中国有色金属学报（英文版）

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陈祥,黄光胜,刘帅帅,韩廷状,蒋斌,汤爱涛,朱运田,潘复生,

中国有色金属学报（英文版）. 2019, 29(3): 437-447.

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研究一种新的剧烈塑性变形技术，即累积挤压结合(AEB) 加工超细晶粒铝。显微组织表征结果表明，界面结合良好，6道次后样品的平均晶粒尺寸约为440 nm。拉伸试验结果表明，5道次后样品的抗拉强度达到最大值195 MPa，总伸长率超过16%；样品的硬度也显著提高，且在第1道次后几乎达到饱和。累积挤压加工的样品经拉伸试验后的扫描电镜断口形貌表明，断裂模式为剪切韧性断裂，同时出现细长浅韧窝。与传统累积叠轧工艺相比，此新型累积挤压技术在细化晶粒和改善力学性能方面更有效。

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2219铝合金中温变形过程本构模型的修正及其激活能演化

刘磊,吴运新,龚海,王凯,

中国有色金属学报（英文版）. 2019, 29(3): 448-459.

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为了研究2219铝合金的中温流变特性，利用Gleeble-3500热压缩实验机，在不同温度(483~573 K)及应变速率(0.001~5 s^-1)的条件下进行热压缩实验。实验获得的真应力-真应变曲线表明，流变应力随着温度的降低和/或应变速率的升高而增大，且变形过程中的软化机制主要是动态回复。然后，基于材料变量和激活能对形变参数的依赖性，对传统的Arrhenius型本构模型进行参数修正。经验证，所建立修正的本构模型能很好地预测2219铝合金在中温变形条件下的流变应力。另外，基于此修正模型获得不同条件下的热激活能。激活能随温度和/或应变速率的升高而降低，且受应变和应变速率的耦合作用影响。

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通过搅拌摩擦加工提高含锰亚共晶Al-4Ni合金的力学性能

Fatemeh YOUSEFI, Reza TAGHIABADI, Saeid BAGHSHAHI

中国有色金属学报（英文版）. 2019, 29(3): 460-472.

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研究锰加入量(1 wt.%、2 wt.%、4 wt.%)和搅拌摩擦加工(FSP)对Al-4Ni合金显微组织和力学性能的影响。结果表明，锰促进了Al₆Mn和Al₆₀Mn₁₁Ni₄金属间化合物的形成。这些富锰化合物提高了合金的强度和硬度，但降低了其延性和断裂韧性。为了提高延性和韧性，对铸态合金进行搅拌摩擦加工(转速为1600 r/min、横移速度为12 mm/min)。结果表明，FSP大大改善了材料的力学性能，合金的抗拉强度、屈服强度、断裂应变、显微硬度和断裂韧性分别提高了67%、30%、230%、20%和1185%。研究发现，富锰化合物的细化再分布、超细晶粒的形成、显微结构致密化以及铸件微孔和氧化双膜等缺陷的消除是提高合金力学性能重要的因素。断口形貌研究表明，铸态富锰合金为脆性断裂模式，其断口含微解理面，而搅拌摩擦加工后的合金为韧性断裂，其断口含细小的等轴韧窝。

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改进间接电弧焊过程中电磁交互作用对7075铝合金显微组织和耐腐蚀性能的影响

J.S.REYNA-MONTOYA,M.A.GARCíA-RENTERíA,V.L.CRUZ-HERNáNDEZ,F.F.CURIEL-LóPEZ,L.R.DZIB-PéREZ,L.A.FALCóN-FRANCO

中国有色金属学报（英文版）. 2019, 29(3): 473-484.

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研究低强度电磁交互作用(EMILI)对改进间接电弧(MIEA)焊7075-T651铝合金板(厚度为13 mm)的显微组织和耐腐蚀性能的影响。焊接过程为单道次，热输入约为1.5 kJ/mm。通过测量显微硬度和电化学阻抗谱分别研究EMILI对局部力学性能和天然海水中耐蚀性的影响，并将其与焊缝的显微组织观察结果相关联。焊缝的显微组织表征表明，在电磁搅拌作用下，3 mT的EMILI使焊缝金属的晶粒细化。此外，扫描电镜观察表明，热影响区(HAZ)的富铜相析出和共晶偏析也因受到EMILI的影响而减少。使用3 mT的EMILI焊接可以减少7075-T651焊缝在天然海水中的腐蚀溶解性和热影响区的过时效程度。因此，EMILI结合MIEA技术可使焊接接头具有更好的显微组织特征，能改善热影响区的力学性能，降低电化学活性。

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超声辅助电阻钎焊中爆破现象的形成与消除

俞伟元,张天宇,王玉,高盟召,尚江旭,颜泽华,吴炜杰,林巧力

中国有色金属学报（英文版）. 2019, 29(3): 485-494.

