材料开发与应用

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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：中国船舶集团有限公司

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

2011年第26卷第3期

栏目

材料研究
综述

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材料研究

后处理对ZTA5铸造钛合金材料组织及性能的影响

娄贯涛

2011, 26(3): 1-3,7. doi: 10.19515/j.cnki.1003-1545.2011.03.001

[摘要](6) [PDF 415KB](0)

摘要:
本文对ZTA5铸造钛合金材料在铸造状态和不同后处理状态下的性能和微观组织进行了试验研究。试验结果表明,该合金在铸造状态下,存在一定的铸造残余拉应力,但经热处理或热等静压后,力学性能有所提高,力学性能数据分散度有所降低。

金属钛拉伸的分子动力学研究

张强

2011, 26(3): 4-7. doi: 10.19515/j.cnki.1003-1545.2011.03.002

[摘要](4) [PDF 335KB](0)

摘要:
本文利用分子动力学的研究方法,采用了钛的嵌入式原子势,建立了沿[0001]晶向和[0110]方向拉伸模型,结果表明:两种方向的拉伸均包含弹性变形阶段、屈服阶段、颈缩阶段、断裂阶段。沿[0001]方向拉伸时,滑移系少,取向偏离软取向。变形时屈服强度为3.55GPa,屈服应变为0.063,断裂时的应变达到0.55。沿[0110]方向拉伸时滑移系多,取向接近软取向。变形的屈服强度为2.4 GPa,屈服应变为0.067,断裂时的应变达到1.2,沿[0110]的拉伸变形更容易进行,表现出的塑性更好。

35CrMoV钢硬度概率分布与抗拉强度设计许用值预测分析

马延辉, 张天会, 李华英, 徐人平

2011, 26(3): 8-11. doi: 10.19515/j.cnki.1003-1545.2011.03.003

[摘要](4) [PDF 244KB](0)

摘要:
采用最小二乘法和K-S检验方法进行分布拟合检验,在求得35CrMoV钢硬度和抗拉强度正态分布的基础上,对其硬度和抗拉强度关系进行相关性研究,运用线性相关系数判断硬度和抗拉强度之间具有强正线性相关关系。运用正态代数运算方法,从硬度的概率分布估计抗拉强度的概率分布,预测其设计许用值,并与从抗拉强度概率分布计算得到的设计许用值进行分析比较,预测的结果均值误差较小,方差误差较大,故求得的设计许用值有一定的误差。

高强度厚壁ZG10MnNiCu铸钢的去氢工艺研究

崔立, 曲占元, 杨澍

2011, 26(3): 12-13,18. doi: 10.19515/j.cnki.1003-1545.2011.03.004

[摘要](6) [PDF 624KB](0)

摘要:
通过对拉伸断口微观形貌观察,研究了去氢处理工艺对高强度厚壁ZG10MnNiCu铸钢性能的影响。试验结果表明:氢是造成厚壁铸钢塑性较差的原因,低温去氢处理不能有效去除铸钢内部的氢,必须采用高温去氢处理工艺。

钢板性能研究中常用统计方法及Origin软件实现

龙彪, 张玉祥

2011, 26(3): 14-18. doi: 10.19515/j.cnki.1003-1545.2011.03.005

[摘要](3) [PDF 421KB](0)

摘要:
介绍了钢板性能研究过程中常用的统计方法,包括描述性统计方法、频数统计方法及质量控制图方法,详细介绍了这些统计方法在Origin软件中的实现过程。

45Mn17Al3低磁钢焊接特性及工艺研究

郑智敏, 丁振斌

2011, 26(3): 19-21. doi: 10.19515/j.cnki.1003-1545.2011.03.006

[摘要](3) [PDF 194KB](0)

摘要:
针对45Mn17Al3低磁钢与其焊接材料合金系性能差异较大的特点,对手工电弧焊、脉冲MIG焊、陶瓷衬垫焊焊接特性进行分析,改进了焊接工艺,为低磁钢焊接材料的工程应用提供了试验依据。

超细镍粉在不同分散体系中分散性能的研究

陈权, 郭进武, 徐锐

2011, 26(3): 22-25. doi: 10.19515/j.cnki.1003-1545.2011.03.007

[摘要](6) [PDF 239KB](0)

摘要:
通过对Zeta电位及浊度的测量,表征了镍粉在PVP—水—乙醇及酒石酸钠—水体系中的分散性能。结果表明,镍粉在两种体系中皆具有良好的分散效果。

铟锡氧化物陶瓷靶的制备

刘喜波, 陈派明, 杨硕

2011, 26(3): 26-29. doi: 10.19515/j.cnki.1003-1545.2011.03.008

[摘要](11) [PDF 590KB](0)

