2018年, 第28卷, 第3期　刊出日期：2018-03-25

  

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Structural Materials
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  T6热处理对触变锻造加低过热铸造制备的A356和A380铝合金的影响

  Ridvan GECU, Serhat ACAR, Alptekin KISASOZ, Kerem ALTUG GULER, Ahmet KARAASLAN

  中国有色金属学报（英文版）. 2018, 28(3): 385-392.

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  研究T6热处理对触变锻造A356和A380铝合金的影响。采用低过热铸造(LSC)技术制备用于触变锻造的样品。为了获得等轴晶粒并防止枝晶生长，将样品在高于液相温度20 °C时进行浇铸，将浇铸坯料再加热不同时间(20~80 min)后进行触变锻造，变形量为50%，再将触变锻造后的A356和A380铝合金样品进行T6 热处理。用光学显微镜、能量弥散X射线谱仪、扫描电镜和布氏硬度仪对经触变锻造、固溶处理和时效处理后样品的显微组织和硬度变化进行检测。结果表明，T6热处理后合金的显微组织更均匀，并分别在A356和A380坯料中形成了新的析出相Mg2Si和Al2Cu。相应地，经过人工时效后，样品的硬度大幅度提高，A356铝合金的硬度达到HB 93，A380铝合金的硬度达到HB 120。
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  熔体处理温度及保温参数对A356铝合金半固态浆料水淬组织的影响

  李 明,李元东,毕广利,黄晓锋,陈体军,马 颖,

  中国有色金属学报（英文版）. 2018, 28(3): 393-403.

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  采用自孕育法制备A356铝合金半固态浆料，研究熔体处理温度及保温参数对A356铝合金半固态浆料水淬组织的影响，并分析剩余液相的二次凝固行为。结果表明：熔体处理温度对最终半固态组织影响较为显著。当熔体温度在680~690 °C之间时，可以制备出适合流变成形的半固态浆料。在等温保温过程中初生颗粒的生长速率符合 动力学方程，且当保温温度为600 °C时初生颗粒的粗化速率最快。此外，等温保温时间对二次凝固组织的影响较明显。保温3 min时浆料水淬组织中的二次颗粒最为细小、圆整。随保温温度的升高，二次颗粒数目逐渐增多。因此，共晶反应被限制在很小的晶间区域内，使最终凝固的共晶组织排列较为紧密。
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  2050 Al-Li合金的流变曲线修正及加工图

  朱瑞华,刘 晴,李劲风,陈永来,张绪虎,郑子樵

  中国有色金属学报（英文版）. 2018, 28(3): 404-414.

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  采用热压缩实验研究2050 Al-Li合金在变形温度为340~500 °C、应变速率为0.001~10 s-1范围内的热变形行为。分析摩擦及温度变化对流变应力的影响，并对流变曲线进行修正处理；基于动态材料模型及修正后的真应力数据，获得真应变为0.5条件下合金的加工图；利用金相显微镜对压缩试样显微组织变化进行观察。结果表明，在热变形过程中材料的摩擦及温度变化对流变应力有显著影响；合金合适加工区域位于变形温度为370~430 °C、应变速率为0.01~0.001 s-1区域，以及变形温度为440~500 °C、应变速率为0.3~0.01 s-1区域内；失稳区位于高应变速率下(3~10 s-1)所有温度范围内；动态回复和动态再结晶是2050 Al-Li合金在稳定加工区域内主要变形机理，而在失稳区合金变形机理主要表现为流变集中。
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  搅拌摩擦焊含铜嵌入板的6061-T6铝合金(Al/Cu/Al)的显微组织和力学性能

  Vahid M. Khojastehnezhad, Hamed H. Pourasl

  中国有色金属学报（英文版）. 2018, 28(3): 415-426.

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  将两块 6061-T6 板中间嵌入一块纯铜板(Al/Cu/Al)，利用搅拌摩擦焊(FSW)技术焊合，研究铜板插入对焊接接头性能的影响，并与无铜板的搅拌摩擦焊AA 6061 (Al/Al)的研究结果进行比较。用光学显微镜和扫描电镜观察焊接样品的显微组织，用X射线衍射分析Al/Cu/Al样品的相组成。在转速为1000 r/min和焊接速度为25 mm/min条件下观察到Al/Cu/Al焊接接头无缺陷。焊核区的显微组织观察结果显示类似复合物结构的形成促进了铝和铜的冶金结合。XRD结果显示形成了金属间化合物 (IMCs)，如Al4Cu9和Al2Cu。由于其更高的位错密度，有Cu板的焊接样品的硬度较高，且IMCs存在的区域其硬度值明显更高。由于铝和铜之间更强的冶金结合，有铜板的焊接接头的极限抗拉强度比无铜板的接头更高。
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  添加CaO或Y的ZK40镁合金的腐蚀行为

  Ricardo Henrique BUZOLIN, Marta MOHEDANO, Chamini Lakshi MENDIS, Beatriz MINGO, Domonkos TOLNAI, Carsten BLAWERT, Karl Ulrich KAINER, Haroldo PINTO, Norbert HORT

  中国有色金属学报（英文版）. 2018, 28(3): 427-439.