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使用两步超声波钎焊方法及其相关装置，采用Al-Si-Mg钎料对6063铝合金进行超声辅助电阻钎焊。研究爆破现象以及超声波的方向、时间和焊接接头几何形状对爆破现象的影响。结果表明：在高电流密度、高热量和相互作用力的共同作用下，液态钎料发生了爆破现象。超声波的方向和时间以及焊缝几何形状对爆破现象有显著影响。当超声波时间不小于6 s时，可以去除母材表面的氧化膜，消除爆破现象。提出描述爆破形成和消除的模型，且通过改变超声时间和焊接接头几何形状来控制爆破现象。

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搅拌摩擦焊接过程中铝合金与不同外形搅拌头间的热力作用

杨敏,包瑞君,刘秀忠,宋超群

中国有色金属学报（英文版）. 2019, 29(3): 495-506.

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研究搅拌摩擦焊(FSW)过程中搅拌头形状对AA6061-T6工件与搅拌头间热力相互作用的影响。FSW加工过程中，采用定制的实验装置完成对特征点温度和搅拌头主轴扭矩的测量。同时对搅拌区(SZ)的组织和拉伸性能进行表征。结果表明，轴肩和搅拌针形状分别影响搅拌区的产热、插入阶段搅拌头扭矩和搅拌区截面的形状。轴肩上的凹槽和搅拌针上的螺纹使搅拌区中的晶粒更加细化，搅拌针上的切平面则导致不均匀的晶粒尺寸。采用圆柱形搅拌针的搅拌头可以得到0.2%屈服强度为173 MPa的焊缝，而采用三平面螺纹形搅拌针的搅拌头可以得到伸长率32.0%的焊缝。

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固态和液态镁及镁锂合金的密度

R. N. ABDULLAEV, R. A. KHAIRULIN, Yu. M. KOZLOVSKII, A. Sh. AGAZHANOV, S. V. STANKUS

中国有色金属学报（英文版）. 2019, 29(3): 507-514.

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给出关于固体和液态的镁以及含23.03 at.%和30.02 at.% Li的超轻镁锂合金的密度和热膨胀率的新实验数据。采用膨胀计法和伽马射线衰减技术进行测量，测量的温度范围对于镁为145~1244 K，对于镁锂合金为293~1000 K。直接测量Mg和Mg₇₀Li₃₀合金在固-液相变时的密度变化，建立体积性质与温度的关系和参考表。将所得结果与文献数据进行比较，结果表明，镁锂体系中的共晶成分不是23 at.% Li。研究发现，在0~30 at.% Li范围内，液态镁锂体系的摩尔体积与浓度几乎呈线性关系，和理想混合物的明显不同。

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铸态和挤压态生物医用Mg-Zn-Y-Zr-Ca合金在不同温度下的显微组织与力学性能

贾庆功,张文鑫,孙毅,许春香,张金山,宽军,

中国有色金属学报（英文版）. 2019, 29(3): 515-525.

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对一种新型生物医用镁合金Mg-3Zn-1Y-0.6Zr-0.5Ca分别在270，300和330 °C下进行铸造和挤出实验。通过拉伸试验、光学显微镜、扫描电子显微镜、能量色散光谱、X射线衍射技术、透射电子显微镜和电子背散射衍射研究铸态和不同挤出参数下挤压态合金的显微组织和力学性能。结果表明，270 °C挤压态合金具有最佳的综合力学性能，其极限拉伸强度和伸长率分别达到315 MPa和26％，这与晶粒细化、较弱的基底织构和第二相强化有关。经热挤压后，Mg-3Zn-1Y-0.6Zr-0.5Ca合金出现大量动态再结晶。连续的Mg₃YZn₆相带逐渐分裂成不连续的链状或点状结构，且晶粒分布更均匀。挤压态Mg-3Zn-1Y-0.6Zr-0.5Ca合金呈(0001)基面平行于挤出方向的弱织构特征。

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氧含量对TiAl合金等温氧化行为的影响

赵堃,欧阳思慧,刘咏,刘彬,梁霄鹏,李慧中,王宇

中国有色金属学报（英文版）. 2019, 29(3): 526-533.

