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6期

栏目

材料研究
综述

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材料研究

高强船体钢双丝埋弧焊焊接接头CTOD试验研究

杨秀芝, 霍光瑞, 余圣甫, 付秀娟

2009, 24(6): 1-5. doi: 10.19515/j.cnki.1003-1545.2009.06.001

[摘要](4) [PDF 520KB](0)

摘要:
根据GB/T2358-1994标准,对16mm厚的高强船体钢焊接接头的焊缝中心-40℃的裂纹尖端张开位移(CTOD)进行测试,绝大部分试样的断裂韧性值是有效合格的,其CTOD值大于0.15mm,符合DNV验收标准。试验结果表明,在给定的双丝埋弧焊接工艺下,该钢种焊缝低温韧性好。该钢种中等厚度双丝埋弧焊焊接接头可以在不进行焊后热处理的情况下使用。

10MnNiCrMoV钢宽板拉伸试验研究

朱林, 凌纯, 刘刚

2009, 24(6): 6-9. doi: 10.19515/j.cnki.1003-1545.2009.06.002

[摘要](5) [PDF 340KB](0)

摘要:
本文通过对10MnNiCrMoV钢板宽板拉伸试验,研究了10MnNiCrMoV钢板在低温环境条件的防断及止裂性能。

双丝埋弧焊FCB法单面焊双面成形工艺研究

霍光瑞, 孔红雨, 姚润钢, 朱丙坤

2009, 24(6): 10-14. doi: 10.19515/j.cnki.1003-1545.2009.06.003

[摘要](5) [PDF 681KB](0)

摘要:
埋弧焊FCB法单面焊双面成形工艺在船厂已有大量应用,针对国内单面焊工艺应用现状和高强钢的特点研制了高强钢双丝埋弧焊单面焊工艺配套焊丝与焊剂,同时系统分析了焊接规范、坡口形式、背面焊剂对焊道成形的影响。通过调整工艺使其接头性能达到技术要求,该技术有望实现埋弧焊FCB法单面焊工艺的国产化应用。

焊接方法对WDB620钢焊接缺陷类型影响的研究

宋希宁, 李文瑛, 张天会

2009, 24(6): 15-18. doi: 10.19515/j.cnki.1003-1545.2009.06.004

[摘要](5) [PDF 298KB](0)

摘要:
本文采用t检验方法,对不同焊接方法、不同板厚下,焊接无裂纹低碳贝氏体WDB620钢实际焊接结构焊接接头X射线底片上检测出的焊接缺陷类型进行统计分析研究。通过焊接接头缺陷类型的t检验分析,认为采用手工电弧焊和混合气体保护焊方法对焊接缺陷类型的影响无显著差异。由于混合气体保护焊不需要清渣,自动化程度较高,生产效率高,因此应尽量采用混合气体保护焊方法。

防污涂料用可降解聚氨酯树脂基料的合成研究

何庆光, 王晶晶, 叶章基, 任润桃

2009, 24(6): 19-23,32. doi: 10.19515/j.cnki.1003-1545.2009.06.005

[摘要](6) [PDF 569KB](0)

摘要:
为开发新型环保长效防污涂料,获得降解速率可控的,可稳定释放环保型防污剂,并具有良好柔韧性的树脂基料,本文通过分子设计,合成一系列组成不同的可降解聚氨酯树脂。用¹H-NMR,FT-IR,DSC和凝胶渗透色谱(GPC)对它们的结构进行表征,并测定了其力学性能和降解性能,并选用PBEU1树脂制备成防污涂料,初步研究海洋生物微生物的附着情况。结果表明,所获树脂具有良好的弹性;通过调节聚合物的组成,可对其降解性能进行调控;以PBEU1为树脂基料的防污涂料具有一定的防污效果。

工艺参数对熔盐法合成铌酸锶钡粉体的影响

张伟, 黄金亮, 王顺兴, 李谦, 顾永军

2009, 24(6): 24-27. doi: 10.19515/j.cnki.1003-1545.2009.06.006

[摘要](10) [PDF 548KB](0)

