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2020年  第35卷  第4期

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材料研究
聚苯胺-TiO2复合膜的气敏性能研究
朱涛, 常燕, 段力峰, 张金宝, 颜华, 唐凯
2020, 35(4): 1-5.
[摘要](9) [PDF 1606KB](1)
摘要:
采用溶胶-凝胶和原位聚合法制得了聚苯胺-TiO2复合材料，利用Keithley236对聚苯胺-TiO2有机无机复合膜气敏性进行表征，结果表明，该复合膜常温下对三甲基胺等类似的有机挥发气氛具有明显的气敏响应，其响应速度可达3 min时间内3~4个级数的改变，并对高纯氮气具有较好的脱吸性。
TA22钛合金高温变形行为及本构关系
孙二举, 邱胜闻, 许飞凡, 刘志颖
2020, 35(4): 6-10.
[摘要](16) [PDF 2044KB](0)
摘要:
通过等温恒应变速率压缩试验研究了热变形参数对TA22钛合金高温变形行为的影响。结果表明：随着温度的升高和应变速率的降低，TA22钛合金流动应力具有明显降低的趋势，对应变速率和温度较为敏感。在幂函数型Arrhenius方程和Z-H参数的基础上，引入累计塑性应变参数，建立了TA22钛合金的本构关系。流动应力计算值与实测值之间的相对误差为7.3%，本研究建立的本构关系可以相对准确地反映TA22钛合金高温变形过程中的流变行为。
热处理对Ti5211钛合金微观组织和力学性能的影响
吴晓飞, 段孟强, 吴宇坤, 王启, 蒋鹏
2020, 35(4): 11-13,23.
[摘要](6) [PDF 1632KB](0)
摘要:
研究了再结晶退火温度对Ti5211钛合金板材微观组织和力学性能的影响。结果表明，等轴化程度随热处理温度的升高而提升，次生α相逐步析出并长大，950℃退火后为含片层次生α相的双态组织，965℃退火后为等轴组织。随着热处理温度的升高，室温强度降低，塑性变化不大，冲击韧性先升高后降低。
地铁车体用6005A-T6铝合金板材的疲劳性能研究
郑国华, 王红良, 吴亚, 査小琴, 李慧, 张欣耀, 高宇昊, 张亚斐, 陈沛, 赵阳
2020, 35(4): 14-23.
[摘要](6) [PDF 9757KB](1)
摘要:
通过疲劳升降法对不同厚度（4 mm、12 mm、20 mm、40 mm）6005A-T6铝合金板材的中值疲劳极限（107）进行测定，采用OM、SEM对铝合金板材的微观组织和疲劳断口进行分析。结果表明：4 mm和12 mm原板厚铝合金疲劳试样的中值疲劳极限S50，呈现S50（4 mm）>S50（12 mm）和S50（L向）>S50（T向）的规律，20 mm和40 mm厚心部铝合金疲劳试样的中值疲劳极限S50，呈现S50（20 mm）>S50（40 mm）和S50（L向）>S50（T向）的规律，主要是由于4 mm厚板材的杂质相小且少于12 mm厚铝板的，20 mm厚板材的杂质相小且少于40 mm厚铝板的，且杂质相沿轧制方向呈一定的方向性分布。不同厚度板材的疲劳断口均呈现出分层现象，且随着厚度的增加，板材疲劳断口的分层程度愈加明显。
高强度钢在海水环境中合理阴极保护电位研究
杨文平
2020, 35(4): 24-31.
[摘要](18) [PDF 7108KB](1)
摘要:
采用阴极极化、腐蚀失重、慢应变速率拉伸等方法研究了10Ni5CrMoV钢及其焊接件在常压海水环境中的阴极保护。结果表明，当极化电位负移到-0.94 V后，10Ni5CrMoV钢及其焊接件的氢脆敏感性明显上升。确定10Ni5CrMoV钢及焊缝的合理阴极保护电位范围为-0.77 V~-0.94 V （vs. Ag/AgCl）。
元素Ni对低合金钢焊缝金属性能影响
朱官朋, 王亚彬, 张文军
2020, 35(4): 32-36,41.
