2023年, 第33卷, 第6期　刊出日期：2023-06-25

  

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Materials Science and Engineering
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  重力驱动的自然对流下hcp金属枝晶生长的相场-格子玻尔兹曼方法研究

  吴孟武,田冰辉,张昂,郭志鹏,熊守美

  中国有色金属学报（英文版）. 2023, 33(6): 1629-1643.
  https://doi.org/10.1016/S1003-6326(23)66209-0

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  开发了一种耦合并行-自适应网格划分算法的相场-格子玻尔兹曼方法来模拟hcp金属的等轴和柱状枝晶生长，重点讨论了重力驱动的自然对流以及自然对流与强制对流耦合对枝晶生长的影响。模拟结果表明，二维情况下的hcp金属枝晶在重力驱动的自然对流下呈现非对称生长，同时揭示了溶质偏析和溶质羽流的演化过程。研究得出，溶质羽流的形成是由枝晶的溶质阻塞和熔体流动时溶质传输之间的竞争决定的。引入适当的强制对流可以消除溶质羽流的形成并抑制枝晶尖端溶质浓度的局部波动。研究还发现，重力驱动的自然对流丰富了hcp金属3D枝晶形貌的多样性。
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  B元素添加对超声辅助铸造法制备B₄C_p/Al复合材料显微组织和力学性能的影响

  陈咪,刘志伟,贾豫冬,余申卫,何源,郑博瀚

  中国有色金属学报（英文版）. 2023, 33(6): 1644-1654.
  https://doi.org/10.1016/S1003-6326(23)66210-7

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  通过在Al-B₄C-K₂TiF₆反应体系中添加KBF₄引入B元素，采用超声辅助铸造法制备B₄C_p/Al复合材料。研究B元素添加对复合材料显微组织、力学性能及界面反应机理的影响。实验结果表明，添加B元素可以改变B₄C_p/Al的界面结构，使更多的小粒径TiB₂颗粒分布在基体中，因此空化和声流效应进一步增强，熔体中的B₄C团簇被破碎，使复合材料组织更加均匀、综合力学性能得到改善。
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  拉伸变形Al-Si合金中Si颗粒相对于晶粒旋转的原位证据

  肖遥,兰新月,鲁强,杜勇,李凯,

  中国有色金属学报（英文版）. 2023, 33(6): 1655-1664.
  https://doi.org/10.1016/S1003-6326(23)66211-9

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  为确定Si颗粒在拉伸变形过程中是否相对于基体晶粒发生旋转，采用原位拉伸扫描电子显微镜(SEM)和离位背散射电子衍射(EBSD)相结合的方法，研究Al-Si合金在拉伸变形过程中Si颗粒旋转与晶粒旋转之间的关系。通过对比晶粒的EBSD 三维取向的平面投影信息与Si颗粒的原位SEM信息，发现Si颗粒在样品表面的平面上具有明显的相对旋转。此外，根据EBSD数据的中心点平均取向差(KAM)分析，发现Si颗粒的较大相对旋转会引入更高密度的几何必需位错(GND)，这会在颗粒附近的基体中产生较强的加工硬化效应。总之，Si颗粒的相对旋转度越大，加工硬化效果越强。
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  焊层排布对5083/6005A铝合金熔化极气体保护焊接接头显微组织及力学性能的影响

  吴来军,韩晓辉,马国龙,杨彪,卞红,宋晓国,檀财旺,

  中国有色金属学报（英文版）. 2023, 33(6): 1665-1676.
  https://doi.org/10.1016/S1003-6326(23)66212-0

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  研究焊层排布方式对5083/6005A铝合金熔化极气体保护焊接(GMAW)接头显微组织及力学性能的影响。采用两层两道、两层三道和三层三道3种焊层排布方式获得高质量的对接接头。结果表明，位于6005A铝合金侧热影响区的软化区是5083/6005A铝合金GMAW接头的最薄弱部位。两层两道接头的热影响区再结晶程度和沉淀相溶解程度最高，而三层三道接头的最低。随着焊接层数和道次的增加，部分熔化区的晶界液化程度以及软化区的强度损失得到改善。两层两道接头的抗拉强度为161 MPa，而三层三道接头的抗拉强度提高到217 MPa。
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  扫描速度对激光表面重熔1050铝合金显微组织和织构的影响

