中国有色金属学报（英文版）

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马云龙,李劲风,桑冯建,李红英,郑子樵,黄诚

中国有色金属学报（英文版）. 2019, 29(8): 1569-1582.

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采用电子背散射衍射(EBSD)研究冷轧变形量(50%~90%)对 1445铝锂合金薄板固溶态(固溶温度525~ 575 °C) 晶粒组织的影响。薄板固溶时再结晶模式为亚晶合并与生长，但固溶温度提高至575 °C时薄板仍然未发生完全再结晶。未再结晶是由于添加微量Sc元素形成纳米尺寸Al₃(Sc, Zr)粒子，钉扎晶界、亚晶界及位错所致。525 °C固溶时，随冷轧变形量增加，薄板再结晶分数及再结晶晶粒尺寸减小，但亚晶分数增加，相应变形组织分数减少；同时，大角度晶界分数增加；这两个原因导致薄板T8时效后强度及各向异性随冷轧变形量增加而降低。固溶温度提高至575 °C时，再结晶分数及再结晶晶粒尺寸增加。

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Si含量对Al-6.5Cu-0.6Mn-0.5Fe合金组织演变及力学性能的影响

许锐,林波,李浩宇,肖华强,赵俞亮,张卫文

中国有色金属学报（英文版）. 2019, 29(8): 1583-1591.

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采用定量分析、扫描电镜、透射电镜和拉伸性能测试研究Si含量对高铁含量铝铜合金组织演变及力学性能的影响。结果表明：当Si含量低于1.0%时，Al-6.5Cu-0.6Mn-0.5Fe合金的常温力学性能稍有降低，这主要是由于组织演变的综合作用，包括纳米及α-Fe相的增多，晶粒的粗化以及晶界处Al₂Cu相的增多；当Si含量为1.5%时，Al-6.5Cu-0.6Mn-0.5Fe合金性能急剧下降，这主要是由于多余Si粒子的析出导致第二相产生偏聚。

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添加La-Ce对Al-18Si-4Cu-0.5Mg合金显微组织和力学性能的影响

林高用,李坤,冯迪,冯永平,宋伟苑,肖梦琼,

中国有色金属学报（英文版）. 2019, 29(8): 1592-1600.

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通过光学显微镜、扫描电镜、电子探针和拉伸测试研究添加镧铈稀土后Al-18Si-4Cu-0.5Mg合金的组织演变和力学性能。光学显微镜和扫描电镜结果表明，添加镧铈稀土后初晶硅颗粒由粗大块状和不规则多边形状明显细化为细片状，共晶硅由粗长针状细化为短棒状和珊瑚状。添加0.3%镧铈稀土时，合金具有最小初晶硅尺寸和最佳力学性能。此时，初晶硅平均尺寸由61 μm细化至28 μm，抗拉强度由222 MPa增大到242 MPa，伸长率由3.2%提高至6.3%。此外，还通过扫描电镜和电子探针探究合金的变质机制和断裂模式。

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搅拌摩擦挤压AA7022铝合金线材的耐腐蚀性能

KaminTAHMASBI,MasoudMAHMOODI,HosseinTAVAKOLI

中国有色金属学报（英文版）. 2019, 29(8): 1601-1609.

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搅拌摩擦挤压(FSE)是一种新型制造技术，它使得通过金属片或实心坯的固结和挤压直接生产线材成为可能。本文作者采用搅拌摩擦挤压法将AA7022铝合金切屑制备成线材，研究基材和挤压后样品的显微组织和力学性能。用动电位极化曲线法测试样品的耐腐蚀性能。结果表明，在较高转速下制备的试样其表面质量较好。随着转速的增加，样品的加工温度升高，晶粒尺寸增大，而力学性能下降。使用FSE可使晶粒细化、晶界的体积分数提高以及使影响合金耐腐蚀性能的析出相进行再分布。此外，腐蚀试验结果表明，采用FSE法制备的试样具有足够的耐腐蚀性能，但在较高模具转速下制备的样品其腐蚀电流密度增加，耐腐蚀性能下降。

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预热辅助搅拌摩擦焊AA6061-T6和AA7075-T651合金的冶金性能和振声信号变化

Ashu GARG, Madhav RATURI, Anirban BHATTACHARYA

中国有色金属学报（英文版）. 2019, 29(8): 1610-1620.

