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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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收录年代

    高速火焰喷涂VC-CuNiCr涂层的耐腐蚀性能

    SINGH VikrantBANSAL AnujSINGLA Anil KumarKUMAR Vijay...
    1385-1397页
    查看更多>>摘要：本研究采用高速火焰喷涂(HVOF)沉积技术，将碳化钒(VC)和铜镍铬(CuNiCr)复合涂层应用于SS316不锈钢上，以解决不锈钢在海洋环境中的腐蚀问题。在室温环境下，在3。5%氯化钠溶液中进行电化学腐蚀，通过扫描电子显微镜(SEM)和能量色散光谱(EDS)对有涂层和未覆涂层样品的表面形貌进行检测。结果表明，涂层内由铜(Cu)、镍(Ni)和铬(Cr)组成的金属间黏合剂在氯化钠介质的影响下发生变质，从而导致出现衬底间的局部点蚀现象。有趣的是，在涂层配方中加入碳化钒(VC)显著地增强了表面的耐腐蚀性能，从而阻止了密闭腐蚀凹坑的出现。在不同类的涂层中，加入VC的效果最好，最小的腐蚀速率为72。38×10-3 mm/a，相比之下，SS316基底的腐蚀速率最快。

    高速火焰喷涂碳化钒铜镍铬电化学腐蚀氯化钠溶液

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    用于钎焊C/C复合材料的稀土改性还原氧化石墨烯增强AgCuTi复合钎料

    吴靓李月陈锦微张汭...
    1398-1411页
    查看更多>>摘要：为了解决钎焊接头中脆性化合物的形成问题，我们设计了一种创新性的稀土改性还原氧化石墨烯增强AgCuTi复合钎料，进而获得了以Ag-Cu共晶为主要组织且脆性化合物生成量合适的钎焊接头。对比分析了有无稀土Ce改性的复合钎料的成分和显微组织，结果表明，经Ce改性后的还原氧化石墨烯在钎料中更加均匀分散。比较了分别采用有无Ce改性的钎料钎焊C/C复合材料-C/C复合材料接头的界面微观结构，并研究了石墨烯含量对接头组织和性能的影响。结果表明，由于经Ce改性的钎料中的还原氧化石墨烯分散性更好，从而细化了焊缝组织，且物相分布更均匀，使得接头的剪切强度明显提高。当石墨烯含量为 0。5 wt。%时，使用Ce改性的钎料所得钎焊接头的平均剪切强度最高，为31。82 MPa，提高了50%。

    稀土改性还原氧化石墨烯复合钎料C/C复合材料钎焊

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    晶粒尺寸对Inconel718薄板塑性微变形行为的影响:实验与建模

    纪开盛刘艳雄张怡俊宋燕利...
    1412-1425页
    查看更多>>摘要：随着航空航天工业的迅速发展，对微型化Inconel 718薄板构件的需求越来越大。然而，晶粒尺寸显著影响金属薄板的塑性变形行为，在很大程度上限制了Inconel 718薄板构件的生产和应用。本文对不同晶粒尺寸的Inconel 718薄板进行了一系列单轴拉伸试验和扫描电镜实验，研究了晶粒尺寸对其塑性变形行为的影响。通过EBSD技术表征了晶粒尺寸、晶粒取向和晶粒平均取向偏差，阐明了晶粒尺寸效应的变形机制。研究结果表明，随着晶粒尺寸的增大，在拉伸应力作用下，晶粒旋转和协调变形机制减弱，取向转变为<2(3ˉ)2>的晶粒数量逐渐减少，从而导致屈服强度和最大抗拉强度显著降低;此外，随着晶粒尺寸的增大，晶粒内部的塑性变形明显减弱，晶界滑动逐渐成为拉伸过程中主要的变形机制，导致断裂应变减小，韧性断裂特征减弱。本文综合考虑晶粒尺寸和应变量影响，建立了能够应用于Inconel 718薄板的微成形研究的混合材料本构模型。

    Inconel718薄板晶粒尺寸力学性能断裂机理混合材料本构模型

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    IN718高温合金表面Si改性铝化物涂层1000℃的氧化行为和微观组织演变

    戴彦璋邹俭鹏宁小智韦鸿铭...
    1426-1442页
    查看更多>>摘要：涡轮叶片的使用温度升高将严重降低镍基高温合金IN718的力学性能，高温合金表面需要制备抗氧化涂层来抵抗高温氧化和腐蚀的危害。本文系统研究了简单和Si改性铝化物涂层在1000℃下氧化200 h的微观结构演变。由于尖晶石NiCr2O4相和挥发性Cr3O相的形成，IN718高温合金经氧化后发生严重剥落和失效。对于简单铝化物涂层，稳定的α-Al2O3氧化膜显著提高了抗氧化性，在氧化100～200 h时仅增重0。1 mg/cm2。Si改性铝化物涂层由于外部涂层中存在Cr9。1Si0。9相并具有最大晶粒尺寸，表面快速形成了稳定的SiO2氧化膜，产生较好的保护作用，内部形成的Al2O3氧化物与涂层形成钉扎效应，有效地防止氧化膜分层。Ni3Si相的形成和生长产生了微裂纹，导致在氧化100～200 h时其增重率超过简单铝化物涂层，表明有效调节硅含量对于延长涡轮叶片的使用寿命至关重要。

