有色金属科学与工程

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王哲, 王京秀, 林银河, 尹国亮, 刘淑兰, 罗林根

2021, 12(6): 1-8. doi: 10.13264/j.cnki.ysjskx.2021.06.001

摘要(146) HTML (25) PDF[4186](7)

摘要:
采用有机酸浸取工艺对比了草酸、柠檬酸、乙酸、丙酸、丁酸和戊酸6种有机酸对某转炉粉尘中铁和锌的浸出效果，并进一步对丁酸浓度和液固化学计量比进行了优化探索。结果表明：6种酸对锌和铁的浸出行为不同，草酸极易在粉尘表面生成沉淀物阻碍浸出，柠檬酸具有络合性有利于浸出但锌的浸出选择性差，其余4种烷基酸随碳链增加对锌的浸出选择性增大，到丁酸效果较好。对丁酸浸出条件进行初步优化后，锌和铁的浸出率分别为51.2%和0.5%，浸出液中锌与铁的质量比为12.6，并设计了丁酸浸出工艺流程，可为未来处理钢铁含锌冶金粉尘提供参考依据。丁酸的高效选择性具有良好的应用前景，对我国钢铁企业实施可持续发展战略具有十分重要的现实意义。

底吹炼铜熔池液面波动数值模拟

戴志海, 张斌, 彭金鹏, 李明周, 葛诗怡, 袁启盛

2021, 12(6): 9-16, 41. doi: 10.13264/j.cnki.ysjskx.2021.06.002

摘要(62) HTML (39) PDF[3052](5)

摘要:
底吹炼铜是新一代铜强化熔炼工艺。高压气流喷入熔池后产生的液面波动会不断冲刷炉膛壁面，导致壁面耐火材料的磨损。文中利用数值模拟方法对底吹熔池内气液两相流动过程进行研究，分析液面波动导致壁面的压力的变化。通过分析气泡在熔池内的分布及运动过程，得到了熔体对壁面冲刷侵蚀的主要原因。分析壁面压力随时间波动曲线，定义了冲击程度的概念，表征了熔池壁面因波动频率和压力变化而对壁面的磨损程度。模拟计算了单孔氧枪和多孔氧枪的流动过程，得出多孔氧枪气含率更高，冲击程度更小。计算分析了不同参数条件下的流场波动特性，结果表明在实验条件下氧枪角度为0°、气流速为0.7 m/s时，压力冲击程度最小，液面波动对壁面耐火材料的侵蚀最小。

转炉渣热闷法直接上线工艺处理概况及应用

陈虎, 陶钰禧, 周朝刚, 赵定国, 王书桓, 艾立群

2021, 12(6): 17-25. doi: 10.13264/j.cnki.ysjskx.2021.06.003

摘要(84) HTML (37) PDF[3451](10)

摘要:
转炉渣含丰富的金属氧化物、微量元素及矿物，具有很高的回收利用价值。钢渣热闷法以其环保低耗、回收率高的特点被逐渐应用于钢渣的预处理工艺。简要介绍转炉渣的组成和性能及质量影响因素、焖渣工艺的原理及方法和现状，重点分析研究了某公司突破性地实现了转炉渣焖渣坑直接上线深度处理工艺。该工艺通过分坑倒入转炉渣、多次分段打水、颚破初破和棒磨机细磨后磁选等工艺、设备的优化，解决了当前焖渣工艺存在的焖坑内板结、焖后红块的问题，提高了钢渣质量性能，达到尾渣粒度最小化和金属铁回收量最大化，使其具备直接上线的能力，同时减少了扬尘污染与外排水资源浪费。该工艺实现了：焖渣坑直接上线比例达43%以上，脱碳线上线率达76.3%以上，尾渣破碎后粒度小于10 mm，且处理后尾渣含铁量小于1.06%，金属回收率得到大幅提升，对钢渣的回收利用具有指导意义。

