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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：
正式出版
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    聚乙烯亚胺的抑膨促渗机理

    阳慧芳沙傲阳何正艳吴明...
    317-329页
    查看更多>>摘要：为解决风化壳淋积型稀土矿(WCE-DREO)原地浸出过程中出现的滑坡和浸出速度慢等问题,研究了聚乙烯亚胺(PEI)对蒙脱石(MMT)和风化壳淋积型稀土矿的抑膨性能及作用机理.随着聚乙烯亚胺浓度的增加,聚乙烯亚胺对蒙脱石和风化壳淋积型稀土矿的抑膨效果逐渐增强.由0.4%聚乙烯亚胺和2%硫酸铵组成的复合浸出剂与单独使用2%硫酸铵相比,稀土的浸出效率从93.94%提高到95.24%,浸出时间缩短了约33%.聚乙烯亚胺可通过水解产生大量—NH3+,从而中和黏土矿物夹层和表面的负电荷,减少静电排斥,削弱黏土矿物的水化和膨胀.PEI可在黏土颗粒上形成一层聚合物膜,改变颗粒表面的亲水性,减少水的侵入.小颗粒在长链PEI的包裹和桥联作用下发生团聚,从而增大了颗粒尺寸,有利于浸出剂的渗入.PEI骨架还能嵌入黏土夹层并挤出夹层水,从而抑制黏土矿物的膨胀.

    聚乙烯亚胺蒙脱石风化壳淋积型稀土矿抑膨促渗

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    TiAl合金表面Al-Y渗层的抗热腐蚀性能

    李涌泉郝清锐梁国栋刘广君...
    330-345页
    查看更多>>摘要：针对TiAl合金抗热腐蚀性能不足的问题,采用扩散渗法在其表面制备了Al-Y渗层,研究了催化剂类型对渗层组织结构的影响,分析了渗层的热冲击性能,对比研究了TiAl基体和Al-Y渗层在25%NaCl+75%Na2SO4熔盐(质量分数wt.%)中的热腐蚀行为.结果表明:用不同催化剂制备的Al-Y渗层具有相似的结构,与基体均为良好的冶金结合,由外向内均由富Al外层、TiAl3中间层和TiAl2内层构成,但当采用NH4Cl为催化剂时,渗层的致密度和均匀性较用NaF和AlCl3·6H2O催化剂好.在1000℃热冲击下,Al-Y渗层较基体合金具有更强的抗热冲击性能.TiAl合金在热腐蚀时,基体中的片层状α2-Ti3Al相首先与O、S介质发生选择性腐蚀,随后形成灾难性腐蚀;而Al-Y涂层在热腐蚀初期会形成致密的Al2O3氧化膜,有效地保护了渗层,随着热腐蚀时间的延长,由于渗层内原子的内外扩散和腐蚀应力,渗层逐渐开裂,裂纹成为O和S元素的扩散通道,但在此过程中,渗层中的TiAl3相发生分解,为裂纹部位提供Al源并形成Al2O3来填补裂纹,延缓了O和S原子的内扩散速率,增强了TiAl合金的耐热腐蚀性能.

    TiAl合金Al-Y渗层组织结构热冲击热腐蚀

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    粉末冶金Al-5.6Zn-2Mg合金在热压缩过程中加工硬化特性及本构模型的比较

    KATIKA HarikrishnaDAMODA R.K.DAVIDSON M.J.SEETHARAM R....
    346-368页
    查看更多>>摘要：在300～5000℃、应变速率为0.1～0.0001 s-1的条件下,在万能试验机上对Al-5.6Zn-2Mg铝合金进行热压缩试验,以确定动态再结晶开始时的加工硬化速率曲线σc(εc)以及关键特征σc(εc)、σp(εp)和σss与Z系数之间的相关性.使用了四个本构模型,Arrhenius模型、改进的Johnson-Cook模型(MJC)、改进的Zerilli-Armstrong模型(MZA)和开发的人工神经网络(ANN).结果表明,ANN型模型和Arrhenius模型的相对误差的绝对平均值最低,分别为0.486%和3.36%,MZA型模型和MJC型模型的相对误差的绝对平均值较高,分别为8.84%和3.93%.由于Arrhenius模型能够处理各种因素之间的非线性关系,因此它被认为是最合适的预测模型,但在材料性质未知或实验数据有限的情况下,MJC模型可能是一种更简单的替代方法.MZA模型不适合估计热压缩时的流变应力.此外,训练最好的神经网络模型的预测性能最好,相对误差的绝对平均值为0.486%,R值为0.99.

