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2018年, 第28卷, 第7期 刊出日期:2018-07-25
  

  • 全选
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    Structural Materials
  • R.TAGHIABADI,A.FAYEGH,A.PAKBIN,M.NAZARI,M.H.GHONCHEH
    中国有色金属学报(英文版). 2018, 28(7): 1275-1286.
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    研究铜添加量(0.5%、1%、1.5%、2%、3%,质量分数)对A356合金的品质系数(Qi)和热裂敏感性(HTS)的影响。结果显示,当铜添加量达到1.5%时,Qi增加了约10%,这可能是由于富铜的Al2Cu相和AlMgCuSi 化合物的固溶强化和弥散硬化。然而,继续提高Cu添加量到3%,Qi反而降低了近12%,这很可能是因为显微组织中脆性富Cu金属间化合物和微孔体积的增加导致抗拉强度和伸长率降低。用约束杆铸造法测试A356 合金的热裂敏感性,结果显示随着铜含量的增加,其HTS也增加。热分析结果表明,铜拓宽了合金的凝固范围,进而降低了其流动性,增加了糊状合金暴露在热裂易感区的时间。高铜合金热裂表面的SEM也表明,其表面粗糙,且存在枝晶间/晶粒间微裂纹,这也证明了在凝固后期,合金萌生了热裂,没有足够的裂纹修复时间。
  • B. SAFARBALI, M. SHAMANIAN, A. ESLAMI
    中国有色金属学报(英文版). 2018, 28(7): 1287-1297.
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    研究焊后热处理对异种金属搅拌摩擦焊AA7075和AA2024 接头性能的影响。在一定的参数下焊接后,对焊接接头进行固溶处理和不同的时效处理。采用光学显微镜、SEM、FE-SEM、XRD 和 EDS表征材料的显微组织和相成分,最后测试对比热处理前后样品的力学性能。结果显示,与焊接后未热处理的接头相比,焊后热处理过程可以明显提高2024-T6和7075-T6焊接接头的力学性能,7075-T6的力学性能提高更明显,这是因为在时效过程中形成细小沉淀相,尽管有异常晶粒长大。未热处理的AA7075的接头断裂发生在后退侧热机械影响区(TMAZ)和高热影响区(HAZ)的界面,而热处理后断裂位置转移到接头的搅拌区(SZ)。未热处理的接头断裂为穿晶断裂,而热处理后样品的断裂主要以晶内断裂为主,这主要是因为接头热处理后晶体内的沉淀相发生分解和粗化。
  • A. JAVDANI, A. H. DAEI-SORKHABI
    中国有色金属学报(英文版). 2018, 28(7): 1298-1310.
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    通过混合粉末半固态成形法制备B4C增强铝基复合材料。先将Al7075元素粉末在机械搅拌状态下逐渐添加到酒精溶液中,然后通过高能球磨将Al7075元素粉末与B4C颗粒混合,最后将Al7075/B4C混合粉末在半固体状态下冷压成型。研究基体颗粒尺寸(20、45和 63 μm)、增强相的体积分数(5%、10%和20%)和半固态压制压力(50和100 MPa)对复合材料的形貌、显微组织、密度、硬度、压缩强度和抗弯强度的影响。实验结果表明,当大的B4C颗粒(45 μm)分布在小的基体相颗粒(20 μm)中时,材料的显微组织最均匀。基体颗粒尺寸大于增强相颗粒尺寸的复合材料中团聚量大于10%(体积分数)。团聚区域的液相难以渗透到孔隙中,降低复合材料的密度和强度。采用20 μm Al7075和20%(体积分数)45 μm B4C粉末在100 MPa下压制的复合材料表现出最高的硬度值(HV 190)和抗压强度(336 MPa)。
  • 褚晨亮,胡志,李晓,闫洪,吴孝泉,麦圆璐
    中国有色金属学报(英文版). 2018, 28(7): 1311-1320.
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    研究挤压态AZ61-xSm(x=0, 1.5, 2.0, 2.5, 质量分数,%)镁合金在半固态等温热处理中的Al2Sm相演化和分布规律。结果表明,含Sm的挤压态AZ61镁合金在半固态等温热处理中可以得到更细小、更圆整的晶粒。当Sm含量为2.0%(质量分数)时,球状晶粒的平均尺寸达到最小值90 μm。尽管部分Al2Sm颗粒存在于α-Mg晶粒内部,但大多数Al2Sm颗粒凝固于球状晶粒边缘~20 μm处。导致这种现象的原因是:Al2Sm颗粒在固液前沿的受力状态导致其在固液界面处聚集并在随后的淬火过程中凝固在球状晶粒的边缘。
  • 柴林江,陈可,王姝俨,夏吉莺,王婷婷,杨志南
    中国有色金属学报(英文版). 2018, 28(7): 1321-1328.