基于响应曲面法的含锆废盐中ZrO₂的回收工艺

侯义飞, 孙健, 白妮, 孙永芬, 居殿春

2021, 12(6): 26-34. doi: 10.13264/j.cnki.ysjskx.2021.06.004

摘要(83) HTML (14) PDF[3198](6)

摘要:
含锆废盐是粗四氯化锆提纯工艺产生的主要固废，含有大量氧化锆和可溶性氯化物，通过水浸-焙烧处理可回收其中的氧化锆。采用响应曲面法优化水浸工艺，当液固比为8∶1 mL/g，搅拌时间为60 min，浸出次数为3次时，浸出渣中氧化锆含量的预测值为95.2%。同时对浸出渣进行焙烧处理，当焙烧温度为600 ℃，时间为60 min时，焙烧产物中氧化锆含量为96.23%。采用SEM、XRD、XRF对浸出渣和焙烧产物的微观形貌和成分进行表征分析，研究结果表明，浸出渣和焙烧产物的主要成分为氧化锆，焙烧产物中氧化锆的含量相比浸出渣提高约1%，且晶粒相比浸出渣表现更优。

溶胶凝胶法合成811正极材料及电化学性能

黄吉丽, 梁钊, 郭乾坤, 钟盛文

2021, 12(6): 35-41. doi: 10.13264/j.cnki.ysjskx.2021.06.005

摘要(69) HTML (54) PDF[2070](4)

摘要:
采用溶胶凝胶法合成LiNi_0.8Co_0.1Mn_0.1O₂正极材料。探究不同的锂配比、不同的烧结温度对正极材料的形貌和电化学性能的影响。电化学性能测试结果表明：当锂过量13%，烧结温度为800 ℃时电化学性能较优，其首次放电比容量达179.89 mAh/g，0.2 C循环20次后容量保持率为94.72%，且此时材料的电极极化程度最小，晶体结构最稳定，循环可逆性也最好。XRD、TEM的分析结果说明：LiNi_0.8Co_0.1Mn_0.1O₂正极材料具有较好的结晶性，且有良好的a-NaFeO₂层状结构，做出的材料形貌为不规则块状。

二次铝灰烧结制备镁铝尖晶石材料

张勇, 何小娟, 喻成龙, 鲁美娟, 罗运阔, 方汉孙, 黄华军, 郭新春

2021, 12(6): 42-49. doi: 10.13264/j.cnki.ysjskx.2021.06.006

摘要(106) HTML (54) PDF[3086](8)

摘要:
以再生铝行业二次铝灰为主要原料，开展二次铝灰烧结制备镁铝尖晶石（MA）材料的研究。热力学分析表明，二次铝灰添加MgO，理论上可以制备出MA材料。研究结果表明，当二次铝灰和氧化镁质量分数比为1∶0.2，在1 100~1 500 ℃范围内，均能制备出MA材料；随烧结温度升高，MA材料纯度和结晶度明显提高，抗压强度呈升高趋势，显气孔率呈下降趋势。当烧结温度为1 400 ℃时，所制备出MA材料显气孔率和体积密度分别为9.65%和2.02 g/cm³，线变化率和抗压强度分别为38%和89.8 MPa，材料抗压强度达到国家行业标准《镁砖和镁铝砖》（GB/T 2275-2007）（40 MPa），即抗压强度≥40 MPa标准。上述结果表明，在二次铝灰中添加适量氧化镁，可以将二次铝灰烧结制备成镁铝尖晶石材料，实现资源化利用。

材料基因工程及其在海洋工程用钢中的应用

李嘉欣, 王香, 董卉羚, 韩建兴

2021, 12(6): 50-56. doi: 10.13264/j.cnki.ysjskx.2021.06.007

摘要(116) HTML (45) PDF[1273](13)

