中国有色金属学报（英文版）

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Milan T. JOVANOVI？, Nenad ILI？, Ivana CVIJOVI？-ALAGI？, Vesna MAKSIMOVI？, Slavica ZEC

中国有色金属学报（英文版）. 2017, 27(9): 1907-1919.

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介绍了一种以商业纯铝箔为基体的多层复合材料的加工过程、组织结构和力学性能。采用热轧制交替排布的纯铝和阳极铝箔制备多层复合材料；此外，采用同样的工艺制备纯铝箔多层复合材料。在这两种情况下，均得到紧实致密的多层复合材料。为了研究复合材料的微观组织演变和力学性能，分别进行了光学和扫描电镜(SEM)、能谱(EDS)、X射线衍射(XRD)分析以及硬度、拉伸和三点弯曲试验。微观组织表征显示，阳极铝复合材料铝基体中平行分布着棒状Al2O3颗粒，而且铝箔界面间生成少量粗大颗粒。两种复合材料的硬度、强度、弹性模量和抗弯强度均高于纯铝材料的，而延展性明显降低。与纯铝箔多层复合材料相比，阳极铝箔多层复合材料具有较高的强度和弹性模量以及较低的延展性。材料的断裂失效方式与延展性的变化一致。

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采用低温冷轧+时效工艺提高Al-Cu-Li合金的强度及塑性

邓燕君,黄光杰,曹玲飞,吴晓东,黄利,夏明勇,刘庆

中国有色金属学报（英文版）. 2017, 27(9): 1920-1927.

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为获得可提高Al-Cu-Li合金强度和塑性的加工工艺，比较如下两种工艺：固溶后的合金板材分别在低温(液氮温度)及室温下轧制变形(变形量达83%)，随后在160 °C下进行人工时效。结果表明，在低温冷轧+时效工艺条件下得到的Al-Cu-Li合金具有更优的力学性能。在低温冷轧后由于动态回复的抑制会产生大量位错，这将促进T1相(Al2CuLi)在时效过程中的析出。时效过程析出的高密度T1相可有效钉扎位错，从而使合金的强度及塑性提高；相反，室温轧制+时效工艺得到的合金强度及塑性较低，这是由于低密度的T1相在晶内析出，而高密度的T1相在亚晶界处析出。

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等径角挤压层状复合材料的扩散连接

I. ANSARIAN, M. H. SHAERI

中国有色金属学报（英文版）. 2017, 27(9): 1928-1938.

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研究了等径角挤压层状复合材料的微观组织、扩散和机械结合行为以及显微硬度分布。在室温和高温(300 °C)下采用1~4道次等径角挤压工艺制备Al-Cu和Cu-Ni层状复合材料。扫描电镜微观结构表征及抗剪强度试验结果表明，由于在等径角挤压过程中具有更高的塑性变形容忍度， 4道次等径角挤压试样层片材料之间的结合强度远远高于1道次样品。此外，剪切强度数据表明，升高等径角挤压温度会使试样的剪切强度显著增加，这主要是由于Al/Cu和Cu/Ni界面在高温下形成了扩散连接。等径角挤压Cu/Ni/Cu复合材料的高温剪切结合强度明显高于等径角挤压Cu/Al/Cu复合材料。

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一种采用气冷搅拌杆流变压铸工艺制备的Al-8Si合金的组织与性能

祁明凡,康永林,朱国明

中国有色金属学报（英文版）. 2017, 27(9): 1939-1946.

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报道了一种新颖、高效的采用气冷搅拌杆制备半固态浆料的工艺，该工艺通过将压缩空气不断注入到搅拌杆内腔来冷却熔体。采用该工艺制备了一种新近研发的高导热Al-8Si合金半固态浆料，并将该工艺与高压铸造机结合生产出一种无线基站用薄壁散热壳体件。研究了气体流量对初生晶粒的形貌、流变压铸件的力学性能及导热系数的影响。结果表明：当气体流量超过3 L/s时，采用该工艺可以制备出优质的半固态浆料。当气体流量为5 L/s时，流变压铸件的力学性能和导热系数最高，分别为抗拉强度261 MPa，屈服强度124 MPa，伸长率4.9%，显微硬度HV 99和导热系数153 W/(m·K)。相比于传统压铸件，采用气冷搅拌杆流变压铸工艺生产的铸件力学性能和伸长率大大提高，其抗拉强度、屈服强度、伸长率、显微硬度和导热系数的增长率分别为20%、15%、88%、13%和10%。

