2016年, 第26卷, 第7期　刊出日期：2016-07-25

  

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  纯铜在低温和极低应变速率下的初始蠕变和粘弹性回复

  申俊杰，Ken-ichi IKEDA, Satoshi HATA, Hideharu NAKASHIMA

  中国有色金属学报（英文版）. 2016, 26(7): 1729-1735.

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  采用高应变分辨率的螺旋弹簧蠕变试验法，研究晶粒尺寸d_g为40 μm纯铜在低温(T <T_m，T_m为纯铜的熔点)和应变速率小于1×10^-10 s^-1条件下的蠕变和粘弹性回复行为。采用基于蠕变曲线尺度因子的数据解析法，代替传统基于外推的稳态蠕变速率的蠕变数据解析法。结果表明:纯铜低温、低应力初始蠕变行为可由幂律蠕变方程描述，因为幂律蠕变方程初始参数不随蠕变时间改变而变化；粘弹性应变为弹性应变的1/6；粘弹性应变速率的对数和粘弹性应变的对数呈线性关系(斜率为1)。因此，纯铜低温、低应力蠕变可能由三维位错网的收缩机制控制。
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  等通道转角挤压加工路径对纯铜晶粒细化的影响

  唐超兰，李 豪，李赛毅

  中国有色金属学报（英文版）. 2016, 26(7): 1736-1744.

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  针对经过90°模具、8道次等通道转角挤压的纯铜，采用电子背散射电子衍射(EBSD)和透射电镜(TEM)分析大范围内加工路径对其显微组织演变的影响。每个路径按照道次间棒料绕其长轴转动角度(χ)进行定义，角度变化范围为0°~180°。EBSD所测大角度晶界比例和晶粒大小结果表明，当χ=90°时晶粒细化效率最高，χ=180°时晶粒细化效率最低。该趋势得到TEM结果的进一步佐证。对比EBSD和TEM结果还发现，在定量比较ECAE材料的显微组织差异时，应该充分考虑晶粒组织形貌的非等轴特征。
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  放电等离子烧结Cu-YSZ复合材料的显微组织表征和干滑动摩擦行为

  Jafar MIRAZIMI, Parvin ABACHI, Kazem PURAZRANG

  中国有色金属学报（英文版）. 2016, 26(7): 1745-1754.

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  采用放电等离子烧结制备钇稳定氧化锆(YSZ)增强铜基复合材料。为作比较，在相同条件下制备了纯铜样品。研究了粒子含量对复合材料显微组织、相对密度、电导率和维氏硬度的影响。利用销-盘装置研究材料在不同条件下的干滑动摩擦行为。干滑动摩擦测试后，采用场发射扫描电子显微镜对磨损表面进行观察。显微组织结果表明增强粒子在铜基体中分布均匀。所有样品的相对密度都达到95%以上。当YSZ含量从0增加至5%(体积分数)时，材料的电导率从99.2%IACS 降至65%IACS。Cu-5%YSZ复合材料的硬度比纯铜硬度大两倍。在加载载荷为50 N和滑动距离为1000 m条件下，纯铜的体积损失和磨损率分别为1.48 mm³和1.5×10^-3 mm³/m。而对于5% YSZ增强的复合材料，其体积损失和磨损率分别降至0.97 mm³和0.9×10^-3 mm³/m。此外，材料的摩擦因数从0.6降至0.4。磨损表面和磨粒观察结果表明纯铜的磨损机理为塑形变形和分层，而对于复合材料，磨损机理为氧化和犁沟。因此，Cu-YSZ复合材料可用于要求具有高电导率和热导率以及耐磨性能的继电器、电流接触器，开关和断路器。
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  多壁碳纳米管增强的Cu-Sn合金的显微组织和干滑动磨损行为

  H. M. MALLIKARJUNA, K. T. KASHYAP, P. G. KOPPAD, C. S. RAMESH, R. KESHAVAMURTHY

  中国有色金属学报（英文版）. 2016, 26(7): 1755-1764.