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    应用基于场发射扫描电镜的电子背散射衍射(EBSD)和电子通道衬度(ECC)成像技术,并结合透射电镜(TEM)及显微硬度测试等表征手段,对锻态及β相空冷态Zr-2.5Nb合金的显微组织(包括微区成分、形貌、晶界特征、相间取向关系等)进行表征。研究发现,锻态Zr-2.5Nb合金的显微组织由等轴或板条状α晶粒及连续网状β-Zr薄层构成。经过β相空冷后,转变成典型的网篮状魏氏组织,α板条间为纳米级的残余β-Zr。取向分析证实,β相空冷过程β→α转变严格遵循Burgers取向关系。相对于锻态样品,β相空冷样品的硬度显著增加,这与其α板条尺寸及β-Zr片层厚度的减小以及大角度晶界比例的增加有关。
  • 石章智,王海鹏,刘雪峰,
    中国有色金属学报(英文版). 2018, 28(7): 1329-1333.
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    研究柱状晶铜排在小变形量冷拉拔后伸长率显著下降的原因。通过温型连铸技术制备铜排,在多个应变量停止拉伸测试以探测裂纹源,采用电子背散射衍射(EBSD)技术分析位错滑移带。研究发现,铸态铜排中存在与连铸方向近平行的尖锐晶界角,拉拔后铜排的伸长率由铸态的68.8%骤降至拉拔态的18.8%。在尖锐晶界角附近发生更剧烈的塑性变形,局部应力集中甚至使Schmid因子低至0.17的位错滑移系启动。尖锐晶界角附近塑性变形的集中促使裂纹萌生和扩展,最终导致拉拔态铜排伸长率的显著降低。
  • Functional Materials
  • 刘培生,徐新邦,程 伟,陈靖鹤
    中国有色金属学报(英文版). 2018, 28(7): 1334-1341.
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    采用三维网状泡沫镍作为实验材料,探讨几种不同复层结构在2000~4000 Hz人耳敏感声频内的吸声行为。结果发现,对于孔隙率为96%、厚度为1.5 mm、平均孔径为0.65 mm的泡沫镍,五层叠合成总厚度为7.5 mm的泡沫样品在4000 Hz时表现出优良的吸声效果,其吸声系数达到0.8左右。层间交替加入空腔组成总厚度18.5 mm的叠层结构,可以大大改善相对较低频段2000~3150 Hz的吸声性能,吸声系数提高到大约0.5甚至更高。此外,在泡沫板之间交替堆积穿孔板也可在相对较低频段获得较好的吸声效果。
  • 赵大鹏,陈钰凯,常可可,ThomasEBEL,BérengèreJCLUTHRIGNER-FEYERABEND,RegineWILLUMEIT-R?MER,FlorianPYCZAK
    中国有色金属学报(英文版). 2018, 28(7): 1342-1350.
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    采用金属注射成型(MIM)工艺制备Ti-22Nb(质量分数,%)和商业纯钛(CP-Ti)参比样,并选取电弧熔炼后抛光的Ti-22Nb作为另一种参比样。采用激光共聚焦显微镜、扫描电子显微镜和酶联免疫检测仪检测每组样品的表面拓扑结构和细胞相容性。结果显示,MIM工艺可以得到微米级粗糙度,而且采用混合元素粉而不是单一钛粉作为原料可以获得更高的表面粗糙度和比表面积。所有测试样品都不存在细胞毒性。人原代细胞在MIM Ti-22Nb样品表面(特别是在闭孔附近)的吸附效果更好。
  • E.MOHAMMADSHARIFI,A.KERMANPUR
    中国有色金属学报(英文版). 2018, 28(7): 1351-1359.
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    研究冷轧后退火对Ti50Ni48Co2形状记忆合金显微组织演化和超弹性性能的影响。结果表明,在冷轧制过程中,合金的显微组织经历了应力诱导马氏体相变和马氏体塑性变形、变形孪晶、马氏体中沿孪晶和不同晶界的位错堆积、纳米晶化、非晶化以及马氏体向奥氏体的可逆相变6个基本阶段。在400 °C退火1 h后, 冷轧样品中形成的非晶相完全晶化,生成了一个完全纳米晶体的结构。这种纳米晶体合金的峰应力高达730 MPa,明显高于粗晶Ni50Ti50和Ti50Ni48Co2合金。而且,纳米晶Ti50Ni48Co2合金具有较高的阻尼容量和较好的储能效率。
  • 程虎,谢炎崇,唐群华,饶聪,戴品强,
    中国有色金属学报(英文版). 2018, 28(7): 1360-1367.
