2022年, 第32卷, 第8期　刊出日期：2022-08-25

  

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Materials Science and Engineering
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  基于同步辐射成像技术的原位观察装置及金属凝固过程原位表征研究进展

  卢温泉,张乃方,丁宗业,胡侨丹,李建国

  中国有色金属学报（英文版）. 2022, 32(8): 2451-2479.
  https://doi.org/10.1016/S1003-6326(22)65959-4

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  金属材料的凝固过程对其最终显微组织和性能起着决定性的作用。因此，采用先进的原位表征技术探究金属的凝固过程具有重要意义。同步辐射X射线成像技术是直接观察金属凝固过程的有效手段。本文作者总结了与同步辐射光源相配套的凝固装置的发展，包括定向凝固装置、电阻炉、多场耦合装置、半固态成形装置、气动悬浮装置和激光增材制造装置。重点介绍了应用同步辐射 X 射线成像技术揭示不同原位环境下金属凝固行为的最新研究进展，并对该技术在凝固领域的前沿研究方向进行了展望。可以预见，同步辐射X射线成像技术的发展将在不同尺度上深入理解金属和其他材料的凝固过程发挥重要作用。
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  转速对商业纯铝基体上摩擦堆焊制备铝化镍增强铝基复合材料涂层的影响

  Mobina YOUSEFI, Hamed JAMSHIDI AVAL

  中国有色金属学报（英文版）. 2022, 32(8): 2480-2493.
  https://doi.org/10.1016/S1003-6326(22)65960-0

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  研究转速对在商业纯铝机体上用摩擦堆焊制备的铝化镍增强Al-Zn-Mg-Cu合金基复合材料涂层性能的影响。通过在半固态铸造过程中，向Al-Zn-Mg-Cu合金熔体中加入镍粉，原位制备铝化镍增强相。结果表明，当转速从600 r/min增加到1000 r/min时，涂覆效率从65%提高到76%。此外，铝化镍对涂覆效率无显著影响，当在转速为1000 r/min、横向移动速度为100 mm/min、轴向给料速度为125 mm/min的条件下制备涂层时，基体的硬度和剪切强度分别提高225%和195%，但基体的磨损率下降75%。与不含铝化镍的涂层相比，含铝化镍涂层的硬度提高32%，但铝化镍不会影响涂层的热稳定性。
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  稀土Gd对均匀化态Mg-8Li-3Al-2Zn-0.2Zr合金显微组织、力学性能和腐蚀行为的影响

  孙月花,王日初,彭超群,王小锋

  中国有色金属学报（英文版）. 2022, 32(8): 2494-2509.
  https://doi.org/10.1016/S1003-6326(22)65961-2

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  通过显微组织观察、拉伸测试、电化学测试和腐蚀形貌表征等手段研究稀土Gd对均匀化态Mg-8Li- 3Al-2Zn-0.2Zr (LAZ832-0.2Zr)合金显微组织、力学性能和腐蚀行为的影响。结果表明：微量Gd的添加可细化显微组织、降低AlLi软化相的含量、生成Al₂Gd强化相，从而提高均匀化态LAZ832-0.2Zr合金的力学性能。同时，微量Gd的添加可弱化基体相与AlLi相之间的微电偶腐蚀、抑制α-Mg与β-Li基体相之间的电偶腐蚀、形成含Gd₂O₃的致密氧化膜，从而有效改善均匀化态LAZ832-0.2Zr合金的耐蚀性。当Gd含量为1.0%(质量分数)时，合金表现出最佳的综合性能，其抗拉强度为189.8 MPa，伸长率为42.3%，腐蚀速率(由析氢实验获得)为0.86 mm·a^-1。
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  钇和钙的添加对镁-空气电池阳极材料AZ80电化学行为和放电性能的影响

  张钰雯茜,韩璐,任凌宝,范玲玲,郭阳阳,周明扬,权高峰

  中国有色金属学报（英文版）. 2022, 32(8): 2510-2526.
  https://doi.org/10.1016/S1003-6326(22)65962-4