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研究AA6061-T6和AA7075-T651合金在搅拌摩擦焊接(FSW)过程中搅拌头形状(圆柱形和方形)、圆柱形搅拌头偏心距(0.5 mm和1mm)和预热(二次加热)对合金冶金性能、振声信号波形变化和接头强度的影响。观察到偏心针能提供良好的流动性和异种金属间的混合，增大搅拌区尺寸，细化搅拌区晶粒尺寸。当轴肩突然插入时，振声信号强度增加；当轴肩到达所需深度时，信号强度减小。与搅拌头插入过程相比，在焊接过程中产生的信号强度更高，这是由于搅拌头在沿焊接轨道运动过程中会不断吸收新的材料。在搅拌针插入前和焊接过程中对工件进行预热可显著影响焊料流动行为和混合形式。与未预热的样品相比，预热后样品中搅拌区的晶粒更粗大，且预热后信号强度明显下降。采用额外加热后，焊接接头的拉伸强度和抗弯强度略有提高。

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高温累积叠轧制备高性能多层铜/铝复合带材

王琳,杜青林,李畅,崔晓辉,赵兴,喻海良,

中国有色金属学报（英文版）. 2019, 29(8): 1621-1630.

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通过高温累积叠轧方法制备多层铜/铝复合带材。为获得高的界面结合强度，在叠轧前分别加热铜、铝带材至350、400、450和500 °C。采用拉伸试验评估其力学性能，通过光学显微镜和配备有能量色散光谱仪的扫描电子显微镜检测材料的显微组织。研究发现：随着轧制温度的升高，层状复合带材的极限拉应力、材料晶粒尺寸和扩散层厚度均增大。当轧制温度为400 °C时，复合带材具有最高的延展性，但屈服应力最低。随着轧制温度进一步升高，屈服应力和极限拉应力均增加，但延性略有下降。低温累积叠轧和高温累积叠轧制备的层状复合材料的力学性能分别由晶粒尺寸和扩散层厚度决定。

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Ca和Sr元素对高应变速率轧制Mg-5Zn合金动态再结晶和力学性能的影响

丁天,严红革,陈吉华,夏伟军,苏斌,余宗霖

中国有色金属学报（英文版）. 2019, 29(8): 1631-1640.

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利用光学显微镜、扫描电子显微镜、热压缩试验以及拉伸实验研究Ca、Sr元素单一添加以及复合添加对铸态和轧制态Mg-5Zn合金显微组织和力学性能的影响。Ca元素在铸态组织中细化晶粒尺寸的作用比Sr元素明显。高应变速率轧制过程中产生大量的变形孪晶，因此提供大量的动态再结晶形核点。高应变速率轧制过程中，Ca、Sr元素会促进动态析出相的析出，而动态析出相的析出会消耗部分储存能，因此提高了动态再结晶的临界应变值，延迟了动态再结晶的产生。轧制态Mg-5Zn-0.4Ca-0.2Sr合金具有良好的综合力学性能，其极限抗拉强度、屈服强度、断后伸长率分别是317 MPa、235 MPa和24%。

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高能喷丸强化镁合金骨板的显微组织、力学和腐蚀性能

吴戍戌,王守仁,王高琦,于秀淳,刘文涛,常正奇,温道胜

中国有色金属学报（英文版）. 2019, 29(8): 1641-1652.

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为提高镁合金的力学性能和耐腐蚀性能，采用高能喷丸技术(HESP)对其进行强化。结果表明，在镁合金表面制备原位表面纳米结晶(ISNC)显微组织，其形成机制是通过孪晶、位错、亚晶界形成和动态再结晶相互协调作用实现的。在样品表面释放应力的作用下，残余压应力和显微硬度增加，从而增加表面钝化膜Mg(OH)₂的致密性。此外，腐蚀速率最大降低了29.2%。在极化曲线中，样品的腐蚀电位最大正向偏移量为203 mV，腐蚀电流密度最大下降了31.25%。另外，骨板的抗压性能和抗弯性能得到改善，最大增加率分别达到18.2%和23.1%。因此，HESP显著改善了镁合金的力学性能和耐腐蚀性能。

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放电等离子烧结添加TiC开孔钛基复合材料的磨损模式

I.FARíAS,L.OLMOS,O.JIMéNEZ,M.FLORES,A.BRAEM,J.VLEUGELS

中国有色金属学报（英文版）. 2019, 29(8): 1653-1664.

