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扰动诱发高应力岩石动力响应及岩爆灾变机制

中国有色金属学报 2024年

作者：蔡鑫陈立业周子龙王运敏代碧波程传清黄英华长沙矿山研究院有限责任公司金属矿山安全技术国家重点实验室中南大学资源与安全工程学院中钢集团马鞍山矿山研究总院股份有限公司金属矿山安全与健康国家重点实验室

为揭示深部矿山岩爆发生机制，以硬质红砂岩为研究对象，利用岩石动静组合加载试验系统开展了无轴向静压及4个轴压条件下的不同入射能冲击试验，获得了纯动载及动静组合加载下岩样的力学行为与破坏特征。结果表明：试样最终形态分为完... 详细信息

为揭示深部矿山岩爆发生机制，以硬质红砂岩为研究对象，利用岩石动静组合加载试验系统开展了无轴向静压及4个轴压条件下的不同入射能冲击试验，获得了纯动载及动静组合加载下岩样的力学行为与破坏特征。结果表明：试样最终形态分为完整、轴向劈裂、表面剥离、即时型粉碎和滞后型粉碎5类，其中表面剥离和滞后型粉碎2类破坏模式表现出“岩爆”特征，即I型应力-应变曲线、峰后释放能量、岩石自身静应变储能驱动碎片弹射、明显压剪破坏面；根据碎片弹射与动力加载的相对时间，进一步将表面剥离与滞后型粉碎破坏分别对应深地工程中的“即时型”和“滞后型”岩爆；动力扰动是岩爆的关键诱发因素，触发岩爆的临界扰动能随轴压比升高而逐渐降低。

关键词：岩爆动静组合加载深部高应力动力扰动破坏模式临界扰动能

深部过程和物质架构对大陆碰撞带Cu-REE成矿系统的控制:以冈底斯和三江碰撞带为例

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地学前缘 2024年第1期31卷 211-225页

作者：王瑞张京渤罗晨皓周秋石夏文杰赵云中国地质大学(北京)科学研究院地质过程与矿产资源国家重点实验室北京100083 中国地质大学(北京)地球科学与资源学院北京100083

青藏高原是全球最典型的大陆碰撞带,发育世界级规模的斑岩Cu成矿带和REE成矿带,但目前尚不清楚大陆碰撞如何控制它们的形成。基本问题是:触发碰撞增厚的岩石圈熔融的机制,岩石圈架构与Cu-REE成矿的关系以及Cu-REE和挥发分的来源及成矿... 详细信息

青藏高原是全球最典型的大陆碰撞带,发育世界级规模的斑岩Cu成矿带和REE成矿带,但目前尚不清楚大陆碰撞如何控制它们的形成。基本问题是:触发碰撞增厚的岩石圈熔融的机制,岩石圈架构与Cu-REE成矿的关系以及Cu-REE和挥发分的来源及成矿机制。利用深反射地震和卫星重力数据的联合反演,结合大地电磁(MT)阵列和地球化学数据,对冈底斯正向碰撞带和三江侧向碰撞带的岩石圈结构进行了成像分析,探讨深部过程和物质架构对于Cu-REE成矿的控制。新生代印度大陆-亚洲大陆碰撞过程中,俯冲的印度大陆岩石圈发生了显著的撕裂,从而为软流圈上升流提供了通道,改造了上覆的岩石圈并引发融熔。这一过程产生超钾质熔体,这些熔体上升并在地壳底部积聚,其高的热流值和挥发分释放诱发了上覆新生下地壳的熔融形成富水岩浆,角闪石分离结晶造成岩浆氧化,这种富水高氧逸度的岩浆有利于Cu的迁移和富集。研究表明,三个关键因素形成了与碰撞相关的斑岩矿床:中等角度板片俯冲,板片撕裂和富硫化物新生下地壳的熔融。在三江侧向碰撞带的扬子克拉通边缘,由印度大陆俯冲或地幔对流驱动的热软流圈的垂直上升流和横向流动导致克拉通大陆岩石圈发生热侵蚀和部分熔融。克拉通边缘的大陆岩石圈先前经历了来自再循环海洋沉积物的富含REE和CO_(2)的流体的交代作用,从而富集了REE,后来又被沿着岩石圈不连续面(例如走滑断层、裂谷)上升的碳酸岩熔体携带,形成大型的碳酸岩型稀土矿床。而缺乏源区交代作用的克拉通大陆岩石圈的熔融可能会产生碳酸岩、超钾质岩和镁铁质岩熔体,但它们形成碳酸岩型稀土矿床的潜力有限。