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研究不同氧含量Ti-45Al-2Fe-2Mo-1Cr合金在空气中950 °C下热处理100 h的等温氧化行为，并计算其氧化动力学参数。实验结果表明，随着氧含量的增加，该合金的高温抗氧化性能下降，氧化质量增加和氧化膜的厚度增加。随着基体氧含量的变化，近氧化膜表面的合金显微组织呈现不同的形貌：在低氧含量的合金中，可见Z相；在中高氧含量的的合金中，可见τ₂ (Al₂FeTi)相。随着氧含量增加，TiAl合金的内氧化现象加剧，其抗氧化性能降低。控制TiAl合金中的氧含量是提高其抗氧化性能的可行方式。

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钛合金中α相对富氧层演化的影响

农智升,雷雨浓,朱景川

中国有色金属学报（英文版）. 2019, 29(3): 534-545.

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为了探索钛合金中富氧层的演化过程，在850 °C空气气氛下热暴露近α型TA15和α+β型TC4钛合金，研究α相的含量对富氧层的形成和演化的影响，并通过第一性原理计算近似揭示氧在钛合金α和β相的迁移行为。结果表明，含有更多α相的TA15钛合金相对于TC4有着更大的富氧层扩散系数。第一性原理计算表明，间隙氧原子最稳定的位置是α钛的八面体间隙位置，并且氧原子在α钛中沿着平行于c轴[0001]方向上的最近邻八面体间隙之间的扩散需要最小的激活能，是氧原子在α和β钛中最有利的扩散机制。

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基于动态再结晶软化理论的Ti-22Al-25Nb合金新型本构关系模型

孙宇,张恒,万志鹏,任丽丽,胡连喜

中国有色金属学报（英文版）. 2019, 29(3): 546-557.

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依据热压烧结制备Ti-22Al-25Nb合金热模拟压缩所得实验数据，研究合金在热变形温度为975~1075 °C、应变速率为0.001~1 s^-1条件下的热变形行为。通过对数据的分析，建立包含Z参数模型、动态再结晶临界模型与动态再结晶动力学模型的新型本构关系模型。实验结果表明：Ti-22Al-25Nb合金的热变形激活能为410.172 kJ/mol，且临界应变与峰值应变之间的比值为0.67。此外，所建立的本构关系模型的预测值在应变速率为0.1 s^-1、应变量小于0.1条件下与实验值相差较大，但整体上流动应力水平预测值与实验值吻合较好。并采用EBSD技术对动态再结晶动力学模型的预测精度进行分析。

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取向偏离度对镍基第三代单晶高温合金DD9在760~1100 °C横向拉伸性能的影响

杨万鹏,李嘉荣,刘世忠,史振学,赵金乾,王效光

中国有色金属学报（英文版）. 2019, 29(3): 558-568.

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研究[100]、[120]和[110]取向的镍基第三代单晶高温合金DD9在760~1100 °C范围内的拉伸性能。采用OM、SEM和TEM观察显微组织与断口形貌。结果表明，[100]取向试样在760 °C和850 °C的抗拉强度高于[210]和[110]取向试样，而在980 °C以上，三种取向试样的抗拉强度接近。[100]、[120]和[110]取向试样在760 °C与980 °C的断裂机制相同，而在1100 °C条件下，[100]与[120]取向试样断口为韧窝断裂，而[110]取向试样断口为类解理断裂与韧窝断裂共存。在760 °C条件下，仅在[100]取向试样中发现明显层错，而在1100 °C条件下三种取向试样中位错组态相似。[100]、[120]和[110]取向试样拉伸变形过程中可开动的潜在滑移系数量不同是造成横向拉伸性能各向异性的主要原因。

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Inconel 718 合金锻造压气机盘件的残余应力及显微组织特征

徐小严,马向东,王虹,叶璋,常建卫,徐瑶,孙光爱,吕维洁,高玉魁

中国有色金属学报（英文版）. 2019, 29(3): 569-578.

