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2025年, 第35卷, 第2期 刊出日期:2025-02-25
  

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  • 李玉泽,朱龙飞,王 昕,唐 颂,罗 婷,王建元
    中国有色金属学报(英文版). 2025, 35(2): 349-361.
    https://doi.org/10.1016/S1003-6326(24)66684-7
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    将低强度超声应用于AlSi10Mg粉末在600~860 ℃宽温度范围的无压固结过程。在静态条件下,AlSi10Mg粉末只能在高温860 ℃时实现固结,但仍存在未固结区域。在此温度下施加低强度超声波消除了未固结区域,并将原始定向凝固条件下的柱状晶粒优转为等轴或球状晶粒。施加低强度超声将AlSi10Mg粉末的固结温度降低至620 ℃,且获得了静态条件下高温固结样品同等级别的硬度。另外,施加低强度超声实现了AlSi10Mg粉末在600 ℃下的烧结,获得了固结良好的多孔结构。
  • 郭 成,陈易飞,郭雨芹,王 欢,张海涛,陈敬琪,吴子彬,刘鑫刚,Hiromi NAGAUMI
    中国有色金属学报(英文版). 2025, 35(2): 362-376.
    https://doi.org/10.1016/S1003-6326(24)66685-9
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    将高温短时(HTST)固溶处理与非等温时效(NIA)相结合,对Al-4.5Mg-2.0Zn-0.3Ag合金的显微组织与性能进行调控。结果表明,HTST固溶处理不仅保留了部分变形位错,而且能抑制再结晶行为,增加合金中小角度晶界(LAGBs)的比例。在随后的NIA过程中,HTST固溶处理结合NIA有助于抑制位错的退化,同时促进纳米尺度T''''-Mg32(Al,Zn,Ag)49相的析出,进而显著提高合金强度。此外,该新工艺中产生的较高比例LAGBs和不连续晶界析出相提高了Al-4.5Mg-2.0Zn-0.3Ag合金的耐蚀性。
  • 孔耀颉,李红英,陶辉锦,刘文鉴
    中国有色金属学报(英文版). 2025, 35(2): 377-391.
    https://doi.org/10.1016/S1003-6326(24)66686-0
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    采用第一性原理研究铝导体中L12-Al3X (X=Zr, Sc, Er, Yb, Hf)结构相的力学、热力学和导电性能。结果表明,所有结构相都有良好的合金化能力和结构稳定性,其中Al3Zr表现最好;Al3Zr、Al3Hf和Al3Sc具有更强的抗剪切和变形能力;在200~600 K内,Al3Er和Al3Yb的热稳定性最好,其次是Al3Hf、Al3Zr和Al3Sc;结构相均表现出较强的金属性,证明具有一定的导电能力,Al3Hf和Al3Zr的导电能力强于Al3Er、Al3Yb和Al3Sc;Al3Sc、Al3Er和Al3Yb中的共价键特性有利于提高结构相的硬度、脆性和热稳定性,Al3Sc由于离子键的存在大幅降低了自身的热稳定性。
  • 丁超逸,江鸿杰,黄家强,刘崇宇,黄宏锋,刘淑辉,韦莉莉
    中国有色金属学报(英文版). 2025, 35(2): 392-404.
    https://doi.org/10.1016/S1003-6326(24)66687-2
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    针对铝合金在低温(<120 ℃)下阻尼性能不足的问题,采用轧制复合技术,在5052Al基体中引入不同预时效状态的NiTi颗粒,制备低温高阻尼NiTip/5052Al层状复合材料,进一步扩大铝合金在减振降噪领域的应用。结果表明,颗粒层与5052Al合金之间存在清晰且结合良好的界面,颗粒层中存在大量的颗粒间界面。将掺入NiTi颗粒的时效温度从450 ℃提高到550 ℃,复合材料的相变峰向更低的温度移动。NiTip/5052Al复合材料的阻尼性能明显优于5052Al合金。预时效NiTi颗粒层增强5052Al基复合材料在28 ℃和66 ℃时的相变阻尼峰值分别是5052Al合金在相应温度时的1.93倍和2倍。在振动变形过程中,NiTi增强颗粒的相变阻尼机制和颗粒间界面阻尼机制的耦合作用显著增强了NiTip/5052Al复合材料的低温阻尼性能。
  • 易 铁,刘胜胆,方 晨,江耿铎,戴轩轩
    中国有色金属学报(英文版). 2025, 35(2): 405-417.