摘要:
研究了工艺参数对熔盐法制备铌酸锶钡粉体晶粒尺寸和形貌的影响。发现合成温度、反应时间及盐的用量能较显著地影响晶粒的形貌和尺寸。在以K₂SO₄为熔盐中,晶粒随着温度的升高而增大,当盐料比大于1时,随着盐料比的增加合成晶粒尺寸增大。在1300℃时,重点讨论了不同反应时间所合成粉体--的形貌和尺寸大小差异。随着反应时间反应延长,晶体的各向异性先增大后减小,而所合成粉体的物相组成并未发生变化。

低B₂O₃掺杂Bi-CVG铁氧体的结构与性能

周军师, 王永安, 许启明, 郝利军

2009, 24(6): 28-32. doi: 10.19515/j.cnki.1003-1545.2009.06.007

[摘要](11) [PDF 549KB](0)

摘要:
采用传统固相反应法制备了Y_1.05Bi_0.75Ca_1.2Fe_4.4-xV_0.6B_xO₁₂(B_x:Bi-CVG)系列铁氧体试样。借助XRD、SEM及MATS等技术手段研究了烧结助剂B₂O₃对Bi-CVG铁氧体的体积密度、相组成、微观结构及磁性能的影响。研究结果表明,掺B可以有效降低Bi-CVG铁氧体的烧成温度,提高材料的烧结密度并且影响其微观结构和磁性能。在1040℃×6 h条件下烧结、B掺杂量为x=0.025时,制备出综合性能良好的Bi-CVG铁氧体材料:室温时D=5.11g/cm³,D_R.T=97.2%,B_s=37.30mT,B_r=25.54mT,H_c=0.87kA/m。

纳米二氧化钛的制备、表征及机理

朱艳, 陆涛, 原帅

2009, 24(6): 33-37. doi: 10.19515/j.cnki.1003-1545.2009.06.008

[摘要](8) [PDF 542KB](0)

摘要:
用TiCl₄水解法,以Na₂CO₃溶液为中和剂,通过相转移反应制备出纳米TiO₂颗粒,此制备方法未见报道。制备产物经透射电子显微镜(TEM)和X-射线衍射仪(XRD)表征分析。实验证明,在Na₂CO₃溶液55℃条件下,将TiCl₄从正辛醇溶液相中转移到水相,与水发生反应制得了纳米TiO₂的前驱体Ti(OH)₄。经过70℃真空干燥6h,在400℃下煅烧3h后,得到了分布均匀,少团聚的纳米TiO₂颗粒。结合实验现象讨论了TiO₂制备机理,包括TiCl₄水解法反应机理、相转移反应机理和液相中生成固相微粒机理,说明了升高体系温度、以Na₂CO₃水溶液中和H⁺,使得反应液pH值在碱性条件下,有利于水解反应向正向移动。采用相转移反应方法和在液相中生成固相微粒过程中通过产物控制浓度,可以获得分布均匀,少团聚的纳米TiO₂颗粒。

氧化铁皮制备纳米高纯氧化铁

赵杰

2009, 24(6): 38-40,48. doi: 10.19515/j.cnki.1003-1545.2009.06.009

[摘要](3) [PDF 346KB](0)

摘要:
本文介绍了以氧化铁皮为原料,经过盐酸酸浸、还原铁粉除杂获得净化的FeCl₂溶液,纯净FeCl₂溶液的合理工艺条件为:盐酸浓度为6mol/l,酸浸温度80℃,酸浸时间30min,盐酸过量系数为1.74。此工艺条件下,铁的浸出率达94.5%。制备FeCO₃条件:FeCl₂的初始浓度为0.8mol/l,CO₃^2-:Fe²⁺摩尔比为2;反应时间为60min;反应温度40℃;搅拌速度为250r/min;沉淀物在60℃下干燥1h,700℃下煅烧2h,获得椭球形分散性较好的,平均粒径为47nm的氧化铁。

