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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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    低钯含量CeO2/ZnO的超声法制备及其构建亚秒级丙酮传感器的研究

    陈徐倢幸巧玲唐轩蔡勇...
    2137-2149页
    查看更多>>摘要：在实际应用中,常使用贵金属掺杂制备高性能气体传感器,但是掺杂较高含量贵金属会导致制备成本提高.为此,本研究采用超声辅助和静电纺丝合成了低钯含量的CeO2/ZnO-Pd丙酮传感器,该传感器具有快速响应和对丙酮的高选择性.在相同的钯添加量的情况下,使用超声法掺杂比搅拌法制备的传感器选择性系数提升了1.88倍.与纯PdO掺杂的CeO2/ZnO-PdO材料相比,CeO2/ZnO-Pd中Pd的含量约为CeO2/ZnO-PdO的30%,但对丙酮的选择性系数提高了2.56倍.实验结果表明,在300℃条件下CeO2/ZnO-Pd传感器对50×10-6丙酮有较高的响应(22.54),选择性系数是CeO2/ZnO传感器的2.57倍.同时,该传感器具有亚秒级的响应时间(0.6 s),且对330×10-9的丙酮仍然有2.36的响应.传感器性能提高可以归因于超声法掺杂使得Pd颗粒更小从而增加了Pd与气体接触面积,CeO2/ZnO-Pd中npn异质结的构成,以及Pd/PdO的协同作用.这表明超声掺杂Pd为提高掺杂金属的利用率和制备高选择性气体传感器提供了思路.

    低钯含量亚秒级超声法丙酮传感器异质结

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    成形角度对激光粉末床熔融共晶Al-5Mg-2Si合金中柱状-等轴状组织转变的影响

    杨飞鹏文涛张雷汪建英...
    2150-2166页
    查看更多>>摘要：本文研究了成形角度(0°、30°、45°、60°和90°)对激光粉末床熔融(LPBF)Al-5Mg-2Si合金的柱状-等轴状组织转变机制和力学性能的影响.研究结果表明,在0°试样中,拉伸承载面的熔池呈半圆形态,而在90°试样中最终转变为条状熔池.SEM和EBSD分析结果表明,在0°试样中,微观组织由柱状α-Al晶粒和共晶Mg2Si组成.在90°试样中,α-Al晶粒和共晶Mg2Si最终由柱状结构向等轴状结构转变.α-Al晶粒和胞状Mg2Si的尺寸分别由20.4 μm和0.89 μm细化至10.6 μm和0.44 μm.成形角度为90°的试样表现出最佳强度和伸长率组合,极限拉伸强度为483 MPa,屈服强度为393 MPa,断后伸长率为8.1%.打印态试样的各向异性的力学性能与熔池处的超细微观结构、热应力和熔池边界密度相关,柱状到等轴状的组织转变主要是由于成形角度导致的熔池内部热条件的变化.

    增材制造铝合金柱状-等轴状转变各向异性力学性能

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    淬火冷却速率对6061铝合金残余应力及微观组织演变的影响

    黄珂易幼平黄始全何海林...
    2167-2180页
    查看更多>>摘要：本研究采用不同水温(30、60和100℃)淬火控制冷却速率并通过钻孔法和裂纹柔度法测量了淬火态6061铝合金样品的表面和内部残余应力,以评估淬火样品的可加工性;测试了时效样品的力学性能,观察样品的微观组织以分析其演变规律.结果表明:样品W30℃、W60℃和W100℃沿x方向的表面残余应力分别为-178.7、-161.7和-117.2 MPa;沿y方向的表面残余应力分别为-191.2、-172.1和-126.2 MPa.沸水淬火试样的残余应力最低(表面和芯部减少约34%和60%).淬火残余应力的产生和分布机制可归因于晶格畸变梯度.力学性能测试结果表明,淬火冷却速率对试样的塑性没有明显影响,随着淬火水温度从30℃上升到100℃,时效样品的强度从291.2降低到270.1 MPa.由于团簇和Guinier-Preston区(GP区)在沸水淬火过程中提前析出,时效后样品中观察到细小且均匀分布的βʺ相.