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残余应力对商用发动机Inconel 718材料构件的疲劳性能、可靠性与耐久性起着重要作用，但由于中国中子衍射测量设备与测量经验与标准的缺乏，压气机盘件的系统性残余应力研究鲜见报导。采用X射线与中子衍射分别测量Inconel 718锻造盘件的表面及内部残余应力，采用扫描电子显微镜与透射电子显微镜观察锻造显微组织特征。锻造盘件表面呈压残余应力，内部为拉残余应力，且相比于锻造产生的残余应力，盘件表面的残余应力受粗加工影响较大。位错密度随距盘件表面的距离减小而增高，残余应力会加速位错产生与动态再结晶。

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Inconel 718合金钨极惰性气体保护焊的热循环

M.HERNáNDEZ,R.R.AMBRIZ,R.CORTéS,C.M.GóMORA,G.PLASCENCIA,D.JARAMILLO

中国有色金属学报（英文版）. 2019, 29(3): 579-587.

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采用热动源模型和瞬态热分析相结合，并借助于有限元方法，确定在Inconel 718合金板上应用钨极惰性气体保护焊获得的焊接热循环和等温截面。Rosenthal厚板模型和有限元分析结果显示，焊接热循环与实验值较相近。与实验曲线相比，用双椭圆模型热分布数值模拟确定的等温截面其拟合效果优于高斯模型。为了分析不同冷却速率下熔融区和热影响区显微组织的转变，进行维氏显微硬度测量(由横截面硬度分布曲线和纵截面硬度分布映射图表示)。与基体材料的显微硬度(~350 HV_0.2)相比，热影响区(~200 HV_0.2)和熔融区(~240 HV_0.2)的显微硬度降低，这是由于根据连续冷却转变曲线，γ″相(镍基体)的不均匀溶解过程生成Laves相、δ相和金属间化合物过渡相，使熔融区的硬度值降低。

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过渡型界面对粗晶/超细晶异质结构铜屈服和断裂行为的影响

王艳飞,王明赛,殷琨,黄爱辉,李玉胜,黄崇湘

中国有色金属学报（英文版）. 2019, 29(3): 588-594.

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为了研究界面约束对异质结构材料屈服和断裂力学性能的影响，采用搅拌摩擦加工方法制备具有过渡型界面的粗晶/超细晶纯铜式样。拉伸测试结果表明：由粗晶和超细晶力学不协调单元弹-塑性交互作用所产生的协同强化效应随约束面积的增加而增加。使用数字散斑相关方法揭示异质结构材料颈缩过程中界面区域的应变集中分布。使用扫描电子显微镜系统分析断口形貌特征。结果发现，界面区域分布有大量大尺寸韧窝，这可能是因为粗晶与超细晶的交互约束作用在界面处产生高三轴内应力和塑性应变累积。此外，还发现粗晶区域通过剪切方式断裂，而不是拉伸应力所引起的韧窝生长机制。

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深冷轧制制备高强、高电导率CuMg合金

佟运祥,黎思远,张殿涛,李莉,郑玉峰

中国有色金属学报（英文版）. 2019, 29(3): 595-600.

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利用透射电子显微镜观察(TEM)、电子背散射衍射(EBSD)技术、硬度测试、拉伸测试与电导率测试研究室温轧制与深冷轧制Cu-0.2wt.%Mg合金的显微组织、力学性能与电导率。结果表明，与室温轧制样品相比较，深冷轧制样品的晶粒尺寸减小了41%。随轧制变形量增加，合金的显微硬度持续增加而电导率下降。对于深冷轧制样品，当厚度减小90%时，其抗拉强度和电导率分别达到726 MPa和74.5% IACS。抗拉强度的提高主要归因于晶界强化与位错强化。

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基于界面非等温特性以及微观可解性理论的自由枝晶生长模型

刘书诚,刘礼华,李述,王金忠,刘威

中国有色金属学报（英文版）. 2019, 29(3): 601-607.

