中国有色金属学报（英文版）

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陈东旭,豆瑞峰,韩加强,王俊升,

中国有色金属学报（英文版）. 2020, 30(12): 3161-3172.

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为了预测凝固过程中的热裂敏感性(HTS)并提高铝合金铸件的质量，采用直接有限元(FE)方法建立AA6111的本构方程。通过有限元模型和热撕裂准则的耦合，建立用于工业AA6111合金半连续铸造的热撕裂模型。将此模型应用于实际制造过程，表征铸造速度、底部冷却、二次冷却以及几何形状变化对HTS的影响。结果表明，铸坯的HTS随着速度和铸坯半径的增大而增加，而随着底部界面传热系数或二次水冷却速率的增大而降低。该模型展示出在模拟热裂引发时结合最大孔隙率的能力，这将对优化铸造条件和化学成分以达到HTS最小化从而控制铸造质量产生重大影响。

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7075铝合金在复杂触变挤压过程中的显微组织和力学性能

刘健,程远胜,SinWingNormanCHAN,DanielSUNG

中国有色金属学报（英文版）. 2020, 30(12): 3173-3182.

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采用复杂触变挤压技术制备7075铝合金弯头零件，随后采用SEM、TEM等分析方法研究材料在复杂触变挤压过程中显微组织和力学性能的变化。研究结果表明：7075铝合金弯头各部分的显微组织存在较大差异。反向挤压形成的薄壁部位的显微组织出现分层现象，而角挤压形成的零件底部表现为明显的变形组织，且剪切力可以促进晶粒和粗大第二相的破碎。材料中主要的强化相为η相和E相。在坯料加热至半固态和触变挤压的过程中，η相和E相会大量减少。经过热处理后η相和E相均匀析出，可提高材料的力学性能。经过触变挤压和热处理后，弯头零件的平均抗拉强度为485.49 MPa，平均伸长率为5.49%。

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AlCuFe共晶合金的显微组织和力学性能

Sevda ENG？N

中国有色金属学报（英文版）. 2020, 30(12): 3183-3194.

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制备特殊用途的AlCuFe合金，评估生长速率变化导致的结果，因为材料生长速率不同而引起的共晶间距(显微组织)的变化会影响其力学、电和热性能。为了研究AlCuFe合金的显微组织，在恒定的温度梯度(G=8.50 K/mm)和5种不同的生长速率(V=8.25, 16.60, 41.65, 90.05, 164.80 μm/s)下，通过定向凝固法制备共晶成分的Al-32.5%Cu-0.5%Fe(质量分数)合金。得到生长速率对共晶间距影响，并通过对显微组织变化的回归分析及Hall-Petch关系得出显微硬度和极限拉伸强度。结果表明，尽管生长速率增加约20倍，但共晶间距却减少约5个数量级，而生长速率和显微组织变化导致的力学性能变化约为1.5个数量级。

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喷射成形、挤压和旋锻再生处理7050铝合金线材的疲劳强度和显微组织

Jo？oG.J.deSALVO,ConradoR.M.AFONSO

中国有色金属学报（英文版）. 2020, 30(12): 3195-3209.

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再生高强铝合金由于力学性能差，在结构材料方面的应用有限。喷射成形重熔后再热挤压是一种有前途的用于7系铝合金的再加工方法。对7050 铝合金切屑进行喷射成形、热挤压、旋锻和热处理，以恢复其力学性能。制备直径2.7 mm的再生铝合金线材，研究其显微组织、拉伸性能和疲劳强度。采用XRD、SEM、EBSD、TEM和DSC等手段对二次相和析出相进行表征。对比锻态和热处理(固溶和时效处理)态合金线材的力学性能，发现两种合金线材的力学性能均优于AA7050航空规范。材料在旋锻过程中发生大量的塑性变形，从而导致急剧的晶粒细化，可观察到细小的微观和亚微观Al晶粒、粗大和细小的金属间化合物析出相。随后的固溶处理导致形成均匀的再结晶和等轴晶(9 μm)显微组织。在120 °C时效处理后，形成纳米级GP(I) 区和η′ 析出相，合金表现出更高的抗拉强度(586 MPa)和疲劳强度(198 MPa)。

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超声熔铸法制备石墨烯纳米片增强ADC12复合材料的显微组织及力学性能

熊俊杰,闫洪,

中国有色金属学报（英文版）. 2020, 30(12): 3210-3225.

