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

2017年第32卷第5期

栏目

材料检测及失效分析
稀贵金属材料
材料研究
综述

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材料检测及失效分析

E460钢拉伸性能与试验温度相关性研究

张先锋, 王迎辉, 徐魁龙, 蔡海琛

2017, 32(5): 1-4. doi: 10.19515/j.cnki.1003-1545.2017.05.001

[摘要](4) [PDF 855KB](0)

摘要:
通过金相显微镜、扫描电镜、透射电镜等手段对E460钢的微观组织、低温条件下试验温度对E460钢拉伸性能的影响进行了研究。试验结果表明, 在设计的试验温度范围内, 随着试验温度的降低, E460钢的强度与伸长率均有所增加, 表现出明显的增强增韧现象。

气瓶表面裂纹扩展规律与寿命估算的研究

陈沛, 查小琴, 高灵清, 张欣耀, 刘晓勇

2017, 32(5): 5-12. doi: 10.19515/j.cnki.1003-1545.2017.05.002

[摘要](2) [PDF 1102KB](0)

摘要:
基于Franc 3D数值模拟法及子模型技术, 对气瓶瓶筒处表面裂纹进行裂纹扩展的动态数值模拟及三维应力强度因子计算, 证明该方法的可行性, 并用公式迭代法验证该方法的准确性。在此计算结果基础上, 对两初始裂纹a₀=3 mm、c₀=6 mm及a₀=3 mm、c₀=9 mm的剩余寿命进行了估算, 考虑安全裕度后计算得到两初始裂纹剩余寿命分别为3.5 a和2.6 a。

无缝钢管热旋压熔融原因分析

武春学, 张永峰, 任方杰

2017, 32(5): 13-15. doi: 10.19515/j.cnki.1003-1545.2017.05.003

[摘要](4) [PDF 1018KB](0)

摘要:
本文对无缝钢管热旋压熔融脱落的金属进行了形态以及组织观察, 确定了金属熔融脱落的性质, 并对其根本原因进行了分析讨论。结果表明:金属熔融脱落是由于无缝钢管管端存在缺陷导致金属过烧所致, 建议加强无缝钢管两端盲区的无损检测工作。

稀贵金属材料

均质钽2.5钨合金加工工艺研究

汪凯, 李兆博, 张亚军, 李积贤

2017, 32(5): 16-22. doi: 10.19515/j.cnki.1003-1545.2017.05.004

[摘要](2) [PDF 2870KB](0)

摘要:
采用“锻造+多向轧制”工艺, 研究了均质钽2.5钨合金材料在不同方向、不同部位和不同热处理工艺条件下的拉伸性能和显微组织, 最终确定了均质钽2.5钨合金的加工工艺。

化工防腐用Ta40Nb合金板材加工工艺研究

李积贤, 张亚军, 汪凯, 焦红忠, 张九海

2017, 32(5): 23-27. doi: 10.19515/j.cnki.1003-1545.2017.05.005

[摘要](4) [PDF 1558KB](0)

摘要:
用电子束熔炼得到Ta40Nb合金铸锭, 研究了Ta40Nb合金的锻造和热处理工艺, 结果表明, 采用“轴向镦粗径向拔长+三向循环镦粗拔长”锻造工艺、“大加工率”的开坯轧制工艺, 能更充分破碎Ta40Nb合金铸态组织, 合金板材具有细小均匀的等轴晶。Ta40Nb合金板材成品处理采用1 200℃×90 min热处理工艺制度, 能使材料最终获得均匀、细小的等轴晶组织, 晶粒度达到8级以上。

变形量对TC25钛合金饼坯组织和力学性能的影响

史小云, 郝芳, 张晓园, 雷锦文, 楼美琪, 王锦利

2017, 32(5): 28-32. doi: 10.19515/j.cnki.1003-1545.2017.05.006

[摘要](9) [PDF 911KB](0)

摘要:
将Ф240 mm TC25钛合金坯料在T_β+25℃温度下保温一段时间后锻制成饼坯, 研究20%、40%和60%三种典型变形量对饼坯的组织和拉伸力学性能的影响。结果表明, 三种变形量的饼坯显微组织均由多个平直的束状α相互相交错形成网篮组织;随着变形量的增加, 平直的束状α相减少, α相方向性减弱, 长条α相尺寸减小;同时, 随着变形量的增加, 拉伸强度增强。

