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5期

栏目

材料研究
综述

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材料研究

大尺寸异种钢焊接管板结构低周疲劳行为研究

薛钢, 王任甫, 邓晚平

2011, 26(5): 1-5,10. doi: 10.19515/j.cnki.1003-1545.2011.05.001

[摘要](4) [PDF 590KB](1)

摘要:
基于有限元方法对承受交变载荷的大尺寸异种钢焊接管板结构的应力应变场分布与变化的分析结果,预测了疲劳裂纹的产生位置,并进行了相应的疲劳试验研究。结果表明,焊接接头的受拉表面和受压表面焊趾部位分别为所在表面的最大应力和应力幅的峰值位置,且由于在第一个循环周期加载过程中产生塑性变形,导致稳定循环加载期间两侧焊趾部位均承受拉-压式交变应力,致使疲劳裂纹在上下表面焊趾处单独启裂,并沿熔合线作小距离扩展后进入母材,在近似垂直表面方向向母材内部作进一步扩展,相比之下,受压面裂纹深度要远小于受拉面裂纹深度。

SRJ60Fe焊条焊接工艺性研究

丁永忠

2011, 26(5): 6-10. doi: 10.19515/j.cnki.1003-1545.2011.05.002

[摘要](8) [PDF 389KB](0)

摘要:
利用汉诺威焊接质量分析仪对SRJ60Fe焊条不同焊接电流下的焊接工艺性进行了分析评价,同时对945Fe焊条、ZS60A焊条与SRJ60Fe焊条在相同焊接条件下的焊接工艺性进行对比分析。利用焊接烟尘收集装置对SRJ60Fe焊条和ZS60A焊条的焊接发尘量进行了测量。结果表明,SRJ60Fe焊条的整体焊接工艺性良好,焊接发尘量与ZS60A焊条的相当。

数值模拟在大面积厚复层钛钢复合板研制中的应用

薛治国, 樊科社, 黄杏利, 王虎年

2011, 26(5): 11-14. doi: 10.19515/j.cnki.1003-1545.2011.05.003

[摘要](7) [PDF 490KB](0)

摘要:
通过经验公式和工艺实验初步确定爆炸焊接工艺参数,再采用有限元动力学分析软件进行大面积厚复层爆炸焊接过程仿真研究。通过实验研究了基复板间的位移、结合等变化过程;并通过分析调整工艺参数的模拟结果,得出当药高调整至47mm时复合板的结合率达到了峰值。该研究为大面积厚层钛钢复合板的爆炸焊接工艺参数的科学制定提供了依据。

Ce³⁺共掺杂对Y₂O₃:Eu³⁺荧光粉的发光性能和颗粒形貌的影响

占世平, 高永毅

2011, 26(5): 15-18. doi: 10.19515/j.cnki.1003-1545.2011.05.004

[摘要](2) [PDF 320KB](0)

摘要:
采用化学反应与高温固相反应相结合的方法制备了Ce^Ce³⁺和EuCe³⁺共掺杂Y₂O₃荧光粉,利用X射线衍射和扫描电镜分析,发现CeCe³⁺离子共掺杂对Y₂O₃:EuCe³⁺荧光粉的颗粒形貌有显著的影响,随着CeCe³⁺离子浓度的改变,形貌可从球型转变为管状。荧光光谱分析表明,所制备的共掺杂荧光粉主要发射位于614纳米的红光峰和位于587纳米的发射带。随着CeCe³⁺离子浓度的增加,EuCe³⁺离子的614纳米发射峰和587纳米发射峰的强度显著增强。本文还详细讨论了CeCe³⁺离子对EuCe³⁺离子的发光产生增强效应的物理机制。

高能球磨和溶胶凝胶制备碳纳米管掺杂TiO₂复合粉体及其性能

陈守刚, 赵文杨

2011, 26(5): 19-23. doi: 10.19515/j.cnki.1003-1545.2011.05.005

[摘要](4) [PDF 462KB](0)