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  研究钇(Y)、钇+钙(Y+Ca)的添加对镁-空气电池阳极材料Mg-8Al-0.5Zn-0.2Mn(AZ80)合金电化学行为和放电性能的影响。结果表明，添加0.2%(质量分数)的Y可以提高AZ80阳极的耐腐蚀性和放电活性。这是因为在AZ80+0.2Y合金基体中分布着细小弥散的球形β-Mg₁₇Al₁₂相，可以抑制严重的局部腐蚀和“块状效应”，还有利于α-Mg的快速活化。同时添加0.2% Y和0.15% Ca(质量分数)会使晶粒细化、β-Mg₁₇Al₁₂相减少，导致放电电压进一步提高。然而，AZ80+0.2Y+0.15Ca阳极的耐蚀性和阳极效率却不如AZ80+0.2Y，这主要与Mg₁₇Al₁₂和Al₂Y化合物中掺杂了Ca有关。因此，AZ80+0.2Y阳极表现出优异的综合放电性能，在电流密度为80 mA/cm²时，其放电容量和阳极效率最高，分别为1525 mA·h·g^-1和67%，比AZ80合金阳极的分别提高13%和14%。
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  含Al₂Ca相和Mg₂Ca相Mg-Al-Ca-Mn合金经等通道转角挤压加工后的腐蚀性能

  何书恒,王策,孙超,张越,严凯,江静华,白晶,薛烽,刘欢,

  中国有色金属学报（英文版）. 2022, 32(8): 2527-2540.
  https://doi.org/10.1016/S1003-6326(22)65963-6

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  为了研究Al₂Ca相和Mg₂Ca相对Mg-Al-Ca-Mn合金腐蚀行为的影响，采用金相显微镜、扫描电子显微镜、浸泡和电化学测试对仅含Al₂Ca相(2Ca)和仅含Mg₂Ca相(4Ca)的铸态及ECAP态合金进行研究。在腐蚀初期，两种铸态合金的腐蚀速度比ECAP合金的慢。随着腐蚀时间的延长，ECAP合金的腐蚀程度变得比铸态合金轻微，这主要归因于ECAP合金中第二相的有效细化及分散。此外，2Ca合金的腐蚀程度始终小于4Ca合金，表明Al₂Ca相比Mg₂Ca相更有利于提高Mg-Al-Ca-Mn合金的耐腐蚀性能。最后，根据合金腐蚀表面的形貌观察和电化学测试结果，对由Al₂Ca相和Mg₂Ca相的分布和形貌引起合金的不同腐蚀机理进行讨论。
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  等通道侧向挤压和板材挤压法制备细晶ZK60镁合金板材的热剪切变形本构分析

  N.FAKHAR,M.SABBAGHIAN

  中国有色金属学报（英文版）. 2022, 32(8): 2541-2556.
  https://doi.org/10.1016/S1003-6326(22)65964-8

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  采用不同道次等通道侧向挤压(DECLE)和板材挤压成形发制备细晶ZK60合金板材。经过3和5道次DECLE和后续挤压后，退火样品中的粗大晶粒(68 μm)分别变为6.0 μm和5.2 μm的细小晶粒。基于冲孔剪切实验(SPT)结果建立本构方程，研究合金的热剪切变形行为。SPT的温度范围为200~300 ℃，应变率范围为0.003~ 0.33 s^-1。计算结果表明，所有条件下制备的样品的活化能为125~139 kJ/mol，应力指数为3.5~4.2，表明主要的热变形机制是位错蠕变，由位错攀移和溶质拖曳机制控制。材料常数n和Q取决于晶粒尺寸，第二相颗粒比例等微观结构因素，通过三维曲面曲线预测了二者的关系。此外，挤压后的ZK60板材具有相似的强基面织构，因此，合金在SPT过程中具有相同的变形机制与相近的n和Q值。
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  镁合金交互式交替正向挤压成形过程中显微组织演变及增塑机制

  杜华秋,李峰,霍鹏达,王宇

  中国有色金属学报（英文版）. 2022, 32(8): 2557-2568.
  https://doi.org/10.1016/S1003-6326(22)65965-X