材料研究

E36船体结构钢板水火弯板工艺适应性研究

张平根, 丁鹏龙, 刘海涛, 刘刚

2017, 32(5): 37-40. doi: 10.19515/j.cnki.1003-1545.2017.05.008

[摘要](7) [PDF 540KB](0)

摘要:
采用不同加热温度对E36船体结构钢板进行热弯曲试验。结果表明, E36船体结构钢板具有良好的水火弯板工艺适应性, 水火弯板后钢板性能均能满足要求, 其强度略有升高, 塑性略有下降, 加热温度750℃时冲击韧性变化不大, 加热温度800℃时冲击韧性显著降低, 这可能是由于较高加热温度导致了焰道中心晶粒粗大所致。

焊趾TIG重熔对钛合金T型接头疲劳性能影响

李瑞武, 孙朋朋, 李鹏, 杨青云, 张云浩, 李要宗

2017, 32(5): 41-46. doi: 10.19515/j.cnki.1003-1545.2017.05.009

[摘要](4) [PDF 740KB](0)

摘要:
研究了焊趾TIG重熔对钛合金T型接头疲劳性能的影响, 结果表明, 经过焊趾TIG重熔和喷淋激冷处理后, 焊趾部位残余应力可降低32%;在2×10⁵疲劳次数循环基数下, 焊趾重熔+喷淋激冷处理后接头疲劳强度可提高4倍;在260 MPa应力值水平下, 焊趾重熔+喷淋激冷处理后, 接头疲劳寿命提高3.3倍;焊趾重熔+喷淋激冷处理并进行超声波冲击消应力后, 接头疲劳寿命提高9.9倍, 疲劳性能明显优于采用两种方法单独进行处理时的接头疲劳性能。

高强度复合电缆拉伸力学行为计算模拟研究

曹宣艳

2017, 32(5): 47-52. doi: 10.19515/j.cnki.1003-1545.2017.05.010

[摘要](8) [PDF 998KB](0)

摘要:
以某电缆展开式电潜泵系统 (CDPS) 用复合电缆为原型, 基于层合板剪切变形理论和Knapp拉扭理论, 建立复合材料与螺旋结构耦合的刚度计算模型, 采用有限元方法验证力学模型的准确性。提供了一种实用化高强度电缆刚度计算模型, 简化该类电缆计算;通过对电缆铺层方案及动力层缠绕角优化, 使电缆拉伸刚度得到了很大的提升。

904L（N08904）不锈钢复合板腐蚀性能研究

王全柱, 李启耕, 岳宗洪, 侯发臣

2017, 32(5): 53-58. doi: 10.19515/j.cnki.1003-1545.2017.05.011

[摘要](5) [PDF 2295KB](0)

摘要:
本文对904L+14Cr1MoR (H) 和904L+Q345R两种复合板675℃消应力退火热处理后进行了系统的腐蚀试验, 结果表明:复层904L发生晶粒粗大化, 晶间存在碳化物析出, 抗腐蚀性能受热处理影响显著。ASTM G150法临界点蚀温度CPT≥40℃, 一般不超过904L原始状态的CPT;ASTM 262B法腐蚀速率<11 mm/a;GB/T4334E法腐蚀, 试样弯曲外侧面无晶间裂纹出现。

爆炸钛-钢复合板界面化合物分布及成分扩散分析

王小华, 张伟祥, 赵核毓, 张丽华

2017, 32(5): 59-64. doi: 10.19515/j.cnki.1003-1545.2017.05.012

[摘要](9) [PDF 2263KB](0)

摘要:
在钛-钢复合过渡接头上采集了界面观察试样, 对钛-钢界面的化合物分布和成分扩散进行了分析。试验结果表明, 钛-钢界面存在熔化金属, 该熔化层极薄, 厚度约0.3μm, 界面内存在纳米晶和非晶的混合组织, 界面及界面附近存在Fe、Ti元素的扩散。