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  通过粉末冶金技术制备多壁碳纳米管(MWCNTs)增强的Cu-Sn合金纳米复合材料。CNTs的质量分数从0以0.5%的增量逐步增加到2%，研究纳米复合材料的密度、硬度、电导率和摩擦磨损行为。结果表明:纳米复合材料的密度随CNTs含量的增加而降低；添加CNTs能显著提高纳米复合材料的硬度；相对于没有增强的合金，纳米复合材料具有低的摩擦因数和更好的耐磨性。当外加负载为5 N时，与Cu-Sn合金相比，含量为2%的多壁碳纳米管增强的Cu-Sn合金纳米复合材料的摩擦因数和磨损量分别降低了72%和68%。报道了复合材料磨损表面的磨损机理。此外，合金的电导率随CNTs含量的增加而降低。
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  直径方向上仅有几个晶粒时纯镍丝材的拉伸变形行为

  王传杰，王春举，徐 杰，张 鹏，单德彬，郭 斌，王振龙

  中国有色金属学报（英文版）. 2016, 26(7): 1765-1774.

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  研究纯镍丝材单向微拉伸塑性变形过程中的流动应力和非均匀变形行为尺寸效应。实验发现，流动应力随晶粒尺寸的增加(或直径方向上晶粒数量的减少)而降低，而非均匀变形程度增加。当直径方向上少于9.3个晶粒时，流动应力随晶粒尺寸增加而快速降低。通过引入晶界尺寸因子构建介观尺度材料本构模型揭示丝材微拉伸流动应力尺寸效应。结果表明，断裂应变和断裂应力随着晶粒尺寸的增加而减小。当试样直径方向上少于14.7个晶粒时，断裂应变和断裂应力快速降低，表明微拉伸过程中的非均匀变形程度随着直径方向上晶粒数量的减小而增加。当试样直径方向上的晶粒数量减少时，断口形貌变得越来越不规则。从材料微观组织分布方面分析了不规则断口形貌的形成机理。
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  Si对Zn-38Al-2.5Cu合金显微组织、力学性能及热疲劳性能的影响

  刘 婷，司乃潮，刘光磊，张 瑞，祁昌洋

  中国有色金属学报（英文版）. 2016, 26(7): 1775-1782.

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  研究了添加Si对Zn-38Al-2.5Cu合金显微组织、力学性能及热疲劳性能的影响。结果表明:Si的添加使锌铝合金产生成分过冷。当Si添加量为0.55%时，合金组织细化显著，力学性能最优。继续添加Si，Si相聚集长大，晶粒粗化，合金力学性能下降。由于塑性变形形成的凹坑及氧化是热疲劳裂纹萌生的主要原因。在裂纹扩展前期，裂纹附近形成的疏松多孔的氧化区加快裂纹生长，符合Paris公式，裂纹主要沿晶界扩展。裂纹扩展后期，二次裂纹的快速生长吸收了主裂纹生长所需的部分能量，裂纹进入缓慢增长阶段，裂纹变为沿晶和穿晶混合的扩展特征。
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  晶粒细化和残余元素对A713铸态铝合金热裂行为的影响

  Anil Kumar BIRRU, D. BENNY KARUNAKAR

  中国有色金属学报（英文版）. 2016, 26(7): 1783-1790.

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  为减少或防止热裂现象的产生，研究具有长程凝固区A713铸态铝合金的热裂行为。对添加不同晶粒细化剂如Al-2.5Ti-0.5C和Al-3.5Ti-1.5C的合金在不同浇铸温度(700、750和780 °C)条件下进行热裂实验。结果表明:添加晶粒细化剂Al-3.5Ti-1.5C能减少热裂现象的产生，但仅添加晶粒细化剂不能完全阻止A713铸态铝合金中热裂现象的产生。这与早期一些研究者得出的结论相矛盾。考察了铁元素对A713铸态铝合金热裂行为的影响。结果显示，同时添加晶粒细化剂和铁元素能减少A713铝合金的内部枝晶分离，从而沿晶界产生枝晶间的联锁。因此，铁元素作为工业铝中的一种杂质元素，能阻止A713铝合金热裂现象的产生。
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  碳化硅与氟钛酸钾原位反应制备AA6061/TiC铝基复合材料的显微组织与力学性能表征

  K. JESHURUN LIJAY, J. DAVID RAJA SELVAM, I. DINAHARAN, S. J. VIJAY

  中国有色金属学报（英文版）. 2016, 26(7): 1791-1800.