  张成全,柴林江,李琪琪,麻彦龙,王辉,安旭光

  中国有色金属学报（英文版）. 2023, 33(6): 1677-1686.
  https://doi.org/10.1016/S1003-6326(23)66213-2

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  在400 W激光功率和不同扫描速度(2和8 mm/s)下对典型商用铝合金(1050)板材进行激光重熔试验，并采用多种表征技术对激光重熔前后样品的显微组织及织构特征进行精细表征。结果表明，原材料铝合金具有典型的再结晶组织，由尺寸较均匀的近等轴晶(平均晶粒尺寸为(20.4±15.4) μm)和一些亚微米尺度的第二相颗粒共同组成。经2和8 mm/s的激光重熔加工后，样品表层均出现以柱状晶为主要组织特征(晶内存在亚微米级析出相)的重熔层，且明显较基体组织粗大。对比发现，当扫描速度从2升至8 mm/s时，重熔层深度明显降低，其内部柱状晶的平均宽度也由(38.0±4.3) μm降至(33.9±2.0) μm。同时，晶内析出相也得到显著细化，而其数密度则大幅增加。激光表面重熔未改变1050铝合金的主要织构特征，即仍以{100}á001？立方织构为主，但织构强度明显增加。
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  Al-Mg-Sc-Zr合金搅拌摩擦焊板材的显微组织演变及力学性能

  蒋靖宇,姜锋,张梦晗

  中国有色金属学报（英文版）. 2023, 33(6): 1687-1700.
  https://doi.org/10.1016/S1003-6326(23)66214-4

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  对Al-Mg-Sc-Zr合金轧制板材进行搅拌摩擦焊，焊针转速为500 r/min，行进速度为100 mm/min。采用OM、EBSD和TEM对搅拌摩擦焊后的合金板材组织进行表征，并测试显微硬度和拉伸强度。结果表明，搅拌摩擦焊后，旋转焊针附近区域的纤维晶粒发生弯曲；轧制板材的织构逐渐减轻。在焊核区，细小的等轴晶尺寸仅为2.31 μm。Al₃(Sc,Zr)粒子受到FSW的影响。搅拌摩擦焊后的粒子分布和粒子大小与原始板材不同。此外，Al₃(Sc,Zr)粒子的形状由球形变为多边形，许多粒子与Al基体变得不共格。搅拌摩擦焊板材的抗拉强度为367 MPa，屈服强度为263 MPa，原板材的强度分别为414 MPa和311 MPa。
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  Mg-5Sn合金中析出相取向演变及其对合金热导率的影响

  钟丽萍,王永建

  中国有色金属学报（英文版）. 2023, 33(6): 1701-1714.
  https://doi.org/10.1016/S1003-6326(23)66215-6

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  系统研究Mg-5Sn合金在不同处理条件下析出相取向的演变及其对合金热导率的影响。结果表明，在先时效后孪生处理的合金(样品AT)中，基面析出相被调整为柱面析出相，并且板条状析出相发生3.7°的刚性转动以协调孪晶剪切；而样品AT中厚度较大的六边形析出相则只发生了0.2°的刚性转动，这是由于堆垛层错能够释放部分析出相/孪晶界的应变。此外，析出相的取向显著影响合金的热导率。当热导率测试方向平行于挤压方向时，与平行于挤压方向的柱面析出相相比，垂直于挤压方向的基面析出相更有利于合金热导率的提高。基面有析出相的TA(先孪生后时效处理)样品具有最佳的热导率(137.81 W/(m×K))。
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  激光喷丸强化ZK60医用镁合金的显微组织、力学性能及微动腐蚀行为

  王高琦,王守仁,杨学锋,温道胜,郭 宇

  中国有色金属学报（英文版）. 2023, 33(6): 1715-1728.
  https://doi.org/10.1016/S1003-6326(23)66216-8