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在同时考虑固/液界面非等温性质的影响与微观可解性理论(MicST)的情况下，提出一个更加完善的纯物质自由枝晶生长模型。模型比较结果表明：与相应假设的等温固/液界面模型相比，本文作者提出的模型预测的枝晶尖端温度更高，这归因于沿着非等温界面的侧向热扩散，即温度梯度。此外，随着过冷度的增大，MicST与边缘稳定性理论(MarST)给出的稳定性判据间的差异变得更加明显。模型测试结果表明：本模型的预测结果与实验数据吻合较好。因此，在自由枝晶生长建模中必须考虑固/液界面非等温性质的影响与MicST给出的稳定性判据。

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改进电沉积法制备高硅Ni-Si纳米复合镀层的结构、压痕和腐蚀特性

Morteza ALIZADEH, Alireza TEYMURI

中国有色金属学报（英文版）. 2019, 29(3): 608-616.

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以含有球磨Si/Ni颗粒的电解质为原料，采用改进的电沉积工艺制备不同硅含量的Ni-Si纳米复合镀层。研究电解液中球磨Si/Ni颗粒浓度对镀层的硅含量、结构、显微硬度和腐蚀行为的影响。采用扫描电镜和X射线分析仪对其结构进行表征，并对镀层的显微硬度和腐蚀行为进行评估。结果表明，镀层中硅的最高含量可达近10 wt.%，这是电沉积中硅的重要掺入量。随着硅含量的增加，镀层的晶粒尺寸逐渐减小，硬度增加。其中，Ni-10wt./%Si镀层的晶粒尺寸和显微硬度分别是纯Ni涂层的0.39倍和2.1倍。结果还表明，镀层的硅含量存在一个最佳值，此时其耐酸性腐蚀性能最佳。

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Acidianus manzaensis对不同晶体结构黄铜矿浸出的作用

聂珍媛,张威威,刘红昌,朱泓睿,赵昌会,张多瑞,朱薇,马陈燕,夏金兰

中国有色金属学报（英文版）. 2019, 29(3): 617-624.

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基于同步辐射X射线衍射(SR-XRD)和硫K边X射线吸收近边结构(XANES)光谱学等技术，比较研究 A. manzaensis对不同晶体结构黄铜矿(α相、β相和γ相)的浸出。通过在583、773和848 K热处理原始黄铜矿，获得α相、β相和γ相黄铜矿。生物浸出的结果表明，经过10 d的生物浸出，α相、β相、γ相和原始黄铜矿浸出液中[Cu²⁺]分别为1.27、1.86、1.43和1.13 g/L，表明β相的黄铜矿比其他类型的黄铜矿更容易被A. manzaensis浸出。SR-XRD和XANES的结果表明，这4种类型黄铜矿生物浸出的残渣主要是由黄钾铁矾和黄铜矿组成，单质硫在生物浸出的初期产生。而对于β相和γ相黄铜矿生物浸出过程而言，斑铜矿在浸出的初始阶段产生，并且在第6天转化为辉铜矿。

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风化壳淋积型稀土矿一维柱浸过程的模拟

龙平,王观石,田君,胡世丽,罗嗣海

中国有色金属学报（英文版）. 2019, 29(3): 625-633.

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通过杯浸试验确定浸矿的离子交换模型为Kerr模型，得到Kerr模型的选择系数为12.59×10^-10 L²/g²；采用对流-弥散方程描述柱浸过程铵根离子和稀土离子的运移规律，通过Kerr模型确定对流-弥散方程中的源汇项，运用顺序非迭代法解具有强非线性的对流-弥散方程，模拟稀土离子在土柱中的运移过程。与室内一维柱浸试验稀土离子的穿透曲线进行比较，两者的相关系数达到0.8724，说明本方法可以较为准确地模拟风化壳淋积型稀土矿一维柱浸过程。分析硫酸铵溶液浓度对稀土浸取率的影响，结果发现，最优硫酸铵溶液浓度( )与稀土品位(η)满足线性关系。

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氢氧化钠-磷酸盐浸出白钨矿精矿动力学

李停停,沈岩柏,赵思凯,殷尧禹,卢瑞,高淑玲,韩聪,魏德洲

中国有色金属学报（英文版）. 2019, 29(3): 634-640.

