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

2014年第29卷第3期

栏目

特约论文
强度与失效专栏
橡塑材料与制品研制专题
材料研究
综述

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特约论文

悬臂弯曲加载金属材料疲劳损伤的测量方法研究

张亚军

2014, 29(3): 1-5. doi: 10.19515/j.cnki.1003-1545.2014.03.001

[摘要](2) [PDF 368KB](0)

摘要:
基于损伤力学理论,提出了一种金属材料疲劳损伤测量的新方法。即采用光滑板状试样,通过悬臂弯曲加载方式,以10CrNiMo钢为对象,研究金属材料疲劳损伤与其宏观参量——施力点位移特征量的相关性。研究结果表明,金属材料的疲劳损伤与其施力点位移特征量峰值满足特定的函数关系。据此,可以通过监测施力点位移特征量峰值的变化,来间接测量金属材料的疲劳损伤,并和相同加载条件下该材料的疲劳损伤临界值进行比较,从而为金属材料的安全服役和剩余寿命评估提供依据。

强度与失效专栏

宽厚比对船用厚板拉伸性能的影响

曲占元, 宫旭辉, 薛钢

2014, 29(3): 6-8. doi: 10.19515/j.cnki.1003-1545.2014.03.002

[摘要](18) [PDF 210KB](0)

摘要:
对厚度为16 mm、24 mm和35 mm的10CrNi3MoV钢进行了R4型圆截面试样和不同宽厚比原板厚试样的拉伸试验。试验结果表明,原板厚试样的屈服强度和抗拉强度与R4型试样相近,且不随宽厚比的变化而变化;原板厚试样的断后延伸率低于标准圆截面试样的断后延伸率,且随宽厚比的增大而减小。

橡塑材料与制品研制专题

一种金属与橡胶复合囊体制品的成型工艺

魏松, 徐明会, 尹绪超, 樊永欣

2014, 29(3): 9-13. doi: 10.19515/j.cnki.1003-1545.2014.03.003

[摘要](3) [PDF 410KB](0)

摘要:
介绍了一种金属与橡胶复合囊体制品的成型工艺。该复合囊体制品主要由密封法兰、支撑圆环、橡胶囊三部分组成,在成型过程中,首先采用热接缝的工艺方法,实现橡胶囊体的无缝成型;然后,使用专门设计的撑杆结构,将密封法兰、支撑圆环和橡胶囊定位并预成型;最后,利用硫化罐二次热硫化粘接,实现复合囊体的一体成型。与一般的冷粘成型工艺相比,该成型工艺操作简单、流程稳定、产品质量可靠。

敷设约束阻尼层舱室振动噪声特性的试验与仿真对比

乔志, 褚夫强, 渠鸿飞, 尹绪超

2014, 29(3): 14-20. doi: 10.19515/j.cnki.1003-1545.2014.03.004

[摘要](6) [PDF 588KB](0)

摘要:
振动是舰船舱室噪声的源头,本文基于有限元/边界元方法,对约束阻尼结构在舱室模型建立时相关材料参数的设定进行了较系统的研究,建立起对约束阻尼结构进行仿真计算的方法,仿真结果与试验结果吻合较好。因此,对类似结构约束阻尼处理的减振降噪评估分析有较强的参考价值,可以为约束阻尼的优化设计提供有效指导。

材料研究

10CrNi5MoV钢的超塑性行为

邓晚平, 王任甫, 薛钢, 杨超飞

2014, 29(3): 21-24. doi: 10.19515/j.cnki.1003-1545.2014.03.005

[摘要](6) [PDF 312KB](0)

摘要:
通过恒温拉伸试验测定了10CrNi5MoV钢在室温至930℃温度范围内的断后延伸率和强度,采用热膨胀法测定了试验钢的特征转变温度A_C1、A_C3。结果表明,10CrNi5MoV钢在730~770℃温度区间内断后延伸率超过100%,表现出超塑性行为;热膨胀法测定试验钢的特征转变温度A_C1为680℃,A_C3为784℃。钢板具有超塑性行为的温度位于两相区。

稀土元素对铸钢组织及力学性能的影响

宋育红

2014, 29(3): 25-30. doi: 10.19515/j.cnki.1003-1545.2014.03.006

[摘要](3) [PDF 479KB](0)

摘要:
分析了在铸钢中加入微量稀土元素后,稀土元素对铸钢的性能影响。试验结果表明,合适的稀土添加量,可以提高铸钢的韧性、硬度及耐磨性;金相组织分析表明,稀土元素的添加能较好的细化晶粒并改善夹杂物的数量及形态,从而提高其综合力学性能。