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采用放电等离子烧结法制备具有开孔隙的钛基复合材料(TMCs)，研究添加TiC 增强颗粒对材料摩擦性能的影响。材料中含有同等摩尔比的Ti和TiH₂以及不同体积分数的TiC(0、3%、10%和30%)，烧结温度为850 °C。采用纳米压痕和磨损试验评估材料的纳米硬度和耐磨性能，摩擦试验采用球-平面接触往复滑动模式。结果显示，随着TiC含量的增加，材料的纳米硬度从5 GPa增加到14 GPa。当TiC含量为10%时，材料的摩擦因数最低(0.2)，磨损率也最低。当TiC含量较低时，样品发生粘着磨损，并伴随严重的塑性变形；当TiC 含量适中时，样品表面形成机械混合层(MML)；当TiC含量较高时，样品的主要磨损机制为磨粒磨损。总之，随着TiC含量的变化，材料的磨损机制、摩擦因数和磨损量也随之变化。

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激光原位制备TiB-Ti网状结构增强钛基复合涂层

林英华,林振衡,陈庆堂,雷永平,符寒光

中国有色金属学报（英文版）. 2019, 29(8): 1665-1676.

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针对激光熔覆凝固制备TiB-Ti复合涂层裂纹敏感性大的问题，以TiB₂粉作为熔覆材料，利用激光原位技术在钛合金表面制备网状结构增强钛基复合涂层。采用SEM、XRD、EPMA、TEM、硬度计和微动磨损仪对合成的钛基复合涂层进行测试和分析。结果表明，网状结构外部主要为TiB强化相，并与Ti基体界面之间结合洁净，具有固定的取向关系；网状结构内部主要为α-Ti晶粒，且尺寸细小。网状结构熔覆层自表及里显微硬度逐渐降低，但平均显微硬度近基材的2倍。微动磨损测试显示，较低载荷下，网状结构熔覆层的耐磨性能优于基材。结果表明，类网状结构可以提高钛基复合涂层的硬度和抗微动磨损性能。

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异种搅拌摩擦焊Incoloy 825镍基超合金和2507超级双相不锈钢的显微组织和力学性能

Jalal KANGAZIAN, Morteza SHAMANIAN

中国有色金属学报（英文版）. 2019, 29(8): 1677-1688.

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研究SAF 2507超级双相不锈钢和Incoloy 825镍基超合金间使用异种搅拌摩擦焊(FSW)的可行性，检测焊缝的显微组织和力学行为。结果表明，通过将SAF 2507定位在前进侧，可以将两种合金成功焊接在一起。由于熔核发生动态再结晶，以及熔核显微结构的细化，熔核的硬度高于基体硬度；所得焊接样品具有与Incoloy 825母合金相近的强度；SEM观察拉伸测试后的样品显示，其断裂模式为韧性断裂，焊缝区的断裂韧性(31 J)比Incoloy 825母合金的(23 J)高，而比 SAF 2507母合金的(42 J)低。基于以上结果可知，FSW方法适用于焊接超级双相不锈钢/镍基超级合金接头。

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青铜/铌复合材料的高压扭转变形过程

S.O.ROGACHEV,S.A.NIKULIN,V.M.KHATKEVICH,R.V.SUNDEEV,D.A.KOZLOV

中国有色金属学报（英文版）. 2019, 29(8): 1689-1695.