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  研究AZ31镁合金在不同加载位移(h=3、6、9 mm)下通过交互交替正向挤压方法加工的显微组织演变和力学性能。采用光学显微镜和电子背散射衍射分析显微组织演变，并通过拉伸实验与扫描电镜表征力学行为。结果表明，交互式交替正向挤压成形中连续动态再结晶(CDRX)与非连续动态再结晶(DDRX)共同作用实现晶粒细化。随着加载量h值的减小，再结晶占比由23.4%提高到66.7%。挤压丝织构逐渐向挤压方向(ED)倾斜，DDRX的晶粒取向随机化效应进一步削弱纤维织构强度。当h=3 mm时，抗拉强度为249.1 MPa，伸长率达到29.4%。
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  一种AZ31镁合金管材挤压-剪切-扩径成形工艺

  田野,胡红军,赵辉,张威,梁鹏程,蒋斌,张丁非

  中国有色金属学报（英文版）. 2022, 32(8): 2569-2577.
  https://doi.org/10.1016/S1003-6326(22)65966-1

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  设计一种新型大塑性变形方法(管材连续挤压-剪切-扩径(TCESE)工艺)制备AZ31镁合金扩径管材。采用直接挤压与两道次剪切-扩径相结合的工艺，利用DEFORM-3D有限元软件，研究TCESE工艺中扩径比与挤压温度对坯料有限元网格变化、应变分布和流动速度的影响。模拟结果表明，在TCESE过程中，管材最大的扩径比可达3.0，坯料网格变化在剪切-扩径区是不均匀的，在扩径成形阶段等效应变显著增大。根据有限元模拟结果，选择380 ℃的挤压温度和2.0的扩径比为最优工艺参数，在该参数下制备的管材平均晶粒尺寸约为10 μm，动态再结晶的发生为扩径挤压晶粒细化的主要原因。扩径管材(0001)基面织构强度在TCESE工艺中由于连续的塑性变形而降低。TCESE工艺制备的扩径管材的平均硬度明显增大，约为HV 75。
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  电脉冲处理对激光沉积Ti-6Al-4V合金强度各向异性的影响

  王福斌,刘宇珂,佟运祥,张翀,姜风春,王建东

  中国有色金属学报（英文版）. 2022, 32(8): 2578-2586.
  https://doi.org/10.1016/S1003-6326(22)65967-3

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  为消除激光沉积Ti-6Al-4V合金的强度各向异性，利用拉伸试验、光学显微组织观察、扫描电子显微观察、电子背散射衍射分析和透射电子显微观察研究电脉冲对激光沉积Ti-6Al-4V合金显微组织与强度的影响。结果显示，随着施加电压从0增加到130 V，β柱状晶内的显微组织按如下顺序演化：α′ 马氏体 → 集束α组织 → 网篮α组织。130 V电脉冲处理会弱化β柱状晶内马氏体织构。沉积态Ti-6Al-4V合金表现出约6.2%的屈服强度各向异性；经130 V的电脉冲处理后，屈服强度各向异性减小到0.6%。这主要是由于沿不同方向变形时，130 V电脉冲处理样品表现出近似相同的施密特因子分布。
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  退火温度对冷轧商业纯钛板材组织和力学性能的影响

  赵帅,王洋,彭琳,张元祥,冉蓉,袁国

  中国有色金属学报（英文版）. 2022, 32(8): 2587-2597.
  https://doi.org/10.1016/S1003-6326(22)65968-5

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  传统的商业纯钛(CP-Ti)合金强度往往不能满足结构材料的需求。为了提高其力学性能，对冷轧CP-Ti合金在不同温度下退火，并详细研究其再结晶行为和织构演变。结果表明，部分再结晶形成的双态结构(等轴和拉长的晶粒)表现出极限抗拉强度(702 MPa)和总伸长率(36.4%)的优异结合。CP-Ti板材的再结晶形核优先发生在高应变和大角度晶界区域。同时，变形不均匀晶粒的内部取向差增大并转变成大角度晶界，进一步促进再结晶形核。主要再结晶织构是由冷轧基面RD-分裂织构转变而来的基面TD-分裂织构，再结晶过程中定向形核起主导作用。
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  波纹辊和平辊轧制Ti/Cu/Ti层压复合材料的显微组织与力学性能

  刘竹波,王昕玥,刘名硕,刘元铭,刘江林,A.V.IGNATOV,王涛,

  中国有色金属学报（英文版）. 2022, 32(8): 2598-2608.
  https://doi.org/10.1016/S1003-6326(22)65969-7

