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

2013年第28卷第3期

栏目

特约论文
材料研究
综述

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特约论文

关于钢材力学性能试验试样断口厚向开裂的若干问题

李荣锋, 余立

2013, 28(3): 1-8. doi: 10.19515/j.cnki.1003-1545.2013.03.001

[摘要](8) [PDF 1255KB](0)

摘要:
针对钢铁产品力学性能试验试样(包括拉伸、弯曲、静压、冲击、落锤撕裂和断裂韧度试验试样)断口厚向开裂现象中涉及的试样断口厚向开裂的原因、试样断口分离/分层开裂如何界定,是否认定为欠缺/缺陷,船板静压大断口试验的合理性以及钢材的合乎使用性等若干问题进行了讨论分析,提出了一些新的观点和建议。

材料研究

10CrNiCu钢板脆化原因研究

宗峰, 徐嘉隆, 彭冀湘, 杨澍

2013, 28(3): 9-13,22. doi: 10.19515/j.cnki.1003-1545.2013.03.002

[摘要](5) [PDF 2198KB](0)

摘要:
对低温韧性严重偏低的10CrNiCu钢板的成分和微观组织进行了分析,结果表明,较低的w(Mn)/w(C)比值、过多的非金属夹杂物、严重的混晶现象以及细小弥散的铜析出相是导致钢材低温脆性断裂的综合原因。

10CrNi3MoV对称球扁钢性能均一性分析

邵军, 牛佳佳, 张玉祥

2013, 28(3): 14-18. doi: 10.19515/j.cnki.1003-1545.2013.03.003

[摘要](2) [PDF 942KB](1)

摘要:
通过对连铸球扁钢横截面硬度测试、拉伸及冲击性能测试、金相组织与晶粒度的观察评定,研究了10CrNi3MoV对称球扁钢的性能均一性。结果表明,应进一步提高10CrNi3MoV性能均一性,缩小球头和腹板性能差异,改善沿轧制方向不同部位力学性能的明显差别。

10Ni5CrMoV钢热成型工艺研究

李其民

2013, 28(3): 19-22. doi: 10.19515/j.cnki.1003-1545.2013.03.004

[摘要](4) [PDF 220KB](0)

摘要:
用拉伸、冲击试验研究了10Ni5CrMoV钢热成型工艺,结果表明,10Ni5CrMoV钢900~920℃热成型后,进行调质处理,可以实现材料性能的恢复,满足材料性能要求。

填充金属对ZTA5合金焊缝组织及性能的影响

娄贯涛

2013, 28(3): 23-26. doi: 10.19515/j.cnki.1003-1545.2013.03.005

[摘要](9) [PDF 666KB](0)

摘要:
采用相同的手工氩弧焊工艺分别用TA2和TA4填充焊丝对ZTA5合金进行补焊,补焊后对焊接接头进行退火处理,对不同填充焊丝的焊接接头强度和焊缝组织进行了试验研究。试验结果表明,TA2填充焊丝的焊接接头强度低于TA4填充焊丝的焊接接头强度,因此,对ZTA5合金补焊时宜采用TA4焊丝。

Ti-Fe-Al系合金不同焊接接头组织和性能分析

晏阳阳, 刘志颖, 郭晓辉, 刘璐超, 李宁, 鄂楠

2013, 28(3): 27-30. doi: 10.19515/j.cnki.1003-1545.2013.03.006

[摘要](4) [PDF 470KB](0)

摘要:
采用GTAW和MIG两种焊接工艺,对9 mm厚Ti-Fe-Al系合金中厚板进行对接焊试验。研究了焊缝成型性能、组织和力学性能。结果表明,Ti-Fe-Al系合金采用这两种焊接工艺获得的焊缝经X射线检验,接头质量达到Ⅰ级,力学性能优异,硬度分布相对均匀,金相观察无析出相。

金属钛嵌入式原子势的计算及验证

张强, 刘小敏

2013, 28(3): 31-35. doi: 10.19515/j.cnki.1003-1545.2013.03.008

[摘要](3) [PDF 285KB](0)

摘要:
本文利用分析型的原子间作用势形式得到了金属钛的嵌入式原子势(EAM),通过计算金属钛的熔点、空位形成能验证金属钛嵌入式原子势的准确性。计算得到的金属钛的熔点为1 920 K,空位形成能为1.469 eV。与实验值1 941 K、1.500 eV存在着21 K、0.031 eV的差距,模型中原子数量较少可能是造成数据偏差的主要原因。