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采用高能超声熔铸法制备石墨烯纳米片增强 ADC12 铝基复合材料，并对其显微组织及力学性能进行研究。实验结果表明，高能超声可有效促进石墨烯纳米片在熔体中的均匀分散，同时石墨烯纳米片的加入能细化α(Al)相和Si相。得到较优的石墨烯纳米片添加量是0.9%(质量分数)，较优的超声时间是12 min，在该参数下制备的复合材料抗拉强度、屈服强度和显微硬度分别为 256.8 MPa、210.6 MPa 和HV 126.0，与相同条件下的基体合金相比分别提高30.5%、42.7%和34.8%。基体中加入石墨烯纳米片后，其断裂机制逐步由脆性断裂向韧性断裂转变。良好界面的结合和分散性的改善使得复合在基体中的石墨烯纳米片能更好地发挥细晶强化、位错强化和载荷转移强化作用。

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粉末冶金组合工艺提高Al-Sn复合相变材料的热和力学响应

Chiara CONFALONIERI, Maxime PERRIN, Elisabetta GARIBOLDI

中国有色金属学报（英文版）. 2020, 30(12): 3226-3239.

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粉末冶金工艺适用于从混溶间隙合金制备形态稳定的固-液相变材料。采用粉末冶金工艺能够获得低熔点活性相颗粒在高熔点惰性基体中分散良好的复合金属材料，防止相变过程中颗粒的离析，从而增加材料热稳定性。组合传统的粉末混合技术(简单混合和球磨)以改善Al-Sn合金的活性相离析和力学性能。事实上，球磨 Sn粉可以减少其与 Al 粉的硬度差异，利用球磨将两种粉末混合会得到细小的显微组织，从而提高力学性能。此外，采用不同的组合方式混粉，热响应取决于显微组织，尤其是活性相颗粒的尺寸。更详细地说，粗大的活性相颗粒可提供快速放热与小的过冷，而小颗粒在大温度范围内凝固更慢。另一方面，活性相颗粒尺寸不会影响熔化和储热。因此，可以通过调控合金的显微组织来调控其热稳定性。

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钎焊工艺参数对复合翅片-微通道管接头焊角尺寸和显微组织的影响

J.C.GUíA-TELLO,M.I.PECH-CANUL,E.TRUJILLO-VáZQUEZ,M.A.PECH-CANUL

中国有色金属学报（英文版）. 2020, 30(12): 3240-3253.

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研究钎焊连接微型多端口铝管和AA4343/AA3003/AA4343翅片，模拟汽车热交换器核心的微型组件，并优化钎焊条件。考虑5种工艺参数，用Taguchi法设计实验，目的是使钎焊接头的焊角尺寸最大化，因为焊角尺寸对钎焊接头的热完整性和力学性能有重要影响。采用金相显微镜测量钎焊接头的焊角长度，通过统计分析获得工艺参数的最佳值(峰值温度、保温时间、加热速率、微通道管类型和焊剂)。在95%置信水平下，焊角长度的变化受钎焊峰值温度(77%)、保温时间(15%)和加热速率(7%)的影响最为显著。预测的最大焊角长度为(152±11) μm，并得到实验验证。对管-翅片接头的显微组织分析表明，峰值温度和保温时间的变化只影响焊角共晶区的大小，而对组成相的性质和成分无影响。

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AZ31B镁合金快速冷却搅拌摩擦焊缝厚度方向的显微组织和力学性能

许楠,张伟达,蔡思奇,卓越,宋亓宁,包晔峰

中国有色金属学报（英文版）. 2020, 30(12): 3254-3262.

