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中南大学学报（英文版）
中南大学学报（英文版）

黄伯云

月刊

2095-2899

zngdxb@mail.csu.edu.cn

0731-88879765

410083

湖南省长沙市中南大学内

中南大学学报（英文版）/Journal Journal of Central South UniversityCSCDCSTPCD北大核心EISCI
查看更多>>《Journal Central South University of Technology》（即《中南大学学报（英文版）》ISSN 1005-9784,CN43-1231/TD）是国家教育部主管、中南大学主办的以材料、选矿、冶金、化学化工、机电、信息、地质、采矿、土木等专业学科为主的科技期,1994年创刊,双月刊。自2007年第1期起与世界著名德国科技出版集团施普林格(Springer-Verlag)联合出版。本刊已被《科学引文索引》（SCI-E）；《EI Compendex》(即EI核心版)；《化学文摘》；《金属文摘》；《铝工业文摘》等知名检索刊物收录：
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    预处理对喷射沉积Al-Cu-Li合金中Al3Zr粒子析出及再结晶行为的影响

    汪成张劲
    365-373页
    查看更多>>摘要：本文为探究如何调控喷射沉积Al-Cu-Li合金中Al3Zr粒子的析出以及其析出机制,通过扫描电镜、透射电镜和电子背散射衍射研究了预处理对喷射沉积Al-Cu-Li合金中Al3Zr粒子的析出行为及其对再结晶的影响.研究结果表明,喷射沉积Al-Cu-Li合金中Al3Zr粒子存在分布不均匀,其粒子数量密度在Zr原子过饱和度高的晶内更高,在过饱和度低的晶界附近更低;晶界附近和晶内均存在局部无沉淀析出带,且晶界附近存在少量粒子线性团簇.在均匀化过程中Zr原子与位错攀移之间发生交互作用使得Al3Zr粒子析出.在均匀化前热变形预处理增加了基体中位错数量进而促进了Al3Zr粒子析出,改善了粒子分布,抑制了局部无沉淀析出带.相比于(573 K/12 h)退火预处理和673 K下压缩10％预处理,673 K下压缩30％预处理试样中Al3Zr粒子密度更高,分布更均匀,尺寸更小.经过热压缩和固溶处理后,3种热压缩试样大角度晶界占比分别为30.3％、21.6％和17.3％.本研究将为喷射沉积Al-Cu-Li合金的研发提供依据.

    Al-Cu-Li合金喷射沉积预处理Al3Zr粒子再结晶

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    室温多道次ECAP变形对7075铝合金组织性能及沉淀相分布的影响

    罗雷杨博海杨西荣刘晓燕...
    374-386页
    查看更多>>摘要：本文采用扫描电镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)和高分辨透射显微镜(HRTEM)研究了等径角挤压(ECAP)变形对7075铝合金显微组织、力学性能、沉淀相分布及析出行为的影响.经四道次ECAP变形后原始晶粒尺寸由26μm细化至4.5μm,组织分布更加均匀,大角度晶界(HAGB)占比由8.1％提高到48.1％.经过ECAP变形后,变形晶粒逐渐转变为亚结构组织和再结晶组织,位错密度在动态再结晶(DRX)作用下逐渐降低,原始7075铝合金轧制态β-fiber织构转变为C型剪切织构,大块不规则沉淀相粒子逐渐破碎细化,弥散分布在基体中,通过HRTEM晶格条纹、XRD及SAED标定可知7075铝合金基体中主要沉淀相种类为Al2Cu、Al2CuMg和MgZn2相.经过四道次ECAP变形后,7075铝合金显微硬度及强度有着明显提高,其中屈服强度(YS)提高了166.1％.在ECAP过程诸多强化机制中,位错强化对于屈服强度的提升占比最高,细晶强化次之,第二相强化占比最小,三种强化机制对于ECAP过程中7075铝合金基体屈服强度贡献比例为2.33:1.67:1.

    7075铝合金等径角挤压沉淀相力学性能动态再结晶

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    梯度热处理快速优化Ti-6.8Mo-3.9Al-2.8Cr-2Nb-1.2V-1Zr-1Sn合金获得高强高韧性能的微观组织

    汪畅周薇李斯韫张晓泳...
    387-399页
    查看更多>>摘要：本研究采用高通量梯度热处理,建立了亚稳β钛合金Ti-6.8Mo-3.9Al-2.8Cr-2Nb-1.2V-1Zr-1Sn的微观组织与热处理之间的关系.首先,在梯度热处理炉中,对直径为10 mm、长度为92 mm的棒材进行746～909℃(β-转变温度(845±5)℃)的连续温度梯度固溶处理.然后,将梯度固溶后的样品切割成4个相同样品,其中3个样品分别在450℃、550℃和600℃下时效8 h.通过单个高通量样品的制备与表征,快速建立固溶温度对时效硬化行为的影响规律模型,并对梯度组织进行表征.结果表明:随固溶温度的升高,次生α相(αs)的宽度和间距减小,强度提高,伸长率降低,而随时效温度的升高,呈现相反的趋势;746°C固溶处理2 h后再在600°C时效8 h,获得了由初生α相(αp),亚微米级棒状α相(αr)和次生αs相组成的异构组织,具备很好强的韧性匹配,屈服强度和伸长率分别为1140 MPa和15％.