应变时效对ADB610钢冲击韧性的影响

刘治飞, 闫沛军, 徐人平, 苏霞

2013, 28(3): 36-39. doi: 10.19515/j.cnki.1003-1545.2013.03.009

[摘要](3) [PDF 251KB](0)

摘要:
采用最小二乘法、相关系数检验法和K-S检验法分别对ADB610钢42 mm厚度钢板在5%应变时效处理前后冲击韧性进行正态分布拟合检验分析,认为两种情况下的冲击韧性值都服从正态分布。采用F检验法和t检验法对应变时效处理前后的冲击韧性进行标准差和均值的检验研究,认为5%应变时效处理对ADB610钢42 mm厚度钢板冲击韧性值的标准差和均值都无显著性差异,即ADB610钢42 mm厚度钢板的冲击韧性对5%内的应变时效处理不敏感。

不锈钢06Cr19Ni10和碳素钢Q235异种钢埋弧焊焊接工艺研究

杨丹丹, 王晓贞

2013, 28(3): 40-43. doi: 10.19515/j.cnki.1003-1545.2013.03.010

[摘要](1) [PDF 229KB](0)

摘要:
根据生产过程中不锈钢06Cr19Ni10和碳素钢Q235-B异种钢板材的埋弧焊焊接问题,结合产品的结构特性和两种材料的焊接性,分析探索了异种钢材焊接的工艺方法,制定了切合实际生产的工艺方案,解决了生产成本高的难题。

醋酸环境下的钛合金腐蚀分析

蒋鹏, 张海峰, 李士凯

2013, 28(3): 44-48. doi: 10.19515/j.cnki.1003-1545.2013.03.011

[摘要](3) [PDF 1227KB](1)

摘要:
本文针对化工厂醋酸装置用钛合金设备的腐蚀和断裂原因进行了分析, 从实验的结果来看, 钛合金螺母断裂为应力腐蚀开裂所致, 而在还原性缺氧以及副反应中有氢生成的情况下, 会出现点蚀和严重的整体腐蚀, 在该环境中采用增厚钛合金表面氧化层的方法并不能有效解决腐蚀问题。

环境因素对细菌附着的影响

张晓, 段东霞, 陈西广

2013, 28(3): 49-54. doi: 10.19515/j.cnki.1003-1545.2013.03.012

[摘要](4) [PDF 714KB](0)

摘要:
生物污损是船舶及海洋工程面临的主要问题,其中由细菌附着形成的生物膜难以避免,且具有介导无脊椎污损生物幼虫附着的特性,尤为棘手。因此,控制海洋细菌生物膜的形成成为防污研究的重要课题。本文利用海洋细菌Bacillus subtilis和Escherichia coli设计试验,考察环境因素和基底材料对细菌生物膜形成的影响,揭示细菌生物膜的形成规律。研究结果表明:温度、盐度等环境因素对Bacillus subtilis和Escherichia coli附着形成生物膜的影响极显著(方差检验结果即P<0.01),通过控制环境因素可以干扰生物膜的形成。

泡沫夹芯复合材料力学性能与水声性能综合设计初探

马志超, 张用兵, 郭万涛, 鲁先孝

2013, 28(3): 55-61. doi: 10.19515/j.cnki.1003-1545.2013.03.013

[摘要](4) [PDF 381KB](0)

摘要:
采用Matlab编程,利用经典梁理论和夹层板理论构建了弹性模量、压缩强度等材料参数与泡沫夹芯复合材料弯曲刚度和压缩强度的关系,利用传递矩阵法构建了纵波声速、衰减系数、损耗因子等材料参数与泡沫夹芯复合材料水中插入损失的关系。在此基础上,利用NSGA-II多目标优化算法开展了力学与水声综合设计,初步获得了实用的泡沫夹芯复合材料力学与水声性能综合设计方法。

国内外间位芳纶纸蜂窝性能对比研究

马科峰, 郝巍, 罗玉清

2013, 28(3): 62-68. doi: 10.19515/j.cnki.1003-1545.2013.03.015

[摘要](5) [PDF 384KB](0)