    https://doi.org/10.1016/S1003-6326(24)66688-4
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    采用光学显微镜、扫描电子显微镜、室温拉伸试验、腐蚀浸泡试验和电化学测试等方法,研究了TIG氩弧辅助搅拌摩擦焊接(TIG-FSW)对AA6016和AA2519铝合金搭接接头显微组织、拉伸性能和耐蚀性能的影响。结果表明,在FSW过程中引入TIG氩弧后,接头的显微组织更加均匀,且不存在隧道孔缺陷。此外,它提高了接头的抗拉强度和伸长率,提高率分别为11.5%和50.0%;同时,降低了腐蚀电流密度和最大腐蚀深度,降低率分别为78.2%和45.7%。TIG-FSW能促进材料的流动、接触和扩散,从而改善接头的显微组织。另外,它还使第二相粒子的尺寸减小、数量减少。因此,这些因素有助于提高接头的拉伸性能和耐蚀性能。
  • 邢 瑞,郭鹏程,徐从昌,王德成,李落星
    中国有色金属学报(英文版). 2025, 35(2): 418-430.
    https://doi.org/10.1016/S1003-6326(24)66689-6
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    基于对商用 7003 铝合金在高速冲击下的力学响应和显微组织演变的研究,提出一种简单有效的新方法来确定绝热剪切带(ASB)成核所需的临界应变。圆柱形和帽形样品的变形结果表明,ASB成核的临界应变对应真应力-真应变的一阶导数曲线上峰值应力后的第一个局部最小值。将这种通过流动应力曲线的一阶导数确定ASB成核临界应变的方法命名为一阶导数法。所提出的一阶导数法不仅适用于7003铝合金,也可用于其他金属材料,如商业纯钛、WY-100钢和AM80镁合金等。这证明一阶导数法具有很强的普适性。
  • 古东懂,彭 建,潘复生
    中国有色金属学报(英文版). 2025, 35(2): 431-445.
    https://doi.org/10.1016/S1003-6326(24)66690-2
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    研究低Gd+Mn添加对Mg-xGd-0.8Mn合金显微组织和力学性能演变的协同作用。Gd添加对挤压态Mg- xGd-0.8Mn合金具有强烈的晶粒细化作用,并导致合金基面织构晶粒的面积分数和相应织构组分的最大密度不断降低。然而,随着Gd含量增加至6%(质量分数),基面织构组分的最大密度急剧增加。当Gd含量低于6%时,由于晶粒细化和织构弱化,合金的拉压屈服不对称性与Gd含量呈负相关。此外,晶粒细化对合金屈服强度提高的贡献比晶粒取向更显著。与挤压态Mg-xGd合金相比,挤压态Mg-xGd-0.8Mn合金显示出与固溶强化增塑效应相对应的更低的极限成分点(2%和4%)。最后,预测了挤压态Mg-xGd-0.8Mn合金基面滑移和柱面滑移阻力的变化趋势。
  • 王雪健,肖华强,王 冲,郭恩宇,王同敏,林 波
    中国有色金属学报(英文版). 2025, 35(2): 446-459.
