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中国有色金属学报
中国有色金属学报

黄伯云

月刊

1004-0609

f-ysxb@mail.csu.edu.cn

0731-88876765,88877197

410083

湖南省长沙中南大学内

中国有色金属学报/Journal The Chinese Journal of Nonferrous MetalsCSCD北大核心CSTPCDEI
查看更多>>本刊是中国科技论文统计与分析和中国科学引文数据库的源期刊。已被国际和国内著名检索系统和数据库收录。本刊的影响因子和总被引频次名列冶金、金属学类期刊前茅。
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    热输入对脉冲TIG电弧增材制造Ti6Al4V钛合金微观组织与力学性能的影响

    高震王颖杨蔚然杨振文...
    3366-3381页
    查看更多>>摘要：电弧增材制造固有的高热输入导致钛合金构件中易产生粗大组织,造成力学性能的下降.为细化钛合金组织,通过在电弧增材制造Ti6Al4V钛合金过程中施加脉冲电流,研究了基值电流和占空比对增材制造Ti6Al4V钛合金凝固过程微观组织和力学性能的影响,探究热输入对电弧增材制造Ti6Al4V钛合金凝固过程、微观组织和力学性能的影响.结果表明,随着基值电流和占空比的降低,沉积Ti6Al4V合金的热输入由988 J/mm下降到414 J/mm,凝固熔池温度梯度G逐渐降低,生长速度R逐渐增大,使得粗大β柱状晶向等轴晶转变.随着热输入逐渐降低,冷却速率由7.27℃/s提高到44.08℃/s;高冷却速率促进α板条细化,α板条宽度从1.07 μm减小到0.49 μm.β等轴晶的形成和α板条的细化提高了沉积Ti6A14V钛合金力学性能,试样的抗拉强度由914 MPa增加到1049 MPa,塑性保持在8%.

    脉冲电弧增材制造钛合金热输入温度梯度组织细化

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    Co掺杂富镍正极材料LiNi0.9Mn0.1O2的制备及其性能

    宋春晓张鹏孙晓倩张楠...
    3382-3393页
    查看更多>>摘要：采用共沉淀法、结合两段式煅烧工艺制备富镍正极材料LiNi0.9Mn0.1O2,并探究最佳终烧温度以及最优Co掺杂量.结果表明:最佳终烧温度为740℃,最优Co掺杂量为10%(摩尔分数);此时制备的正极材料LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2不仅保持了原有层状结构,而且层状结构更加有序、Li+/Ni2+混排程度最低;采用该正极材料装配的电池电化学性能最优异,在0.1C电流密度下,首次放电比容量为250.92 mA·h/g,100次循环后容量保持率为91.82%;在5C大倍率电流密度下,放电比容量可达200.55 mA·h/g.Co掺杂可稳定富镍正极材料的层状结构,抑制Li+/Ni2+混排,提高富镍正极材料的综合电化学性能.

    富镍正极材料共沉淀法Co掺杂Li+/Ni2+混排电化学性能

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    高压辊磨机用硬质合金柱钉的磨损和断裂行为

    瞿铁李詠侠伏坤邹丹...
    3394-3405页
    查看更多>>摘要：硬质合金柱钉性能的好坏直接影响高压辊磨机的使用寿命和生产效率,但关于柱钉的力学性能和使用性能的相互对应关系缺乏研究,导致在使用过程中缺乏硬质合金设计标准.本文通过研究柱钉硬度、抗弯强度和断裂韧性等性能特性对柱钉的耐磨性和抗断裂性能的影响规律,获得了破碎高硬石英岩的理想柱钉.结果表明:影响柱钉断裂数量的主要因素是断裂韧性,而非抗弯强度;随着断裂韧性从16.21 MPa∙m1/2增大至21.57 MPa∙m1/2,抗疲劳断裂能力提升,断裂数量百分比从3.77%降低至0.柱钉的磨损主要为磨粒磨损,随着硬度从HRA 86.2增大至HRA 88.3,抗磨损性能提升,磨损速率从7.92 μm/h降低至2.33 μm/h.对于石英含量高达64.23%、单轴压缩抗压强度达159 MPa的矿石破碎,当柱钉的硬度达到HRA 87.8、断裂韧性达到19.55 MPa∙m1/2时,能有效抑制柱钉的磨损和断裂.

