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

2015年第30卷第6期

栏目

强度与失效
爆炸焊接材料
材料试验与失效分析
材料研究
综述

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强度与失效

基于拉伸试验的低合金钢韧性表征参量分析

薛钢

2015, 30(6): 1-4. doi: 10.19515/j.cnki.1003-1545.2015.06.001

[摘要](3) [PDF 211KB](1)

摘要:
对700组低合金钢材料的拉伸试验和冲击试验数据进行了统计分析,结果表明,拉伸试验确定的强度和塑性参量与冲击韧性间存在一定的相关性,在该统计分析结果基础上提出了基于拉伸试验的韧性表征参量——强度比SR=R_m/R_p0.2·(1-Z);低合金钢的冲击韧性和强度比满足统计关系:KV₂=-83.413 67+61.471 08·R_m/R_p0.2·(1-Z)或KV₂=-221.538 54+286.857 87·ln/R_m/R_p0.2·(1-Z)。

0Cr20Ni12Mn5Mo2NbN钢循环应力应变本构关系

高珍鹏, 薛钢, 宫旭辉

2015, 30(6): 5-9. doi: 10.19515/j.cnki.1003-1545.2015.06.002

[摘要](3) [PDF 260KB](0)

摘要:
针对奥氏体0Cr20Ni12Mn5Mo2NbN钢开展了系列应变幅的循环加载试验,分析了其循环应力应变特性,结果表明,循环全过程中真应力和真应变呈指数关系,基于该指数关系提出了描述循环应力应变关系的本构模型:σ=σ₀+α·exp(β·ε)。

爆炸焊接材料

钛的屈服强度对大面积钛-钢复合板结合性能的影响

辛宝, 刘金涛, 崔卫超, 徐宇皓

2015, 30(6): 10-14. doi: 10.19515/j.cnki.1003-1545.2015.06.003

[摘要](4) [PDF 1129KB](0)

摘要:
通过有限元模拟分析和爆炸焊接试验验证,研究了原材料钛的屈服强度和大面积钛-钢复合板结合性能的关系。结果表明,在爆炸焊接高温高压作用下,钛层的塑性畸变是产生褶皱型未结合缺陷的主要因素;控制原材料钛的屈服强度使之处于较低的水平,能够改善钛在爆炸焊接时的塑性应变行为,有利于获得良好结合性能。

钛复层焊接对钛-钢复合板复合界面的影响

张云浩, 刘希林, 万自永, 孙少华, 韩峰

2015, 30(6): 15-18. doi: 10.19515/j.cnki.1003-1545.2015.06.004

[摘要](3) [PDF 808KB](0)

摘要:
通过典型钛-钢复合接头与钛复层焊接试验,研究了在复层焊接后钛-钢复合接头的力学性能以及4焊接区域复合界面的变化情况。试验结果表明,当焊接线能量达到一定数值时,钛-钢复合接头钛复层焊接会对钛-钢复合板造成开裂且结合强度降低等影响。

材料试验与失效分析

石墨烯常用制备和表征方法研究状态分析

陈政龙, 高灵清

2015, 30(6): 19-28. doi: 10.19515/j.cnki.1003-1545.2015.06.005

[摘要](3) [PDF 2133KB](0)

摘要:
对目前石墨烯制备常用的几种方法进行了简要介绍,并评价了各种方法的特点和存在的问题。文章还列举了石墨烯结构和性能表征所用的主要方法,其中Raman光谱、X射线衍射仪、原子力显微镜、扫描电子显微镜、透射电子显微镜、傅里叶红外光谱仪是石墨烯研究所需的主要手段,为石墨烯的应用研究提供了保障。

材料研究

5083/6063异种铝合金焊接头的低温拉伸性能研究

邱胜闻, 李银宾, 李晟, 张明辉, 李秋龙, 董升朝, 李培跃

2015, 30(6): 29-32. doi: 10.19515/j.cnki.1003-1545.2015.06.006

[摘要](2) [PDF 1852KB](0)

摘要:
采用拉伸试验机,研究了5083/6063异种铝合金对接焊焊接头低温拉伸力学性能,通过扫描电子显微镜,对拉伸断口的组织形貌进行了观察分析。研究结果表明:实验温度为298 K、113 K、77 K时,抗拉强度依次为129 MPa、175 MPa、220.5 MPa,抗拉强度随温度降低而增大,延伸率随温度降低有稍微提高。对低温断口的微观形貌分析,断口呈现韧窝形貌,断口分析为韧性断裂。

热处理对Ti6242S钛合金组织性能及探伤的影响

马驰, 史栋刚, 雷锦文, 韩栋, 赖运金, 张国栋, 雷力明, 王凯旋, 张丰收

2015, 30(6): 33-37. doi: 10.19515/j.cnki.1003-1545.2015.06.007

[摘要](4) [PDF 1645KB](0)