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  采用波纹辊和平辊轧制方法制备钛/铜/钛(Ti/Cu/Ti)层压复合板材料。通过扫描电镜、数值模拟、剥离和拉伸实验等方法研究层压复合板的显微组织和力学性能，对比分析波纹辊和平辊轧制效果。结果表明：波纹辊和平辊轧制的层压复合板在Ti层和Cu层界面处表现出不同的有效塑性应变分布。波纹辊轧制的层压复合板中，Ti层具有再结晶织构、棱柱面织构和棱锥面织构，Cu层形成高斯织构和剪切织构；而平辊轧制的层压复合板中，Ti层和Cu层均具有典型的变形织构。波纹辊轧制的层压复合板材料具有较高的结合强度、抗拉强度和延展性。
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  Nb/NiTi复合材料预变形过程中变形行为的原位同步辐射X射线衍射研究

  郭顺,张慧慧,Min-kyungKWAK,丁旺,刘光磊,马雯,刘海霞,孟庆坤,赵新青

  中国有色金属学报（英文版）. 2022, 32(8): 2609-2619.
  https://doi.org/10.1016/S1003-6326(22)65970-3

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  通过原位同步辐射X射线衍射、透射电子显微术和拉伸测试等表征手段，系统研究Nb/NiTi复合材料在预变形过程中的变形机制。结果表明：在加载过程中，Nb/NiTi复合材料经历B19′、B2和β-Nb相的弹性伸长和轻微的塑性变形，以及从B2相到B19′相的应力诱发马氏体相变。在随后的卸载过程中，Nb/NiTi复合材料的变形机制主要包括B19′、B2和β-Nb相的弹性恢复，β-Nb相的压缩变形以及不完全B19′→B2逆马氏体相变。在拉伸加载-卸载过程中，除了固有的弹性变形和应力诱发马氏体相变以外，复合材料中B19′马氏体内部的(001)复合孪晶也有助于材料实现弹性变形。因此，由于弹性变形、部分可逆且“连续”的应力诱发马氏体相变以及(001)复合孪晶的共同作用，Nb/NiTi复合材料在卸载完成后能够呈现出大的可恢复应变量。
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  高硼/钇合金化提高FeAl基金属间化合物多孔材料的抗氧化性能

  张惠斌,余 航,马俊良,王龙飞,徐圣航,郑国渠

  中国有色金属学报（英文版）. 2022, 32(8): 2620-2633.
  https://doi.org/10.1016/S1003-6326(22)65971-5

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  利用反应合成法制备高铬(Cr)、硼(B)、钇(Y)复合合金化的B2结构FeAl基金属间化合物多孔材料，通过研究FeAl基多孔材料氧化后的孔结构演变、氧化动力学和氧化膜构型，探讨其高温氧化行为。结果显示，添加高含量合金元素Cr、B和Y后，FeAl多孔材料在600~800 ℃下氧化增质显著降低。富集在氧化膜表面的B和偏聚在氧化膜与基体界面处的Y共同促进多孔材料表面形成薄且具有优异防护性的结节状α-Al₂O₃氧化膜。研究表明，引入较高含量的活性元素如B和Y有利于FeAl金属间化合物在较低氧化温度和无预处理的情况下选择性生长单一的α-Al₂O₃氧化膜。
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  工艺参数对激光选区熔化成形纯镍表面质量及致密化行为的影响

  岳天洋,张升,王超越,徐伟,徐一镝,史玉升,臧勇,

  中国有色金属学报（英文版）. 2022, 32(8): 2634-2647.
  https://doi.org/10.1016/S1003-6326(22)65972-7

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  研究激光功率和扫描速度对激光选区熔化(SLM)成形纯镍的熔覆道特征、致密化行为和表面粗糙度的影响规律。结果表明，在一定范围内提升激光功率并降低扫描速度，可成形出连续、规则、光滑的熔覆道，这有助于抑制SLM成形过程中孔隙、球化等缺陷的形成。当扫描速度为900 mm/s、激光功率为255~275 W时可获得最佳成形工艺窗口，此时，试样相对密度为99.16%，抗拉强度为(360±2.747) MPa，上表面和侧表面的粗糙度分别为 (2.88 ±2.23) μm和 (14.98 ±0.69) μm。
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  添加Si/Ti对粉末冶金FiNiCrCo高熵合金物理力学和化学性能的影响