摘要:
近年来，随着我国海洋资源开发不断走向深水，海洋工程装备对材料的性能要求不断提高，设计和开发高性能钢铁材料已经成为海洋工程材料的主要发展趋势之一。应用传统的“试错法”开发新材料虽然能避开物理机制不明的制约，但研发周期长、成本高、效率低。“材料基因组”思想应运而生，材料的设计逐渐由“炒菜式”向理性设计改变。而材料基因工程以“研发周期缩短一半、研发成本降低一半”为目标，为新材料的研发提供了新的方向。文中在对材料基因工程的基础理论与方法、关键技术、发展现状等方面总结分析的基础上，提出了海洋工程用钢材料基因化的设计思路。短期来看可以缩短研发周期同时降低成本，长期来看还可以实现海洋工程用钢的按需设计，充实钢铁材料数据库，为后续的材料计算与开发提供依据。

不同氮气压力烧结对WC-TiC-NbC-Co硬质合金表面结构和性能的影响

蒋俊鹏, 欧阳水林, 钟志强, 邱联昌, 郭圣达, 谭卓鹏, 陈颢

2021, 12(6): 57-63. doi: 10.13264/j.cnki.ysjskx.2021.06.008

摘要(106) HTML (34) PDF[3436](8)

摘要:
采用不同氮气压力烧结制备WC-TiC-NbC-Co合金，再使用CVD方法进行涂层。通过扫描电子显微镜（SEM）、能谱仪（EDS）、X射线衍射分析仪（XRD）、表面粗糙度仪和划痕测试仪对烧结后及涂层后的样品表面形貌、成分、物相、粗糙度及涂层结合力进行表征与测量。结果表明，与真空烧结相比，在氮气氛中烧结的WC-TiC-NbC-Co硬质合金样品的表面形成了以TiC相为主的梯度层，梯度层厚度随着氮气压力的升高而增大。当氮气压力为15 kPa时，梯度层厚度达到了10 μm，当氮气压力为10 kPa时，样品与CVD涂层具有最好的结合力。说明适当的氮气压力可以在合金表面形成一定厚度梯度层，并有助于提高涂层结合力。

奥氏体变形温度对Ti-V复合微合金钢析出动力学及组织和硬度的影响

倪玲玲, 张可, 袁文洋, 付锡彬, 叶晓瑜, 张龙, 孙新军, 钱健清

2021, 12(6): 64-71. doi: 10.13264/j.cnki.ysjskx.2021.06.009

摘要(88) HTML (14) PDF[2719](4)

摘要:
采用应力松弛法研究了不同奥氏体变形温度下Ti-V复合微合金钢沉淀析出的析出-温度-时间曲线（PTT曲线），并利用OM、TEM、Vickers硬度计等手段研究了奥氏体变形温度对Ti-V复合微合金钢微观组织、析出相及硬度的影响。结果表明，奥氏体中沉淀析出的PTT曲线总体呈典型的“C”曲线形状，最快析出鼻子点温度为960~980 ℃，对应的第二相粒子最快析出开始时间和结束时间分别为2.2 s和131.4 s；原始奥氏体晶粒尺寸随着变形温度的升高整体呈先减小后增大的趋势，且在1 000 ℃左右晶粒最细小（102 μm），该温度与PTT曲线的鼻子点温度相近，在鼻子点温度附近变形有利于细化原奥晶粒；析出相随着温度的升高逐渐增大，而粒子数目稍有减少；不同的奥氏体变形温度对硬度影响较小，HV硬度基本都处在360±12。

Ti-V-Al轻质记忆合金的研究进展

冯欣欣, 衣晓洋, 王海振, 张尚洲, 高智勇, 孟祥龙

2021, 12(6): 72-79. doi: 10.13264/j.cnki.ysjskx.2021.06.010

摘要(94) HTML (20) PDF[3419](12)

摘要:
Ti-V-Al合金基于

热弹性马氏体相变而呈现出形状记忆效应。同时，Ti-V-Al合金不仅呈现出良好的冷热加工性能，还具有较低的密度，这可满足当今航空航天领域对轻量化制造的需求。文中主要综述国内外研究学者在Ti-V-Al轻质记忆合金研究方面的重要工作和进展，其中重点阐述了Ti-V-Al轻质记忆合金热循环稳定性、力学性能与功能特性方面的研究。最后，简单阐述了Ti-V-Al轻质记忆合金功能特性的演化规律与机制，并对后续Ti-V-Al轻质记忆合金的发展方向进行了展望。

