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

2018年第33卷第3期

栏目

强度与失效
焊接
纤维材料改性
材料研究
经验交流
综述

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强度与失效

近似二维应力状态下I₁断裂准则假设有效性的试验验证

薛钢, 宫旭辉, 高珍鹏, 王涛

2018, 33(3): 1-9. doi: 10.19515/j.cnki.1003-1545.2018.03.001

[摘要](6) [PDF 643KB](0)

摘要:
I₁断裂准则假设是基于原子间相互作用模型和断裂物理过程分析提出的一个新的断裂准则，该准则认为，对于完整材料和含缺陷材料，当局部区域的应力第一不变量I₁达到临界值I_b时，材料发生断裂，临界值I_b定义为断裂强度。利用该准则与Mises屈服准则，可给出材料的四种基本力学行为判据，包括弹性变形、塑性变形、脆性断裂与塑性断裂。为验证近似二维应力状态下I₁断裂准则假设的有效性，设计了液压-轴向拉伸联合作用下的薄壁圆管双向应力试验并针对304不锈钢、10Ni5CrMoV钢和EH50钢三种材料开展了试验研究，试验结果表明，对于同一种材料，在不同应力组合下断裂时的第一主应力和第二主应力满足线性关系，应力第一不变量I₁保持恒定，材料存在特定的断裂强度I_b值，从而验证了近似二维应力状态下I₁断裂准则假设的有效性。

焊接

船用高强钢厚板窄间隙热丝TIG焊接工艺研究

刘健, 贺智涛, 牛继承

2018, 33(3): 10-15. doi: 10.19515/j.cnki.1003-1545.2018.03.002

[摘要](4) [PDF 1019KB](0)

摘要:
采用12CrNi5MoV钢厚板在立焊位置进行窄间隙热丝TIG焊接工艺试验，研究了窄间隙坡口设计、坡口间隙、焊接电流、送丝速度、脉冲参数、钨极摆动等对焊道成形的影响。结果表明，窄间隙U形对称坡口使焊接填充量较传统X形坡口可减少76%；确定了厚板窄间隙热丝TIG焊接主要工艺参数，实现了150 mm厚12CrNi5MoV钢的高质量、高效焊接。

705-ch埋弧焊剂焊缝压坑原因分析

丁振斌, 王宪

2018, 33(3): 16-20. doi: 10.19515/j.cnki.1003-1545.2018.03.003

[摘要](1) [PDF 2287KB](0)

摘要:
分析了某705-ch熔炼型埋弧焊剂出现的焊缝压坑现象，研究了不同种类焊剂中夹杂物、不同焊剂熔敷金属组织及力学性能，结果表明，焊剂中混杂的大理石颗粒在焊接热作用下分解产生CO₂是形成焊缝压坑的原因。

纤维材料改性

羟基化PEDOT增强植入式神经电极与基底界面粘附性能研究

卞永俊, 潘齐超, 钱思昊, 耿志, 朱波

2018, 33(3): 21-32. doi: 10.19515/j.cnki.1003-1545.2018.03.004

[摘要](4) [PDF 3636KB](0)

摘要:
使用胶带粘附测试和超声测试研究了多种功能化PEDOT在干态和湿态条件下的粘附性能，结果表明，羟基化PEDOT的界面粘附性能明显优于其它材料，可作为粘附界面层以增强其他功能化PEDOT与电极基底结合的能力。用羟基化PEDOT做界面助粘层组装的聚3，4-乙烯二氧噻吩的界面粘附性能及电刺激稳定性能都得到了显著增强。

水溶性上浆剂改性芳纶增强环氧复合材料界面研究

黄振振, 耿志, 虢忠仁, 朱波

2018, 33(3): 33-38. doi: 10.19515/j.cnki.1003-1545.2018.03.005

[摘要](2) [PDF 1303KB](0)

摘要:
为提高芳纶与环氧树脂间的界面结合力，本文开发了一种新型水溶性上浆剂，该上浆剂具有环保，不改变原有工艺等特点。该上浆剂能在芳纶表面通过自组装形成一层单分子层，该单分子层可以参与环氧树脂的固化，增大复合材料层间剪切强度，上浆后界面剪切强度提高23.81%，该方法可以在不损伤芳纶本身性能前提下提高与环氧树脂间的界面剪切强度，并且可以修复纤维表面的缺陷。

材料研究

电弧喷涂法镁合金AZ31表面改性与性能研究

郭巧玲

2018, 33(3): 39-44. doi: 10.19515/j.cnki.1003-1545.2018.03.006

[摘要](3) [PDF 4067KB](0)