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  采用不同能量密度激光对ZK60镁合金进行喷丸强化处理，并对处理前后的试样进行模拟体液条件下的微动腐蚀磨损实验。测试试样的显微组织、残余应力、表面硬度、抗拉强度和耐腐蚀性，并分析其与微动腐蚀磨损行为的关系。结果表明，激光喷丸强化处理可使镁合金的微动腐蚀磨损体积降低73.4%。位错和孪晶引起的细晶强化作用和应变强化作用以及残余压应力提高了镁合金表面硬度、抗拉强度和耐腐蚀性，因而降低了微动腐蚀磨损。
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  冷媒辅助搅拌摩擦处理AZ31B镁合金的显微组织演变及力学性能

  许楠,任紫科,范越,顾帛坤,沈骏,宋亓宁,赵建华,包晔峰

  中国有色金属学报（英文版）. 2023, 33(6): 1729-1741.
  https://doi.org/10.1016/S1003-6326(23)66217-X

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  传统搅拌摩擦处理(FSP)后的AZ31B镁合金通常表现出强烈的基面织构，导致其强度和塑性匹配较差。本文作者采用冷媒辅助搅拌摩擦处理对AZ31B镁合金进行加工，研究液态二氧化碳冷却剂对搅拌区热循环、显微组织和力学性能的影响。使用液态二氧化碳同步冷却法可显著降低搅拌区的峰值温度并提高冷却速度，搅拌区出现具有大量位错和 孪晶的细晶结构。在不连续动态再结晶、连续动态再结晶和孪晶诱导几何动态再结晶的综合作用下，搅拌区发生显著的晶粒细化。拉伸试验中由于位错和 孪晶产生的交互作用，搅拌区的极限抗拉强度和断后伸长率分别达293 MPa和18.6%，表现出良好的强度和塑性匹配。
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  亚稳β型Ti-6Cr-5Mo-5V-4Al合金的时效析出序列及ω和次生α相对拉伸性能的影响

  周薇,汪畅,刘继雄,李斯韫,刘会群,

  中国有色金属学报（英文版）. 2023, 33(6): 1742-1754.
  https://doi.org/10.1016/S1003-6326(23)66218-1

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  研究亚稳β型钛合金Ti-6Cr-5Mo-5V-4Al固溶和时效过程中的析出序列及显微组织和拉伸性能之间的关系。在400~450 ℃时效时，合金析出等温ω相(ω_iso)，引起高硬化行为和脆性断裂。在450~500 ℃时效时，随时效时间增加，ω_iso相逐渐演化为次生α相(α_s)。在更高温度(580~600 ℃)时效时，ω_iso相析出受到抑制，α_s相直接从β相析出。由于ω_iso相析出，合金在450 ℃时效12 h时的屈服强度为1368 MPa，伸长率为5.5%。随α_s相析出和粗化，合金在600 ℃时效12 h时的屈服强度为1108 MPa，伸长率提高到15.4%。
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  基于选择性激光熔化技术的骨缺损修复用梯度多孔钛支架的研制与表征

  于爱华,徐伟,路新,MaryamTAMADDON,刘博文,田世伟,张策,MuhammadArifMUGHAL,张嘉振,Chao-zongLIU

  中国有色金属学报（英文版）. 2023, 33(6): 1755-1767.
  https://doi.org/10.1016/S1003-6326(23)66219-3

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  为提高骨缺损修复的治疗效果，设计孔隙率为78.8%、70.8%、62.6%和54.4%的梯度多孔钛支架(分别表示为P1，P2，P3和P4)，并通过选择性激光熔化技术进行制备。通过模拟和实验方法研究支架的成形性、显微组织、力学性能和渗透性能。模拟结果表明，4种梯度结构的最大等效应力和渗透性分别在569.1~1469.0 MPa和(21.7~54.6)×10^-9 m²范围内，并且P3和P4具有更小的最大等效应力，表明P3和P4具有更高的强度。P3和P4结构支架的显微组织为α''''马氏体，屈服强度和弹性模量分别为185.3~250.8 MPa和6.1~9.7 GPa。相比于P3结构支架，P4结构支架展现出更高的强度和与皮质骨更加匹配的弹性模量，并且其渗透性(18.6×10^-9 m²)在人体骨组织渗透性范围内。因此，具有P4结构支架有望被应用于骨科植入领域。
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  钛管高速双枪TIG焊电弧和熔池动态行为的数值模拟

  吴东升,黄九龄,孔谅,华学明,王敏,李华,刘守田

  中国有色金属学报（英文版）. 2023, 33(6): 1768-1778.
  https://doi.org/10.1016/S1003-6326(23)66220-X

