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刊载范围

本刊定位于“成为船舶及海洋工程材料技术交流平台,加强材料界学术交流,促进船舶行业和海洋工程领域技术创新和产业发展”。主要刊载各类金属材料、高分子聚合物材料、无机非金属材料、复合材料以及腐蚀与防护、失效分析、测试评价等技术相关的高水平论文。

主       编:廖志谦

执行主编:马玉璞

副  主  编:全识俊

主       管:中国船舶重工集团公司

主       办:洛阳船舶材料研究所; 中国造船工程学会船舶 材料学术委员会

编辑出版:《材料开发与应用》杂志社

ISSN 1003-1545

CN 41-1149/TB

最新录用栏目展示本刊经同行评议确定正式录用的文章,这些文章目前处在编校过程,尚未确定卷期及页码,但可以根据DOI进行引用。
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强度与失效
承受双向等拉应力的平面应变I型裂纹线弹性断裂的I1准则与K准则一致性分析
薛钢
2023, 38(1): 1-8.  
[摘要](11) [PDF 4763KB](8)
摘要:
采用线弹性有限元方法计算了承受双向等拉应力的平面应变I型裂纹的应力场,分析了裂纹尖端各应力分量间的关系,拟合了各非零应力分量关于裂纹半长度a和裂纹尖端最小网格尺寸l1的函数,分析了应力第一不变量I1与应力场强度因子KI的相关性。结果表明,裂纹尖端各非零应力分量间存在稳定的比例关系;各非零应力分量值和加载应力的比值与裂纹半长度a的1/2次幂呈正比例关系、与裂纹尖端最小网格尺寸l1的1/2次幂呈反比例关系;相同最小网格尺寸条件下,裂纹尖端的应力第一不变量与应力场强度因子的比值l1/KI为与加载应力和裂纹长度无关的常数,证明了承受双向等拉应力的平面应变I型裂纹线弹性断裂的I1准则与K准则具有一致性。
焊接技术
甲板分段焊接变形仿真与控制
丁鹏龙, 成应晋, 何亮
2023, 38(1): 9-16.  
[摘要](11) [PDF 8114KB](7)
摘要:
采用热弹塑性有限元方法开展了甲板分段焊接数值仿真,基于三维Shell单元和双椭球焊接热源模型获得了结构温度变化和应力场,得到了甲板分段焊接变形及残余应力分布特点,同时探究了纵向和横向型材15种焊接装配顺序以及3种甲板分段拘束形式对残余应力和焊接变形的影响规律。结果表明,所设计的对称交替焊接方法对应的焊接变形最小,即先从船舯向舷侧焊接纵骨,再从中间向两端交替焊接横向桁材,最后从船舯向舷侧焊接纵向桁材;在甲板分段边缘和中心施加压条约束可获得变形控制与工作量的最佳平衡;通过优化焊接顺序和约束方式,可有效实现大型甲板焊接精度控制。
MnO对碳钢药芯焊丝性能影响研究
寇伟祥, 张明洋, 韩欢庆
2023, 38(1): 17-22.  
[摘要](4) [PDF 8524KB](2)
摘要:
以T492T1-1C1A型药芯焊丝为例,通过对熔渣组分、熔敷金相组织、熔敷金属化学成分、扩散氢含量、力学性能的试验对比与分析,研究了MnO在配方中不同加入量对焊缝组织及熔敷金属力学性能的影响。结果表明,随着MnO的加入量增多,熔敷金属中Mn与O含量未呈现明显变化;熔敷金属的拉伸试验伸长率和低温冲击吸收功先升高后降低,在MnO质量分数为0.5%时获得了较好的焊缝微观组织和力学性能;熔敷金属扩散氢含量有降低趋势。
腐蚀与防护
锚链钢渗锌层在海洋环境中的腐蚀行为分析
刘信, 胡裕龙, 迟钧瀚, 陈泽, 刘念
2023, 38(1): 23-28.  
[摘要](9) [PDF 8814KB](1)
摘要:
以锚链钢为研究对象,采取电化学测试、实海试验、盐雾试验等手段,从微观形貌和宏观腐蚀行为两方面分析渗锌层的耐腐蚀性能。结果表明,渗锌层在为期12个月的潮差、全浸、大气试验环境中均未发生腐蚀现象;渗锌层在盐雾试验500 h条件下,耐蚀性良好;渗锌及钝化工艺均能降低腐蚀速率,保护金属基体。
硫酸盐还原菌对船体低合金裸钢腐蚀行为的影响
聂淑坤, 许凤玲, 刘钊慧, 闫永贵
2023, 38(1): 29-41.  
[摘要](2) [PDF 22877KB](1)
摘要:
船体舱室底部存积的油污水为腐蚀微生物的生长繁殖提供了有利条件。为了研究腐蚀微生物硫酸盐还原菌(SRB)对某新型船体低合金钢腐蚀的影响,采用荧光显微技术、失重分析、电化学分析、腐蚀产物成分分析及微区成分分析等手段,研究了取自舱底环境中分离提纯的SRB对船体低合金钢腐蚀行为的影响。结果表明,在SRB腐蚀初期,胞外聚合物(EPS)对全面腐蚀有一定的抑制作用,但随着时间的延长,铁硫化合物层可作为阴极与裸露部位的小阳极发生反应,加上SRB的共同作用,加速局部破裂处的阳极溶解,促进点蚀。在整个浸泡周期内,船体低合金钢在SRB介质中的腐蚀电流密度均大于灭菌介质中的,且年平均腐蚀速率是灭菌介质中的1.36倍。
测试与分析
稀土元素Y对TC4钛合金力学性能的影响
王济生
2023, 38(1): 42-47.  
[摘要](3) [PDF 5648KB](1)
摘要:
为探讨稀土元素Y对TC4钛合金力学性能的影响,熔炼制备出稀土元素Y含量(质量分数)为0.3%、0.6%、0.9%的TC4-Y钛合金,然后分别检测TC4-Y钛合金的致密度、硬度、室温拉伸性能及高温拉伸性能。结果表明,随着Y元素含量的升高,合金的致密度、硬度、强度及塑性先升高后降低。当Y含量为0.3%时,TC4钛合金的硬度最高;当Y含量为0.6%时,TC4钛合金的致密度最高,强度及塑性最好。在钛合金中加入稀土元素Y后,钛合金的晶粒尺寸迅速降低。综合考虑,当稀土元素Y的含量为0.6%时,TC4钛合金的力学性能最佳。
工况环境下振动对波纹管疲劳性能的影响
郑霏, 刘煜, 王灵水, 董志翔, 刘鑫, 鲁钰斌
2023, 38(1): 48-54.  
[摘要](1) [PDF 11890KB](0)
摘要:
研究了热网波纹管在工作应力、工作介质及工作温度等工况环境下系统振动对其疲劳性能的影响,采用显微组织分析、硬度分析、SEM分析等手段对波纹管的失效情况进行了分析。结果表明:波纹管的疲劳裂纹从内、外表面两侧起裂,并向材料中心方向扩展至尖端相近时,发生瞬断,裂纹相接处呈韧性断裂。工况环境下振动对波纹管残余应力起到了一定的消除作用,并显著提升了波纹管的抗疲劳性能。
工艺研究
EB锭焊管用TA2冷轧钛带制备技术研究
冯杉, 陶会发, 李渤渤, 裴腾, 朱丹阳, 曹恒, 刘茵琪
2023, 38(1): 55-59.  
[摘要](3) [PDF 5300KB](0)
摘要:
TA2薄壁钛焊管具有比强度高、耐腐蚀、生产效率高、换热效果好等优点,被广泛应用于核电、化工、海水淡化等领域。本研究采用短流程、低成本电子束冷床熔炼炉EB扁锭制备焊管用TA2冷轧钛带卷,并对其组织性能进行分析。结果表明:采用EB锭制备的TA2冷轧钛带卷横向强度低、伸长率及表面硬度高,可有效避免焊管弯曲成型过程中表面划伤、磨痕等成型缺陷,满足薄壁焊管使用需求。
冷成型10CrNi5MoV钢拉伸性能恢复热处理工艺研究
叶凡, 牛继承, 聂建航, 王任甫, 邓晚平
2023, 38(1): 60-65.  
[摘要](1) [PDF 6674KB](1)
摘要:
采用不同的热处理工艺参数对冷成型10CrNi5MoV钢进行性能恢复热处理试验,并对比热处理前后拉伸性能及显微组织变化情况。结果表明,由于包申格效应,冷成型10CrNi5MoV钢的拉伸性能发生了显著的变化,受压侧拉伸屈服强度降低,受拉侧拉伸屈服强度上升;冷成型10CrNi5MoV钢在250 ℃~620 ℃温度范围内进行性能恢复热处理时,加热温度对钢板拉伸性能恢复程度影响显著,而保温时间和升温速率则对其影响不明显;性能恢复热处理后的冷成型10CrNi5MoV钢金相组织及晶粒度未发生明显变化,而位错密度减小。