[摘要](8) [PDF 3415KB](0)
摘要:
通过改变低合金钢用药芯焊丝中Ni的加入量，研究了Ni含量对熔敷金属力学性能的影响，并结合Thermal-Calc热力学软件对组织形貌进行了分析。结果表明，Ni的强化效果显著，随Ni含量的增加，熔敷金属拉伸强度Rm不断提升，但冲击韧性KV2不断下降。随Ni含量的增加，奥氏体转变温度逐渐降低，先共析铁素体PF含量减少，碳化物析出的数量及尺寸均有所增大，Ni含量增加至一定含量后，组织中形成M-A组元。大尺寸碳化物及M-A组元对韧性具有不利影响，随着M-A组元的粗化，熔敷金属冲击韧性KV2进一步下降。
Ti80合金斜Y坡口试样拘束度有限元分析
张亮, 杨晴, 张孝伟, 何文霞, 李肖肖, 谷若晨
2020, 35(4): 37-41.
[摘要](13) [PDF 1690KB](0)
摘要:
针对船舶构件用20 mm厚Ti80合金板材，基于弹塑性力学理论，使用ABAQUS软件分别对带加载块和不带加载块的斜Y坡口试样进行拘束度的有限元模拟，并对带加载块试样的拘束度进行实测。结果显示，带加载块试样的模拟值与实测值基本一致，表明有限元模拟方法的准确性。带加载块试样的拘束度值与加载块间距有关，间距越小，拘束度值越小。不带加载块试样的拘束度值明显低于带加载块试样的，使用带加载块试样评价焊接裂纹敏感性偏保守。
材料应用
原位生长自编织状多孔道NiCo2O4纳米片及电容性能研究
刘沛静, 辛福恩
2020, 35(4): 42-46,53.
[摘要](9) [PDF 3905KB](0)
摘要:
采用一种多孔道NiCo2O4纳米片制备方法，利用简单的水热法，通过均相化学共沉淀的方式，在预处理后的泡沫镍基底上原位生长自编织状多孔道NiCo2O4纳米片，制备得到复合电极NiCo2O4-泡沫镍。经测试，当电流密度增加至20 A/g，复合电极的电容保持率为89%，在0.5 A/g的电流密度下，循环测试5000圈，电容仅衰减了15%。复合电极优异的电化学性能都归因于其特殊的自编织多孔道结构，为电化学反应提供更加充足的活性位点，有效提高了电解液离子的渗透和电子转移速率，增加了电极材料结构的稳定性。该方法能够有效提高NiCo2O4的电化学性能，增加了其在储能市场的应用潜力。
厚层3D多孔石墨化活性木源碳电极制备及电化学性能研究
辛福恩, 刘沛静, 罗建华, 梁鹿鸣, 王鹏, 吕丁锁
2020, 35(4): 47-53.
[摘要](4) [PDF 3993KB](0)
摘要:
通过简单的真空辅助催化法，首次一步实现对具有超大长径比的厚层3D多孔木源碳电极进行石墨化和活化的协同处理，首次完成厚层木源碳管壁打孔。该方法在增加木源碳电极材料的孔结构和比表面积的前提下，提高该电极材料的石墨化程度，从而，使其成为具有优异电化学性能的厚层双电层电极材料。经SEM、TEM以及Raman表征可知，该方法有效实现了催化剂溶液在基底孔道内壁的均匀附着，有效克服木材管道中管道内压对基底前处理和活化石墨化效果的影响。结合电化学测试得知，该厚层木源碳电极经过活化和石墨化协同处理后，样品的石墨化程度和倍率性能较CAWC（CO2活化电极）和WC（初始碳电极）得到显著提高，其中，ID/IG值依次为：0.9（AGWC），1.05（CAWC），1.17（WC）。电流密度从0.5 A/g增大至5 A/g后，样品AGWC倍率性能较样品CAWC和WC的提高了近1.5倍和2倍。结果表明，该方法能够实现对具有超大长径比的厚层3D多孔结构的电极材料进行活化石墨化处理，具有一定的普适性，为厚层高密度石墨化活性碳电极的制备提供技术支持。
海底微生物燃料电池钴硫化物MOF改性阴极及其电化学性能
江飞逸, 李铁, 毛楚儒, 郝耀康, 侯少鑫, 李洋, 李佳, 付玉彬
2020, 35(4): 54-61.
