中国有色金属学报（英文版）

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Marat GAZIZOV, Rustam KAIBYSHEV

中国有色金属学报（英文版）. 2017, 27(6): 1215-1223.

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研究Al-Cu-Mg-Ag合金系AA2139合金在T6和T840条件下的高周疲劳行为。T840处理是在峰时效前进行压下量为40%的冷轧。与T6态相比，T840可提高合金的拉伸强度。但是两种条件下的疲劳寿命基本相同，因为热力加工过程对裂纹的萌生和扩展的影响较小。

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电磁胀形对5052铝合金疲劳行为的影响

王笃振,李宁,韩小涛,李亮,柳林

中国有色金属学报（英文版）. 2017, 27(6): 1224-1232.

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为了研究电磁胀形技术对铝合金疲劳行为的影响，对电磁胀形后的5052铝合金样件进行疲劳试验研究。疲劳应力-寿命曲线结果表明，相对于原始试样，电磁胀形后的疲劳试样疲劳强度有显著增加。采用扫描电子显微镜对断口形貌进行分析，结果表明，两种条件下，疲劳裂纹都萌生于存在应力集中的边角处，随着裂纹扩展都出现了典型的疲劳辉纹和韧窝结构。对比不同位置的疲劳辉纹宽度并计算裂纹扩展速率，由此得到的裂纹扩展速率曲线表明电磁胀形后试样疲劳裂纹扩展速率降低。理论分析表明疲劳强度的提高主要归因于电磁胀形引起的应变硬化和位错密度增加对裂纹尖端的屏蔽效应。

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热挤压多尺度B₄C增强5083铝基复合材料的加工、表征、室温力学性能和断裂行为

AliALIZADEH,AlirezaABDOLLAHI,MohammadJavdRADFAR

中国有色金属学报（英文版）. 2017, 27(6): 1233-1247.

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研究热挤压Al5083/B₄C纳米复合材料的显微组织表征和力学行为。Al5083和Al5083/B₄C粉末在氩气气氛和旋转速度400 r/min条件下球磨50 h。为提高伸长率，将球磨粉末与30%和50%（质量分数）平均粒径>100 μm和 <100 μm未球磨粉末进行混合，然后进行热压和热挤压，挤压比为9:1。采用光学显微镜、扫描电子显微镜、能谱、透射电子显微镜、拉伸和硬度测试研究了热挤压合金。结果表明，机械球磨和B₄C颗粒使Al5083合金的屈服强度从130 MPa 提高至560 MPa，但伸长率急剧下降(从11.3% 降至0.49%)。添加平均粒径<100 μm未球磨颗粒可提高合金的塑性但降低拉伸强度和硬度，而添加平均粒径>100 μm未球磨颗粒同时降低拉伸强度和塑性。随着未球磨颗粒含量的增加，断裂机理从脆性断裂转变为韧性断裂。

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不同温度下AA6061/Al₂O₃纳米复合材料的加工图和组织评价

H.R.EZATPOUR,S.A.SAJJADI,M.HADDADSABZEVAR,A.CHAICHI,G.R.EBRAHIMI

中国有色金属学报（英文版）. 2017, 27(6): 1248-1256.

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为确定热加工性能的最佳条件，在温度350~500 °C、应变率0.0005~0.5 s^-1下研究Al6061/Al₂O₃纳米复合材料的热压缩行为。采用双曲正弦函数得到材料热压缩测试活化能为285 kJ/mol。用动态材料模型和相应的加工图，确定了温度450 °C、应变速率0.0005 s^-1和温度500 °C、应变速率0.0005~0.5 s^-1为Al6061/Al₂O₃材料的热加工性能安全区，最大功率损耗率为38%。由于材料大变形，在温度400 °C和应变速率0.5 s^-1下得到了被伸长和扭结晶粒。

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AW-6016-T4板材的低温成形行为

M.KUMAR,N.SOTIROV,F.GRABNER,R.SCHNEIDER,G.MOZDZEN

中国有色金属学报（英文版）. 2017, 27(6): 1257-1263.

