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

2009年第24卷第2期

栏目

材料研究
材料工艺
腐蚀与防护
综述

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材料研究

表面压应力对10Ni5CrMoV钢疲劳性能的影响

薛钢

2009, 24(2): 1-3,16. doi: 10.19515/j.cnki.1003-1545.2009.02.001

[摘要](2) [PDF 514KB](0)

摘要:
分别采用精磨和冲击加工在10Ni5CrMoV钢试样表面形成不同的残余压应力,对具有不同表面压应力的试样进行高周和低周疲劳试验,采用扫描电子显微镜对疲劳断口进行分析,并测试经不同周次高应变幅循环加载后的试样表面应力。结果表明,较高的表面压应力能有效抑制小应力幅下疲劳裂纹在表面的起裂,从而有效的提高了高周疲劳性能;在高应变幅作用下,初始的表面压应力迅速发生松弛而失去对疲劳裂纹在表面起裂的抑制作用,因而对低周疲劳性能无明显影响。

超声冲击改善高强钢焊接接头残余应力的数值模拟分析

张晓, 邵军, 姚润钢, 王任甫, 薛钢

2009, 24(2): 4-6,32. doi: 10.19515/j.cnki.1003-1545.2009.02.002

[摘要](3) [PDF 388KB](0)

摘要:
通过将数值模拟技术应用于超声冲击工艺的研究,合理处理超声冲击加载方式和接触条件,建立了超声冲击工艺有限元分析模型,计算结果与试验结果吻合较好。研究结果表明,10Ni5CrMoV钢焊趾部位存在高达660MPa的残余拉应力,超声冲击技术能够改善其残余应力分布,在焊趾部位形成超过400MPa的残余压应力。

舰船用高阻尼铜合金板材的研制

张文芹, 雷竹芳

2009, 24(2): 7-12. doi: 10.19515/j.cnki.1003-1545.2009.02.003

[摘要](7) [PDF 1247KB](0)

摘要:
本文介绍了高阻尼铜合金板材用于舰船后传动系统的研制过程,并对影响阻尼特性的关键热处理工艺对其组织性能的影响进行了试验研究。试验表明,材料在820~850℃淬火和420℃×12h时效后,组织显示为清晰、整齐的孪晶马氏体组织,这些孪晶界面在交变应力的作用下,可以移动或滑移,从而吸收振动能量,达到减振降噪的功能。

热处理对TC4-DT钛合金组织性能的影响

杨海瑛, 陈军, 赵永庆

2009, 24(2): 13-16. doi: 10.19515/j.cnki.1003-1545.2009.02.004

[摘要](4) [PDF 466KB](0)

摘要:
研究了φ300 mm的TC4-DT钛合金几种热处理工艺参数对显微组织和室温性能的影响。研究表明α+β区锻造φ300 mm的棒材晶粒较大,低倍呈现模糊晶,局部区域有明显的清晰晶,表明大规格棒材锻造均匀性较差。大规格的棒材+双重退火热处理后,拉伸性能和断裂韧性均能达到R_m≥825MPa,R_P0.2≥750MPa,A(纵向)≥8%,Z ≥15%;K_IC(T-L)≥90 MPa·m^½,具有良好的强度塑性匹配性能。α+β相区锻造的φ300 mm棒材经965℃/1h AC+550℃/6h AC和940℃/1h AC+570℃/6h AC处理后,疲劳裂纹扩展速率在ΔK=11MPa·m^½时,分别达到2.833036×10^-6mm/cycle和7.294209×10^-6mm/cycle。

钛青铜材料超声波衰减分析

徐玉松, 陈菊飞, 李学浩, 谢拥护

2009, 24(2): 17-20. doi: 10.19515/j.cnki.1003-1545.2009.02.005

[摘要](6) [PDF 526KB](0)

