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2019年, 第29卷, 第11期 刊出日期:2019-11-25
  

  • 全选
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    Materials Science and Engineering
  • SubramanyaR.PRABHU,ArunK.SHETTIGAR,MervinA.HERBERT,ShrikanthaS.RAO
    中国有色金属学报(英文版). 2019, 29(11): 2229-2236.
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    采用一种新型的双级搅拌铸造法制备铝基复合材料(AMCs)。将不同质量分数的金红石颗粒(1%, 2%, 3% 和 4%)分散于AA6061基体中,研究复合材料的密度、抗拉强度、硬度和显微组织。双级搅拌铸造法使金红石颗粒均匀分布于AA6061基体中,AMCs的性能相较于母材得到提高。与未增强的母材相比,金红石增强的AMCs 具有较高的抗拉强度和硬度,且增强效果随金红石颗粒含量的增加而增加。然而,当金红石颗粒质量分数超过3% 时,样品的抗拉强度降低。与母材相比,3%金红石颗粒增强的AMCs的硬度和抗拉强度分别提高了36% 和14%。
  • KeremAltugGULER,AlptekinKISASOZ,GokhanOZER,AhmetKARAASLAN
    中国有色金属学报(英文版). 2019, 29(11): 2237-2244.
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    冷却倾斜板铸造已成功应用于生产非枝晶组织铝合金的铸造中。为了研究半固态铸造对AA7075铝合金显微组织的影响,用冷却倾斜板浇铸法制备具有非枝晶组织的AA7075铸锭,并对其进行再加热和触变锻造。对铸件进行金相观察、图像分析、扫描电镜和能谱分析。组织分析结果显示,材料的晶粒尺寸和球形度较好。在再加热过程中,晶粒可能突然变粗。冷却倾斜板铸造采用30°和60°倾斜角,采用60°倾斜角的结果更好。此外,短时再加热和半固态锻造致使固态晶粒中微量元素析出。
  • S. MALOPHEYEV, I. VYSOTSKIY, S. MIRONOV, R. KAIBYSHEV
    中国有色金属学报(英文版). 2019, 29(11): 2245-2251.
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    为了评估Ashby晶界强化模型在高应变范围内的适用性,将具有不同晶粒尺寸的Al-Mg合金(~100 μm与~1 μm)冷轧至真应变约为1.6,并采用透射电镜观察比较两种合金的位错密度。测量结果显示的微小差异表明其违背了Ashby模型,这是由晶粒形状的显著变化、织构演化和形成明显的亚结构等因素造成应变约束的局部松弛导致。
  • 戴青松,邓运来,唐建国,王宇
    中国有色金属学报(英文版). 2019, 29(11): 2252-2261.
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    采用Gleeble-3500热模拟试验机研究AA5083铝合金在应变速率0.0l~10 s-1、变形温度300~500 °C条件下的热压缩变形行为。结果表明:该合金在高应变速率和高变形温度下容易发生动态再结晶,并引起流变应力下降。为了预测不同变形条件下的流动特性,建立基于Arrhenius型方程和Zener-Hollomon参数的应变补偿本构方程,本构方程预测值与实验结果吻合较好,在实验范围内两者的平均相对误差仅为4.52%,说明提出的本构方程可对AA5083铝合金的热变形行为进行精确预测。
  • Bianca.DelazariZANCHETTA,Vanessa.KarolineDA.SILVA,Vitor.Luis.SORDI,JoséBenaqueRUBERT,AndreaMadeiraKLIAUGA
    中国有色金属学报(英文版). 2019, 29(11): 2262-2272.
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    在非对称轧制中,由于轧辊的圆周速度不同,导致复杂的变形形式,包括剪切、压缩和刚体转动分量等。主要的显微结构改变是晶体织构的变化,对铝合金来说,这可以提高再结晶后的变形能力。本文将过程变量(每道次厚度减薄量(TRP) 和速率比)与退火后的织构发展和塑性相联系,采用有限元模拟对应变分量的影响进行定量分析,并分析织构和塑性各向异性的实验数据。在轧板的中心,压缩分量绕横向发生晶体旋转,从而生成{111}//ND (法向)织构组分。在轧板表面,速度梯度的局部变化引起绕法向的旋转分量,从而使旋转立方织构增加。退火后,板材中心的主要织构组分得到保留,但织构强度降低。平面各向异性(Δr)降低,且在Erichsen试验中,在所有的条件下都得到相似的厚向异性和深冲性能。当速率比为1.5、TRP为10%时,Δr的减少量最佳。
  • 周佳良,舒凤远,赵洪运,吕耀辉,刘玉欣,何鹏
    中国有色金属学报(英文版). 2019, 29(11): 2273-2280.
