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

2019年第34卷第4期

栏目

材料研究
材料应用
焊接技术
综述
经验交流

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材料研究

冲击能量对ESSO试验结果的影响

宫旭辉, 薛钢, 李冲, 高珍鹏

2019, 34(4): 1-3,8. doi: 10.19515/j.cnki.1003-1545.2019.04.001

[摘要](13) [PDF 563KB](0)

摘要:
对90 mm厚EH47船用钢板进行了不同冲击能量下的梯度温度型ESSO试验以分析冲击能量对试验结果的影响。结果表明，采用下限冲击能量测得的-10℃止裂韧性值与双重拉伸试验所测值基本一致，但根据WES：2815—2014规范确定的上限冲击能量测得的止裂韧性值明显低于前两者测得的结果，建议后续在ESSO试验中针对90 mm厚钢板选用冲击能量下限值进行试验。

高强度海工钢断裂行为与板厚相关性分析

牛佳佳, 高珍鹏, 薛钢, 宫旭辉

2019, 34(4): 4-8. doi: 10.19515/j.cnki.1003-1545.2019.04.002

[摘要](10) [PDF 1194KB](0)

摘要:
采用裂纹尖端张开位移（CTOD）试验对177.8 mm厚的A517 GrQ高强度齿条钢开展了沿厚度方向不同取样位置、不同试样厚度条件下的断裂韧性分析。结果表明：钢板沿厚度方向不同位置的断裂行为差异明显，同一温度下的CTOD特征值从表面至中心位置逐渐降低；随着试样厚度的增加，钢板的CTOD特征值先增加而后缓慢下降，其相关性满足关系式：δ_m=0.095t^0.5e^-0.009t1.17+0.65（1-e^-0.009t1.17）。

拉伸试样颈缩过程中I₁的分布函数

高珍鹏, 薛钢, 宫旭辉, 王涛

2019, 34(4): 9-12,20. doi: 10.19515/j.cnki.1003-1545.2019.04.003

[摘要](13) [PDF 767KB](0)

摘要:
采用拉伸试样颈缩区应力方程的Bridgman解推导了颈缩区最小截面上的应力第一不变量I₁的计算公式，并对EH50钢试样拉伸过程中颈缩区不同位置的应力分布进行了分析。结果表明，圆拉试样拉伸至不同颈缩程度时，应力第一不变量I₁值从最小截面中心处到外边缘随r/a变化呈幂函数分布，颈缩区截面中心处I₁随应变量呈线性增加，相关性方程：I₁=517+1 153ε。

Al₂O₃弥散强化铜合金轧制性能试验研究

李文甫

2019, 34(4): 13-20. doi: 10.19515/j.cnki.1003-1545.2019.04.004

[摘要](3) [PDF 2066KB](0)

摘要:
通过热模拟试验机对Al₂O₃弥散强化铜合金在不同温度、不同应变速率、相同变形量条件下进行热压缩试验，分析了Al₂O₃弥散强化铜合金应力-应变关系，依据动态材料理论和试验数据绘制弥散铜热加工图，并选取了3组试验温度进行热轧试验验证。结果表明，不同的应变速率变形机制不一致，分别通过不连续屈服和动态再结晶实现塑性变形；轧制试验验证了该合金最佳变形区温度为750~850℃、应变速率为1~10 s^-1。

10CrNiMo结构钢弹性模量在低周疲劳过程中的变化规律

张亚军

2019, 34(4): 21-24,28. doi: 10.19515/j.cnki.1003-1545.2019.04.005

[摘要](3) [PDF 1567KB](0)

摘要:
采用横截面为圆形的光滑试样，在六级轴向系列不同恒应变幅（0.3%~1.0%）控制下，研究10CrNiMo结构钢弹性模量在低周疲劳过程中的变化规律。结果显示：在不同级别应变幅控制下，随着应变幅值的增加，稳定循环下的弹性模量并不是恒量，而是以负幂指数函数规律减小，且最小与最大应变幅下的弹性模量相差超过15%；而在某一恒应变幅控制下的稳定循环区间内，弹性模量随着循环次数的增加而缓慢下降，但在疲劳失稳时，弹性模量迅速大幅降低。分析认为，出现上述现象的原因，与不同应变幅对材料造成不同程度的疲劳损伤及恒定应变幅控制下材料固有的持续疲劳抗力有关。

新型CrNiMoV钢无塑性转变温度研究

武春学, 邵飞, 任方杰

2019, 34(4): 25-28. doi: 10.19515/j.cnki.1003-1545.2019.04.006

[摘要](6) [PDF 469KB](0)