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粉末冶金法结合热挤压制备Cu-15Ni-8Sn-0.3Nb合金的时效硬化行为与显微组织

欧阳亦,甘雪萍,张世忠,李周,周科朝,姜业欣,张县委,

中国有色金属学报（英文版）. 2017, 27(9): 1947-1955.

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采用粉末冶金法结合热挤压制备Cu-15Ni-8Sn-0.3Nb合金棒材。利用电子探针获得的元素分布图显示，在合金基体中生成了分布在晶界与晶内的富Nb析出相。透射电镜分析表明，富Nb析出相与合金基体之间无明确位向关系。合金在400 °C时效早期发生调幅分解和有序化，使其强度迅速升高。Cu-15Ni-8Sn-0.3Nb合金比Cu-15Ni-8Sn合金具有更高的强度(抗拉强度>1030 MPa)和更好的延性(伸长率>9.1%)，这是由于添加Nb元素后生成的富Nb析出相能细化合金组织，抑制时效过程中的胞状析出。

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高能喷丸处理后TC17合金表层显微硬度预测模型

孙利星, 李淼泉, 李慧敏

中国有色金属学报（英文版）. 2017, 27(9): 1956-1963.

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通过高能喷丸对TC17合金进行表面处理，喷丸空气压力为0.35~0.55 MPa，喷丸时间为15~60 min。测量了TC17合金高能喷丸处理后最表层至基体的显微硬度。测量结果表明，显微硬度随深度的增大而逐渐减小，且不同深度处显微硬度随空气压力与喷丸时间的变化各不相同。建立了TC17合金高能喷丸处理后表层显微硬度的模糊神经网络模型。借助该模型，显微硬度的预测值与测量值的最大相对误差为8.5%，平均误差为3.2%。基于模糊神经网络模型，研究了空气压力与喷丸时间对TC17合金高能喷丸处理后不同深度处显微硬度的影响。结果表明，细化层的脱落与连续的晶粒细化作用之间有显著的交互作用。

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等径角挤压制备超细生物医用纯钛的静态力学性能和塑性

Reza NASERI, Mehran KADKHODAYAN, Mahmoud SHARIATI

中国有色金属学报（英文版）. 2017, 27(9): 1964-1975.

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等径角挤压是制备超细晶和纳米晶材料最有效的工艺之一。由于工业纯钛具有极佳的生物相容性，因此它可用作生物植入体材料。然而，较低的静/动态强度是纯钛类材料的不足之处。利用等径角挤压工艺可消除此类缺陷。本文作者在室温和通道角为135°条件下进行3道次挤压得到2级工业纯钛试样(2级CP-Ti)。对经等径角挤压3道次的CP-Ti样品进行显微组织分析及拉伸、硬度、三点弯曲和夏比冲击等力学性能测试。样品的显微组织演变结果表明，经等径角挤压工艺后样品的粗晶组织转变成超细晶或纳米晶组织。此外，力学性能测试结果表明，等径角挤压工艺能显著提高工业纯钛的屈服强度、抗拉强度、弯曲强度、硬度和断裂韧度，因此用该工艺制得的钛可以作为金属合金的替代品用作生物医用材料。

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空心和泡沫填充金属圆管在半球形模具上的收口过程

Seyed Ghaem AMIRHOSSEINI, Abbas NIKNEJAD, Nader SETOUDEH

中国有色金属学报（英文版）. 2017, 27(9): 1976-1988.