    https://doi.org/10.1016/S1003-6326(24)66691-4
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    通过显微组织表征、质量损失实验、析氢实验、电化学测试和腐蚀形貌观察等手段研究了第二相对经固溶(T4)和时效(T6)热处理后铸态Mg-7Sn-1Zn-1Y(TZW711)合金腐蚀行为的影响。结果表明:T4-TZW711合金在早期腐蚀阶段具有最高的耐蚀性,这是因为Mg2Sn的固溶降低了合金的阴极电流密度,并增加了合金的电荷转移电阻(Rct)。但当腐蚀时间延长时,未固溶且聚集的MgSnY相从T4-TZW711合金表面剥落,从而提高其腐蚀速率。经时效热处理后,未固溶的MgSnY相分布变得离散,使T6-TZW711合金的局部腐蚀敏感性低于T4-TZW711合金。此结果表明,T6处理能提高Mg-7Sn-1Zn-1Y合金的耐蚀性。
  • 杨云天,周钰昕,卢小鹏,马吉睿,杨俊杰,王福会
    中国有色金属学报(英文版). 2025, 35(2): 460-473.
    https://doi.org/10.1016/S1003-6326(24)66692-6
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    采用SEM、TEM、EPMA、XRD、XPS和电化学测试等方法系统研究了3.5% NaCl(质量分数)溶液中NaF对WE43镁合金显微组织、组成和腐蚀性能的影响。结果表明,NaF是一种有效的WE43镁合金缓蚀剂。在中性NaCl溶液中,当NaF浓度为40 mmol/L时,抑制效率最高,其值为92.6%。缓蚀剂与溶解的Mg2+发生反应,形成并沉积双层致密且具有保护性的腐蚀膜层,抑制了WE43合金的溶解。采用FIB和TEM分析了该双层腐蚀膜层的显微组织和组成。腐蚀膜外层主要由NaMgF3、MgF2和MgO组成,内层主要由MgO和MgF2组成。
  • 徐圣航,兰俊杰,韩 梦,张惠斌,沈凯杰,林均品,曹华珍,郑国渠
    中国有色金属学报(英文版). 2025, 35(2): 474-485.
    https://doi.org/10.1016/S1003-6326(24)66693-8
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    通过真空电弧熔炼方法在Ti-48Al-2Cr-2Nb合金中加入含量为0-2%(摩尔分数)的难熔金属铼(Re),研究Re含量对γ-TiAl-xRe合金显微组织和力学性能的影响规律。结果表明:γ-TiAl-xRe合金由γ、α2和β相组成,且随着Re含量的增加,β相的比例增加,α2+γ片层结构的含量和尺寸逐渐减小。γ-TiAl合金的抗压强度随Re含量的增加而提高,γ-TiAl-2Re合金的抗压强度最高,达到2282 MPa。同时,γ-TiAl-2Re合金的断裂应变为36.7%,明显高于γ-TiAl合金的断裂应变(31.0%)。此外,与γ-TiAl合金相比,γ-TiAl-2Re合金的硬度和抗压强度分别提高了17.5%和34.2%。
  • 周珍妮,林高用,艾宇浩,凤伟中,张平辉,刘会群
    中国有色金属学报(英文版). 2025, 35(2): 486-498.
    https://doi.org/10.1016/S1003-6326(24)66694-X
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    研究在变形温度为890~1030 ℃和应变速率为0.01~10 s-1条件下Ti-6Al-4V-0.5Mo-0.5Zr钛合金的高温变形行为,同时分析相应的动态再结晶(DRX)机理。研究结果表明,在不同的变形条件下会出现不同程度的应力振荡现象。在α + β两相区高温变形过程中,应力-应变曲线表现出明显的DRX特征。当变形温度低于950 ℃时,出现明显的α晶粒连续动态再结晶和条状相的断裂现象。当变形温度高于950 ℃时,β相和部分次生α相集束发生DRX。
  • 王嵩钧,何建军,龚志辉,李伟平,杨俊刚,邵雅君,蔡宇晖,杜悦欣,杨铖伟
    中国有色金属学报(英文版). 2025, 35(2): 499-510.