关键词：大陆俯冲大陆碰撞板片撕裂 Hf填图新生地壳

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基于不同杨氏模量的聚氨酯基防结冰涂层的制备及研究

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高分子学报 2024年

作者：宋伟李凤英张定军陈磊周惠娣陈建敏中国科学院兰州化学物理研究所固体润滑国家重点实验室兰州理工大学省部共建有色金属先进加工与再利用国家重点实验室中国科学院大学材料与光电研究中心

以4,4’-二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)、聚四氢呋喃醚二醇(PTMEG)为原料，通过改变R值，获得了不同杨氏模量(0.72～5.95 MPa)的单组份湿固化型聚氨酯弹性体(PUE)涂层，用不同分子量聚醚二元醇进行对比，探究涂层杨氏模量对冰黏附强度的影... 详细信息

以4,4’-二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)、聚四氢呋喃醚二醇(PTMEG)为原料，通过改变R值，获得了不同杨氏模量(0.72～5.95 MPa)的单组份湿固化型聚氨酯弹性体(PUE)涂层，用不同分子量聚醚二元醇进行对比，探究涂层杨氏模量对冰黏附强度的影响.结果发现，较高分子量聚醚二元醇系列具有较低冰黏附强度(平均57.71 kPa)，随涂层杨氏模量增大，对应冰黏附强度呈先增大后减小趋势.分析表明，低杨氏模量涂层(如PTMEG-1000作软段时，1.05～2.96 MPa)在水结冰膨胀过程中，涂层表面易产生变形，形成凹凸不平结构，提供更多黏附点供冰结构黏附，使得冰黏附强度与表面能密切相关，造成冰黏附强度增大的可能性.而较高杨氏模量涂层(如PTMEG-1000作软段时，2.96～5.95 MPa)存在冰黏附强度的降低区间不符合杨氏模量与冰黏附强度的正相关关系，这是因为受低温回弹力作用，冰与涂层产生弹性失配，诱发产生微裂纹使得冰-涂层界面空化，造成冰黏附强度减小的可能性.因此，合理利用涂层杨氏模量对冰黏附强度的影响机制可以有效降低冰黏附强度.

关键词：聚氨酯弹性体杨氏模量冰黏附强度机械性能

OH/F比与SiO的关系对铝合金微弧氧化膜层的影响

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表面技术 2024年

作者：衡志丹马颖欧凯奇梁志龙李正强安晓丽王晟兰州理工大学省部共建有色金属加工与再利用国家重点实验室

目的探明不同氢氧化钠/氟化钾之比与硅酸钠的关系对A356铝合金微弧氧化膜层耐蚀性的影响机制，寻找电解液中电解质之间的配比需求。方法利用SEM、EPMA、XRD分析所制得膜层的微观结构、元素分布及物相组成，并通过动电位极化曲线及电化... 详细信息