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    研究多道熔化极气体保护焊Al-Zn-Mg-Cu合金板中热影响区的组织和力学性能,在此基础上分析热影响区的力学各向异性的形成和断裂机理。采用扫描电镜(SEM)和能谱仪(EDS)对其显微组织和组成进行分析。采用X射线衍射仪(XRD)、透射电子显微镜(TEM)和选择性区域电子衍射仪(SAED)分析相组成。显微硬度的分布特征是逐渐过渡的,而抗拉强度有先减小后增大的趋势。在α(Al)中的纳米级η(MgZn2)粒子和Al2MgCu相的分布决定沿厚度方向的拉伸性能并导致形成的热影响区韧性/脆性复合断裂。在带状析出物晶间连续分布的Al2MgCu 相导致早期裂纹和脆性断裂区域的形成,粗化的析出粒子也导致力学性能的恶化。
  • KrishnaKishoreMUGADA,KumarADEPU
    中国有色金属学报(英文版). 2019, 29(11): 2281-2289.
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    了解搅拌摩擦焊中搅拌头几何形状对材料流动的影响对工业应用中的高质量焊接产品具有挑战性。讨论在材料流动中起重要作用的搅拌轴肩和搅拌针的最佳设计组合。采用标记插入技术对塑化材料的流动情况进行分析。结果表明,正方形和六边形的搅拌针滚花设计有利于与焊缝长度/时间相关的恒稳定力。正方形搅拌针(粘连长度最小)的轴肩滚花设计(TK)S有利于塑化材料均匀混合和分布,在搅拌针底部观察到了铜碎片。采用(TK)S 搅拌头的焊缝具有较高的力学性能,材料的搅拌区强度可达182 MPa,硬度可达HV 78。
  • 钟丽萍,王永建,
    中国有色金属学报(英文版). 2019, 29(11): 2290-2299.
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    利用Gleeble-1500D热模拟试验机在250~400 °C、0.01~3 s-1变形条件下,通过实验和模拟研究固溶Mg- 8Sn-2Zn-0.5Cu(TZC820)合金的热变形行为。结果表明,变形温度和应变速率对合金的流变应力和材料常数有显著的影响。此外,基于真实应力-应变曲线建立应变补偿的本构关系。合金的主要变形机制为动态再结晶(DRX),随着变形温度的升高和应变速率的降低,DRX程度得到明显提高。利用元胞自动机方法模拟该合金在热压缩过 程中的显微组织演变。此外,构建合金的塑性加工图,得到固溶态TZC820合金的较优加工条件为370~400 °C、0.01 s-1和320~360 °C、1-3 s-1
  • 杨夏炜,冯武渊,李文亚,董秀荣,徐雅欣,褚 强,姚朔天
    中国有色金属学报(英文版). 2019, 29(11): 2300-2309.
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    采用无针搅拌摩擦点焊工艺,在没有加中间层锌的条件下,对厚度为1.8 mm的AZ31镁合金搭接接头进行焊接。采用不同的搅拌头旋转速度与停留时间,研究工艺参数对接头显微组织和力学性能的影响。AZ31镁合金的无针搅拌摩擦点焊接头的显微组织可以分为搅拌区、热力影响区和热影响区。随着转速和停留时间的增加,搅拌区深度逐渐增大,钩状缺陷从两块板的界面处延伸至上板表面,接头的拉剪强度以及断裂模式(界面剪切和拔出断裂)均与钩状缺陷的形式密切相关。当搅拌头转速为1180 r/min、停留时间为9 s时,接头的拉剪强度达到最大值,为4.22 kN。上薄板显微硬度值及其波动明显高于下薄板的。
  • MamounFELLAH,NaouelHEZIL,DekhilLEILA,MohammedABDULSAMAD,RidhaDJELLABI,StephaniaKOSMAN,AlexMONTAGNE,AlainIOST,AlekseiOBROSOV8,SabineWEISS8
    中国有色金属学报(英文版). 2019, 29(11): 2310-2320.
