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    江西铜业集团有限公司

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    江西铜业集团有限公司

  • 出版单位：

    江西《铜业工程》杂志社有限公司

  • 编委会主任：

    郑高清 周少兵

  • 主           编：

    徐政和

  • 通信地址：

    江西省南昌市高新区昌东大道7666号

  • 邮政编码：

    330096

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本刊系美国《化学文摘》收录期刊，波兰《哥白尼索引》收录期刊，俄罗斯《文摘杂志》收录期刊，美国《乌利希期刊指南（网络版）》收录期刊，全国有色金属行业优秀期刊，《中国核心期刊（遴选）数据库》收录期刊，《中国期刊全文数据库（CJFD）》收录期刊，《中国学术期刊综合评价数据库（CAJCED）》统计源期刊，《中国期刊网》全文收录期刊，《万方数据库》全文收录期刊，《中文科技期刊数据库（全文版）》收录期刊，《维普中文科技期刊数据库》收录期刊，《中国学术期刊（光盘版）》全文收录期刊，“超星期刊域出版平台”全文收录期刊。

2024年第2期

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      产业数字化
    • 铜转炉吹炼炉口图像智能监测及辅助分析系统
      张红哲,徐子昂,刘光远,郭廷谦,张冰洁
      传统转炉炼铜工艺非常依赖个人经验，一般通过人工观察炉口火焰判断炉体内温度、造渣和造铜终点，该过程存在重大的安全与环保隐患，同时粗铜的品位得不到保障且易损坏炉体。随着环保与本质化安全指标要求的提高，各家企业开始转向闭窗吹炼。为应对绿色化与安全性要求，本文基于转炉炉口火焰分析结果并综合吹炼工艺中涉及的多种因素，设计了一种转炉炉口图像智能监测系统，实现了转炉炉口火焰的智能化监测。在此基础上，通过对不同阶段炉口火焰图像的分析，设计了基于自适应曝光阈值的颜色特征计算方法，能够对图像进行预处理并提取到可预测终点时间的关键特征，解决了目前传感器曝光度参数影响图像特征的关键问题。最后设计了基于深度神经网络的终点时间预测模型，实验结果表明造渣一期、造渣二期和造铜期终点的预测误差分别为0.74，0.83和1.4 min，显示了设计系统的有效性。
      2024(2):1-7    [摘要](150)    [PDF  2721K](166)
    • 基于有限元模拟的水平连铸TP2铜管坯一次冷却结构优化研究
      龙海生,张野,刘劲松,陈大勇,宋鸿武,陈传来,陈云月
      对比多种结晶器结构下温度场、速度场等分布状态及石墨模具内部温度变化趋势，探究其对铜套、石墨模具等易损件及铜管铸坯温度变化的影响。结果表明，在一次冷却结构增设12道Φ10 mm且倾斜角度为30°的流槽，可使冷却水流态平稳均衡，铜套受热均匀，有利于铸坯周向同时凝固。本文通过有限元软件模拟铜管水平连铸过程一次冷却结构优化对温度的影响，为生产企业改善产线冷却效果，提高产品质量，降低模具成本和延长使用寿命，提供了实验参照和理论指导。
      2024(2):8-17    [摘要](113)    [PDF  15427K](159)
    • 基于机器学习的Cu-Ni-Co-Si合金固溶处理晶粒尺寸预测
      闫碧霄,朱雪彤,吴钢,陈慧琴
