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5期

栏目

强度与失效
分析与测试
稀贵金属材料
材料研究
综述

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强度与失效

金属对接焊接头的名义屈服强度定义与确定方法

薛钢, 吴松林, 宫旭辉, 王涛

2018, 33(5): 1-6. doi: 10.19515/j.cnki.1003-1545.2018.05.001

[摘要](2) [PDF 968KB](0)

摘要:
采用弹塑性有限元方法分析了不同力学性能参数组配的15组金属对接焊接头拉伸应力应变场演变历程,结果显示,所有对接焊接头“名义应力-位移”曲线均存在拐点,在该拐点载荷下接头截面投影已全面屈服,低强匹配钢对接焊接头拉伸试验验证了该拐点特征;基于该特征将名义屈服载荷与接头母材处初始截面积的比值定义为金属对接焊接头的名义屈服强度。

高强度钢板常规力学性能与化学成分的相关性分析

高珍鹏, 宫旭辉, 薛钢, 刘刚

2018, 33(5): 7-13. doi: 10.19515/j.cnki.1003-1545.2018.05.002

[摘要](6) [PDF 400KB](0)

摘要:
统计分析了15组高强度钢板抗拉强度R_m、韧脆转变特征温度ETT₅₀、无塑性转变温度NDT与碳当量C_eq、杂质元素P和S、Mn、韧脆转变特性参量k、断后伸长率A和板厚t的相关性规律,建立了反映其内在联系的相关性方程:(1)R_m=1 081.8C_eq+10 089.75(w(P)+w(S))-4.25kt;(2)ETT₅₀=kt²exp^{1.6ln (C_eq/(kt²))-0.48ln ((w(P)+w(S))/(kt²))+3.57};(3)NDT=-358.3C_eq+171.7w(Mn)-0.18kt²;(4)ETT₅₀=-1 476.6(A/(kt²))^0.3-0.34kt²;(5)NDT=-283.7A-0.058kt²。

分析与测试

船用铜合金HAl67-2.5和H62的腐蚀行为及电偶腐蚀倾向性研究

张文利, 查小琴, 刘晓勇, 罗先甫

2018, 33(5): 14-19. doi: 10.19515/j.cnki.1003-1545.2018.05.003

[摘要](3) [PDF 653KB](0)

摘要:
以HAl67-2.5铝黄铜和H62黄铜两种常用的船用铜合金为研究对象,在实验室内进行了电化学测试、人工海水浸泡和二者偶联的电偶腐蚀试验等一系列试验。结果表明,在抛光态下直接进行电化学测试,二者的电化学腐蚀性能较为接近,在人工海水浸泡条件下,HAl67-2.5铝黄铜的腐蚀速率明显小于H62黄铜的,且两种铜合金均对缝隙腐蚀比较敏感,二者偶联之后在腐蚀介质中有明显的电偶腐蚀倾向,H62黄铜作为阳极腐蚀速率加快,HAl67-2.5铝黄铜作为阴极腐蚀速率减小。

TC4ELI钛合金二次退火后的疲劳对比试验

高宇昊, 张先锋, 刘希林, 张利娟, 夏申琳, 赵阳, 王伟宁

2018, 33(5): 20-27. doi: 10.19515/j.cnki.1003-1545.2018.05.004

[摘要](4) [PDF 2232KB](0)

摘要:
对两种状态的TC4ELI钛合金进行疲劳对比试验,分析二次退火对疲劳性能的影响。结果表明,当最大疲劳应力为0.8R_p0.2及以上时,二次退火工艺可以提高TC4ELI钛合金的疲劳寿命,小于0.8R_p0.2时,对其疲劳寿命没有明显影响;当最大疲劳应力在0.8R_p0.2及以上时,位错容易产生滑移,经过二次退火之后,TC4ELI钛合金的等轴α组织增加、β转变组织的含量减少、α/β两相界面减小,位错滑移程增加,从而延迟裂纹的萌生;当最大疲劳应力低于0.8R_p0.2时,二次退火降低了抵抗位错运动的晶格强度,在晶格强度与位错滑移程的共同影响下,裂纹在萌生阶段的寿命没有明显变化。

