中国有色金属学报（英文版）

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Mohd. Atif WAHID, Zahid A. KHAN, Arshad Noor SIDDIQUEE

中国有色金属学报（英文版）. 2018, 28(2): 193-219.

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搅拌摩擦焊接(FSW)是一种固态焊接方法，它能够焊接普通熔焊过程难以焊接的材料；且与熔焊相比，具有高效节能和环境友好的特点。尽管FSW与熔焊相比有更多的优点，但是FSW 过程中的热循环会溶解或者粗化热处理铝合金中的沉淀强化相，使接头软化，从而导致其力学性能下降。水下搅拌摩擦焊接(UFSW)是一种可以克服这些缺陷的方法。这种方法适合于在焊接过程中对热敏感的合金，且已广泛用于热处理铝合金。本文对UFSW的研究现状和发展提供了全面的文献综述。与FSW进行对比，从不同角度讨论和总结UFSW的重要性；并对材料流动、温度变化、工艺参数、显微组织和力学性能等基本原理进行详细阐述。结果表明，与FSW相比，UFSW是一种可以改善接头强度的新方法。

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含颗粒铝合金再结晶的择优取向晶粒数量密度的关联性

赵庆龙,张辉迪,Ke HUANG,Knut MARTHINSEN

中国有色金属学报（英文版）. 2018, 28(2): 220-225.

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采用EBSD技术研究Al-(Mn)-Fe-Si合金等温退火后的再结晶晶粒结构。统计研究表明，在无沉淀反应条件下，在大于临界直径(约1.1 μm)的颗粒相周围形成P取向({011}á566？)晶粒的频率约为2%。晶粒总数量密度与P、立方取向({001}á100？)晶粒的数量成线性关系。再结晶晶粒的总数量密度及典型取向(P、ND旋转立方{001}á310？、立方)晶粒的数量密度随轧制应变量增加而增加，并服从指数规律。

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AA6061管件颗粒介质内高压成形性能及强化机制

毕江,赵长财,杜冰,国庆波,董国疆

中国有色金属学报（英文版）. 2018, 28(2): 226-234.

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提出一种管材成形新工艺：固溶处理→颗粒介质内高压成形→人工时效。通过热处理工艺调整合金变形前后的力学性能，应用颗粒介质内高压成形技术实现管件塑性成形，以期建立一种工艺实施简便、设备要求较低、产品设计灵活的高强铝合金管件加工方法。结果表明，固溶温度560 °C且保温时间120 min时，合金伸长率提高了313%，但强度和硬度大幅减低；对合金进行固溶后时效处理，当人工时效温度180 °C且保温360 min时，合金塑性下降，强度和硬度等性能指标恢复至固溶前状态，确保成形零件具备母材力学性能。此工艺方法使AA6061挤压管材的最大胀形率提高了25.5%，管件材料性能达到了原材料的性能指标。

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半固态挤压铸造铝ZL104合金连杆的显微组织及力学性能

王永飞,赵升吨,张晨阳

中国有色金属学报（英文版）. 2018, 28(2): 235-243.

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分别采用液态挤压铸造和半固态挤压铸造工艺成形ZL104铝合金连杆，研究不同工艺参数对连杆的显微组织及力学性能的影响规律。结果表明：与传统液态挤压铸造相比，半固态挤压铸造连杆的抗拉强度和伸长率分别提高了22%和17%。半固态挤压铸造过程中，随着重熔温度的增加，平均晶粒尺寸和形状因子都增大；随着模具预热温度的升高，平均晶粒尺寸增大，形状因子先增加后减小；这两种情况下连杆的抗拉强度和伸长率都先增加后减小。但随着挤压压力的提高，平均晶粒尺寸减小，且形状因子增大，连杆的力学性能明显提高。此外，成形半固态挤压铸造连杆的最佳重熔温度、挤压压力及模具预热温度分别为848 K、100 MPa及523 K。

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控制初始织构提高AZ31镁合金板材冷轧单道次变形量

刘迪,刘祖岩,王尔德

中国有色金属学报（英文版）. 2018, 28(2): 244-250.

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利用多道次降温热轧工艺得到的AZ31镁合金板材用于后续的一道次冷轧实验，单道次冷轧极限提高到41%。在多道次降温热轧工艺中，采用大的道次变形量进行轧制得到的终轧板材的织构强度较弱，得到的织构强度仅为一般AZ31轧制板材的1/3~1/2。研究表明，即使得到的板材的晶粒尺寸较为粗大，但是弱的织构仍有利于冷轧成形性的提高。对AZ31镁合金板材织构形成的变形机理进行了详细分析。

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退火温度对镁合金和铝合金扩散结合层的影响

丁云龙,王建刚,赵明,巨东英,

中国有色金属学报（英文版）. 2018, 28(2): 251-258.