      Cu-Ni-Co-Si合金在固溶处理后的晶粒尺寸会影响其服役性能。采用3种不同的机器学习方法——BP神经网络、随机森林、长短期记忆网络，分别建立了Cu-Ni-Co-Si合金固溶温度和固溶时间对固溶后晶粒尺寸影响的机器学习预测模型。对比分析3种不同机器学习模型的预测精度，发现BP神经网络模型预测精度最高，其平均相对误差为8.55%。随后采用遗传算法优化BP神经网络。结果表明，所建立的BP-GA模型平均相对误差比BP神经网络模型降低了6.47个百分点，其平均相对误差为2.08%，能够有效地为Cu-Ni-Co-Si合金固溶处理工艺参数的选择提供指导。
      2024(2):18-22    [摘要](97)    [PDF  1391K](148)
    • 水平连铸结晶器内真实换热边界计算及传递模型
      郑莲宝,单朝瑞,李旺,王松伟,宋鸿武,张士宏
      连铸结晶器内冷却水的流动、传热和金属液的传热、凝固全耦合计算时，模型计算效率低、收敛性差，而不考虑真实冷却水流场只进行金属液传热-凝固耦合时，模型计算精度较低，可将冷却水流动-传热和金属液传热-凝固过程分别建模，并基于二次开发的温度场量原位传递程序，将模型串联耦合。结果表明，通过耦合流场计算得到的真实冷却边界替代传统均匀界面换热系数的边界条件施加方式，在保证模型计算效率和计算精度的前提下，可准确模拟铸坯晶粒的尺寸、取向和数量，经试验验证，模拟结果与试验结果高度吻合。
      2024(2):23-30    [摘要](91)    [PDF  6970K](156)
    • 基于大数据技术的皮带预警系统设计
      佘曦超,徐小贤,张志斌,董红忠,司东亚,胡恒欣,金小骞,朱毅
      皮带运输机作为矿山重要的运输设备，其性能直接影响生产效率和运行成本。针对现场巡查才能发现皮带运输机异常的问题，本文运用大数据技术对皮带电流进行归纳和分析，设计开发了一套智能化的皮带预警系统，能够及时、准确、有效地发出警报，实现了对皮带异常状态的提前预警。结果显示，预警系统投入使用后，故障平均诊断时间由60 min缩短为 5min，减少了系统停机的次数，提高了选矿厂的生产效率。
      2024(2):31-37    [摘要](111)    [PDF  2277K](162)
    • 稀土永磁电机鲁棒直接转速预测控制方法研究
      张珍睿,王秋平,许静
      针对稀土永磁同步电机直接转速控制中，因未建模扰动而导致转速性能差的问题，提出一种基于扩张状态观测器的鲁棒直接转速预测控制方法，推导了稀土永磁同步电机的超局域数学模型，设计了多个扩张状态观测器，观测了系统的未建模扰动和参数时变扰动，提高了控制器鲁棒性以及对负载扰动的响应速度。最后，通过搭建基于表贴式永磁同步电机的驱动系统，验证了所提控制策略的有效性。
      2024(2):38-44    [摘要](54)    [PDF  2016K](141)
      • 研究论文
    • 引线框架用高性能铜合金板带材及制备工艺
      梁海成,高博伦,王松伟,刘劲松,邓偲瀛
      电子信息产业的飞速发展，对铜及铜合金产品性能提出了更高的要求，其中集成电路封装用引线框架材料代表了铜合金板带材发展的较高水平。本文对近年来引线框架用高性能铜合金板带材及制备工艺进行了综述，介绍了国内外高性能铜合金板带材料的成分和制备加工技术及发展过程，并对其未来发展趋势进行了展望，提出未来高性能铜板带材性能将朝着抗拉强度为700 MPa、导电率为70% IACS的目标发展，其制备工艺将向着智能化、绿色化、高效化等方向发展。