    加工硬化速率曲线本构建模热压缩EBSD分析流变曲线

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    衬板叠轧Mg/Al复合板基体组织演变优化强塑性机制

    张安鑫李峰牛文涛高融合...
    369-383页
    查看更多>>摘要：Mg/Al复合板兼并了镁合金的轻质性及铝合金的可塑性、耐腐蚀等性能,显著增强了其综合性能,但制造周期长、工艺要求高等不足制约了异质复合板成形技术的快速发展.为此,本文提出一种衬板辅助叠轧成形新方法.研究结果表明:3ARB时Mg/Al复合板抗拉强度可达235 MPa,伸长率为14.7%,镁板中出现明显的韧窝,呈韧性断裂特征,综合性能为最佳.由于此时Mg板基面滑移与非基面滑移同时开动,促进了动态再结晶的生成,此时Mg板再结晶比例为77.21%.随着累积叠轧的进行,大角度晶界增加和晶粒细化明显,原始晶粒已经基本破碎细化成等轴晶,Mg、Al基体硬度波动逐渐减小,复合板内部结构逐渐趋于稳定.本研究可为高性能异质复合板成形制造提供了一种新思路.

    衬板叠轧Mg/Al复合板再结晶晶粒细化强塑性

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    玻璃纤维板阵列增多层吸波复合结构

    麻晢乂培黎嘉乐姜超
    384-398页
    查看更多>>摘要：本文将电路模拟吸波阵列与玻璃纤维介质板(FEPL)阵列结合,采用真空热压成型工艺制备了一种具有超宽带强吸波性能的多层复合结构.整个FEPL阵列复合结构的表面密度约为2.4 kg/m2,厚度约为10.0 mm.仿真和测量结果均表明,FEPL阵列可以明显改善吸波结构的斜入射角的稳定性,提高电磁吸收率,拓宽吸收带宽.在斜入射角40°～60°范围内,FEPL阵列显著提高了吸波复合结构的吸收性能,同时将相对带宽(FBW)拓宽了约9.1%;此外,它还将复合吸波结构正入射角的平均反射系数从-14.4 dB降低到了-25.7 dB,降低了约11.3 dB.本文所提出的玻璃纤维板阵列增多层吸波复合结构性能优异,制备工艺简单,适合实际工程应用.

    超宽带微波吸收复合材料玻璃纤维板阵列电路模拟吸波体

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    锌基镀层热成形钢裂纹的产生、扩展机理及高温力学性能研究

    李学涛朱国森马闻宇邵蓉...
    399-415页
    查看更多>>摘要：本文通过锌基镀层热成形钢的Gleeble试验和实际零件热冲压试验,在材料高温性能分析的基础上,建立了材料模型,用于高精度地拟合真应力和真应变之间的关系,进而研究成形温度、铁素体形成和弯曲变形对液态锌致基板脆裂(LMIE)的影响.结果表明,真应力随着变形温度的下降而增加.当变形温度为820℃时,LMIE导致真应变较低,约为0.13.根据Gleeble热模拟测试和实际零件试验结果,建议成形温度为720℃,可以避免LMIE并保证材料的力学性能.在实际应用中,拉应力容易导致微裂纹的产生,而压应力可以抑制微裂纹的产生.随着成形温度的降低,镀层中微裂纹的数量和宽度降低,同时镀层厚度增加.镀层主要为固态α-Fe(Zn)相.通过减少在加热保温和成形过程中的液态相可以减少甚至避免LMIE裂纹的产生.

    热成形钢锌基镀层断裂直接热冲压微观组织

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    添加明胶优化仿贝壳TiB2/Al-Cu复合材料的组织和力学性能

    陈亚丽林波聂蒙胡可...
    416-430页
    查看更多>>摘要：采用冷冻铸造及压力浸渗制备了TiB2/Al-Cu层状复合材料.研究了明胶含量对复合材料组织和力学性能的影响.同时,分析了其组织、断裂和磨损机理.结果表明,随着明胶添加量的增加,TiB2/Al-Cu复合材料的抗压、抗弯强度和韧性均有所提高.当明胶含量为1.0 wt%时,复合材料具有最佳的力学性能,其抗压强度、抗弯强度、裂纹萌生韧性(KIC)和裂纹扩展韧性(KJC)分别为(625±13)MPa,(626±4)MPa,(22.23±0.2)MPa·m1/2和(54.43±2.4)MPa·m1/2.此外,明胶的加入提高了TiB2/Al-Cu层状复合材料的耐磨性能.力学性能和耐磨性能提高均归因于添加明胶后,陶瓷片层开始弯曲且桥接增多,TiB2/Al-Cu层状复合材料微观结构得到优化.当复合材料受到外部载荷时,增加了形成多裂纹可能性,同时弯曲的陶瓷片层和陶瓷桥接有效地阻碍了金属片层间的剪切流动并抑制了金属的塑性变形,最终提高了复合材料的性能.

