2024年, 第34卷, 第5期　刊出日期：2024-05-25

  

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  双辊薄带连铸凝固过程中柱状晶向等轴晶转变的广义稳定性判据

  吴 盼，胡佳琦，张玉兵，宋韶杰，李 勇，王慧远，袁 国，刘 峰

  中国有色金属学报（英文版）. 2024, 34(5): 1365-1379.
  https://doi.org/10.1016/S1003-6326(24)66477-0

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  为促进柱状晶向等轴晶转变(CET)获得均匀的等轴晶，大多数有效的理论聚焦于生长而忽略了形核的影响。为此，构建耦合细化剂异质形核和枝晶生长的理论框架，采用考虑双辊薄带连铸(VTC)凝固过程中热力学驱动力(？G)和动力学能垒(Q)的广义稳定性(GS)新概念，研究CET位置、晶粒半径和力学性能。细化剂的加入，尤其是Al-5Ti-1B细化剂，通过增加形核的？G和生长的GS使晶粒半径细化到19 μm，柱状枝晶的厚度增大到5~6 mm，同时提高强度和塑性。遵循高？G -高GS准则，细化剂直径优化为0.3 μm。
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  Al-Ca-Cu三元合金体系中与铝平衡的金属间化合物

  T. K. AKOPYAN, T. A. SVIRIDOVA, N. A. BELOV, N. V. LETYAGIN, A. V. KOROTITSKIY

  中国有色金属学报（英文版）. 2024, 34(5): 1380-1392.
  https://doi.org/10.1016/S1003-6326(24)66478-2

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  对三元Al-Ca-Cu合金体系中与铝固溶体平衡的 (Al,Cu)₄Ca、Al₂₇Ca₃Cu₇和Al₈CaCu₄金属间化合物的结构和性能进行全面分析。基于Al₄Ca相中部分 Al原子被Cu取代，将(Al,Cu)₄Ca 金属间化合物视为线性化合物。化合物中铜的溶解度达到10 at.%(19 wt.%)，导致化合物的晶格结构、物理和力学性能发生显著变化。例如，化合物的密度从 2.22 g/cm³ 增加到2.79 g/cm³，显微硬度从HV 180增加到HV 250。将Al₂₇Ca₃Cu₇相视为具有严格化学计量比和BaHg₁₁型初始晶体结构的三元化合物，其空间群为Pm3m，晶格参数为8.514 ？，密度为 3.45 g/cm³。Al₈CaCu₄相也是严格化学计量比的三元化合物，具有Mn₁₂Th型晶格结构，最高的显微硬度(HV 505)和密度 (4.57 g/cm³)。属于二元(Al) + (Al,Cu)₄Ca相场和准二元(Al) + Al₂₇Ca₃Cu₇截面的合金，有前景作为新型天然铝基复合材料的基材。
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  从热力学计算到定形体系的实验表征设计全金属复合相变材料

  Chiara CONFALONIERI, Alessandra CAMNAGHI, Elisabetta GARIBOLDI

  中国有色金属学报（英文版）. 2024, 34(5): 1393-1412.
  https://doi.org/10.1016/S1003-6326(24)66479-4

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  用于热能管理的复合相变材料(C-PCMs)利用其一个或多个低熔点活性相的可逆相变（如熔化—凝固）存储和释放热能作为潜热。同时，高熔点的惰性相可以提供额外的性能，如定形性和改善的导热性。从难混溶合金中可获得具有这些特征的全金属复合材料体系。本文将热力学计算和实验测试相结合，探讨二元(Al-In, Al-Sn, Al-Bi和Cu-Bi)和三元(Al-In-Sn和Al-Bi-Sn) 难混溶合金在100~300 ℃的温度范围内用作C-PCMs 的潜力。结果表明，将这两种方法相结合对于全面理解复合体系和找到满足设计需求的最佳解决方案十分必要，它克服了“试错”法浪费时间的弊端，并为模拟提供了高质量的数据。
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  激光粉末床熔融成形高性能Al-Mn-Mg-Sc-Zr合金的显微组织演变及力学性能

  唐 浩，耿遥祥，高超峰，席晓莹，张建涛，肖志瑜

  中国有色金属学报（英文版）. 2024, 34(5): 1413-1426.
  https://doi.org/10.1016/S1003-6326(24)66480-0