目的探明不同氢氧化钠/氟化钾之比与硅酸钠的关系对A356铝合金微弧氧化膜层耐蚀性的影响机制，寻找电解液中电解质之间的配比需求。方法利用SEM、EPMA、XRD分析所制得膜层的微观结构、元素分布及物相组成，并通过动电位极化曲线及电化学阻抗谱（EIS）研究膜层的电化学耐蚀性和腐蚀行为。结果当电解液中NaOH/KF之比为0:1、1:2和2:1时，均无法形成表观质量良好的微弧氧化膜层。而将NaOH/KF之比调整为1:1时，便在基体表面得到了覆盖完整、均匀连续、光滑平整的膜层。但因此时电解液中主成膜剂Na2SiO3的不足，致使所获膜层与NaOH/KF之比为1:0时的情形相较而言，膜层表面的微孔尺寸增大，大尺寸的微孔个数也增加，在一定程度上削弱了膜层的抗腐蚀能力。继而保持NaOH/KF之比为1:1但将主成膜剂Na2SiO3的浓度翻倍后，所制得膜层表面缺陷减少，厚度增加，致密度得到改善，膜层中α-Al2O3、γ-Al2O3、Mullite及AlF3等优质耐蚀物相的含量也明显增多，进而提高了膜层在酸性腐蚀介质和中性NaCl腐蚀介质中的耐蚀性。结论在硅酸盐电解液中，NaOH和KF都是微弧氧化成膜过程中的重要组分。NaOH促使A356铝合金基体表面形成充分的钝化膜，并显著提高溶液的电导率，为微弧氧化反应的击穿发生创造先决条件。KF可增进微弧氧化击穿发生后的放电效应，引发更多的放电火花产生，提高膜层的生长速率，加快成膜物质的沉积速率。NaOH与KF浓度相近，且二者浓度均小于Na2SiO3浓度时，SiO32-、OH-、F-三者之间交互作用对提高膜层的耐蚀性最为显著。

关键词： A356铝合金微弧氧化电解液 NaOH/KF比微观结构耐蚀性

新疆阿尔泰将军山天河石花岗岩的成因和铷富集机制

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大地构造与成矿学 2024年

作者：陈祉卫袁超林正帆黄宗莹张运迎中国科学院广州地球化学研究所同位素地球化学国家重点实验室中国科学院边缘海与大洋地质重点实验室中国科学院南海海洋研究所中国科学院大学地球与行星科学学院南京大学内生金属矿床成矿国家重点实验室中国科学院深地科学卓越创新中心

将军山岩体是新疆阿尔泰目前唯一存在天河石花岗岩以及Rb矿化的岩体。本文通过开展岩相学、全岩地球化学和Nd同位素研究,结合云母原位微量元素和电气石硼同位素分析结果,探讨了将军山天河石花岗岩成因和Rb元素富集机制。研究表明,天河... 详细信息

将军山岩体是新疆阿尔泰目前唯一存在天河石花岗岩以及Rb矿化的岩体。本文通过开展岩相学、全岩地球化学和Nd同位素研究,结合云母原位微量元素和电气石硼同位素分析结果,探讨了将军山天河石花岗岩成因和Rb元素富集机制。研究表明,天河石花岗岩具有高硅(74.55%～77.93%),富钾(3.68%～4.37%)以及富铝(A/CNK=1.06～1.41)的特征,属于高钾钙碱性过铝质花岗岩。在微量元素组成上,该花岗岩富含Rb、Th、Ta和Hf,强烈亏损Ba和Sr,稀土元素呈“海鸥型”配分模式,具有强烈的Eu负异常(Eu/Eu~*≤0.01)和稀土四分组效应(TE1, 3=0.92～1.21)。天河石花岗岩具有极低的全岩K/Rb(63～87), Nb/Ta(2.04～3.45)和Zr/Hf(8.43～9.96)比值,含有萤石以及岩浆型黑电气石。上述地球化学特征指示该岩体经历了强烈的结晶分异和相应的岩浆热液过程。天河石花岗岩形成于中二叠世,与主体岩性二云母碱长花岗岩为同源演化关系。天河石花岗岩的黑电气石具有大陆地壳特征的硼同位素组成(δ11B=-12.43‰～-14.24‰),表明其来自地壳源区。二云母碱长花岗岩和天河石花岗岩均具有正的全岩εNd(t)值(+0.8～+5.3),与哈巴河群碎屑变沉积岩差异较大。而且二云母碱长花岗岩高的Rb含量和A2型花岗岩属性表明其可能来自富黑云母火成岩的部分熔融。对比俄罗斯Orlovka、白石头泉和将军山天河石花岗岩的成因和演化过程表明,尽管来自不同的地壳源区,但它们都经历了高的演化程度和流体作用,对Rb在花岗岩中的富集发挥了关键作用。阿尔泰作为曾经的增生楔,持续的改造能有效地促进新生地壳的分异,形成局部富Rb的源岩,为天河石花岗岩的形成提供了物质基础。