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  采用K₂TiF₆无机盐和SiC陶瓷颗粒与铝熔体原位反应制备不同含量TiC颗粒(0, 2.5%, 5%, 质量分数)增强AA6061铝合金。为分解SiC释放碳原子，合金在高温下进行铸造，并保温一段时间。X射线衍射分析表明铝基复合材料中只生成TiC颗粒而未见其他金属间化合物。采用场发射扫描电子显微镜(FESEM)和背散射电子衍射(EBSD)分析AA6061/TiC复合材料的显微组织。结果表明原位生成的TiC颗粒分布均匀，界面清晰，结合良好，并具有立方、球形和六方等形状。EBSD图像表明TiC颗粒对复合材料具有明显的晶粒细化效果。TiC颗粒可提高铝基复合材料的显微硬度和抗拉强度。
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  SiC含量对Al/SiC纳米复合材料干滑动磨损、腐蚀以及腐蚀磨损行为的影响

  Sareh MOSLEH-SHIRAZI, Farshad AKHLAGHI, Dong-yang LI

  中国有色金属学报（英文版）. 2016, 26(7): 1801-1808.

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  纳米复合材料的腐蚀、腐蚀磨损以及干摩擦磨损行为非常复杂，受化学、物理和机械等多方面因素影响。采用机械球磨、冷压和热挤压技术制备Al/SiC纳米复合材料，研究纳米SiC含量对材料硬度、干滑动磨损、腐蚀和腐蚀磨损行为的影响。采用电化学极化测试研究了复合材料在3% NaCl溶液中的抗腐蚀性能。采用盘-销装置研究了复合材料的干滑动磨损和在3% NaCl溶液中腐蚀磨损性能。利用扫描电子显微镜研究了材料及磨损表面的显微组织。结果表明，随着SiC含量的增加，纳米复合材料的干滑动摩擦和抗腐蚀性能均得到提高。由于溶液的润滑作用，使材料软化的摩擦因数和摩擦生热均降低。与基体合金相比，纳米复合材料的强度和抗腐蚀性能提高，因此其抗腐蚀磨损性能也提高。对于未增强的基体合金，其磨损机理为黏着磨损，而对于Al/SiC纳米复合材料，磨损机理转变为磨粒磨损。
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  摩擦速度和加载载荷对时效态Al-Sn-Cu合金摩擦磨损性能的影响

  章升程，潘清林，严 杰，黄 星

  中国有色金属学报（英文版）. 2016, 26(7): 1809-1819.

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  研究在油润滑状态下摩擦速度和加载载荷对时效态Al-Sn-Cu合金摩擦磨损性能的影响。结果表明:由于峰时效合金较欠时效和过时效合金具有最佳的强度-塑性配比和更高的硬度，因此峰时效合金表现出最优的摩擦磨损性能。摩擦速度和加载载荷对合金磨损率和摩擦因数具有显著影响。随着摩擦速度的增大，磨损表面的润滑膜和Sn相更为均匀，合金的磨损率和摩擦因数均降低；然而随着加载载荷的增加，均匀的润滑膜和Sn相被严重破坏，合金磨损率急剧上升。Sn相和包括中间润滑层、摩擦氧化层的润滑膜是影响Al-Sn-Cu合金摩擦磨损性能的决定性因素。
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  蛇形通道法制备ZL101铝合金半固态浆料

  程书建，赵宇宏，侯 华，靳玉春，郭晓晓

  中国有色金属学报（英文版）. 2016, 26(7): 1820-1825.

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  采用蛇形通道法制备ZL101铝合金半固态浆料，研究浇注温度、弯道数量、蛇形通道温度对ZL101铝合金半固态浆料显微组织的影响。结果表明:浇注温度在630~680 °C范围时可获得满意的ZL101铝合金半固态浆料，随浇注温度的降低，初生α(Al)由蔷薇状向近球状或球状组织演变。在相同浇注温度下，弯道数量增加，可以改善初生α(Al)晶粒的形貌，降低晶粒尺寸。当蛇形通道温度提高时，通过降低浇注温度，同样可以获得合格的半固态浆料。弯道内的合金熔体具有“自搅拌”作用，使初生晶核演变为球状或近球状晶粒。
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  超声处理对Mg-6Zn-0.5Y-2Sn合金显微组织及力学性能的影响

  薛寒松，邢志辉，张维娜，杨 钢，潘复生

  中国有色金属学报（英文版）. 2016, 26(7): 1826-1834.