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  系统研究时效温度对激光粉末床熔融成形Al-Mn-Mg-Sc-Zr合金显微组织及力学性能的影响。结果表明，成形态合金组织致密且无裂纹，平均晶粒尺寸为3.51 μm，屈服强度为(547±3) MPa。经300 ℃时效后，合金组织中析出大量尺寸为2~3 nm且与基体共格的Al₃Sc纳米颗粒。时效样品的屈服强度提升至(616±4) MPa，这得益于合金中的析出强化、固溶强化和晶界强化。当时效温度超过300 ℃时，部分Mn和Zr从固溶体中析出，形成Al₆Mn和Al₃(Sc,Zr)相。经500 ℃时效后，合金中Al₆Mn相和Al₃(Sc,Zr)相分别粗化至约600和30 nm。因此，合金的屈服强度下降至(372±3) MPa。
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  一种能温和产氢且具有高活性保持能力的Al-Bi-Zn基复合粉体

  王翠萍，余方拯，黄 岩，王明帅，邓 睿，郭毅慧，张锦彬，杨水源，刘兴军

  中国有色金属学报（英文版）. 2024, 34(5): 1427-1440.
  https://doi.org/10.1016/S1003-6326(24)66481-2

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  通过相图计算和气体雾化的方法，设计并制备 Al-10Bi-7Zn 和 Al-10Bi-7Zn-1.5X (X: Cu, Fe, Ni) (质量分数，%) 复合粉体。研究Cu、Fe 和 Ni 对 Al-Bi-Zn 基复合粉体水解制氢性能的影响。通过 X 射线衍射 (XRD) 和扫描电子显微镜 (SEM) 以及能量色散谱 (EDS) 分析对粉体的组成和形貌进行表征。水解制氢性能测试结果表明，添加 Cu、Fe 或 Ni 可以改变 Al-10Bi-7Zn 三元合金复合粉体的制氢速率，并且提高其抗氧化性能。在四元复合粉体体系中，Al-10Bi-7Zn-1.5Ni表现出最佳的制氢性能，在 60 ℃下与蒸馏水反应时，500 min内的产氢率为 75.3% (954.1 mL/g)，在储存 7 d后(30 ℃, 相对湿度60%)，1500 min内保持 57.9 % (733.7 mL/g) 的产氢率。此外，机理研究表明，在 Al-Bi-Zn 基复合粉体中添加 Cu、Fe 或 Ni 可以稳定Al 基体，抑制复合粉体在空气中的开裂，保持粉体的高活性。
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  砂型铸造Mg-9Gd-3Y-0.5Zr合金的线收缩

  蒋 锐，吴国华，谢 赫，童 鑫，张 亮，戚方舟，刘文才，耿莹晶，任广笑

  中国有色金属学报（英文版）. 2024, 34(5): 1441-1455.
  https://doi.org/10.1016/S1003-6326(24)66482-4

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  研究铸件几何特征对砂型铸造Mg-9Gd-3Y-0.5Zr(VW93)合金线收缩的影响。利用3D扫描仪精确提取自由收缩和受阻收缩砂铸件的尺寸，并用于计算收缩系数。引入砂芯体积与铸件包络体积之比(γ)量化砂芯对铸件收缩的约束程度。通过分析自由收缩系数的统计分布和受阻收缩系数随γ的变化规律发现，VW93合金的自由收缩系数为1.96%，受阻收缩系数随γ的增大而线性减小，此关系为根据铸件几何结构预测VW93合金收缩率提供支持。
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  La/Nd比对AZ91-RE合金显微组织和拉伸性能的影响

  崔鹏星，胡茂良，吉泽升，王 晔，郭 宇，许红雨

  中国有色金属学报（英文版）. 2024, 34(5): 1456-1469.
  https://doi.org/10.1016/S1003-6326(24)66483-6

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  研究La/Nd比对AZ91-RE合金显微组织和拉伸性能的影响。采用经典表征方法分析第二相的体积分数、平均最近邻距离(NND)和数量密度。利用第一性原理计算确定第二相的形成焓、力学性能和热力学性质。结果表明，La与Nd的质量分数比(w_La/w_Nd)为3/2的合金具有最小的平均晶粒尺寸、最小的平均最近邻距离和最高的第二相数量密度。计算结果表明，Al₁₁La₃和Al₂Nd的形成在能量上有利。此外，Al₁₁La₃和Al₂La在抗变形能力、抗剪切变形能力、固体刚度和热稳定性方面都明显优于其他第二相。因此，提高Al₁₁La₃和Al₂La相的含量有利于改善AZ91-RE合金的力学性能。
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  PCL/HA静电纺丝纤维涂层对可降解Mg/HA复合材料的表面改性：力学性能、腐蚀和生物相容性

