中国有色金属学报（英文版）

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LorellaCESCHINI,SimoneMESSIERI,AlessandroMORRI,SalemSEIFEDDINE,StefaniaTOSCHI,MohammadrezaZAMANI

中国有色金属学报（英文版）. 2020, 30(11): 2861-2878.

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本研究的目的是通过研究富铜合金在室温和200 °C下的抗拉强度和疲劳强度以评估合金的过时效行为，并将力学性能与其显微组织，尤其是二次枝晶臂间距(SDAS)相关联。在200 °C下对过时效合金进行力学性能测试，结果显示，在A357合金中添加1.3%(质量分数)Cu能够使其极限抗拉强度、屈服强度和疲劳强度分别保持在近210、200和100 MPa。与四元(Al-Si-Cu-Mg)C355合金相比，A357-Cu合金具有更高的室温力学性能和相当的高温(200 °C)力学性能。显微组织分析表明，SDAS对峰值时效A357-Cu合金的室温力学行为有影响，而对过时效合金在200 °C的拉伸和疲劳性能影响甚微。

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Sr变质对亚共晶Al-Si合金显微组织和导热系数的影响

甘俊旗,黄玉剑,温澄,杜军

中国有色金属学报（英文版）. 2020, 30(11): 2879-2890.

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在亚共晶Al-Si(3%-12%Si，质量分数)合金中加入微量Sr(0.05%，质量分数)改善合金的显微组织并提高其导热系数。研究结果表明，采用Sr变质工艺能提高亚共晶Al-Si合金的导热系数，且随着Si含量的增加，导热系数的增加幅度和增加率逐渐增大。导热系数的提高主要与共晶Si相的形貌变化有关。在Sr变质Al-Si合金中，共晶Si相的形貌为纤维状和细片状混合形貌。随着Si含量的增加，细片状共晶Si相的比例逐渐减小。当Si含量达到9%(质量分数)时，Sr变质合金中细片状共晶Si相的比例可以忽略不计。相应地，Sr变质合金导热系数的增加幅度和增加率达到最大，并趋于稳定。

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搅拌铸造法制备AA2024-TiO₂纳米复合材料

MehrdadSHAYAN,BeitallahEGHBALI,BehzadNIROUMAND

中国有色金属学报（英文版）. 2020, 30(11): 2891-2903.

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考虑到在非原位铸造法制备复合材料时不使用TiO₂纳米颗粒作为AA2024合金的增强相，采用搅拌铸造法制备AA2024-x%TiO_2(np) (x=0, 0.5%, 1%，体积分数)纳米复合材料。利用光学显微镜和扫描电子显微镜研究样品的结构性能，并采用硬度和拉伸试验研究其力学性能。结果表明，添加1% TiO₂(体积分数)纳米颗粒后，样品的晶粒尺寸和枝晶臂间距分别减小约66%和31%；硬度、抗拉强度、屈服强度和伸长率分别提高约25%、28%、4%和163%。在拉伸试样的断口表面观察到团聚在基体中的纳米颗粒。纳米复合材料结构中纳米颗粒的团聚是其强度在强化机制下减弱的因素。

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深冷轧制与时效处理Al-3.6Cu-1Li合金的显微组织演变和力学性能

李畅,熊汗青,LaxmanBHATTA,王琳,张朝阳,王辉,CharlieKONG,喻海良,

中国有色金属学报（英文版）. 2020, 30(11): 2904-2914.

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对Al-3.6Cu-1Li合金进行室温轧制和深冷轧制，并研究工艺对材料显微组织演变和力学性能的影响。通过显微组织分析与力学性能测试，研究厚度压下率为70%和90%的室温轧制和深冷轧制样品的显微组织和时效特性。经过90%厚度压下率的深冷轧制样品具有高强度和良好的韧性，这主要是由于深冷轧制样品对动态回复的抑制和高密度位错的积累。人工时效研究结果表明，达到峰值硬度的温度与变形量成反比，与轧制温度成正比。此外，明场透射电子显微镜照片表明，时效处理的深冷轧制样品存在T1(Al2CuLi)相析出。研究表明，高存储的应变能增强合金的时效动力学，进而促进强化相形核。

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Al-Mg-Si合金U形型材的组织与力学性能

王向东,刘雄,丁浩,剡苏荣,谢紫华,潘柏清,李永红,潘清林,邓运来,王维裔

中国有色金属学报（英文版）. 2020, 30(11): 2915-2926.