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采用理论和实验方法，研究空心和聚氨酯泡沫填充金属圆管在半球形模具中的收口过程。验证了关于空心金属圆管在半球形模具中塑性变形的新理论模型。基于该模型，推测出理论方程，用于估算空心和泡沫填充金属管的瞬时成形载荷和耗散能随轴向位移的变化。制备了黄铜管和铝管并将其成形为半球喷嘴，以验证该理论模型。理论预测与实验测试结果比较，揭示理论预测的载荷-位移图和耗散能-位移图与实验结果具有良好的一致性，从而证明了该理论的正确性。此外，模型指出，耗散能和轴向载荷与空心金属管的材质、壁厚和直径有关，但与初始长度无关。与此同时，实验结果表明，聚乙烯特氟龙的存在增加了收口过程的极限轴向位移。

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不同泡沫镍基复层结构在低频区的吸声性能

程伟,段翠云,刘培生,卢淼

中国有色金属学报（英文版）. 2017, 27(9): 1989-1995.

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探讨网状泡沫镍及其复合设计结构在声波低频区200~2000 Hz范围内的吸声性能。结果发现，对于孔隙率为89%，厚度为2.3 mm，平均孔径为0.57 mm的泡沫镍，1~5层泡沫体的吸声效果都很差。加入背后空腔和前置穿孔薄板都可提高吸声系数：5层叠加再加入5 mm厚的背腔，泡沫体的最大吸声系数在1000~1600 Hz内达到0.4左右；双层泡沫镍加入5 mm厚的背腔后，同时再在前面贴合一层穿孔薄板，泡沫体的吸声系数在1000 Hz左右时甚至达到了0.68。

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真空吸渗法制备生物医用相互连续(β-TCP+MgO)/Zn-Mg复合材料的组织和性能

王香,聂其东,马旭梁,范金龙,颜延亮,李新林

中国有色金属学报（英文版）. 2017, 27(9): 1996-2006.

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利用真空吸渗技术通过将Zn-Mg合金渗透到多孔β-TCP+MgO中制备生物医用相互连续(β-TCP+MgO)/Zn-Mg复合材料。采用扫描电镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、力学性能测试、电化学和浸泡实验研究复合材料的显微组织、力学性能和腐蚀行为。研究结果表明，熔融Zn-Mg合金不仅渗入到多孔β-TCP+MgO骨架的孔隙中，也渗入到筋中，形成致密的复合材料。Zn-Mg合金与β-TCP+MgO骨架接触紧密，在合金与骨架之间没有发现反应层。复合材料的压缩强度达244 MPa，为原始多孔β-TCP+MgO骨架强度的1000倍以上，相当于Zn-Mg大块合金强度的2/3。在模拟体液中的电化学和浸泡测试结果表明，复合材料的耐腐蚀性优于Zn-Mg大块合金的。复合材料表面的腐蚀产物主要是Zn(OH)2。合适的力学性能和腐蚀性能表明真空吸渗法制备的(β-TCP+MgO)/Zn-Mg复合材料将是潜在的骨替代材料。

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抗菌仿生多孔钛植入体的成骨性能

王国慧,付华,赵颜忠,周科朝,朱晒红

中国有色金属学报（英文版）. 2017, 27(9): 2007-2014.

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采用冷冻铸造和热氧化法制备一种新型兼具抗菌功能和良好骨整合性能的表面改性仿生多孔钛植入体。通过细胞增殖实验、碱性磷酸酶(AKP)活性水平测定实验、X线检测及骨硬组织切片等体内外成骨实验方法评价多孔钛植入体的骨整合性能。结果显示，随着植入体与体外细胞共培养时间的延长，表面纳米改性后多孔钛实验组的体外细胞增殖、分化活性水平较未表面纳米改性的多孔钛和致密钛对照组明显升高(P<0.05)；随着在动物体内植入时间的延长，处理和未处理多孔钛实验组孔隙中有骨长入和成骨现象，而且成骨细胞在处理组孔隙中分化程度更加成熟。抗菌仿生多孔钛植入体能与骨组织形成牢固的生物性骨嵌合，具有良好的骨整合性能。

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凝固速度和过量铁对LaFe11.6xSi1.4合金相形成和磁热性能的影响

陈湘,陈云贵,唐永柏,肖定全

中国有色金属学报（英文版）. 2017, 27(9): 2015-2021.