[摘要](10) [PDF 4110KB](0)
摘要:
阴极改性是提高海底沉积物微生物燃料电池（MSMFC）输出功率的方式之一。钴硫化物MOF作为一种有效的氧还原反应催化剂，可望显著提高MSMFC阴极和电池性能。将钴硫化物MOF应用于海底微生物燃料电池阴极改性并研究其电化学性能。结果表明，钴硫化物MOF改性阴极具有最佳的抗极化能力、最高的反应动力学活性和最高的输出功率。其交换电流密度为11.11mA/m2，是空白碳毡的2.14倍；其最大输出功率密度是8.27 mW/m2，约是空白碳毡阴极的5倍。
聚苯胺及其高温碳化对海底微生物燃料电池阴极电化学性能影响
李洋, 李佳, 毛楚儒, 侯少鑫, 郝耀康, 宰学荣, 江飞逸, 付玉彬
2020, 35(4): 62-68,90.
[摘要](7) [PDF 2801KB](0)
摘要:
利用苯胺（ANI）为前驱体，制备复合改性阴极PANI/ACFC和PANI/ACF，研究改性阴极电化学性能。结果表明PANI/ACFC和PANI/ACF阴极交换电流密度分别是空白样的4.2倍和157倍，达到1.905×10-5A/m2和7.122×10-4A/m2。MSMFCs最大功率密度达到150.54 mW/m2（PANI/ACFC）和205.92 mW/m2（PANI/ACF），较空白样提高3.2倍和4.3倍。MSMFCs阴极性能的提高可能与PANI作为电子转移中介体有关，并提出改性阴极表面电子消耗新途径。本研究结果可服务于MSMFCs阴极设计及其深海条件电池应用。
海底微生物燃料电池碳毡阴极氨气改性及其电化学性能
李佳, 李洋, 毛楚儒, 赵鸿浩, 郝耀康, 侯少鑫, 宰学荣, 付玉彬
2020, 35(4): 69-75.
[摘要](2) [PDF 2992KB](0)
摘要:
在不同温度（650℃、800℃、950℃）下对碳毡阴极进行氨气热处理，比较改性前后海底微生物燃料电池（MSMFCs）阴极的电化学性能。其中950℃改性阴极的电容密度（172.53 F/cm2）是Blank组的3.03倍，交换电流密度是空白组的1.53倍，说明950℃氨气改性后阴极的抗极化能力更高；电荷转移电阻（34.09Ω）为Blank （90.96Ω）组的0.37倍，输出功率密度（569 mW/m2）为Blank组（337 mW/m2）的1.69倍。故950℃氨气处理碳毡阴极具有最佳的氧还原反应速率。。
LGF/PP复合材料的制备工艺及性能研究
王彦辉, 孟雨辰, 张锐涛, 荆蓉, 赵玉, 张兴刚
2020, 35(4): 76-80.