摘要:
研究了铟锡氧化物（ITO）粉末退火后的组织和结构,比较了不同状态的粉末和制备工艺对ITO靶材的影响。结果表明,纳米ITO粉末在800℃以下具有体心立方In₂O₃结构,1100℃退火后由In₂O₃和SnO₂两相组成;ITO粉末经过喷雾造粒后,形成了实心球形颗粒并具有合理的颗粒级配,通过气氛烧结可以制备出高密度优良的ITO靶材。

ZnO:Cd薄膜光学性能的研究

陈瀚, 倪勇, 彭军

2011, 26(3): 30-33. doi: 10.19515/j.cnki.1003-1545.2011.03.009

[摘要](5) [PDF 258KB](0)

摘要:
本文以载玻片、石英为基底,采用控制掺杂方法,制备了ZnO:Cd薄膜,通过热处理方法获得了优良性能的ZnO:Cd薄膜。研究分析了镉浓度为2%-10%时ZnO薄膜的透射光谱。结果表明,有较强的紫外发射峰,但没有深能级发射,未出现其它的发射峰,说明ZnO:Cd薄膜在紫外线区的发射占主导地位,表明带间跃迁占主导地位。

碳纳米管化学镀Ni-Co-P三元合金

王广征, 黄英, 孙晓峰

2011, 26(3): 34-36,61. doi: 10.19515/j.cnki.1003-1545.2011.03.010

[摘要](9) [PDF 464KB](0)

摘要:
为得到电磁性能优良的碳纳米管,采用化学镀的方法在碳纳米管表面镀镍-钴-磷三元合金。利用透射电镜(TEM)、能谱分析(EDS)、振动样品磁强计(VSM)对施镀后的碳纳米管进行表征,发现所得镀层完整、均匀,为软磁材料。碳纳米管化学镀Ni-Co-P三元合金的电磁参数研究表明,其吸波机理主要为磁损耗。

高载荷质量比复合材料机翼模型结构设计与制造研究

胡江波, 梁宪珠, 张铖, 陈向明, 杨宇

2011, 26(3): 37-40. doi: 10.19515/j.cnki.1003-1545.2011.03.011

[摘要](4) [PDF 408KB](0)

摘要:
针对给定外形机翼模型,为得到具有高载荷质量比的模型机翼,提出3种结构布局形式,结合有限元计算结果与制造工艺性分析,最终确定直梁式机翼结构布局方案。提出的成形工艺方案,通过成形质量检验和加载试验,验证了成形工艺的可行性和合理性。

Fenton试剂改性海底生物燃料电池阳极及电化学性能

刘佳, 付玉彬, 徐谦, 李魁忠, 赵仲凯

2011, 26(3): 41-45. doi: 10.19515/j.cnki.1003-1545.2011.03.012

[摘要](2) [PDF 336KB](0)

摘要:
阳极材料直接影响海底生物燃料电池的性能。本文采用一种新型改性试剂—Fenton试剂对石墨阳极进行改性处理。结果表明,改性后电极表面主要引入了羟基和羰基,接触角从82°减小到48°,亲水性明显提高。塔菲尔曲线显示,改性前后交换电流密度分别为0.05 A/m²、0.17 A/m²,电极的动力学活性显著增加,提高了两倍之多。改性和未改性电池的最大输出功率密度分别为33.21 mW/m²、20.27 mW/m²,提高了64%。这是由于阳极表面处理后引入的羟基和羰基充当了电子转移介体,明显提高了电极反应动力学活性,增加了阳极表面细菌吸附数量,加速了阳极反应,提高了电池性能。该类高性能阳极材料可望用于海底生物燃料电池的开发。

海底微生物燃料电池阳极锰盐改性及产电性能研究

李魁忠, 付玉彬, 徐谦, 赵仲凯, 刘佳

2011, 26(3): 46-49. doi: 10.19515/j.cnki.1003-1545.2011.03.013

[摘要](4) [PDF 318KB](0)

摘要:
阳极是限制海底微生物燃料电池输出功率的关键因素,通过改性阳极,可望提高微生物燃料电池性能。本文利用MnSO₄氧化还原介体修饰石墨阳极,研究了MnSO₄含量对阳极和电池产电性能的影响。结果表明,锰离子可有效加速电子转移,当阳极MnSO₄的含量为4%时,阳极性能最好,电池内阻最小,最大输出功率密度为51.64 mW/m²,是普通石墨电极的3倍。