超声滚压处理7B85合金的显微组织和力学性能

陈蔚清, 徐观明, 崔紫依, 余家甜, 张雪辉, 王春明

2021, 12(6): 80-87. doi: 10.13264/j.cnki.ysjskx.2021.06.011

摘要(73) HTML (5) PDF[4813](4)

摘要:
采用不同压下量（0、0.1、0.2、0.3、0.4 mm）对7B85合金进行超声滚压处理，利用光学显微镜、表面粗糙度测量仪、显微维氏硬度计、拉伸实验、扫描电镜、X射线衍射和电子背散射衍射对经过超声滚压处理的7B85合金的微观组织和力学性能进行研究。结果表明，当下压量为0.2 mm时，超声表面滚压处理后7B85合金的表面粗糙度、显微硬度以及抗拉强度达到较优值。滚压处理后合金的断口形貌呈现出大量较深的韧窝，其主要以韧性断裂形式为主。同时，超声表面滚压处理后合金中大部分η析出相溶解到铝基体中，其表层晶粒的平均晶粒尺寸约为（25.22 ± 6.46）nm。滚压后合金力学性能的提高主要归因于合金表面细晶强化和应力强化的共同作用。

微波活化对过硫酸盐降解典型选矿药剂苯胺黑药的影响

张磊, 祝思频, 张青青, 袁熙, 罗仙平, 王春英

2021, 12(6): 88-95, 112. doi: 10.13264/j.cnki.ysjskx.2021.06.012

摘要(120) HTML (33) PDF[2886](6)

摘要:
采用微波活化过硫酸盐的高级氧化技术处理选矿废水中残留的典型选矿药剂苯胺黑药，研究了反应条件、微波功率、过硫酸盐浓度、反应溶液初始pH、金属离子Fe²⁺和Cu²⁺、水中常见阴离子（Cl^-、HCO₃^-、NO₃^-和SiO₃^2-）等变化因素对苯胺黑药降解效果的影响，并对反应产物和降解机理进行了分析。结果表明：微波活化过硫酸盐能够有效降解苯胺黑药；随着微波功率和过硫酸盐投加浓度的增加，苯胺黑药的降解率也随之升高；当溶液初始pH=3时苯胺黑药的降解效果最好；较低浓度金属离子Fe²⁺和Cu²⁺的添加可以有效辅助活化过硫酸盐，促进反应体系中苯胺黑药的降解；水中常见阴离子Cl^-、HCO₃^-、NO₃^-和SiO₃^2-对苯胺黑药的降解均为抑制效果；在反应体系中氧化降解苯胺黑药的过程中微波热效应为主要作用，而且在反应过程中SO₄^-·起主导作用；反应180 min后，苯胺黑药的矿化效率为45.27%；通过液相色谱检测，推测苯胺黑药经微波活化过硫酸盐体系处理后先被氧化为邻二苯酚，再进一步被氧化降解为其他小分子物质、二氧化碳和水。

根土复合体材料的抗剪强度特性研究进展

陈飞, 施康, 钱乾, 罗特

2021, 12(6): 96-104. doi: 10.13264/j.cnki.ysjskx.2021.06.013

摘要(60) HTML (10) PDF[1472](2)

摘要:
在我国经济快速发展的进程中，自然地质作用与人类工程活动产生了大量的边坡，对人民生命财产造成了极大的威胁。为了有效地解决这类灾害，国内外学者开展了大量植物护坡技术的研究。植物护坡技术是利用植物根系与土体之间的紧密缠绕，起到提高边坡土体的抗剪强度，增强边坡浅层土体稳定性的作用。论文着重从植物根系的分布、根径大小、根数和土壤含水率、干密度等方面总结草本植物与木本植物根土复合体抗剪强度的变化，分析了植物原状土与重塑土的抗剪强度特性之间的差异性，并简要论述植物加筋理论力学模型的研究现状，最后对根土复合体抗剪强度研究的发展前景提出了几点展望。