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采用XRD、SEM和VSM等方法研究凝固速度和过量Fe对LaFe11.6xSi1.4(x=1.1, 1.2)试样相形成和磁热性能的影响。XRD研究结果表明，以10 m/s速度甩带制备的铸态LaFe11.6xSi1.4试样中LaFeSi相的含量低于采用电弧熔炼的相同配比铸态LaFe11.6xSi1.4纽扣试样中LaFeSi相的含量，且在对应热处理后试样中，甩带试样中的La(Fe, Si)13相(1:13相)的含量也更低。SEM结果表明，虽然甩带能使热处理后试样中α-Fe相晶粒组织细化，但并未达到纳米级，因此，未观察到1:13相和α-Fe相中磁性原子的磁耦合现象。磁热性能研究表明，经过相同热处理后甩带LaFe11.6xSi1.4试样在0~2 T磁场中的最大磁熵变和相对制冷能力也低于同成分LaFe11.6xSi1.4纽扣试样的最大磁熵和相对制冷能力。

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Ni掺杂量对溶胶-凝胶和浸渍两步法制备B-BiVO4光催化活性的影响

王敏,杨光俊,由美雁,谢元华,王有昭,韩进,朱彤

中国有色金属学报（英文版）. 2017, 27(9): 2022-2030.

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为了进一步提高B-BiVO4的光催化活性，通过溶胶-凝胶和浸渍两步法制备Ni掺杂B-BiVO4光催剂(Ni-B-BiVO4)。通过XPS、XRD、SEM、BET、EDS和UV-Vis等手段对样品进行表征。结果表明，单或共掺杂均不会改变样品的晶型和形貌；但当掺入Ni后，样品的晶体粒径减小。与未参杂、B以及Ni单掺杂相比，Ni-B-BiVO4样品的光吸收向长波长方向偏移；且N-B共掺杂后，样品中V4+ 和表面羟基氧增多。当最佳Ni掺杂量为0.30%(质量分数)时，所制备的0.3Ni-B-BiVO4在50 min内对甲基橙的降解率达95%左右，且该样品能有效降解亚甲基蓝(MB)、金橙II号(AOII)和罗丹明B(RhB)溶液。共掺杂样品活性的提高主要是B与Ni的协同作用所致。

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Zn1-xCdxO纳米颗粒中的自组装花状微结构

R. SANTHI, C. SHANTHI, M. SATHYA, K. PUSHPANATHAN

中国有色金属学报（英文版）. 2017, 27(9): 2031-2042.

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研究沉淀法合成Cd掺杂ZnO纳米颗粒的结构和光学特征。X射线衍射分析表明，掺杂Cd的置换不影响ZnO的基本铅锌矿型结构。随着Cd掺杂增加至4%，平均晶粒尺寸、晶格参数和单胞体积增加。采用紫外可见吸收光谱和Tauc法测定样品的能隙，能隙随Cd含量增加而减小。傅里叶变换红外光谱通过485~563 cm-1峰确定Cd掺杂物。光致发光谱的强度增加也确定了Cd掺杂物。437 cm-1处的宽拉曼峰表明，5%的Cd掺杂弱化了ZnO的铅锌矿型结构。场发射扫描电镜分析也证实了纳米尺寸粒子的存在，并证明了掺杂5% Cd时微结构从纳米颗粒转变成花状微结构。

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不同环境温度下制备的TiNi/Ti2Ni基激光熔覆涂层中不同深度区域的残余应力分布

陶阳锋,李军,吕英豪,胡列锋

中国有色金属学报（英文版）. 2017, 27(9): 2043-2054.

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本研究的目的是通过提高环境温度来显著降低激光熔覆涂层的开裂敏感性，并揭示激光熔覆涂层中不同深度区域的残余应力分布规律。在25、400、600和 800 °C 环境温度下通过激光熔覆技术在Ti6Al4V基体上制备了TiB和TiC增强的TiNi/Ti2Ni双相基复合涂层。通过纳米压痕法详细测量了涂层不同深度区域残余应力的变化情况。结果显示，在25 °C 环境温度下制备的涂层中平均残余拉应力最大，达到2.90 GPa。随着环境温度的升高，涂层中的平均残余应力逐渐下降到1.34 GPa (400 °C)、0.70 GPa (600 °C) 和 0 GPa (800 °C)。对于所有涂层，残余拉应力随着离涂层表面距离的增大而增大。环境温度的提高能有效降低涂层的开裂敏感性。

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基底旋转速度对射频溅射法制备Al掺杂ZnO薄膜结构和性能的影响

E. A. MARTíN-TOVAR, L. G. DAZA, A. J. R. LóPEZ-ARREGUíN, A. IRIBARREN, R. CASTRO-RODRIGUEZ

中国有色金属学报（英文版）. 2017, 27(9): 2055-2062.