关键词：中国阿尔泰天河石花岗岩岩石成因高分异花岗岩新生地壳

基于相场模拟的镍基高温合金γ?相体积分数对蠕变性能的影响机理(英文)

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Transactions of Nonferrous Metals Society of China 2024年

作者：杨敏杨帆陈佳郭敏苏海军张军西北工业大学凝固技术国家重点实验室

γ?相体积分数(fv)对镍基单晶高温合金的力学性能起着至关重要的作用。本文采用蠕变相场模型，模拟了不同fv条件下蠕变过程中的微观组织演化和性能变化。通过分析蠕变过程中γ和γ?相内的应力场和应变场演化，研究了γ?相体积分数对蠕... 详细信息

γ?相体积分数(fv)对镍基单晶高温合金的力学性能起着至关重要的作用。本文采用蠕变相场模型，模拟了不同fv条件下蠕变过程中的微观组织演化和性能变化。通过分析蠕变过程中γ和γ?相内的应力场和应变场演化，研究了γ?相体积分数对蠕变性能的影响机制。随着fv增加，γ?筏的形态从不连续变为连续，与γ通道的形态变化正好相反；在蠕变第三阶段时γ通道向方向的倾斜程度先减小后增大；蠕变寿命先增大后减小；蠕变损伤的主要分布位置从γ?相向γ?/γ界面和γ通道转移。fv=0.65时蠕变寿命最长，这是因为在此条件下γ?筏结构最稳定、γ通道中应力和应变量最低、以及损伤累积最慢。

关键词：相场模拟内应力内应变蠕变行为单晶高温合金

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不同晶粒尺寸FGH96合金热处理冷速研究

稀有金属材料与工程 2024年第1期53卷 242-249页

作者：崔金艳尧健何英杰马向东肖磊郭建政冯干江深圳市万泽中南研究院有限公司广东深圳518000 中南大学粉末冶金国家重点实验室湖南长沙410083

在满足性能前提下,获取热处理工艺参数边界对优化FGH96涡轮盘性能意义重大,尤其是某一晶粒尺寸的FGH96合金在满足性能要求的前提下所需的最慢冷速边界。对不同晶粒尺寸、不同冷却速率的FGH96试样室温、650℃以及750℃的拉伸性能进行了研... 详细信息

在满足性能前提下,获取热处理工艺参数边界对优化FGH96涡轮盘性能意义重大,尤其是某一晶粒尺寸的FGH96合金在满足性能要求的前提下所需的最慢冷速边界。对不同晶粒尺寸、不同冷却速率的FGH96试样室温、650℃以及750℃的拉伸性能进行了研究,并对微观组织进行了观察。结果显示,和合金成分、晶粒尺寸、γ′尺寸和体积分数相关的多机制强化模型与实验测试结果吻合性好。利用该模型得到了最慢冷速与晶粒尺寸的匹配关系:当最慢冷速为55℃/min时,晶粒尺寸需小于14μm;当最慢冷速为72℃/min时,晶粒尺寸需小于16.8μm;当最慢冷速为81℃/min时,晶粒尺寸需小于20μm。最慢冷速边界值与晶粒尺寸关系可为通过数值模拟指导热处理工艺的制定提供判据。

关键词： FGH96 最慢冷速边界晶粒尺寸多机制强化模型

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桥联配体对钛凝胶吸附砷锑性能的影响及机制

环境化学 2024年第4期43卷 1254-1263页

作者：张皓铭周畅张国洋张淑娟南京大学环境学院污染控制与资源化研究国家重点实验室南京210023

针对钛凝胶吸附剂中桥联配体与吸附性能之间的关系不明问题,本文对比考察了由11种配体(有机羧酸类、醇胺类以及双酮类)合成的钛凝胶材料吸附砷(As)、锑(Sb)的性能.乙酰丙酮(AcAc)作为桥联配体合成的钛凝胶材料表现出优异的As、Sb去除能... 详细信息