钢中稀土镧、铈、钇分析检测研究

李杰, 张真铭, 王长青, 曾波, 杨小刚, 赖朝彬

2021, 12(6): 105-112. doi: 10.13264/j.cnki.ysjskx.2021.06.14

摘要(105) HTML (32) PDF[1325](9)

摘要:
通过电感耦合等离子体发射光谱法、全谱火花直读法测定样品的稀土含量及强度比，构建含量与强度比的数据库，并结合所筛选的分析线绘制出适用于火花直读光谱仪的标准分析曲线，以实现钢中稀土镧、铈、钇在线快速分析检测。研究表明，镧、铈、钇元素在各自选取的2条分析线下绘制的标准分析曲线相关系数基本上满足大于0.999要求，符合实验室要求。在已绘制的标准分析曲线下测定检验试样中镧、铈、钇含量并与ICP-AES测定结果相比较，相较于标准分析曲线La^#1、Ce^#2和Y^#2，在标准分析曲线为La^#2和Ce^#1、Y^#1的条件下测得镧、铈、钇含量的偏差率更小，检测结果重复性更好，准确性更高。

稀土Y与喷射沉积技术对铝铁合金组织和性能的影响

戴琨, 汪志刚, 王和斌, 叶洁云

2021, 12(6): 113-122. doi: 10.13264/j.cnki.ysjskx.2021.06.015

摘要(84) HTML (49) PDF[7528](7)

摘要:
普通凝固条件下得到的铸造Al-Fe合金中存在粗大的针状或片状初生富铁相，严重割裂基体，引起应力集中，恶化合金性能。利用稀土Y对Al-6Fe合金进行微合金化处理，结合快速凝固技术，并辅以热挤压技术，获得较常规凝固条件下更加细小均匀的显微组织，以解决铝铁合金中粗大的针片状富铁相割裂基体的问题。实验结果表明，稀土元素Y抑制了初生富铁相生长的趋势，将粗大针片状富铁相细化为菱形和短棒状，一定程度上减小了合金的第二相尺寸；稀土Y微合金化结合快速凝固技术，使得铝铁合金中形成了细小弥散的三元Al-Fe-Y金属间化合物，极大细化了第二相，在改善组织形貌的同时提升了合金的硬度和屈服强度。

镧铁合金中14项稀土杂质含量的测定—电感耦合等离子体发射光谱法

温世杰, 陈绯宇

2021, 12(6): 123-130. doi: 10.13264/j.cnki.ysjskx.2021.06.016

摘要(59) HTML (7) PDF[2756](8)

摘要:
采用电感耦合等离子体发射光谱法（ICP-OES）测定镧铁合金中铈、镨、钕、钐、铕、钆、铽、镝、钬、铒、铥、镱、镥、钇稀土杂质元素。镧铁合金试料在硝酸介质中，以近似基体匹配法校正基体对测定的影响，直接以氩等离子体光源激发，用标准曲线法进行光谱测定。为选择合适的分析线，先根据光谱波长表预选几条强度大，激发电位低的谱线，然后对此谱线进行轮廓扫描，从而选出一条背景平坦，信背比大，基体及共存元素干扰少或无干扰的谱线作为分析线。用基体匹配法配制标准溶液，根据产品标准XB/T 407—2020指标，以铁（85 %）与镧（15 %）配制成混合基体，配制6个系列标准溶液进行曲线绘制。该方法适用于铈、镨、钕、钐、铕、钆、铽、镝、钬、铒、铥、镱、镥、钇含量在0.005 %~0.25 %的分析测定。方法的相对标准偏差（n=11）在0.74 %~2.58 %之间，用标准加入法对方法的回收率进行试验，测得回收率在91.75 %与107.75 %之间, 能满足产品测定要求。

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2021年第12卷第6期

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