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采用电子背散射衍射仪和透射电子显微镜研究快速冷却对6 mm厚AZ31B镁合金搅拌摩擦焊缝厚度方向的显微组织和力学性能的影响。结果表明，液态二氧化碳冷却可促进焊缝顶部形成具有高位错密度、大量孪晶和第二相颗粒的细晶结构。孪晶使焊缝顶部区域的基面织构显著降低。接头顶部区域的强度和断后伸长率较底部区域均明显提高，焊接效率可达93%。这为在镁合金搅拌摩擦焊接头中制备梯度结构提供一种简单有效的方法。

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多道次高转速搅拌摩擦加工对AZ31合金加工区显微组织演变、腐蚀行为和力学性能的影响

刘奋军,姬妍,白艳霞

中国有色金属学报（英文版）. 2020, 30(12): 3263-3273.

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采用EBSD、TEM、SEM、电化学工作站和电子万能实验机研究多道次高转速搅拌摩擦加工对AZ31合金加工区显微组织演变、腐蚀行为和力学性能的影响。结果表明，加工区平均晶粒尺寸显著细化。增加加工道次，加工区晶粒粗化，而β-Al₁₂Mg₁₇析出相增多并变得更加连续和均匀。与AZ31合金相比，加工区拉伸性能变化轻微，但是耐腐蚀性能得到显著提升。4道次高转速搅拌摩擦加工制备的合金其加工区自腐蚀电位由-1.56 V增加至-1.19 V，而自腐蚀电流从1.55×10^-4 A 减小至 5.47×10^-5 A。

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激光增材制造Ti_64.51Fe_26.40Zr_5.86Sn_2.93Y_0.30生物医用合金的显微组织与性能

韩立影,王存山

中国有色金属学报（英文版）. 2020, 30(12): 3274-3286.

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从生物力学和成形技术的角度出发，利用“团簇+连接原子”结构模型设计Ti-Fe-Zr-Sn-Y共晶合金，并利用激光增材制造技术在纯钛板上制备该合金的成形体。利用显微硬度计、压缩试验机、纳米压痕仪分别测试合金的硬度、压缩性能及弹性模量。结果表明，合金的硬度、压缩强度和断裂应变分别高达HV (788±10)、2229 MPa和14%，弹性模量则低至87.5 GPa。合金还具有良好的摩擦磨损性能、耐蚀性、成形性及生物相容性。合金的综合性能优于Ti_70.5Fe_29.5共晶合金和商用Ti-6Al-4V合金。该合金的上述性能使其成为一种很有前途的激光增材制造生物材料。

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冷轧细晶GH4169合金板材δ相析出规律及其对力学性能的影响

薛浩,赵静启,刘永康,张春祥,骆俊廷,

中国有色金属学报（英文版）. 2020, 30(12): 3287-3295.

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采用冷轧和热处理对GH4169高温合金板材进行晶粒细化。研究冷轧压下率和热处理时间对δ析出相的影响，以及δ相含量和形貌对GH4169合金力学性能的影响。结果表明：冷轧变形可以促进δ相的析出，并促进δ-Ni₃Nb相转变为δ-NbNi₄相。保温时间为1 h时，合金的综合性能较好，抗拉强度比未冷轧材料高132 MPa，伸长率仅比未冷轧材料低2.9%。合金的力学性能随δ相形貌的变化而产生较大改变。

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掺杂方法对W-1.0wt.%La₂O₃合金显微组织和力学性能的影响

杨军军*,陈刚*,陈铮,母晓东,于瀛,章林,李星宇,曲选辉,秦明礼

中国有色金属学报（英文版）. 2020, 30(12): 3296-3306.