  M. SHAMSI, M. SEDIGHI, A. BAGHERI

  中国有色金属学报（英文版）. 2024, 34(5): 1470-1486.
  https://doi.org/10.1016/S1003-6326(24)66484-8

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  采用搅拌铸造和挤压法制备Mg/HA复合材料，并在其表面采用静电纺丝法涂覆聚己内酯/羟基磷灰石(PCL/HA)纤维(2.5%和5% HA，质量分数)，以提高其耐腐蚀性。力学性能测试结果表明，复合材料的压缩屈服强度从73 MPa(纯镁)提高到151 MPa，提高了107%。SEM、EDS和XRD分析表明，HA颗粒分布在多孔涂层中。极化曲线结果表明，涂层试样的耐腐蚀性能均优于未涂覆试样。PCL涂层使样品的腐蚀电流密度降低了两个数量级。通过极化和体外腐蚀试验证明了HA在涂层中的有效性。涂层和随后形成的Ca-P层阻碍了模拟体液与基体的接触和渗透，从而起到保护表面的作用。PCL/2.5%HA 涂层样品的腐蚀速率最低，其平均值为0.98 mm/a，与未涂层样品相比，在14天内减少了81% 。根据3天MTT结果，使用PCL/2.5%HA涂层可使细胞活性从43%提高到121%。综上，涂覆PCL/2.5%HA纤维的Mg/HA复合材料在生物可吸收植入物方面具有广阔的应用前景。
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  时效态WE43合金表面腐蚀产物膜的显微组织

  蔡 勇，陈翌鹏，闫 宏，陈荣石

  中国有色金属学报（英文版）. 2024, 34(5): 1487-1495.
  https://doi.org/10.1016/S1003-6326(24)66485-X

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  时效态WE43合金在3.5 wt.% NaCl溶液中形成了致密且具有3层结构的腐蚀产物膜。采用透射电子显微镜分析膜层的显微组织。保护性膜层为3层结构，从内到外依次为RE₂O₃层、MgO与RE₂O₃的混合层和 Mg(OH)₂与RE₂O₃的混合层。析出相和稀土元素通过外氧化的方式形成大量稀土氧化物颗粒，这是保护性膜层形成的主要原因。RE₂O₃与MgO存在以下择优位向关系：( 1402'''' type="#_x0000_t75"> 11)晶面和[231]晶向分别与MgO的(002)晶面和[110]晶向平行。因此，稀土氧化物颗粒可以填补疏松MgO膜层的空隙，从而提高了膜层的致密性。内层的RE₂O₃和MgO与RE₂O₃的混合层对于保护性膜层的形成起到了重要作用。致密的内层腐蚀产物膜能阻止腐蚀介质与镁基体发生反应。
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  铁配合型镁合金缓蚀剂的阴极阻蚀机制

  杨俊杰，王霖倩，Carsten BLAWERT, Sviatlana V. LAMAKA,Christian FEILER, Mikhail L. ZHELUDKEVICH, 李 卫

  中国有色金属学报（英文版）. 2024, 34(5): 1496-1506.
  https://doi.org/10.1016/S1003-6326(24)66486-1

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  研究阴极缓蚀剂(3-甲基水杨酸盐，3-MeSA)对含铁纯镁腐蚀性能的影响。高铁杂质颗粒成分、腐蚀表面形貌以及3-MeSA分子结构特征为揭示含铁镁合金的腐蚀行为及3-MeSA的阴极型阻蚀机理提供了实验与理论依据。研究结果表明：含铁杂质颗粒中含有固溶态硅，而Fe/Si比可能是导致不同局部腐蚀形态差异的主要原因。虽然3-MeSA能在镁基体上形成吸附层，但其阻蚀机制主要归因于其螯合从富铁颗粒中自腐蚀释放Fe²⁺/Fe³⁺的能力，阻止被还原的铁物质再次沉积至腐蚀金属表面。
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  定向凝固条件下Ti₃Al合金中梯度纳米结构的形成机制与力学行为——原子尺度研究

