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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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    显微组织类型对TB17钛合金力学性能的影响

    商国强张晓泳王新南李超...
    153-163页
    查看更多>>摘要：研究了TB17钛合金不同显微组织特征在固溶态和固溶时效态时,对其相组成、室温拉伸性能和断裂韧度的影响.结果表明,TB17钛合金经不同固溶热处理并冷却到室温后,不同显微组织特征的相组成相差不大,主要由残余β相和α相组成,无β→ω相变和β→α"等非平衡相变发生;从β单相区固溶冷却后,显微组织为单一β相组织;固溶处理状态下,随着α相含量由单一β相的0提高到网篮组织的8.06％,其拉伸强度逐渐提高,而拉伸塑性下降明显.经固溶时效处理后,具有不同显微组织特征的TB17钛合金均析出了弥散分布的细片层状时效α相,其中双态组织最薄,网篮组织最厚,拉伸强度的提高是细片层状α相的厚度和等温时效后析出的细片层状α相体积分数共同作用的结果,且拉伸强度提高的幅度与析出的细片层状α相体积分数成正相关关系;片层状α相厚度与其断裂韧度成正相关关系,且固溶处理后存在的粗片层状α相的影响更大.

    TB17钛合金显微组织力学性能断口形貌

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    Nb30Ti35Co35合金定向凝固组织演化和显微硬度研究

    王豪闫二虎王金华褚海亮...
    164-173页
    查看更多>>摘要：三元以及多元合金凝固过程中,多组元间相互耦合和溶质再分配造成其凝固路径及其组织异常复杂,到目前为止尚未建立起完整统一的三元共晶凝固理论模型,凝固组织和机械性能的本质关系亟待研究.基于此,针对Nb30Ti35Co35共晶合金(实测Nb31Ti34Co35)开展了不同抽拉速率(v=3,5,15,30,70 µm·s-1)下的定向凝固实验研究,测量其显微硬度(H),旨在探索不同抽拉速率下合金的微观组织演化规律,并构建组织和性能之间的关系.结果表明:除极少量初生α-Nb外,常规铸态合金几乎完全由共晶(α-Nb+TiCo)组织构成,相类似地,定向凝固合金组织中也含有相同的组织类型(少量的Ti2Co除外),即初生α-Nb和共晶(α-Nb+TiCo)组织;随着抽拉速率的逐渐增加,初生相α-Nb依次经历了"圆球状→团簇状→枝晶状"的转变,稳态生长区内共晶组织逐渐粗化,共晶排列不规则且相间距明显变大,淬火界面失稳并依次经历胞状界面到枝晶状界面转变;另外,与常规铸态合金相比较,定向凝固后合金的显微硬度明显提升并随着抽拉速率的减小而显著增加,二者关系为H=222.4+v-0.4328+319.8,其中,抽拉速率为3μm·s-1时的合金显微硬度值最大,为HV0.3462,约为铸态合金的1.5倍.证实了定向凝固工艺可以调控合金显微组织,进而有效提高Nb-Ti-Co合金机械性能.

    Nb-Ti-Co合金定向凝固微观组织显微硬度

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    激光选区熔化成形TC4的电解质等离子抛光工艺与性能

    宗学文武伟杰刘登科张超...
    174-186页
    查看更多>>摘要：利用PEP200电解质等离子抛光(PEP)设备研究了工艺参数对激光选区熔化成形TC4表面处理效果的影响.设计溶液温度、抛光电压和浸入深度对表面质量及抛光效率影响的实验,并通过对复杂零件PEP验证最佳工艺参数选择的合理性,设置电解液浓度为4％(质量分数),抛光时间为15 min.通过粗糙度仪、光学显微镜(OM)、共聚焦显微镜和扫描电子显微镜(SEM)等对样件表面粗糙度(Ra)、表面形貌、三维轮廓及元素成分进行测试.结果表明,使用PEP降低激光选区熔化成形TC4零件表面粗糙度的最佳工艺参数为:抛光电压为280 V,溶液温度为90 ℃,浸入深度为40mm;材料去除率的最佳工艺参数为:抛光电压为280 V,溶液温度为80℃,浸入深度为20mm.Ra最低可降至1.906 µm,材料去除率最高可达5.98 μm·min1.复杂TC4零件整体光泽度实测可达253 GU,Ra从9.534 μm下降到1.987 µm,下降率达79.16％.SEM图像显示,PEP处理后TC4零件表面由喷砂冲击所造成的大量撕裂纹完全去除.三维轮廓颜色变化更加均匀,峰差仅为37.47 μm.表面杂质元素均已去除,且未检测到电解液成分元素的残留.通过优化PEP工艺参数,有效去除了零件表面缺陷,提升了TC4复杂零件的表面质量及抛光效率.