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对采用溶液燃烧合成法并结合不同掺杂方法(液-液(WL10)、液-固(WLNO)和固-固(WLO))制备的纳米尺度粉末及采用常压烧结法制备的超细晶W-1.0wt.%La₂O₃合金进行对比研究。与纯钨相比，W-1.0wt.%La₂O₃合金具有超细晶粒和优异的力学性能。烧结后，WLO样品的平均晶粒尺寸大于WL10和WLNO样品的平均晶粒尺寸；WL10和WLNO的显微硬度相差不大，但大于WLO的显微硬度。相对于其他样品，在1500 °C烧结后的WL10样品中La₂O₃颗粒呈现最佳分布状态，均匀分布在晶界或晶粒内部，且平均尺寸最小，晶界和晶粒内部的La₂O₃颗粒平均尺寸分别为(57±29.7)和(27±13.1) nm。与传统方法制备的钨材料相比，采用液-液掺杂方法制备的W-1.0wt.%La₂O₃钨合金呈超细的显微组织和优异的性能。

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Al₂O₃颗粒弥散强化钼合金的显微组织与压缩性能

孙铁龙,徐流杰,魏世忠,潘昆明,李武会,周玉成,黄志民

中国有色金属学报（英文版）. 2020, 30(12): 3307-3321.

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采用水热合成法和粉末冶金方法制备Al₂O₃颗粒增强Mo合金，并利用XRD、SEM和TEM对所制备的Mo-Al₂O₃合金的显微组织进行研究。结果表明，Al₂O₃颗粒以稳定的六方相(α-Al₂O₃)形式均匀地分布在Mo基体中，超细α-Al₂O₃颗粒显著细化Mo合金的晶粒尺寸，增加Mo合金位错密度。此外，α-Al₂O₃与Mo晶粒间存在良好的界面结合区，且Al₂O₃颗粒与Mo基体界面存在一定的晶体学关系：和。由于二次相强化效应和位错强化效应，与纯Mo相比，1200 °C退火的Mo-2.0%Al₂O₃(体积分数)合金的屈服强度提高约56.0%。结果表明，添加Al₂O₃颗粒是改善Mo合金力学性能的一种有效方法。

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选区激光熔化和传统粉末冶金法制备Cu-Al-Ni-Mn-Zr形状记忆合金的对比

DennisGERA,JonadabeSANTOS,CláudioS.KIMINAMI,PiterGARGARELLA,

中国有色金属学报（英文版）. 2020, 30(12): 3322-3332.

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研究和分析选区激光熔化(SLM)与传统粉末冶金(PM)法制备Cu-11.3Al-3.2Ni-3.0Mn-0.5Zr形状记忆合金的显微组织特征和热稳定性差异。PM 样品是将106~180 μm 预合金粉末在氩气气氛、1060 °C下烧结制备的，无辅助加工，SLM 样品是在Cu-10Sn基板上熔化32~106 μm 的预合金粉末制备的。通过维氏硬度试验评价材料的力学性能，采用差示扫描量热法测定马氏体相变温度，采用X射线衍射谱鉴定相成分，利用光学显微镜和扫描电子显微镜分析显微组织特征。结果表明，两种方法制备的合金中均发现β′₁马氏体相，而在PM样品中存在粗大的马氏体变体。传统的粉末冶金样品在室温下会形成晶间共析成分和稳定的奥氏体。PM样品具有与SLM样品相似的平均硬度值，而与孔隙率相关的标准偏差较高。SLM样品具有可逆的马氏体相变(T₀=171 °C)，而PM样品没有形状记忆效应。

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具有套管结构NaYF₄:Yb³⁺,Tm³⁺@NaGdF₄:Ce³⁺,Eu³⁺晶体的制备及在双模式荧光防伪中的应用

陈殷,谢少文,童超,谭海湖,许利剑,李娜,许建雄

中国有色金属学报（英文版）. 2020, 30(12): 3333-3346.