摘要:
本试验分别对使用国产和进口间位芳纶纸制作的蜂窝芯材进行了常温、高温、湿热老化后力学性能以及垂直燃烧性能研究。试验发现,中、高密度国产NHA(YT)-1蜂窝各项性能已基本达到并部分超过进口NHA-1蜂窝性能,低密度国产间位芳纶纸蜂窝力学性能与进口间位芳纶纸蜂窝尚存差距,有待改进。结果表明,国产间位芳纶纸已基本达到蜂窝生产要求,实现了重要原材料的国内自主保障。

差示扫描量热法研究环氧树脂的固化反应动力学行为

冯威

2013, 28(3): 69-71. doi: 10.19515/j.cnki.1003-1545.2013.03.016

[摘要](6) [PDF 200KB](0)

摘要:
本文采用非等温DSC法对环氧树脂的固化动力学进行了研究。分别通过Kissinger方法和Ozawa方法得到了树脂固化反应的活化能,均值为53.65 kJ/mol,用Ozawa公式计算得到了反应级数为0.886。

三元乙丙橡胶耐磨性能研究

褚夫强, 李庄, 曾飞

2013, 28(3): 72-76. doi: 10.19515/j.cnki.1003-1545.2013.03.017

[摘要](7) [PDF 281KB](0)

摘要:
研究了生胶品种、硫化体系、填充体系和加工助剂等因素对三元乙丙橡胶耐磨性能的影响。实验结果表明:胶种选用高乙烯含量,高门尼粘度的非充油型乙丙橡胶,硫化体系采用硫磺/硫载体并用的有效硫磺硫化体系,填充体系采用高结构炭黑N220以及Si-69改性过的气相法白炭黑AS-200并用体系,同时配合0.5份左右的爽滑粉,都能有效提高EPDM胶料的耐磨性能。

焦炉气柜用橡胶密封膜胶种的选择研究

闫作为, 曾飞, 褚夫强

2013, 28(3): 77-81. doi: 10.19515/j.cnki.1003-1545.2013.03.018

[摘要](3) [PDF 337KB](0)

摘要:
本文主要以胶料的耐煤焦油、密封油性能为主要性能指标,并兼顾了胶料的耐汽油/苯性能、耐萘性能、工艺性能、成本等影响因素,考察了几种典型耐油橡胶CR2321、NBR4050、HNBR2020、EPDM4703、FKMMX-70CB、1#NR以单用或并用形式作为焦炉煤气柜用橡胶的可行性。结果表明,当FKM MX-70CB和NBR4050以80/20比例并用时,其综合性能最佳,可以作为焦炉气柜用橡胶密封膜胶料理想的主体材料。

TiO₂/改性膨润土复合光催化材料的制备及其性能

陈勇, 胡相红, 谷锦, 陈鹏, 陈超

2013, 28(3): 82-87. doi: 10.19515/j.cnki.1003-1545.2013.03.019

[摘要](6) [PDF 348KB](0)

摘要:
本文采用无机和有机两种改性方法对钠基膨润土进行改性,在超声辅助下采用溶胶-凝胶法制备了TiO₂/改性膨润土复合光催化材料。用X射线衍射（XRD）和红外光谱（IR）等测试技术对复合材料进行了表征,以TNT的吸附和降解为模型反应,考察了膨润土的改性对复合材料的吸附和光催化性能的影响。实验结果表明:无机改性的膨润土层间距减小,而有机改性膨润土的层间距增大;膨润土的改性提高了其对水中有机物的吸附性能,且能有效地抑制复合材料中TiO₂晶粒尺寸,提高复合材料的光催化性能。

氧化镧掺杂氧化铝的高温物相转变

王同昆, 黄翔, 甄冠胜

2013, 28(3): 88-93. doi: 10.19515/j.cnki.1003-1545.2013.03.020

[摘要](4) [PDF 1357KB](0)

摘要:
本文以碳酸钠和氯化铝为原料,采用沉淀法制备活性氧化铝,对氧化镧改性的氧化铝的高温相变过程进行了研究。运用差热分析法对样品进行热分析,运用XRD和TEM进行物相分析和形貌表征。结果表明:掺杂的镧能够有效的抑制氧化铝在升温过程中的相变,同时能够抑制氧化铝粉体的团聚,保持其高比表面积。