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研究析出强化AW-6016-T4金属板材的低温成形行为。利用拉伸和Nakazima测试方法获得材料在-196至25 °C范围内的流变曲线和成形极限曲线。结果表明，材料的强度和伸长率随温度的降低而增大。背散射电子衍射(EBSD)研究表明变形材料在室温和低温下显微组织有细微区别。但连续加热差热分析表明析出动力学之间无明显区别。本研究结果表明低温变形可用于制造8 mm 深的B柱，而常温变形只能制造6 mm深的B柱。

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流变压铸工艺参数对过共晶Al-30%Si合金显微组织和力学性能的影响

郑志凯,吉永健,毛卫民,岳锐,刘志勇

中国有色金属学报（英文版）. 2017, 27(6): 1264-1272.

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研究流变压铸工艺参数浇注温度、振动频率和蛇形通道弯道数量对Al-30%Si合金的显微组织和力学性能的影响。流变压铸过程中的半固态Al-30%Si合金浆料采用振动蛇形通道浇注工艺制备。实验结果表明：浇注温度、振动频率和通道数量对Al-30%Si合金显微组织和力学性能的影响较大。在浇注温度为850 °C、通道弯道数量为12和振动频率为80 Hz的条件下，流变压铸工艺制备的样品组织的初生硅晶粒被细化成平均粒径约为 24.6 μm的块状颗粒；此外，流变压铸样品的抗拉强度、伸长率和硬度分别为296 MPa、0.87%和HB 155。因此，振动蛇形通道浇注工艺能有效地细化组织中的初生Si晶粒。初生Si晶粒的细化是流变压铸样品力学性能改善的主要原因。

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Al5052铝合金/C27200铜合金异种材料搅拌摩擦点焊的工艺窗口

S. SIDDHARTH, T. SENTHILKUMAR, M. CHANDRASEKAR

中国有色金属学报（英文版）. 2017, 27(6): 1273-1284.

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采用搅拌摩擦点焊对Al5052铝合金和C27200铜合金进行异种材料焊接，并研究材料有效焊接的工艺窗口如旋转速率-停留时间图和旋转速率-插入深度图。采用中心复合设计模型，建立了预测拉伸剪切失效载荷和界面硬度随旋转速率、插入深度和停留时间变化的经验模型。采用95%置信度的ANOVA分析对模型进行验证。采用响应曲面法对所得模型进行优化，以得到最大拉伸强度和最小界面硬度。在最佳条件下，焊接接头的最大拉伸剪切失效载荷为3850 N，最小界面硬度为 HV81。验证实验表明所得模型的预测误差小于2%。所得工艺窗口可为设计工程师选择搅拌摩擦点焊工艺参数提供参考，以获得良好的接头。

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石墨烯微片添加对AZ31镁合金纳米颗粒增强活性钨极氩弧焊接头显微组织及力学性能的影响

张涛,沈骏,吕路强,汪春民,桑嘉新,吴冬

中国有色金属学报（英文版）. 2017, 27(6): 1285-1293.

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研究石墨烯微片(GNPs)的添加对AZ31镁合金纳米颗粒增强活性钨极氩弧焊(NSA-TIG)焊接接头显微组织及力学性能的影响。结果表明，与活性化焊接(A-TIG)相比，NSA-TIG接头熔合区的α-Mg晶粒明显细化，且活性剂为TiO₂+GNPs的接头融合区的α-Mg粒径最小。此外，与涂覆TiO₂+SiC_p 活性剂的接头相比，涂覆TiO₂+GNPs活性剂接头的熔深并没有明显的变化，但其力学性能(显微硬度和极限拉伸强度)都明显提高。且涂覆GNPs后接头在拉伸时出现了颈缩现象。

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两相钛合金热加工中初生带状α相形态演变

樊晓光,杨合,高鹏飞,左瑞,雷鹏辉,吉喆

中国有色金属学报（英文版）. 2017, 27(6): 1294-1305.

