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稀有金属
稀有金属

屠海令

双月刊

0258-7076

xxsf@grinm.com

010-82241917

100088

北京新街口外大街2号

稀有金属/Journal Chinese Journal of Rare MetalsCSCD北大核心CSTPCDEI
查看更多>>本刊是以稀有金属材料研究、开发和冶炼为特色的大型综合性双月刊，由国家有色金属工业局主办，北京有色金属研究总院承办。是中文核心期刊，主要报道稀有金属、贵金属、稀土金属及镍、钴等有色金属在材料研制、合金加工、选矿、冶炼、理化分析测试等方面的最新科研成果及应用，同时还报道超导材料、半导体材料、复合材料、陶瓷材料、纳米材料、磁性材料等新材料的研究开发及应用。在稀有金属领域享有较高的学术水平和权威性。
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    双重退火对TC4-DT/TC21线性摩擦焊接头组织及力学性能影响

    高潘曾卫东张传臣徐建伟...
    1-10页
    查看更多>>摘要：对TC4-DT/TC21异种钛合金线性摩擦焊接头进行双重退火处理，对比分析双重退火对接头微观组织及力学性能的影响。结果表明:经双重退火后，焊缝中心区内针状组织发生粗化，其平均宽度由0。2 μm增加至0。5～1。0μm;热力影响区内，沿震荡方向以波纹状分布的初生α相在畸变能释放以及元素扩散的作用下变形程度降低，且αp相周围的针状α相也长大为竹叶状;母材区内，在αp发生球化的同时还在β基体上析出针状α相。较于热处理前的力学性能(抗拉强度(Rm)=911 MPa，断后伸长率(A)=8。5％)，经过较低温度的双重退火(PWHT 1)处理后，在组织粗化及针状α相析出的共同作用下接头强度和断后伸长率都有所降低(Rm=886 MPa，A=6。0％)。但经过较高温度的双重退火(PWHT2)处理后，弥散分布的针状次生α相显著提升材料的强度，且塑性仍保持较高的水平(Rm=925 MPa，A=6。2％)。对于拉伸断口，双重退火后裂纹扩展区主要是韧窝+撕裂棱和小解理刻面的混合，且裂纹在扩展过程大多与α片层呈一定角度进行扩展，说明在拉伸过程中接头的失效形式为穿晶的韧性-脆性混合断裂。对于接头的冲击韧性，较于热处理前14。8J的冲击吸收功，双重退火能显著提升接头的冲击韧性，且随着第一次退火温度的升高，接头冲击吸收功由38。6 J增加至41。2 J。

    线性摩擦焊焊后热处理微观结构抗拉强度硬度分布冲击韧性

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    Nb元素掺杂对亚稳相TbCu7型SmFe结构稳定性研究

    林笑罗阳王子龙于敦波...
    11-16页
    查看更多>>摘要：采用基于密度泛函理论的第一性原理计算方法结合实验数据研究Nb元素掺杂对亚稳相TbCu7型SmFe结构稳定性影响。进行了Tb-Cu7型SmFe超胞的搭建，并由计算结果分析了晶胞参数c/a比值、Nb元素占位、高温下Nb元素占位及Nb含量对TbCu7结构稳定性影响。由计算结果可得，相对于Fe-3g，Fe-61晶位，Nb元素取代Fe-2e晶位时晶胞具有最低的结合能与形成能，说明Nb进入晶胞结构时优先占据Fe-2e晶位，并且此时结构最稳定;当温度大于870℃时，Nb元素在Fe-2e晶位的占位概率开始下降，Fe-61，Fe-3g晶位的概率开始升高。同时X射线衍射(XRD)图谱表明在850℃左右，TbCu7型SmFe开始向2∶17型SmFe转变，这说明计算结果和实验结果可以很好地吻合起来，由此证明Nb元素占据Fe-2e晶位对结构有很好的稳定作用;随着Nb含量的增加，晶胞发生膨胀，晶胞参数c/a比值开始增大，从另一方面也说明Nb元素的添加可以有效地稳定TbCu7结构。

    钐铁氮第一性原理亚稳相稳定性

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    LaFe10.85Co0.65Si1.5C0.2合金在中性及酸性溶液中的腐蚀行为研究