  SarahHEDYA,LamiaaMOHAMED,GhaliaGABER,OmaymaELKADY,HassanMEGAHED,ShimaaABOLKASSEM

  中国有色金属学报（英文版）. 2022, 32(8): 2648-2664.
  https://doi.org/10.1016/S1003-6326(22)65973-9

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  用粉末冶金法制备FiNiCrCoSi_x和FiNiCrCoTi_x高熵合金(HEAs)。其中x为0、0.3%、0.6%和0.9%(质量分数)。所有合金中均形成均匀分布的固溶体。与FiNiCrCo高熵合金相比，加入Si和Ti后，合金的密度和硬度提高，研究合金在不同载荷下的磨损率。结果表明，含0.3%Si和0.9%Ti的高熵合金磨损率最低。用XRD、SEM和EDX研究HEAs的相组或、晶粒尺寸和显微组织。通过H₂SO₄、HNO₃和HCl溶液浸泡实验，研究Si和Ti含量对烧结态FiNiCrCoSi_x和FiNiCrCoTi_x HEAs腐蚀行为和表面形貌的影响。在样品表面观察到不同尺寸的均匀腐蚀和局部点烛，且FiNiCrCoSi_0.3合金具有更小，更少的蚀坑，和优异的显微组织。
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  不同稀土氧化物对ODS-W和ODS-Mo合金粉末形貌和尺寸的影响

  张和,李志博,邓孝纯,陈奔,张国华,周国治

  中国有色金属学报（英文版）. 2022, 32(8): 2665-2680.
  https://doi.org/10.1016/S1003-6326(22)65974-0

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  采用喷雾法(固液混合法)结合炭黑和氢气还原，成功合成含有不同类型纳米氧化物粒子的超细Mo(ODS-Mo)和W(ODS-W)粉末。结果表明，溶液浓度和稀土氧化物种类对ODS-Mo合金粉末的晶粒尺寸没有影响，但对ODS-W合金粉末的晶粒尺寸有明显的影响。所用稀土溶液浓度越高，ODS-W合金粉末的平均晶粒尺寸越小。此外，与掺杂CeO₂相比，掺杂La₂O₃和Y₂O₃的WO₃的还原产物晶粒尺寸相对较大。与未掺杂情况相比，ODS-Mo合金粉末的晶粒尺寸几乎没有变化，而ODS-W合金粉末的晶粒尺寸变大。这可能是由于钨氧化物与稀土氧化物反应形成的复合氧化物(如La₂WO₆)的出现，促进ODS-W还原过程中钨晶粒的异相成核和长大；而在ODS-Mo的还原过程中，不存在由钼和稀土氧化物组成的复合氧化物。
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  操作次数对Ag/Ni电触头材料电弧侵蚀行为的影响

  黄润章,徐国富,吴琼,元梦,吴春萍,

  中国有色金属学报（英文版）. 2022, 32(8): 2681-2695.
  https://doi.org/10.1016/S1003-6326(22)65975-2

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  使用金相显微镜，三维轮廓仪以及扫描电子显微镜对Ag/Ni电触头材料在不同操作次数下的电弧侵蚀行为进行研究。结果显示，通过烧结-挤压工艺制备的Ag/10Ni电触头材料在操作次数从1000增加至40000的过程中电弧侵蚀现象呈现愈发严重的趋势。在相同操作次数下，阳极表面电弧侵蚀比阴极表面更加明显。在最初的10000次接触操作中，气孔倾向于出现在电弧接触点周围。熔银在阴极与阳极表面的形貌差异则来自于重力以及电弧侵蚀的影响。此外，讨论电弧能量、电弧时间、熔焊力、接触电阻、温度以及触头质量变化之间的关系，结果表明：阴极表面质量变化主要由熔桥断裂引起。
Mining, Minerals Processing and Metallurgical Engineering
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  饱和含水量下三维高应力圆形隧道的破坏过程及特征

  司雪峰,黄麟淇,宫凤强,李夕兵

  中国有色金属学报（英文版）. 2022, 32(8): 2696-2708.
  https://doi.org/10.1016/S1003-6326(22)65976-4

