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6期

栏目

材料研究
综述

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材料研究

悬臂弯曲加载顺序对10CrNiMo钢临界疲劳损伤参数的影响

张亚军

2013, 28(6): 1-4. doi: 10.19515/j.cnki.1003-1545.2013.06.001

[摘要](9) [PDF 435KB](0)

摘要:
通过悬臂弯曲加载方式,分别采用六件光滑板状试样,研究了由高到低和由低到高两种加载顺序对10CrNiMo钢临界疲劳损伤参数D_c的影响,并采用A类标准不确定度对D_c进行了评定。结果表明:当加载顺序由高到低时,获得的D_c分布在0.74~0.84之间,小于1,数据相对比较稳定;当加载顺序由低到高时,获得的D_c分布在1.06~1.27之间,大于1,数据略有波动;两种加载顺序获得的D_c的平均值近似为1。以上两种加载顺序获得的D_c的A类标准不确定度分别为1.5%和3.1%。

10CrNi3MoV钢的超塑性行为

杨超飞, 邓晚平, 薛钢, 王任甫

2013, 28(6): 5-8. doi: 10.19515/j.cnki.1003-1545.2013.06.002

[摘要](5) [PDF 759KB](0)

摘要:
通过恒温拉伸试验测定了10CrNi3MoV钢在室温至1 000℃温度范围内的延伸率和强度,并借助热膨胀法测定了试验钢的相变特征温度A c1和A c3。结果表明,10CrNi3MoV钢在720~750℃温度区间内断后延伸率超过100%,表现出超塑性行为;其中720℃时塑性最好,断后延伸率达到123.5%,该温度略高于A c1温度。

应变速率和温度对10NiCrMo船体钢力学性能的影响

高灵清, 李慧, 侯世忠

2013, 28(6): 9-14. doi: 10.19515/j.cnki.1003-1545.2013.06.003

[摘要](3) [PDF 2018KB](0)

摘要:
探讨了高应变速率(动态)和低温对10NiCrMo船体钢拉伸力学性能的影响。拉伸试验结果表明:室温下,在应变速率较低时(1.6×10^-3/s~1.6×10^-1/s),随着应变速率增加,强度和塑性变化不大;而当应变速率较高时(2.8×10²/s~1.2×10³/s),总体上强度和塑性随应变速率的增加而有所增加,未发生脆化现象。在室温至-196℃温度范围内,常规应变速率下,抗拉强度R_m随温度的降低而增加,-196℃时的强度增加约30%;而断后伸长率随温度的降低也有增加,增加约14%,不但未出现低温脆性,而且有好于室温的塑性。但当较高应变速率和低温共同作用时,与常规拉伸试验结果相比,试验钢的强度明显增加,而塑性明显下降,下降约50%。10NiCrMo船体钢在高应变速率、低温条件下独特的力学性能与均匀变形能力和断裂机制的变化有关,材料的塑性与其断裂方式无对应关系。

不同热处理条件下Ti-6Al-4V-0.1B合金的组织和性能

张毅斌, 撒世勇, 于洋

2013, 28(6): 15-19. doi: 10.19515/j.cnki.1003-1545.2013.06.004

[摘要](3) [PDF 2638KB](0)

摘要:
研究了不同热处理条件下两相区轧制的Ti-6Al-4V-0.1B合金棒材的组织和性能。研究结果表明,α+β相区热处理后获得等轴组织或双态组织,随着热处理温度的升高,初生α相含量降低;β相区热处理后获得魏氏组织,原始β晶粒及α集束的尺寸随着热处理温度的升高而增大。在拉伸变形时,魏氏组织的强度高于双态组织,但塑性明显低于后者。900℃/1 h,AC+540℃/8 h,AC和1 080℃/1 h,AC+540℃/8 h,AC处理之后获得等轴组织和魏氏组织,具有该组织类型合金最佳的强度和塑性匹配,在拉伸载荷的作用下,TiB相与基体之间存在很好的结合力,TiB相在拉伸过程中传递载荷。