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  研究超声处理对Mg-6Zn-0.5Y-2Sn合金显微组织及力学性能的影响。结果表明，超声处理对 Mg-6Zn- 0.5Y-2Sn合金显微组织及力学性能有显著影响。Mg-6Zn-0.5Y-2Sn合金是由α-Mg相、MgZn₂相、MgSnY相、Mg₂Sn相和少量I相组成。经超声处理后，I相基本消失，并且随着超声功率的提高，粗大的枝晶结构逐渐变成圆整的等轴晶，位于晶界附近粗大、半连续、不均匀分布的第二相逐渐变得细小、不连续、均匀且弥散分布。当超声功率达到700 W时，Mg-6Zn-0.5Y-2Sn合金的综合力学性能达到最佳。与未超声处理的镁合金相比，其屈服强度、极限抗拉强度和伸长率分别提高了28%、30% 和67%。
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  Mg-7Gd-3Y-1Nd-1Zn-0.5Zr合金的显微组织演变及力学性能

  李 蒙，张 奎，杜志伟，李兴刚，马鸣龙

  中国有色金属学报（英文版）. 2016, 26(7): 1835-1842.

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  利用XRD、OM、SEM、TEM测试技术和室温拉伸试验研究均匀化热处理对Mg-7Gd-3Y-1Nd-1Zn- 0.5Zr(质量分数，%)合金显微组织及力学性能的影响。结果发现，铸态组织主要由α-Mg、(Mg, Zn)₃RE相和堆垛层错组成，热处理使(Mg, Zn)₃RE部分回溶、晶界附近的堆垛层错消失，但沿着晶界产生了块状14H型长周期堆垛有序(LPSO)相。铸态合金的抗拉强度、屈服强度和伸长率分别为187 MPa、143 MPa和3.1%；而经均匀化热处理后合金的抗拉强度、屈服强度和伸长率分别为229 MPa、132 MPa和7.2%。
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  Al 7075和Mg AZ31合金扩散连接:工艺参数、显微组织分析和力学性能

  Seyyed Salman SEYYED AFGHAHI, Mojtaba JAFARIAN, Moslem PAIDAR, Morteza JAFARIAN

  中国有色金属学报（英文版）. 2016, 26(7): 1843-1851.

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  采用扩散连接方法在压力范围10~35 MPa、温度430~450 °C、时间60 min，真空13.3 mPa条件下连接Al 7075和 Mg AZ31合金。采用扫描电子显微镜、X射线能谱和X射线衍射分析合金的显微组织演变、相分析和元素分布。结果表明:25 MPa为最佳的压力条件，在此条件下接头发生最小的塑性变形；在界面过渡区可观察到含不同金属间化合物如Al₁₂Mg₁₇, Al₃Mg₂ 和 α(Al)的固溶体反应层；随着温度的升高，反应层的厚度增大，更多的铝原子扩散进入镁合金，且界面朝着铝合金移动；在温度440 °C、压力25 MPa下得到最大的结合强度38 MPa。断口形貌研究表明，脆性断裂来自于Al₃Mg₂相。
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  AA1060铝合金和C1100工业纯铜搅拌摩擦点焊的演变性能

  Mukuna P. MUBIAYI, Esther T. AKINLABI

  中国有色金属学报（英文版）. 2016, 26(7): 1852-1862.

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  采用搅拌摩擦点焊技术连接纯铜(C11000)和纯铝(AA1060)板材，并表征了焊缝的演变性能。在不同转速和送入深度下，采用不同形状刀具制备点焊焊缝。在焊缝两边可观察到不同长度铜环，这表明铜向前挤压进入铝板，有助于得到高强焊缝。采用能量散射谱和X射线衍射研究手段可观察到在铝基体中存在铜粒子，且有各种不同的金属间化合物存在。除了在转速800 r/min下采用锥形销和凹形肩得到的焊缝外，最大的拉伸断裂载荷随着送入深度的增加而增大。在剪切-拉伸载荷条件下，所有的搅拌摩擦点焊接头产生了点焊熔核滑脱失效模式。在样品锁眼附近得到了峰值硬度，这同焊接搅拌区存在金属间化合物有关。
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  TA2纯钛在热压缩过程中形变、再结晶与相变的交互作用

  李 凯，杨 平

  中国有色金属学报（英文版）. 2016, 26(7): 1863-1870.