摘要:
采用固溶时效及退火两种工艺对Ti6242S钛合金大棒材进行热处理,研究了不同热处理坯料尺寸对显微组织、力学性能以及探伤杂波水平的影响。结果表明:固溶时效态Ti6242S钛合金大棒材越靠近心部初生α含量越高,而退火态显微组织中等轴初生α相含量较固溶时效态更高;普通退火处理后蠕变性能较差,固溶时效态综合性能最好;固溶时效处理后大棒材水浸探伤底波的均匀性略有提高,而普通退火无此效果。

TC4薄壁壳体真空等温成形研究

孙少华, 郭宁, 孙朋朋, 张云浩

2015, 30(6): 38-41. doi: 10.19515/j.cnki.1003-1545.2015.06.008

[摘要](5) [PDF 922KB](0)

摘要:
对TC4合金薄壁壳体真空等温成形进行数值模拟,根据模拟结果进行真空等温成形试验。以传统热冲压成形的壳体及TC4原始板材为对比,分析了真空等温成形壳体的力学性能、微观金相和杂质元素含量。结果表明,相比热冲压成形,真空等温成形的TC4合金薄壁壳体的H元素含量降低83%,O元素含量降低55%;力学性能良好,延伸率提高了50%;金相组织为均匀的等轴组织。

Ti₃SiC₂-Ag复合材料与不同摩擦配副的摩擦磨损性能

党文涛, 任书芳, 周健松

2015, 30(6): 42-50. doi: 10.19515/j.cnki.1003-1545.2015.06.009

[摘要](2) [PDF 3859KB](0)

摘要:
采用放电等离子烧结技术制备了Ti₃SiC₂-Ag复合材料,研究了其在室温下与Si₃N₄、Al₂O₃、SiC等摩擦配副对摩时的摩擦磨损性能,并与纯Ti₃SiC₂材料在相同摩擦配副条件下的摩擦磨损性能进行了对比。运用扫描电子显微镜、X射线光电子能谱仪等对磨损表面的形貌组织和元素价态等进行了表征分析,并探讨了摩擦磨损机理。结果表明:摩擦配副材料的不同对Ti₃SiC₂-Ag复合材料的摩擦磨损行为有显著影响,Ti₃SiC₂-Ag复合材料与SiC和Si₃N₄对摩时,磨损率均较低,尽管存在晶粒拔出等机械磨损,但TiO₂和SiO_x等摩擦氧化膜的形成有效地抑制了晶粒拔出并起到了减摩作用;Ti₃SiC₂-Ag复合材料与Al₂O₃对摩时磨损率则较高,以脆性断裂、晶粒拔出为主的机械磨损是该摩擦副的主要磨损机制。Ti₃SiC₂材料与Si₃N₄和Al₂O₃对摩时,包含脆性断裂、晶粒拔出、脱落以及磨粒磨损在内的机械磨损是其主要的磨损机制;Ti₃SiC₂材料与SiC对摩时,磨损表面的塑性变形和氧化膜起到了抑制晶粒拔出的作用,使得Ti₃SiC₂的磨损率相对较低。

321/Qd370qD爆炸焊接基板侧界面组织特征

俞建, 张金民

2015, 30(6): 51-54. doi: 10.19515/j.cnki.1003-1545.2015.06.010

[摘要](4) [PDF 1749KB](0)

摘要:
利用透射电子显微镜研究了321/Qd370qD爆炸焊接界面附近基板内的组织和前漩涡组织。结果表明,界面附近存在大量的非晶相、纳米晶,在距界面一定距离基板内也存在大量的纳米晶,在基板内存在调幅分解组织。前漩涡内存在片状孪晶马氏体和面心立方的M₂₃C₆相。

Q345钢复合涂层耐蚀性能及显微组织研究

赵斌, 王宾宾, 王奎

2015, 30(6): 55-59. doi: 10.19515/j.cnki.1003-1545.2015.06.011

[摘要](6) [PDF 1328KB](0)

摘要:
在Q345钢试样上喷涂无机富锌底漆、环氧云铁中间漆和丙烯酸聚氨酯面漆复合涂层,采用盐雾试验测试涂层的耐蚀性能,结合扫描电镜(SEM)观察腐蚀形貌,并计算腐蚀速率,采用电子探针分析技术(EPMA)对腐蚀介质的渗透原理进行了研究。结果表明:盐雾试验后,涂覆复合涂层试样的腐蚀速率仅为基材的6%左右,且表面形貌整体质量较好,仅预制划痕处腐蚀程度加重,腐蚀产物呈絮状,微观结构疏松,但腐蚀后涂层与基体宏观附着良好;Cl-可以穿透底漆到达金属基体,对金属产生腐蚀,而中间漆和面漆能够有效地阻止腐蚀溶液的渗透。

巯基-苯基聚倍半硅氧烷的合成

袁刚, 饶秋华, 张海浪, 陈奕汐

2015, 30(6): 60-64. doi: 10.19515/j.cnki.1003-1545.2015.06.012

[摘要](7) [PDF 242KB](0)