强迫剪切条件下Ti-6Al-4V合金的绝热剪切失效

张云鹏, 周泽宇, 闫妍

2013, 28(6): 20-23. doi: 10.19515/j.cnki.1003-1545.2013.06.005

[摘要](4) [PDF 1667KB](0)

摘要:
采用分离式Hopkinson压杆(SHPB)加载装置,分别用200 mm和150 mm打击杆以28 m/s速度对Ti-6Al-4V合金帽形试样进行强迫剪切实验,利用OM、SEM、TEM等手段分析了强迫剪切条件下Ti-6Al-4V合金的绝热剪切带演化特征和高应变率剪切变形条件下的失效模式。结果表明,在本文所述实验条件下,Ti-6Al-4V合金的绝热剪切带(ASB)表现为“白亮带”;ASB的宽度随加载时间的延长而增加;ASB边缘的裂纹是由于ASB的变形与基体的不协调而产生的,ASB中心部位的裂纹是由于非晶形成而后破碎导致的。

芳纶复合材料抗破片模拟弹性能研究

马武伟, 李想, 张笑梅, 张建设

2013, 28(6): 24-28. doi: 10.19515/j.cnki.1003-1545.2013.06.006

[摘要](3) [PDF 1659KB](0)

摘要:
利用4.5 g的FSP破片模拟弹研究了不同芳纶纤维对复合材料靶板的防护性能影响。结果表明,纱线线密度越大,织物的断裂强度越大,靶板的防护性能越好。同时采用玻璃纤维与芳纶纤维按6:4(体积比)的混杂方式制作了17 mm厚靶板,其弹道极限(V₅₀)为850 m/s,较纯芳纶纤维靶板降低7%,但成本降低近30%,具有良好的性价比和应用前景。

PTFE/SiO₂复合材料的DSC分析及其结晶行为研究

崔毓仁, 钟朝位, 袁颖

2013, 28(6): 29-33. doi: 10.19515/j.cnki.1003-1545.2013.06.007

[摘要](4) [PDF 1255KB](0)

摘要:
采用DSC技术,研究不同热压温度制备的PTFE/SiO₂复合材料以及纳米SiO₂部分取代微米SiO₂的PTFE/SiO₂复合材料的非等温结晶行为。DSC分析表明热压温度高于370℃时,PTFE分子聚合度下降,晶态PTFE微观形貌发生改变,其性能恶化。对复合材料非等温结晶DSC曲线应用Avrami方程分析发现,结晶过程包含了均相成核和异相成核两种成核机理。纳米SiO₂取代部分微米SiO₂量小于0.25%时,对PTFE成核作用有一定提升,当取代量大于0.25%时,由于偶联剂用量一定,造成SiO₂颗粒团聚以及与PTFE界面相容性变差,成核效果不明显。

碳纤维增强木质复合材料电阻率-温度特性研究

张延林, 王震山

2013, 28(6): 34-37. doi: 10.19515/j.cnki.1003-1545.2013.06.008

[摘要](2) [PDF 976KB](0)

摘要:
介绍了碳纤维木质复合材料的制备及其电阻率测试方法,研究了不同掺量的碳纤维木质复合材料的电阻率随温度变化的规律。研究结果表明,碳纤维增强木质复合材料具有温敏特性,随着温度的升高,试件电阻率随温度的升高而下降,呈现NTC效应,而在相同温度条件下,电阻率随碳纤维含量的增加而下降。

两种胺类固化体系复合材料弯曲疲劳性能对比

张志杰, 王均, 李重阳

2013, 28(6): 38-41. doi: 10.19515/j.cnki.1003-1545.2013.06.009

[摘要](6) [PDF 301KB](0)

摘要:
本文通过测试两种胺类固化体系制得的浇注体和复合材料试样的弯曲性能,初步对比多胺与改性胺固化体系的性能优劣,进而在设定固定加载频率后采用三点弯曲疲劳加载的方式测得试样模量下降趋势,对比了多胺与改性胺固化体系复合材料弯曲疲劳性能。