预应变对TC4ELI钛合金变形行为的影响
尹艳超, 张帅锋, 许亚利, 蒋鹏, 余巍, 吕逸帆
2023, 38(1): 66-72.  
[摘要](3) [PDF 11236KB](1)
摘要:
对TC4ELI钛合金分别进行正向拉伸-反向压缩和正向压缩-反向拉伸试验,研究预应变对其后续反向变形行为的影响。结果表明:两种加载方式下,TC4ELI钛合金反向屈服强度均随着预应变的增大先降低后趋于稳定,表现出明显的包申格效应。预拉伸试验下的饱和预应变约为2%,预压缩试验下的饱和预应变约为4%。预压缩后强度降低更加明显。晶体取向差异和α相的高度不对称密排六方结构导致材料在加载过程中出现非均匀塑性变形,产生残余应力,这是诱发TC4ELI钛合金产生包申格效应的主要机制。
非金属材料
基于橡胶隔振器动静态试验的弹性材料参数反演及预测模型研究
郭骧, 王敏, 赵黎明
2023, 38(1): 73-80.  
[摘要](3) [PDF 10742KB](0)
摘要:
本研究根据WH150橡胶隔振器的动静态实测数据,通过Abaqus与Isight联合仿真,反演弹性材料的超弹本构参数和黏弹本构参数。输入反演的橡胶本构参数,建立橡胶隔振器的预测模型,该模型推导出的三向静刚度、动刚度和动态传递率误差均小于10%。将预测模型应用于隔振器实际使用工况的计算中,可快速评估橡胶隔振器的实际共振频率和疲劳寿命。
海工混凝土结构用环氧树脂固化体系性能研究
徐姗姗, 白师豪, 马志超, 陈程
2023, 38(1): 81-84.  
[摘要](3) [PDF 3199KB](0)
摘要:
随着我国海洋经济的飞速发展,对海工混凝土结构腐蚀修复补强技术的需求日益增大。现有地面以上混凝土结构修复技术非常成熟,环氧树脂固化体系对于海洋环境的适用性是其应用环境由地面拓展到海工领域的关键。本研究遴选出7种市售固化剂,通过固化剂及树脂体系黏度、水下凝胶时间对其进行初步筛选,并研究了固化环境、固化时间、固化剂用量对树脂体系的压缩性能影响。最终,通过对拉伸性能、黏结性能的研究,得到海水环境下综合性能表现最优的为810固化剂。结果表明:当环氧树脂E51与固化剂810质量比为2∶1时,在海水中养护7 d,水下凝胶时间为65 min,压缩强度为101.59 MPa,拉伸强度为32.59 MPa,断裂伸长率为4.09%,黏结强度为3.52 MPa。
综述
钛基复合材料制备方法及性能研究进展
谷树德
2023, 38(1): 85-97.  
[摘要](69) [PDF 15591KB](11)
摘要:
由于具有低密度和优异的室温、高温性能,钛基复合材料在航空航天、汽车等领域已被广泛应用。本研究综述了非连续型钛基复合材料常用制备方法、热加工工艺以及主要性能,并总结了目前钛基复合材料制备存在的主要问题和解决方法,最后展望了钛基复合材料的研究和应用发展方向。
本征型导热绝缘聚合物材料的研究进展
孙旸子, 佟忠正
2023, 38(1): 98-108.  
[摘要](3) [PDF 12583KB](0)
摘要:
导热绝缘材料对于元件散热、集成电路高性能化、节能环保具有重要作用。不同于填料型复合材料,本征型导热绝缘材料聚合物因其优良的电绝缘性、易加工性和良好的热导率而被广泛应用于工业领域。但大多数的综述都关注于填料型复合导热绝缘聚合物材料的发展上,对本征型导热绝缘聚合物材料的综述工作较少。因此,该工作针对于本征型导热绝缘聚合物材料的发展,总结了本征型导热绝缘聚合物材料的技术特点及研究进展,并对未来的发展方向进行了展望。