悬臂弯曲加载低周疲劳表面裂纹扩展路径的曲折性研究

张亚军, 张利娟

2013, 28(3): 94-97. doi: 10.19515/j.cnki.1003-1545.2013.03.021

[摘要](4) [PDF 542KB](0)

摘要:
通过悬臂弯曲加载方式,采用逐级递增的六级名义应变水平作为控制模式,完成了四件试样10CrNiMo钢的低周疲劳表面裂纹扩展速率(SCPR)试验。试验发现,在每级名义应变水平控制下,SCPR整体上趋于某一稳定值,但局部裂纹扩展出现时快时慢现象,在低名义应变水平控制下尤为明显。对上述现象进行了分析,结果表明:出现局部裂纹扩展不稳定的原因是由于表面裂纹扩展的路径呈现转折和分叉的曲折性特征,转折和分叉通常会降低表面裂纹的扩展速率,但有时也会加速表面裂纹的扩展。

50Mn18Cr5钢护环开裂原因分析

郭海霞

2013, 28(3): 98-101. doi: 10.19515/j.cnki.1003-1545.2013.03.022

[摘要](8) [PDF 1077KB](0)

摘要:
采用化学成分、力学性能、断口、金相以及X射线衍射等试验方法对50Mn18Cr5钢护环开裂原因进行分析。结果表明:护环内表层产生加工硬化,形成沿晶裂纹源,材料组织不良加剧裂纹的扩展,结果导致护环在液压冷胀形的周向拉应力作用下开裂。

无缝气瓶热旋压收口成形工艺数值模拟研究

邵飞, 任方杰, 常磊, 张永峰

2013, 28(3): 102-106. doi: 10.19515/j.cnki.1003-1545.2013.03.023

[摘要](6) [PDF 518KB](0)

摘要:
本文采用有限元分析软件ABAQUS对无缝气瓶热旋压收口成形工艺进行模拟研究, 分析了不同工艺参数对气瓶热旋压成形的影响。模拟结果表明, 无缝气瓶热旋压收口成形过程中, 随着旋压温度的升高和进给比的增加, 起旋点处最小壁厚减薄, 瓶肩最大壁厚处壁厚增加;随着旋压温度的升高, 最大等效应力不断减小, 最大等效应变不断增加;随着进给比增加最大等效应力应变都略有增加;旋压力随着温度的升高和进给比的减小而降低。

合成氨废热锅炉换热管开裂分析

宋文明, 卢雪梅, 杨书星, 杨贵荣, 马颖

2013, 28(3): 107-110. doi: 10.19515/j.cnki.1003-1545.2013.03.024

[摘要](1) [PDF 1001KB](0)

摘要:
对某石化厂合成氨废热锅炉换热管开裂进行失效分析,结果表明:换热管材料在该使用工况条件下产生高温氢腐蚀,进而引起沿晶开裂,此为锅炉换热管开裂的失效主要原因。并相应提出了防止产生类似失效情况的预防措施。

综述

国内外搅拌摩擦焊用搅拌头的研究现状及发展趋势

郁炎, 晏阳阳, 高福洋

2013, 28(3): 111-118. doi: 10.19515/j.cnki.1003-1545.2013.03.025

[摘要](4) [PDF 1554KB](1)

摘要:
本文概述了国内外搅拌摩擦焊用搅拌头在搅拌头材料开发、轴肩和搅拌针设计优化、搅拌头抗磨损破坏性等方面开展的工作进展。预测了搅拌头研究的未来发展趋势主要集中在低成本高性能搅拌头新材料和制造技术研发、搅拌头设计技术的改进和优化等。这将对我国搅拌摩擦焊行业的战略规划、技术研发、成果应用等工作的开展起到重要启示作用。

海洋防污剂及其缓控释技术进展

许凤玲, 蔺存国, 于泓先, 郑纪勇

2013, 28(3): 119-122. doi: 10.19515/j.cnki.1003-1545.2013.03.026

[摘要](4) [PDF 232KB](0)

摘要:
本文综述了国内外海洋生物防污剂及其缓控释技术的研究进展,对防污剂控释技术的发展进行了展望,提出了新型防污剂智能控释技术,最后结合本单位研究内容介绍了本单位研究的防污剂温敏控释技术。

抗蛋白吸附材料及其在海洋防污领域的应用前景