      2024(2):45-53    [摘要](121)    [PDF  1012K](167)
    • 晶界扩散中Tb对烧结NdFeB磁体微观组织和磁性能的影响
      王志恒,刘乔波,曹俊,李仲,朱利强,王舒远,刘延丰,熊俊杰
      通过晶界扩散技术提升烧结钕铁硼（NdFeB）磁体矫顽力的方法已获得广泛应用，为了研究重稀土磁粉对磁体综合磁性能的影响，本文采用喷涂扩散的方法将重稀土 Tb含量为 6.0%（质量分数）的磁粉作为复合扩散源的一部分进行晶界扩散并制备了高性能烧结 NdFeB磁体。结果表明，当主扩散源占比为60%（质量分数）时， Nd40Tb60对应扩散磁体的矫顽力最高达到21.52 kOe，矫顽力增幅明显。经过微观组织结构和 XRD表征分析，重稀土元素Tb沿晶界相扩散进入磁体内部的同时发生了晶格取代反应，可在晶粒表层生成磁晶各向异性场更强的（Nd， Dy/Tb）2Fe14B硬磁相，显著增强了磁体矫顽力。当主扩散源占比为20%、40%和80%（质量分数）时， Nd80Tb20， Nd60Tb40和Nd20Tb80对应扩散磁体的矫顽力增幅较小，其中Nd80Tb20扩散磁体的矫顽力为19.60 kOe。
      2024(2):54-60    [摘要](95)    [PDF  1178K](157)
    • 银铜侧向复合材料界面结合机理分析
      宁德魁,谢明,陈永泰,段云昭,刘国化,马洪伟
      本文采用“包覆锭坯+扩散烧结+冷轧复合”联合工艺制备了银铜侧向复合带材，利用金相显微镜（OM）、扫描电镜（SEM）和能谱仪（EDS）观察分析银铜复合界面结构和元素分布，并分析其银铜复合界面的结合机理。结果表明，银铜复合界面形成过程为：1）银铜接触界面处凹凸不平的表面在轧制力的作用下相互咬合，形成机械结合界面；2）接触面在轧制力的作用下，银铜表面氧化膜破裂，新鲜表面质点间在轧制变形热的作用下产生原子结合；3）在扩散烧结过程中，银铜界面处的原子在高温作用下被激活，银铜原子相互扩散，在界面处发生银铜共晶反应形成液相金属层，随着烧结时间的延长，其共晶反应液相层厚度逐渐增加，随后冷凝结晶，使银铜实现侧向冶金结合。4）在后续中间退火过程中，共晶层与两侧的铜、银基体相互扩散，铜、银原子向更深的方向逐渐扩散，在靠近共晶层铜侧和银侧逐步形成固溶体层，使银与铜的结合强度进一步提高。银铜侧向复合界面结合机理包含机械咬合结合、接触共晶反应自钎焊结合和原子扩散结合3种，复合界面结合强度较好，剪切强度达220 MPa。
      2024(2):61-65    [摘要](170)    [PDF  2349K](217)
    • 轧制变形量及退火工艺对钼靶材显微组织的影响
      冯永山,陈飞鹏,李诵斌,李雄斌,李阁平,洪志远,陈岩
      钼靶材作为制备钼薄膜的溅射源，其致密性、纯度、粒径及取向分布决定溅射薄膜的品质与性能。为了确定钼靶材轧制的最佳工艺，将钼靶材在 60%~90% 变形量下以不同工艺条件轧制，并在 900~1200 ℃下以不同温度退火，然后采用精密测量、金相观察、扫描电镜成像（SEM）、 X射线衍射（XRD）、电子背散射衍射（EBSD）等方法表征钼靶成品的理化性能和组织结构，并分析和讨论钼靶材的致密度、晶粒度以及结晶取向等特征关系。结果表明，当轧制变形量为80%~85%时，钼靶致密度达到99.8%，经过1000 ℃真空退火后，组织均匀性最佳，测得平均晶粒尺寸为57.1 μm，同时靶面呈现出显著的｛100｝晶面择优取向。
      2024(2):66-72    [摘要](63)    [PDF  17988K](139)