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为了研究退火温度对镁合金和铝合金结合层的影响，提高扩散层的性能，采用真空扩散结合的方法焊接镁合金(AZ31B)和铝合金(6061)，然后依据热处理理论在电炉中进行退火处理。应用扫描电子显微镜对焊接层的组织进行观察，利用X射线衍射技术测量残余应力，借助EPMA检测元素分布。此外，还分别测量材料的抗拉强度和硬度。结果显示，扩散层随着热处理温度升高而变宽。相比之下，在250 °C退火处理后的试样残余应力值最低，抗拉强度最大。结合实验结果，250 °C是镁合金和铝合金扩散结合件的最适退火温度。

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AZ91和AZ80镁合金表面含石墨纳米颗粒的PEO涂层的摩擦和腐蚀行为

L. PEZZATO, V. ANGELINI, K. BRUNELLI, C. MARTINI, M. DABALà

中国有色金属学报（英文版）. 2018, 28(2): 259-272.

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用等离子电解氧化(PEO)法在AZ91 和 AZ80 镁合金表面制备涂层，研究在电解液中添加石墨纳米颗粒对涂层的耐腐蚀性和耐磨性能的影响。所用电解液为含有磷酸盐和硅酸盐的碱性溶液，并采用两种不同的PEO 处理时间(1 min和3 min)。用动电位极化法和电化学阻抗谱(EIS)分析涂层的耐腐蚀性，用平面-盘式滑动摩擦实验测试其耐磨性能。用扫描电镜及能谱仪(SEM-EDS)观察涂层的组织形貌、微观结构、元素组成和涂层厚度。结果表明，石墨纳米颗粒增加了涂层的厚度，封闭了表面的孔隙，使涂层更致密，因此提高了其耐腐蚀性和耐磨性能。由于AZ91具有更高的铝含量，其耐腐蚀性能和耐磨性能的提高比AZ80更显著。

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连续温度梯度热处理Ti-5Al-5Mo-5V-3Cr合金的显微组织演变与力学性能

徐圣航,刘咏,刘彬,王鑫,陈智星

中国有色金属学报（英文版）. 2018, 28(2): 273-281.

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采用一种新型高通量实验方法，实现对Ti-5553合金(Ti-5Al-5Mo-5V-3Cr，质量分数，%)在600~700 °C范围内的连续温度梯度热处理。实验通过对圆台形样品进行直流电加热，由于截面面积不同而导致电流热效应不同，从而使样品表面温度呈梯度变化。采用端淬实验实现Ti-5553合金的连续冷却速率变化，研究合金在不同热处理条件下的显微组织演变和力学性能。结果表明：Ti-5553合金的伪调幅分解温度为(617±1) °C，析出的α相尺寸在300 nm左右；合金在伪调幅分解温度下时效4 h达到最高的硬度。因此，这种高通量方法能够快速准确地判断合金中相转变温度以及相应的组织转变。

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Al-Fe-Sn三元体系的相平衡

刘永雄,尹付成,胡静娴,李智,成思翰

中国有色金属学报（英文版）. 2018, 28(2): 282-289.

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利用平衡合金法，采用扫描电镜-能谱仪和X射线衍射方法对Al-Fe-Sn三元系973和593 K等温截面的相关系进行实验测定。实验结果表明：在此两个截面上均未检测到三元化合物；973 K时液相中Fe的最大固溶度为1.6% (摩尔分数)，而593 K时Fe和Al在液相中的最大固溶度分别为0.6%和5.1% (摩尔分数)；在973和593 K等温截面上，Sn在Fe-Al化合物中的最大固溶度分别为4.2%和2.3% (摩尔分数)；Fe-Al化合物均能与液相保持平衡。

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任意对称性小平面枝晶生长的相场法模拟

陈志,陈佩,巩贺贺,段培培,郝丽梅,金克新

中国有色金属学报（英文版）. 2018, 28(2): 290-297.

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建立一种有效修正相场模型来模拟小平面枝晶生长形貌。通过该模型分别研究网格大小、各向异性值、过饱和度及不同重对称性对小平面枝晶生长形貌的影响。结果表明，随着时间的推移，晶核生长为六重对称性的小平面形貌。当网格尺寸大于640×640时，小平面形貌不受模拟网格大小的影响。随着各向异性值的增加，小平面枝晶的尖端速度增大到一个饱和值后再逐渐降小。随着过饱和度的增加，晶核从一个圆形演化为发达的小平面枝晶形貌。根据Wulff理论和对应的小平面对称性模拟形貌图，证明所提出的模型是有效的，并能够拓展到任意重对称性的晶核生长的模拟。

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大口径薄壁Ti-6Al-4V管材数控温弯中不同应变速率和温度下的Johnson-Cook本构模型

陶智君,樊晓光,杨合,马俊,李恒

中国有色金属学报（英文版）. 2018, 28(2): 298-308.