    高通量热处理亚稳β钛合金异构组织高强高韧

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    Cu合金在电弧熔丝增材制造过程中的组织与力学性能演化

    张青科杨杰孙文声宋振纶...
    400-411页
    查看更多>>摘要：本文研究了Cu-8Al合金在电弧熔丝增材制造过程中的微观组织、物相、显微硬度和拉伸性能的演化行为.结果表明,刚沉积的CuAl合金晶粒为尺寸较大的枝晶,在后道次的热影响作用下转变成较细小的柱状晶,而后柱状晶长大,直到晶粒尺寸在距样品端部几毫米的位置趋于稳定.刚沉积的CuAl合金发生Al的枝晶偏析,但在后道次热影响的作用下偏析可消除,使合金组织和成分均匀化.板状样品端部即最后沉积未受后续热影响的位置显微硬度高达HV 160,但随着Al偏析的消除以及枝晶转变成柱状晶,硬度降低到HV 80.原位拉伸结果显示CuAl合金板的抗拉强度高达400 MPa,伸长率可达50％,其屈服强度还有一定的提升空间.拉伸过程中原位观察到了位错滑移和晶粒转动,断裂机制总体为韧窝断裂,端部屈服强度更高、塑性略低、晶粒转动更普遍.总体上电弧熔丝增材制造的CuAl合金板除端部之外组织均匀,具备良好的力学性能.如需其组织性能均匀,或要求高耐蚀性,有必要在沉积后对端部进行局部热处理;如需更好的耐磨性能则不需处理.可进一步添加少量析出强化元素提高CuAl合金的强度与耐磨性能.

    电弧熔丝增材制造CuAl合金枝晶偏析晶粒转变显微硬度

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    添加Sn元素对Zr-16Nb-xTi(x=4wt％,16wt％)合金弹性模量及磁化率的影响

    薛人豪王东田悦言邓子旋...
    412-418页
    查看更多>>摘要：低弹性模量及低磁化率是新型生物医用合金设计过程中所需要的关键性能,但是目前已有的许多医用合金由于不能满足这两种关键性能的要求,从而被限制了其在临床医学上的应用,因此,本文提出了一种通过添加Sn元素来降低生物合金弹性模量和磁化率的方法.根据之前的关于Sn含量对Zr合金力学性能及磁性影响的研究及文献的报道,选择在Zr-16Nb-xTi(x=4 wt％,16 wt％)合金中添加4％和6％的Sn.通过表征Zr-16Nb-xTi-ySn(x=4 wt％,16 wt％;y=4 wt％,6 wt％)合金的微观组织,力学性能和磁性能后发现,随着Sn元素含量的增加,Zr-16Nb-xTi-ySn(x=4 wt％,16 wt％;y=4 wt％,6 wt％)合金中的β相和马氏体α″相含量分别呈现出上升和下降的趋势,除了Zr-16Nb-4Ti-6Sn之外,Zr-16Nb-xTi-ySn(x=4 wt％,16 wt％;y=4 wt％,6 wt％)合金的弹性模量,强度及伸长率随着Sn含量的增加而增加.随着Sn含量从4％增加到6％,Zr-16Nb-16Ti合金的磁化率下降最为明显.弹性模量的变化与合金中β和α″马氏体相含量的变化密切相关,添加Sn元素可以促进α′马氏体转变为与β相结构更为接近的α″马氏体,同时Sn元素本身的磁化率极低,这是合金总体磁化率下降的主要原因.在所研究的合金中,Zr-16Nb-4Ti-6Sn展示出最低的弹性模量及磁化率,显示出最优异的综合性能.

    生物医用材料锆合金力学性能磁性能

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    荞麦芯衍生的富氮和富氧可控多孔碳用于高性能超级电容器

    欧俊科张宏伟雷英李开阳...
    419-433页
    查看更多>>摘要：以荞麦芯为前驱体,通过一种简单有效的一步活化方法制备分层多孔碳.制备得到的多孔碳具有高比表面积(805.91 m2/g)和高孔隙体积(0.60 cm3/g).在三电极体系下,以0.5 A/g电流密度充放电,多孔碳在6 mol/L KOH中提供了330 F/g的超高电容.特别是当电流密度增加到100 A/g时,其电容仍可达到140 F/g.此外,在双电极系统中,其多孔碳构建的对称电容器在6 mol/L KOH电解液中可提供6.1 W·h/kg的输出.因此,这项研究为超级电容器电极材料提供了一条简单低成本的制备方法.