混合空心玻璃微珠制备固体浮力材料及性能研究

刘文栋, 戴金辉, 吴平伟, 徐玉磊, 刘青, 展飞

2014, 29(3): 31-36. doi: 10.19515/j.cnki.1003-1545.2014.03.007

[摘要](3) [PDF 433KB](0)

摘要:
以环氧树脂E-4221为基质原料,十二烯基琥珀酸酐和甲基四氢苯酐为固化剂,以牌号为K20和HGS8000X两种空心玻璃微珠为轻质填充物,采用模压成型的方法制备了具有不同空心玻璃微珠配比的固体浮力材料。研究了玻璃微珠的配比对浮力材料的密度、抗压强度、吸水率及耐静水压性能的影响。结果表明,低密度空心微珠的引入,有效降低了固体浮力材料的密度;混合微珠填充更有利于固体浮力材料密度的降低;两种不同微珠相互配合可以得到适用于不同深度的高性能固体浮力材料。

海底沉积物层镁阳极化学燃料电池构建及性能研究

林耀华, 宋延沛, 付玉彬

2014, 29(3): 37-42. doi: 10.19515/j.cnki.1003-1545.2014.03.008

[摘要](6) [PDF 502KB](0)

摘要:
研究了一种新型电池结构:海底沉积层镁阳极燃料电池。测试了镁阳极在海底沉积物层的应用性能,研究了组装电池的功率输出,阴、阳极极化性能及长期放电特征。结果表明,电池开路电压1.947 V,电池最大功率密度44.33 mW/cm²,自腐蚀速率(放电电流密度)0.009 mA/cm²,电流密度较大,电位较负,在外接负载条件下长期工作性能稳定。

TiN纳米粉体低温气-固相反应合成金红石相TiO₂

陈艳娟, 芦永红, 徐海波

2014, 29(3): 43-47. doi: 10.19515/j.cnki.1003-1545.2014.03.009

[摘要](3) [PDF 356KB](0)

摘要:
研究了浸渍预处理前后TiN纳米粉体的气-固相反应,分析了浸渍液对TiN纳米粉体择优生成金红石相TiO₂的作用。结果表明,在氧化温度为350~550℃时,TiN纳米粉体直接氧化生成以锐钛矿相为主的TiO₂,而经过盐酸-正丁醇混合液浸渍预处理后,在380℃空气中,TiN纳米粉体氧化生成以金红石相为主的TiO₂,XRD和TEM分析表明可以得到粒径16 nm的棒状金红石相TiO₂纳米粉体。盐酸是TiN纳米粉体低温择优氧化生成金红石相TiO₂的根本原因,而正丁醇主要起抑制产物纳米TiO₂的团聚作用。

水热合成纳米TiO₂/Al₂O₃粉体核壳成型机理的研究

刘志平, 范海陆

2014, 29(3): 48-51. doi: 10.19515/j.cnki.1003-1545.2014.03.010

[摘要](5) [PDF 315KB](0)

摘要:
用一步水热法制备了TiO₂/Al₂O₃核壳型纳米粉体,在最佳的反应条件制备的前驱体的pH≈9.0,水热温度为200℃,水热保温时间为3 h,产品的平均晶粒粒径20 nm左右。通过XRD、TEM、SEM和XPS表征,核壳型纳米TiO₂/Al₂O₃粉体包膜良好,而且复合粉体的表层Al_2p、Ti_2p、O_1s均产生了化学位移,说明Al是以化学键形式结合于TiO₂表面,形成了Al—O—Ti键。

搅拌速度对介孔二氧化硅形貌的影响

段杨杨, 王昕, 高凡

2014, 29(3): 52-55. doi: 10.19515/j.cnki.1003-1545.2014.03.011

[摘要](7) [PDF 446KB](0)

摘要:
本文利用阴离子模板法第一次制得杆状形貌的介孔二氧化硅材料。搅拌速度影响无机硅源的聚合速度及表面活性剂分子、助结构导向剂分子及无机硅源的自组装,从而影响所得样品的形貌。在200 rpm和1000 rpm下分别制得杆状(或手性棒状)和球形的介孔二氧化硅材料。并通过透射电子显微镜(TEM)对其形貌进行了表征。

硅烷偶联剂改性纳米SiO₂的分散性能

刘彦生, 王红燕, 杨建文

2014, 29(3): 56-60. doi: 10.19515/j.cnki.1003-1545.2014.03.012

[摘要](1) [PDF 315KB](0)