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通过光学显微镜、扫描电镜、透射电镜、硬度测试和拉伸性能测试等方法，研究热挤压工艺、固溶时效工艺对Al-Mg-Si合金U形型材组织与性能的影响。结果表明：在热挤压过程中，型材中部分晶粒会发生动态再结晶，再结晶晶粒随后粗化形成粗晶层。在加工硬化和动态回复的共同作用下，粗晶层间的晶粒呈纤维状和亚结构。时效处理后，晶内形成相互垂直的针状β′′相，晶界处可见明显的无沉淀析出带。Al-Mg-Si合金U型型材的抗拉强度、屈服强度、伸长率分别不低于279.4 MPa、258.6 MPa和21.6%，其断口呈韧窝断裂特征。晶界强化和析出强化对型材强度提高有明显贡献。

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析出硬化AA7022-T6铝合金高温流变行为的本构模型

H. R. REZAEI ASHTIANI, P. SHAHSAVARI

中国有色金属学报（英文版）. 2020, 30(11): 2927-2940.

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在温度623~773 K和应变速率0.01~1 s^-1条件下，采用等温压缩试验研究析出硬化AA7022-T6 铝合金的热力学行为。结果表明，动态再结晶是主要的热变形机制，特别是在高温和低应变速率下。采用改进的Johnson- Cook (J-C)模型和应变补偿Arrhenius模型预测不同变形条件下的热流变行为。这两种模型的线性相关系数分别为0.9914和0.9972，平均相对误差(ARE)分别为6.074%和4.465%，均方根误差(RMSE)分别为10.611和1.665 MPa。结果表明，应变补偿Arrhenius模型能准确预测AA7022-T6铝合金的热流变应力。

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锰添加和精炼工艺对废镁制备的Mg-Mn合金除铁的影响

古东懂,王佳文,陈俞宾,彭建,

中国有色金属学报（英文版）. 2020, 30(11): 2941-2951.

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研究由废镁加锰精炼制备的Mg-Mn合金的除铁、组织演变和腐蚀敏感性。结果表明，即使没有添加锰，近固熔(NSMT)处理也会引起显著的铁含量变化，这归因于熔体中铁的过饱和度较高。此外，在NSMT过程中，即使添加少量锰也会导致锰原子剧烈沉降。NSMT工艺可以提高富铁颗粒的生长速率，加速其沉降运动。然而，锰的加入会阻碍富铁颗粒的粗化过程。合金的腐蚀敏感性主要取决于铁的溶解度，而铁的溶解度可通过添加锰大大降低。而且，更多富铁颗粒的存在不一定会增加合金的腐蚀敏感性。因此，在由废镁制备的Mg-Mn合金的精炼过程中，基于NSMT工艺并添加合适的锰(约0.5%，质量分数)可以提高熔体的纯度，从而获得具有优异耐腐蚀性的合金。

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整形外科用摩擦焊纯钛/镁合金螺钉的力学性能、腐蚀行为和生物相容性

Mojtaba Sadeghi GOGHERI, Masoud KASIRI-ASGARANI, Hamid Reza BAKHSHESHI-RAD, Hamid GHAYOUR, Mahdi RAFIEI

中国有色金属学报（英文版）. 2020, 30(11): 2952-2966.

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在转速为1100、1200 和1300 r/min条件下，通过旋转摩擦焊将生物可降解镁合金与商业纯钛异种焊接后加工成螺钉，研究异种接头的性能。金相分析结果表明钛/镁合金接头处连接较好。在镁合金一侧观察到焊缝中心区(WCZ)、动态再结晶区(DRX)、热力影响区(TMAZ)和局部变形区(PDZ)。在1300 r/min转速下制备的螺钉具有最高的拉伸强度和剪切强度，分别为173和103.2 MPa。钛/镁合金异种摩擦焊接头在含有Ti₃Al的金属间化合物区附近失效。由于晶粒细化(8.57 μm)和钛颗粒的影响，从镁合金一侧到焊缝区，硬度值逐渐增大；而钛一侧的硬度值保持不变。浸泡实验显示钛/镁合金接头的腐蚀速率高于纯钛与镁合金的腐蚀速率。此外，1300 r/min 转速下制备的接头由于其更好的耐腐蚀性能，显示出更好的生物相容性和细胞活性(98.12%)。

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AZ31镁合金上Mg-Al LDH/Mg(OH)₂/硅烷-Ce杂化涂层的耐蚀性

仇在孟,曾荣昌,张芬,宋亮,李硕琦

中国有色金属学报（英文版）. 2020, 30(11): 2967-2979.

