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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

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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
收录年代

    最小量润滑下搅拌摩擦焊接AA2014合金的组织与力学性能

    MYSTICA A.SENTHIL KUMAR V.S.
    1047-1063页
    查看更多>>摘要：搅拌摩擦焊(FSW)的余热溶解析出相降低了沉淀强化AA2014合金的接头质量.本研究采用最小量润滑(MQL)技术来散热,将采用两步法制备的石墨烯纳米流体作为冷却剂,用光学显微镜、扫描电镜、透射电镜、X射线衍射和差示扫描量热法研究晶粒结构和析出相的发展.结果表明,在不同转速和焊接速度组合下,不同的热循环对析出相的转变不同,从而对焊缝性能产生调节作用,成功消除无沉淀析出带的形成.采用n-MQL技术产生了稳定的θ相,从而使焊接接头有更高的焊接性能.在1200 r/min的转速和72 mm/min的焊接速度下,建立了具有优异性能的工艺窗口.

    搅拌摩擦焊最少润滑量石墨烯纳米流体AA2014合金析出相

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    激光功率对Nd:YAG激光焊接钛管材料的显微组织和力学性能的影响

    R.PALANIVEL
    1064-1074页
    查看更多>>摘要：采用Nd:YAG激光束焊接连接2级钛管.通过组织表征和力学试验研究了激光功率的影响.结果表明,随着激光功率的增加,焊珠的几何形状从楔形变成了平行形,焊接区呈粗糙、不均匀、锯齿状的粗颗粒结构.激光功率对晶粒的位向角分布也有显著影响.高功率激光导致焊接区出现了较大的孔隙,还有高密度的位错和亚晶界.通过激光焊接,材料的强度得到提高,但通过显微硬度分析发现,高功率激光下材料的强度提高较小,而在较低功率的激光下,材料可以获得更高的抗拉强度.通过断口分析发现,焊接区存在的微小空隙导致材料出现韧性断裂.

    激光束焊接钛管接头显微结构硬度抗拉强度

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    重叠系数对电弧增材制造Al-Mg合金的结构和力学性能的影响

    Volosevich DARYANasonovskiy KONSTANTINVoropaev ARTEMGushchina MARINA...
    1075-1085页
    查看更多>>摘要：本文研究了直接电弧生长制备Al-Mg合金厚壁样品的结构特征和力学性能.由于该制备方法具有高生产率和低成本的优点,在近几十年来得到了特别的关注.该工艺的高生产率使电弧增材制造适用于生产大壁厚的材料.通过改变重叠系数,可以实现厚壁零件的准确成形,并得到指定的尺寸.重叠系数的变化导致材料尺寸、形态以及金属间化合物分布的变化,并影响其力学行为.本文考虑了不同重叠系数下晶粒结构形成的特征,金属间化合物成分及厚壁材料力学性能.发现样品中有两种金属间化合物Mg2Si和Al6(Fe,Mn),它们的大小和形态随重叠系数的变化而改变,从而导致材料力学性能的各向异性.当重叠系数为0.4时,其抗拉强度、屈服强度和伸长率均达到最高值,分别为319 MPa,150 MPa和16.1％.

    铝合金增材制造电弧增材制造厚壁相组成力学性能

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    金属离子掺杂氧化钛的溶胶-凝胶法制备及其高效光催化染料降解应用

    原海波欧阳宇欣王梁炳
    1086-1094页
    查看更多>>摘要：水污染问题一直是我们生活中的一大难题.光催化降解水中的有机污染物是一种绿色环保且节约有效的处理方法.氧化钛(TiO2)是最受欢迎的光催化剂之一,具有高氧化能力和优异的稳定性.为了打破宽带隙对光吸附的限制,我们通过溶胶-凝胶法合成了金属离子掺杂的TiO2.掺杂的TiO2在光催化降解亚甲蓝中表现出优异的催化活性与稳定性.在所制备的一系列材料中,V/TiO2和Mo/TiO2对亚甲基蓝的光降解性能最为优异.通过对催化机制的进一步研究,发现V/TiO2和Mo/TiO2的带隙减小,对可见光的响应程度增强.此外,有效光生载流子的产生有助于自由基的生成,进而实现亚甲基蓝的氧化分解.