    荞麦芯多孔碳超级电容器

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    氧化硅基电解液用于稳定水系锌锰电池

    黄菁彭倩刘琨方国赵...
    434-442页
    查看更多>>摘要：由于水系电解液的活泼性,水系锌锰电池在低电流密度下稳定性仍然受到挑战.本文报道了一种新型实用的氧化硅基的ZnSO4/MnSO4混合溶液电解质(Si-ZMSO),显著提高了Zn-MnO2电池体系的循环稳定性.Si-ZMSO电解液拓宽了电化学稳定窗口,同时能够抑制锌负极的副反应.因此,锌对称电池表现出了400 h以上的良好循环稳定性.与ZnSO4/MnSO4水系电解液(ZMSO)相比,使用这种新型的混合电解质还可以提高Zn-MnO2电池的循环稳定性能.电池在高负载量和低电流密度下循环200次后仍表现出良好的容量保持率.这种新颖的合成策略有望拓展水系锌锰电池的研究思路和发展.

    混合电解质氧化硅纳米纤维锌负极循环稳定性Zn-MnO2电池

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    采用丁二腈拓宽Li/CFx一次电池的使用温度范围

    王宁罗振亚张庆丰潘俊安...
    443-453页
    查看更多>>摘要：在锂离子一次电池中,氟化碳(CFx)正极因具备高能量密度而广受关注.然而,低温下CFx正极的放电比容量急剧衰减.本研究采用丁二腈(SN)作为电解液添加剂,提高了−20℃ ～60℃宽温范围内的放电性能.实验结果表明,以0.5C倍率放电时,60℃、40℃、25℃、0℃、−10℃和−20℃的放电比容量分别是869.9 mA·h/g、801.9 mA·h/g、761.8 mA·h/g、527.3 mA·h/g、299.4 mA·h/g、140.7 mA·h/g,明显高于无添加剂的放电比容量792 mA·h/g、766.6 mA·h/g、723.6 mA·h/g、398.8 mA·h/g、207 mA·h/g、137.7 mA·h/g.由于丁二腈参与了固体电解质中间相的形成,有效地降低了电化学阻抗,加快了放电反应动力学,改善了电池的低温电化学性能.同时,SN改善了低温下电解液与隔膜之间的相容性,提高了Li+的迁移扩散速率.本研究提供了一种方便、低黏度的电解液体系,拓宽了Li/CFx一次电池在宽温域下的应用.

    Li/CFx一次电池丁二腈电解液宽温域放电比容量

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    采用DZ988N从复杂硫酸盐溶液中高效选择性萃取铜

    何静曹姝琼陈永明柳涛...
    454-464页
    查看更多>>摘要：采用鳌合萃取剂DZ988N从含Co(II)、Fe(II)、Cu(II)和Zn(II)的硫酸浸出液中分离铜,并对其螯合机理进行了研究.为了优化DZ988N的萃取工艺,通过单因素实验考察了萃取剂浓度(体积比)、水相初始pH值、萃取温度、时间与相比对金属萃取率(ηM)和分离系数(βCu/Co、βCu/Fe和βCu/Zn)的影响,得到DZ988N萃取铜的最优条件为:萃取剂DZ988N浓度25％,水相pH 2.0,萃取温度25°C,时间6 min,相比O/A=1/1.5.在此最优条件下,铜的一级萃取率达97.53％,而钴、铁和锌基本不被萃取.此外,采用平衡等温线法确定不同相比下的逆流萃取级数.研究结果表明,当萃取相比为1:1.0,1:1.5和1:2.0时,若使萃余液中铜离子浓度[Cu2+]aq不超过0.005 g/L,所需逆流萃取级数分别为2级、2级和3级.在最优条件下对硫酸浸出液进行2级逆流萃取铜,[Cu2+]aq=0.0044 g/L,铜萃取率达99.92％.

    铜萃取鳌合机理分离系数等温线图

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    钼酸钙浸出体系lgc?pH图的构建及其浸出行为分析

    张文娟车键勇朱纪念陈国举...
    465-476页
    查看更多>>摘要：CaMoO4是钼钨钙矿的主要成分,也是钼冶金过程中重要的中间产物.目前,钼酸钙的浸出主要集中于工业实践及实验研究,而浸出过程的热力学分析较少且不够系统.本文通过绘制Ca-Mo-H2O,Ca-Mo-PO4-H2O,Ca-Mo-SiO4-H2O,Ca-Mo-CO3-H2O,Ca-Mo-Y(EDTA)-H2O和Ca-Mo-F-H2O体系的lgc−pH图,研究了钼酸钙在常用浸出体系(Na2EDTA,Na2SiO3,Na3PO4,Na2CO3和NaF)中的分解行为.结果表明,CaMoO4及生成固体产物的稳定区依赖于pH值和浸出剂的浓度,适当的增加pH值和浸出剂浓度能够增加CaMoO4的溶解,促进浸出反应的进行.基于热力学分析,研究了CaMoO4在不同体系中的浸出行为,其结果与热力学分析完全吻合.本文构建的热力学图能够用于解释钼湿法冶金过程遇到的相关问题,并能够为CaMoO4的处理提供热力学途径.

    热力学钼酸钙浸出lgc−pH图

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