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    采用机械合金化和热压烧结制备FeCoCrNiMn高熵合金。结果表明,采用机械合金化得到纳米晶合金粉末,粉末相结构由面心立方结构(FCC)相以及少量的体心立方结构(BCC)相和非晶相组成。热压烧结后,合金中BCC相基本消失,同时伴随着σ相和M23C6相的析出;烧结温度的升高导致析出相颗粒明显长大。随着热压烧结温度从700 °C升高到1000 °C,合金塑性应变从4.4%增加到38.2%,而屈服强度从1682 MPa下降到774 MPa。经800 °C和 900 °C烧结1 h的FeCoCrNiMn高熵合金具有较好的综合力学性能。
  • 梅海娟,赵升升,陈伟,王启民,梁海峰
    中国有色金属学报(英文版). 2018, 28(7): 1368-1376.
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    采用电弧离子镀技术在316L不锈钢基体上低温沉积TiN薄膜,并利用EDS、SEM、XRD和纳米压痕仪研究基体偏压和温度对薄膜的显微结构、残余应力和力学性能的影响规律。结果表明,TiN薄膜表现出高度(111)择优取向的面心立方结构。随着基体偏压和温度的增加,衍射峰强度急剧增加,同时峰变窄,晶粒尺寸从6.2 nm增大到13.8 nm。当基体温度从10 °C增加到300 °C时,薄膜的残余压应力从10.2 GPa急剧下降到7.7 GPa,从而导致薄膜的硬度从33.1 GPa下降到30.6 GPa,而薄膜的结合力则从9.6 N增加到21 N。
  • FaribaTABRIZI,MojtabaPARHIZKAR,HassanBIDADI,MohammadGHAFOURI,
    中国有色金属学报(英文版). 2018, 28(7): 1377-1385.
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    研究不同氧化锌(ZnO)含量的氧化锌-聚吡咯复合材料在200 Hz~5 MHz频率区间的非线性性能和频率特性。用热压法在130 °C下制备样品。结果表明,当ZnO含量为70%时,击穿电压最小。击穿电压先从590 V降低到380 V,后从450 V增加到740 V,这是由于在晶界处没有聚吡咯。与击穿电压的变化不同,非线性系数随氧化锌含量的增加从4.2增加到9,这是由于随氧化锌含量的增加,晶界处的受主能级增加。电学参数如介电常数、介电损耗和样品的串联电阻对频率的依赖性很强,特别是在1 kHz以下,这些参数随频率增加而下降,这与晶界上通过肖特基势垒的电荷传输有关。样品在1 kHz以下的高介电常数与晶界处的麦克斯韦-瓦格纳(Maxwell-Wagner)极化有关。在不同频率间隔区间存在不同的常数异常变化的现象,这与界面极化有关,是由于晶粒和晶界层结构的不同,导电性差异较大。
  • Gaurav HITKARI, Sandhya SINGH, Gajanan PANDEY
    中国有色金属学报(英文版). 2018, 28(7): 1386-1396.
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    为了获得用于染料甲基橙(MEO)降解的高效、经济、易得的光催化剂,采用简单的化学合成法在水溶液介质中制备ZnO、ZnO/ZnS和ZnO/ZnS/α-Fe2O3纳米复合材料。利用X射线衍射(XRD)和BET技术测定合成材料的物相、结晶度、表面结构和表面行为。X射线衍射结果表明,ZnO、ZnO/ZnS和ZnO/ZnS/α-Fe2O3纳米材料结晶良好。根据XRD谱中各峰的强度,确定纳米复合材料的组成。BET分析表明,所制备的材料具有介孔行为、IV型(吸附脱附)曲线和H4型迟滞现象。3种材料中,ZnO/ZnS/α-Fe2O3复合材料的比表面积最大。利用紫外-可见光谱分析,测定材料的带隙能,光致发光光谱(PL)则用来确定材料的发射行为和表面缺陷。在PL光谱中,ZnO/ZnS的紫外峰强度比ZnO的低,且ZnO/ZnS/α-Fe2O3的紫外峰强度更低。与ZnO相比,ZnO/ZnS的可见发射光谱强度增大,且ZnO/ZnS/α-Fe2O3的可见发射光谱强度比ZnO/ZnS的更大。所合成的材料被用作染料甲基橙降解的光催化剂。光降解数据表明,3种染料甲基橙降解的光催化剂中ZnO/ZnS/α-Fe2O3是最佳的。紫外光发射峰强度的降低和可见光发射强度的增大导致电子和空穴复合减少,因而使得ZnO/ZnS/α-Fe2O3具有最高的光催化活性。
  • 陈启超,闫冠杰,罗利明,陈 飞,谢堂锋,戴世灿,袁明亮
    中国有色金属学报(英文版). 2018, 28(7): 1397-1403.