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  研究了铸造 ZK40、添加2% (质量分数)CaO和添加1% (质量分数)Y 的ZK40 镁合金的微观组织，并表征了金属间化合物相的形貌和分布。利用ZK40晶界处分散的金属间化合物颗粒，将添加了CaO或Y的ZK40的微观组织调整为沿晶界分布的金属间化合物的半连续网络结构。微观组织中没有检测到CaO， Ca 存在于铸造过程中形成的金属间化合物Ca2Mg6Zn3中。析氢和电化学交流阻抗谱分析显示，添加CaO后合金的耐腐性略有提高，而添加Y 却对ZK40的耐腐蚀性有负面影响。浸泡试验结果显示，严重的局部腐蚀和沿金属间化合物的腐蚀对ZK40-Y合金的腐蚀过程有重要影响，而ZK40 和ZK40-CaO 合金的局部腐蚀不明显。ZK40合金中α-Mg 基体中的显微偏析明显高于加CaO或Y的ZK40合金，这种作用结合合金表面形成了更加稳定的耐腐蚀层是ZK40-CaO合金的耐腐蚀性能提高的主要原因。
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  混杂比对AZ91D纳米复合材料油润滑摩擦磨损行为的影响

  周 霞,李 利,文 冬,刘霄霞,吴承伟

  中国有色金属学报（英文版）. 2018, 28(3): 440-450.

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  使用MRS-10P型四球摩擦试验机对AZ91D镁合金及不同混杂比碳纳米管和纳米碳化硅增强AZ91D镁合金复合材料在油润滑条件下的摩擦磨损行为进行研究。在加载载荷为200~1000 N、主轴转速为380 r/min时测试AZ91D及其复合材料的摩擦因数和磨损率，采用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)和能谱分析仪 (EDS)分析磨损表面形貌、相和元素组成，并讨论碳纳米管和纳米碳化硅的协同作用机制。结果表明，与AZ91D镁合金相比，由少量碳纳米管和纳米碳化硅混杂增强的AZ91D镁基纳米复合材料具有更好的耐磨性能和不同的磨损机理, 质量分数分别为0.5%的碳纳米管和纳米碳化硅增强的AZ91D镁合金基纳米复合材料具有最好的摩擦性能。镁基混杂纳米复合材料的磨损机理为微犁沟、微切削、轻微磨粒及脱粘磨损的复合形式。
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  冷速对一种镍基粉末高温合金的显微组织和拉伸性能的影响

  丁晗晖,何国爱,王 薪,刘 锋,黄 岚,江 亮,

  中国有色金属学报（英文版）. 2018, 28(3): 451-460.

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  研究不同淬火制度下晶粒尺寸及强化相γ′的尺寸分布、形貌和体积分数对镍基高温合金拉伸性能的影响。采用油淬和空冷两种淬火方式，其对应的平均冷却速度分别为183 °C/s和4~15 °C/s。实验结果表明，油淬和空冷后的二次γ′相的平均尺寸分别为24.5 nm和49.8 nm，相应的体积分数分别为29%和34%；然而两种条件下的平均晶粒尺寸几乎相等。在室温下，油冷态γ′相的拉伸强度高于空冷态的，当温度升高到650 °C时，二者强度逐渐接近。断口形貌分析表明，在室温下，断口由穿晶断裂主导；随着温度升高，直至650 °C以上，断口由沿晶断裂主导。结果表明，强化相γ′和晶界在镍基粉末高温合金中不同温度下发挥着不同的强化作用。
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  多向压缩纯钨烧结体的组织及热稳定性

  李 萍,孙大智,王 雪,薛克敏,华 睿,吴玉程

  中国有色金属学报（英文版）. 2018, 28(3): 461-468.