    电解质等离子抛光(PEP)激光选区熔化正交实验TC4工艺参数表面质量抛光效率

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    淬火-回火工艺对高速翻转犁用28MnB5铁基合金的组织及性能影响

    郭顺倪豪豪黄豪常亚南...
    187-195页
    查看更多>>摘要：为了解决现有国产高速翻转犁入土部件因硬度和强度不足而导致的服役寿命偏低的问题,对28MnB5铁基合金采用了淬火-回火(QT)的热处理工艺,并探讨了该工艺对28MnB5铁基合金微观组织与力学性能的影响机制.结果表明,热轧态28MnB5铁基合金的组织主要由铁素体和珠光体交替分布而成的带状组织组成.与热轧态28MnB5铁基合金显著不同,经淬火-回火工艺处理后(QT态)的28MnB5铁基合金的组织主要由尺寸细小且均匀分布的板条马氏体组成,其单个板条马氏体的面积主要集中在0～5 μm2范围内.力学性能测试结果表明,经过淬火-回火处理后的QT态28MnB5铁基合金的硬度和强度具有显著提升,具体表现为屈服强度从561 MPa提高至1451 MPa,抗拉强度从744 MPa提高至1843MPa,洛氏硬度从HRC 18.8提高至HRC51.3.这主要归因于28MnB5铁基合金中的B元素在淬火过程中显著提高了铁基合金的淬透性,获得了近乎全马氏体的QT态28MnB5铁基合金.研究成果可望为具备高硬度高强度性能的农机入土部件制造提供可行的技术方案.

    28MnB5铁基合金马氏体小角度晶界高强度高速翻转犁

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    新型三元复合材料对低浓度含铀废水的去除性能及机制

    张益硕周仲魁李龙祥孙占学...
    196-213页
    查看更多>>摘要：为解决羟基磷灰石(HAP)基吸附材料合成步骤复杂、易团聚及成本高等问题,采用一步水热法合成十六烷基三甲基溴化铵改性羟基磷灰石-膨润土(CTAB-HAP-B)三元复合材料,并研究其对低浓度含铀废水的去除性能.通过单因素试验和正交试验得出,当pH为4.0,铀(Ⅵ)浓度为10mg·L-1,时间为160 min,温度为室温(298.15 K),CTAB-HAP-B用量为0.05 g,转速为165r·min1,废水体积为50 ml时,其对低浓度含铀废水去除率可达99％左右.通过扫描电子显微镜(SEM)、能谱(EDS)、X射线衍射(XRD)、全自动比表面分析(BET)、全自动孔隙度分析(BJH)、X射线光电子能谱(XPS)和傅立叶红外光谱(FTIR)对CTAB-HAP-B的形貌、比表面积、孔径、元素组成、晶型、表面官能团进行表征,得出其吸附机制主要为离子交换和官能团的配位.优化了HAP基吸附材料对低浓度含铀废水的去除性能,可为低浓度含铀废水的处理提供试验依据,并提出环境吸附材料的研究需利用不同材料之间的协同作用以克服单一吸附材料的局限性,该思路有利于未来研究和设计潜在的环境功能吸附材料.

    吸附新型复合材料机制铀

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    铜闪速熔炼炉渣中铁橄榄石相固砷机制研究

    张惠斌胡彬徐圣航曹华珍...
    214-224页
    查看更多>>摘要：铜冶炼炉渣含有大量的铁橄榄石相,在闪速熔炼过程中具有较高的固砷潜力.为了厘清铁橄榄石在闪速炉中的固砷条件,以Fe,Fe2O3,SiO2和CaHAsO4为原料通过高温烧结过程研究铁橄榄石的形成过程,探讨了气氛和温度对铁橄榄石固砷行为的影响.采用X射线荧光光谱(XRF)、扫描电子显微镜(SEM-EDS)、X射线衍射(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)和电感耦合等离子体质谱(ICP-MS)等手段对炉渣和烧结试样的成分、物相、形貌和元素化学状态进行表征,同时采用毒性浸出试验(TCLP)和第一性原理分析铁橄榄石固砷的稳定性.结果表明,Ar下烧结产物为铁橄榄石相,且当烧结温度从1000℃升高至1300℃时,铁橄榄石的砷浸出浓度从131.4mg·L-1降低到3.563 mg·L1,砷浸出率从35.04％降低到0.19％,展现出比氧化烧结后的Fe3,SixO4相更高的固砷稳定性.XPS结果表明,空气和Ar下形成的Si-O-As键有利于提高固化渣的稳定性,且Ar气氛和烧结温度的提高可以促进Si-O-As键的形成.第一性原理计算表明,烧结产物中AsO4和SiO4四面体所形成的Si-O-As键以及Fe原子对AsO4结构中O原子的强相互作用是铁橄榄石固化/稳定化砷的主要机制.