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在AZ31镁合金基体上涂覆一种环保杂化涂层。通过原位蒸汽涂覆工艺制备Mg-Al层状双氢氧化物 Mg-Al LDH/Mg(OH)₂涂层，随后使用双-[三乙氧基甲硅烷基丙基]四硫化物(BTESPT)硅烷和Ce(NO₃)₃对蒸汽涂层进行表面改性，研究两者对AZ31镁合金的协同作用。通过X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微术(SEM)、傅里叶变换红外光谱(FT-IR)和X射线光电子能谱(XPS)研究杂化涂层的显微结构和组成特征。通过电位动力学极化(PDP)、电化学阻抗谱(EIS)和浸入3.5 wt.% NaCl溶液中的析氢速率评价涂层样品的耐蚀性。结果表明，在BTESPT硅烷和Ce(NO₃)₃存在下，合金的耐蚀性得到改善，这很可能是由于蒸汽涂层和硅烷涂层的协同作用增强了杂化涂层的阻隔性能。此外，还讨论涂层的形成机理和耐蚀机理。

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高压下金属钨固-固相变的分子动力学模拟

邓晓镇*,稂林*,莫云飞,董科军,田泽安,胡望宇

中国有色金属学报（英文版）. 2020, 30(11): 2980-2993.

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采用分子动力学模拟研究高压下金属钨快速凝固过程中的相变，并用双体分布函数和最大标准团簇分析法(LSCA)对其结构进行分析。在冷却速率为0.1 K/ps、压强40~100 GPa下纯钨熔体首先结晶成体心立方(BCC)晶体，然后经过一系列BCC-HCP共存的中间态，转变成六方密排(HCP)晶体。动力学因素可能导致液-固相变过程包含中间态；而在BCC向HCP转化的过程中，纵横交错的晶界导致很多难以区分的中间相，从而使本为一级相变的固-固转变看起来像是连续相变。作为一种与参数无关的结构分析方法，LSCA能识别拓扑密堆结构和计算其平均截止距离等参数来探测无序体系中的关键结构演变。

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考虑个体晶粒异质性的微成形材料行为建模

马振武,彭漩,王春举,曹自洋

中国有色金属学报（英文版）. 2020, 30(11): 2994-3005.

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以个体晶粒异质性影响为基础建立能够描述微成形中材料变形行为不均匀特性的模型。首先，通过拉伸和显微硬度实验研究个体晶粒异质性对CuZn20箔材变形行为的影响规律。结果显示，与厚板不同，箔材变形区域中的晶粒硬化行为具有不均匀性。箔材的流动应力实际上只反映变形区域中易变形晶粒的平均硬化行为，这是箔材流动应力减小的原因。在此基础上，考虑个体晶粒异质性影响提出一种复合建模方法。分别使用流动应力分类方法和Voronoi剖分法对个体晶粒取向和形状的影响进行表征。该模型为分析个体晶粒异质性对微尺度材料变形行为的影响提供一种准确有效的方法。

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粉末冶金热等静压方法制造的近净成形Ti-45Al-7Nb-0.3W合金的组织及高温力学性能

李慧中,车逸轩,梁霄鹏,陶慧,张强,陈飞虎,韩硕,刘彬

中国有色金属学报（英文版）. 2020, 30(11): 3006-3015.