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  对纯度为99.9%的纯钨烧结体在1423 K进行不同压下量的多向压缩(MDC)实验，采用X 射线衍射(XRD)、电子背散射衍射(EBSD)及差示扫描量热法(DSC)研究多向压缩前后纯钨试样组织、显微硬度及热稳定性的变化。结果表明，多向压缩后纯钨烧结体位错密度显著增大，压下量50%纯钨试样的位错密度由初始烧结钨的3.08×1014增大至8.08×1014 m-2，平均晶粒尺寸由83.8 μm细化至14.7 μm，而显微硬度则由HV0.2 417增大至HV0.2 521。多向压缩后纯钨试样的再结晶温度约为1600 K，近似为常数。纯钨烧结体经多向压缩后由于晶粒尺寸减小以及均匀分布的形核点增多，组织热稳定性得到提高。
Functional Materials
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  金刚石形核及薄膜生长过程中不同钴含量WC-Co基体中的钴演变

  王新昶,王成川,何为凯,孙方宏

  中国有色金属学报（英文版）. 2018, 28(3): 469-486.

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  在具有不同钴含量(6%，10%和12%，质量分数)的硬质合金样品上进行系统试验。基于XPS和EDX检测方法，采用正交试验方法证明了酸浓度、酸处理时间和原始钴含量对去钴深度有显著影响。在此基础上，研究形核、纯氢气氛围加热及生长试验条件下基体温度、原始钴含量及去钴深度对钴演变的影响规律。得到金刚石薄膜涂层器件制备全过程中钴元素的演变机理，为WC-Co基体表面、尤其是高钴含量WC-Co基体表面高质量金刚石薄膜的沉积提供理论依据。结果表明：高钴基体通常表现出较快的钴扩散速度；较高的基体温度会促进预处理基体中的钴扩散，但是在未处理基体中却表现出钴刻蚀作用；对于WC-12%Co基体，较为合适的预处理深度为8-9 μm。
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  HVOF喷涂制备的多尺度WC-10Co4Cr涂层的组织与空蚀行为

  丁 翔,程旭东,余 翔,李 超,袁成清,丁彰雄

  中国有色金属学报（英文版）. 2018, 28(3): 487-494.

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  采用超音速火焰(HVOF)喷涂制备了一种新型的由纳米、亚微米、微米WC颗粒和CoCr合金组成的多尺度WC-10Co4Cr金属陶瓷涂层，对比了双峰和纳米结构WC-10Co4Cr涂层，在分析了涂层组织的基础上，研究了多尺度涂层的孔隙率、显微硬度、开裂韧性和抗空蚀性能，并分析了多尺度WC-10Co4Cr涂层的空蚀行为和机理。结果表明，HVOF喷涂制备的多尺度WC-10Co4Cr涂层具有≤0.32%的孔隙率和高的开裂韧性，涂层中未发现明显的纳米WC脱碳现象。与双峰与纳米结构涂层相比，多尺度WC-10Co4Cr涂层表现出最优异的抗空蚀性能，在淡水中的抗空蚀性能分别比双峰涂层和纳米结构涂层提高了大约28%和34%。多尺度WC-10Co4Cr涂层的优异抗空蚀性能归结于其独特的微纳米结构和优良的性能，能有效阻碍空蚀裂纹的形成和扩展。
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  陶瓷-高分子复合薄膜的电物理性能随烧结温度的变化

  Sajedeh MOHAMMADI AREF, Mohammad GHAFOURI

  中国有色金属学报（英文版）. 2018, 28(3): 495-501.

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  在60 MPa压力，5个不同的烧结温度下将ZnO-聚苯胺-聚乙烯混合粉末压制成复合陶瓷圆片，研究烧结温度的变化对其电物理性能和显微组织的影响。结果显示，烧结温度从30 °C 升高至120 °C，击穿电压从830 V降低至610 V；继续提高烧结温度，击穿电压反而升高。随着烧结温度的升高，界面电压势垒的变化与击穿电压的变化相反。样品的泄露电流很低，说明材料具有低的降解速率。烧结温度越高，非线性系数变得越小。此外，各样品均有迟滞现象，随烧结温度升高至120 °C，电滞回线降低；当温度继续升高时，电滞回线变宽。紫外光谱的结果显示，有3个杂质能级，且随烧结温度的升高而降低。扫描电镜的结果显示，复合材料显微组织中含有晶粒和晶界，晶界的电阻率是影响材料的压敏特性随烧结温度变化的主要因素。
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  自由锻Ti-Ni形状记忆合金的显微组织和超弹性

  Abdollah BAHADOR, Esah HAMZAH, Katsuyoshi KONDOH, Tuty ASMA ABUBAKAR, Farazila YUSOF, Junko UMEDA, Safaa N. SAUD, Mustafa K. IBRAHIM

  中国有色金属学报（英文版）. 2018, 28(3): 502-514.