    高压辊磨机硬质合金柱钉磨粒磨损疲劳断裂

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    基于分子动力学的纳米银烧结互连性能

    张健生叶贵根张彭孟康...
    3406-3421页
    查看更多>>摘要：建立了芯片(SiC)和基板(Cu)通过纳米银颗粒(AgNPs)烧结互连的分子动力学模型,模拟了不同温度下的烧结过程,对烧结样品和互连界面进行了单轴拉伸模拟,总结了烧结温度对烧结样品整体强度和界面强度的影响规律.结果表明:烧结温度较低时,AgNPs与SiC板间的烧结颈宽度大于AgNPs与Cu板间的烧结颈宽度,而烧结温度比较高时则情况相反.烧结样品整体拉伸断裂位置将偏向烧结颈宽度较小的一侧,两个烧结颈的宽度差越小,断裂位置越趋向中间位置,且整体拉伸断裂能与两个烧结颈的宽度差呈反比.SiC/Ag互连界面比较脆,并且烧结温度越高,脆性越明显,而Cu/Ag界面偏韧,其韧脆性受烧结温度的影响较小.

    烧结纳米粒子界面力学性能分子动力学模拟

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    冶金与地球化学过程中Fe-Co-Ni-Cu亲氧性和亲硫性规律

    王帅孙丰龙赵中伟
    3422-3434页
    查看更多>>摘要：Fe、Co、Ni、Cu在冶金上的提取分离与地球化学成矿在原理上具有高度的相似性,例如岩浆熔离成矿与火法冶金、热液成矿与湿法冶金、风化成矿与湿法冶金、生物地球化学成矿与生物冶金.元素在地球化学迁移和冶金提取过程中体现出的化学性质相似,在地球化学过程中,Fe、Co、Ni、Cu经常伴生成矿,如铁镍矿、镍钴矿、铜钴矿等硫化或氧化类矿物;在冶金过程中,这四个元素则体现出很强的亲氧亲硫化学规律性.利用过渡金属元素Fe、Co、Ni、Cu在成矿中显现出的元素亲和性差异作为相似元素相互分离的理论指导,可以从新的角度理解提取冶金.本文通过分析四种元素的地球化学行为与冶金行为,发现其对氧的亲和性顺序为Fe＞Co＞Ni＞Cu,对硫的亲和性顺序为Fe＜Co＜Ni＜Cu.此结论可为元素选择性硫化、氧化提供理论依据,同时也为金属元素相互分离提供更多可能的研究方法.

    铁钴镍铜提取冶金地球化学亲氧性亲硫性

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    湿法冶金工艺提铌现状与展望

    田丛众邹文杰刘凤阳路雨馨...
    3435-3451页
    查看更多>>摘要：铌具有耐高温、耐腐蚀、超导性好等优良特性,是现代工业中不可或缺的关键原材料.湿法冶金是生产高纯铌产品(纯度＞99.5%)的主要工艺.HF能将90%铌矿分解,但仅适用于高品位铌矿,工业生产中多采用H2SO4-HF二元浸出体系,在使用H2SO4浸出铌矿时需严格控制H2SO4浓度和矿石中硅质和钙质脉石的含量,草酸等有机羧酸也可减少对HF的依赖,但单独使用效果较差.碱性介质分解工艺用钾盐和钠盐分解铌矿,可用于处理低品位铌矿,但存在碱消耗量大及对设备要求高等弊端.亚熔盐法可提高铌矿分解效率并减少碱的消耗,有望实现低品位铌矿的高效提取.在铌矿浸出液的萃取分离中,MIBK、TBP、CHO和2-OCL是4种商业化萃取剂,存在依赖HF、溶剂损失大、萃取效果波动大等不足;离子交换工艺研究较少,却有望用于低浓度铌矿浸出液的提取;化学沉淀工艺常用于萃取后富液的处理,将可溶性铌盐转化为沉淀再经过煅烧获得铌产品,该工艺选择性较差,产品纯度较低.未来应着力开发高效选冶联合和火法湿法联合工艺,开展铌矿分解和浸出的动力学研究,探明影响铌矿分解的控制性步骤,开发针对低浓度铌矿浸出液的高效、低耗和高选择性提取工艺.

    铌矿低品位湿法冶金提取联合工艺

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    铜阳极泥湿法预处理除杂同步富集稀贵金属

    程郅璇张福元马勇齐徐娟...
    3452-3464页
    查看更多>>摘要：铜阳极泥高效预处理除杂是分离精炼稀贵金属的前置关键环节.本文基于铜阳极泥的理化特征,提出H2SO4-H2O2体系常压选择性自催化氧化除杂同步高效富集稀贵金属新工艺,考察了多种因素对Cu、As、Se、Te浸出率的影响.结果表明:铜阳极泥主要物相为PbSO4、CuSO4、Ag2Se、Cu2Te、Cu2Se和Cu等,在H2SO4用量120 mL/kg、H2O2用量260 mL/kg、液固质量比5∶1、反应温度35℃和反应时间1 h的优化条件下,Cu、As的浸出率分别为98.33%、58.22%,Se、Te的浸出率分别仅为7.49%和23.97%,而Au和Ag均未浸出.浸出渣微观组织为尺寸50～100 nm的镶嵌式团状颗粒,主要由PbSO4、Se、Ag2Te和Ag物相组成,原料中Cu2Te、Cu2Se和Ag2Se物相明显消失.浸出渣中Ag和Au的含量分别为9.33%和0.293%,富集比为1.5,Cu含量由14.30%降至0.39%,满足后续贵金属分离精炼要求.该工艺在常温常压下实现了铜阳极泥中杂质的高效分离和稀贵金属的定向富集.