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  采用高速双枪TIG 焊制造钛焊管。建立双钨极、双电弧和熔池耦合数学模型，研究温度场分布、电弧等离子体和熔池液态金属流动以及双枪TIG 焊系统能量传输行为。电弧极性相同，在电磁力作用下，前后电极下方的电弧等离子体相向流动。熔池Marangoni 力远高于电弧剪切力，是熔池上表面液态金属后向流动的主要驱动力。计算的双钨极电弧热效率为79.8%。高速双枪TIG 焊可以提高钛焊管的制造效率和质量。
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  激光熔覆Ti-Al-N复合涂层高温氧化及摩擦磨损性能

  田雨鑫,肖华强,游川川,冯进宇,肖 易,周 璇

  中国有色金属学报（英文版）. 2023, 33(6): 1779-1791.
  https://doi.org/10.1016/S1003-6326(23)66221-1

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  采用激光熔覆于TC4合金表面原位合成Ti-Al-N复合涂层，对比研究复合涂层及TC4基体的高温氧化行为及宽温域下的摩擦磨损性能。结果表明：复合涂层在800 ℃以下生成以TiO₂为主的多层膜，在900和1000 ℃下涂层氧化产物为TiO₂和Al₂O₃的混合氧化层，涂层表现出较好的抗高温氧化性能；由于氧化膜增厚及涂层中分布的Ti₂AlN自润滑相的作用，800 ℃时涂层摩擦因数降至0.2091，磨损率降至0.025×10^-4 mm³×N^-1×m^-1，是TC4钛合金基体的1.43%。复合涂层在测试温度区间以磨粒磨损为主，高温条件下氧化物具有明显的润滑作用。
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  均匀化处理工艺对镍基GH4061高温合金热加工性能的影响

  胥国华,段然,王磊,刘杨,孟凡强

  中国有色金属学报（英文版）. 2023, 33(6): 1792-1802.
  https://doi.org/10.1016/S1003-6326(23)66222-3

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  针对镍基GH4061高温合金凝固过程复杂、铸态组织偏析严重、枝晶间生成的大量低熔点第二相、严重降低合金的热加工性能的问题，采用OM、SEM、EPMA和TEM系统研究均匀化处理温度和时间对GH4061 合金枝晶偏析、低熔点Laves相等回溶行为及合金热加工性能的影响。结果表明，铸态合金中发生严重的枝金偏析，Nb、Ti和Mo元素枝晶间偏析系数分别高达2.435、1.346和1.200。经1160 ℃保温20 h均匀化处理后，枝金偏析得到充分消除，Nb元素枝晶间偏析系数降低到1.098；同时，Laves和δ相基本回溶，且无晶界熔化现象；提高热处理温度显著加速成分均匀化与低熔点第二相的回溶速度。高温力学性能研究结果表明，两级均匀化热处理能够有效地提高合金热加工塑性至1150 ℃；断口分析表明，低熔点的Laves相和δ相的回溶降低了裂纹萌生与断裂的几率，提高了合金的塑性变形能力。
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  Cu添加量对铸态CrFeCoNiCu_x高熵合金显微组织和力学性能的影响

  胡强,王海玲,钱立华,曾良才,王强,刘鑫旺

  中国有色金属学报（英文版）. 2023, 33(6): 1803-1813.
  https://doi.org/10.1016/S1003-6326(23)66223-5

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  详细研究Cu添加量对铸态CrFeCoNi高熵合金显微组织演变和室温拉伸性能的影响。研究结果表明，添加Cu元素使高熵合金相结构由FCC单相转变为FCC1+FCC2双相。FCC2相是存在于枝晶间的富Cu相，且其体积分数随Cu含量的增加而提高。富Cu相的形成主要归因于Cu与其他金属元素的混合焓较大，从而导致凝固之前的液相分离。由于位错滑移的短程障碍增强，高熵合金的屈服强度和极限抗拉强度与Cu含量呈正相关关系。然而，由于位错在晶界堆积而产生的应力场叠加更为显著，因此，含Cu高熵合金的断裂应变较小。
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  Cu₆₄Zr₃₆非晶合金粉末的高温氧化行为