    TiO2催化剂溶胶-凝胶法光催化降解染料污染

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    共振态下阻尼硬涂层对叶片疲劳裂纹扩展延缓效应的研究

    朱清玉赵宇来陈玉刚翟敬宇...
    1095-1106页
    查看更多>>摘要：本文提出采用大气等离子喷涂NiCrAlY阻尼硬涂层的方法来抑制叶片的裂纹扩展.首先,分别对无涂层和带涂层叶片试验件开展共振疲劳测试.结果表明,阻尼硬涂层具有一定的裂纹修复和扩展延缓能力.然后,建立了含裂纹叶片试验件的有限元模型,并通过对比叶片试验件固有频率随裂纹扩展的变化验证了该有限元模型的有效性.进一步引入裂纹扩展模型并获得了无涂层和带涂层叶片试验件在不同裂纹扩展阶段的裂纹尖端应力强度因子,揭示了阻尼硬涂层延缓裂纹扩展的机理.最后,给出了不同条件下叶片试验件的裂纹扩展曲线,并讨论了涂层参数厚度、涂层弹性模量和涂层密度对裂纹扩展速率的影响,还分析了涂层施加阶段对裂纹扩展的影响.进一步讨论了裂纹深度和裂纹角度对裂纹扩展的影响,这有助于优化涂层布局.实验和数值分析结果表明,阻尼硬涂层可以有效地延缓叶片裂纹扩展,是一种实用的延缓裂纹扩展技术.

    阻尼硬涂层大气等离子喷涂裂纹扩展应力强度因子叶片试验件

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    炭质泥岩环境下低碳钢锚杆的腐蚀特性

    邱祥凡晓明徐鸿李林...
    1107-1122页
    查看更多>>摘要：复杂岩土环境下低碳钢锚杆的腐蚀破坏对锚固工程的整体安全性具有极大威胁.为研究炭质泥岩边坡中低碳钢锚杆的腐蚀行为和揭示不同腐蚀时间下低碳钢锚杆的腐蚀特性与机理,以炭质泥岩浸泡得到的液体为腐蚀溶液,低碳钢锚杆为腐蚀试件,开展溶液腐蚀、电化学腐蚀及微观试验.结果表明,炭质泥岩环境下低碳钢锚杆产生明显的电化学腐蚀,随着腐蚀时间的延长,腐蚀产物的颜色逐渐加深,腐蚀面积逐渐增大.在腐蚀初期(0～10 d),单位面积腐蚀速率迅速加快,低碳钢锚杆表面会形成一层薄的氧化膜,随着低碳钢锚杆表面的Fe离子被氧化,氧化膜逐渐被破坏,导致腐蚀产物在低碳钢锚杆表面堆积,整个反应过程由电荷转移和物质转移共同主导.

    炭质泥岩低碳钢锚杆腐蚀特性电化学测试腐蚀速率

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    铟回收过程中加铅富集铟工艺及Pb-In-Zn间相互作用分析

    王文静邓勇陈秀敏王旭泉...
    1123-1131页
    查看更多>>摘要：炼锌副产物是铟的主要来源之一,但在铟回收的过程中,铟易随水淬渣、含铜生铁流失,从而导致铟的回收率降低、损失增大.针对这些问题,本文提出了在锌还原熔炼回收铟的过程中加入铅富集铟从而提高铟回收率的新方法,并通过计算与实验证实了该方法的可行性.首先,基于密度泛函理论,对Pb-In-Zn团簇及熔体结构进行从头算分子动力学模拟,并通过计算其径向分布函数与扩散系数,对加铅富集铟的可行性进行分析.计算结果表明,经过动力学模拟后,In与Pb发生了明显的聚集,Pb-In间的相互作用明显大于Pb-Zn和Zn-In,且在Pb与In物质量比为3:1时Pb对In的富集效果最明显.随后依据理论结果开展Pb-In-Zn混熔实验,结果表明铅的加入明显提升了铟的回收率,且在Pb与In物质量比为3:1时铟的回收率最好,证实了计算结果的正确性.本研究为提升铟的回收率提供了切实可行的办法,为有色金属回收利用提供了新思路.