铁离子敏感膜的自组装制备及光学性能测试

张姗姗, 程文华, 郭为民, 张明智, 于良民

2013, 28(6): 42-47. doi: 10.19515/j.cnki.1003-1545.2013.06.010

[摘要](7) [PDF 914KB](0)

摘要:
根据静电自组装原理,采用聚二烯丙基二甲基氯化铵(PDDA)和聚4-苯乙烯基磺酸钠(PSS)制备了自组装膜,考察了膜层自组装过程中的吸光度变化。并通过添加Fe³⁺指示剂磺基水杨酸的方法,利用PDDA、PSS自组装体系,制备了具有铁离子敏感性的自组装膜。试验结果表明,所制备的敏感膜完整、均匀。光学性能测试表明,所制备的敏感膜在不同浓度铁离子溶液中的吸光度变化与铁离子浓度具有较好的对应关系。

低温对海泥发电性能的影响

刘建敏, 卢志凯, 宰学荣, 付玉彬

2013, 28(6): 48-52. doi: 10.19515/j.cnki.1003-1545.2013.06.011

[摘要](6) [PDF 395KB](0)

摘要:
环境温度对海泥发电(海底微生物燃料电池)具有重要影响。本文进行了4℃环境与常规室温环境(25℃)电池性能对比试验,结果表明:4℃环境下电池阳极启动时间明显慢于室温(25℃),阴极启动几乎无影响。4℃条件电池内阻(1005Ω)高于室温条件(703Ω),室温电池最大输出功率密度比4℃环境升高10mW/m²,电流密度增加46.6 mA/m²。低温环境(4℃)可导致微生物活性降低,物质扩散速度变慢,进而导致其电池性能低于室温环境。此实验对实海环境下海底微生物燃料电池设计提供了指导,具有实际意义。

活化温度对Pt/YSZ电极性能影响

李重, 向蓝翔, 黄继东, 谢姣容, 魏国良

2013, 28(6): 53-58. doi: 10.19515/j.cnki.1003-1545.2013.06.012

[摘要](5) [PDF 2192KB](0)

摘要:
借助交流阻抗谱测试技术、扫描电镜和超声波处理,研究了Pt/YSZ电极烧制工艺(活化温度)对电极性能的影响。研究表明,随着活化温度的升高,Pt/YSZ电极的固体电解质电阻不变,而电极界面电阻和响应时间变化显著,电极层附着性增强。1 050℃为最佳活化温度,Pt/YSZ电极的界面电阻最小,Pt/YSZ电极响应时间为0.5 s,响应最快,活性最高,电极层附着牢固。

压载舱涂料PSPC试验及结果探讨

陶乃旺, 吴兆敏, 曾登峰, 江水旺

2013, 28(6): 59-62. doi: 10.19515/j.cnki.1003-1545.2013.06.013

[摘要](10) [PDF 474KB](0)

摘要:
本文对船舶压载舱漆PSPC试验方法作了简要介绍,并对检测结果作了初步探讨。检测结果表明,压载舱环氧涂料良好的物理性质及化学结构,使得在涂层固化后不存在针孔、起泡、开裂等涂层缺陷,也保证了涂层体系优异的附着力。无机硅酸锌车间底漆起到了牺牲阳极阴极保护的作用,降低了阴极剥离过程中电流需求。环氧涂层与车间底漆界面的划痕剥离和阴极剥离是影响PSPC试验的最重要因素,而且阴极剥离往往要比划痕剥离严重的多,阴极剥离性能是涂层体系能否通过PSPC试验的关键。

阻尼材料粘接质量超声检测试验研究

李宏伟, 梁磊, 王雯霏, 程伟, 张玲

2013, 28(6): 63-66. doi: 10.19515/j.cnki.1003-1545.2013.06.014

[摘要](1) [PDF 2355KB](0)

摘要:
为了研究阻尼材料粘接质量的超声检测方法,用超声透射法和反射法分别检测了一种阻尼材料的5种不同样品,结果表明:超声透射法和反射法能够检测出样品中模拟的夹杂气泡、粘接面开裂、异物夹入等粘接缺陷,对于带空腔结构的阻尼橡胶板,内部的空腔结构和粘接缺陷也都能检测出来。