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采用热等静压(HIP)方法制造近净成形的Ti-45Al-7Nb-0.3W(摩尔分数，%)合金零件，并采用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和透射电子显微镜(TEM)技术研究热等静压制备的 Ti-45Al-7Nb-0.3W合金的显微组织和高温力学性能。结果表明，在700 °C条件下，热等静压制备的合金的屈服强度和极限抗拉强度分别为534 和575 MPa。该合金在850 °C时表现出良好的综合力学性能。在变形温度为1000 °C、初始应变率为5×10^-5s^-1时合金表现出超塑性特性。当拉伸温度低于750 °C时主要变形机制为位错滑移和机械孪生。当变形温度高于800 °C时，位错在晶界堆积，促进晶界滑移和晶粒旋转。

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热处理对电弧增材制造Inconel 625合金显微组织和力学性能的影响

Abolfazl SAFARZADE, Mahmood SHARIFITABAR, Mahdi SHAFIEE AFARANI

中国有色金属学报（英文版）. 2020, 30(11): 3016-3030.

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研究电弧增材制造Inconel 625合金热处理前后的显微组织和力学性能。未热处理样品的显微组织中形成枝晶镍基固溶体相、(Nb,Ti)C碳化物、Laves相和δ-Ni₃Nb 二次相。固溶热处理导致Laves和Ni₃Nb相的溶解。此外，枝晶被大柱状晶取代。时效热处理导致晶界M₂₃C₆碳化物和纳米γ''''''''晶的析出。未经热处理试样的硬度、屈服强度、抗拉强度和伸长率与铸态合金的接近，其断裂为穿晶韧性断裂。固溶热处理能提高合金的硬度和屈服强度，降低伸长率，但对抗拉强度影响不大。此外，时效热处理导致拉伸性能变差，断裂模式转变为穿晶韧性断裂和沿晶脆性断裂的混合模式。

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修正的Zerilli-Armstrong、Johnson-Cook及Arrhenius本构模型对C-276哈氏合金流变应力的预测

刘宇,李明,任贤魏,肖政兵,张燮义,黄元春,

中国有色金属学报（英文版）. 2020, 30(11): 3031-3042.

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为进一步揭示C-276哈氏合金的高温流变行为，在温度为1223~1423 K，应变速率为0.01~10 s^-1条件下对该合金进行热拉伸测试，并基于修正的Zerilli-Armstrong模型、Johnson-Cook模型和应变补偿的Arrhenius模型，分别构建相应的本构方程来反映C-276哈氏合金高温流变应力。同时，采用相关系数(r)和绝对误差(Δ)对这3个模型的预测精确性进行评价，计算结果显示Zerilli-Armstrong、Johnson-Cook和Arrhenius本构模型的r值分别为0.935、0.968和0.984，Δ值分别为13.4%、10.5%和6.7%。此外，对比分析在0.1~0.5应变范围内流变应力的实验值与预测值，结果进一步表明改进的Arrhenius模型对C-276哈氏合金的高温流变行为具有较好的预测能力。

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搅拌摩擦加工Si_P/ZA40原位复合材料的摩擦学行为

F. RAJABI, R. TAGHIABADI, M. H. SHAERI

中国有色金属学报（英文版）. 2020, 30(11): 3043-3057.

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研究不同搅拌摩擦加工(FSP)工艺参数如转速(400，630，800和1000 r/min)和移动速度(25和50 mm/min)对 Si 颗粒增强Zn-40Al-2Cu基原位复合材料摩擦性能的影响。经过初步优化，选择800 r/min和25 mm/min作为最佳FSP参数。结果表明，采用多道次FSP能改善材料的摩擦性能。例如，在0.75 MPa载荷下，经四道次FSP的复合材料磨损率和平均摩擦因数(COF)分别比未加工的复合材料降低53% 和50%。磨损表面和磨屑的扫描电镜结果显示，显微组织相尤其是粗硅颗粒的密集细化和均匀分布、硅颗粒间距的减小和铸造缺陷的消除是提高基体抗滑移变形能力的重要因素。这些因素促使形成稳定的摩擦层，从而改善材料的摩擦性能。

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Ar/CO气氛下无催化剂热蒸发法制备SiC/SiO₂纳米链及其生长机理

谢翔旻,苏哲安,黄东,杨程,王亚峰,姜定宇,黄启忠

中国有色金属学报（英文版）. 2020, 30(11): 3058-3066.