    铜闪速熔炼铁橄榄石砷固化/稳定化毒性浸出

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    锂离子电池性能衰减与热失控机制研究进展

    郭斌刘新华何瑢高心磊...
    225-239页
    查看更多>>摘要：锂离子电池具有能量密度高、功率密度高、自放电率低等优点,已经广泛应用于新能源汽车.但是,在循环使用的过程中,锂离子电池会逐渐发生老化,降低其能量存储和功率输出能力,不仅会缩短新能源汽车的续驶里程和使用寿命,还会带来安全隐患.因此,锂离子电池的老化及其对安全性能的影响规律需要重点研究,以便更好地进行电池寿命和安全的管理与预警.从锂离子电池的组成结构出发,分别对各组成部分的内部老化机制进行了全面综述,分析了温度、充放电倍率、荷电状态等外部因素对电池衰减的影响,并对热失控机制,以及老化作为主要诱因导致的热失控进行了综述,探讨了高比能锂离子电池由于新材料体系的应用而带来的新的老化和热失控机制,提出复杂车载工况下高能量密度锂离子电池的老化和全寿命周期热失控性能演变规律研究,是电池在线智能管理和退役后状态与安全性评估的重点研究领域.

    新能源汽车锂离子电池老化机制热失控副反应

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    大尺寸非晶合金的成分设计和新制备方法研究进展

    侯少杰李春燕李春玲张强...
    240-253页
    查看更多>>摘要：非晶合金,又称为金属玻璃(MG),是一种新型的多功能材料,具有长程无序,短程有序的原子结构.由于不存在晶粒、晶界及位错等缺陷,非晶合金具备一系列优异的综合性能,在众多领域有着极大的应用前景,受到众多学者的广泛关注.但非晶合金的形成受到玻璃形成能力以及冷却速率的限制,使得该材料的尺寸远小于传统金属材料,极大地限制了其在工程领域的推广及应用.针对如何突破非晶合金尺寸限制的问题,研究学者们给予了充分的关注及和研究.简要介绍了非晶合金的发展历史,总结了临界尺寸≥15 mm的非晶合金成分及其制备方法,同时阐述了获得较大尺寸非晶合金的策略,包括根据经验准则、高通量制备及表征、机器学习得到高玻璃形成能力(GFA)的合金成分设计方法以及低温热塑性连接、焊接、放电等离子烧结及3D打印的获得大尺寸非晶合金的制备技术,并对这些方法的发展提出展望.

    大块非晶合金玻璃形成能力成分设计制备方法

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    硅片近边缘形态的研究进展

    摆易寒周旗钢宁永铎王新...
    254-261页
    查看更多>>摘要：关于硅片近边缘形态已有的研究主要集中在评价方法、工艺改进以及加工装置上.国际半导体产业协会(SEMI)标准量化评价硅片近边缘形态,约定了有关硅片近边缘卷曲度(ROA)、近边缘曲率、近边缘局部平整度、近边缘不完整区域局部平整度的评价方法,可以依据不同的应用场景选择适合的评价方法来判断近边缘形态.对于硅片近边缘形态的测量手段,可以分为近边缘卷曲(ERO)和近边缘微粗糙度两个方面.探究了抛光工艺和抛光前道制程对硅片近边缘形态的影响:抛光工艺会影响硅片近边缘局部平整度和硅片ROA,通过控制抛光压力、抛光时间和转速等工艺参数以及抛光垫和抛光浆料等工艺耗材可以改善硅片近边缘局部平整度;对于300mm硅片,通过对抛光垫的改良和创新,设计出双层抛光垫以及3层抛光垫,可以缓解硅片近边缘塌陷.对于200mm硅片,通过匹配腐蚀工艺和双面研磨工艺有益于改进局部平整度.近边缘形态相关专利主要通过改进工艺流程、引入单面磨削、改变硅片形状来改善硅片近边缘形态.

    近边缘卷曲(ERO)近边缘曲率近边缘局部平整度键合

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    纳滤膜传质机制模型及在盐湖提锂应用中的研究进展

    刘悦宇李婷婷李世伟尹少华...
    262-276页
    查看更多>>摘要：纳滤膜技术基于膜孔筛分和界面道南效应,实现不同价态离子分离,无需引入其他溶剂,是一种绿色环保的新型分离技术.根据中国盐湖卤水高镁锂比现状及难开采、产量低等特点,将纳滤分离技术应用于盐湖锂资源提取中具有深远意义.总结了盐湖卤水中提锂的现状,对比了盐湖提锂技术的优劣,对国内外从事纳滤膜相关研究的机构及其典型成果进行了分析.并对目前纳滤膜材料的设计与制备以及膜材料的发展进行了总结和展望,同时,深入研究了纳滤膜表面传质模型对纳滤膜实现镁锂分离机制及促进纳滤膜广泛应用所具有的重要意义.最后,对纳滤膜技术特点进行了分析总结,对常用的纳滤膜传质模型的研究进展进行了详细综述,在此基础上提出了在盐湖提锂中运用纳滤膜分离技术的未来发展方向.

    盐湖卤水镁锂分离纳滤膜传质模型

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