摘要:
研究了电弧喷涂距离和喷涂电压对会展设计用AZ31合金显微形貌、显微硬度、耐盐雾腐蚀和电化学性能的影响。结果表明，在喷涂距离为120 mm、150 mm和180 mm时，随着喷涂电压的降低，表面涂层的显微硬度整体呈现先增加而后降低的趋势，在喷涂电压为28 V时显微硬度最大；在相同喷涂距离下，随着喷涂电压的下降，涂层平均腐蚀深度都在喷涂电压为28 V时取得最小值；当喷涂距离为150mm、喷涂电压为28 V时涂层的自腐蚀电位要明显高于其它电弧喷涂工艺下涂层的，是AZ31合金较为适宜的电弧喷涂工艺；采用电弧喷涂得到的涂层的自腐蚀电位相对AZ31镁合金基材发生了正向移动，耐腐蚀性能得到明显提高。

水热法制备纳米银颗粒的试验研究

张大帅, 杨硕, 朱玉龙

2018, 33(3): 45-48. doi: 10.19515/j.cnki.1003-1545.2018.03.007

[摘要](2) [PDF 1320KB](1)

摘要:
以AgNO₃和NaHCO₃为反应原料，以PVP为保护剂，用水热法制备出纳米银颗粒。研究了AgNO₃浓度和分散剂PEG的加入对反应生成纳米银颗粒形貌的影响。结果表明，在AgNO₃浓度为0.06 mol/L，NaHCO₃浓度为0.15 mol/L，PVP为0.03 mol/L，PEG为0.05 mol/L，反应温度为200℃，反应时间4 h的工艺条件下，可得到平均粒径尺寸约50 nm、分散性好、尺寸均一的近球形纳米银颗粒。

绝缘子硅橡胶再生制备隔声材料研究

李丽, 汪远, 张凯, 苏会钰, 周永言, 胡将军

2018, 33(3): 49-55. doi: 10.19515/j.cnki.1003-1545.2018.03.008

[摘要](5) [PDF 1240KB](0)

摘要:
以废旧绝缘子硅橡胶与甲基乙烯基硅橡胶混炼制备复合再生硅橡胶隔声材料。采用拉力机、双通道阻抗管吸隔声测试系统、FTIR、TG-MS等对制备的复合材料进行声学性能、热力学性能等表征分析。结果表明，当绝缘子硅橡胶的质量分数为40%、DBMPH用量为0.75%、绝缘子硅橡胶粒径为40目时，复合再生硅橡胶隔声材料的抗拉强度为1.13 MPa、断后伸长率为23%、撕裂强度为15.2 k N·m^-1、邵尔A硬度为80，复合材料在厚度为1 cm时中低频（500~1000 Hz）平均隔声量达到40 d B；运用FTIR技术对Si—OH、C＝C、O—H等特征基团分析表明，再生后的复合材料老化性能有明显的改善；TG-MS分析表明复合材料具有良好的热性能，且不会产生甲醛等环境有害气体；再生后的复合硅橡胶材料隔声性能良好，不仅解决了废旧绝缘子硅橡胶出路的问题，又能将其变废为宝，利于资源回用。

大厚度金属增强橡胶复合材料的无损检测试验研究

王鹏, 吕家龙, 李志浩, 胡昌飞, 王兵

2018, 33(3): 56-61. doi: 10.19515/j.cnki.1003-1545.2018.03.009

[摘要](2) [PDF 1714KB](0)

摘要:
针对大厚度金属增强橡胶复合材料制品内部普遍存在的夹杂、孔洞等缺陷及金属增强结构排布情况，分别利用射线、超声等无损检测手段对变厚度预置缺陷试样、平板预置缺陷试样进行探伤试验，初步验证了现有常规无损检测技术在大厚度金属增强橡胶复合材料内部缺陷检测方面的可行性。

速吸型吸油树脂的制备及性能研究

崔曼, 刘明光, 刘立洁

2018, 33(3): 62-67. doi: 10.19515/j.cnki.1003-1545.2018.03.010

[摘要](5) [PDF 440KB](0)

摘要:
以甲基丙烯酸十二酯（LMA）、苯乙烯（St）和丙烯酸丁酯（BA）为共聚单体，制备速吸型吸油树脂。研究了单体配比等因素对树脂吸油率和吸油速率的影响。结果表明：1、成功制备了三元吸油树脂；2、当St的用量为40%（w），m（BA）∶m（LMA）=1∶2时，制备的三元吸油树脂对3#喷气燃料和甲苯的最大饱和吸油率分别为8.25 g/g、12.77 g/g。