  张茂,马云飞,黄婷,龚攀,王颖,蔡洪钧,李巧敏,王新云,邓磊

  中国有色金属学报（英文版）. 2023, 33(6): 1814-1826.
  https://doi.org/10.1016/S1003-6326(23)66224-7

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  通过气体雾化法制备Cu₆₄Zr₃₆非晶合金粉末。采用XRD、DSC、TGA、SEM和TEM等测试手段研究Cu₆₄Zr₃₆非晶合金粉末在内部因素(粉末粒径)和外部因素(氧化温度和氧化时间)影响下的高温氧化行为。分析非晶合金粉末的氧化动力学、氧化物组成、表面形貌和显微组织演变。实验结果表明，Cu₆₄Zr₃₆非晶合金粉末氧化后表面形成多层氧化物，氧化层主要成分为t-ZrO₂、m-ZrO₂、Cu₂O和CuO。氧化动力学遵循双级抛物线速率定律。氧化过程以O离子向内扩散和Cu离子向外扩散控制。热力学分析表明，随着粉末粒径的减小，氧化反应的吉布斯自由能变大，导致粒径更小的粉末氧化更为迅速且完全。
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  Sn-20Bi-xCu-yIn 焊料在3.5% NaCl溶液中的腐蚀特性

  祁达,杨文超,蒋仕伟,傅耀坤,宋浅浅,湛永钟,

  中国有色金属学报（英文版）. 2023, 33(6): 1827-1838.
  https://doi.org/10.1016/S1003-6326(23)66225-9

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  研究室温条件下Sn-20Bi-xCu-yIn (x=0.3%，0.5%，质量分数；y=1%，2%，3%，质量分数)合金在3.5%(质量分数)NaCl溶液中的腐蚀行为。采用电化学阻抗谱图(EIS)、动电位极化曲线和表面腐蚀产物表征研究焊料的耐腐蚀性能。EIS和极化曲线结果表明，随着In和Cu含量的增加，焊料的耐腐蚀性能降低。采用扫描电镜、能量色散光谱、X射线衍射和X射线光电子能谱对腐蚀产物进行表征。腐蚀产物Sn₃O(OH)₂Cl₂结构松散，不能起到保护作用。Sn-20Bi-0.3Cu-1In的耐腐蚀性能最好。
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  Sn-xSb合金与Cu基体的界面反应行为及热力学

  王容岳,袁章福,赵宏欣,杨肖,郝煜辉

  中国有色金属学报（英文版）. 2023, 33(6): 1839-1850.
  https://doi.org/10.1016/S1003-6326(23)66226-0

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  研究不同Sb含量Sn-Sb合金在Cu基板上的界面行为，以明确Sb元素对Sn-Sb合金焊料焊接可靠性的影响。通过分析Sn-xSb/Cu体系的显微组织和界面反应热力学，解释界面层的演化过程。结果表明，添加Sb对金属间合物层的生长并非单调递增。Sb能抑制Cu在焊料中的扩散。添加3% Sb (质量分数)使界面反应活化能从286.41降低到62 kJ/mol，促进了界面反应的进行。随着Sb含量增加至10% Sb (质量分数)，界面反应活化能提高到686.73 kJ/mol，使界面反应难度增加，减少焊料对Cu基体的熔蚀，并抑制过厚界面层的形成。
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  合金元素对Pt基合金热弹性性能的影响

  余威,种晓宇,干梦迪,魏燕,张爱敏,胡昌义,冯晶

  中国有色金属学报（英文版）. 2023, 33(6): 1851-1861.
  https://doi.org/10.1016/S1003-6326(23)66227-2

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  采用基于第一性原理计算的准静态近似方法，研究33种合金元素对Pt基合金热弹性性能的影响。研究表明：当稀土元素(Y、La、Ce或Th)固溶进入Pt基体后，由于稀土元素和Pt之间的平均键长较长，Pt基合金Pt₃₁X的弹性常数和弹性模量变小；与纯Pt相比，合金元素Ta、Nb、V、W或Mo固溶进入Pt基体后会产生强烈的电子局域化并使平均键长缩短，从而提高Pt基合金的杨氏模量；同时，由于Pt₃₁X (X=Ta，Nb，V，W和Mo)的平均键长随温度的升高缓慢增加，因此，其模量温度系数较小，其中，Pt₃₁W的模量温度系数最小(-15.82×10^-5 K^-1)。因此，W、Ta、Mo、Nb或V是潜在的具有增强Pt弹性稳定性的合金元素。
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  采用原位无序工程提高Bi₅O₇Br的可见光光催化药物降解和析氢性能