摘要:
在相同的晶粒度及探伤工艺参数下,采用CuCo2BeZr合金超声波探伤标准对钛青铜材料进行超声波探伤,发现波形较差、衰减严重。内耗试验和分析表明,钛青铜材料的内耗远大于CuCo2BeZr合金的是造成探伤波形较差的主要原因,钛青铜材料内部的孪晶及杆状、针状析出物是产生内耗的主要因素。为了能对钛青铜材料进行正常地超声波探伤,必须对CuCo2BeZr合金超声波探伤标准中的一些定量参数加以修正,增大其补偿量,建立新的探伤标准。

一种新的锌铝基合金ZA27-0.2Si的干摩擦磨损性能

申雄飞, 陈体军

2009, 24(2): 21-24. doi: 10.19515/j.cnki.1003-1545.2009.02.006

[摘要](3) [PDF 599KB](0)

摘要:
研究了不同载荷、不同滑动速度下ZA27-0.2Si合金的干摩擦磨损性能,并用扫描电子显微镜对其磨损表面形貌和亚表面形貌进行观察。结果表明:在高速度时,随着的载荷的增大,其磨损量增加比较明显;而在低速度时,随着载荷的增大,其磨损量增加比较小,表现了良好的耐磨性能。而且在不同的载荷和速度下,其磨损机理不同。

有机体系中聚苯胺电化学性能研究

徐磊, 王玮, 贺本林, 许国成, 杨彬

2009, 24(2): 25-28. doi: 10.19515/j.cnki.1003-1545.2009.02.007

[摘要](2) [PDF 446KB](0)

摘要:
有机体系中, 采用循环伏安法 (CV) 在铂片表面电聚合制备聚苯胺, 并通过循环伏安、恒流充放电测试了聚苯胺的电化学特性, 结果表明:聚苯胺电极的循环伏安曲线呈现矩形特征, 恒流充放电的电压和时间关系为线性关系。说明该电极具有典型的电容行为, 其比电容高达320.8F/g。CV循环500圈后比电容基本没有变化, 电极的循环寿命较高。

仪器化冲击法研究几种金属材料的冲击性能

陈庆垒

2009, 24(2): 29-32. doi: 10.19515/j.cnki.1003-1545.2009.02.008

[摘要](7) [PDF 298KB](0)

摘要:
利用仪器化冲击试验机进行了D36、14MnVTiRe和10CrN iCu船体结构钢的系列冲击试验,结果表明:这几种船体结构钢具有较低的韧脆转变温度。用裂纹扩展功W_p作为韧脆转变温度的判据更加准确。韧脆转变前,断裂能量主要消耗于裂纹的扩展;韧脆转变后,裂纹形成功W_i明显大于裂纹扩展功W_p,断裂能量主要消耗于裂纹的形成。

材料工艺

凝胶燃烧法合成Nd:YAG纳米陶瓷粉体

李先学, 王文菊, 邱国彪, 罗小铭, 苏士杰

2009, 24(2): 33-38. doi: 10.19515/j.cnki.1003-1545.2009.02.009

[摘要](6) [PDF 911KB](0)

摘要:
凝胶燃烧法具有合成温度低、所得粉体分散性好等优点。以金属硝酸盐为原料,采用凝胶燃烧法合成出多晶Nd:YAG陶瓷粉体。对四种不同的燃烧助剂（尿素、氨基乙酸、乙二醇、柠檬酸）制备的粉体的形貌和分散状况进行了比较,并对其原因进行了分析。借助于TG-DTA、XRD、SEM等表征手段,重点对筛选出的柠檬酸作为燃烧助剂时所得粉体的相组成和微观结构进行了研究。结果表明:前驱体在850℃煅烧2h直接生成Nd:YAG,平均粒径约为40nm,煅烧过程中没有其它中间相生成。随着煅烧温度的升高,粉体平均粒径逐渐变大,1000℃时煅烧所得粉体的平均粒径约为60nm。

十二苯磺酸-聚吡咯纳米复合材料的合成与表征

林生岭, 曹旭, 马建华, 吴家建, 印厚飞, 朱炜峰

2009, 24(2): 39-41,47. doi: 10.19515/j.cnki.1003-1545.2009.02.010

[摘要](5) [PDF 423KB](0)