  邹鹏飞，李 昌，侯兆阳，Jia-yi SUN，高全华，李克凡，王 真，Ke-jun DONG

  中国有色金属学报（英文版）. 2024, 34(5): 1507-1519.
  https://doi.org/10.1016/S1003-6326(24)66487-3

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  通过分子动力学(MD)模拟方法对Ti₃Al合金在定向凝固条件下的生长机理进行系统研究，并通过对比纳米晶(NG)、粗晶(CG)和梯度纳米晶(GNG)合金，研究Ti₃Al合金的结构力学性能。结果表明，在凝固过程中Ti₃Al相优先生长为等轴晶组织，随后逐渐演变为柱状粒，并最终形成梯度纳米晶结构。此时，晶粒在与凝固方向平行的方向优先生长。此外，研究还发现，相较于NG和CG结构，GNG结构定向凝固合金具有更高的抗拉强度和更好的延展性。GNG结构不仅有效抑制了小晶粒区域的应变局域化和晶粒生长，而且促进了较大晶粒区域的位错形成，从而获得更好的力学性能。
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  TC21合金在不同温度下进行连续多步置氢处理时的显微组织及室温力学性能

  袁宝国，钱德国，张小雪，陈 强，汤爱闯

  中国有色金属学报（英文版）. 2024, 34(5): 1520-1532.
  https://doi.org/10.1016/S1003-6326(24)66488-5

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  利用OM、XRD、TEM以及压缩试验等方法研究TC21钛合金经不同温度连续多步置氢处理后的显微组织及室温力学性能。结果表明：当氢处理温度超过1073 K时，α相的尺寸明显降低，β相成为主要相。随着氢处理温度的升高，δ氢化物的含量呈先增加后逐渐降低的趋势。当氢处理温度超过1073 K时，TC21钛合金在室温压缩变形过程中出现应变软化现象，且该现象随氢处理温度的升高而越来越显著。随着氢处理温度的升高，TC21钛合金的极限变形率呈先降低后增加的趋势。当氢处理温度为1123 K时，TC21钛合金的极限变形率比原始合金增加67.51%。
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  Cr涂层对Zr-4合金蠕变行为的影响

  左 鼎，杜沛南，罗 威，陈 寰，王 昱，韦天国，张瑞谦，刘会群

  中国有色金属学报（英文版）. 2024, 34(5): 1533-1546.
  https://doi.org/10.1016/S1003-6326(24)66489-7

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  报道化学气相沉积Cr涂层对Zr-4合金蠕变性能的影响以及Cr涂层在服役温度下的热稳定性。利用扫描电镜、电子探针显微分析和电子背散射衍射研究样品的显微组织。结果表明：样品Zr-4基体中晶粒呈等轴状，存在明显的á0001？//ND织构。蠕变后涂层样品的Zr-4合金基体中亚晶界数量明显低于无涂层样品Zr-4合金基体中亚晶界数量，表明Cr涂层显著降低了Zr-4合金基体在蠕变过程中承载的应力，提高了合金的抗蠕变性能。Cr涂层在长时间扩散实验中保持高稳定性。涂层在高蠕变应力下(350 ℃时不小于157 MPa，400 ℃时不小于137 MPa)出现裂纹。系统总结蠕变断裂的数据，得到了关于稳态蠕变速率与蠕变断裂时间的Monkman-Grant关系式。
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  选择性激光熔化打印等原子比NiCoCr中熵合金力学性能与温度的相关性

  罗亚君，张卫东，彭 飞，刘 胜，李忠涛，吴正刚

  中国有色金属学报（英文版）. 2024, 34(5): 1547-1557.
  https://doi.org/10.1016/S1003-6326(24)66490-3

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  研究工艺参数对选择性激光融化制备的等原子比NiCoCr中熵合金致密度、显微组织和力学性能的影响，以及该合金的力学性能与温度的相关性。结果表明，显微组织和力学性能不与激光的体积能量密度呈线性相关，其主要是受扫描速度和激光功率影响。扫描速度为800 mm/s且激光功率为250 W为最佳的工艺参数，但是在该工艺参数下的体积能量密度仅为57 J/mm³，低于最高能量密度68 J/mm³。以最佳工艺制备的样品在77、 200和293 K温度下测得的屈服强度分别为~819、~709和~618 MPa。通过计算揭示力学性能的温度相关性方程，并得到实验验证。
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  基于融合策略的块体金属玻璃形成能力预测