水热微乳液法制备锂离子阳极材料CoS₂纳米空心球

丁筛霞, 葛新亚, 叶鸽, 刘良富, 蒋庆华

2011, 26(3): 50-53. doi: 10.19515/j.cnki.1003-1545.2011.03.014

[摘要](12) [PDF 433KB](0)

摘要:
通过自制的纳米苯丙乳液粒子为吸附载体,以CoCl·6H₂O和CS₂为原料,在100℃水热条件下,于微乳液粒子表面反应6h制备出了CoS₂空心纳米球。利用X射线粉末衍射仪(XRD)、透射电子显微镜(TEM)和扫描电子显微镜(SEM)对产物进行了表征。结果表明,所得产物为纯相的立方晶系CoS₂空心纳米球,直径约120nm。此外还对其形成机理以及作为锂离子阳极材料的电化学性能进行了研究。

TEOS/MWNT-OH杂化涂层的制备及其电化学腐蚀性能的研究

彭晓艳, 王加余, 李澄

2011, 26(3): 54-57. doi: 10.19515/j.cnki.1003-1545.2011.03.015

[摘要](7) [PDF 363KB](0)

摘要:
采用溶胶-凝胶(sol-gel)法制备正硅酸乙酯(TEOS)掺杂羟基化多壁碳纳米管(MWNT-OH)杂化涂层,采用电化学测试方法研究其在不同条件下的电化学腐蚀性能,通过场发射扫描电镜观察碳纳米管在涂层中的分布状况。结果表明,热处理温度、不同碳纳米管的加入方式等因素均对涂层性能产生显著的影响。用KH-550乙醇溶液对碳纳米管进行研磨处理后,碳纳米管在硅溶胶体系中呈现良好的均匀分散。涂层的热处理温度是重要因素之一,经过160℃处理后,所得涂层对铝合金基体的防护性能最佳。

国产聚丙烯腈原丝结构和性能分析

袁慧五, 王源升, 余红伟, 梅永佳, 葛宝

2011, 26(3): 58-61. doi: 10.19515/j.cnki.1003-1545.2011.03.016

[摘要](9) [PDF 383KB](0)

摘要:
测定了3种国产聚丙烯腈(PAN)原丝的力学性能,并用红外光谱分析(FT-IR)、广角X射线衍射(WAXD)、扫描电镜(SEM)等手段,对PAN原丝的化学结构以及微观结构等进行了研究,并在此基础上分析和讨论了原丝结构和性能之间的相互关系。

碳纤维增强树脂基复合材料层合板的损伤阻抗表征

程勇明, 矫桂琼, 王波

2011, 26(3): 62-65. doi: 10.19515/j.cnki.1003-1545.2011.03.017

[摘要](9) [PDF 243KB](0)

摘要:
通过落锤冲击试验与准静态压痕试验研究了碳纤维增强树脂基复合材料层合板的损伤阻抗,发现两种试验中,复合材料层合板都具有三个损伤阶段。两种试验都具有两个表征损伤阶段变化的拐点:第一个拐点为分层拐点,表征分层起始;第二个拐点为损伤拐点,表征分层扩展趋于饱和。本文建议利用一个三维坐标点(x,y,z,其中x为第二拐点对应的冲击能量,y为相应的凹坑深度,z为分层投影面积)表示的损伤拐点来衡量材料抵抗冲击的能力,此损伤拐点不仅仅代表了材料抵抗冲击的关键点,也揭示了此时的内部损伤状态。

干涉对复合材料层合板连接系统的极限挤压强度影响

魏景超, 贾普荣, 矫桂琼

2011, 26(3): 66-69,77. doi: 10.19515/j.cnki.1003-1545.2011.03.018

[摘要](6) [PDF 427KB](0)

摘要:
本文对复合材料层合板单面螺纹抽钉紧固件干涉配合连接结构和高锁螺栓间隙配合连接结构的静挤压强度进行了试验研究。分别考虑了不同干涉量配合和间隙配合对紧固件连接结构极限挤压强度的影响。在静拉伸试验中,采用了卡口引伸计来实时监测孔的变形量。根据ASTM D 5961挤压试验方法标准,得到极限挤压强度及偏移量为2%的2%偏移挤压强度。试验结果表明,适当的干涉量能提高紧固件结构的静挤压强度,过量的干涉却能降低其静挤压强度。对于研究的复合材料T700/9916和铺层情况,与高锁螺栓的H9/h9间隙配合连接相比,单面抽钉0.5%干涉量配合连接的极限挤压强度能提高1.51%,而3%干涉量配合连接的极限挤压强度下降1.85%。