    富集铟密度泛函理论从头算分子动力学加铅富集

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    (Ca(OH)2-)NaOH-Na2WO4-H2O和(Ca(OH)2-)NaOH-Na3PO4-H2O体系的热力学与应用

    吕世杰李江涛刘旭恒陈星宇...
    1132-1144页
    查看更多>>摘要：白钨矿(CaWO4)碱压煮工艺是我国主流的钨冶炼工艺.但是,该工艺的机理仍不是很明确.本文利用相平衡原理,开展了白钨矿浸出过程、浸出渣洗涤过程、浸出液蒸发结晶过程中的热力学研究.根据浸出热力学平衡相图的分析,发现白钨矿中的钙对杂质的浸出有抑制作用(以磷为例),合理地解释了浸出液中磷等杂质始终维持在较低水平的主要原因.在浸出渣稀释−溶解钨酸钠晶体的过程中,利用热力学平衡相图解释了添加磷酸钠作为抑制剂,抑制二次白钨生成的作用机理,并优化了磷酸钠用量、反应时间、反应温度等对逆反应有抑制效果的工艺参数.在钨酸钠浸出液蒸发结晶钨碱分离过程中添加Ca(OH)2,在回收利用余碱的同时,还可实现溶液中杂质磷的脱除.该过程的热力学平衡相图表明,蒸发结晶结束区域是Ca5(PO4)3OH的稳定区,而CaWO4不稳定,说明了Ca(OH)2的加入不会影响钨的损失.实验结果表明,在蒸发结晶开始时加入理论量的Ca(OH)2,可以去除90％的磷,钨的损失率控制在0.2％以下.

    NaOH分解白钨矿赝三元相图蒸发结晶除磷

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    在高铅渣还原冶炼中替代石灰石熔剂实现石膏污泥的利用与解毒

    阮博文焦芬刘维潘祖超...
    1145-1157页
    查看更多>>摘要：石膏污泥是有色冶炼行业产生的一种危险固体废弃物,对环境造成了巨大的挑战.为探究用石膏污泥替代石灰石进行冶炼造渣的可行性,通过热力学计算和实验研究了石膏污泥以及冶炼条件对高铅渣还原熔炼的影响.结果表明:石膏污泥中的硫酸钙会消耗还原剂并硫化金属氧化物,需控制其配入量.最有利于有价金属综合回收的条件是:钙硅比0.8、碳粉用量3.5 wt％、硫酸钙与氧化钙摩尔比1꞉5、还原温度1200℃,还原时间1.5 h.在此条件下铅直收率为94.43％,锌直收率为58.43％.还原渣毒性浸出结果表明,铅、锌、砷、镉重金属离子的浸出毒性均低于国家危险废弃物标准.

    高铅渣石膏污泥硫酸钙熔池熔炼金属分布

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    煤矸石烧结自热脱碳活化技术研究

    鲁胜虎潘建朱德庆郭正启...
    1158-1167页
    查看更多>>摘要：煤矸石是煤炭开采和选矿过程中产生的固体废物.大规模脱碳和活化处理是实现煤矸石高效利用的关键步骤.本文提出了一种利用煤矸石的热值烧结制备水泥混合材料的新工艺.利用XRD、FTIR、SEM和力学性能分析,研究了不同烧结活化条件下产物的矿物组成、晶体结构和微观结构,揭示了煤矸石的活化机理.试验表明,添加3％的煤和不含返矿制备的活化煤矸石与水泥混合制备的水泥胶砂(活化煤矸石配比为30％)具有最佳的力学性能.此外,用不含煤和返矿制备活化煤矸石的利用系数可达到0.96 t/(m2·h),产品与水泥混合制备的水泥胶砂的力学性能良好.产品分析表明,抽风烧结的热活化能显著提高煤矸石的胶凝活性.过程能耗、生产效率和产品质量的综合评价表明,该技术具有良好的工业应用前景.

    煤矸石活性烧结工艺自热利用系数

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