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  选取TA2合金进行压缩来研究纯钛在热压缩过程中形变、再结晶与相变的交互作用规律，在不同的变形参数下进行热模拟压缩实验。实验发现，在热压缩之后的冷却过程中有明显的变体选择现象发生，在压应力作用下[0001]垂直于压缩方向的柱面织构组分会优先形成，因此会造成通过相变而产生的强柱面织构与变形α相所产生的强基面织构有明显的不同。研究表明，形成最小的弹性应变能是促使变体选择产生的主要原因。同时，对TA2纯钛在热变形过程中的再结晶规律和组织转变特征进行了研究。
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  固态渗碳对Ti-6Al-4V合金及其复合材料 (TiB+La₂O₃)/Ti-6Al-4V表面显微组织和硬度的影响

  段宏强，韩远飞，吕维洁，毛建伟，王立强，张 荻

  中国有色金属学报（英文版）. 2016, 26(7): 1871-1877.

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  以Ti-6Al-4V合金和(TiB+La₂O₃)/Ti-6Al-4V 复合材料为研究对象，研究固态渗碳法对两种材料表面显微组织和硬度的影响规律。将包覆于石墨粉中的试样置于密封的石英管中，在1227 K下保温24 h，成功实现了两种材料表面渗碳处理。显微组织和物相分析结果表明，固态渗碳后基体中原位生成了TiC 增强体和Ti-C 固溶体，且扩散层中的等轴α-Ti 相的体积分数随试样深度增加呈明显降低趋势；硬度测试结果表明，两种材料渗碳表面的显微硬度与未处理材料相比都明显提高了约100%，随试样深度增加而变化的碳含量在渗碳试样中形成了约300 μm 的硬化层。同时，固态渗碳对内部组织和硬度的影响很小，表明该方法是一种有效强化钛合金及其复合材料的表面处理方法。
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  自蔓延高温合成(TiB₂+Al₂O₃)/NiAl复合材料的显微组织及演化机制

  宋晓杰，崔洪芝，曹丽丽，P. Y. GULYAEV

  中国有色金属学报（英文版）. 2016, 26(7): 1878-1884.

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  采用自蔓延高温合成技术制备(TiB₂+Al₂O₃)增强NiAl基复合材料，并研究其相组成、显微组织和演化机制。结果表明:复合材料的组织及陶瓷相的形貌随添加(TiB₂+Al₂O₃)含量的不同而变化，TiB₂在短时间内以自组装的模式形成长条状、片状、鱼骨状以及规则的四方体和六棱柱等不同形态。TiB₂的尺寸在2~5 μm之间，与不规则的Al₂O₃伴生存在，少量TiB₂分布于NiAl基体中。随着陶瓷相含量的增多，TiB₂的形状趋于规则，且在NiAl基体中的分布更加均匀。
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  深过冷K4169高温合金凝固组织演变和力学性能的关系

  张可人，谢发勤，胡 锐，吴向清

  中国有色金属学报（英文版）. 2016, 26(7): 1885-1891.

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  采用循环过热与熔融玻璃净化相结合的方法使K4169 高温合金获得了14~232 K过冷度。采用透射电子显微镜(TEM)、扫描电子显微镜(SEM)和光学显微镜等手段研究过冷K4169高温合金枝晶形貌以及相组成。研究发现，枝晶形貌、晶粒尺寸和晶间相都会随着过冷度的增加而发生明显改变。同时，系统研究过冷K4169高温合金凝固组织与力学性能之间的关系。实验结果表明，晶粒尺寸和晶间相含量的减小以及Laves相的均匀分布提高了合金的抗拉强度和伸长率，并且当过冷度达232 K时，合金具有最优力学性能，抗拉强度为932.2 MPa，伸长率为6.5%。
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  Nb-Ti-Si-Cr基超高温合金及其表面Zr-Y联合改性硅化物渗层的摩擦磨损性能

  李 轩，郭喜平，乔彦强

  中国有色金属学报（英文版）. 2016, 26(7): 1892-1901.