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大口径薄壁Ti-6Al-4V管是航空航天等高端制造领域亟需的典型轻量化高性能构件，数控温弯能够有效实现大口径Ti-6Al-4V管的精确成形。由于数控温弯工艺过程是多场耦合复杂变形过程，建立其材料本构模型并实现全过程有限元模拟是亟待解决的瓶颈技术。利用管材单向拉伸实验，结合温弯工艺参数变化，研究温度在25~600 °C和应变速率在0.00067~0.1 s-1情况下Ti-6Al-4V管的力学性能。考虑非线性硬化率和应变的交互作用，建立了修正的Johnson-Cook本构模型，并根据实验数据对相关修正参数进行了拟合。将该模型应用于温弯模拟中可发现，修正的JC模型与传统的模型相比，可降低最大误差90%，并且可以有效预测管材断裂、起皱等成形缺陷发生的位置，为大口径薄壁Ti-6Al-4V管数控温弯成形极限和工艺优化奠定基础。

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几何参数对高强TA18钛合金管数控弯曲成形质量的影响

方军,梁闯,鲁世强,王克鲁

中国有色金属学报（英文版）. 2018, 28(2): 309-318.

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采用有限元模拟方法研究弯曲角度β、相对弯曲半径R/D和管材尺寸(直径D和壁厚t)的变化对高强TA18钛合金管数控弯曲成形质量的影响。结果表明：不同β下壁厚变化率Δt和截面畸变率ΔD的分布非常相似；Δt和ΔD随着R/D的增加而减小，且为了获得合格的弯管件，R/D必须大于2.0；壁厚减薄率Δto随着D或t的增加而略有增大，而壁厚增厚率Δti和ΔD随着D的增加或t的减小而增大；在相同的D/t下，即D和t按比例增加时，Δto和ΔD先减小后增加，而Δti增加。

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纯钛板成形极限曲线的预测

Young-Suk KIM, Bong-Hyun LEE, Seung-Han YANG

中国有色金属学报（英文版）. 2018, 28(2): 319-327.

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商业纯钛(CP Ti)由于其轻质，高比强度和优异的耐腐蚀性能而被广泛应用于板式换热器。然而，与汽车用钢和铝合金相比，关于CP Ti板的塑性变形特征和压制成形性的研究相对较少。本文研究与CP Ti板压制成形相关的应力-应变关系及其力学性能和硬化行为。结果表明，CP Ti板的真应力-真应变关系曲线符合Kim-Tuan硬化方程，而不是Voce和 Swift模型。通过冲压试验验证CP Ti板的成形极限曲线(FLC)可作为压制成形性的标准，并可通过Hora改进的最大力准则来分析预测。通过Kim-Tuan硬化模型和合适的屈服函数预测的FLC与冲压试验的结果吻合良好。

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回程轨迹参数对铝合金球面件旋压成形性能的影响

甘甜,于忠奇,赵亦希,S. A. EVSYUKOV,来新民,

中国有色金属学报（英文版）. 2018, 28(2): 328-339.

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在多道次普旋成形中，多采用往程和回程结合的旋轮轨迹形式来提高材料的成形性能。为了深入探究回程旋压，对2024-O铝合金半球件回程旋压轨迹进行研究。基于二次Bezier曲线，建立普旋回程旋轮轨迹的参数化设计方法；并结合有限元技术，分析回程轨迹参数对2024-O铝合金半球件旋压应力、应变和减薄率的影响规律。通过对回程旋压的仿真分析，揭示回程的应力和应变特点。结果表明，回程道次的使用可以明显提高铝合金球面件的壁厚均匀性；同时，揭示了Bezier曲线参数化选择与旋压厚度均匀性的关系。

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Mg-4Zn-2Al-2Sn合金动态再结晶行为动力学数值模拟

赵东清,杨院生,周吉学,刘玉,唐守秋,

中国有色金属学报（英文版）. 2018, 28(2): 340-347.

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利用Gleeble 3800 热模拟试验机研究ZAT422合金在变形温度为498~648 K、应变速率为0.01~5 s-1、压下量为60%的热变形行为。基于Arrhenius方程和Avramit方程对该合金流变行为进行分析，得到变形激活能为 155.652 kJ/mol，并构建该合金的本构方程和动态再结晶模型。组织观察表明：变形温度低至 498 K，真应变为0.9163时，合金发生不完全动态再结晶；温度升高至648 K时，较低的应变速率易导致部分晶粒的异常长大。

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铋离子在壬基异羟肟酸中金红石-水界面的吸附行为及机制

肖巍,曹攀,梁倩楠,黄小涛,李开运,张雁生,覃文庆,邱冠周,王军,

中国有色金属学报（英文版）. 2018, 28(2): 348-355.

