • P.SURESH,J.JUDITHVIJAYA,L.JOHNKENNEDY
    中国有色金属学报(英文版). 2015, 25(12): 4216-4225.
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    采用微波照射法成功制备新型氧化锆、氧化镍和氧化锌负载活性炭纳米颗粒。采用XRD、HR-SEM和BET对合成纳米颗粒进行表征。利用UV-Vis漫反射光谱法研究Zr-AC、Ni-AC和Zn-AC复合材料的光学性能。验证了紫外光照射下印染废水的光催化效率。每隔一定时间观察印染废水的化学需氧量,以计算化学需氧量的去除率。结果表明,Zn-AC复合材料具有明显的光催化性,这归因于紫外光区域吸光度的增大、染料分子的有效吸附能力、辅助电荷转移和电子-空穴对抑制重组。利用Zn-AC复合材料降解印染废水可以得到最大的降解率(82%化学需氧量去除率)。在Zn-AC复合材料表面设计一个可能实现的协同机制。Zn-AC复合材料重复使用5次后,其催化活性无明显降低。