压力注浆成型大规格ITO靶材坯体研究

杨硕, 朱玉龙, 张大帅

2018, 33(3): 68-71. doi: 10.19515/j.cnki.1003-1545.2018.03.011

[摘要](3) [PDF 908KB](0)

摘要:
以ITO粉体为原料，使用压力注浆成型技术制备了ITO靶材坯体。研究了浆料粘度、固含量、加压时间、真空处理等因素对ITO靶材坯体结构的影响。结果表明，使用3步加压时，通过变单孔注浆模具为双孔模具，可显著提高注浆效率，同时解决坯体空心的问题；适当延长中压保压时间和提高浆料固含量可使大规格坯体密度得到不同程度的提高；所得高密度坯体在1 590℃烧结，可制备出相对密度达99.87%的较大规格ITO靶材。

预应力混凝土用钢棒的热处理与组织性能研究

许方伟

2018, 33(3): 72-76. doi: 10.19515/j.cnki.1003-1545.2018.03.012

[摘要](13) [PDF 4283KB](0)

摘要:
研究了淬火温度和回火温度对预应力混凝土用钢棒组织与力学性能的影响。结果表明，在相同回火温度下，抗拉强度均随着淬火温度的升高而先升高后降低，适宜的淬火温度为900℃；在相同淬火温度下，试样的抗拉强度都会随着回火温度的升高而逐渐降低；回火温度在370~460℃时的断后伸长率均满足≥5%的要求；结合标准对抗拉强度≥1 420 MPa的要求，预应力混凝土用钢棒适宜的回火温度为400℃。

超厚板的自动化焊接及应用

纪彬彬, 苑留堂, 宋秋平

2018, 33(3): 77-81. doi: 10.19515/j.cnki.1003-1545.2018.03.013

[摘要](6) [PDF 235KB](0)

摘要:
通过对100 mm与120 mm厚的板进行多层多道自动化焊接的工艺试验，获得了适合横焊和平焊的自动化焊接程序的路径以及工艺参数。对工艺评定件进行超声波探伤、拉伸、冲击、硬度测量以及弯曲等试验，结果均满足要求。对5 m长的产品工件进行了实用焊接，产品一次性探伤合格率达90%以上。

外加应力条件下混凝土中钢筋的腐蚀行为研究

段楚枫

2018, 33(3): 82-86. doi: 10.19515/j.cnki.1003-1545.2018.03.014

[摘要](8) [PDF 2341KB](0)

摘要:
研究了不同外加应力条件下混凝土环境中40Si2Mn中碳钢的腐蚀行为，并分析了钢筋腐蚀断裂的影响因素及其作用机理。结果表明，钢筋-混凝土试样在3.5% NaCl溶液中浸泡250 d后，在外加应力为0%、20%和40%时，试样未断裂且表面裂纹数量明显少于相同外加应力的未埋入钢筋的混凝土试样，外加应力为60%和80%时试样表面可见明显的裂纹存在且裂纹较宽；相同腐蚀时间下，试样的阻抗值随外应力的增加逐渐降低，随着外加应力的增加，试样的腐蚀电流密度有所增大，钢筋表面的腐蚀区域逐渐扩大，且在外加应力为80%时，钢筋表面出现了明显的尺寸较大的显微裂纹，此时钢筋已经受到严重腐蚀，承载能力下降。

经验交流

烧结焊剂松装比影响因素分析以及解决对策

王志银, 孔红雨

2018, 33(3): 87-89. doi: 10.19515/j.cnki.1003-1545.2018.03.015

[摘要](6) [PDF 501KB](0)

摘要:
阐述了松装比与焊接工艺性的相互关系，分析了烧结焊剂松装比过大的原因，总结出了生产工艺过程、焊剂颗粒度、焊剂颗粒疏松度等影响松装比的三个关键因素，并提出了降低焊剂松装比的解决对策。

综述

超级电容器电极材料的研究进展

陈梦华, 丰震河, 黄英, 魏超

2018, 33(3): 90-103. doi: 10.19515/j.cnki.1003-1545.2018.03.016

[摘要](2) [PDF 3627KB](0)

摘要:
超级电容器是一种具有优异电化学性能的新型储能装置，文章介绍了超级电容器的储能机理和优点，论述了碳基材料、金属氧化物材料及导电聚合物材料的研究进展和作为超级电容器电极材料的要求，对未来的电极材料的研究方向作出了展望。