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为实现钛合金初生带状α相的球化，以具有这种组织的TA15钛合金为对象，研究其在热加工中的组织演变。结果表明：带状α相形态演变的机理与片层组织球化机理相同。由于带状α相尺寸较大，界面分离和末端物质迁移机制较粗化更为重要。带状α相在退火中较为稳定，主要原因是：内部晶界的几何取向不利于球化、带状组织的宽度较大和α粒子几何稳定性高。预变形和低速变形通过以下方式加速球化：直接改变α相的几何形状、通过增加大角度晶界以及相界的面积促进界面分离和末端物质迁移、通过形成位错结构促进粗化。采用大预变形结合高温退火是球化带状α相的有效途径。

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不同轧制路径对工业纯钛板机械各向异性及成形性的影响

刘定凯,黄光胜,龚桂林,王冠刚,潘复生,

中国有色金属学报（英文版）. 2017, 27(6): 1306-1312.

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研究了不同轧制路径对工业纯钛板机械各向异性及成形性的影响。路径A和路径B是分别沿原始轧向和横向的单向轧制，路径C是交叉轧制，即每次轧制之后旋转90°继续轧制。测试了不同轧制路径获得板材的显微织构、力学性能(强度、伸长率)和各向异性。X射线衍射结果表明从路径A到路径C，轧制板材的织构逐渐减弱。与路径A和路径B相比较，路径C轧制的板材的平面各向异性系数更小。拉深实验显示交叉轧制可以有效地避免制耳的产生；杯突实验表明交叉轧制可以提高钛板成型能力。

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Al-Mg合金孪晶变形的第一性原理研究

赵冬冬,OleMartinL？VVIK,KnutMARTHINSEN,李彦军

中国有色金属学报（英文版）. 2017, 27(6): 1313-1318.

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镁元素可以降低铝的本征层错能，因而Al-Mg 合金被认为具备孪晶变形的潜力。然而在多种大变形Al-Mg合金中很难发现变形孪晶。为了探究Al-Mg合金的孪晶变形潜能，采用第一性原理计算研究镁和空位对铝广义层错能的影响。研究发现Mg和空位均具有层错Suzuki偏析特性，并且会降低Al的本征层错能。但是随着镁含量的提高，铝的本征层错能不会持续降低，孪晶特性参数τ_a也不会持续升高。基于Al-Mg合金的孪晶特性参数τ_a，我们预测即使在高固溶镁含量下，Al-Mg合金依然很难发生孪晶变形。镁和空位所引起的本征层错能的降低在一定程度上能够提高大变形Al-Mg合金的加工硬化速率并且促进变形带的形成。

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2219铝合金板电子束焊接过程热流传输行为的数值分析

刘成财,何景山

中国有色金属学报（英文版）. 2017, 27(6): 1319-1326.

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提出一种基于有限体积法的二维数学模型，以研究20 mm厚2219铝合金板在电子束焊接过程的热传递、流体流动以及匙孔的动力学行为。采用一种能够实时跟踪匙孔深度的自适应热源模型来数值模拟电子束的加热过程。由表面张力、热毛细力、反冲压力、流体静压力以及热浮力等诱导的不同涡旋的热和质量输运作用与匙孔演变相互耦合。详细分析了一系列物理现象，包括电子束焊接过程中的匙孔钻取、塌陷、重新打开、准稳态过程、回填过程以及在此过程中的温度变化。结果表明，深度方向降低的电子束热流能减慢反冲压力的匙孔钻取速度，并促进准稳定状态的出现。在准稳定状态出现之前，匙孔会发生塌陷并加剧涡旋流体输运的复杂性。最后，所有的计算结果与实验结果进行对比，来验证数学模型的可行性。

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基于元胞自动机法的7055铝合金动态再结晶变形参数优化

张涛,鲁世红,吴运新,龚海

中国有色金属学报（英文版）. 2017, 27(6): 1327-1337.

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为了研究7055铝合金在热压缩过程中的组织演变规律，基于元胞自动机法(CA)建立7055铝合金动态再结晶(DRX)模型。为了获得模型的材料参数，进行单道次热压缩实验，通过最小二乘法拟合获得7055铝合金的位错密度模型、形核率模型和再结晶晶粒长大模型。研究应变、应变速率、变形温度和初始晶粒尺寸对热压缩过程中显微组织演变的影响。结果表明：在热压缩过程中，动态再结晶使材料晶粒明显细化。大应变、高温和低应变速率有利于晶粒细化；动态再结晶晶粒的稳态晶粒尺寸与初始晶粒大小无关，而取决于温度和应变速率的变化；分析热压缩过程动态再结晶动力学规律。由CA仿真流变应力值和仿真组织图与实验结果的对比可知，所建立的基于CA法的动态再结晶模型能有效地预测7055铝合金在热变形过程中的动态再结晶组织演变规律。

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纯铝等径角挤压及等径角挤压和直接挤压结合的塑性变形3D有限元模拟和实验验证

MohamedIbrahimAbdELAAL,

中国有色金属学报（英文版）. 2017, 27(6): 1338-1352.