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在Ar/CO气氛中采用无催化剂热蒸发法在炭纤维基体表面制备SiC/SiO₂纳米链。XRD、FT-IR、SEM和TEM结果表明：所制备的SiC/SiO₂纳米链由单晶结构SiC纳米线和无定形结构SiO₂球组成。CO的引入能促进形成SiO₂，从而在冷却过程中形成SiC/SiO₂纳米链。此外，光致发光光谱分析结果表明，SiC/SiO₂纳米链在约 350 nm处显示出一个较宽的发射峰，主要是由于SiO₂球中的氧偏差以及SiC/SiO₂的界面效应。本研究能为一维碳化硅基材料气相生长的研究提供指导。

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铁酸镁绝缘包覆羰基铁粉软磁复合材料的制备与性能表征

李石庚,刘如铁,熊翔

中国有色金属学报（英文版）. 2020, 30(11): 3067-3077.

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球形羰基铁粉颗粒经铁酸镁(MgFe₂O₄)绝缘包覆后，与改性环氧有机硅树脂(ESR)均匀混合，通过压制成型和退火处理制得软磁复合材料。TEM、SEM、EDS、XRD和XPS分析结果表明，MgFe₂O₄层包覆在铁粉颗粒表面。采用振动样品磁强计和磁性材料自动测试系统对样品进行磁性能测试。经800 MPa压制和550 °C退火处理后软磁复合材料在100 kHz和50 mT时的磁芯损耗为167.5 W/kg。

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锌粉含量对汽车制动摩擦材料摩擦学性能的影响

杨阳,*,梁陆新*,吴宏,刘伯威,瞿辉,方琪洪

中国有色金属学报（英文版）. 2020, 30(11): 3078-3092.

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采用粉末冶金法制备具有不同锌粉含量(0，2%，4%，6%，8%，质量分数)的汽车制动摩擦材料。结果表明，随着锌粉含量的增加，材料的密度和导热系数逐渐增加，而硬度呈单调下降趋势。随着锌粉含量的增加，标称摩擦因数曲线呈波动趋势，但最低摩擦因数呈现增加趋势。然而，随着锌含量的增加，摩擦材料的磨损率和制动噪声单调递减，这是因为摩擦机理从粘着磨损和磨粒磨损转变为粘着磨损。含4% (质量分数)锌粉的制动摩擦材料表现出最佳的摩擦学和抗噪声性能。

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分子筛生产废水在浮选药剂合成中的应用

王旭,宋灏,焦芬,覃文庆,杨聪仁,崔艳芳,张政权,张健,李浩兵

中国有色金属学报（英文版）. 2020, 30(11): 3093-3102.

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通过皂化反应试验和浮选试验，对废碱液作为氢氧化钠的替代品用于皂化，改善脂肪酸的捕收性能的应用进行研究。皂试验结果表明，皂化反应的最佳条件为：搅拌速度55 r/min、起始温度40 °C和搅拌时间45 min。同时，实验室规模和工业规模的浮选试验表明，废水合成的脂肪酸盐得到与氢氧化钠合成的脂肪酸钠相当的指标。因此，用来自分子筛生产过程中产生的废水代替氢氧化钠用于脂肪酸皂化是可行的。废碱液的跨界利用不仅减少环境污染，同时还产生良好的经济效益。

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用离子交换法从潜在钪资源的铜浸出残液中回收钪

H.HAJMOHAMMADI,A.H.JAFARI,M.ESKANDARINASAB

中国有色金属学报（英文版）. 2020, 30(11): 3103-3113.

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伊朗Sarcheshmeh铜联合企业的铜浸出残液含有高达3 mg/L的钪，明显高于许多现有的钪资源，因而成为用离子交换法回收钪的可能原料。使用Visual Minteq软件确定在矿山工艺条件下可能形成的离子物种，从而选择合适的离子交换树脂。所选择的阳离子树脂在静态试验中用于含有离子的合成溶液，以及在静态/动态试验中用于实际的铜矿浸出残液。室温和pH值为1.5时，钪的吸附率最高。在动态试验中，残液流量为450 BV时，树脂达到完全饱和。在恒定时间的静态洗脱试验中，使用碳酸钠洗脱，树脂中Sc、Y、Ce的解吸率高于Fe、Al和Cu。动态洗脱试验结果表明，洗脱的优先顺序和洗脱程度具有相似的趋势。动态试验样品的解吸结果表明，浓缩比达到60:1，可得到186 mg/L的富钪溶液。

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钒渣钙镁复合焙烧-浸出提钒

向俊一,王鑫,裴贵尚,黄青云,吕学伟,

中国有色金属学报（英文版）. 2020, 30(11): 3114-3123.