  张 婷，龙志林，彭 黎

  中国有色金属学报（英文版）. 2024, 34(5): 1558-1570.
  https://doi.org/10.1016/S1003-6326(24)66491-5

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  提出一种融合策略来提高随机森林(RF)、k近邻(KNN)、梯度提升决策树(GBDT)和极端梯度提升 (XGBoost)模型预测块体金属玻璃(BMGs)形成能力(GFA)的准确性。该策略使用训练好的卷积神经网络(CNN)模型提取来特征向量，且合金的成分信息是唯一的输入变量，不需要通过实验获得其他物理和化学特性。此外，通过网格搜索方法和k折交叉验证对RF、KNN、GBDT和 XGBoost模型的超参数进行了优化。结果表明，本文作者提出的4种融合模型CNN-RF、CNN-KNN、CNN-GBDT和 CNN-XGBoost比上述4种机器学习模型(即RF、KNN、GBDT和XGBoost模型)预测精度更高，这表明训练好的CNN模型比人工特征提取更为高效。此外，与已报道的机器学习模型和GFA判据相比，本文作者提出的融合模型可以更精准地预测金属玻璃的形成能力。
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  Fe含量对粉末冶金Cu-Fe合金显微组织与性能的影响

  张 平，袁晓波，曾梓名，滕剑威，周芸合，杨标标，李云平

  中国有色金属学报（英文版）. 2024, 34(5): 1571-1587.
  https://doi.org/10.1016/S1003-6326(24)66492-7

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  研究Fe含量对粉末冶金Cu-Fe合金显微组织及性能的影响。采用电火花等离子烧结、冷轧以及时效处理工艺制备4种不同铁含量 (5%、10%、20%和40%，质量分数)的Cu-Fe合金。研究结果表明，随着Fe含量从5% (质量分数)增加到40% (质量分数)，Fe相由离散球形分布演变为连续交错分布，Fe相尺寸从0.29 μm增加到 1.20 μm；时效态的Cu-Fe合金的屈服强度从411.5 MPa提高到788.8 MPa，电导率从62.5% (IACS)降低到42.0% (IACS)。在以上结果的基础上，提出一种混合法则计算Cu基体、初级Fe相和次级Fe相对屈服强度的贡献，可较好地预测Fe含量高于10% (质量分数)合金的力学性能。
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  铜/钢爆炸焊接复合界面的显微组织及晶粒结构演化机理

  杨 明，张冰原，马宏昊，王金相, 熊家艺

  中国有色金属学报（英文版）. 2024, 34(5): 1588-1605.
  https://doi.org/10.1016/S1003-6326(24)66493-9

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  采用光滑粒子仿真、先进表征和理论分析相结合的方法，对铜/钢复合材料爆炸焊接过程中的界面瞬态行为进行深入研究，并详细阐述其显微组织演化机制。根据仿真数据重构波形完整的演化过程，并揭示各种界面特征的形成机制。多尺度EBSD分析表明，界面附近区域呈多样性的晶粒结构，其演化机制主要受塑性流动、动态再结晶和凝固形核三个过程的控制。最后，通过纳米压痕实验建立晶粒结构与力学性能之间的关系。
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  烧结NdFeB磁体表面Zn-Al/T8超疏水复合涂层的显微组织及耐蚀性

  张晓虎，罗军明，徐吉林，陈 金，黄 俊，马永存，薛名山

  中国有色金属学报（英文版）. 2024, 34(5): 1606-1617.
  https://doi.org/10.1016/S1003-6326(24)66494-0