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  采用真三轴试验系统对含圆形贯穿孔洞的立方体花岗岩试样进行真三轴压缩试验，研究饱和含水量 (SWC)对圆形隧道围岩破坏过程和特征的影响。SWC条件下板裂化破坏可分为4个阶段：平静阶段、屈曲变形阶段、岩片逐渐屈曲和剥落阶段及形成对称的V型槽阶段。当水平轴向应力和垂直应力保持不变时，板裂化破坏的严重程度随着侧向应力的增加而降低。在自然含水量条件下，圆形孔洞边墙发生具有动态破坏特征的强岩爆；在SWC条件下，破坏的严重程度降低，圆形孔洞围岩发生板裂化破坏，表现出渐进的静态破坏特征。因此，在深部地下工程中，水可以降低围岩破坏的严重程度，对岩爆防治具有一定的指导意义。
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  新型铜硫浮选分离硫氨酯捕收剂的合成及吸附机理

  曹飞,孙德四,邱仙辉,周德志,张行荣,孙传尧

  中国有色金属学报（英文版）. 2022, 32(8): 2709-2718.
  https://doi.org/10.1016/S1003-6326(22)65977-6

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  设计合成一种新型铜硫浮选分离捕收剂：O-异丙基-N,N-二乙基硫代氨基甲酸酯(IPDTC)。先利用密度泛函理论计算IPDTC的电子结构。结果表明，IPDTC比O-异丙基-N-乙基硫代氨基甲酸酯(Z-200)具有更高的最高占据分子轨道能量和更低的电负性。根据相互作用能判据预测IPDTC具有较强的捕收能力。浮选试验表明， IPDTC对黄铜矿和黄铁矿的捕收能力强于Z-200。通过表面张力、吸附量、XPS、FTIR和zeta电位等方法研究捕收剂的浮选机理。研究发现，IPDTC可降低溶液表面张力。IPDTC在黄铜矿表面的吸附能力强于黄铁矿，这与浮选试验结果相吻合。FTIR、zeta电位和XPS结果表明，IPDTC通过形成Cu—S—C键在黄铜矿表面发生较强的吸附作用，但在黄铁矿表面的吸附作用较弱。
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  金银合金真空分离的理论研究

  王双平,赵晋阳,徐宝强,孔令鑫,蒋文龙,杨斌,

  中国有色金属学报（英文版）. 2022, 32(8): 2719-2726.
  https://doi.org/10.1016/S1003-6326(22)65978-8

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  为准确预测金银合金真空蒸馏过程中产品成分与温度和压力的关系，并为工业生产参数的设计提供便捷和有效的指导，根据分子相互作用体积模型(MIVM)，计算不同温度下金银合金的分离系数(β)和气-液平衡成分。结合气液相平衡(VLE)理论，绘制金银合金真空蒸馏的温度-成分、压力-成分相图。同时，对金、银三相点和金、银蒸气冷凝温度进行计算。理论研究结果表明：随着蒸馏温度的升高，分离系数减小，金在气相中的含量增加；低温对分离金银具有积极效果；在压强1~10 Pa范围内，金、银冷凝温度相差约450 K。
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  低分子比NaF-KF-LiF-AlF₃体系电解质在石墨阴极中的渗透行为

  陈炳旭,彭建平,王耀武,狄跃忠

  中国有色金属学报（英文版）. 2022, 32(8): 2727-2735.
  https://doi.org/10.1016/S1003-6326(22)65979-X

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  研究分子比为1.3的NaF-KF-LiF-AlF₃体系电解质在石墨阴极中的渗透行为，通过XRD分析对电解前后阴极中的电解质进行系统研究，并通过MUAD的半定量计算对结果进行分析。结果表明，KF可以促进电解质的渗透， KF含量越高，渗透性越强。在电解质渗透过程中，K₂NaAlF₆和含有KF的固溶体在含有KF的体系中发挥重要作用。LiF有效地抑制电解质渗透，Na₃Li₃Al₂F₁₂相在高LiF含量的体系中发挥了重要作用。
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  添加氟对LiCl-KCl熔盐中钒离子电化学行为的影响

  苑锐,吕成,万贺利,李少龙,车玉思,何季麟,宋建勋

  中国有色金属学报（英文版）. 2022, 32(8): 2736-2745.
  https://doi.org/10.1016/S1003-6326(22)65980-6