摘要:
采用高能球磨法和溶胶-凝胶方法制备了碳纳米管掺杂的TiO₂纳米复合粉体,通过扫描电子显微镜、X射线衍射、紫外分光光度计等方法对比分析了复合粉体的形貌、微观结构以及光催化活性。实验结果表明,5%碳纳米管掺杂的TiO₂复合粉体的光催化活性得到了有效提高,其中高能球磨法制备的复合粉体颗粒细小、分布均匀,具有更好的光催化活性和实际应用意义。

纳米TiO₂的制备及其性能研究

向洪平, 葛建芳, 沈汝梁, 戴如勇, 邓浩强, 吕俊佳

2011, 26(5): 24-28,32. doi: 10.19515/j.cnki.1003-1545.2011.05.006

[摘要](3) [PDF 360KB](0)

摘要:
以钛酸丁酯(TBOT)为前驱物、乙醇(EtOH)为溶剂、水为反应剂、盐酸为催化剂,采用溶胶-凝胶技术制备了无色透明TiO₂溶胶和纳米TiO₂粉体。运用正交试验设计和极差分析,优化了制备无色透明TiO₂溶胶的工艺。利用紫外-可见光谱(UV-Vis)分析了溶胶的光学性能,傅里叶变换红外光谱(FT-IR)表征了凝胶的分子结构,热重分析(TGA)、差示扫描量热仪(DSC)测试了TiO₂的热性能,X-射线衍射(XRD)研究了TiO₂的晶型及其纳米尺寸。结果表明:无色透明TiO₂溶胶在可见光区域光吸收极低,在紫外光区域吸收极强,可作抗紫外剂等;TiO₂热稳定性较好,能耐300℃以上的高温,可做耐热填料;所制备TiO₂具有锐钛矿相晶体结构,颗粒尺寸约为35nm。

湿化学法制备ATO/TiO₂复合粉体电阻率及导电机理的研究

王贵青

2011, 26(5): 29-32. doi: 10.19515/j.cnki.1003-1545.2011.05.007

[摘要](4) [PDF 320KB](0)

摘要:
采用湿化学共沉淀法,在TiO₂颗粒表面包覆ATO制备ATO/TiO₂复合粉体。研究了复合粉体的形态结构、ATO含量对ATO/TiO₂复合粉体电阻率的影响,并对导电机理进行了讨论。研究结果表明,ATO以非晶态的形态靠范德华力与静电引力吸附在TiO₂表面,ATO含量决定TiO₂颗粒表面能否形成完整的导电网络基本框架。渗滤阈值前(V_C=0.0689),导电的ATO含量相对较少,ATO/TiO₂复合材料电阻率大,导电连通网络尚未大范围形成,电阻率随ATO含量变化而变化的速度缓慢;达到渗滤阈值(V_C=0.0689-0.1562)时,导电连通网络逐渐形成,ATO/TiO₂复合材料电阻率随ATO含量变化而急剧变化;当体积分数超过0.1562时,ATO导电粒子含量很高,导电连通网络己经大范围形成,ATO/TiO₂复合材料电阻率随ATO含量变化而变化的速度又趋缓慢。

ACF负载TiO₂光催化清除低浓度气态苯的实验研究

臧嵩高, 陈建华, 门金凤

2011, 26(5): 33-36,41. doi: 10.19515/j.cnki.1003-1545.2011.05.008

[摘要](4) [PDF 290KB](0)

摘要:
为有效清除密闭环境中低浓度气态苯,以钛酸丁酯为前驱物,采用sol-gel法和浸渍-提拉法制备了TiO₂/ACF复合材料。采用正交试验研究了溶胶凝胶工艺参数中去离子水、无水乙醇、冰醋酸的加入量以及TiO₂/ACF煅烧温度对ACF/TiO₂光催化性能的影响,在动态试验装置中,考察了TiO₂/ACF对低浓度气态苯清除效果,采用X射线衍射仪(XRD)对TiO₂进行表征。结果表明,最佳制备工艺是钛酸丁酯7.5ml,无水乙醇22.5ml,冰醋酸10ml,去离子水3.5ml,煅烧温度400℃。样品锐钛矿含量100%,晶体平均粒径约为13.5nm;苯3h的平均动态清除率可达50%。