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使用由青铜基体和铌丝组成的复合材料为模型对象，研究高压扭转(HPT)下材料体内的实际变形过程。铌丝的尺寸和其在青铜基体中的排列均具有规则的几何形状，这使我们能够监测和测量样品中铌丝由于高压扭转而导致的位移。将青铜/铌复合材料在室温、6 GPa 压力下进行高压扭转，转数N=1/4、1/2、1、2、3 和5。结果表明，当转数为1时，整个样品发生360°旋转，没有样品发生滑移。高塑性金属材料在HPT过程中也会发生类似的变形行为。当转数增加超过2时，试样体内的铌丝发生扭曲，形成“旋涡”状多层结构。文中讨论此结构的形成机理。

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Sn–xAg无铅焊料中Ag 含量对其显微组织、腐蚀行为和与Cu基体界面反应的影响

Phacharaphon TUNTHAWIROON, Kannachai KANLAYASIRI

中国有色金属学报（英文版）. 2019, 29(8): 1696-1704.

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研究不同Ag含量(0、3.0%、3.5%、4.0%和5.0%，质量分数)对预焊Sn-xAg无铅焊料显微组织和腐蚀行为的影响，以及对焊料与铜基体间形成金属间化合物界面层的影响。Ag 含量对焊料中Ag₃Sn相的形貌有一定的影响。显微组织分析结果表明，在3.0Ag和3.5Ag 焊料中，？？-Sn相被共晶组织网络所包围；在4.0Ag和5.0Ag 焊料中，形成大的片状Ag₃Sn相。但是，动电位极化曲线测试结果显示，Ag含量对铸态焊料腐蚀行为的影响甚微。与铜基体焊接后，在Sn–xAg/Cu界面处仅形成单层的Cu₆Sn₅金属间化合物。与未掺Ag的焊料相比，掺Ag的焊料与基体的界面中形成的Cu₆Sn₅ 金属间化合物层更薄。与4.0 Ag和5.0Ag焊料中形成的大片状Ag₃Sn相比，在3.0Ag和3.5Ag焊料中析出的共晶网络中细小的Ag₃Sn颗粒沉淀，能更有效地抑制Cu₆Sn₅晶粒的生长。

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纳米钼粉的微波烧结及致密化行为

段柏华,张钊,王德志,周涛

中国有色金属学报（英文版）. 2019, 29(8): 1705-1713.

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为了满足冶金、机械、国防、航空航天等高技术领域应用对组织均匀细小的高性能钼粉的需要，对纳米钼粉的微波烧结工艺和致密化机理进行研究。在本实验中，纳米钼粉和微米钼粉分别在不同温度和不同时间下进行常规烧结和微波烧结。结果表明：随着烧结温度的升高，相对密度和硬度的增速先快速增加随后增速减缓，相对密度迅速达到95%，随后趋于稳定。采用微波烧结技术，在1873 K下烧结30 min获得相对密度为98.03%、平均晶粒尺寸为3.6 μm的纳米钼粉。对纳米钼粉的微波烧结动力学进行研究，发现其致密化是体积扩散机制和晶界扩散机制共同作用的结果。计算得到的纳米钼粉的微波烧结激活能为203.65 kJ/mol，远低于常规烧结方式的激活能，证明微波烧结有利于增强粉末的原子扩散性能和致密化过程。结果表明，微波烧结是制备高性能钼产品的一种经济可行的方法。

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采用基于甲基丙烯酸羟乙酯-叔丁醇的凝胶注模体系制备多孔氧化铝陶瓷

王小锋,谢雨洲,彭超群,王日初,张斗,冯艳

中国有色金属学报（英文版）. 2019, 29(8): 1714-1720.

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为了获得高强度的多孔氧化铝陶瓷，研发一种基于甲基丙烯酸羟乙酯-叔丁醇(HEMA-TBA)的新型凝胶注模体系。采用流变仪、TG-DSC、SEM和弯曲强度测试等手段分别研究HEMA-TBA 凝胶注模体系的聚合、坯体的热分解行为、烧结体的显微组织和力学性能。结果表明：(1) 25 °C 时，适合该体系聚合的引发剂（过氧苯甲酰)的优化加入量为10 mg/mL；(2) 含HEMA-TBA凝胶注模体系的氧化铝悬浮液表现为剪切变稀流变行为，且其黏度足够低至凝胶注模工艺要求；(3) 多孔氧化铝试样的孔隙度为42%~56%，其相应的弯曲强度为(8±0.5)~ (91±4.5) MPa。

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Cr、Ti掺杂Cu/石墨烯界面结合性能的第一性原理预测

刘洋,王刚,王怡人,江勇,易丹青

中国有色金属学报（英文版）. 2019, 29(8): 1721-1727.