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通过聚丙烯酸(PAA)调介的水热法在NaYF₄:Yb³⁺,Tm³⁺微管上外延生长NaGdF₄:Ce³⁺,Eu³⁺壳层，制备新型亲水性NaYF₄:Yb³⁺,Tm³⁺@NaGdF₄:Ce³⁺,Eu³⁺双模式荧光套管(DJMT)。研究表明，PAA配体在NaYF₄:Yb³⁺,Tm³⁺微管表面形成NaGdF₄:Ce³⁺,Eu³⁺壳层中起到重要的结构导向作用。NaYF₄:Yb³⁺,Tm³⁺@NaGdF₄:Ce³⁺,Eu³⁺双模式荧光双夹层微管的生长经历由β-NaGdF₄和β-NaYF₄两相混合物到β-NaYF₄@NaGdF₄复合晶体的晶相转变过程，同时，颗粒形貌由β-NaGdF₄:Ce³⁺,Eu³⁺纳米棒与β-NaYF₄:Yb³⁺,Tm³⁺微管的混合物演变为NaYF₄:Yb³⁺,Tm³⁺@NaGdF₄: Ce³⁺,Eu³⁺套管结构。DJMTs的生长机理遵循Ostwald熟化机制，生长过程中原位生成的β-NaGdF₄:Ce³⁺,Eu³⁺纳米棒经过溶解-再成核以及表面沉积等过程，在NaYF₄:Yb³⁺,Tm³⁺微管的表面附着β-NaGdF₄:Ce³⁺,Eu³⁺壳层。制备的DJMT具有蓝色上转换和红色下转换荧光特性，可制成环保的荧光油墨，通过喷墨打印实现高度安全的荧光防伪图案的输出。

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简单物理混合方法提高MnO₂/MnO纳米复合材料的储Zn²⁺性能

臧晓蓓,李灵桐,孙志欣,RabahBOUKHERROUB,孟佳欣,蔡鲲鹏,邵庆国,曹宁

中国有色金属学报（英文版）. 2020, 30(12): 3347-3355.

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通过简单的物理混合方法制备具有优异储Zn²⁺性能的MnO₂/MnO正极材料。混合质量比为12:1的MnO₂/MnO纳米复合材料具有最高的比容量(0.2C时达364.2 mA·h/g)，良好的循环性能(100次循环后达170.4mA·h/g)和倍率性能(2C时达205.7 mA·h/g)。通过探究储能机理，充放电过程中扩散控制的插入行为和表面电容行为均有助于MnO₂/MnO正极的储Zn²⁺性能。由于离子扩散的短路径和电子的快速转移，在高放电倍率下，电容行为发挥更大的作用。

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人工源电磁法中场源效应校正方法

袁博,李帝铨,胡艳芳,

中国有色金属学报（英文版）. 2020, 30(12): 3356-3366.

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提出一种基于积分方程法的场源效应校正方法，以电偶源的水平电场分量E_x为研究对象，通过数值模拟验证该校正方法的有效性，并将其应用于实际资料处理中。结果表明，对于各向同性介质，基于积分方程法，采用等效异常体对场源效应进行校正的方法是可行和有效的。处理实际数据时，该校正方法将位于不同地质构造上的场源归一化，在保留各测点数据差异性的同时消除场源导致的差异，校正结果整体符合预期。

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采用硫酸浸出和添加酒石酸钾钠的氢氧化钠浸出从Yahyali非硫化浮选尾矿中回收锌和铅

SaitKURSUNOGLU,SonerTOP,MuammerKAYA

中国有色金属学报（英文版）. 2020, 30(12): 3367-3378.

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采用硫酸浸出和添加酒石酸钾钠的氢氧化钠浸出从Yahyali非硫化浮选尾矿中回收锌和铅。在酸浸阶段，研究pH值、固液比和温度对尾矿中锌溶出的影响。在pH值为2、温度为40 °C、固液比为20%、浸出时间为2 h的条件下，锌的溶出率达到82.3%，而铁和铅的溶出率低于0.5%。硫酸消耗量为110.6 kg/t(干尾矿)。浸出温度对尾矿中锌的溶出无有益的影响。酸浸液的电积试验结果表明，阴极产物含99.8%的Zn和0.15%的Fe。在碱浸阶段，添加酒石酸钾钠时铅的溶出率略有增加，浸出温度从40 °C升高到80 °C时，超过60%的Pb进入浸出液中。利用XRD和XRF分析最终的浸出渣。XRD分析结果表明，主要衍射峰来自针铁矿和石英，次要衍射峰属于菱锌矿和白铅矿。XRF分析结果显示，浸出渣含有70.3%的氧化铁。基于顺序浸出实验结果，浮选尾矿中的锌和铅可以被很好地浸出，而大量的铁留在浸出渣中。