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采用射频溅射法于室温在玻璃基底上制备了铝掺杂ZnO(AZO)薄膜，研究了基底旋转速度(ωS)对薄膜形态、结构、光学和电学性质的影响。扫描电子显微镜横向图片显示，通过基底旋转能够产生致密的柱状结构。原子力显微镜图像表明，基底旋转状态下形成的样品其表面颗粒比基体静止状态下的颗粒小且致密，从而导致细小的晶粒尺寸。XRD结果表明，所有薄膜均为六方纤锌矿结构，c轴择优取向且分布有拉应力。紫外可见光区平均透光率在90%以上。当ωS =0 r/min时，电阻率处于最低值(8.5×10-3 Ω·cm)，载流子浓度为1.8×1020 cm-3，霍尔迁移率为4.19 cm2/(V·s)。对于其他样品，基底旋转会引起载流子浓度和霍尔迁移率的变化，从而导致电阻率增加。结果表明：基底旋转速度对AZO薄膜的形貌、结构、光学和电学性能存在较大影响。

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砷在酸性溶液体系中的氧化还原行为和化学形态

杨锦琴,柴立元,李青竹,舒余德,

中国有色金属学报（英文版）. 2017, 27(9): 2063-2072.

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冶炼酸性废水中砷的去除是一项十分紧迫的工作。目前最常用的方法是先将三价砷氧化为五价砷，然后再以铁盐进行沉淀去除。砷的氧化还原行为及化学形态基础研究对于砷的去除意义重大。采用循环伏安法和紫外可见分光光度法开展实验室研究，采用HSC和MINTEQ软件进行理论分析。研究发现三价砷的氧化是一个多电子转移反应，受扩散控制；在pH 1.0的硫酸溶液中，三价砷的氧化过电位非常高(约0.9 V)。另外，针对Fe(III)- As(V)-H2SO4-H2O系列溶液的紫外-可见光谱以及物质形态分析均表明Fe(III)-As(V)配合物的存在。因此，基于其他研究者预测的热力学数据，绘制Fe(III)、As(V)的物质形态随pH的分布规律图和包含Fe-As配合物的新型电位-pH图。

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含锑复杂硫化矿在盐酸体系中臭氧氧化浸出动力学

郭学益,辛云涛,王浩,田庆华,

中国有色金属学报（英文版）. 2017, 27(9): 2073-2081.

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开展了复杂硫化矿在盐酸体系中锑和铁的臭氧氧化浸出动力学研究。分别考察温度、HCl浓度、搅拌速度和粒度对反应过程的影响。结果表明：粒度<0.074 mm的矿物原料在85 °C、4.0 mol/L盐酸浓度以及900 r/min搅拌速度的实验条件下反应50 min，可以提取86.1%锑和28.8%铁。XRD分析表明，浸出过程并无固体产物生成，可以认为该反应过程符合收缩核模型。锑的浸出过程在低温(15~45 °C)时为扩散控制，在高温 (45~85 °C)时为混合控制，反应过程活化能分别为6.91和17.93 kJ/mol；铁的浸出过程为扩散过程控制，活化能为1.99 kJ/mol；最后根据实验结果得出3组动力学方程。

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从热电厂粉煤灰中提取铝生产硫酸铝

Seoul SANGITA, Niva NAYAK, Chitta Ranjan PANDA

中国有色金属学报（英文版）. 2017, 27(9): 2082-2089.