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    研究烧结温度(1073~1373 K)对具有纳米结构的球磨β型Ti-15Mo 合金结构和摩擦学性能的影响。通过多种技术对试样进行表征,如X射线衍射分析(XRD)、电子扫描电镜(SEM)和球-盘式往复摩擦试验机等;采用不同载荷(2、8 和16 N)进行磨损试验。结果表明,随着烧结温度的升高,合金的平均孔径和晶粒尺寸不断减小,在1373 K时分别达到最低值:4 nm和29 nm,1373 K烧结样品的相对密度高达97.0%。此外,烧结温度越高,试样的相对密度越大、硬度越高、弹性模量越高;1373 K烧结试样由于其较低的闭孔率导致摩擦因数和磨损率也较低。
  • 高美连,伍小波,高平平,雷霆,刘春轩,谢志勇
    中国有色金属学报(英文版). 2019, 29(11): 2321-2330.
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    采用水热法和浸渍法两步工艺在钛板上制备由碳和聚四氟乙烯(PTFE)组成的复合涂层。采用扫描电子显微镜(SEM)、傅里叶变换红外光谱(FTIR)、水接触角计、X射线光电子能谱(XPS)和电化学技术对复合涂层的形貌、组分、疏水和腐蚀性能进行表征,研究不同聚四氟乙烯浓度的浸渍液对复合涂层腐蚀性能的影响。结果表明,当以0.1 mol/L的葡萄糖溶液为碳源、20 wt.% PTFE悬浮液为浸渍液时,聚四氟乙烯均匀分布于所获得的碳复合涂层表面。20 wt.% PTFE浸制的碳涂层与钛板具有良好的结合强度和疏水性,此时润湿角为142.3°,且涂层耐腐蚀性能良好,腐蚀电流密度低至0.0045 μA/cm2。因此,钛基体上制备的碳-PTFE复合涂层具有良好的疏水性和耐腐蚀性,在汽车和金属防腐工业中具有较好的应用前景。
  • 于浩洋,方伟,常若斌,冀璞光,王清周
    中国有色金属学报(英文版). 2019, 29(11): 2331-2339.
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    采用机械合金化和烧结法制备Al0.3CoCrFeNi高熵合金(HEA)颗粒增强铜基复合材料(CMCs)。采用多步球磨法获得过渡层结构,研究过渡层结构对铜基复合材料中元素扩散行为和材料磨损性能的影响。结果表明, 通过多步球磨法得到厚度约为5 μm的新铜过渡层。铬元素通过过渡层扩散到界面中,形成复合氧化物。由于铜过渡层的存在,Ni、Co和Fe的扩散率增大,尤其是Ni元素。该方法制备的CMCs与无过渡层结构的CMCs相比,耐磨性提高了30%,这是由于界面结合强度得到提高。该方法可用于开发先进的HEA增强金属基复合材料。
  • S.MONTECINOS,S.TOGNANA,W.SALGUEIRO,
    中国有色金属学报(英文版). 2019, 29(11): 2340-2350.
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    研究凸起对具有纳米析出相的Cu-2wt.%Be纳米压痕测量分析的影响。将样品在540~680 K之间的不同温度下时效1 h,析出相形成。用经典的Oliver和Pharr法对载荷-深度曲线进行分析,并将得到的弹性模量和硬度值与其他技术估算的值进行比较。在具有析出相的样品中发现了重要的凸起水平,且观察到时效和未时效处理样品的载荷-深度曲线也不同。用Loubet模型估算硬度值,该模型在考虑有凸起的情况下,对接触深度进行修正。利用卸载功与压痕总功之比与H/Er(H为硬度,E为折合模量)比之间的关系确定弹性模量,并建立这两个参数间的特殊关系。
  • F.RAHMANI,S.M.H.SEYEDKASHI,S.J.HASHEMI
    中国有色金属学报(英文版). 2019, 29(11): 2351-2361.
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    增量成形是近年来发展起来的一种管材成形工艺。如果能确定工艺参数和最优值的影响,可以优化制造成本和加工精度。将圆形铜管通过增量成形工艺变为方形截面,设计球形成形冲头和管材夹具实验装置。成形冲头的运动由数控机床控制,为了确定刀具线速度、径向进给和轴向进给等工艺参数对方形截面减薄率和最大外径的影响,进行全因子试验设计。结果表明,径向进给对减薄率的影响最大,而轴向进给对最终轮廓的影响最大;径向进给量增大,减薄效果更好;轴向进给量越小,形状一致性越好;而线速度对减薄率没有显著影响。还给出预测响应的回归模型。
  • 张小锋,牛少鹏,邓子谦,刘 敏,李 洪,邓春明,邓畅光,周克崧
    中国有色金属学报(英文版). 2019, 29(11): 2362-2370.