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  采用放电等离子烧结(SPS)法将元素钛粉和镍粉制备成Ti-51%Ni 形状记忆合金(SMAs)。研究目的是采用自由锻二次加工以提高SPS合金的性能。对自由锻前后合金的显微组织、相变温度和超弹性进行比较。结果表明，自由锻可以显著提高Ti-Ni 形状记忆合金的拉伸强度和形状记忆性能，自由锻后合金的韧性从6.8% 提高到了9.2%，超弹性的应变范围从5%增加到7.5%，应变恢复速率从72%提高到92%。Ti-51%Ni合金显微组织中含有立方奥氏体相(B2)基体、单斜马氏体相 (B19′)、第二相(Ti3Ni4，Ti2Ni 和TiNi3) 和氧化物相(Ti4Ni2O，Ti3O5)。自由锻后再经500 °C时效处理的最终样品的马氏体相变温度向高温方向偏移，这是由于Ti3Ni4相(透射电镜下可以观察到)的析出而导致基体中Ni含量的减少。总之，自由锻可以提高Ti-51%Ni形状记忆合金的超弹性和力学性能。
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  形变热处理制备的纳米晶NiTi形状记忆合金的超弹性行为

  E. MOHAMMAD SHARIFI, A. KERMANPUR

  中国有色金属学报（英文版）. 2018, 28(3): 515-523.

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  研究冷轧和后续退火形变热处理对Ni50Ti50形状记忆合金超弹性行为的影响。采用铜坩埚真空感应熔炼法制备样品。将成分均匀的样品进行热轧后在900 °C退火，然后再进行冷轧，冷轧后样品的厚度有不同程度的减少，最大可达 70%。透射电镜检测结果显示严重的冷轧导致Ni50Ti50合金中形成了纳米晶和非晶的复合显微组织。400 °C 下退火1 h后，冷轧样品中的非晶发生晶化形成纳米晶组织。随着冷轧变形量的增加，在超弹性实验中Ni50Ti50 合金的弹性应变增加，变形量为70%的冷轧-退火样品其弹性应变为12%。此外，随着变形量的增加，应力诱导马氏体相变的临界应力提高。值得注意的是，70%变形量的冷轧-退火样品的阻尼容量值为28 J/cm3，明显高于商业NiTi合金。
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  具有可控粒径和形貌超细银粉的合成

  田庆华,邓 多,李 宇,郭学益,

  中国有色金属学报（英文版）. 2018, 28(3): 524-533.

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  以阿拉伯树胶为分散剂，采用液相还原法制备超细银粉。探讨分散剂种类、pH值和温度对银粉形貌和粒径的影响。研究表明，阿拉伯树胶通过化学吸附作用可以更好地吸附在银粒子表面，且比其他分散剂具有更好的分散作用。通过调节pH值，银粉的粒径可在0.34~4.09 μm的范围内调节；通过改变反应温度可以控制银粉的表面形貌。在21.8~70 °C的温度范围内，可成功制备振实密度大于4.0 g/cm3的银粉。在50 °C的最优温度下，银粉的振实密度大于5.0 g/cm3。该合成方法具有条件温和、银浓度高的优点，是一种合成用于电子浆料的高品质银粉的有前景的方法。
Mine Engineering, Metallurgical Engineering, Chemistry and Chemical Engineering
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  淋溶条件下赤泥盐分离子的迁移与分布

  孔祥峰,江星星,薛生国,黄 玲,William HARTLEY,吴 川,李晓飞,

  中国有色金属学报（英文版）. 2018, 28(3): 534-541.

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  赤泥是氧化铝工业生产过程产生的强碱性固体废物，其盐分含量高，对环境有害且制约着赤泥堆场的植被重建。通过土柱模拟淋溶实验，研究赤泥盐离子的动态迁移及垂直分布情况。结果表明：淋溶不同程度地将赤泥中的Na+、K+、Ca2+、 、 和 等盐分离子浸出到渗滤液中，显著降低了赤泥的盐度。赤泥中Na+和K+呈现出较高的迁移能力，从柱体的40~50 cm处向上迁移至20~30 cm处；而Ca2+的迁移能力较弱，主要分布在柱体的30~40 cm处。淋溶刚结束时， 主要分布在柱体的20~30 cm处，随后向下迁移至30~40 cm处，最终受蒸发作用迁移至20~30 cm处。 最初主要分布在柱体的40~50 cm处，最终向上迁移至20~30 cm处。 主要停留在柱体的下部，其迁移特性受蒸发的影响较小。
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  银硫化物对多金属硫化矿氰化浸金的影响

  Muhammad KHALID, Fa？？al LARACHI

  中国有色金属学报（英文版）. 2018, 28(3): 542-555.