针对钛凝胶吸附剂中桥联配体与吸附性能之间的关系不明问题,本文对比考察了由11种配体(有机羧酸类、醇胺类以及双酮类)合成的钛凝胶材料吸附砷(As)、锑(Sb)的性能.乙酰丙酮(AcAc)作为桥联配体合成的钛凝胶材料表现出优异的As、Sb去除能力,其对As(Ⅲ)、As(Ⅴ)、Sb(Ⅲ)和Sb(Ⅴ)的吸附容量分别达到了329、461、584、805 mg·g^(−1)(以钛计),吸附速率分别比无配体组提高了10.1、8.1、11.5、1.9倍.各类配体对钛凝胶吸附容量的提升效果相当,但对吸附速率提升效果差异明显.有机羧酸类配体调控后对As、Sb吸附速率仅为AcAc的30%—60%,而丁二酮等弱配体调控后几乎没有提升吸附速率.与其他配体相比,AcAc的配位能力介于丁二酮和酒石酸、三乙醇胺等强配体之间,其适中的配位能力兼顾了制备过程中抑制钛快速水解和吸附过程中新活性位点的快速释放特性.当AcAc中心碳或端基碳被甲基取代后,烯醇式AcAc的含量以及配位能力降低,进而减弱材料的砷锑吸附性能.

关键词：重金属污染钛凝胶吸附剂乙酰丙酮配体溶胶凝胶法

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数字经济对黄河流域资源型城市绿色效率的驱动作用

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资源科学 2024年第3期46卷 475-487页

作者：张泽楚李巍北京师范大学环境学院水环境模拟国家重点实验室北京100875

[目的]数字经济有助于促进绿色效率的大幅提升,进而为推动新质生产力发展注入动力。探究资源型城市数字经济对绿色效率的作用机制,对资源型城市打破路径依赖、实现绿色转型和高质量发展具有重要意义。[方法]以黄河流域39座资源型城市为... 详细信息

[目的]数字经济有助于促进绿色效率的大幅提升,进而为推动新质生产力发展注入动力。探究资源型城市数字经济对绿色效率的作用机制,对资源型城市打破路径依赖、实现绿色转型和高质量发展具有重要意义。[方法]以黄河流域39座资源型城市为研究对象,结合城市地理分布、资源类型和发展阶段特征,采用DEA-SBM模型测算20032020年流域内资源型城市的绿色效率值及其动态变化,通过异质性分析、机制分析和非线性分析探究数字经济对绿色效率的驱动作用。[结果]①研究期内黄河流域资源型城市的绿色效率值先上升后趋于稳定,下游城市优于中上游城市,且石油型和再生型城市分别在资源类型和发展阶段类别中最高;②数字经济显著驱动了绿色效率提升。异质性检验表明,数字经济在上游城市、金属型和成熟型城市的作用效果相比中下游和其他类型的城市更显著;③数字经济主要通过绿色技术进步而非产业结构的中介效应来间接驱动绿色效率提升,城市群则对数字经济作用效果发挥正向调节效应;④非线性分析表明资源赋不具有门槛效应,数字经济作用效果在其自身的双重门槛中先增后减,而在年份的双重门槛中均递增,说明最优水平拐点尚未出现。[结论]数字经济有助于提升资源型城市绿色效率,据此建议应在全流域和城市群两个层面制定激励政策。在工业化基础上,利用数字经济这一新兴形态对原有产业进行适时适度地重塑与升级,以协同推进黄河流域资源型城市绿色转型和数字经济发展,并通过实施差异化措施进一步增强数字经济驱动绿色效率的作用效果。

关键词：资源型城市绿色效率数字经济驱动作用黄河流域

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