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  为提升烧结NdFeB磁体的耐蚀性，采用旋涂法和等离子体增强化学气相沉积技术在其表面制备Zn-Al/T8 (2-全氟辛基乙基丙烯酸酯)超疏水复合涂层。结果表明，Zn-Al涂层主要由片层状的Zn和Al相组成，厚度大约为28 μm。Zn-Al/T8复合涂层的接触角达到151.78°，而滚动角仅为5.13°，说明Zn-Al/T8复合涂层可提供一个超疏水表面。Zn-Al涂层和Zn-Al/T8复合涂层对烧结NdFeB的磁性能均无显著影响。Zn-Al涂层通过牺牲阳极来提高NdFeB磁体的耐蚀性，而Zn-Al/T8复合涂层通过超疏水表面进一步提升耐蚀性。Zn-Al/T8复合涂层较Zn-Al涂层具有更好的耐盐雾性能。Zn-Al/T8超疏水复合涂层是一种非常有前途的烧结NdFeB磁体保护涂层。
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  Nb₂C MXene薄膜眼部植入体的生物相容性

  马 巍，彭 立，陈百华

  中国有色金属学报（英文版）. 2024, 34(5): 1618-1633.
  https://doi.org/10.1016/S1003-6326(24)66495-2

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  采用四氟硼酸(HBF₄)与氢氟酸(HF)复合酸蚀刻和真空抽滤法制备Nb₂C MXene薄膜。利用扫描电子显微镜(SEM)、原子力显微镜(AFM)和X射线光电子能谱(XPS)等方法表征Nb₂C MXene的表面结构、性质和组成。通过体内和体外实验评价Nb₂C MXene薄膜的生物相容性。结果表明，Nb₂C MXene具有层状、微纳表面结构，表面富集大量羟基。相比于对照组，1 mg/mL Nb₂C MXene培养的结膜成纤维细胞增殖率达到72.15% (p<0.05)。Nb₂C MXene的细胞毒性评估为0级 (p>0.05)，其溶血率为0.38% (<5%)。Nb₂C MXene薄膜降低兔眼组织的炎症和氧化应激反应，在不诱导纤维化的情况下促进伤口愈合，其微纳表面促进细胞的黏附和增殖，表现出良好的生物相容性。
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  真空蒸馏制备高纯金属的研究进展

  许志鹏，贾莉犁，何志强，郭学益，田庆华

  中国有色金属学报（英文版）. 2024, 34(5): 1634-1654.
  https://doi.org/10.1016/S1003-6326(24)66496-4

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  随着科学技术的发展，高新技术产业对金属的纯度要求越来越高。然而，痕量杂质的存在会对金属的性能产生不良影响。真空蒸馏工艺因其金属回收率高、环保性能好、设备简单等优点，被广泛应用于制备高纯金属。本文作者围绕真空蒸馏的原理和工艺，系统地总结了高纯金属制备的总体进展。介绍了真空蒸馏的原理、真空蒸馏炉的改进设计、参数优化和仿真模拟。根据该技术制备高纯金属的现状，指出在科学研究中机理研究和仿真模拟是必不可少的。本研究对提高生产效率、节约生产成本及提高金属纯度具有一定的借鉴意义。
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  基于应变片法的非平行多裂纹相互作用及起裂机理

  沈晴晴，黄典一，饶秋华，易 威，孙栋良，李 卓

  中国有色金属学报（英文版）. 2024, 34(5): 1655-1668.
  https://doi.org/10.1016/S1003-6326(24)66497-6

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  通过计算3条非平行斜裂纹的最大应力强度因子K_I,kmax(θ )和 K_II,kmax(θ )，揭示其相互作用机理，并采用多裂纹起裂准则预测非平行多裂纹的起裂参数。对含3条非平行斜裂纹的红砂岩试样开展单轴压缩试验，采用应变片测量方法监测裂纹尖端附近的应变，以确定裂纹起裂顺序。结果表明：裂缝相对倾角的变化对破坏轨迹影响不大且多裂纹尖端很少同时起裂。单轴压缩下含3条非平行斜裂纹红砂岩试件破坏形式可分为两种：翼裂纹贯通和翼裂纹-次生裂纹贯通。断裂机理均为I型(拉伸)起裂。预测结果与试验结果吻合较好，验证了理论结果的有效性。
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  含钴三元硫化物常压硫酸浸出钴的动力学研究

  张丁川，孙丰龙，赵中伟，刘旭恒，陈星宇，李江涛，何利华

  中国有色金属学报（英文版）. 2024, 34(5): 1669-1680.
  https://doi.org/10.1016/S1003-6326(24)66498-8