    胡洁杨俊雅常润尧张施展...
    17-24页
    查看更多>>摘要：采用动电位极化法、电化学阻抗法对退火态LaFe10。85Co0。65Si1。5C0。2磁制冷材料在去离子水、NaCl溶液、HNO3溶液和H2SO4溶液中的腐蚀行为进行研究，采用扫描电镜(SEM)对磁体腐蚀前后的表面形貌特征进行观察。结果表明:LaFe10。85Co0。65Si1。5C0。2合金在去离子水和NaCl溶液中短时间浸泡后，表面即发生点蚀，腐蚀点分布随机，腐蚀点内主相及富La相被腐蚀，且富La相出现部分剥落。LaFe10。85Co0。65Si1。5C0。2合金在NaCl溶液的极化曲线阳极支上存在钝化区，随着Cl-浓度增加，钝化区间宽度变窄，阻抗谱中的膜阻抗变小，Cl-对钝化膜产生破坏。在酸性溶液中，LaFe10。85Co0。65Si1。5C0。2合金的α-Fe相作为阴极被保留，主相和富La相被腐蚀，且与相同浓度的HNO3相比，H2SO4溶液对于富La相的腐蚀程度更深。腐蚀速率受H+浓度影响，浓度越高，腐蚀速率越快。合金在酸性溶液中的腐蚀情况比在中性溶液更严重。LaFe10。85Co0。65Si1。5C0。2合金在去离子水、0。025 mol·L-1 NaCl溶液、0。025 mol·L-1 HNO3溶液和0。025 mol·L-1 H2SO4溶液中腐蚀电流密度分别为6。24×10-7，3。555× 10-5，4。92×10-4和1。33×10-3 A·cm 2，腐蚀速率依次增大。

    LaFe10.85Co0.65Si1.5C0.2磁制冷材料中性溶液酸性溶液腐蚀行为

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    La对大块LaFe11.6Si1.4合金的相、组织的影响与优化合金的磁热性能研究

    陈湘吕文梅杨崧李炎钊...
    25-34页
    查看更多>>摘要：研究了添加正常化学计量情况下La质量的3％和9％作为熔损的千克级浇铸LaFe11。6Si1。4圆盘试样的相和组织结构。结果表明，在铸态时两个圆盘的主相均为Fe和LaFeSi相，且在添加9％的La浇铸圆盘各处试样中均能观察到La5Si3相;在两个圆盘的边缘能观察到1∶13相的存在，但在1/2半径处、圆心处却不能观察到1∶13相。在1503 K热处理不同时间后，添加9％的La圆盘各处试样中Fe和LaFeSi相含量均低于添加3％的La圆盘对应试样。优化La添加量的合金圆盘(添加9％的La)热处理后，X射线衍射(XRD)图谱和扫描电子显微镜(SEM)图像证明Fe和LaFeSi相含量随热处理的时间延长而降低，观察不到在铸态试样中因冷却速率差异导致的组织偏析，且中心试样和边缘试样的相和组织结构基本相似。母合金中Fe，LaFeSi，La5Si3相可以在热处理过程中以某种扩散形成1∶13相，但在经过10h热处理后的优化合金中心试样中仍能观察到添加过量La而引起的La5Si3相。优化合金在经过5，8和10 h处理后中心试样的居里温度在191。5 K附近，在2T磁场下对应的最大磁熵变和相对制冷能力分别为20。0，24。4，24。4J·kg-1·K-1和158，183，188J·kg 1，这些参数同对应的边缘试样基本相同。