疏水型气相法白炭黑对RTV-1硅橡胶性能影响

李景瑞

2017, 32(5): 65-70. doi: 10.19515/j.cnki.1003-1545.2017.05.013

[摘要](4) [PDF 1070KB](0)

摘要:
对比研究疏水型TS-530和亲水型M-5两种气相法白炭黑对单组分室温硫化 (RTV-1) 硅橡胶补强和热稳定性的影响及其在体系内的分散性。结果表明, 疏水型气相法白炭黑整体补强效果和分散性更好, 且填充量为20~25 phr时, 补强效果最好;疏水型气相法白炭黑产品的热稳定性优于亲水型产品的热稳定性。

“一步法”合成NiCo₂S₄纳米阵列高性能能量存储器件电极的研究

刘沛静

2017, 32(5): 71-76. doi: 10.19515/j.cnki.1003-1545.2017.05.014

[摘要](9) [PDF 1061KB](0)

摘要:
通过简单的“一步低温原位合成”法成功制备出了以泡沫镍为基底的具有自支撑结构的分层三维网络的NiCo₂S₄纳米阵列, 采用SEM、XRD对产物的微观结构进行表征, 并对其进行电化学性能测试。结果表明, 由于这种独特的分层网络结构, 该NiCo₂S₄纳米阵列不仅能够为能量存储提供大量的电化学活性位点, 而且拥有良好的电子传递性能, NiCo₂S₄@泡沫镍电极在20 m A/cm²的电流密度下, 面积比电容可达到10.15 F/cm², 且当电流密度增大到100 m A/cm²时, 面积电容仍然为7.29 F/cm², 显示出优异的电容保持率;当NiCo₂S₄负载量是14.8 mg时, 电流密度为20 m A/cm², 充放电5 000次, 电容保持率是72.5%, 显示出NiCo₂S₄@泡沫镍电极良好的循环稳定性。

超声剥离制备石墨烯纳米片及其结构表征

蝉文明, 王晶晶, 李澄, 苏孟兴, 许超

2017, 32(5): 77-85. doi: 10.19515/j.cnki.1003-1545.2017.05.015

[摘要](4) [PDF 1112KB](0)

摘要:
以鳞片石墨为原料, 采用插层氧化法制得可膨胀氧化石墨, 然后经高温热解获得膨胀石墨, 再通过超声剥离得到石墨烯纳米片, 采用FTIR、XRD、SEM、TEM和Raman对所得石墨烯纳米片的微观结构进行表征。结果表明, 可膨胀氧化石墨在800℃高温热解30 s得到膨胀体积最大的膨胀石墨, 由80目和100目鳞片石墨制得的膨胀石墨的最大体积分别为215 mL/g和85 mL/g, 且在50℃条件下超声剥离5 h分别得到30~50层和6~20层的石墨烯纳米片。

钢轨扣件动静刚度测试不确定度计算分析

徐宁, 杨巧云, 王志强, 仇武娟

2017, 32(5): 86-89. doi: 10.19515/j.cnki.1003-1545.2017.05.016

[摘要](4) [PDF 210KB](0)

摘要:
通过MTS电液伺服试验机, 对随机抽取生产过程中的某型扣件的动静刚度进行了测试, 并对结果进行了不确定性评定。结果表明, 实验条件下的静刚度和动刚度测试结果的相对不确定度分别为0.061 7和0.073 9。

综述

耐候防腐涂料的研究进展

卢世杰, 朱金华, 王晓晴, 齐佳佳

2017, 32(5): 90-94. doi: 10.19515/j.cnki.1003-1545.2017.05.017

[摘要](6) [PDF 277KB](1)

摘要:
综述了耐候防腐涂料的研究进展和提高常温固化防腐涂料耐候性能的几种途径, 主要包括耐候型成膜物质的制备与改性, 如含氟类、有机硅类、丙烯酸类等树脂, 以及耐候型功能颜填料的添加, 如钛白粉、纳米导电聚合物等填料和各类光稳定剂等, 并对提高常温固化防腐涂料耐候性能可能的方法进行了展望。

桥梁支座摩擦材料发展与展望