摘要:
以巯丙基三甲氧基硅烷和苯基三甲氧基硅烷为原料,在甲醇作溶剂、浓HCl作催化剂的条件下水解缩合制备了巯基聚倍半硅氧烷和巯基-苯基聚倍半硅氧烷,并利用FTIR和GPC对合成产物进行了表征。结果表明:当苯基单体添加量为20%时,所制备的巯基-苯基聚倍半硅氧烷中均含有一定量的巯基和苯基,在引入部分苯环增加折光率的同时也保持了产物拥有进一步反应的活性巯基,且相对分子质量较大,分子量分布较窄。

高温高压复合密封材料研究及应用

陈俊国, 方倩, 程连文, 陈思远

2015, 30(6): 65-68. doi: 10.19515/j.cnki.1003-1545.2015.06.013

[摘要](5) [PDF 191KB](0)

摘要:
根据填充改性机理,通过正交试验法对影响胶筒的性能指标进行评价分析,确定耐高温高压多元复合材料最优配比为73%聚四氟乙烯树脂+15%纤维类增强填充剂+7%非金属类润滑填充剂+5%金属类耐磨导热填充剂。室内试验和现场试验证明,最优配比组成的胶筒可承受350℃注汽高温和20 MPa注汽压差,满足了稠油热采井过热蒸汽或超临界蒸汽吞吐封堵的工艺需要。

电解法处理压载水对锡青铜合金腐蚀行为的影响

刘欣, 刘光洲, 王海涛, 丁慧, 于林, 王辉

2015, 30(6): 69-74. doi: 10.19515/j.cnki.1003-1545.2015.06.014

[摘要](3) [PDF 547KB](0)

摘要:
通过分析锡青铜合金在天然海水和处理海水中的开路电位-时间曲线、电化学阻抗谱及极化曲线,并采用扫描电镜(SEM)及X射线能谱仪(EDS)对腐蚀前后的样品进行表面微观形貌及成分分析,研究了锡青铜在电解处理前后的压载水中的腐蚀行为。研究结果表明,锡青铜合金在天然海水和处理海水中的腐蚀行为相似,锡青铜合金在天然海水中的耐腐蚀性能略好于在处理海水中的耐腐蚀性能。

船舶涂料有害物质现状分析

吴兆敏, 陶乃旺

2015, 30(6): 75-80. doi: 10.19515/j.cnki.1003-1545.2015.06.015

[摘要](6) [PDF 243KB](0)

摘要:
本文介绍了船舶涂料中有害物质的种类、危害及内外标准对有害物质的限量规定。通过对国内外部分商用船舶涂料有害物质含量进行对比,发现国内外品牌船舶防污漆均满足AFS公约要求,有机锡低于2 500mg/kg,且不含滴滴涕、石棉等有害物质。国外品牌船舶涂料总体上铜、锡、铅、汞等重金属含量更低,VOC含量也更低。

船用金属波纹管腐蚀适用性评价

雷冰, 胡胜楠, 朱学康, 陈欢

2015, 30(6): 81-85. doi: 10.19515/j.cnki.1003-1545.2015.06.016

[摘要](5) [PDF 1433KB](0)

摘要:
采用电位测试、极化曲线、循环伏安等测试对比评价了316L和254SMo两种不锈钢波纹管的耐蚀性;采用实验室加速点蚀试验、实海浸泡腐蚀试验等方式测试评价了316L和254SMo两种波纹管在海洋腐蚀环境下的腐蚀适用性。研究结果显示,254SMo在海水环境下的耐蚀性能优于316L的,选用254SMo不锈钢制作波纹管将显著提高产品在海水环境下耐蚀性,具有更高的抗腐蚀安全性。

中低合金钢一次多元素X射线荧光光谱测定法

孙琳琳, 李洪, 周洪涛, 张磊, 冷爱平

2015, 30(6): 86-89. doi: 10.19515/j.cnki.1003-1545.2015.06.017

[摘要](10) [PDF 199KB](0)

摘要:
利用X射线荧光光谱仪建立中低合金钢分析曲线,可一次分析中低合金钢中的多个元素,不但制样方法简单,分析含量范围宽,而且灵敏度、准确度高、分析速度快且重现性好。

综述

钛合金表面氮化技术研究进展

刘鹏, 刘晓鹤

2015, 30(6): 90-93. doi: 10.19515/j.cnki.1003-1545.2015.06.018

[摘要](4) [PDF 277KB](0)

摘要:
本文概述了近年来为了提高钛及钛合金表面耐磨性在钛合金表面制备氮化钛膜层而采用的表面处理技术。从气体氮化、液体氮化以及离子氮化三方面讨论了每种工艺方法所获表面改性层的结构和性能特征及其适应范围。

酚醛泡沫增韧改性研究进展