    千克级LaFe11.6Si14合金合金组织相关系磁热性能

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    镁/镍/钛激光熔钎焊接头组织性能研究

    陈国财程东海王德刘亚明...
    35-42页
    查看更多>>摘要：通过预置厚度为0。1 mm的Ni片作为中间层，将尺寸均为120mmx60mm×1mm(长×宽×高)的AZ31B镁合金板和TC4钛合金板进行激光熔钎焊搭接试验，对镁/镍/钛接头的界面宏观形貌和微观组织进行分析，探究界面结合区域对接头力学性能的影响。结果表明:预置Ni片后的接头焊缝成形良好。在最佳工艺窗口为"激光功率P=1250～1350W，焊接速度v=17～19mm·s-1"时，接头力学性能较好。随着激光功率和焊接速度的增大，接头的拉剪强度均呈现出先增大后减小的趋势，拉剪强度最高可达94。91 MPa。接头焊缝区由镁侧焊缝、钛侧焊缝和金属间化合物(IMC)层组成。镁、钛两侧焊缝间的界面结合面积大小及元素间反应生成的IMC层是提高镁/镍/钛接头力学性能的关键:Ni元素与Mg，Ti元素进行了良好的冶金反应，Ni与Mg，Al在镁侧焊缝生成弥散分布的Mg2Ni+AlNi镁侧化合物层，Ni与Ti在钛侧焊缝生成均匀分布的Ti2Ni钛侧化合物层;随着激光功率的增大和焊接速度的减小，接头单位时间内的热输入量增高，钛侧母材熔化量增多，使得镁钛焊缝界面结合面积增大，Ni在两侧焊缝中的扩散能力增强;当两侧焊缝成形良好且无明显裂纹时，接头力学性能更佳。

    预置Ni片激光熔钎焊界面结合金属间化合物元素扩散

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    Tl-2223超导薄膜的快速烧结新工艺研究

    金艳营韩徐蒋艳玲周新红...
    43-49页
    查看更多>>摘要：采用改进的快速升温烧结工艺在(001)取向的铝酸镧(LAO)衬底上制备Tl-2223超导薄膜，探索了在02环境下双温烧结过程中高温段烧结温度对超导薄膜晶体结构及超导性能的影响。X射线衍射(XRD)结果表明，烧结温度对Tl系超导薄膜的晶粒取向至关重要，采用合适的烧结温度可以制备出纯c轴取向生长的Tl-2223薄膜，且结晶质量良好;扫描电镜(SEM)图像显示超导薄膜表面平整，晶体结构致密，明显呈现出层状生长结构。907 ℃恒温2 min所制备的Tl-2223薄膜具有良好的超导性能，其临界转变温度(Tc)可达115 K，临界电流密度(Jc)约为1。6 mA·cm-2(77K，0T)。该工艺简化了Tl-2223超导薄膜的制备过程，有效提高了实验效率。

    快速升温烧结新工艺c轴生长Tl-2223超导薄膜铝酸镧

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    基于有限元模拟的RETaO4热障涂层隔热性能研究

    陆天龙冯晶种晓宇
    50-59页
    查看更多>>摘要：热障涂层可以保护涡轮发动机的高温金属部件，提高发动机的服役效率，延长其使用寿命。稀土钽酸盐因优异的高温热学和力学性能，有望成为新一代超高温环境下的热障涂层。实验测量热障涂层在高温下的隔热性能，操作复杂且结果不准确。采用有限元与实验相结合的方式，研究了热导率、对流传热系数、孔隙率、涂层厚度等对涂层隔热能力的影响，对比了 YTaO4涂层和氧化钇稳定氧化锆(YSZ)涂层的隔热性能。结果表明:涂层的热导率从2。5W·m-1·K-1降至0。3W·m 1·K-1，则隔热能力从143 K增加到520 K。热导率降低，涂层的隔热能力增强。若继续降低热导率，隔热能力的增强的速率更快。热障涂层隔热能力的提高与孔隙率的增加呈线性关系，当孔隙率为30％时，隔热能力达到390 K。增加涂层厚度和提高基底冷却的对流传热系数都可以提高涂层的隔热能力，但当涂层厚度大于0。5 mm或者对流传热系数大于1900 W·m-2·K-1时，隔热能力增加的速率更慢，因此增加涂层厚度和提高对流传热系数来提高涂层隔热能力的方法具有局限性。在更高温度下服役，YTaO4涂层比YSZ涂层的隔热能力更好，在1573 K下服役时，YSZ涂层隔热能力为205 K，而YTaO4涂层隔热能力达到392K。模拟了钽酸盐热障涂层的隔热性能，并验证涂层的隔热机制，为钽酸盐热障涂层的工程应用提供理论支持。

    热障涂层稀土钽酸盐有限元隔热

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    电弧离子镀制备ZnO压电涂层用于高压套管连接螺栓应力检测的研究