TOFD技术在钛合金焊缝检测中的应用

王伏喜, 郭小辉, 鄂楠, 李斌

2011, 26(5): 37-41. doi: 10.19515/j.cnki.1003-1545.2011.05.009

[摘要](4) [PDF 1168KB](0)

摘要:
本文介绍了相控阵检测方法和超声TOFD检测方法以及他们的差别,根据钛合金超声检测特性及其相关标准的使用情况,结合相控阵在钛合金厚板焊缝检测试验的经验,论述了钛合金厚板焊缝超声TOFD检测方法的可行性,结果表明,超声TOFD检测方法和相控阵检测方法能够对钛合金厚板焊缝缺陷进行有效识别、定位、定量检测且检测灵敏度和检测效率较高。

结构钢S355N及S355N-Z25的低温CTOD断裂韧性及其da/dN研究

陈立志, 张亚军

2011, 26(5): 42-44,48. doi: 10.19515/j.cnki.1003-1545.2011.05.010

[摘要](8) [PDF 261KB](0)

摘要:
分别采用三点弯曲SE(B)与紧凑拉伸C(T)试样,通过-20℃的低温裂纹尖端张开位移CTOD断裂韧性试验及疲劳裂纹扩展速率da/dN试验,研究了S355N及S355N-Z25结构钢的裂纹启裂与扩展的抗力。研究结果表明:S355N钢抵抗裂纹启裂及前期扩展的能力比S355N-Z25钢强,但前者抵抗裂纹后期扩展的能力比后者弱;当应力强度因子范围ΔK小于34.3 MPa.$\sqrt {\rm{m}} $时,S355N钢的疲劳抗力比S355N-Z25钢弱,当ΔK等于34.3 MPa.$\sqrt {\rm{m}} $时,两者具有相同的疲劳抗力,当ΔK大于34.3 MPa.$\sqrt {\rm{m}} $时,前者的疲劳抗力比后者强。研究结果对两种钢板在工程上应用及结构的安全评定提供了参考。

汽车氧传感器铂电极的制备及性能研究

周欣燕, 向蓝翔, 沙顺萍, 鲁盛会, 赵璐, 魏国良

2011, 26(5): 45-48. doi: 10.19515/j.cnki.1003-1545.2011.05.011

[摘要](7) [PDF 679KB](0)

摘要:
本文从铂电极的制备及烧结工艺等方面分析了影响铂电极性能的因素。通过控制铂浆中各组分的配比和烧结工艺参数,初步确定了性能稳定、成本低廉的铂电极制备工艺。

金属橡胶材料疲劳特性

李宇明, 白鸿柏, 郑坚

2011, 26(5): 49-53,59. doi: 10.19515/j.cnki.1003-1545.2011.05.012

[摘要](6) [PDF 912KB](0)

摘要:
在高低温环境下对金属橡胶试件进行了疲劳试验研究,初步分析了固支圆盘式金属橡胶试件的疲劳破坏形式和疲劳特性。运用扫描电镜分析技术,分析了金属橡胶的内部晶格组织和空洞缺陷的变化,以及损伤因子随循环周期的变化规律。通过对疲劳试样内部金属丝断口的形貌观察,分析了金属橡胶疲劳机理和主要影响因素,并针对这些影响因素,提出了改进金属橡胶材料疲劳强度的主要技术途径。

基础阻抗对筒型复合材料基座减振机制影响规律研究

周红兵

2011, 26(5): 54-59. doi: 10.19515/j.cnki.1003-1545.2011.05.013

[摘要](6) [PDF 572KB](0)