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  利用X射线光电子能谱(XPS)和拉曼光谱分析含VCl₃和KF的LiCl-KCl共晶盐中钒离子的配位化合物形态。研究表明，氟离子会取代氯离子，与V(III)结合形成VF₆^3-。测试F^-和Vⁿ⁺的摩尔浓度比(α)分别为0:1、1:1、2:1、5:1、20:1和50:1条件下钒离子的电化学行为。结果表明，相比未加氟的情况，出现新的还原步骤：VF₆^3-→V²⁺，钒离子的还原机制变得更加复杂。在LiCl-KCl熔盐中进行6 h电解，金属钒于 -2.90 V在钨电极上沉积。 SEM-EDS分析结果表明，加入氟离子形成配位化合物VF₆^3-后，电解产物的粒径减小。
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  废旧锂离子电池火法冶炼富锰渣中锰和锂的提取

  任国兴,廖财斌,刘志宏,肖松文

  中国有色金属学报（英文版）. 2022, 32(8): 2746-2756.
  https://doi.org/10.1016/S1003-6326(22)65981-8

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  开展富锰渣硫酸化焙烧-水浸选择性提取锰和锂的试验，采用XRD、TG-DSC和SEM-EDS详细分析锰和锂的提取机理。结果表明，在酸浓度为82%(质量分数)、酸矿质量比1.5:1、焙烧温度800 ℃和焙烧时间2 h时，Mn和Li的浸出率分别达到73.71%和73.28%。焙烧过程中，富锰渣首先与浓硫酸反应形成MnSO₄、MnSO₄·H₂O、Li₂Mg(SO₄)₂、Al₂(SO₄)₃和H₄SiO₄。随着焙烧温度的升高，H₄SiO₄和Al₂(SO₄)₃依次分解，并形成莫来石和尖晶石相。莫来石的形成有利于降低Al和Si的浸出率而增加Li的浸出率；而尖晶石的形成则会降低Mn和Li的浸出率。
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  多巯基磁性生物竹炭纳米复合材料的化学共沉积制备及其高效去除水溶液中的As(III)

  罗轶维,万斯,肖疆俊,吴代赦

  中国有色金属学报（英文版）. 2022, 32(8): 2757-2769.
  https://doi.org/10.1016/S1003-6326(22)65982-X

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  通过简单的化学共沉淀方法制备多基团磁性生物竹炭纳米复合材料(BBC@nFe-SH)并用于废水中As(Ⅲ)的去除。研究表明，BBC@nFe-SH的磁场强度达到83376 A/m，具有极好的磁回收性。在pH 5.0、40 ℃的条件下BBC@nFe-SH对As(III)的最大吸附容量为98.63 mg/g，且在120 min内达到反应平衡。SEM、FTIR、VSM和XPS等分析表明，As(Ⅲ)的去除机制为BBC@nFe-SH表面的含氧基团与As(III)的络合作用。在水处理过程中BBC@nFe-SH表现出较好的稳定性和可回收性，可以通过1 mol/L NaOH淋洗实现材料的再生活化。因此，BBC@nFe-SH在含砷废水处理方面具有极大的应用潜力。
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  一种MAL改性水凝胶球珠对铅离子的吸附

  郑春莉,王巧蕊,耿国庆,王振兴,卓恒

  中国有色金属学报（英文版）. 2022, 32(8): 2770-2786.
  https://doi.org/10.1016/S1003-6326(22)65983-1

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  采用海藻酸钠对MAL粉末进行包埋制备水凝胶材料Hydrogel-I，并将其应用于水中铅离子的去除。采用响应曲面法结合中心复合设计优化Hydrogel-I的制备条件及其吸附Pb(II)的操作条件。XPS揭示Hydrogel-I携带的—OH、—COO—、—NH、—NH₂和—CSS等官能团与Pb(II)产生吸附结合。在吸附过程中，离子交换、表面络合、静电吸引和孔填充均发挥作用。比较Hydrogel-I凝胶颗粒和MAL粉末对Pb(II)的吸附性能。虽然上述两种材料具有较为接近的吸附速率和最大吸附量(q_m)，但Hydrogel-I表现出更好的重复利用性，同时，更容易从水溶液中分离出来。与其他有机水凝胶材料相比，Hydrogel-I具有较快的吸附速度和较高的吸附容量。上述结果表明，Hydrogel-I具备较好应用潜能，可用于Pb(II)的吸附。