    https://doi.org/10.1016/S1003-6326(24)66695-1
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    通过疲劳裂纹扩展试验及显微组织表征研究了K4169高温合金在不同载荷下的裂纹断裂和裂纹扩展机 理。研究结果表明,K4169高温合金在服役后晶粒尺寸明显增大,存在针状δ相和Laves相析出现象,在Laves相富集处萌生出孔洞与微裂纹,为裂纹的扩展创造了条件。a-N (a为裂纹长度,N为循环次数)关系曲线显示,随着循环次数的增加,疲劳裂纹扩展率的变化经历了3个不同的阶段。在低应力循环载荷(3 kN)下,K4169高温合金的断裂机制为韧性断裂。当应力增加到4.5 kN时,其断裂机制开始从韧性断裂转变为脆性断裂。在这两种应力状态下,显微组织中的裂纹扩展机制均为沿晶裂纹扩展,同时还发现在断裂裂纹处存在Laves相,与服役后合金的组织现象相吻合。
  • 赵佳璇,张洪达,张林杰,丁向东,孙院军,孙 广
    中国有色金属学报(英文版). 2025, 35(2): 511-524.
    https://doi.org/10.1016/S1003-6326(24)66696-3
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    研究Nb合金化对激光焊接钼套接接头显微组织和性能的影响。Nb合金化后,焊缝区(FZ)的平均显微硬度由HV 194.7提高到HV 283.3。Nb与O结合形成Nb2O5, Nb2O5分散在晶界上,从而阻碍了晶界迁移和位错运动,并降低了晶界处挥发性Mo氧化物的含量。在FZ中加入Nb在一定程度上抑制了孔隙缺陷的危害,提高了接头的承载能力。与未添加Nb的接头 (LW)相比,添加Nb合金的激光焊接接头(LW-Nb)的抗拉强度从327.5 MPa提高到551.7 MPa,提高了约69%。此外,接头断裂机理由沿晶断裂转变为穿晶断裂。
  • 刘美玲,曹雅璟,海万秀,陈宇红
    中国有色金属学报(英文版). 2025, 35(2): 525-537.
    https://doi.org/10.1016/S1003-6326(24)66697-5
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    加入Cr2O3作为晶粒抑制剂,真空烧结制备Ti(C,N)基金属陶瓷,研究陶瓷的显微组织、力学性能和摩擦磨损性能。结果表明:Cr2O3促进灰芯/灰环结构的形成并减小Ti(C,N)硬质相的粒径。和含等量Cr3C2的陶瓷对比,含0.6%(质量分数)Cr2O3陶瓷的抗弯强度提升16.5%,这是由于灰色芯环结构界面处具有更小的晶格错配度和Cr元素在黏结剂中分布更加均匀。在25和800 ℃摩擦磨损实验中,由于具有更高的硬度,含Cr2O3陶瓷具有更低的摩擦因数和磨损率,磨损率优于含Cr3C2陶瓷一个数量级。采用扫描电子显微镜和X射线光电子能谱进一步确认含Cr2O3陶瓷更多表现为氧化磨损。
  • 赵梦珂,冯舰锐,李 倩,陆守香,林 锦
    中国有色金属学报(英文版). 2025, 35(2): 538-551.
    https://doi.org/10.1016/S1003-6326(24)66698-7
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    开展烟雾暴露实验研究Sn-3.0Ag-0.5Cu焊点在45~80 ℃温度范围内的腐蚀行为和寿命。利用非线性Wiener过程和Arrhenius方程建立焊点平均寿命和个体剩余使用寿命的概率分布函数和预测模型。结果表明,随着时间的增加,焊点电阻呈非线性增长趋势。24小时后,焊点由球形转变为玫瑰形。温度越高,焊点失效越快,失效时间与温度的关系符合Arrhenius方程。模型预测寿命与实验结果吻合较好,验证了模型的有效性和准确性。
  • 王梦思,张 妍,罗小刚,汤 林,向 珊,郭 茹,周学凡,周科朝,张 斗
    中国有色金属学报(英文版). 2025, 35(2): 552-562.