    6061铝合金残余应力冷却速率深冷力学性能组织演变

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    形变热处理对电弧增材铝-铜合金微观组织及力学性能的影响

    张涛秦振洋龚海吴运新...
    2181-2193页
    查看更多>>摘要：电弧增材制造技术在铝-铜合金构件制造中极具潜力,然而增材制造构件较低的力学性能限制了其在工业中的应用.本文将层间冷轧和形变热处理(T8)同时集成到电弧增材铝-铜合金中,通过在固溶和时效工艺过程中添加预拉伸变形实现形变热处理,研究了形变热处理和层间冷轧对构件硬度、微观组织和力学性能的影响规律,并与传统T6热处理进行了对比分析.结果表明层间冷轧可以提升材料硬度和强度,形变热处理可进一步提升其数值.结合层间冷轧和T8热处理,可获得513 MPa抗拉强度和413 MPa屈服强度的试件,这远高于电弧增材态试件.与电弧增材态试样相比,层间冷轧能显著消减气孔,获得更高的伸长率.层间冷轧和T8热处理均有利于形成细小、弥散分布的θ′析出相,有利于阻碍位错运动,提升强度,T8热处理能获得比传统T6热处理更好的强化效果.层间冷轧和T8热处理综合作用下的强化机制主要取决于材料的加工硬化和析出强化机制.

    电弧增材层间冷轧形变热处理微观组织力学性能强化机制

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    高位错密度对Al-Cu-Li合金板材蠕变时效响应和力学性能的影响

    魏硕马培培陈龙辉杨建使...
    2194-2209页
    查看更多>>摘要：由于传统处理工艺下Al-Cu-Li合金的蠕变应变非常低,导致Al-Cu-Li合金壁板构件蠕变时效成形的难度大幅度增加.因此,提高Al-Cu-Li合金蠕变成形性是一个亟需解决的问题.本文详细地研究了低温下施加大预变形(LPD)和室温下施加大预变形对2195 Al-Cu-Li合金板材蠕变时效响应的影响.利用X射线衍射和透射电子显微镜揭示了LPD 合金蠕变时效过程中的位错和析出相的演变规律.通过在液氮温度下进行轧制,获得了具有80%预变形且无边缘开裂的高质量2195合金板材.然而,板材在室温轧制过程中出现了严重的边缘开裂.此外,通过引入高位错密度(位错密度在1.4×1015 m-2以上),2195 Al-Cu-Li合金的蠕变成形性和时效后的强度得到了协同提升.与传统的T3态合金相比,在160℃和150 MPa下,LPD 合金的蠕变应变和时效后的强度分别提高了4～6倍和30～50 MPa,但是伸长率有所降低.LPD合金中位错多以位错缠结的组态存在,但是促进了细小T1相均匀析出.

    蠕变时效Al-Cu-Li合金高位错密度低温轧制位错强化

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    铝合金上射频溅射二氧化钛涂层的微观结构、润湿性和耐腐蚀行为

    Rajeev VERMAVijay KUMARSaurabh KANGOAmindra KHILLA...
    2210-2224页
    查看更多>>摘要：在不同温度下,在Al6061合金表面射频溅射二氧化钛涂层,以改善其疏水性和耐腐蚀性,旨在了解射频溅射工艺对二氧化钛涂层性能的影响规律.使用表面轮廓仪和测角仪测量表面粗糙度和润湿性,通过化学沸腾法和盐雾腐蚀法过程中形貌变化来研究耐腐蚀性能.使用场发射扫描电子显微镜(FESEM)、能量色散光谱(EDS)和X射线衍射(XRD)技术来表征涂层.结果表明,与其他温度相比,在500℃得到的二氧化钛涂层具有最高的水接触角和优越的耐腐蚀性.表面表征证实了这种500℃得到的二氧化钛涂层由于其好的疏水性,有效地延缓了腐蚀,使其持久用于工业应用.