稀贵金属材料

烧结钽靶材用超细钽粉的生产工艺研究

李仲香, 陈学清, 程越伟, 杨国启, 张健康, 张洪刚

2018, 33(5): 28-32. doi: 10.19515/j.cnki.1003-1545.2018.05.005

[摘要](4) [PDF 1131KB](0)

摘要:
介绍了一种钽靶材用超细钽粉的生产方法,即将在电容器用钽粉生产过程中产生的废料经过高温烧结、氢化、搅拌球磨、酸洗后再进行脱氢降氧得到符合要求的产品。由于采用了高温烧结技术和微细化处理技术,所得产品粒度分布范围集中且D50<5μm,同时具有氧、钾、钠杂质含量低和松装密度大的特点。

材料研究

烧结焊剂中SiO₂含量对含Nb、Ti不锈钢丝极埋弧焊脱渣性能的影响

王效莲, 王青云

2018, 33(5): 33-36. doi: 10.19515/j.cnki.1003-1545.2018.05.006

[摘要](4) [PDF 931KB](0)

摘要:
研究了烧结焊剂中SiO₂含量对含Nb、Ti不锈钢丝极埋弧焊脱渣性能的影响。试验结果表明,随着焊剂总SiO₂含量的降低,焊剂匹配ER321和ER347焊丝埋弧施焊的粘渣程度减轻;当总SiO₂含量在(7.55~8.15)%范围内时,可得到匹配ER321和ER347焊丝焊接工艺性能和熔敷金属性能良好的焊剂。

超级奥氏体不锈钢254SMO板材的拼焊工艺研究

翟伟国, 陈斌, 张保奇, 刘金涛

2018, 33(5): 37-43. doi: 10.19515/j.cnki.1003-1545.2018.05.007

[摘要](5) [PDF 2424KB](0)

摘要:
研究了254SMO板材拼焊工艺,结果表明,多种工艺参数下的焊接接头的力学、工艺性能、耐蚀性满足标准要求,接头无硬化现象,母材热影响区未发现σ相的析出。

铅-钢爆炸焊接用低爆速炸药的研制与应用

李军, 刘金涛, 韩刚, 邓光平

2018, 33(5): 44-47. doi: 10.19515/j.cnki.1003-1545.2018.05.008

[摘要](6) [PDF 599KB](0)

摘要:
研制了一种QG型低爆速混合炸药,能满足铅-钢爆炸焊接的要求,并进行了铅-钢爆炸焊接试验及力学性能测试。结果表明,该炸药具有爆速低、爆轰稳定、能量适中的特点,能很好的实现铅和钢的爆炸焊接。

铁素体型钢焊接中氢的存在状态分析

薛钢, 王涛, 杨超飞, 牛佳佳, 成应晋

2018, 33(5): 48-53. doi: 10.19515/j.cnki.1003-1545.2018.05.009

[摘要](11) [PDF 715KB](0)

摘要:
采用理论计算与试验相结合的方法分析了铁素体型钢焊接中氢的存在状态,结果表明,高温电弧和熔池阶段,氢主要以原子状态存在;高温奥氏体阶段,氢主要以原子形态存在于八面体间隙中;中低温铁素体阶段,氢主要聚集于铁素体晶界,大部分形成高压气态分子沿网状联通开放的晶界向外逸出。

Q235钢板表面耐磨堆焊层的组织与性能研究

董盛荣

2018, 33(5): 54-59. doi: 10.19515/j.cnki.1003-1545.2018.05.010

[摘要](7) [PDF 2658KB](0)

摘要:

研究了药芯焊丝中CaB₆的添加量对Q235钢板堆焊层组织、物相、硬度和耐磨性能的影响。结果表明,堆焊修复层主要由奥氏体、马氏体、共晶碳硼化物和一次碳硼化物组成,随着CaB₆添加量的增加,基体中块状的白色碳硼化物数量逐渐增多;6.0% CaB₆添加量的堆焊修复层主要由Cr-Fe、(Cr,Fe)₇(C,B)₃、(Cr,Fe)₃(C,B)、奥氏体和马氏体组成,堆焊层熔合区宽度约为18μm,界面结合良好;随着CaB₆添加量的增加,堆焊修复层的平均硬度呈现逐渐增加的趋势,而相对耐磨性呈现先增强而后降低的趋势且在CaB₆添加量为3.0%时取得最大值。

建筑钢结构Q345钢的表面镀层与性能研究

高硕

2018, 33(5): 60-65. doi: 10.19515/j.cnki.1003-1545.20180529.001

[摘要](6) [PDF 2185KB](0)

摘要:
采用热浸镀的方法在建筑钢结构表面制备了不同成分的镀层,研究了镀液中Mn含量对镀层形貌、腐蚀失重和氧化失重的影响。结果表明,不同Mn含量浸镀液中基材表面浸镀层都是由δ相(FeZn₁₀)、diffuse-Δ(破损δ相+锌)和粗大的ζ相(FeZn₁₃)组成,且在相同的浸镀时间下三种镀层厚度没有显著差异;在Zn-0.5% Mn镀液中得到的镀层具有最佳的耐腐蚀性能,其次为Zn-1.3% Mn镀液中镀层,且都高于纯Zn镀液中得到的镀层;随着氧化时间的延长,三种锌液中的镀层的氧化失重都呈现先增加而后降低的趋势,氧化15 h内,相同时间下Zn-0.5% Mn和Zn-1.3% Mn镀层的氧化失重明显小于纯Zn镀层。

5种常用耐热钢的耐高温钒腐蚀性能研究

谭惠钟, 王嘉敏, 陈继志

2018, 33(5): 66-73. doi: 10.19515/j.cnki.1003-1545.2018.05.011

[摘要](5) [PDF 3511KB](0)

摘要:
研究了常用5种耐热铸钢耐高温钒腐蚀性能,分析了含钒灰分对5种耐热铸钢的腐蚀作用。认为抗钒腐蚀能力由强到弱的顺序为5050、2848、2535、2520、2512。

铜镍合金三通内高压成形工艺优化探究

梁晨, 周铁柱, 刘乐乐, 马艳霞

2018, 33(5): 74-79. doi: 10.19515/j.cnki.1003-1545.2018.05.012

[摘要](2) [PDF 898KB](0)

摘要:
研究了不同因素对三通内高压成形效果的影响,以三通主管、支管在成形前后的壁厚变化率为标准,使用正交试验法设计了试验方案,并利用有限元分析软件进行了仿真成形试验。利用极差分析法对各因素对内高压成形的影响权重进行了分析,得到了最优的成形工艺参数。

GFRP-不锈钢套管胶接接头静强度研究

徐建民, 周莹, 谭海波, 周豪

2018, 33(5): 80-84. doi: 10.19515/j.cnki.1003-1545.2018.05.013

[摘要](4) [PDF 483KB](1)

摘要:
对GFRP-不锈钢套管胶接接头进行拉伸实验,研究胶接接头胶层长度以及胶层厚度对胶接接头强度的影响。结果表明,随着胶层长度的增加,胶接接头的抗拉强度增大;随着胶层厚度的增加,抗拉强度先增大后减小,在胶层厚度为0.4 mm时接头的抗拉强度最大;胶层厚度并不是越大越好,胶层厚度过大,胶层产生气孔、气泡、裂纹等缺陷的概率越大。

用于雷达罩RTM成型的石英布/氰酸酯复合材料

成敏苏, 张建川, 邓杰

2018, 33(5): 85-89. doi: 10.19515/j.cnki.1003-1545.2018.05.014

[摘要](0) [PDF 533KB](1)