    • TP2铜管精整工序喷墨质量不良原因分析及改进措施初探
      臧雪颖,刘劲松,陈大勇,王松伟,陈传来,陈云月
      在精密铜管精整复绕工序中，涡流探伤装置检测到伤点后会向喷墨装置发送信号，以对铜管表面缺陷进行喷墨标记，但是该过程普遍存在喷墨不良，严重影响了对缺陷的判断。本文介绍了TP2铜管生产线中涡流探伤仪器的工作原理，对原有的涡流探伤仪器、喷墨装置以及喷枪结构进行调研，分析了原有喷墨装置喷墨时存在的漏墨和拖墨问题，探讨了等离子技术与激光刻蚀技术作为喷墨技术替代方案的可能性。文献调研、现有技术分析及其他替代试验的结果表明，采用等离子体表面处理技术对已喷墨铜管进行处理后，可以一定程度地改善铜管拖墨的问题；采用功率为300 W的激光对铜管表面进行刻蚀处理，激光头速度分别为80 mm/s和200 mm/s时，对铜管表面刻蚀呈现出的不同效果，均能够进行缺陷的有效标识。因此，铜管表面激光刻蚀技术可以作为喷墨技术的替代方案。
      2024(2):73-79    [摘要](82)    [PDF  2156K](149)
      • 综合评述
    • 镁-铝异种合金搅拌摩擦焊的研究现状及展望
      张鹏飞,马振铎,张凌峰,姬坤海,谢龙飞,杨光,包建兴,薛爱堂
      镁合金具有高的比强度和比刚度，被广泛应用于各种工程领域。然而镁合金存在易腐蚀和成形性能差等缺点，极大地制约了镁合金的广泛应用。铝合金密度低，强度高，接近或超过优质钢，塑性好，可加工成各种型材，具有优良的导电性、导热性和抗蚀性，在工业上得到了广泛使用，使用量仅次于钢。在航空航天、轨道交通及汽车等精密工业中，异种合金间的焊接被认为是最复杂的工程之一。通过镁-铝异种合金的焊接，有效结合两种合金的优点，从而满足一些特殊工作环境对零件的使用要求。与此同时，镁-铝异种合金的焊接可显著节省材料从而降低成本，极大拓展了镁合金和铝合金的应用。搅拌摩擦焊可以显著改善传统熔焊工艺中存在的许多冶金问题，从而获得高质量的焊接接头。因此，不同牌号的镁-铝搅拌摩擦焊既有重大的科学研究价值又有巨大的工业应用价值。本文总结了镁-铝合金搅拌摩擦焊的研究进展，特别关注了搅拌摩擦焊工艺参数对微观组织演变、力学性能及相关缺陷的影响，并对后续的研究热点进行了展望。
      2024(2):80-87    [摘要](89)    [PDF  18281K](143)
    • 基于钛合金丝材的增材制造技术研究进展
      贺智锋,赵婧,柴如霞,夏亚锋,李郸,陈肖,舒滢
      金属增材制造技术自诞生以来，经快速发展，已在诸多领域得到了广泛的应用，被列入决定未来经济的十二大颠覆性技术之一。基于丝材的金属增材制造技术由于其沉积效率高、制造成本低、制造周期短和材料利用率高，近年来成为国内外研究和应用的热点。本文以钛合金丝材为原材料，针对广泛采用的电弧/等离子弧熔丝、电子束熔丝和激光熔丝增材制造技术，分别从成形工艺参数优化、宏微观组织结构分析、后热处理组织性能调控及专用原材料开发等方面所取得的最新研究成果进行了详细论述。在此基础之上，介绍了基于钛合金丝材的增材制造在工程化应用及相关标准规范的制定情况。最后，指出钛合金丝材增材制造技术在组织和性能等方面存在的固有不足，提出了采用锻造+增材复合成形复合后处理和专用丝材研制等方法，并建立有别于传统锻造和铸造的新标准体系，有助于推广其在各领域的大规模应用。
      2024(2):88-105    [摘要](85)    [PDF  18023K](287)
    • 催化材料调控室温钠硫电池性能的进展与挑战
      金牛,黄倩倩,王黎丽,邓崇海,梁升,胡磊,刘伶俐,梁鑫