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    结合共沉淀法和球磨辅助下的高温固相法,合成层状氧化物正极材料Li[Ni0.6Co0.2Mn0.2-yMgy]O2-zFz (0≤y≤0.12, 0≤z≤0.08),探究F-Mg掺杂对LiNi0.6Co0.2Mn0.2O2材料的影响。与以往的研究相比,这种掺杂处理在首次库仑效率和循环性能方面的电化学性能得到实质改善。在充放电倍率为0.2C和电压范围为2.8~4.4 V的条件 下,Li[Ni0.6Co0.2Mn0.11Mg0.09]O1.96F0.04的首次放电比容量和库伦效率分别为189.7 mA·h/g和98.6%,100次循环后容量保持率为96.3%。电化学阻抗谱(EIS)结果表明,Mg-F掺杂降低了电荷转移电阻,从而提高了反应动力学,这是材料具有更高倍率性能的主要原因。由于Li[Ni0.6Co0.2Mn0.11Mg0.09]O1.96F0.04具有优异的电化学性能,被看作是很有前景的新型锂离子电池正极材料。
  • 向建化,周超,张春良,刘贵云,陈从桂,周伟
    中国有色金属学报(英文版). 2018, 28(7): 1404-1412.
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    利用热阻网络方法建立相变热沉理论模型,分析各参数对相变热沉热阻的影响,并确定影响热阻的主要因素。利用冲压挤压法在相变热沉蒸发面成形三维微沟槽强化沸腾结构以提高蒸发效率,并优化小型相变热沉制造的关键参数。另外,基于开发的测试平台对相变热沉的传热性能进行测试。测试结果表明,该相变热沉具有良好的传热性能,适用于大功率LED的散热。
  • Mining, Mineral Processing, and Metallurgical Engineering
  • 李启月,刘恺,李夕兵,王泽伟,翁磊
    中国有色金属学报(英文版). 2018, 28(7): 1413-1423.
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    在直孔掏槽一次成井技术中,掏槽参数的选择对掏槽的结果影响很大。利用数值模拟方法研究掏槽参数如孔间距L和空孔直径D与掏槽爆破破坏区的关系。通过用户自定义子程序引入一个破坏状态指标 γ,用来划分掏槽爆破压碎破坏区和裂纹破坏区。同时,提出η1 和η2两个反映掏槽爆破效果的指标。模拟结果表明,存在一个最优值孔间距L,使评价指标η1和η2同时达到最优,即掏槽效果最佳。同时,当L保持最优值时,空孔直径D越大,掏槽效果越好。此外,研究应力波加载率和地应力场对掏槽爆破效果的影响,发现高加载率的炸药适用于掏槽爆破,而拉伸裂纹的扩展方向和长度受地应力场中主应力大小和方向的影响。
  • 黄小涛,肖巍,赵红波,曹攀,胡奇秀,覃文庆,张雁生,邱冠周,王军,
    中国有色金属学报(英文版). 2018, 28(7): 1424-1432.
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    通过浮选试验、动电位测试、显微镜观测、激光粒度分析、吸附量测定和DLVO理论研究细粒金红石在苯乙烯膦酸(SPA)体系中的絮团浮选行为。单矿物浮选试验结果表明,苯乙烯膦酸对细粒金红石的絮团浮选具有良好的诱导作用;同时,溶液pH值、剪切力(搅拌速率)和搅拌时间均对絮团浮选效果有一定影响。动电位测试发现,随着SPA的加入,等电点及电位均负向移动,表明矿物与药剂之间主要发生化学吸附。激光粒度分析表明,在搅拌速度为1800 r/min和1000 mg/L SPA时,金红石颗粒的尺寸最大。此外,通过显微镜观测和浮选试验证明絮团的产生有利于细粒金红石的浮选。综上可得,SPA通过化学吸附作用能有效诱导细粒金红石的疏水絮团并增大其颗粒尺寸。最后,通过DLVO理论计算进一步验证SPA 与金红石颗粒之间主要发生化学吸附作用,进而促进絮团产物的形成。
  • Ehsan BIDARI, Valeh AGHAZADEH
    中国有色金属学报(英文版). 2018, 28(7): 1433-1443.