摘要:
讨论了环氧改性氰酸酯树脂的特性和成型工艺,石英布/氰酸酯树脂复合材料的特性,以及用RTM (树脂传递成型)工艺生产出的石英布/氰酸酯树脂复合材料雷达罩的性能。结果表明,这样生产得到的雷达罩,其微波透射率是良好的。

原位聚合制备碳纤维增强MC尼龙6复合材料及其性能表征

杨凡, 高远博, FREDRICK Nzioka Mutua, 董雨生, 何勇

2018, 33(5): 90-95. doi: 10.19515/j.cnki.1003-1545.2018.05.015

[摘要](8) [PDF 803KB](1)

摘要:
通过己内酰胺的原位阴离子聚合和真空灌注成型(VARI)工艺制备了碳纤维(CF)/浇铸(MC)尼龙6热塑性复合材料。采用微控电子万能试验机、傅立叶红外光谱(FTIR)、差示扫描量热仪(DSC)、金相显微镜、扫描电镜(SEM)等对复合材料的力学性能、结构、热性能和形貌进行了评价。测试结果表明,聚合成型温度为160℃时所制备的CF/MC尼龙6复合材料的拉伸强度达到197 MPa,弯曲强度达到295 MPa;复合材料中MC尼龙6组分的热性能与商业尼龙6相近,碳纤维在MC尼龙6基体中分布均匀,碳纤维与MC尼龙6的界面粘接良好。

石墨烯/Fe₃O₄/乙烯基树脂复合材料的制备及电磁性能研究

陈润华, 张笑梅, 李想, 郭万涛, 刘鹏征

2018, 33(5): 96-103. doi: 10.19515/j.cnki.1003-1545.2018.05.016

[摘要](3) [PDF 2615KB](0)

摘要:
为改善石墨烯的吸波效果,将石墨烯与磁性粒子复合,并对其电磁性能进行研究。以氧化石墨和FeCl₃·6H₂O为原料,采用溶剂热法制备RGO@Fe₃O₄复合物;采用X射线衍射、扫描电镜等手段对材料的结构和Fe₃O₄的分布状态进行测试表征;将RGO@Fe₃O₄复合物与乙烯基树脂复合,采用同轴法测定了材料在0.5~18 GHz频率范围内的复介电常数和复磁导率,解释了复合物的介电损耗和磁损耗形式。按照传输线理论计算了材料的吸波效果,结果表明,RGO@Fe₃O₄复合物的吸波效果明显优于Fe₃O₄;随FeCl₃·6H₂O添加量的增大,材料的有效吸波带宽变大,2 mm时材料的有效吸波带宽最大可达1.8 GHz;调节FeCl₃·6H₂O的添加量和材料厚度,材料的最小反射损耗可以达到-44.2 dB。

综述

高效溴氧化铋（BiOBr）光催化材料的研究进展

梁颖, 赵晨辉, 焦剑

2018, 33(5): 104-111. doi: 10.19515/j.cnki.1003-1545.2018.05.017

[摘要](1) [PDF 638KB](0)

摘要:
介绍了BiOBr晶体结构特点、催化机理以及不同制备方式对催化剂形貌、纯度的影响,重点阐述了BiOBr催化剂离子掺杂、贵金属沉积、异质结构建、染料敏化、新材料与BiOBr的复合、高活性面制备等几种主要的改性方式,并展望了高效光催化剂BiOBr的发展前景。

电子束焊接与加工技术现状及其在国内船舶领域的应用进展

万松林

2018, 33(5): 112-120. doi: 10.19515/j.cnki.1003-1545.2018.05.018

[摘要](5) [PDF 1703KB](0)

摘要:
综述了国内外电子束技术发展现状,包括焊接和增材制造领域的最新进展,同时介绍了国内船舶领域电子束焊接技术典型应用进展,主要包括电子束在大厚度钛合金焊接、复杂精密焊接、表面造型及熔丝沉积快速制造的研究与应用情况。最后展望了电子束焊接技术在国内船舶领域的应用发展前景。

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