    仿贝壳技术TiB2/Al-Cu复合材料冷冻铸造挤压铸造明胶添加

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    3,3'-二硫代二丙酸作为锂硫电池功能电解质添加剂的研究

    邵诗宇贺亮张际为李思敏...
    431-442页
    查看更多>>摘要：锂硫电池由于其高理论容量、高能量密度以及较低的原料价格,被认为是目前最具潜力的储能电池之一.但是在实际应用中,锂硫电池的发展受到充放电过程中的"穿梭效应"和低活性材料利用率等的限制.本文探究了一种新型电解质添加剂3,3′-二硫代二丙酸(DTPA)对锂硫电池电化学性能提高的影响机制.结果表明,DTPA添加剂能与分散在电解液中的多硫化物相互作用,促进长链多硫化物转化为Li2S2和Li2S,从而缓解长链多硫化物向阳极的穿梭行为,提高氧化还原动力学和活性物质的利用率.添加DTPA后,锂硫电池的电化学性能得到了提高,在0.5C下,使用了1.5 wt.%DTPA作为电解液添加剂的锂硫电池初始循环容量为1093.4 mA·h/g,经过250次循环后容量为714.8 mA·h/g.此外,含DTPA的电池具有更高的电化学稳定性,其在2C下相对于0.1C的容量保持率为57.5%.本文的研究结果证明,DTPA作为电解质添加剂对锂硫电池的性能提高具有显著效果,为减少多硫化物的穿梭效应以增加锂硫电池的容量提供了一种可行的解决方案.

    锂硫电池3,3′-二硫代二丙酸多硫化物转化穿梭效应电解质添加剂

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    三维电极反应器电吸附深度处理含砷废水

    罗永健王云燕何紫彤许欢...
    443-459页
    查看更多>>摘要：水环境中砷的深度处理对减少环境污染和确保人类健康至关重要.自制了三维电极反应器,以活性炭颗粒为粒子电极材料,采用电吸附和物理/化学吸附联合模式实现As(V)的深度处理.经优化后,As(V)浓度可从0.5 mg/L降至0.032 mg/L,且均以H2AsO4-形式存在,无As(Ⅲ),表明不存在氧化还原反应.动力学研究发现,电吸附过程可分为三步:从溶液到电极材料表面的液膜扩散过程、从电极材料表面到内部孔隙的内扩散过程和电吸附接近平衡状态.为验证该工艺的循环性能,开展了电吸附-电脱附工艺研究,发现经过8次循环后,出水浓度仍仅为 0.098 mg/L(低于0.1 mg/L的标准限值),实现了含砷废水的高效深度处理,但去除效率需提升、吸附后材料的处理仍需改进.

    电吸附砷活性炭颗粒三维电极反应器砷的去除

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    秸秆-磷石膏联用对赤泥的腐殖质组分和微生物群落的影响

    吴昊朱轩郅唐崇俭黄诗蔚...
    460-476页
    查看更多>>摘要：腐殖化过程是赤泥土壤化及堆场生态修复的重要环节.本研究采用腐殖质分级和高通量测序技术,探究了秸秆和磷石膏联用对赤泥腐殖质组分和微生物群落的影响.结果表明,秸秆-磷石膏联用显著增加赤泥胡敏酸和富里酸含量,提高微生物群落多样性和丰富度,促进赤泥腐殖化过程.施用秸秆后,赤泥中葡萄糖苷酶、纤维素水解酶、多酚氧化酶和过氧化物酶分别升高7.15～8.76倍、5.64～7.12 倍、2.69～4.57 倍和 2.59～4.24 倍,显著增加 Devosiaceae、Rhizobiaceae、Flavobacteriaceae、Caulobacteraceae和Cellvibrionaceae等具有纤维素降解和固氮功能微生物类群相对丰度,提高微生物群落稳定性.研究结果为外源生物质促进腐殖质累积、驱动赤泥成土进程提供科学依据.

    赤泥秸秆腐殖质组分微生物群落赤泥土壤化

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