0.98Na_0.5Bi_0.5TiO₃-0.02NaNbO₃无铅压电陶瓷的极化研究

吕剑明, 范冠锋, 曹建新, 刘佳, 梁丽鹏

2009, 24(6): 41-43. doi: 10.19515/j.cnki.1003-1545.2009.06.010

[摘要](5) [PDF 445KB](0)

摘要:
极化显著影响压电陶瓷的应变量和电畴转向率,从而影响其压电性能。本文研究了0.98Na_0.5Bi_0.5TiO₃-0.02NaNbO₃压电陶瓷的极化条件。研究表明极化电场为4kV/mm、极化温度为120℃、极化时间为20min时,其压电常数d₃₃最大值为96 pc.N^-1。

壳聚糖/纳米La_0.7Ca_0.3Fe_0.25Co_0.75O₃复合膜的制备及表征

林生岭, 储艳文, 刘晴, 郭寅丹, 曹旭, 陈传祥

2009, 24(6): 44-48. doi: 10.19515/j.cnki.1003-1545.2009.06.011

[摘要](8) [PDF 515KB](0)

摘要:
采用甘氨酸-硝酸盐燃烧法成功的制备了La_0.7Ca_0.3Fe_0.25Co_0.75O₃钙钛矿型复合氧化物, 并通过扫描电镜、红外光谱、XRD现代分析手段对其进行了分析, 结果表明La_0.7Ca_0.3Fe_0.25Co_0.75O₃纳米晶体复合氧化物呈球形, 粒径为19.1nm。利用溶胶-凝胶法在壳聚糖溶液中制备壳聚糖/La_0.7Ca_0.3Fe_0.25Co_0.75O₃薄膜, 并通过以上分析手段, 对膜的表面形貌、成分变化、La_0.7Ca_0.3Fe_0.25Co_0.75O₃的形态、粒子尺寸等进行分析, 研究其成膜前后的变化。结果表明壳聚糖与La_0.7Ca_0.3Fe_0.25Co_0.75O₃之间存在较强的氢键相互作用, 这种分子间的相互作用扰乱了壳聚糖原有的晶体结构, 在壳聚糖与La_0.7Ca_0.3Fe_0.25Co_0.75O₃复合过程中产生了新的分子排列, 从而使两组分之间形成了良好的分散与相容。

ZL104铝合金热处理工艺研究

赵爱彬, 修岩

2009, 24(6): 49-50,61. doi: 10.19515/j.cnki.1003-1545.2009.06.012

[摘要](7) [PDF 446KB](0)

摘要:
研究了固溶、时效和固溶+时效处理对ZL104铝合金组织和性能的影响,并对处理后的试样进行了硬度和腐蚀性试验,对比不同热处理工艺下其性能的不同。结果表明,经固溶+时效处理其硬度有明显的提高,固溶处理的耐腐蚀性最好。

辊套断裂原因分析

张海峰

2009, 24(6): 51-54. doi: 10.19515/j.cnki.1003-1545.2009.06.013

[摘要](3) [PDF 1207KB](0)

摘要:
本文采用化学分析、力学性能、金相组织、断口分析等方法研究了辊套的断裂行为。结果表明,辊套断裂是由于氢脆造成,辊套失效与材料缺陷及热处理工艺不良有关。

连杆螺栓二次装配断裂分析

任伟霞, 王沛

2009, 24(6): 55-58. doi: 10.19515/j.cnki.1003-1545.2009.06.014

[摘要](5) [PDF 716KB](0)

摘要:
通过对螺栓断口宏观和微观形貌的观察,结合加工方法和装配工艺,发现过度酸洗引起螺栓表面渗氢,一次装配后,在静拉伸应力作用下,氢向螺栓头部与杆部连接部位的应力集中处聚集,萌生氢致裂纹并缓慢扩展,二次装配预紧时,在扭距作用下,裂纹快速扩展,产生脆性断裂。