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  采用扩散共渗方法在Nb-Ti-Si-Cr基超高温合金表面制备Zr-Y改性的硅化物渗层，对比研究基体合金和共渗层在室温和800 °C与SiC球对磨时的摩擦磨损性能。所制备的Zr-Y改性硅化物渗层主要由较厚的(Nb, X)Si₂外层和较薄的(Ti, Nb)₅Si₄内层组成。共渗层的显微硬度明显高于基体合金。基体合金和共渗层在常温和800 °C时的磨损率均随摩擦载荷的增加而增加，但在相同的摩擦条件下，共渗层的磨损率明显低于基体合金。Zr-Y改性硅化物渗层在室温和800 °C时的磨损抗力均优于基体合金，能够为基体合金提供良好的保护。
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  基于响应面法的Inconel 625合金大型厚壁管挤压加工窗口确定

  郭良刚，党 利，杨 合，张 君，郑文达

  中国有色金属学报（英文版）. 2016, 26(7): 1902-1911.

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  研究确定难变形Inconel 625合金大型厚壁管挤压加工窗口，是获得具有良好组织性能挤压管材的关键。采用响应面法建立了一种确定基于温控挤压加工窗口的方法。首先，采用基于有限元计算数据的正交回归方法，建立了分别描述温升和峰值温度与关键挤压参数之间的响应面模型；其次，基于建立的响应面模型，分析揭示了关键挤压参数对温升和温度峰值的交互作用规律；最后，通过绘制挤压速度和初始温度空间峰值温度的等高线图，建立了不同挤压比下挤压加工窗口。基于该挤压加工窗口，可方便快速地确定合适的关键挤压参数组合。
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  基于圆环劈裂试验的岩石静态和动态拉伸破坏特性

  李地元，王 涛，成腾蛟，孙小磊

  中国有色金属学报（英文版）. 2016, 26(7): 1912-1918.

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  对不同内径的大理岩圆环试样进行静态和动态劈裂试验，研究其在不同加载速率下的抗拉强度和破坏模式随内外径比值(ρ)的变化规律。结果表明:圆盘试样的动态抗拉强度约为其静态抗拉强度的5倍。圆环试样的破坏模式与试样内径大小以及加载速率有关。在静载试验条件下，当试样内外径比较小(ρ<0.3)时，试样以沿加载径向劈裂破坏为主，而随着内外径比的增大，在垂直加载方向上产生次生拉伸裂纹。在冲击荷载作用下，圆环破裂成4块，且当试样内外径比为0.5时，次生裂纹靠近入射杆。采用Hobbs公式计算的抗拉强度均比巴西圆盘的劈裂强度大，且静态劈裂试验的峰值荷载和圆环试样的内外径比呈负指数变化规律。利用圆环试样确定的岩石抗拉强度更像是材料的一种试验指标而不是材料属性。
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  不同应变率下干、湿岩石的强度特性

  周子龙，蔡 鑫，赵 源，陈 璐，熊 成，李夕兵

  中国有色金属学报（英文版）. 2016, 26(7): 1919-1925.

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  水和加载条件对岩石材料的强度有很大的影响，但高应变率下饱水岩石的动态特性研究仍十分缺乏。通过对干燥和饱水砂岩进行压缩试验，发现:干燥和饱水砂岩的动态压缩强度都随着应变率的增加而增大，且饱水岩石表现出更强的率相关性。引入干燥岩石强度与饱水岩石强度的比值(水影响因子WAF)来描述不同应变率下水对岩石压缩强度的影响。在静态压缩条件下WAF约为1.38，随着应变率的增加WAF不断减小。当应变率达到190 s^-1时，WAF减小至0.98，表明高应力率时饱水岩石的压缩强度可以大于干燥岩石的压缩强度。进而，基于滑移裂纹模型，讨论了水和应变率对岩石特性的双重影响，为实验结果提供了较好解释。
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  高温作用下和加热冷却后花岗岩力学性能的比较

  尹土兵，舒荣华，李夕兵，王 品, 刘希灵

  中国有色金属学报（英文版）. 2016, 26(7): 1926-1937.