摘要:
采用系列冲击试验和落锤试验方法分别测定了新型CrNiMoV钢的无塑性转变温度。结果表明，新型CrNiMoV钢无塑性转变温度较低，具有良好的抗低温脆性破坏性能，满足使用环境对气瓶用钢性能的要求。

440 MPa级10MnNiCrMoV钢板裂纹分析

刘强

2019, 34(4): 29-32. doi: 10.19515/j.cnki.1003-1545.2019.04.007

[摘要](10) [PDF 2011KB](0)

摘要:
采用金相显微镜、扫描电镜及能谱仪等分析设备，研究了440 MPa级10MnNiCrMoV钢板裂纹产生的原因。结果表明，裂纹附近钢板组织、硬度与基体相同，而裂纹表面存在大量氧化物，可断定该缺陷来源于连铸坯端部的某种缺陷，通过轧制经延展形成。

液封Pr和Sc对开口矩形液池热-溶质毛细对流的影响

郑峰

2019, 34(4): 33-42. doi: 10.19515/j.cnki.1003-1545.2019.04.008

[摘要](7) [PDF 2284KB](0)

摘要:
在基于提拉法制备晶体材料的背景下，采用格子玻尔兹曼方法对具有自由表面的双层矩形液池内热-溶质毛细对流进行数值模拟。通过频谱分析确定双层热-溶质毛细对流的流动类型，在自由表面雷诺数Re₂、界面雷诺数Re₁、下熔体层普朗特数Pr₁和施密特数Sc₁分别为600、300、1.0和100的条件下，研究了液封层普朗特数和施密特数对熔体层热-溶质毛细对流的影响。通过双层热-溶质毛细对流和单层系统的对比表明，液封对下层毛细对流可以起到很好的抑制作用。在液封Sc₂=100、Pr₂=0.4~10.0条件下，毛细对流都是双频准周期型。随着Pr₂的增加，第一基频和第二基频都减小，系统稳定性增加；在Pr₂=1.0、Sc₂=20~100条件下，随着Sc₂的增大，系统的振荡频率增大，对流将从周期模型再次转变为准周期型，稳定性降低。

材料应用

货油舱用耐蚀E36钢板的研发与工业试制

周丹, 李健, 佟石, 杨洋

2019, 34(4): 43-49. doi: 10.19515/j.cnki.1003-1545.2019.04.009

[摘要](6) [PDF 1395KB](0)

摘要:
采用低碳及耐蚀微合金化设计思路，并结合控轧控冷工艺，成功开展了6 mm和30 mm两种规格的货油舱内底板用耐蚀E36钢板的工业试制。结果表明，工业试制钢板组织均匀、冶金质量控制良好，在成分及力学性能满足E36钢标准的基础上，耐酸性氯离子环境腐蚀速率低至0.62 mm/a左右，较国际海事组织在《原油油船货油舱用耐蚀钢性能标准》中提出的1 mm/a的腐蚀速率要求低了约40%，其耐蚀性能约是传统E36钢的5倍。

车辆段上盖物业减振降噪技术研究

涂勤明

2019, 34(4): 50-55. doi: 10.19515/j.cnki.1003-1545.2019.04.010

[摘要](8) [PDF 1933KB](1)

摘要:
车辆段作为城市轨道交通车辆综合检修、清洗、调度的基础设施，其占地面积大、开发利用率低，给国内一、二线城市的土地资源带来了巨大压力。为了节约土地资源、提高土地利用率，车辆段上盖物业开发已成为当下国内许多大城市的热点投资方向。如何采取有效措施解决车辆出入车辆段带来的振动及二次噪声问题，成为车辆段上盖物业开发项目顺利实施的关键。本文针对车辆段综合减振降噪技术已形成的系列方案和配套技术进行研究，对推动该行业的发展具有积极作用。

焊接技术

高阻尼锰铜合金/40CrNiMoA异种材料焊接工艺研究

雷竹芳, 孙建军, 何刚, 张亚军, 王鹏云

2019, 34(4): 56-64. doi: 10.19515/j.cnki.1003-1545.2019.04.011

[摘要](7) [PDF 3283KB](0)

摘要:
介绍了高阻尼锰铜合金GZ50与齿轮钢40CrNiMoA异种材料TIG焊接工艺，并对焊接接头拉伸、冲击、冷弯、疲劳性能和接头金相组织、冲击断口、显微硬度以及接头耐海洋大气腐蚀性能等进行了分析。结果表明，采用合理的焊接工艺参数和焊后消应力处理，保证了焊接接头各项性能指标满足要求，焊缝金相组织均匀，断口为韧性断裂；GZ50合金侧和40CrNiMoA钢侧的热影响区宽度基本相同，GZ50合金侧的热影响区与基体组织由于热作用的不同，各相形态与比例不同；焊接接头在海洋大气环境中，12个月的腐蚀速率比6个月的腐蚀速率约低1/2。