  谢芳霞,张璐璐,张潇,张媚,简选,刘建新,张小超,王雅文,李瑞,樊彩梅,

  中国有色金属学报（英文版）. 2023, 33(6): 1862-1872.
  https://doi.org/10.1016/S1003-6326(23)66228-4

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  为了同时解决光吸收能力弱和光生载流子复合率高的问题，本文作者通过简单的原位无序工程合成具有丰富有序/无序结构的Bi₅O₇Br (O/D-Bi₅O₇Br) 光催化剂。采用XRD、TEM、HRTEM、SAED、XPS和UV-Vis DRS对所制备的样品进行表征，并通过可见光催化降解盐酸四环素(TC)和光解水析氢评价其光催化活性。结果表明，有序/无序结构不仅增强了Bi₅O₇Br的光吸收能力，提高了其导带位置，促进了光生载流子的转移和分离，而且为光催化过程提供了丰富的不饱和原子作为反应活性位点。因此，O/D-Bi₅O₇Br表现出38.12 μmol/(g·h)的高析氢率和在135 min内86%的TC降解率。
Mining, Minerals Processing and Metallurgical Engineering
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  稀有金属伟晶岩的地球化学和岩石成因：以刚果(金)Karagwe-Ankole成矿带Kivu地区Lemera锡矿床为例

  Rub’sonN’nahano-RuhindwaHERITIER,Mo？seLUEMBA,李欢,CharlesNZOLANG,DonatKAMPATA,JosephNTIBAHANANA,

  中国有色金属学报（英文版）. 2023, 33(6): 1873-1892.
  https://doi.org/10.1016/S1003-6326(23)66229-6

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  本文报道刚果(金)Karagwe-Ankole成矿带Kivu地区Lemera花岗伟晶岩型锡矿床的岩石成因和地球化 学研究结果。从露头采集7个花岗岩伟晶岩样品，并采用ICP-MS和XRF光谱法对其进行全岩岩石地球化学分 析。花岗伟晶岩具有较高的Al₂O₃、较低的Fe₂O₃(T)和MgO含量(平均值分别为12.95%、0.96%和0.16%，质量分数)，岩石铝饱和指数范围为1.33~2.05。一些重要稀有金属的丰度以及相关关键参数计算结果如下：Sn((1~138)× 10^-6)、Ta((0.20~0.60)×10^-6)、Nb((1~8)×10^-6)、Cs((1.20~3.20)×10^-6)、Rb((3~223)×10^-6)、Zr((7~201)×10^-6)；w(K)/w(Rb) (150~272)；w(K)/w(Cs) (9.06~23.3)，w(Nb)/w(Ta) (3.33~14)。结果表明，Lemera花岗伟晶岩形成于碰撞后期至后碰撞的构造环境中，由过铝质S型花岗岩岩浆结晶而成，岩浆经历了强烈的分离结晶作用。该岩体具有锡和锆的矿化。
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  二步骤回采采场顶板拱架模型及充填接顶率优化

  陶 明,赵 岩,过 江

  中国有色金属学报（英文版）. 2023, 33(6): 1893-1905.
  https://doi.org/10.1016/S1003-6326(23)66230-2

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  为了探究深部矿山采空区内充填体的合理接顶率，以二步骤回采矿山为例，应用三铰拱力学模型推导回采过程中具有不同接顶率的采空区顶板的应力表达式，并结合数值模拟分析接顶率对采场顶板应力状态的影响。结果表明，竖向应力影响矿房和矿柱采场顶板的应力状态，而水平应力主要影响矿房采场顶板的应力状态。矿房采场充填接顶率对矿柱采场顶板自稳平衡拱的形成有较大的影响。在冬瓜山铜矿开采过程中，现场实际充填接顶率约为80%，实现了矿产资源安全、稳定的连续回采。
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  斑铜矿在电化学溶解过程中表面钝化物的演变