摘要:
提出一种新型复合材料筒型基座结构形式,应用阻抗理论预测基础阻抗对基座减振机制的影响规律。通过试验和有限元计算获得基座、船体板架和船体梁的静刚度特性。以振级落差为评价指标,针对两种基础安装的复合材料基座样机开展激振试验,研究基础刚度对基座减振机制的影响规律。研究表明:复合材料基座安装于船体梁上较船体板架更有利筒壁间阻尼芯材轴向高频损耗能力增强,使得其减振效果提高6dB。

消防水带接口断裂原因分析

杨晓洁, 杨军, 陈现景, 袁兴栋, 吴东亭

2011, 26(5): 60-62,67. doi: 10.19515/j.cnki.1003-1545.2011.05.014

[摘要](3) [PDF 774KB](0)

摘要:
采用宏观检验、微观检验、化学成分分析、金相组织分析等手段对消防水带接口断裂原因进行分析。结果表明,消防水带接口断裂主要是由于接口化学成分中Fe含量严重超标,导致大量铁相的生成,脆性铁相在试验过程中产生微裂纹,加之氧化物破坏基体连续性,产生较高应力集中,从而在水压性能试验过程中断裂。

Fe-Cr-C-B堆焊合金耐磨性研究

王海龙, 田海波, 顾新盛, 徐仁芳, 关成君

2011, 26(5): 63-67. doi: 10.19515/j.cnki.1003-1545.2011.05.015

[摘要](5) [PDF 847KB](0)

摘要:
采用铺粉堆焊方式,在低碳钢表面堆焊高碳铬铁和硼铁混合合金粉末,研究了Cr、C含量对Fe-Cr-C-B堆焊合金耐磨性的影响,结果表明,随着Cr、C含量的增加,硬度逐渐增加,磨损损失逐渐减少,耐磨性增强。本试验中,当Cr含量为31.67%、C含量为3.85%,B含量为0.4%时,磨损失重最小。硼对Fe-Cr-C-B合金耐磨性影响较大。铬碳含量接近的含硼Fe-Cr-C-B堆焊合金比不含硼合金耐磨性提高1倍。

变极性等离子弧焊铝合金厚板工艺研究

陈思远, 熊爱华, 陈明明, 薛根奇

2011, 26(5): 68-70,87. doi: 10.19515/j.cnki.1003-1545.2011.05.016

[摘要](5) [PDF 349KB](0)

摘要:
变极性等离子弧焊是一种新型焊接方法,由于等离子弧对焊接工艺和规范参数的变化比较敏感,获得良好焊缝接头的合理规范参数范围窄、裕度小。本文通过工艺试验,探讨了变极性等离子弧焊16mm铝合金厚板的技术可行性,论述了其相对于传统弧焊工艺的优点。

温度对电流变体智能材料的性能影响

孙英富

2011, 26(5): 71-73. doi: 10.19515/j.cnki.1003-1545.2011.05.017

[摘要](5) [PDF 241KB](0)

摘要:
本文通过化学合成的方法制备了含氯离子(Cl^-)的草酸氧钛钡(BTO)颗粒材料,以甲基硅油Ⅰ为基础液,制备了电流变体,考察了该体系的粘度和流变等性能随温度的变化规律。

硫化镉和硫化银与多壁碳纳米管复合材料合成的研究

刘美英, 白丹, 许志玲, 林春明, 单楠楠, 李柏娜

2011, 26(5): 74-77. doi: 10.19515/j.cnki.1003-1545.2011.05.018

[摘要](1) [PDF 385KB](0)

摘要:
本文以硝酸镉和硫脲为镉源和硫源,用溶剂热技术在乙二胺和水的混合溶剂中合成CdS/MWNTs复合材料;再以硝酸银和硫化钠为银源和硫源,十二烷基磺酸钠(SDS)为表面活性剂,以水为溶剂在室温下合成Ag₂S/MWNTs复合材料并采用TEM、XRD对复合材料进行表征,结果表明:CdS纳米晶和Ag₂S纳米粒子成功长到了多壁碳纳米管(MWNTs)上面。