      室温钠硫电池因理论能量密度高（1274 Wh/kg，基于硫的质量）、资源丰富、价格低廉等优势，在大规模储能、动力电池领域备受青睐。然而，要实现Na-S电池中良好的可逆性、可循环性、活性物质高利用率，最终实现钠硫电池的商业化仍然极具挑战性。不仅需要解决多硫化物溶解和循环过程中的多硫化物“穿梭效应”问题，还要解决因S8和Na2S的低电导率和固体Na2S2/Na2S沉积带来的高极化所导致的循环性能差和存在的安全隐患等问题。因此合理引入催化材料促进多硫化物的快速转化，加快反应动力学至关重要，也是实现室温钠硫电池商业化应用的关键所在。本文详细综述了室温钠硫电池的基本原理、存在的主要问题，并阐述了催化作用在室温钠硫电池中的重要意义；归纳了室温钠硫电池中常用的催化材料种类；总结了各种催化材料与多硫化物之间的相互作用机理。最后，对室温钠硫电池中催化材料相关研究可能面临的挑战和未来发展方向进行了预测。
      2024(2):106-118    [摘要](70)    [PDF  7614K](302)
    • 改性铜集流体应用于锂离子电池研究进展
      段长琦,谷月月,黎子龙,刘婷婷,于镇洋,孙琦
      随着社会发展和科技进步，能源的过度消耗引发资源和环境问题。近年来，电动汽车等新能源领域的蓬勃发展，促进了电化学储能技术的开发应用。锂离子电池（LIBs）被认为是目前最可靠的先进可充电储能器件之一。在LIBs中，集流体发挥着至关重要的作用，它连接着LIBs内外电子通路，是活性电极材料的支撑基底。目前，商业铜箔作为集流体已经无法满足人们对高性能储能器件的性能要求。因此，对LIBs铜集流体进行改性，是一种解决其性能不足和部分电池缺陷问题的可行方法。由于碳基材料具有高导电性和高机械强度等优点，与铜材料能够实现良好结合和性能过渡，被认为是最契合的优秀改性材料。本文介绍了LIBs中存在的常见问题，针对这些问题，系统总结了近年来铜集流体改性方法，主要包括碳基材料改性以及铜集流体表面改性和结构改性。 对于铜集流体碳基材料改性，总结了近年来众多突出成果，包括应用于改性过程中的不同碳纳米材料及其制备过程，以及影响碳纳米材料改性铜基集流体性能的诸多因素。最后对铜集流体在LIBs中的应用和发展趋势进行了展望。
      2024(2):119-130    [摘要](74)    [PDF  1622K](146)
    • 原位合成颗粒增强铜基复合材料的研究进展
      崔童,杜善豪,钱高祥,张宇博,王同敏,李廷举
      弥散强化型铜基复合材料，兼具优异的导电导热性能、高强度、良好的热稳定性和耐磨性，是核反应堆、航空器及高端装备中各种导电导热元件的关键材料，在核电、航空、交通、军事等诸多重要领域有不可替代的作用。原位合成法是在一定温度下金属基体内发生化学反应，原位生成一种或几种陶瓷增强体的技术。原位反应制备颗粒增强铜基复合材料存在两个重要的问题亟待解决：一是增强相的团聚问题，二是增强相的尺寸调控问题。本文总结了几种较为常用的制备弥散强化型铜基复合材料的原位合成方法，并对比分析了几种方法的特点、优劣及技术难点。同时，本文综述了原位合成法对铜基复合材料中颗粒尺寸和分布的影响，分析了原位合成法不同参数对复合材料力学及综合性能的影响规律，并从增强相颗粒形核与生长的原理出发，提出了促成细小弥散颗粒增强相的工艺方案。
      2024(2):131-138    [摘要](94)    [PDF  1499K](156)

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