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基于密度泛函理论，对过渡金属Cr、Ti掺杂的Cu/石墨烯界面结合性能进行第一性原理预测，构建并对比一系列不同Cu/石墨烯界面的三明治和表面模型。计算结果表明，界面位相关系对界面结合强度影响不大。两种界面模型的计算结果均显示top-fcc配位模型是最稳定的界面结构，并具有较低的界面结合能。Cr掺杂倾向于偏析到界面上取代Cu，而Ti惨杂倾向于占据界面处的填隙位。虽然这两种元素的偏析趋势都较弱，其偏析可以显著提高界面的结合性能，从而强化界面。

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脆性岩石热-水-力-化学(THMC)耦合裂纹扩展速率测试新方法

易威,饶秋华,李卓,沈晴晴

中国有色金属学报（英文版）. 2019, 29(8): 1728-1736.

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提出连续测量脆性岩石热-水-力-化学(THMC)耦合裂纹扩展速率的新型导电碳膜电测法。利用自行设计的耦合加载系统，连续测量不同温度下预制红砂岩试件THMC耦合裂纹扩展速率。结果表明：随着温度的增加，红砂岩试件起裂时间缩短，裂纹扩展速率和加速度增大。通过能量法计算的理论结果与试验结果吻合较好，验证THMC耦合裂纹扩展速率导电碳膜电测法的有效性。该方法能克服传统电法不能连续测量裂纹扩展速率以及光学法和声法不能测量多场耦合裂纹扩展速率的缺点，为THMC耦合作用下深部岩体工程的安全评估和止裂设计提供重要的理论依据。

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高压电选法从石英中分离锆石的新预处理方法

SivashNOURI,FatemehSadatHOSEINIAN,BahramREZAI,KamalSABERYAN

中国有色金属学报（英文版）. 2019, 29(8): 1737-1743.

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静电选矿是一种基于矿物导电性的矿物加工方法。但该方法存在一些严重问题，如对湿度敏感，中矿产率高和含有非导电矿物杂质。为克服这些缺点，本文作者提出一种新的预处理方法，用于在静电选矿前从石英中分离锆石。预处理包括两个阶段：一是使用十二烷基硫酸钠(SDS)作捕集剂调节锆石表面的润湿性，二是喷洒电解质水溶液以提高石英表面的导电性。考察pH值、捕集剂浓度、调节时间、电解质浓度和种类等重要参数对分选效率的影响。研究表明，高压电选的最佳条件如下：pH值为4，SDS浓度为1×10^-4 mol/L，调节时间为4 min，NaCl为电解质，其浓度为4.27 mol/L，最佳条件下的分选效率为95.12%。该预处理方法可成功地应用于高压电选前各种组成的导电性或非导电性矿物的分选。

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从钼酸铵溶液中电沉积MoO₂的机理

曹华珍,童程剑,张惠斌,郑国渠

中国有色金属学报（英文版）. 2019, 29(8): 1744-1752.

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采用线性扫描伏安曲线、物种分配图、拉曼光谱、傅里叶红外光谱、X射线衍射等手段研究从酸性和碱性体系中电沉积MoO₂的机理。结果表明，钼酸铵电解液中主要存在两种可被还原的物种，即和钼铵络合物。在不含的弱酸性体系中，主要物种为，其还原为Mo(IV) 氧化物的峰电位约为-0.7 V (vs SCE)；在不含的中性和碱性体系中，主要物种为，此时扫描伏安曲线中无还原峰出现，仅发生析氢反应；电解体系中加入对MoO₂电沉积产生重要影响，酸性或碱性条件下均在-1.25 V (vs SCE)处出现一个新的还原峰，对应于钼铵络合物的还原。本文作者系统地研究电解液组分和电沉积条件的影响。通过优化电沉积条件，电流效率达到51.9%。

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电化学噪声法在线评估化学沉积速率

Z. RAJABALIZADEH, D. SEIFZADEH, A. HABIBI-YANGJEH

中国有色金属学报（英文版）. 2019, 29(8): 1753-1762.