    https://doi.org/10.1016/S1003-6326(24)66699-9
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    通过固相烧结法制备MnO2掺杂的Ca0.97Bi2.03Nb2O9陶瓷,其压电性能得到了显著提升。研究MnO2掺杂对Ca0.97Bi2.03Nb2O9陶瓷显微组织和电学性能的影响。X 射线衍射(XRD)分析及Rietveld精修结果表明,MnO2的掺杂降低了正交畸变程度,从而有助于提高压电性能。此外,MnO2的引入降低了烧结温度,从而抑制了陶瓷中氧空位的形成。性能最优的样品为Ca0.97Bi2.03Nb2O9-0.3%MnO2(质量分数),其压电系数(d33) 达到13.6 pC/N,在500 ℃时的直流电阻率为3×10? Ω·cm,居里温度为 965 ℃。另外,所有掺杂样品在室温至900 ℃的宽温度范围内均表现出优异的热稳定性。
  • 王 絮,赵伯旺,梁佳宇,刘庚正,郭泽飞,郝惠莲,李文尧,沈文忠
    中国有色金属学报(英文版). 2025, 35(2): 563-578.
    https://doi.org/10.1016/S1003-6326(24)66700-2
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    为了探索过渡金属硫化物中的硫缺陷对其负极材料电化学性能的影响,以氧化石墨烯(GO)和钴镍硫化物(CoNi2S4)为原料通过溶剂热法合成了含硫缺陷的还原氧化石墨烯-钴镍硫化物(rGO10-CoNi2S4-x)复合电极材料。所合成的rGO10-CoNi2S4-x复合电极材料含有纳米片和纳米棒。恒电流充放电测试表明,当电流密度为1 A/g时,rGO10-CoNi2S4-x电极材料的比电容为3050.1 F/g; 当电流密度从1 A/g增加至10 A/g时,倍率容量保持率为86.1%。与不含硫缺陷的rGO-CoNi2S4相比,含有硫缺陷的rGO10-CoNi2S4-x具有较高的比电容和较好的倍率性能。优化后的含硫缺陷rGO10-CoNi2S4-x电极材料呈现良好的循环性能和倍率性能。
  • 栗宗波,冯 艳,温玉锋,王日初,彭 翔
    中国有色金属学报(英文版). 2025, 35(2): 579-601.
    https://doi.org/10.1016/S1003-6326(24)66701-4
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    高纯度锑(Sb)是半导体和光伏等行业的必需品,推动了对其生产的研究。本文综述了高纯锑生产和制备技术的研究进展。根据不同的原材料,介绍了生产高纯锑的3种工艺流程。讨论了真空蒸馏的各种工艺参数、区域精炼提纯技术以及高纯锑领域的研究进展。重点介绍了数值模拟、原子尺度模拟以及合金元素在高纯锑领域的研究进展。研究表明,对于锑中难去除的砷元素,在区域精炼过程中加入Al可以更有效地降低砷含量。最后,对高纯锑的提纯进行了总结,为实现高效、环保的高纯锑生产提供了启示,并指出了未来的发展方向。
  • 汪清清,孙 磊,曹 杨,王 鑫,乔 毅,向美桃,刘国斌,孙 伟
    中国有色金属学报(英文版). 2025, 35(2): 602-612.
    https://doi.org/10.1016/S1003-6326(24)66702-6
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    从刚果(金)SICOMINES矿区废石矿中回收铜和钴金属。通过扫描电镜和能谱分析对矿样进行工艺矿物学分析。结果表明,铜矿物赋存形式多样且粒度不均匀;钴以高度分散的钴土矿形式存在,大量易泥化脉石矿物填充在样品中,造成铜钴矿物分离困难。粒度范围对该铜钴矿样品分选方法的选择具有决定性作用,对于43~246 μm粒级的样品,宜采用重选选别,而对于<43 μm粒级的样品浮选表现出更优异的富集效果。矿样经粗磨分级后,采用重选-浮选的联合方法,可获得铜回收率为72.83%、钴回收率为31.13%的精矿产品。
  • 陈 莹,段 宁,降林华,金 浩,王 垚,刘 永
    中国有色金属学报(英文版). 2025, 35(2): 613-624.