无人机变后掠机构结构优化设计及强度校核

尹协镇, 于东, 姜洪源, 敖宏瑞, 闫辉

2011, 26(3): 70-73. doi: 10.19515/j.cnki.1003-1545.2011.03.019

[摘要](4) [PDF 434KB](0)

摘要:
取蜗杆齿数、模数和直径系数作为设计变量,以不完全蜗轮体积最小作为设计目标,建立了蜗轮蜗杆传动优化设计的数学模型,应用MATLAB中的优化工具箱,进行优化分析,并对设计结果进行了静态特性有限元分析,校核了不完全蜗轮的强度及刚度。

全氟离子交换膜特性参数的测试方法

王德山

2011, 26(3): 74-77. doi: 10.19515/j.cnki.1003-1545.2011.03.020

[摘要](4) [PDF 239KB](0)

摘要:
离子交换膜是氯碱电解生产的技术核心,膜机体要有足够的机械强度,形态尺寸稳定;良好的化学热稳定性;优越的电化学性能及较低的膜电阻。研究全氟离子交换膜的性能、特性参数及测试方法,对于合理优化膜的性能指标即物理机械性能、化学性能及电化学性能等具有指导价值。

综述

纳米陶瓷涂层的性能及应用

武创, 郗雨林, 王其红, 王国阳

2011, 26(3): 78-83. doi: 10.19515/j.cnki.1003-1545.2011.03.021

[摘要](3) [PDF 377KB](0)

摘要:
纳米陶瓷涂层与微米级陶瓷涂层相比,晶粒更细化且分散均匀,晶界数量大幅度增加,其在硬度、韧性、耐磨性、结合强度、抗蚀性、致密度等方面有显著的提高,已在航空航天、船舶、化工等工业领域得到应用。本文针对纳米陶瓷涂层的性能及应用给予介绍。

叶片结构形式和优化方法概述

王满昌, 史俊虎, 裴鹏宇, 陆书建

2011, 26(3): 84-86. doi: 10.19515/j.cnki.1003-1545.2011.03.022

[摘要](2) [PDF 227KB](0)

摘要:
本文总结了用于风机叶片主要组成部分结构设计的基本理论和方法,包括蒙皮、主梁、根部三个重要部分。此外,根据设计上采用的理论和经验公式描述的大型风力发电机组叶片结构形式,提出了结构设计改进中需要注意的主要问题,以及结构改进的主要方向。

新材料在船舶绿色维修领域的应用研究

李永清, 朱锡, 堵峰

2011, 26(3): 87-91. doi: 10.19515/j.cnki.1003-1545.2011.03.023

[摘要](3) [PDF 551KB](0)

摘要:
文章阐述了绿色维修的概念,介绍了当前船舶维修领域存在的环境问题,并以高新材料的发展为基础,分析了新型材料在船舶维修领域的应用现状,并展望了新材料在船舶绿色维修领域的发展前景。

聚合物共混相容性分子动力学模拟进展

刘倩, 岳红, 张慧军, 庄昌清

2011, 26(3): 92-96,102. doi: 10.19515/j.cnki.1003-1545.2011.03.024

[摘要](8) [PDF 353KB](0)

摘要:
本文简要介绍了分子模拟方法和分子动力学方法。着重从分子动力学模拟角度介绍如何模拟聚合物共混相容性的方法,引入了溶解度参数和Huggins-Flory相互作用参数的概念以及分子动力学模拟的具体方法。文章综述了分子动力学模拟在研究聚合物共混相容性的国内外的现状及应用;并对分子动力学模拟的发展趋势作了展望。

受阻胺在聚烯烃材料中的应用研究进展

吴珲, 王峰

2011, 26(3): 97-102. doi: 10.19515/j.cnki.1003-1545.2011.03.025

[摘要](3) [PDF 337KB](0)

摘要:
受阻胺光稳定剂(HALS)是一种新型高效的光稳定剂,在聚烯烃材料中有着广泛的应用。本文阐述了HALS的稳定机理和发展趋势;并介绍了国内外受阻胺在聚烯烃材料中的应用和研究进展。在新研究手段的发展和取得的成果的基础上,展望了受阻胺在聚烯烃材料中的研究方向和应用前景。

船舶用压载舱涂料研究进展

杨青松, 王胜龙, 谢晓君, 叶章基

2011, 26(3): 103-106. doi: 10.19515/j.cnki.1003-1545.2011.03.026

[摘要](6) [PDF 236KB](0)

摘要:
本文叙述了船舶压载舱涂料、涂装工艺及检测技术研究进展,并指出高固含、无溶剂,快速固化,长寿命,环境友好的防腐蚀涂料成为未来压载舱涂料的发展趋势。

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