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以低品位白钨精矿为研究对象，在高压反应釜体系中研究白钨精矿在氢氧化钠-磷酸盐溶液中的反应动力学，考察搅拌速度(300~600 r/min)、反应温度(353~383 K)、氢氧化钠浓度(1.69~6.76 mol/L)和磷酸盐浓度(0.68~1.69 mol/L)对WO₃浸出率的影响。结果表明，WO₃浸出率与搅拌速度无关，但随着反应温度、氢氧化钠浓度和磷酸盐浓度的增加而升高。实验结果遵循收缩核模型，即浸出速率由原料和产物的表面化学反应控制。浸出反应的表观活化能为49.56 kJ/mol，氢氧化钠浓度和磷酸盐浓度的反应级数分别为0.27和0.67。该浸出过程动力学方程可以根据相关结果和数据建立。

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锂云母矿中有价金属的常压提取及锂的溶出动力学

刘金练,尹周澜,李新海,胡启阳,刘伟

中国有色金属学报（英文版）. 2019, 29(3): 641-649.

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研究产于江西省宜春市的锂云母矿在硫酸体系常压浸出过程中有价碱金属元素的提取，建立该反应过程中锂的溶出动力学方程。结果表明：在粒径小于180 μm物料与硫酸质量比为1.2？1、温度为411 K、液固比为2.5？1的条件下浸出10 h，锂、钾、铷和铯的浸出率分别为94.18%、93.70%、91.81%和89.22%。浸出矿渣的X 射线衍射分析结果表明，浸出过程中无不溶物产生，浸出渣化学组分表明矿相中微量的铁、锰、钙等随酸浸过程的进行逐步消失。锂的浸出动力学行为符合混合控制的收缩核模型，反应的表观活化能为17.21 kJ/mol，硫酸浓度和液固比相应的反应级数分别为2.85和1.66。得到半经验速率方程以描述整个浸出过程。动力学分析结果表明，浸出过程由伴生矿物的不溶层扩散控制。

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P含量对CaO-Al₂O₃-SiO₂体系在高温烧结过程中矿相转变的影响

于海燕,潘晓林,董凯伟,吴艳

中国有色金属学报（英文版）. 2019, 29(3): 650-656.

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采用XRF、XRD、SEM-EDS和DSC-TG等技术手段研究不同P含量下铝酸钙熟料在高温烧结过程中的矿相转变、显微组织、自粉性能及其氧化铝浸出性能。1350 °C下烧结熟料主要由12CaO·7Al₂O₃、 CaO·Al₂O₃、β-2CaO·SiO₂和γ-2CaO·SiO₂等矿相组成；随着P含量的增加，β-2CaO·SiO₂含量逐渐升高，而γ-2CaO·SiO₂含量逐渐降低。熟料的自粉性能随着P含量的增加逐渐恶化。P在熟料中均匀分布，其存在抑制β-2CaO·SiO₂向γ-2CaO·SiO₂的转变。12CaO·7Al₂O₃和CaO·Al₂O₃的晶胞体积随着P含量的增加分别降低和提高，且P能降低铝酸钙化合物的形成温度。铝酸钙熟料的氧化铝浸出率随着P含量的增加明显降低，当P含量从0提高到0.85%时，氧化铝浸出率从95.01%降低到83.84%。

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熔融铝对Al活化TiO₂的反应自发渗透

AbdollahSABOORI,XiangCHEN,ClaudioBADINI,PaoloFINO,MatteoPAVESE

中国有色金属学报（英文版）. 2019, 29(3): 657-666.

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研究Al活化TiO₂(锐钛矿型)的反应自发渗透。为了进行活化，先将纯Al粉与TiO₂混合，再将其压制成预制棒，然后密封于6060铝合金模具中。活化和渗透试验在6060铝合金浴中完成，时间1 h。作为对比，在相同的温度和时间条件下，在氩气保护环境中进行烧结试验。 X射线衍射分析表明，就Al与TiO₂的反应活化而言，Al密封环境优于氩气保护。试验发现，TiO₂与Al的混合比和温度影响渗透和反应动力学，在渗透过程中起着主要的作用。渗透后观察到3种主要的显微结构：完全渗透、部分渗透并形成裂纹和无渗透。基于反应动力学和反应导致的局部体积变化，解释这些显微结构的形成原因。最后，研究发现，为了获得总体良好的自发渗透，TiO₂与Al混合比(体积比)约3:7、渗透温度约900 °C最为适宜。

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2019年, 第29卷, 第3期　刊出日期：2019-03-25

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