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    7YSZ (7wt.%Y2O3-ZrO2) 作为热障涂层使用最广的材料,其主要制备方法包括电子束-物理气相沉积(EB-PVD)。随着涡轮前进口温度的逐步提高,CMAS (CaO-MgO-Al2O3-SiO2) 熔盐腐蚀等因素逐渐成为影响柱状结构EB-PVD 7YSZ热障涂层服役寿命的关键因素。本文作者提出一种镀铝表面改性技术,即在柱状涂层表面采用磁控溅射技术制备一层Al膜,然后施加真空热处理工艺。一方面,Al和7YSZ涂层发生原位反应形成α-Al2O3 层,抑制CMAS熔盐高温渗透;另一方面,在真空热处理过程中Al膜在高温下发生蒸发和形核,最终在7YSZ热障涂层表面形成氧化铝纳米线,抑制高温下熔融CMAS流动。
  • K.O.NAYANA,S.RANGANATHA,H.N.SHUBHA,M.PANDURANGAPPA
    中国有色金属学报(英文版). 2019, 29(11): 2371-2383.
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    在添加十二烷基硫酸钠(SLS)的瓦特型镀液中,于低碳钢表面电沉积Ni-Co3O4复合镀层。当镀液中存在SLS时,分散的Co3O4颗粒向阴极迁移的趋势更大,并与镀层结合。SLS改变Ni-Co3O4复合镀层的化学成分、表面形貌和显微组织。与纯镍镀层相比,所开发的复合镀层具有更高的耐蚀性能和显微硬度。在SLS存在条件下,在镀液中装载不同浓度的Co3O4颗粒使镀层表面具有疏水性,这对于提高Ni-Co3O4复合镀层的耐蚀性能非常有效。在镀液高Co3O4颗粒载荷量(>3 g/L)的情况下,Co3O4颗粒发生团聚,在镀层表面形成缺陷和位错,导致镀层耐腐蚀性能下降。通过线性磨损试验对疏水镀层的力学性能进行评价。
  • 曾婧,彭超群,王日初,刘雅敬,王小锋,刘军
    中国有色金属学报(英文版). 2019, 29(11): 2384-2391.
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    针对硅基阳极在循环过程中体积变化大、SEI膜不稳定、电子电导率和离子电导率低等固有缺陷,采用简单方法合成双壳层Si/TiO2/CFs复合材料。内部刚性TiO2壳层可缓解锂化脱锂过程中纳米硅的巨大体积膨胀,外部弹性碳纤维壳层的交错多孔结构有利于电子和离子的快速传输。该方法制备的Si/TiO2/CFs复合材料具有优异的可逆比容量(583.4 mA·h/g)、高倍率性能和良好的循环性能。这种双壳层包覆方法亦可用于合成在循环过程中具有较大体积变化的其他电极材料。
  • Mining, Minerals Processing and Metallurgical Engineering
  • 钟德云,王李管,毕 林,贾明涛
    中国有色金属学报(英文版). 2019, 29(11): 2392-2399.
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    为了根据结构地质学家的经验对矿体形状进行动态控制,基于广义径向基函数插值方法提出一种可以直接从原始钻孔数据进行矿体隐式建模的方法。发展多种约束规则来动态控制地质趋势,包括地质趋势线、地质约束线、地质趋势面、地质约束面和各向异性等,均可以转化为插值约束条件。结合约束规则的交互工具,该方法可以避免基于轮廓线拼接的显式建模方法存在的模型质量差、难以动态更新等缺点,对具有几何边界约束的矿体结构模型进行建模,简化矿体建模过程。数值试验结果表明,该隐式建模方法可以快速、准确、动态地建立三维矿体模型。
  • 彭雪枫,张洋,范兵强,郑诗礼,王晓健,张盈,李平,刘丰强
    中国有色金属学报(英文版). 2019, 29(11): 2400-2410.
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    提出一种从酸性溶液中分离回收钒和铬的新方法。该分离方法的原理基于选择性络合,五价钒可以与二硫代氨基甲酸盐络合反应生成VO(R1R2NCS2)3沉淀,三价铬则留在酸性溶液中;然后通过解络合从VO(R1R2NCS2)3沉淀中回收钒以及再生络合剂,通过中和水解法从三价铬溶液中回收铬。研究络合反应的动力学并计算其表观活化能。工艺优化后钒的沉淀率达到97%,铬损失小于4%,络合剂再生率可达99.5%。该分离方法已成功应用于常规钒生产工业产生的钒铬还原渣的处理,钒以钒酸钙的形式回收,铬以Cr2O3的形式回收,Cr2O3产品纯度超过98%。
  • 胡斌,杨天足,刘伟锋,张杜超,陈霖,
    中国有色金属学报(英文版). 2019, 29(11): 2411-2421.