[摘要](3) [PDF 1203KB](1)
摘要:
采用连续玻璃纤维（GF）增强高流动性聚丙烯（PP），通过共混挤出和二次预热模压，制备了LGF/PP复合材料标准样板，研究了不同共混挤出工艺对LGF/PP模压成型标准样条性能的影响。研究结果表明，随着纤维进纱数量和主螺杆转速的增加，LGF/PP标样的拉伸和弯曲弹性模量及玻璃纤维含量逐渐增加，而其弯曲强度、冲击强度、拉伸强度逐渐减小；随着主喂料速度的增加，LGF/PP标样的拉伸和弯曲弹性模量及玻璃纤维含量逐渐减小，弯曲强度、冲击强度、拉伸强度逐渐增加。
高强钢用气保焊丝光亮拉拔工艺研究与实践
朱珍彪, 马明亮, 聂建航
2020, 35(4): 81-85.
[摘要](8) [PDF 1408KB](0)
摘要:
随着对环境保护的要求越来越高，无镀铜焊丝代替镀铜焊丝是行业发展趋势。目前，国内外无镀铜焊丝生产工艺探索多集中在采用粉拉工艺来改善焊丝送丝性、抗锈性以及导电性，但是效果不佳。本研究采用抛光工艺（润滑剂为水溶性液体），基于无镀铜焊丝生产流程，通过特殊的模具选取、润滑剂配比、减径工艺参数选取、高压循环水清洗等工艺组合，获得了洁净度好、表面光滑、光亮、几乎没有润滑剂残余的焊丝。所制备的焊丝避免了以往焊丝镀铜生产过程中所造成的环境污染和人身健康问题，同时具有优良的综合操控性能，特别适合于严格限制铜含量的工况。
焊接技术
高强钢焊条熔敷金属与对接接头冲击韧性差异分析
何亮, 牛继承, 张玉祥
2020, 35(4): 86-90.
[摘要](7) [PDF 2021KB](0)
摘要:
通过化学成分分析、焊道分布及缺口位置分析、显微组织观察等手段，对自制焊条熔敷金属与对接接头的冲击韧性差异的原因进行分析，结果表明：由于母材熔合比不同，熔敷金属与对接接头根部焊缝金属化学成分不同，同时对接接头根部焊缝受再热中温回火作用显著，造成对接接头根部焊缝与熔敷金属的显微组织具有明显差异，从而导致两者冲击韧性的差异；由于熔敷金属与对接接头焊缝的焊道布置不同，先焊焊道受后续焊道再热作用效果不同，形成不同的组织分布特征，从而导致两者冲击韧性的差异。
304L/碳钢爆炸复合板局部腐蚀行为研究
罗先甫, 张文利, 翟伟国, 张恒坤, 刘晓勇, 查小琴
2020, 35(4): 91-97,102.
[摘要](4) [PDF 4902KB](0)
摘要:
304L/碳钢爆炸复合板保留了不锈钢良好的耐蚀性，在石油、化工等领域得到了广泛应用。利用爆炸复合工艺制备了一种304L/碳钢复合板，通过快速动电位极化、循环极化、恒电位极化等电化学技术并结合金相显微镜（OM）和扫描电子显微镜（SEM）对304L复层的晶间腐蚀、点蚀及缝隙腐蚀行为进行研究，结果表明：爆炸复合过程使304L不锈钢的晶界区域析出一些第二相，导致其抗局部腐蚀性能下降。
经验交流
基于VB和MySQL的焊接工艺数据系统的设计与实现
马晓阳, 薛钢, 何磊
2020, 35(4): 98-102.
[摘要](8) [PDF 2056KB](0)
摘要:
以船体结构相关焊接标准为依据，选择MySQL数据库，采用Visual Basic程序开发语言，按照数据库设计的有关方法和理论，分别进行了船舶焊接工艺数据库、数据库管理系统和数据库界面的设计，开发出了功能较为完整的船舶焊接工艺数据库系统，提供了用户登录、数据管理、系统设置和帮助等四大模块。结果表明，该焊接数据库系统的建立，能初步为焊接加工人员提供工艺设计指导，为船舶焊接提供可靠的数据参考，对于缩短焊接工艺准备周期、提高焊接工作效率和焊接工艺数据管理水平具有重要意义。

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