摘要:
用硅烷偶联剂KH-570对纳米SiO₂进行表面改性,用红外光谱仪(IR)、热重(TA)、Zeta电位、SEM、性能测试等对改性纳米SiO₂进行了研究,结果表明,偶联剂KH-570与SiO₂化学结合形成了Si—O—Si键,其附着量约5.8%,结合溶剂水约10.35%;改性纳米SiO₂在乙醇介质中的Zeta电位由-14.9 mV减小到-41.1mV,体系稳定性可达60 h以上;改性SiO₂用作光固化牙科复合树脂的填料,分散性显著提高,其维氏硬度、压缩强度、弹性弯曲强度等性能提高10%以上。

低驱动电位铝合金牺牲阳极的研制

马力, 曲本文, 闫永贵, 李凯

2014, 29(3): 61-65. doi: 10.19515/j.cnki.1003-1545.2014.03.013

[摘要](9) [PDF 333KB](0)

摘要:
针对传统牺牲阳极由于电位过负导致高强钢氢脆敏感性增加的问题,以Ga为主要活化元素,加入Zn和Si改善阳极的溶解性能,研制了具有良好电化学性能的低驱动电位铝合金牺牲阳极材料,并验证了其对高强钢的保护效果,评价了其对高强钢氢脆敏感性的影响。

夏比摆锤冲击国标与美标两种试验方法对冲击试验结果的影响

陈庆垒

2014, 29(3): 66-69. doi: 10.19515/j.cnki.1003-1545.2014.03.014

[摘要](6) [PDF 292KB](0)

摘要:
本文主要分析夏比摆锤冲击试验国标和美标的异同,采用了系列冲击法研究了两项标准对冲击性能的影响,结果表明:当冲击吸收功较低时,按照GB/T229—2007和ASTM E23—07a标准试验得出的结果相近;当冲击吸收功较高时,按照ASTM E23—07a标准试验得出的结果比GB/T229—2007的结果高,导致这一结果主要是由于摆锤打击刀刃半径的不同,打击刀刃和冲击试样接触面积小,冲击试样产生的塑性变形小,侧向膨胀值低,冲击吸收功相应的也低,反之,冲击试样产生的塑性变形大,侧向膨胀值高,冲击吸收功相应的也高;国标和美标夏比V型冲击试样的公称尺寸相同,主要区别为机加工偏差的不同,且美标要求较高。

Inconel 625波纹管高温疲劳公式的建立

黄佳辰, 钟玉平, 陈友恒

2014, 29(3): 70-75. doi: 10.19515/j.cnki.1003-1545.2014.03.015

[摘要](2) [PDF 436KB](0)

摘要:
通过高温疲劳试验,得到了Inconel 625材料波纹管720℃时的高温疲劳公式,同时对EJMA标准附录G中的高温疲劳公式算法提出了改进。最后利用推导出的高温疲劳公式对现有的设计做出了评价,并对实际工程提出了建议。

船用高分子材料压缩蠕变特性研究

董自虎, 孙吉

2014, 29(3): 76-80. doi: 10.19515/j.cnki.1003-1545.2014.03.016

[摘要](12) [PDF 328KB](2)

摘要:
研究了四种船用高分子材料的蠕变特性,分析了其压缩蠕变曲线特点,以及试验中弹性变形、粘弹性变形及粘性变形在总变形中所占比例,最后建立材料压缩蠕变的Burgers模型,得到了试验数据的拟合方程和拟合曲线。由实测曲线和拟合曲线可知,利用Burgers模型可以准确分析试验期间材料的蠕变性能,并能较好地预测材料后期的蠕变行为。

仪器压痕技术在役检测材料力学性能

赵仕林, 马喜娜, 朱涛, 许学龙

2014, 29(3): 81-86. doi: 10.19515/j.cnki.1003-1545.2014.03.017

[摘要](4) [PDF 382KB](0)

摘要:
仪器压痕技术最先用来检测材料的硬度。而现在仪器压痕技术也可以用来检测设备材料的机械性能,比如拉伸性能、残余应力。一种新型的便携式仪器压痕设备在检测材料的机械性能的时候具有非破坏性,并且检测结果准确快速,因此,可以用来对在役设备进行评估。

综述

低合金钢焊缝中针状铁素体的形成及影响因素

朱官朋, 郭纯, 姚润钢

2014, 29(3): 87-93. doi: 10.19515/j.cnki.1003-1545.2014.03.018

[摘要](6) [PDF 437KB](0)

摘要:
综述了低合金钢焊缝中针状铁素体的形成及影响因素,包括铁素体形核位置、奥氏体晶粒尺寸、合金元素、夹杂物等,重点探讨了夹杂物的成分、尺寸及分布对针状铁素体形核的影响。

湿法脱硝治理氮氧化物的研究现状