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目前从热电厂粉煤灰中提取有价金属的方法存在一定的局限性。研究用硫酸从热电厂粉煤灰中提取铝制备高纯硫酸铝(>99.0%)。以硫酸为萃取剂分别提取Talcher热电站和Vedanta铝业有限公司的粉煤灰中的铝制备硫酸铝。采用X射线衍射谱、傅里叶红外光谱和热重分析等手段对硫酸铝产品进行表征，用电感耦合等离子-光学发射光谱测量硫酸铝产品的纯度。结果表明，粉煤灰的浸出率取决于粉煤灰与硫酸的固液比以及粉煤灰的颗粒尺寸。物化分析结果表明，所得产品为Al2(SO4)3·18H2O，其铁含量较低，仅为0.08%(质量分数)。

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硫铝酸钙的合成及其氧化铝浸出机理

王波,楚维钦,郝圆亮,荣朔,孙会兰,

中国有色金属学报（英文版）. 2017, 27(9): 2090-2095.

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使用分析纯CaCO3、Al2O3和CaSO4·2H2O在1375 °C保温2 h合成纯硫铝酸钙(简写为C4A3S)，通过 XRD、SEM、TEM对其晶体结构进行表征。在Na2CO3溶液体系下研究其氧化铝浸出性能，并通过XRD、Raman等分析手段对其浸出机理进行分析。结果表明：在该条件下合成的C4A3S具有疏松孔洞状微观形貌，并存在沿着不同方向生长的多晶与单晶共存结构；在最佳浸出条件下，浸出率高达98.41%，优于同条件下12CaO·7Al2O3的浸出率；浸出后Al和S元素分别以与的形式存在于浸出液中，Ca以CaCO3的形式存在于浸出渣中。

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冷却方式对电积锌用Al/Pb-0.2%Ag轧制合金性能的影响

周向阳,王帅,杨娟,郭忠诚,杨健,马驰原,陈步明

中国有色金属学报（英文版）. 2017, 27(9): 2096-2103.

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为了研究新型电积锌阳极材料，通过复合浇铸和热压制备了Al/Pb-0.2%Ag 合金，并研究了冷却方式对其性能的影响。金相测试结果表明，随着冷却强度的增强，Al/Pb-0.2%Ag轧制合金的维氏硬度和屈服强度逐渐增强。并且，通过冰盐冷却的Al/Pb-0.2%Ag合金呈现出最好的晶粒尺寸以及最低的析氧电位 (1.5902 V), 而通过水冷却和空气自然冷却合金的析氧电位分别为1.6143 V和1.6288 V。然而，通过冰盐冷却的Al/Pb-0.2%Ag合金的腐蚀电流密度和腐蚀速率都达到了最高。这可能是由于其具有较大的比表面积，进而增加了阳极和电解液的接触面积。

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Al-Sb合金与单晶Al2O3基底的形核界面

王璐,杨林,张迪,夏明许,Yun WANG,陈彬,李建国

中国有色金属学报（英文版）. 2017, 27(9): 2104-2111.

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采用X射线衍射、扫描电镜、高分辨透射电镜等分析手段研究了在蓝宝石(0001)基面上异质形核的Al合金的晶体取向和界面结构特征。结果表明，在纯Al和Al-1%Sb(质量分数)形核体系中，靠近形核界面处的形核相择优取向分别是Al的(200)和(220)晶面，并获得了两种形核体系的位相关系。相比Al/Al2O3形核体系，Al-1%Sb/Al2O3形核体系中由于合金元素Sb的添加，降低了形核相择优生长方向的晶面间距，同时将形核相与形核基底之间的晶格错配度从Al/Al2O3形核体系的16.4%降低到7.0%，因此，Al-1%Sb/Al2O3形核体系具有更好的形核效率和更加细化的晶粒。

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Corrigendum to “Characterization of cooling rate and microstructure of CuSn melt droplet in drop on demand process” [Trans. Nonferrous Met. Soc. China 27 (2017), 1636-1644]

Yi XU, N. ELLENDT, Xing-gang LI, V. UHLENWINKEL, U. FRITSCHING

中国有色金属学报（英文版）. 2017, 27(9): 2112-2112.

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In the printed contribution some basic modeling equations for the droplet behavior have not been given correctly. The authors apologize for this error. The computational model used to derive the results discussed in the paper is based on a thermal and a kinetic model for single droplet behavior in flight. The corrections are as follows.

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2017年, 第27卷, 第9期　刊出日期：2017-09-25

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