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  开展含钴三元硫化物常压硫酸浸出的实验研究。考察搅拌速度、浸出温度、硫酸浓度和粒度对钴浸出率的影响，并分析从含钴三元硫化物中浸出钴的动力学。结果表明，在最佳条件下，钴和铁被选择性浸出，且浸出率均大于99%，而钼和铜则富集于浸出渣。通过对实验数据的分析可知，钴的浸出符合由固体产物层产生的收缩核模型，且浸出过程受内扩散控制。浸出反应的活化能为49.86 kJ/mol，硫酸浓度和粒度的反应级数分别为0.57和-1.4。
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  非水四乙基氯化铵体系中电溶解耦合铪醇盐合成的电化学机理与动力学

  李 帅，杨声海，陈永明，唐朝波，赖延清，邓朝勇，王长红

  中国有色金属学报（英文版）. 2024, 34(5): 1681-1693.
  https://doi.org/10.1016/S1003-6326(24)66499-X

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  作为一种具有广泛应用前景的高效电合成技术，耦合电溶解的铪醇盐合成(EHS)基于铪溶解/乙醇脱氢的同时非均相反应以及溶液中Hf⁴⁺阳离子和烷氧阴离子的自发结合反应。为了阐明EHS过程的机制和动力学，通过电化学测试、扫描电镜、气相色谱和微观动力学模拟等手段，探究阳极铪溶解和阴极乙醇脱氢的电化学行为。结果表明，优选的支持电解质四乙基氯化铵(Et₄NCl)展现了钝化膜击穿与铪溶解协同的剧烈点蚀机制以及两段脱氢机制。为量化钝化膜击穿和铪点蚀的动力学参数，提取与钝化速率、钝化膜击穿敏感性和点蚀速率相关的3个指标，并通过建立微观动力学模型评估基于Et₄NCl体系的EHS工艺，其电能消耗为1.53~1.83 kW·h/kg Hf(OC₂H₅)₄。
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  加压氧化过程中胡敏酸结构和吸附特性的变化

  牛会群，赵荣欣，杨洪英，佟琳琳，周有勤

  中国有色金属学报（英文版）. 2024, 34(5): 1694-1709.
  https://doi.org/10.1016/S1003-6326(24)66500-3

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  从碳质加压氧化金矿中提取胡敏酸。采用元素分析、傅里叶转换红外光谱、紫外-可见光光谱、拉曼光谱和X射线光电子能谱分析胡敏酸的结构。建立胡敏酸吸附金的动力学和等温线模型，计算热力学参数和等量吸附热。结果表明，受加压氧化的影响，胡敏酸的脂肪族结构、C=O键及其他含氧基团被破坏。更重要地，胡敏酸结构中有新化学键形成，如C—O—Cl_x、C—Cl_x和Me₄N—Cl。吸附实验结果显示，加压氧化对胡敏酸的金吸附性能具有极大影响。加压氧化后，胡敏酸对纯金溶液的吸附率下降至(42.78±1.05)%，对金浸出液的吸附率下降至(28.63±1.11)%。吸附数据表明，胡敏酸对金吸附行为符合伪二级动力学和Langmuir等温线模型。胡敏酸的等量吸附热随吸附量的增加而增加。
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  气体流量和喷嘴直径对鼓泡塔内气泡大小和形状分布的影响

  闫红杰，张河杨，刘 柳，Thomas ZIEGENHEIN，周 萍

  中国有色金属学报（英文版）. 2024, 34(5): 1710-1720.
  https://doi.org/10.1016/S1003-6326(24)66501-5

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  通过高速摄影结合图像处理算法，研究气体流量和喷嘴直径对气泡尺寸和纵横比分布的影响。结果表 明，在所有喷嘴直径下，气泡当量直径的概率密度呈现双峰分布，其中第一个峰值接近直径为1.5~2 mm的小气泡区域，另一个峰值位于较大的气泡区域。将气体流量从0.1 L/min增加到0.2 L/min会导致大气泡的概率密度更高，表明气泡聚并现象普遍存在。当气体流量增加至1.2 L/min时，峰值对应的气泡直径变小，并且气泡破裂占主导地位。对于直径为1~2 mm的气泡，形状受气体流量的影响较小，而3~9 mm的气泡在所有气体流量下气泡纵横比概率密度分布的峰值均位于纵横比E = 0.5处。Iguchi和Chihara提出的模型能更好地预测气泡脱离直径随气体流量的增大的变化。