    铜阳极泥硫酸双氧水浸出铜稀贵金属

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    含碳难处理金精矿生物预氧化-TCCA浸金实验研究

    牛会群杨洪英佟琳琳
    3465-3475页
    查看更多>>摘要：某含碳难处理金精矿中金含量15.9 g/t,铁、砷、硫和总碳的质量分数分别为23.17%、3.41%、24.7%和6.06%.金主要以次显微颗粒的形式被包裹于黄铁矿和砷黄铁矿中,同时碳引发"劫金"效应.本文针对该金精矿的特点开展了生物预氧化-TCCA(三氯异氰尿酸)浸金实验研究,建立多元线性回归模型分析浸金过程各因素对浸金效率的显著性影响.结果表明:经生物预氧化作用后,金精矿中硫和砷的分解效率分别可达63.59%和85.77%.拉曼光谱显示金精矿中碳质物缺陷减少,碳质物吸附能力下降.另外,多元线性回归模型分析显示,TCCA浓度、NaCl质量浓度和反应温度对浸金效率产生显著的影响,并呈正相关.TCCA浸金的最优化条件为:TCCA浓度0.22 mol/L,NaCl质量浓度30 g/L,反应温度45℃,矿浆中固体质量分数20%和反应时间3 h.在最优条件下,浸金效率可达87.49%,浸出液中金浓度为6.004 mg/L.

    含碳难处理金精矿生物预氧化拉曼光谱TCCA浸金多元线性回归模型

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    顶侧吹双炉连续炼铜渣型优化

    吴星月陈凤阳陈朝辉何恩...
    3476-3489页
    查看更多>>摘要：利用FactSage软件研究了赤峰双炉连续炼铜过程中不同渣系和造渣剂添加量对熔渣熔点、黏度的热力学影响规律.结果表明:熔炼渣熔点是随CaO、SiO2、MgO以及Al2O3添加量增加而增大的.当吹炼渣中CaO含量超过15%时,吹炼渣的熔点迅速升高.熔炼渣黏度随CaO、SiO2和MgO添加量的增加而降低,随Al2O3添加量增加而增大.结合生产实际得出:随着熔炼温度从1200℃升高至1350℃,熔体黏度由0.3 Pa·s降低至0.128 Pa·s.吹炼渣黏度比熔炼渣黏度小,随CaO和SiO2添加量增加而减小,说明适当升高温度和造渣剂添加量有助于提高渣的流动性.在1340℃熔炼时,最优熔炼渣型组成为CaO 2.5%～3%,SiO2 20%～22%,MgO 1.5%,Al2O3 4%～4.5%,铁硅比为1.9～2.0.在1280℃吹炼时,最优熔炼渣型组成为CaO 8.5%～9.5%,SiO2 1.5%～2.5%,铁含量在30%左右,铁钙比为3.4左右.

    FactSage铜冶炼铜渣渣型优化熔化温度黏度

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    砷酸复盐矿化沉淀高效除砷行为及机理

    房金梅孙伟韩海生徐龙华...
    3490-3501页
    查看更多>>摘要：针对常规化学沉淀法处理碱性含砷废水无法高效选择性除砷的问题,提出采用砷酸复盐矿化沉淀法处理含砷废水.对25℃的Mg2+-NH4+-AsO43--OH--H2O体系进行了热力学计算,研究了工艺参数对除砷率的影响,为砷酸复盐矿化沉淀过程建立了动力学调控机制,探索了杂质离子对除砷效果的影响.结果表明:pH对除砷率和砷渣品位的影响显著;增大镁盐和氨盐用量能在一定程度上提高除砷率,但镁盐过量时砷渣品位会随镁盐用量的增加而减小;增加镁盐用量有利于缩短达到平衡所需的时间;升温会明显降低除砷率和砷渣品位.杂质离子Ca2+、Fe3+和SiO32-的加入会形成新的化合物并与砷共沉淀,对除砷具有促进作用,而加入PO43-形成磷酸复盐与砷酸复盐的形成存在竞争关系,会抑制砷酸复盐矿化除砷.

    含砷废水热力学动力学砷酸复盐选择性除砷

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