    铝二氧化钛涂层射频溅射疏水性腐蚀

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    冷却速率对含锂7xxx铝合金抗剥落腐蚀性能的影响

    姜科达廖泽鑫陈明扬刘胜胆...
    2225-2236页
    查看更多>>摘要：采用加速浸泡、电化学阻抗谱测试、光学显微镜、电子背散射衍射和扫描透射电镜等方法,研究固溶热处理后冷却速度对含锂7xxx铝合金抗剥落腐蚀性能的影响.随着冷却速率从1700℃/s降低到4℃/s,时效试样的抗剥落腐蚀性能下降,等级从EA变为EC,最大腐蚀深度从169.4 μm增加到632.1 μm.在冷却速率大于31℃/s的试样中,剥落腐蚀倾向于沿晶界发展;在冷却速率较低的试样中,剥落腐蚀倾向于沿晶界和亚晶界发展.从缓慢冷却引起的晶界和亚晶界组织和微化学变化的角度分析了差异原因.

    7xxx铝合金冷却速度剥落腐蚀微观组织

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    Ag-Cu夹层对304L不锈钢和Cp-Ti瞬态液相结合时间的影响

    Saeed VAZIRIANMohammad MOSHKBAR BAKHSHAYESHAli FARZADI
    2237-2255页
    查看更多>>摘要：双金属制造面临的挑战之一是连接过程.因此,在860℃的结合温度,即Cp-Ti的β相变温度,采用厚度为75 μm的Ag-Cu夹层,对304L不锈钢和Cp-Ti进行瞬态液相(TLP)结合,结合时间分别为20、40、60和90 min.在瞬态液相结合过程中,金属间化合物,包括Ti5Cr7Fe17,(Cr,Fe)2Ti,Ti(Cu,Fe),Ti2(Cu,Ag),以及Ti2Cu,从304L不锈钢向Cp-Ti侧形成.一方面,随着时间的延长,元素的进一步扩散减少了304L不锈钢侧扩散影响区和反应区的Ti5Cr7Fe17,(Cr,Fe)2Ti,Ti(Cu,Fe);另一方面,Ti2(Cu,Ag)在Cp-Ti侧扩散影响区转变为精细形态.显微硬度试验表明,304L不锈钢侧扩散影响区的(Cr,Fe)2Ti+TiTi5Cr7Fe17是最硬相,硬度为HV564.最大剪强度和最小剪强度分别为78.84和29.0 MPa.由于不同节理中脆性相的形成,解理模式以断裂面为主.

    扩散钎焊瞬态液相结合异种材料接头微观结构演变力学性能2级钛

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    碳纳米管自组装构建空心管用于CO2捕获

    陈栩睿武军谷俐曹雪波...
    2256-2267页
    查看更多>>摘要：碳纳米管(CNTs)因其在科学、工程和医学领域中众多优点而备受关注.构建CNTs的宏观组装体是其实际应用的基础.本研究采用了一种简单温和的自组装技术,活化后的CNTs在金属丝表面发生氧化还原反应自组装生成CNT鞘层,刻蚀金属丝后得到由CNTs构成的中空管道.管壁厚度受金属丝尺寸、生长时间、温度、浓度等条件控制.在60 ℃的 1 g/L CNTs溶液中反应24 h,得到的空心管厚度达60 μm.表面用聚合物加固后的空心管展现出坚韧灵活、高气密性和高吸附能力等性能,能够有效地捕获CO2.

    碳纳米管自组装中空管道CO2捕获

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    锌离子水系混合电容器的金属有机框架衍生多孔碳材料

    刘维芳胡子涵张旗
    2268-2279页
    查看更多>>摘要：锌离子水系混合电容器(ZIHCs)因其安全性高、环保、成本低和功率密度大而被认为是一类有前途的电化学储能系统.然而,低能量密度和缺乏可持续的正极设计策略阻碍了其实际应用.我们通过退火金属有机框架(ZIF-8)的方法设计N、O共掺杂的多孔碳正极材料.ZIF-8在碳化过程中可以保留原始的十二面体结构,具有极高的比表面积(2814.67 m2/g),IG/ID比为1.0.通过KOH对碳化ZIF-8进行活化处理后,多孔碳中引入了大量缺陷位点,为离子吸附提供了额外的活性位点.以改性ZIF-8为正极、商用锌箔为负极组装而成的ZIHC表现出125 W·h/kg的能量密度和79 W/kg的功率密度.此外,这种ZIHCs器件在9000 次电化学循环后的容量保持率达到了77.8%.这种高效的正极制备策略有助于开发用于大规模储能的高性能金属离子混合电容器.

    锌离子混合电容器正极退火金属有机框架(ZIF-8)KOH活化

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