    IN718高温合金氧化铝化物涂层Al2O3

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    双氰胺涂层修饰二氧化锰复合材料的构建及其储锌性能提升机制

    卢翠红杜丹
    1443-1460页
    查看更多>>摘要：二氧化锰(MnO2)由于具有高理论容量、高工作电压和环境友好等优点被认为是水系锌离子电池中最有应用潜力的正极材料之一。然而，由于不稳定的晶体结构及放电时锰溶解等导致其严重的容量衰减。基于此，本论文采用双氰胺(DCDA)对α-MnO2进行表面包覆，并研究了DCDA包覆层对α-MnO2电化学性能的影响机制。结果表明，DCDA包覆层的物理限域作用提高了α-MnO2的结构稳定性并抑制了放电时锰的溶解。更重要的是，DCDA中具有孤对电子的氮原子与阳离子的静电相互作用，放电时可抑制Mn2+的溶解，充电时可促进Mn2+沉积，从而有效地抑制了锰活性物质的流失。与未改性的α-MnO2阴极相比，α-MnO2@DCDA正极的循环稳定性显著提高，在3 A/g的大电流密度下，1500次循环后仍然具有102。6 mA·h/g的稳定容量，容量保持率超过60%。这项工作为实现MnO2基锌离子电池的稳定循环提供了一条有效途径。

    水系锌离子电池α-MnO2正极含氮官能团

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    采用Eh-pH和物种分布图研究金在四种有机羧酸-硫代硫酸盐体系中的溶解热力学

    陈俊南谢锋王伟白云龙...
    1461-1475页
    查看更多>>摘要：无氨-硫代硫酸盐浸金体系因不使用氰化物或氨而被认为是一种有吸引力且环保的金浸出路线。本文通过热力学计算绘制了不同条件下铜-有机羧酸-硫代硫酸盐浸金体系的Eh-pH和物种分布图，对比研究了四种有机羧酸，包括草酸、苹果酸、柠檬酸和酒石酸在铜-硫代硫酸盐溶液浸金过程中的作用。结果表明，硫代硫酸盐是金离子络合的唯一有效配体，有机羧酸起到稳定铜离子的作用。与传统的铜-氨-硫代硫酸盐体系相比，铜-苹果酸/柠檬酸/酒石酸-硫代硫酸盐浸金体系具有更宽的浸出pH和更低的硫代硫酸盐消耗的潜在优势。四种有机羧酸体系中Cu(Ⅱ)/Cu(Ⅰ)的标准电位大小遵循如下顺序:E0[Cu(Ox)22-/Cu(S2O3)35-]>E0[Cu(NH3)42+/Cu(S2O3)35-]>E0[Cu2(Mal)2H-22-/Cu(S2O3)35-]≈E0[Cu2(Cit)2H-24-/Cu(S2O3)35-]>E0[Cu(Tart)2H-46-/Cu(S2O3)35-]。提高硫代硫酸盐浓度会降低铜-有机羧酸配合物的含量，四种含铜配合物的稳定性按酒石酸>柠檬酸>苹果酸>草酸的顺序依次递减。

    金硫代硫酸盐热力学分析有机羧酸

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    紫外光直接光氧化浸出铜渣

    Zeynel Abidin SARIM.Deniz TURAN
    1476-1493页
    查看更多>>摘要：采用光化学反应研究了铜渣中Cu和Fe的溶解行为。实验采用石英玻璃夹套，在玻璃反应釜中间歇进行，在反应釜下埋入紫外线灯，并采用玻璃管作为送风装置。研究了不同波长UVA(365 nm)、UVB(311 nm)、UVC(254 nm)和真空UV光(185 nm)在浸出液中的行为。所有实验在相同条件下，在有和没有紫外线灯的情况下进行比较。研究了自由基形成机制对浸出环境的适应性及其在氧化溶液介质浸出中的可用性。在紫外光(185 nm)和非紫外光条件下，铜的提取率分别为85。1%和70。7%。综上所述，在紫外(185 nm)光反应器体系中，铜渣在最佳条件下的金属溶解率比无紫外光反应器体系效率更高。光化学反应器是使其适应湿法冶金应用和检验工艺的新途径。

    浸出铜炉渣光化学氧化紫外线灯氧化自由基

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    利用褐铁矿型红土镍矿烧结矿制备Fe-Cr-Ni合金