    https://doi.org/10.1016/S1003-6326(24)66703-8
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    研究金属锌(Zn0)的生成过程、激光参数对Zn0生成的影响以及激光与ZnS之间的相互作用机理。研究发现,S缺陷的增加可提高Zn2+从ZnS晶体中被激发出的数量,从而增加Zn2+与自由电子结合生成Zn0的概率。通过改变激光参数,产物中Zn0的含量最高可达9.3%。深入分析激光辐照ZnS后表面形貌的变化可知,激光与ZnS的相互作用机理为光化学与光热协同效应,其中光化学作用占主导地位。
  • 许记雷,刘金辉,赵玉明,毛志平,唐伟能,李晓峰,杨沛胥,张伟东,张少军
    中国有色金属学报(英文版). 2025, 35(2): 625-639.
    https://doi.org/10.1016/S1003-6326(24)66704-X
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    竖罐皮江法还原罐底部偶尔会出现黏结渣球的现象,导致无法顺利排渣。利用热力学计算、X射线衍射(XRD)、X射线荧光光谱(XRF)、电子探针显微分析仪(EPMA)、X射线光电子能谱(XPS)和差示扫描量热法(DSC)研究了黏结渣球的形成机理。黏结渣球的主要成分是MgO、CaSi2、CaO和Ca2SiO4。黏结渣球中存在CaSi2是由于Si还原CaO生成了液态CaSi2。同时,CaSi2和MgO之间产生Mg蒸气的反应被抑制,导致CaSi2在料球中积累。由于CaSi2的固液转变,这一过程最终导致渣球之间黏结。这项研究可以指导皮江法工艺优化,缓解“死罐”问题,从而提高效率并降低成本。
  • 朱德庆,董 韬,潘 建,郭正启,杨聪聪,薛钰霄
    中国有色金属学报(英文版). 2025, 35(2): 640-652.
    https://doi.org/10.1016/S1003-6326(24)66705-1
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    采用氧化焙烧-直接还原-熔炼-电解精炼工艺从典型有害铁矾渣中高效分离回收锌、铟、镓和铁。采用X射线衍射(XRD)、热重-差热法(TG-DSC)和扫描电镜-能谱分析(SEM-EDS)对各分离过程中的相变及元素迁移进行表征。结果表明:铁矾渣在1250 ℃氧化焙烧20 min后转变为赤铁矿和铁酸锌;将得到的氧化球团在1200 ℃下还原60 min,锌和铟挥发并富集于烟尘中;最后对还原球团进行熔炼及电解精炼分离铁和镓,得到铁含量为99.5%的高纯铁粉和镓含量为456 g/t的富镓阳极泥。该工艺可实现锌、铟、铁和镓的总回收率分别为97.42%、87.86%、90.70%和84.78%。
  • 钟雪虎,覃文庆,周 江,韩俊伟
    中国有色金属学报(英文版). 2025, 35(2): 653-668.
    https://doi.org/10.1016/S1003-6326(24)66706-3
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    提出一种通过添加FePO4氧化多余碳的可调控氧化还原方法对废旧LiFePO4/C正极材料进行直接修复再生。修复再生试验表明,将废旧LiFePO4/C正极材料与一定量的Li2CO3、FePO4、V2O5及葡萄糖混合后,将混合料在650 ℃下焙烧11 h修复后就能得到具有较好性能的正极材料。添加V2O5能够提高修复再生后LiFePO4/C正极材料的循环性能,葡萄糖则通过修复LiFePO4/C表面包覆碳层来提高修复再生后LiFePO4/C的导电性。修复再生后钒掺杂LiFePO4/C正极材料表现出优异的电化学性能,在0.2C倍率下的放电比容量为161.36 mA·h/g,100次循环后容量保持率为97.85%。