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为了提高转炉钒渣提钒回收率，提出钙镁复合焙烧-酸浸提钒新工艺，研究MgO/(CaO+MgO)摩尔比、焙烧和浸出工艺参数对钒回收率的影响。结果表明：当焙烧添加剂CaO完全被MgO取代时，钒浸出率降低，由88%降至81%；然而，采用CaO/MgO复合焙烧却能强化钒的浸出。当MgO/(CaO+MgO)的摩尔比为0.5:1时，钒浸出率达到94%。XRD和SEM-EDS结果表明，CaO/MgO复合焙烧添加剂能强化焙烧过程中可溶性钒酸盐的生成，并通过减少硫酸钙沉淀的生成改善浸出过程的动力学条件。

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水平单带连铸弯月面区域的传输行为

徐绵广,RoderickGUTHRIE,MihaielaISAC

中国有色金属学报（英文版）. 2020, 30(11): 3124-3232.

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利用改进的数学模型，通过数值模拟方法研究一种基于水平单带连铸的单冲击布流系统。采用中试铸机完成物理实验，从而对数值模拟结果进行验证。结果表明，弯月面处的湍流行为并非来自中间包，也不是来自熔体与冷却传送带的冲击。弯月面的高湍流能量来自传送带的移动，并且这个高湍流动能区可以搅动弯月面附近熔体。所研究的布流系统可与传送带共同构成一个缓冲区域，该区域的存在可避免工艺参数波动，尤其是中间包内熔池深度的变化。铸带底部的温度变化率比铸带表面的快大约4倍。

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盐助还原法对金属钨颗粒形貌和尺寸的影响

吕泽鹏,简开亮,党杰,

中国有色金属学报（英文版）. 2020, 30(11): 3133-3146.

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提出一种利用盐助氢气还原制备形状和尺寸可控钨颗粒的简单方法，并通过调节氯盐添加量和温度制备形状和尺寸可控的钨颗粒。加入盐添加剂后，最终产物的分散性得到明显改善，颗粒生长更加充分。其中，NaCl与LiCl的作用尤为显著。在1038 K时添加0.1% NaCl (质量分数)和0.1% LiCl (质量分数)的钨颗粒平均粒径分别为0.924和1.128 μm。随着温度和氯盐添加量的增加，生成的钨颗粒的分散性变好，小颗粒的粒径增大，形状由球形变为多面体。特别是在1349 K下，氯盐的加入使钨颗粒的粒径显著增大，添加1% NaCl (质量分数)和1% LiCl (质量分数)钨颗粒的平均粒径分别达到21.367和29.665 μm。基于传统假晶转变和化学气相传输机理，还详细探讨添加盐对反应机理的影响。

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湿法冶金研究趋势：基于1975—2019年《Hydrometallurgy》文献的综述

贾利攀,黄江江,马泽龙,刘旭恒,陈星宇,李江涛,何利华,赵中伟,

中国有色金属学报（英文版）. 2020, 30(11): 3147-3160.

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当代湿法冶金已发展一百多年，相关领域的论文越来越多。《Hydrometallurgy》是湿法冶金领域最有代表性的期刊，基于对该期刊的文献计量分析，从全局角度获得湿法冶金的研究发展趋势。首先，关键词突发性筛查结果显示，稀土、回收循环、锂、离子液体和钍是近些年的研发热点，对这些热点的经济和技术背景进行探讨。其次，生物冶金文献的比例从早期的5%快速增长到近些年的13%，且相关论文主要是生物浸出。在湿法冶金过程中直接制备材料和离子印迹技术是近些年出现的新技术。第三，新出现的仪器分析方法如X射线吸收精细结构谱、基因测序和高分辨断层扫描能促进人们对湿法冶金机理的深入理解。最后，绘制并分析世界主要研究机构的合作图谱。

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2020年, 第30卷, 第11期　刊出日期：2020-11-25

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