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    为实现对含砷酸性废水的安全处理,本文作者提出硫化法沉砷和水热成矿稳定砷的新工艺。在硫化沉淀最佳条件下,废水中99.65%的砷以无定形As2S3的形式沉淀。由于该沉淀在TCLP试验中砷的浸出浓度高达212.97 mg/L,因此,采用水热成矿法提高As2S3的稳定性。结果表明,经矿化的As2S3的砷浸出浓度仅为4.82 mg/L。此外,在矿化剂Na2SO4的作用下,无定形As2S3可转变为As2S3晶体,且砷浸出液浓度进一步降至3.86 mg/L。水热成矿法是稳定硫化砷的有效方法。因此,该工艺在含砷废水的处理中具有较大应用前景。
  • 李海华,袁铁锤,李瑞迪,王文军,郑聃,袁继维
    中国有色金属学报(英文版). 2019, 29(11): 2422-2429.
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    采用粉末压制方法制备Pb–Ag–PbO2阳极,其中,β-PbO2的质量分数分别为1%,2%,3%,4%和5%。在硫酸电解液中测试恒电流极化、塔菲尔和阳极极化曲线。采用扫描电镜(SEM)和X射线衍射仪分别观察和测试恒电流极化后阳极表面的形貌和相成分。研究结果表明,β-PbO2能提高阳极表面氧化层的电催化活性;含3% β-PbO2(质量分数)的阳极具有最低的析氧过电位和最好的抗腐蚀性能;随着β-PbO2含量的增加,阳极表面的形貌从规则晶体转变到无定型状态。
  • 杨 凡,蒋良兴,于枭影,刘芳洋,赖延清,李 劼
    中国有色金属学报(英文版). 2019, 29(11): 2430-2439.
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    采用线性扫描伏安(LSV)、电化学阻抗谱(EIS)、恒电位极化、计时电流、扫描电镜(SEM)和X射线衍射(XRD)等方法,研究在不同电位区间硫酸铵浓度对不锈钢表面析氢和锰沉积反应的影响。结果表明,NH4+的放电反应可以加速整个阴极析氢反应动力学,NH4+的放电反应速率随硫酸铵浓度和过电位的增加而增加。锰在不锈钢表面的电结晶服从三维连续成核机理,晶核生长受扩散控制。增加过电位能加快形核速率,但使形核密度降低。在低电位区间,吸附于不锈钢表面的Mn2+优先放电;在中等电位区间,增加硫酸铵浓度能提高电流效率并生成更多块状晶体;在高电位区间,增加硫酸铵浓度会抑制形核过程,该条件下得到的晶体以柱状形态为主,且晶格中的氢含量更高。
  • 付佩,周萍,谢紫微,吴红宇,陈继光
    中国有色金属学报(英文版). 2019, 29(11): 2440-2446.
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    合金的显微组织很大程度上受其冷却过程的影响。为了建立一种先进镍基高温合金材料的冷却速率及对应微观结构的关系,采用实验和数值模拟的方法研究其冷却过程。实验测量数据包含工件在端淬过程中的温度及其后的二次γ′相的尺寸。通过导热反问题方法确定模拟所需的端淬表面换热系数。结果表明,端淬表面换热系数超过1574 K/min。基于模拟所得的平均冷却速率和实验所得的二次γ′相的尺寸数据,建立两者间的双对数关系式,其可靠性通过特定冷却速率的实验得到验证。
  • 王灏,盛虎,张宏伟,
    中国有色金属学报(英文版). 2019, 29(11): 2447-2454.
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    从黄金的商品属性和金融属性出发,以国际黄金期货市场为研究对象,从供求因素、金融因素和投机因素3个方面分析国际黄金期货价格波动的影响因素。应用结构向量自回归(SVAR)模型研究影响因素对国际黄金期货价格作用的方向和强度,并用方差分解法(VDA)比较这些因素的贡献度。结果表明,供需因素仍然对国际黄金期货价格波动起基础性作用,而“中国黄金需求”在国际黄金期货市场中的作用被夸大。金融因素和投机因素对国际黄金期货价格波动有显著影响,这一结果反映出黄金的金融属性变得日益重要。政府与投资者应当高度关注黄金期货的金融属性。