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通过单矿物浮选、动电位测试、吸附量测试和X射线光电子能谱研究Bi(III)在金红石-水界面的吸附行为和机制。单矿物浮选结果表明，加入Bi(III)后，金红石的浮选回收率由62%提高到91%。添加Bi(III)可以增加活性位点，降低壬基异羟肟酸阴离子与OH-离子之间的竞争吸附，这是Bi(III)能够活化金红石浮选的本质。Bi(III)吸附在金红石表面，导致Zeta电位正移，有利于壬基异羟肟酸的吸附。XPS结果显示，Bi(III)吸附前后，钛原子周围的化学环境没有发生变化。Bi(III)在金红石-水界面有两种吸附方式：一种是Ca2+、Mg2+和Fe2+溶解后，Bi(III)占据其空位；另一种是Bi(III)以羟基化合物的形式覆盖在金红石表面。

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电炉钛渣磷酸化焙烧-浸出脱除镁、钙杂质

郑富强,郭宇峰,刘水石,邱冠周,陈凤,姜涛,王帅

中国有色金属学报（英文版）. 2018, 28(2): 356-366.

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提出一种利用磷酸化焙烧-盐酸浸出从电炉钛渣(含3.12% MgO和0.86% CaO)中有效脱除镁、钙杂质的方法。利用XRF、XRD和SEM对钛渣样品的化学成分、物相成分和显微组织进行表征。研究钛渣的磷酸氧化焙烧热力学、氧化焙烧过程中钛渣物相的转变、显微组织和元素分布的变化以及浸出除杂过程。热力学分析结果表明，焙烧过程中加入磷酸能有效促进MgTi2O5和CaSiO3的分解。研究结果表明，在焙烧过程中磷酸能有效促进渣中含钛矿物转变为金红石，并促使MxTi3-xO5中杂质元素富集在磷酸盐中，进而通过酸浸除去。在所研究的实验条件下，钛渣中镁和钙的脱除率可分别达到94.68%和87.19%。最终酸浸渣中MgO和CaO含量可分别降低至0.19%和0.13%(质量分数)。

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脱硅产物在铝酸钠溶液中常压析出的矿相转变

蒋涛,潘晓林,吴艳,于海燕,涂赣峰

中国有色金属学报（英文版）. 2018, 28(2): 367-375.

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研究在95 °C下合成过饱和二氧化硅铝酸钠溶液时不同脱硅条件对脱硅产物的生成量、物相组成及其结晶度和显微组织的影响规律。在常压脱硅条件下，脱硅产物由无定型沸石、A型沸石、沸石和方钠石组成；脱硅产物的生成量和结晶度随着初始二氧化硅浓度、分子比和脱硅时间的增加而增加。降低初始二氧化硅浓度和分子比，增加脱硅时间，能够降低A型沸石的含量。沸石和方钠石是稳定的脱硅产物，而A型沸石只在高饱和二氧化硅浓度的铝酸钠溶液中析出。脱硅产物析出后均发生附聚，但不同类型脱硅产物的显微形貌明显不同；脱硅产物中Na2O与Al2O3摩尔比、SiO2与Al2O3摩尔比随着脱硅时间的增加而增大，从而使脱硅产物的晶胞体积增大。常压下过饱和二氧化硅铝酸钠溶液中脱硅产物的析出顺序为：无定型沸石→A型沸石→沸石→方钠石。

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在CaCl2-NaCl共融盐中直接电解制备金属铬

刘政伟,张红玲,裴丽丽,石义朗,蔡再华,徐红彬,张懿,

中国有色金属学报（英文版）. 2018, 28(2): 376-384.

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通过考察800 °C下固体三氧化二铬(Cr2O3)在等摩尔CaCl2-NaCl熔盐中的电还原过程，得到一个更高效的金属铬制备工艺。利用循环伏安和恒电势电解法考察负载Cr2O3的金属空洞电极的电还原过程，并考察影响Cr2O3电解速率和电解程度的重要电解参数。结果表明：CaCl2-NaCl熔盐可用作直接电解Cr2O3制备金属铬的熔盐；电解参数对电解产品质量影响明显。在最佳电解条件下，得到氧含量为0.5% (质量分数)的节支状金属铬产品，且X射线衍射法没有检测到任何碳化铬存在。此外，CaO较高的溶解度和CaCr2O4较快的晶体生长速率导致大颗粒片状CaCr2O4的生成。与纯CaCl4相比，在CaCl2中添加NaCl可明显改变电解过程和产物形貌。

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2018年, 第28卷, 第2期　刊出日期：2018-02-25

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