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  运用带有加热装置的电液伺服材料试验机对热处理后和高温下的花岗岩进行了静态力学实验。分析了两种状态下花岗岩的应力-应变曲线及峰值强度、峰值应变和弹性模量随温度的变化规律，并且探讨了两种状态下岩石的破坏形态。结果显示，与热处理后的花岗岩相比，高温下花岗岩脆-延转变的临界温度更低, 压密阶段更长，弹性模量更小且损伤更大。此外，与热处理后的花岗岩相比较，高温下花岗岩的峰值应力更小，然而峰值应变却更大，且两者都随着温度的升高变化更加显著。另外，高温处理后和高温下花岗岩的破坏形态明显不同。低于100 °C时，两种状态下花岗岩的破坏形态相同，皆表现为劈裂破坏。然而，高于100 °C后，热处理后和高温下花岗岩的破坏形态分别表现为劈裂破坏和剪切破坏。
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  随机梯度提升方法预测有岩爆倾向矿山岩爆破坏的可行性

  周 健，史秀志，黄仁东，邱贤阳，陈 冲

  中国有色金属学报（英文版）. 2016, 26(7): 1938-1945.

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  基于254个岩爆破坏事件数据库，采用随机梯度提升方法(SGB)对岩爆破坏进行分类检验评估。SGB方法中选取 5 个可能性相关指标进行评价，包括应力条件因素、地下支护能力、地质构造以及岩爆发生场地质点峰值振动速度等指标。模型在评价过程中选取80%的原始数据进行建模并使用10倍交叉验证方法评估模型的性能，然后进行外部测试，用剩余20%的数据检验SGB模型的预测准确性。对于多类问题模型准确性分析采用分类准确率和科恩Kappa系数两种准确性方法。对岩爆破坏的数据准确性分析和Kappa系数的分析表明SGB模型分析法对于岩爆破坏预测是可靠的。
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  基于块体理论的碎裂矿段底部结构空间的稳定性

  胡建华，杨 春，周科平，李杰林，高 峰

  中国有色金属学报（英文版）. 2016, 26(7): 1946-1954.

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  底部结构是地下矿山规模开采的重要工程结构和爆破补偿空间。在碎裂矿段的地下采矿过程中，对底部空间的块体结构和三维岩石楔体开展稳定性分析是采矿成功的关键。楔体的稳定性主要由地质因素(包括底部结 构与楔体的工程尺寸、形状和空间位置)、产生楔体结构的不连续面的剪切强度和抗拉强度以及岩体应力分布控制。应用Unwedge软件，设计横断面夹角、底部结构走向和倾角3因素、5水平的正交试验，获得底部结构的优化设计参数。研究结果表明:地下空间的安全系数为1.2，底部结构的参数优化由爆破块度、水流方向和设备爬坡能力决定；楔体的稳定性根据块体形状和连续冒落进行分析；优化参数为断面夹角27°、走向315°~325°、倾角5°，满足底部结构空间块体安全稳定性要求，是合理优化的设计参数。
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  横向荷载作用下斜坡桩的可靠性分析

  蒋 冲，李天斌，周科平，陈 兆，陈 力，周子龙，刘 霖，沙 策

  中国有色金属学报（英文版）. 2016, 26(7): 1955-1964.

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  利用响应面方法开展横向荷载下斜坡桩的可靠性研究。引入一种考虑斜坡效应的新型载荷-位移(p-y)曲线方法模拟斜坡上横向受荷桩桩-土作用系统，采用斜坡桩桩顶位移和桩身弯矩作为功能准则，建立桩顶位移失效和桩身最大弯矩两种失效模式下横向荷载作用斜坡桩基的可靠性分析方法，利用蒙特卡罗法验证了斜坡地面上横向受荷桩的可靠性分析方法。讨论横向荷载作用下斜坡桩基可靠性的影响因素。结果表明，桩顶位移的变异性随着极限承载因数(N_pu)、50%水平的弹性模量(E₅₀)和水平荷载(H)变异系数的增加而增加，N_pu和无量纲系数(λ)的负相关关系使桩顶位移概率密度函数(PDF)值的分散性降低；相反，N_pu和λ的正相关关系使桩顶位移的PDF值产生较大变化。对于地面水平极限承载因数(N_po)和λ，N_po和λ之间的正相关关系和负相关关系均使桩头位移的PDF值产生较大变化，并且N_po和λ之间的负相关关系会明显增加这种变异的响应。
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  基于HHT的延期时间识别法在精确短延时爆破优化中的应用

  史秀志，邱贤阳，周 健，陈 新，范玉乾，卢二伟

  中国有色金属学报（英文版）. 2016, 26(7): 1965-1974.