X100管线钢焊接接头组织对其断裂性能的影响

郑国华

2019, 34(4): 65-69. doi: 10.19515/j.cnki.1003-1545.2019.04.012

[摘要](7) [PDF 3142KB](0)

摘要:
通过调整焊接线能量研究了X100管线钢CO₂气体保护药芯焊焊接接头的组织及其对维氏显微硬度和断裂韧性（CTOD）的影响规律。结果表明：和15 kJ/cm焊接线能量相比，30 kJ/cm线能量下焊接接头的显微硬度较低，粗晶区的断裂韧性也较低，其主要原因是30 kJ/cmm焊接线能量下组织中的贝氏体含量减小使得材料强度降低。

爆炸焊接板材热处理支撑墩的优化设计

李谨, 李演楷, 张辉, 刘舒

2019, 34(4): 70-73,77. doi: 10.19515/j.cnki.1003-1545.2019.04.013

[摘要](6) [PDF 1723KB](0)

摘要:
根据爆炸焊接复合板材热处理支撑墩在实际使用过程中发生的垮塌变形，运用数值模拟的方法反推支撑墩承载时的受力，并针对原结构设计提出改进方案。利用Solidworks Simulation对支撑墩的尺寸进行优化设计，得到在满足约束条件下的最优解。结果表明，优化后的方案在不增加整体重量的前提下，结构强度得到大幅提高，能够满足生产需求。

铝合金-纯铝-钢复合过渡接头性能试验研究

陈东宾, 戴乐, 刘金涛, 辛宝, 王小华

2019, 34(4): 74-77. doi: 10.19515/j.cnki.1003-1545.2019.04.014

[摘要](5) [PDF 1001KB](0)

摘要:
对厚度为10 mm的铝合金-纯铝-钢复合过渡接头进行了界面剪切、界面粘结、侧向弯曲、系列温度等模拟试验，对焊后界面剪切、界面粘结等性能进行相关测试。结果表明，该规格的复合过渡接头常规力学性能和焊后界面性能均能满足相关标准要求。根据系列温度模拟试验，建议在工程焊接应用时，纯铝-钢界面温度应不超过300℃。

综述

CMT焊接技术在钛合金领域的研究现状

安飞鹏, 李嘉琪, 蒋鹏, 杨治军

2019, 34(4): 78-83,90. doi: 10.19515/j.cnki.1003-1545.2019.04.015

[摘要](3) [PDF 2143KB](0)

摘要:
介绍了CMT焊接技术在钛合金领域的工作原理及研究现状。与普通TIG/MIG焊相比， CMT焊具有热输入小、无飞溅等突出优点，实现了熔滴到熔池的冷过渡，能够大幅度减小焊接热输入量，进而实现钛合金高精度、高质量焊接。目前CMT焊接技术研究多集中于异种金属的连接，尚未系统开展工业用钛合金CMT焊接机理、工艺和接头组织性能研究。这也成为了未来钛合金焊接技术的发展方向。

轴承表面改性技术的研究现状与展望

刘蕾, 孙剑伟

2019, 34(4): 84-90. doi: 10.19515/j.cnki.1003-1545.2019.04.016

[摘要](5) [PDF 357KB](1)

摘要:
论述了表面改性的改性机理，介绍了常用的轴承表面改性方法以及国内外轴承表面改性技术的研究现状，并对未来轴承表面改性技术的发展趋势进行展望。

经验交流

管道内检测装置及应用技术进展

冯广德

2019, 34(4): 91-97. doi: 10.19515/j.cnki.1003-1545.2019.04.017

[摘要](6) [PDF 843KB](0)

摘要:
介绍了几种主要管道内检测装置的检测原理和技术特点，并根据有关国际标准的最新变化，对内检测装置的性能进行了梳理。最后探讨了管道内检测结果的应用和在管道完整性管理中的作用。

基于TRIZ改善微米氧化锡粉末粒度均匀性

谢斌, 张秀勤, 赵福辰, 周海涛

2019, 34(4): 98-102. doi: 10.19515/j.cnki.1003-1545.2019.04.018

[摘要](9) [PDF 1287KB](0)

摘要:
经过高温处理的等离子气化法制备的纳米氧化锡粉末存在一定的硬团聚以及过度长大的颗粒，影响采用粉末冶金法制备Ag/SnO₂电接触材料的混粉均匀性。基于TRIZ理论中的功能分析、资源分析、物质能-场分析及冲突分析理论，分析了采用现有LNJ-36A气流分级机存在的问题，通过各创新理论的综合运用，得到了对现有气流分级机的改造方案，改善了气流后氧化锡粒度的均匀性。

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