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对纯铝进行等径角挤压、等径角挤压结合不同挤压比直接挤压及直接挤压，并采用刚-粘塑性3D有限元模拟进行分析。利用3D有限元模拟研究不同成形过程变形Al-1080的载荷-位移行为、塑性变形特征和有效塑性应变均匀性。用显微组织观察、显微硬度分布图、有效塑性应变和显微硬度值验证模拟结果。结果表明：模拟结果与实验结果一致；模拟载荷-位移曲线和最大载荷与实验结果接近；显微硬度分布图符合有效塑性应变等高线，证实了3D有限元模拟结果。等径角挤压工件的变形均匀性程度比其他变形过程的高。根据平均有效塑性应变计算了显微硬度值。预测显微硬度值与实验结果吻合。横向和纵向显微组织观察验证了不同成形过程中3D有限元模拟有效塑性应变和显微硬度分布结果。

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基于量化预腐蚀损伤分析的航空铝合金疲劳寿命预测

许良,于翔,回丽,周松

中国有色金属学报（英文版）. 2017, 27(6): 1353-1362.

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针对航空铝合金(Al-Cu-Mg)，提出了一种量化预腐蚀损伤的新方法，该方法将腐蚀坑当量成半椭圆表面裂纹。通过预腐蚀试验、裂纹扩展试验和S-N疲劳试验构建了用于描述疲劳裂纹扩展(FCP)完整阶段的分析模型，并讨论了模型参数与这些疲劳试验数据的关系。基于MATLAB/GUI软件，采用数值积分方法，将当量裂纹尺寸和FCP模型用于计算疲劳寿命。结果表明：FCP模型拟合的S形曲线可以表示裂纹扩展第一阶段至第三阶段的整体变化。此外，预测曲线显示出疲劳寿命的实际变化趋势，并从中获得了疲劳极限的保守结果。因此，对于预腐蚀Al-Cu-Mg合金，尤其是光滑试样，这种新的分析方法可以估算材料的剩余寿命。

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基于流体包裹体及稳定同位素的河北平泉下金宝金矿床成矿机理

张建国,邵拥军,汪程,刘忠法,熊伊曲,

中国有色金属学报（英文版）. 2017, 27(6): 1363-1373.

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下金宝金矿床位于永安—下营房—毛家沟金多金属成矿带。本文作者以河北下金宝金矿床流体包裹体和稳定同位素为研究对象，分析了本区成矿物质来源、成矿流体来源及其演化，进而探讨本矿床的成矿机理。宏观地质特征和S、Pb同位素示踪结果表明，本区成矿物质主要由下金宝花岗质岩浆提供，部分来源于围岩。H、O同位素组成特征显示，本区成矿流体来源于岩浆水。流体包裹体特征表明，本区早阶段的成矿流体在演化过程中发生了沸腾作用，导致金的沉淀，中、晚阶段成矿物质沉淀的主导因素为流体的混合作用，而水/岩反应促使金沉淀的现象贯穿成矿的始终。

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混合嗜热古菌在65 °C生物浸出黄铜矿过程中活性炭的催化作用和钝化现象的相关性

马亚龙,刘红昌,夏金兰,聂珍媛,朱泓睿,赵屹东,马陈燕,郑雷,洪才浩,文闻

中国有色金属学报（英文版）. 2017, 27(6): 1374-1384.