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  延时爆破中延期时间的准确识别对于优化爆破设计和降低爆破振动效应具有重要作用。以超大断面调压竖井导井爆破为例，对比分析了基于Hilbert-Huang 变换(HHT)的EMD识别法和瞬时能量识别法在精确短延时爆破中的延期时间识别能力，发现EMD识别法的识别率在80%以上，而瞬时能量法识别率低于25%。通过单孔爆破振动信号瞬时能量分析表明，瞬时能量识别法适用于延期时间大于瞬时能量峰值半周期的微差爆破。将EMD识别法应用于紫金山露天矿微差爆破延期时间识别，为降低爆破振动和爆破大块率，以识别结果为依据对爆破参数进行了优化。现场实测数据表明:通过优化起爆雷管和延期时间，相同单孔药量下爆破振动降低30%以上；结合压渣爆破和前排抵抗线优化，爆破块度成功降低到3%以下。研究结果证明了基于HHT的延期时间识别法能有效实现爆破设计的优化，该识别方法对于其他类似爆破工程的设计优化具有一定的参考价值。
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  基于新型磁化助凝剂的超细泥化全尾砂动态絮凝沉降实验

  李 帅，王新民，张钦礼

  中国有色金属学报（英文版）. 2016, 26(7): 1975-1984.

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  为解决司家营铁矿超大规模超细泥化全尾砂浆体沉降速度慢、溢流水浑浊、絮凝剂单耗高等问题，基于新型磁化助凝剂，进行了室内超细泥化全尾砂动态絮凝沉降实验。为获得各影响因子(磁场强度、助凝剂单耗、絮凝剂单耗和供料速度)作用下最小的溢流水浊度，基于响应面分析法，进行了四因素五水平的中心组合实验设计。采用电位分析和电镜扫描等方法分析了助凝剂和絮凝剂的协同作用机理。结果表明:在磁场强度为0.3 T，助凝剂单耗为200 mL/t，絮凝剂单耗为30 g/t，供料速度为0.6 t/(m²·h)时，絮凝剂单耗、溢流水浊度和含固量分别降低约50%、90%和80%；深锥单位面积处理能力、充填和干排效率分别提升约20%、17%和13%。新型磁化絮凝剂经济环保，在实现司家营铁矿7000万吨超细全尾砂浆体安全高效处置的基础上，可节约经济成本5300万元，在国内外矿山具有巨大的推广应用价值。
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  采空区三维激光扫描信息可视化处理集成系统研发

  罗周全，黄俊杰，罗贞焱，汪 伟，秦亚光

  中国有色金属学报（英文版）. 2016, 26(7): 1985-1994.

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  研发了集采空区激光扫描信息管理、空区激光探测点云数据去噪优化、空区三维模型构建及可视化显示和操作、模型编辑、剖面生成、空区体积及顶板面积计算、模型间布尔运算以及可与第三方软件交互等多种功能于一体的采空区三维激光扫描信息可视化集成处理系统。此系统具有界面简洁、数据导入导出接口丰富、集成度高及应用操作简便等特点。实践表明，该系统具有良好的稳定性和可靠性，且适应性强。
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  熵权-云模型对岩爆等级的预测

  周科平，林 允，邓红卫，李杰林，刘传举

  中国有色金属学报（英文版）. 2016, 26(7): 1995-2002.

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  采用熵权法和云模型判定岩爆等级。选用岩石的单轴抗压强度σ _c、单轴抗拉强度σ_t、切向应力σ_θ、岩石的压拉比σ_c/σ_t、岩石的应力系数σ_θ/σ_c和岩石的弹性变形指数W_et作为岩爆等级判定的因素建立岩爆评价指标体系。以收集到209组工程中的实际岩爆情况及数据作为样本进行分析计算，建立岩爆等级判定的熵权-云模型。运用该分析模型分析岩爆评价指标体系中评价指标的敏感性，并对收集到的工程实例岩爆情况进行判定，将结果 与Bayes、KNN和随机森林方法的判定结果进行比较。研究表明:评价指标体系中指标敏感性由大到小的顺序 为:s_q /s_c、s_q、W_et、s_c/s_t、s_t、s_c；熵权-云模型的判别准确率比Bayes、K最邻近结点算法(KNN)和随机森林(RF)方法高。