    安义岩王延伟刁凤新刘天奇...
    60-67页
    查看更多>>摘要：高压及超高压套管连接结构中螺栓预紧力分布不均松脱等故障已经成为影响高压套管安全可靠运行的主要影响因素。如何实现持续精准的连接结构中螺栓载荷监测并预警套管压力故障成为了前沿技术问题。贴片超声波及压电探头超声波是应力检测应用最为广泛的技术之一，但其检测精度不能满足要求;溅射型压电薄膜超声方法检测精度高，但压电薄膜沉积效率低，结晶取向控制困难。针对现有研究不足，采用脉冲电弧离子镀技术在合金钢基体上实现ZnO压电薄膜的快速制备，研究靶电流及偏压对ZnO压电涂层的晶体结构、表面形貌及声学性能的影响。结果表明，ZnO涂层的形貌与结构主要与沉积粒子能量有关，偏压越高则涂层结晶越差，而且其绝缘性能下降;靶电流的增加可以提升涂层的结晶质量，但会引入Zn金属大颗粒污染，进而影响压电涂层的绝缘性能。超声轴力检测结果表明，在偏压为0V以及电流为40 A的最优化工艺参数下制备的高电阻、高c轴择优取向的ZnO压电传感涂层材料，可以应用于高压套管中螺杆轴向载荷的高精度检测，为高压套管安全可靠运行提供了新的监测手段。

    高压套管脉冲电弧离子镀氧化锌压电涂层靶电流偏压

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    微波场中铌、铁选择性还原行为研究

    郭嘉诚金永丽赵增武
    68-78页
    查看更多>>摘要：为了综合利用白云鄂博尾矿中的铌、铁资源，将微波冶金技术与直接还原技术耦合，进行白云鄂博尾矿低温碳热还原试验，研究微波场中铌和铁的选择性还原行为，优化工艺参数。结果表明:微波能够降低白云鄂博尾矿碳热还原的温度，加快金属化速度，并且随着温度的升高、保温时间的延长、升温速率的加快，铁的金属化率增加。铌矿物的还原行为与矿物中含铁量和嵌布关系有关。在富含CaO和CaF2的区域，铌酸铁发生FeNb2O6→Nb2O5→CaNb2O6→Ca2Nb2O6F的矿相转变;铌酸钙发生CaNb2O6→Ca2Nb2O7→Ca2Nb2O6F的矿相转变。当矿物中全铁含量(TFe)=10。60％，温度小于1100 ℃时，铌矿物中的铌不能被C还原，主要以Ca2Nb2O6F的形式分布在渣相中;当TFe=29。20％，铌矿物中的铌在1000℃时开始被C还原成NbO2和NbC，并与Fe，FeS紧密粘连。微波场中铌、铁选择性还原的条件是还原温度900℃，保温时间40min，升温速率30℃·min-1时，铁的金属化率达到93。07％，铌矿物中的铌未被还原，实现了铌、铁的选择性还原。

    微波选择性还原铌酸铁铌酸钙含铁量

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    镁二次电池负极材料的研究综述

    王中霆邓容锐李荣黄光胜...
    79-89页
    查看更多>>摘要：随着经济社会的快速发展和工业化进程的快速推进，能源及储能设备的需求日趋增长。传统的锂离子电池虽然在一定范围内得到了应用，但是其资源匮乏、成本高和安全性差的问题制约了锂离子电池在大规模储能领域的进一步发展。在后锂离子电池时代，镁二次电池因其资源丰富、低成本、轻量化、高安全性、高能量密度等优势，有望应用于大规模储能领域。负极是镁二次电池发展和应用的关键因素，而今，镁二次电池仍处于研究初步阶段，其中负极材料的选择、优化及性能提升策略尤为重要。综述了现阶段常见的镁二次电池负极材料，包括纯镁负极材料、合金负极材料、嵌入型负极材料、界面膜改性负极材料等，分析了不同类型负极材料的优点、应用现状、匹配性问题、最新研究进展、潜在发展趋势等。最后，结合已有的研究成果，展望了镁二次电池负极材料未来的研究重点和策略。

    镁二次电池负极材料提升策略综述

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