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  浸金会受到伴生银和多金属硫化矿的影响。采用填充床反应器研究4组矿物系统：黄铁矿-二氧化硅、黄铜矿-二氧化硅、闪锌矿-二氧化硅和辉锑矿-二氧化硅电极的电偶和钝化效果。结果表明，在电偶和钝化作用下，硫锑银矿(Ag3SbS3)使黄铁矿中Au的浸出率分别提高到77.3%和51.2%(相对于74.6%和15.8%)；在电偶和钝化作用下，闪锌矿+硫锑银矿也使金的浸出率分别提高到6.6%和51.9%(相对于1.6%和15.6%)；黄铜矿+硫锑银矿使金的浸出率分别降低到38.0%和12.1%(相对于57%和14.1%)；在电偶和钝化作用下，添加银矿使黄铁矿中Au的浸出率分别提高到90.6%和81.1%(相对于74.6%和15.8%)；添加银矿物和闪锌矿使Au浸出率分别提高至71.1%和80.5%(相对于1.6%和15.6%)；添加银矿物和黄铜矿，金的浸出率分别降低至10.2%和4.5%(相对于57%和14.1%)。硫锑银矿和辉锑矿在一起会阻碍金的溶解。硫锑银矿和添加银矿增强游离金与黄铁矿和闪锌矿伴生金的溶解，黄铜矿和辉锑矿中伴生金银阻碍了金的溶解。
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  黄铜矿在氨水-氯化铵溶液中的界面反应

  华晓鸣,郑永飞,许 茜,鲁雄刚,程红伟,邹星礼,宋秋实,宁志强

  中国有色金属学报（英文版）. 2018, 28(3): 556-566.

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  对黄铜矿在氨水-氯化铵溶液中的反应界面进行研究。利用X射线光电子能谱分析(XPS)技术对黄铜矿反应界面进行表征。研究发现, 覆盖在黄铜矿基底之上的反应界面钝化层由表层的铁氧化物以及被其覆盖的硫化铜组成。黄铜矿结构中的铁离子存在优先溶解现象，形成钝化层中的硫化铜或CuFe1-xS2。当表层铁氧化物层逐渐自发剥离后，硫化铜层成为新的钝化层。由硫化铜层表面S2-、 、 、S0和 等组分含量推算硫化铜的组成。提出黄铜矿在不同pH和氧化电位条件下的氧化和钝化机理。最后，建立黄铜矿界面三步反应模型，剖析钝化层的形成及转化机理。
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  V(IV)-Cr(III)-H2O体系钒铬分离的热力学分析

  陈边防,黄 胜,刘 彪,葛 奇,谢舒珊,王明玉, 王学文

  中国有色金属学报（英文版）. 2018, 28(3): 567-573.

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  为了从钒铬还原渣中回收钒和铬，以电位-pH和活度-pH的形式总结298 K时V(IV)和Cr(III)分离的热力学。V-Mn-H2O体系和Cr-Mn-H2O体系的电位-pH图表明，MnO2/Mn2+的电极电位高于VO2+/VO2+的电极电位，但是低于Cr2O72-/Cr3+的电极电位，这表明采用MnO2来选择性氧化低价钒是可行的。V(V)-H2O体系和Cr(III)-H2O体系的活度-pH图表明，V(V)开始沉淀时的pH远低于Cr(III)开始沉淀时的pH，因此可以采用沉淀析出法分离V(V) 和Cr(III)。通过热力学分析，设计了钒铬还原渣中分离回收钒和铬的技术路线。
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  Ti-Ni-Pt三元系相平衡关系

  钟 跃,孙 悦,刘华山,蔡格梅,金展鹏

  中国有色金属学报（英文版）. 2018, 28(3): 574-584.

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  采用扩散偶辅以平衡合金法的方法，利用电子探针 (EPMA) 和X射线衍射 (XRD) 等分析手段对Ti-Ni-Pt三元系的1073和1173 K等温截面的相关系进行实验测定。结果表明，三元化合物Ti2(Ni, Pt)3 和二元化合物 Ti3Pt5、TiPt3-在1073和1173 K是稳定的。部分二元化合物具有较大的第三组元固溶度，如在1073和1173 K下，Pt在TiNi中的固溶度分别约为36%和40%(摩尔分数)。此外，在1073~1173 K的温度区间内存在零变量反应TiNi3+ Ti3Pt5→Ti2(Ni, Pt)3+TiPt3+。