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研究活性炭对四株典型嗜热古菌混合培养物(Acidianus brierleyi, Metallosphaera sedula, Acidianus manzaensis和Sulfolobus metallicus)在 65 °C时浸出纯黄铜矿过程中活性炭的催化作用和钝化现象的相关性。浸出实验表明，活性炭能够有效地促进黄铜矿的生物浸出和化学浸出。基于同步辐射技术的X射线衍射、铁的L-边和硫的K-边X射线吸收近边结构光谱学分析表明，在生物浸出过程中当氧化还原电位较低(<400 mV)时，活性炭能通过原电池反应改变电子传递途径，生成更易溶解的次生矿物辉铜矿，从而增强黄铜矿的浸出。在添加活性炭的生物浸出过程的前期，黄钾铁矾迅速累积但铜离子的浸出速率未受到抑制，然而在生物浸出的后期，大量黄钾铁矾沉淀在矿物表面，从而抑制黄铜矿的进一步溶解。在添加活性炭时检测到了更多的单质硫，但由于嗜热古菌混合培养物具有很强的硫氧化活性，所以生成的单质硫被其消解，因此，未检测到其对黄铜矿浸出有显著影响。

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Bacillus sp. G1产生物表面活性剂对含铅港口底泥的修复

郭一明,刘云国,李华,郑爱兵,谭小飞,张明明,

中国有色金属学报（英文版）. 2017, 27(6): 1385-1393.

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研究了一株新分离的Bacillus sp. G1所产生物表面活性剂对含铅港口底泥的修复，及在不同固水比、pH、离子强度等条件下对铅的去除效果。结果显示：可交换态铅淋滤后最大吸附去除量可达76.8 mg/g；Langmuir等温吸附模型可以更好地反映该生物表面活性剂对Pb的吸附特性；傅立叶变换红外吸收光谱仪分析显示C=O及 —CH₃可能是有效功能基团；扫描电镜观察发现沉积物样品表面结构在活性剂处理前后由粗糙变光滑，反映了铅离子与表面活性剂间的络合更稳定。研究表明，菌株Bacillus sp. G1所产表面活性剂对铅有较好的去除效果，为含铅港口底泥修复提供了新的思路。

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ZnO@NiO纳米晶粒吸附去除氰化物的动力学和热力学

MysamPIRMORADI,SaeedehHASHEMIAN,MohammadRezaSHAYESTEH

中国有色金属学报（英文版）. 2017, 27(6): 1394-1403.

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合成了ZnO、NiO和ZnO@NiO纳米晶粒，采用红外光谱(FTIR)、X射线衍射(XRD)和扫描电镜(SEM)技术对其进行表征。ZnO、NiO和ZnO@NiO的平均颗粒尺寸为32、50和48 nm。对这些纳米晶粒去除氰化物的能力进行了测定。实验结果表明，与ZnO和NiO相比较，ZnO@NiO纳米晶粒去除氰化物的能力更强。ZnO@NiO纳米晶粒对氰化铁的去除能力比对氰化钠的更高。研究了反应时间、溶液pH值(2~12)、纳米晶粒用量(0.02~0.4 g)和氰化物浓度(5~50 mg/L)等参数对氰化物去除效果的影响。在最优条件下：pH<5, 纳米晶粒用量0.2 g，反应时间30 min，ZnO@NiO纳米晶粒对20 mg/L氰化物的去除率可达到90%以上。ZnO@NiO纳米晶粒对氰化物的吸附去除动力学影响规律符合Langmuir准二级吸附动力学模型(k₂=4.66×10^-²，R=0.999)。热力学研究表明，25 °C下，反应的标准焓变化为7.87 kJ/mol，自由能变化为-18.62 kJ/mol。纳米晶粒对氰化物的吸附是一个吸热的自发过程。ZnO@NiO纳米晶粒是一种能有效的去除水或废水中氰化物的吸附剂。

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混合铜渣的微波浸出

M.DenizTURAN,Z.AbidinSARI,JanD.MILLER

中国有色金属学报（英文版）. 2017, 27(6): 1404-1410.

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在微波炉中采用双氧水和乙酸溶液浸出由转炉和闪速炉渣组成的混合铜渣。该混合铜渣含51% Fe₂O₃、3.8% CuO、3.2% Zn。研究表明，对混合渣浸出率影响较大的因素有：浸出时间，液固比，双氧水浓度和乙酸浓度。在最优的浸出条件下：乙酸浓度 4 mol/L，双氧水浓度4 mol/L，微波功率900 W，浸出时间30 min，液固比25 mg/L，浸出温度 100 °C，铜、铁、锌的浸出率分别可达到95%、1.6%和30%。与传统的浸出工艺相比较，微波浸出可缩短浸出时间，同时，可选择性浸出渣中的金属元素。动力学研究表明，渣中金属元素的浸出可用一收缩未反应核模型来描述，浸出反应的表观活化能为16.64 kJ/mol，反应级数为1.09。

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杂质在真空蒸馏产物铽中的分布

张小伟,苗睿瑛,吴道高,朱琼,王志强,陈德宏,颜世宏

中国有色金属学报（英文版）. 2017, 27(6): 1411-1416.