    薛钰霄朱德庆潘建游志雄...
    1494-1506页
    查看更多>>摘要：我国是不锈钢第一生产大国，但作为冶炼不锈钢主要原料的镍矿及铬铁矿资源贫乏，占红土镍矿资源总量60%以上的褐铁矿型红土镍矿与低品位铬铁矿愈发受到关注。同时，不锈钢冶炼通常需先分别生产铬铁和镍铁，工艺流程长，生产成本高。因此，本文基于烧结—高炉工艺，利用褐铁矿型红土镍矿烧结矿低成本地一步制备出了Fe-Cr-Ni合金。通过热力学分析及熔炼参数的优化，重点研究了不同Cr2O3 含量的含镍烧结矿(S1:4。84 wt%;S3:7。72 wt%)的熔炼特性。在熔炼时间60 min(S1)/90 min(S3)、熔炼温度1600℃、焦粉用量20 wt%、炉渣碱度1。0的最佳条件下，成功制备出了铬品位5。6 wt%～9。3 wt%、镍品位1。55 wt%～1。70 wt%、铁品位84 wt%～88 wt%的Fe-Cr-Ni合金，其铬、镍和铁的回收率分别在90%、98%和96%以上。研究表明，含镍烧结矿Cr2O3含量的提高会造成熔炼时间的延长，这不利于焦比的降低与不锈钢产量的提高。在后续研究中，将开发出由含镍烧结矿与含铬球团矿构成的综合炉料结构，以更有效地实现高铬镍铁的冶炼。

    熔炼特性褐铁矿型红土镍矿烧结矿Fe-Cr-Ni合金渣铁分离

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    一种无胶凝材料的充填材料:碳化养护镁渣基全固废充填材料

    高宇恒刘浪方治余何伟...
    1507-1525页
    查看更多>>摘要：针对全球CO2排放急剧增长和矿山充填材料(水泥)成本高昂两大问题，本研究提出将煤矸石(CG)、镁渣(MS)与粉煤灰(FA)混合，并通过碳化养护制备一种不使用胶凝材料的充填材料的新方法，制备出了两种高强度、低成本、可固碳的镁渣基全固废充填材料(CG-MS(CM))和(CG-MS-FA(CMF))。通过单轴抗压强度(UCS)、X射线衍射(XRD)、热重-差热分析(TG-DTG)、压汞(MIP)等试验方法，探究不同养护龄期、不同MS、FA含量对CM和CMF碳化性能的影响。结果表明:碳化养护显著提升了CM和CMF的早期强度，7 d时断裂面在酚酞指示剂下变为无色，达到完全碳化程度。当碳化养护7 d后，CM和CMF的抗压强度达到7。048 MPa和8。939 MPa，比标准养护增长了25。2倍和29。4倍，且CM的抗压强度随着MS含量增加而提升，CMF的抗压强度随着FA含量增加先提升后降低。碳化产物的填充作用使得CM和CMF的微观结构更加致密，同时改善了孔径分布，降低了累计孔隙体积和总孔隙率，促进了强度性能的提升。另外，通过此种碳化养护方式，CM和CMF最高可吸收16。34%的CO2。因此，本研究证实了该方法不仅可以制备出一种不使用胶凝材料的CM和CMF，还可以为固废处置、低成本充填、CO2封存相结合提供一种新的路径。

    碳化养护矿山充填镁渣抗压强度微观结构CO2封存

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    高压电脉冲刺激对于热处理花岗岩影响的实验研究

    尹土兵刘程辉庄登登李夕兵...
    1526-1541页
    查看更多>>摘要：高压电脉冲技术作为一种环保、可控、高效的破碎坚硬岩石的方法，其潜在应用场景值得进一步深入发掘。本文研究了高压电脉冲诱导干热岩产生预损伤和劣化方法的效果。对热处理后花岗岩薄片试样施加了不同峰值电压的高压电脉冲刺激，探讨了高压电脉冲对于热处理花岗岩的影响。此外，还研究了初始温度对高压电脉冲刺激花岗岩的影响。结果表明:当外加峰值电压超过96 kV时，热处理花岗岩试样发生贯穿性的破裂，峰值电压越高，贯穿裂纹网络越复杂。当电压从96 kV增加到144 kV时，花岗岩试样的微裂纹密度从8。63 mm/mm²增加到13。26 mm/mm²。随着热处理温度的升高，花岗岩发生电击穿的难度逐渐降低。在120 kV电脉冲放电刺激3次后，所有热处理温度高于400℃的花岗岩试样均能发生贯穿破裂。高压电脉冲刺激造成花岗岩产生的最大损伤发生在300～400℃的温度区间内。通过扫描电子显微镜观察到，随着试样处理温度的升高，内部孔隙和裂缝的发育情况逐渐加剧，孔隙大小、裂缝宽度和深度也随之增加。这项研究有望为建造干热岩人工储层提供新的见解。

    干热岩高压电脉冲破岩技术温度断裂模式岩石结构

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