摘要:
本文以吡咯为单体、三氯化铁为氧化剂,化学氧化合成了聚吡咯,采用反相微乳聚合法制备十二苯磺酸(DBSA)掺杂的导电聚吡咯(PPy)纳米复合材料。用IR、XRD、SEM和电化学测试对复合材料进行表征。结果表明:复合材料中DBSA和PPy存在一定程度上的相互协同作用。循环伏安表明,在KOH溶液中,具有较高导电性的复合材料使其电化学性能得到优化。

321-Q370q复合板焊接性能试验研究

王小华, 撒世勇, 侯发臣, 张义涛

2009, 24(2): 42-47. doi: 10.19515/j.cnki.1003-1545.2009.02.011

[摘要](3) [PDF 643KB](0)

摘要:
桥梁结构复杂,构件制作时需大量采用焊接,焊接的方法主要是埋弧自动焊,为了验证321-Q370q复合板能否满足桥梁用钢的焊接要求,对复合板埋弧焊接头进行了一系列性能试验。试验结果表明,焊接接头各项性能均能满足相关标准要求。

光致弯曲材料微泵泵膜形变仿真计算

刘钊, 吴春军, 朱玉田, 陈茂林

2009, 24(2): 48-50,59. doi: 10.19515/j.cnki.1003-1545.2009.02.012

[摘要](9) [PDF 440KB](0)

摘要:
本文采用薄板小变形理论分析计算由一种受光照后产生弯曲变形的新型聚合物制造的微泵泵膜的形变,在理论推导出加入光致弯曲后的薄板弯曲问题的基本方程后,对其进行四边简支条件下变形计算,最后进一步采用MATLAB仿真其变形。

腐蚀与防护

铝-钛-钢爆炸复合板在不同海域的腐蚀行为

董明洪, 查小琴, 郭为民, 李文军, 侯发臣

2009, 24(2): 51-54. doi: 10.19515/j.cnki.1003-1545.2009.02.013

[摘要](7) [PDF 760KB](0)

摘要:
根据铝-钛-钢爆炸复合板的应用环境, 将其投放在青岛、舟山和厦门3个海域的潮差区和飞溅区, 暴露1年、4年后对材料腐蚀行为进行研究。结果表明:该复合板在3个海域的腐蚀均以电偶腐蚀为主, 铝层 (1060) 腐蚀程度比较严重, 特别是在复合板侧面铝与钛交界处的铝, 其腐蚀程度最为严重, 形成很深的沟槽;3个海域暴露时间与腐蚀深度不为线性关系, 而是随着时间的延长腐蚀变得缓慢;3个海域潮差区的试样正面腐蚀程度的大小顺序是舟山>青岛>厦门, 侧面的腐蚀程度大小顺序是厦门>青岛>舟山;飞溅区的试样正面腐蚀程度的大小顺序是厦门>青岛, 侧面腐蚀程度顺序大小是青岛>厦门。

羧甲基壳聚糖在酸性溶液中对铝的缓蚀作用

陈德英, 尹衍升, 程莎, 陈守刚, 刘通

2009, 24(2): 55-59. doi: 10.19515/j.cnki.1003-1545.2009.02.014

[摘要](7) [PDF 386KB](1)

摘要:
羧甲基壳聚糖是一种环境友好的重要衍生物,采用失重及电化学方法(EIS)研究了羧甲基壳聚糖(CM-chitosan)在1mol/L HCl溶液中对铝(2024)的缓蚀作用。失重和电化学测试均表明,当羧甲基壳聚糖浓度达到200mg/L时缓蚀效率最高,可达88.54%。进一步的拟合计算表明,羧甲基壳聚糖在铝表面的吸附基本遵循修正的Langmuir吸附等温式,并获得上述吸附过程的热力学参数ΔG₀、ΔH₀和ΔS₀。

综述

纳米材料在防弹衣上的应用

汤胜博, 孙建科, 常鹏北, 李珍, 彭晖

2009, 24(2): 60-61,67. doi: 10.19515/j.cnki.1003-1545.2009.02.015

[摘要](4) [PDF 317KB](0)