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五价锑离子与氯离子配位稳定常数测定及Sb-S-Cl-H₂O体系热力学

李刚,辛云涛,吕晓东,田庆华,严康,叶龙刚

中国有色金属学报（英文版）. 2020, 30(12): 3379-3389.

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测定五价锑离子与氯离子的配位常数，并进行Sb-S-Cl-H₂O体系的热力学研究。采用分光光度法进行配位稳定常数的测定，在一定波长(380 nm)下测定含五价锑离子溶液在不同氯离子条件下的光度值，通过理论计算得到五价锑离子与氯离子的配位稳定常数。配位稳定常数以10为底的对数函数值分别为1.795、3.150、4.191、4.955、5.427和5.511，填补了锑湿法冶金中的部分数据空白。结合配位稳定常数，通过热力学计算研究五价锑离子的赋存形式和分布规律，并将锑离子与氯离子配位行为的影响带入Sb-S-Cl-H₂O体系进行热力学研究，得到复合电位-pH图。

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电解工艺参数对氧化铝溶解的影响及优化

侯文渊,李贺松,李茂,程本军,冯源

中国有色金属学报（英文版）. 2020, 30(12): 3390-3403.

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采用Box-Behnken设计和满意度函数法研究和优化与氧化铝溶解有关的铝电解工艺参数。选择电解质温度、氧化铝含量、电流和氧化铝温度作为影响参数，采用氧化铝累积溶解含量(CCDA)和相对偏离目标含量(RDTC)作为响应值。交互影响研究结果表明：增加电解质温度和氧化铝温度，以及降低氧化铝含量可以提高CCDA；提高电解质温度和降低电流有利于氧化铝分布更加均匀。最优的工艺条件为：电解质温度958.8 °C、氧化铝含量2.679%(质量分数)、电流300 kA以及氧化铝温度200 °C。

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高纯镓轴向结晶提纯过程的数值模拟与实验

丁友东,姜澜,李子申,付高峰,喻亮

中国有色金属学报（英文版）. 2020, 30(12): 3404-3416.

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采用瞬态数值模型模拟镓原料在不同冷端温度(T_c)下的轴向结晶提纯(ADCP)过程，分析熔晶界面形状、温度分布和热应力的变化。结果表明：在ADCP过程中，T_c决定镓材料内部的熔晶界面形状、温度分布和热应力。生长的镓晶体中温度梯度和热应力随着T_c的降低而增大。在T_c=15 °C时，熔晶界面呈现平面或略凸的形状，可为镓材料提供理想的温度梯度、较低热应力、合适的熔晶界面和理想的杂质去除效率。采用ADCP工艺在T_c=15 °C条件下重复6次，镓纯度可达到6N标准。计算数据与实验数据吻合较好。

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汽车废催化剂微波加热厚度优化

何广军,刘鹏,曲雯雯,王仕兴,张利波,

中国有色金属学报（英文版）. 2020, 30(12): 3417-3426.

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为了提高汽车废催化剂在微波加热过程中温度场分布的均匀性，开发加热厚度优化的新方法。采用高斯模型和基于介电损耗正切和反射损耗的数值算法计算汽车废催化剂的微波加热平均穿透深度和厚度。结果表明：汽车废催化剂是一种中等损耗物料，从室温到800 °C的过程中平均穿透深度为1.11 m，汽车废催化剂的最优加热厚度约为0.83 m或平均穿透深度的0.75倍。工业化应用分析显示：该最佳厚度能提高温度场的均匀分布、减少能耗。

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2020年, 第30卷, 第12期　刊出日期：2020-12-25

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