  洪茂鑫,林豪,杨宝军,肖婧,廖甤,于世超,赵春晓,刘仕统,孙欣,王军,邱冠周,

  中国有色金属学报（英文版）. 2023, 33(6): 1906-1918.
  https://doi.org/10.1016/S1003-6326(23)66231-4

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  在斑铜矿(生物)浸出过程中，中间产物的产生与氧化还原电位之间的关系尚不清楚。本文作者采用一系列电化学试验和表面分析方法研究天然斑铜矿的电化学溶解行为和表面硫物种的形成。电化学试验表明，在宽阳极电位下(300~800 mV(vs Ag/AgCl))，斑铜矿电极表面经历3种不同的变化，即“活化”(<400 mV(vs Ag/AgCl))，“钝化”(400~700 mV(vs Ag/AgCl))和“过钝化”(>700 mV(vs Ag/AgCl))。XPS结果表明，在斑铜矿电化学溶解过程中表面产生的含硫中间产物包括类铜蓝、S_n^2-/S⁰和不溶性SO₄^2-。此外，原子力显微镜结果证实：当施加的电位分别为600和700 mV(vs Ag/AgCl)时，由于S _n^2-/S⁰的积累，斑铜矿表面会受到严重钝化。斑铜矿(生物)浸出最有利的电位为400 mV (vs Ag/AgCl)。
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  不锈钢粉尘和红土镍矿碳热还原新工艺多目标协同优化

  刘培军,柳政根,储满生,闫瑞军,李峰,唐珏,

  中国有色金属学报（英文版）. 2023, 33(6): 1919-1931.
  https://doi.org/10.1016/S1003-6326(23)66232-6

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  采用基于响应面法的中心复合设计，通过碳热还原实现不锈钢粉尘和红土镍矿中Fe、Cr和Ni金属回收的多目标协同优化，获得高金属回收率和高品位Fe-Cr-Ni-C合金颗粒。结果表明，红土镍矿的配入量和还原温度对金属回收率有显著影响，还原产物中金属Fe、Cr和Ni的回收率之间存在显著的交互作用。通过模型优化得到的最优工艺参数为：红土镍矿配入量5.47%、还原温度1428.02 ℃、还原时间23.10 min和碳氧比(FC/O)0.85。该模型的Fe、Cr和Ni的回收率预测结果分别为93.15%、91.63%和92.70%。
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  煤矸石中氧化铝盐酸浸出动力学

  张宇娟,孙俊民,吕国志,张廷安,公彦兵,

  中国有色金属学报（英文版）. 2023, 33(6): 1932-1942.
  https://doi.org/10.1016/S1003-6326(23)66233-8

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  研究用盐酸从煤矸石中提取氧化铝的浸出动力学，并研究焙烧活化温度和浸出条件对氧化铝提取率的影响。实验结果表明，在最佳煅烧温度700 ℃、浸出温度150 ℃、反应2 h、盐酸浓度20%和液固比3:1的条件下，氧化铝提取率可达91.56%，随着氧化铝的浸出，锂的协同浸出率可同时达到80.00%。研究表明，氧化铝浸出过程符合收缩未反应核模型，且受化学反应控制，反应活化能为45.64 kJ/mol。
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  采用恒界面池法研究双(2-乙基己基)磷酸酯(HDEHP)-乳酸复合体系萃取镧和铈动力学

  宋 强,张文杰,童 雄,谢 贤,蓝卓越,杜云鹏,曹 阳,范培强

  中国有色金属学报（英文版）. 2023, 33(6): 1943-1952.
  https://doi.org/10.1016/S1003-6326(23)66234-X

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  研究在乳酸络合体系中HDEHP萃取镧和铈的动力学。通过恒界面池装置分别研究不同搅拌速度、比界面积、温度和溶液组分浓度对萃取速率的影响。当搅拌速度为130~180 r/min时，萃取反应速率以化学反应控制为主，并且随着比界面和温度的升高，萃取速率变快。萃取动力学研究表明，萃取反应符合准一级反应，传质过程发生在有机相与液相界面而不是在相体内。萃取反应吉布斯自由能ΔG<0，能够自发进行反应，表观活化能的计算表明HDEHP在萃取中更易与铈结合。