摘要:
简单介绍防弹衣的重要性以及防弹衣材料的发展历程;阐述了剪切增稠液体(STF)特点以及STF-Kevlar织物的制备方法、防护机理;并指出其应用发展方向。

高性能磁流变液研究的进展

姚金光, 晏华

2009, 24(2): 62-67. doi: 10.19515/j.cnki.1003-1545.2009.02.016

[摘要](6) [PDF 476KB](0)

摘要:
本文综述了近年来在高性能磁流变液的合成制备、性能表征和工程应用等方面国内外开展的研究工作,并对高性能磁流变液在可靠性方面的发展趋势进行了阐述。

船用钛合金及钛合金粉末冶金技术

徐鲁杰, 程德彬

2009, 24(2): 68-70,86. doi: 10.19515/j.cnki.1003-1545.2009.02.017

[摘要](2) [PDF 347KB](0)

摘要:
本文介绍了钛合金在舰船行业的应用现状和钛合金的几种制备方法,并重点介绍了钛合金粉末冶金技术及钛合金粉末冶金工艺现阶段面临的主要困难。

纳米氧化铁的制备工艺综述

缪应菊, 刘潍涓, 刘刚, 王亚明

2009, 24(2): 71-76. doi: 10.19515/j.cnki.1003-1545.2009.02.018

[摘要](2) [PDF 483KB](0)

摘要:
纳米氧化铁是一种多功能材料,在食品、医药、催化、涂料等方面具有广泛的应用。本论文综述了近年来国内外纳米氧化铁的制备方法,对各种制备方法的优缺点进行分析和比较,并指出了纳米氧化铁粉体今后的研究方向。

发热保温冒口性能的研究进展

张林, 关军胜, 陈继志

2009, 24(2): 77-80. doi: 10.19515/j.cnki.1003-1545.2009.02.019

[摘要](9) [PDF 331KB](0)

摘要:
论述了发热保温冒口的各项性能对其补缩效果的影响,以及各种新型材料在发热保温冒口中的应用,重点论述了发热保温冒口热物理性能测试技术的最新进展,并根据存在的问题,展望了今后的研究方向。

PBO纤维的合成及表面改性研究进展

王飞, 黄英, 苏武

2009, 24(2): 81-86. doi: 10.19515/j.cnki.1003-1545.2009.02.020

[摘要](6) [PDF 544KB](0)

摘要:
本文介绍了聚对苯撑苯并双噁唑(PBO)纤维的合成方法和目前常见的PBO纤维的表面改性方法,如化学试剂处理、偶联剂处理、等离子体处理、辐射处理、电晕处理、酶处理等表面改性技术的研究进展。

车身材料轻量化及其新技术的应用

李桂华, 熊飞, 龙江启

2009, 24(2): 87-93. doi: 10.19515/j.cnki.1003-1545.2009.02.021

[摘要](8) [PDF 529KB](0)

摘要:
车身轻量化对于整车的轻量化起着举足轻重的作用,而轻质板材的应用是未来汽车轻量化的重要方向。减轻车重的材料可分为两大类,一类是铝合金等轻质材料,另一类是高强度钢等高性能材料。介绍了新材料在车身轻量化中的应用现状,综述了汽车车身轻量化材料及其新工艺、新技术的研究进展,总结了新材料在应用过程中需解决的问题及发展方向。

涂层硬质合金的最新研究进展

赵玉玲, 丰平, 张晓明, 熊惟皓

2009, 24(2): 94-101. doi: 10.19515/j.cnki.1003-1545.2009.02.022

[摘要](6) [PDF 1203KB](0)

摘要:
近年来,涂层硬质合金在涂层材料、物理结构、涂层技术、晶粒尺度、基体等诸多方面取得了长足进步。本文从材料学角度,综述了涂层硬质合金在涂层方法、涂层结构类型、涂层材料及结构、涂层基体等方面的国内外研究进展,结合具体涂镀技术和工艺,对比和讨论了不同类型涂层的物理性能、力学性能、切削性能和适用范围,并对涂层硬质合金行业的发展进行了展望。

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