相控阵超声在浮力材料无损检测中的应用

乔冬平

2013, 28(6): 67-70. doi: 10.19515/j.cnki.1003-1545.2013.06.015

[摘要](3) [PDF 1558KB](0)

摘要:
本文采用相控阵超声技术对浮力材料预制缺陷进行无损检测,结果表明相控阵超声技术对浮力材料缺陷检测是可行的。

以胰蛋白酶为模板合成花状纳米金的研究

宋太发, 李子博, 杨芳慧, 周江, 李林梅

2013, 28(6): 71-75. doi: 10.19515/j.cnki.1003-1545.2013.06.016

[摘要](13) [PDF 1109KB](0)

摘要:
常温下,以胰蛋白酶(trypsin)为模板,以抗坏血酸(AA)为还原剂一步合成了花状纳米金。通过考察AA的浓度和pH值等对金纳米粒子形成的影响,初步探讨花状纳米金的生长机理。结果表明,在pH值为5.0的水溶液中,固定HAuCl4与trypsin的体积比为5∶1,加入抗坏血酸,并使AA终浓度为3.0 mM,可制备性状稳定、尺寸为80~120 nm的花状纳米金。

综述

典型污损生物——藤壶附着行为的影响因素

孙智勇, 蔺存国, 王利, 周娟, 郑纪勇, 张金伟, 许凤玲

2013, 28(6): 76-79. doi: 10.19515/j.cnki.1003-1545.2013.06.017

[摘要](7) [PDF 295KB](0)

摘要:
藤壶是海洋环境中典型的大型污损生物之一,对舰船、海运交通、渔业等带来严重的危害。本文简述自然环境因素、商业酶、糖类以及附着基底等对藤壶附着行为的影响。

石蜡相变微胶囊及石蜡相变复合材料研究进展

王轩, 朱金华

2013, 28(6): 80-85. doi: 10.19515/j.cnki.1003-1545.2013.06.018

[摘要](4) [PDF 356KB](0)

摘要:
介绍了石蜡相变微胶囊及石蜡相变复合材料的性能特点,阐述了原位聚合、界面聚合等主要的石蜡相变微胶囊制备方法,综述了石蜡相变微胶囊及石蜡相变复合材料在各领域内,特别是相关军事领域中的应用。

石墨烯的功能化及其在聚合物改性中的应用研究

李松, 颜红侠, 张梦萌, 冯逸晨

2013, 28(6): 86-94. doi: 10.19515/j.cnki.1003-1545.2013.06.019

[摘要](6) [PDF 1220KB](0)

摘要:
石墨烯作为一种新型二维平面纳米材料,其特殊的单原子层结构赋予了它许多新奇的物理性质,如优异的力学性能、良好的导电和导热性能、杰出的摩擦学性能等,在航空、航天等多个领域显示出良好的应用前景。本文针对石墨烯在聚合物中的分散性问题,对石墨烯表面修饰的研究进展进行了综述,包括π键和离子键非共价功能化以及有机小分子、线型聚合物和超支化聚合物共价功能化等,并总结了石墨烯对聚合物导电性能、热学性能、机械性能以及摩擦学性能的影响,指出了其今后的研究方向及发展前景。

基于银纳米线的柔性透明导电薄膜的研究

孙旭, 黄英, 王雷, 丁晓, 王艳丽

2013, 28(6): 95-102. doi: 10.19515/j.cnki.1003-1545.2013.06.020

[摘要](8) [PDF 1282KB](0)

摘要:
为了提高透明导电膜的柔性和导电性,近年来银纳米线透明导电薄膜的制备受到越来越多的关注。银纳米线的合成方法主要为水热合成法、种子诱导法等。本文论述了银纳米线的制备技术及其优缺点,阐述当前银纳米线透明导电薄膜领域的最新研究成果,并对其市场应用及发展趋势进行了展望。

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