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采用连续噪声电阻计算(CNRC)技术在线测定经锆预处理后镁合金的化学镀镍速率。为此，计算化学镀液中预处理合金表面的噪声电阻(R_n)随时间的变化。采用能量色散X射线谱仪(EDS)和扫描电镜(SEM)技术对CNRC结果进行解释。同时，用动电位极化法和重量法测定同一时间区间内的化学沉积速率，并与CNRC结果进行比较。R_n随施镀时间的变化表明，化学镀是由具有不同沉积速率的几个阶段组成的。由于极化法在线监测沉积速率的局限性，CNRC结果和极化法的结果并不一致。然而，重量法的结果与CNRC结果完全一致。因此可以认为CNRC是一种合适的化学沉积速率在线评估工具。

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Ca-Al-Cl型层状双金属氢氧化物用于强碱性溶液中六价硒的去除

徐少东,李栋,郭学益,晏文,高杰

中国有色金属学报（英文版）. 2019, 29(8): 1763-1775.

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为提取铜阳极泥强碱性浸出液中的六价硒，通过三种共沉淀方法得到分子式为Ca₂Al(OH)₆Cl·2H₂O的Ca-Al-Cl层状双氢氧化物(Ca-Al-Cl-LDHs)。综合FESEM、XRD、FTIR、BET和XPS分析发现，所得Ca-Al-Cl层状双氢氧化物具有片状形态、六方晶体结构以及典型矿物相和官能团。其中，正向进料方式得到的样品具有最佳的硒吸附能力。因素实验表明：低温、低氢氧化钠浓度和高吸附剂用量有利于六价硒的吸附。通过对吸附所得数据进行热力学及动力学拟合，发现吸附过程符合 Langmuir 吸附模型及准二级动力学模型。在50 °C时，Ca-Al-Cl-LDHs对六价硒的最大吸附量达到188.6 mg/g。

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镁热还原三氧化二钒和氮气氮化制备高纯度氮化钒

徐瑞,吴跃东,张国华

中国有色金属学报（英文版）. 2019, 29(8): 1776-1783.

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以三氧化钒(V₂O₃)为原料，通过两步法制备高纯度氮化钒(VN)粉末。首先，在873 K、Ar气氛中通过镁热还原反应将V₂O₃还原，得到V和MgO的混合物；然后，在1473 K、N₂气氛中对样品进行氮化；最后，通过酸浸获得高纯度的VN粉末。采用X射线衍射仪和场发射扫描电子显微镜对样品的相变和形貌演变进行分析。实验结果表明，所制备的VN粉末的总体形貌保持初始V₂O₃粉末的形貌。通过酸浸除去MgO后，可以得到多孔VN颗粒，其氧含量为0.178%(质量分数)。与传统方法相比，这种方法可获得含有少量氧且不含碳的高纯度VN粉末。

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基于生命周期评价的我国原铝生产的环境影响评估

杨毅,郭尧琦,朱文松,黄健柏,

中国有色金属学报（英文版）. 2019, 29(8): 1784-1792.

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在当前生态文明建设的背景下，对原铝生产过程中的物料消耗、环境影响进行评估和核算，是进行环境外部性计量和促进铝行业绿色发展的基础性工作。为此，本文作者利用生命周期评价理论，采用拜耳法制备氧化铝工艺，根据不同发电方式分别对原铝生命周期内的环境影响进行评估，并分析4种主要环境影响类型的来源和分布。结果表明：(1) 铝工业的负面环境影响一般来自于氧化铝冶炼、碳阳极制备和电解工艺，尤其是电解和氧化铝工艺。初级能源消耗(PED)、水资源消耗(WU)、温室效应(GWP)和淡水富营养化(FEP)是主要的环境影响类型。(2) 火力发电模式生产原铝产生的环境负荷明显高于水力发电模式(前者温室气体排放系数为21800 kg CO₂ eq/t (Al)，后者为4910 kg CO₂ eq/t (Al))。(3) 反映能源结构的发电方式和反映技术水平的直接排放所占比重揭示中国铝行业巨大的节能减排潜力，可制定发展清洁发电、提高能源效率和促进技术进步等相关的政策和措施。

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2019年, 第29卷, 第8期　刊出日期：2019-08-25

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