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    通过间歇浸出试验,结合化学模拟、溶液分析和固体表征技术,研究方解石和白云石对黄铁矿氧化的影响。在80 °C、p(O2)=1.013×105 Pa和pH>13的条件下进行浸出试验。结果表明:在方解石和白云石存在条件下,黄铁矿在碱中的氧化率下降,其中方解石的影响更大。FE-SEM/EDS分析表明,黄铁矿表面含有钙(方解石存在时)和镁(白云石存在时),这是黄铁矿浸出率下降的原因。根据化学模拟结果,这一表面层的形成是由于碳酸盐矿物的部分溶解,主要受浸出液pH值和温度的影响。XRD和FTIR分析表明,表面层为钙或镁的氢氧化物。研究还发现,在方解石存在的情况下,表面层薄,而且是连续的;但在白云石存在条件下,表面层既厚又不连续。
  • SanjaJ.PETROVI?,GrozdankaD.BOGDANOVI?,MilanM.ANTONIJEVI?
    中国有色金属学报(英文版). 2018, 28(7): 1444-1455.
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    本文旨在研究以双氧水为强氧化剂的黄铜矿精矿的盐酸浸出过程。研究搅拌速度、固液比、温度、HCl和H2O2浓度等浸出参数对金属浸出率的影响。室温下,用3.0 mol/L H2O2和0.5 mol/L HCl溶液与黄铜矿反应180 min后,获得33%的最大铜浸出率。结果表明,在反应的前60 min,铜的浸出率增大;此后,由于双氧水的快速催化分解,铜浸出率基本上保持不变。此外,固液比对铜的浸出率影响显著,而且在最稀的悬浮液中(即固液比1:100)铜的浸出率最高。溶出过程可用一级动力学方程描述,表观活化能为19.6 kJ/mol,表明溶出过程受扩散控制,对于HCl和H2O2的反应级数分别为0.30和0.53。浸出渣的XRD和SEM/EDS分析结果表明,矿物表面生成单质硫,抑制浸出率的提高。
  • 李小斌,郜春辉,周 杰,周秋生,齐天贵,刘桂华,彭志宏
    中国有色金属学报(英文版). 2018, 28(7): 1456-1464.
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    研究(NH4)2CO3-NH3?H2O-H2O体系中温度、氨水浓度和碳酸铵浓度对仲钨酸铵(APT·4H2O)溶解行为的影响。结果表明:当温度低于90 °C时,随着温度的升高、时间的延长、氨水浓度的增加和碳酸铵浓度的降低,APT·4H2O溶解量增大;而当温度高于100 °C时,溶解过程中APT·4H2O溶解量先升高再下降;当温度低于90 °C时,未溶解物仍以APT·4H2O形态存在;当温度高于100 °C时,未溶解物则主要以焦绿石型三氧化钨(WO3·5H2O)形态存在;溶解过程中,APT·4H2O先溶解为仲钨酸根离子继而部分转变为正钨酸根离子,最终溶液中正钨酸根离子和仲钨酸根离子共存。该研究可为APT·4H2O生产新工艺的开发和WO3·5H2O的制备提供新思路。
  • 彭映林,余旺,郑雅杰
    中国有色金属学报(英文版). 2018, 28(7): 1465-1474.
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    以CaOH为沉淀剂通过共沉淀从绿矾溶液中回收Fe3O4,研究分散剂PEG对Fe3O4磁分离的影响。结果表明,分散剂PEG对Fe3O4的回收有显著影响。在Fe3O4制备过程中添加PEG不利于Fe3O4的回收。当PEG-6000浓度从0增加到8 g/L时,Fe3O4产品的铁品位从65.58%降至57.79%,中值粒径从2.35 μm 降至1.35 μm。然而,在混合产物的湿磨过程中添加PEG可促进随后的Fe3O4回收。当PEG-200用量从粉末质量的0%增加到4%时,Fe3O4产物中铁的品位从65.58% 升高到68.32%。当PEG-200用量为4%时,改变PEG相对分子质量从200增加到20000,Fe3O4产物中铁品位从68.32%降至66.70%。