综述

激光隐身材料的研究现状及其发展趋势

赵锦, 陈宏书, 王结良

2011, 26(5): 78-82. doi: 10.19515/j.cnki.1003-1545.2011.05.019

[摘要](2) [PDF 289KB](0)

摘要:
在介绍激光隐身的基本原理的基础上,综述了目前国内外各种激光隐身材料的研究进展,较详细地介绍了纳米吸波材料、半导体化合物、光谱转换材料以及近红外线激光防护材料等吸收材料的主要特点和研究现状。在此基础上,介绍了激光与红外、雷达、毫米波的兼容隐身机理和研究现状,对其发展趋势进行了展望,并指出多频谱兼容隐身是未来隐身材料发展的趋势。

铸件中孔洞缺陷对疲劳性能影响的研究进展

张杰, 陈继志, 冯刚宪

2011, 26(5): 83-87. doi: 10.19515/j.cnki.1003-1545.2011.05.020

[摘要](2) [PDF 380KB](0)

摘要:
孔洞类缺陷对铸造合金材料的疲劳性能影响很大,从疲劳裂纹的萌生到疲劳裂纹的扩展等各环节都会受到孔洞类缺陷特征因素(如孔洞尺寸、形貌特性、位置分布、体积分数等)的影响。本文分析了当前在这方面研究的成果及进展,认为有关孔洞类缺陷的疲劳模型尚不完善,复杂载荷下的疲劳行为以及铸造材料微观结构对疲劳性能影响的研究有待进一步深入研究。

热浸镀锌合金的研究现状以及发展趋势

梅柳香

2011, 26(5): 88-91. doi: 10.19515/j.cnki.1003-1545.2011.05.021

[摘要](5) [PDF 241KB](0)

摘要:
热浸镀锌液中添加合金元素,将对镀层厚度、显微组织、耐蚀性和外观质量等产生重要的影响。本文重点介绍了含有Ni、Mg、Ti、Mn、Bi 5种合金镀层技术,探讨了这几种合金元素对热浸镀层组织、性能的影响,并展望了其发展趋势。

核防护用水泥基中子屏蔽材料的研究进展

徐军, 康青, 沈志强, 王正刚

2011, 26(5): 92-95,100. doi: 10.19515/j.cnki.1003-1545.2011.05.022

[摘要](5) [PDF 303KB](0)

摘要:
不同能量的中子有不同的工程屏蔽方法,水泥基中子屏蔽材料具有重要应用价值。本文首先从中子防护的角度简要介绍了中子屏蔽原理,其次从快中子减速、慢中子吸收两个方面总结概括了水泥基中子屏蔽材料的研究现状,分析了水泥基中子屏蔽材料存在的不足:功能单一、耐久性、施工性及环境友好等问题,并指出了下一步研究方向:提高核防护水泥混凝土综合防护性能,设计新材料结构,提高施工性能,建立耐久性评价体系。

化学镀耐磨镀层研究进展

马行驰, 孙祯亮, 陈继, 何国求

2011, 26(5): 96-100. doi: 10.19515/j.cnki.1003-1545.2011.05.023

[摘要](6) [PDF 361KB](0)

摘要:
综述了近年来国内外在化学镀耐磨镀层方面的研究进展。重点介绍了三元合金镀层和纳米粒子复合镀层近几年的研究进展情况。分析了化学镀耐磨镀层研究领域的发展趋势和有待于研究解决的问题。

生物可溶性纤维材料在海洋石油工程装备中的应用

牛忠俊, 刘银屏

2011, 26(5): 101-105. doi: 10.19515/j.cnki.1003-1545.2011.05.024

[摘要](2) [PDF 322KB](0)

摘要:
综述生物可溶性纤维的研究进展。分析可溶性纤维的组成和性能,主要介绍了Unifrax公司研制In-sulfrax和Isofrax两种可溶性耐火纤维的基本性能和应用情况。

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