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通过真空蒸馏实验和理论分析研究了杂质在蒸馏产物金属铽中的分布规律。研究结果表明：在蒸馏产物中，钛杂质在蒸馏初期的含量为220 mg/kg，在蒸馏中期杂质含量缓慢增加，到了蒸馏提纯末期，杂质含量高达2260 mg/kg，钛的修正分离系数为1/19.02，在蒸馏初始阶段，钛原子在液态金属中的扩散达到准稳态，且理论计算结果与实验结束相吻合；铜杂质的在蒸馏产物中的分布与钛相反，在蒸馏初始阶段铜含量为380 mg/kg，到了蒸馏提纯末期，铜含量线性降至290 mg/kg，其修正分离系数为17.99，理论计算结果与实验结果不一致。

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Ti/SnO₂/MnO₂电极的SnO₂中间层对锰电解过程的影响

陈鑫,郭华军,罗树亮,王志兴,李新海

中国有色金属学报（英文版）. 2017, 27(6): 1417-1422.

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通过热分解法在钛板表面沉积SnO₂中间层。SEM和XRD的结果显示得到了均匀的金红石型SnO₂中间层。线性扫描结果表明，随着SnO₂中间层含量的增加，氧气析出电势下降，说明电极的电催化活性提高。强化寿命测试结果表明，SnO₂中间层可以提高电极的使用寿命。不同电极的槽电压随着SnO₂含量的增加逐渐降低，电解过程的能耗也随着SnO₂含量的增加而减少。

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乙酸溶液中电沉积法制备纳米晶铜组织和结晶特征

R. SEAKR

中国有色金属学报（英文版）. 2017, 27(6): 1423-1430.

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在传统硫酸沉积铜中甲烷磺酸是一种可选择的电解液。从环境友好的乙酸基电解液中电沉积铜，该电解液由乙酸铜、乙酸钠、甲烷磺酸组成。采用维生素、糖精和4-氨基-3-羟基-1-磺酸作为沉积电解液的添加剂，利用法拉第定律计算阴极电流效率，并使用Haring-Blum电池确定溶液中的金属分布比。这些添加剂影响了沉积铜薄膜的表面形貌，采用SEM和XRD手段分析其晶粒尺寸。XRD谱表明电沉积铜是多晶面心立方体结构。采用Debye-Scherrer公式计算薄膜的晶粒大小。晶体尺寸表明含电解液添加剂沉积得到的产物具有最小的晶粒尺寸。织构系数分析表明，所有的铜沉积膜都是多晶结构，晶体择优取向并平行于表面。添加剂导致了均匀的无针孔表面形貌和晶粒细化。

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高放核废料存储环境下温度对纯铜腐蚀的影响

孔德成,董超芳,肖葵,李晓刚

中国有色金属学报（英文版）. 2017, 27(6): 1431-1438.

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系统研究在高放核废料存储环境下温度对纯铜腐蚀的影响。采用交流阻抗谱、Mott-Schottky技术、动电位以及恒电位极化曲线分析纯铜在不同温度下的腐蚀行为；并采用体视显微镜以及扫描电镜观察样品表面形貌，同时结合X射线光电子能谱分析钝化膜成分。结果表明，钝化膜阻抗并不随着温度的升高而一直降低，在60 °C由于致密的外层结构阻抗反常增大；点蚀在此环境下可能发生且钝化膜的点蚀电位随着温度的升高而降低；钝化膜主要成分为Cu₂S，而CuS的含量随着温度的升高而增加；钝化膜主要呈p型半导体特性，阳离子空位密度在10²³cm^-3数量级且随着温度的升高其密度增大。

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2017年, 第27卷, 第6期　刊出日期：2017-06-25

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