合成枕木纤维体积含量的理论分析

乔冬平, 张兴刚, 张福承

2009, 24(6): 59-61. doi: 10.19515/j.cnki.1003-1545.2009.06.015

[摘要](6) [PDF 248KB](0)

摘要:
合成枕木是连续玻璃纤维增强聚氨酯泡沫复合材料,其中纤维含量的多少,对合成枕木的性能起着决定性的作用。本文根据复合材料混合律,将具有三维空间含义的纤维体积含量简化在二维平面上,推算出合成枕木纤维体积含量,并根据混合律的并联模型及采用最紧密的六方密堆积结构,分析了合成枕木中纤维体积含量的极小值和理论极大值,对合成枕木配方设计具有一定的指导意义。

马氏体时效钢带状组织产生的原因及消除方法

徐玉松, 李国一, 张伟, 支海军, 陆敏松, 顾巍兰

2009, 24(6): 62-66. doi: 10.19515/j.cnki.1003-1545.2009.06.016

[摘要](6) [PDF 961KB](0)

摘要:
马氏体时效钢具有超高强度和良好的综合性能。但是,该合金在锻造成形过程中存在大量带状组织,这种组织严重影响了材料的使用性能,如使材料各向异性,塑性降低,冲击韧性及断面收缩率下降等。本文重点探讨了带状组织产生的内因,并通过热处理工艺试验探索了消除带状组织的方法,试验研究表明,合金经过1050℃×2h+820℃×1h热处理后,材料的带状组织基本碎化或消除,组织和成分细小均匀,有效地改善了材料的力学性能。

真空辅助成型工艺的数值分析与模拟

武玉芬, 张博明

2009, 24(6): 67-71. doi: 10.19515/j.cnki.1003-1545.2009.06.017

[摘要](3) [PDF 557KB](0)

摘要:
真空辅助工艺是一种双移动边界的工艺过程,既有厚度方向的压缩,又有平面内的树脂流动,利用通用有限元软件难以实现模拟分析,本文借助达西定律,建立了压缩模型和渗透率模型,并与专业数值模拟软件相结合,实现了简单2.5维薄壳结构的流动模拟,模拟结果与分析结果相吻合,对于生产工艺具有一定的指导意义。

包铝镁板轧制复合机理的研究

张毅斌, 王群骄

2009, 24(6): 72-75,79. doi: 10.19515/j.cnki.1003-1545.2009.06.018

[摘要](5) [PDF 646KB](0)

摘要:
镁合金由于具有比强度高、比刚度高、电磁屏蔽性能强等特点,而成为当今研究的热点金属材料之一。但是加工变形能力差和不耐腐蚀的缺点限制了镁合金的发展。本文采用轧制复合的方法制备包铝镁板,提高镁合金的加工变形能力和耐腐蚀能力,并研究镁-铝复合机理、工艺制度对镁-铝结合的影响。研究结果表明:镁-铝轧制复合的机制主要是裂口机制,当轧制变形率超过临界值时,才能实现镁-铝良好的结合;轧后退火对镁-铝的结合强度影响很大,退火中镁-铝原子的互扩散有助于提高镁-铝的结合强度,但是中间相的出现大大降低结合强度。

综述

船用阻尼材料应用概况及施工工艺探讨

蔡国栋

2009, 24(6): 76-79. doi: 10.19515/j.cnki.1003-1545.2009.06.019

[摘要](8) [PDF 526KB](0)

摘要:
介绍了阻尼材料在舰船上的应用概况及对船用阻尼材料的要求,并对施工工艺进行了总结,探讨了阻尼材料的施工要点、施工质量控制、检测方法,并从施工角度提出了阻尼材料的发展方向。

钛合金材料在挠性联轴器设备上的应用

王明新, 赵蕴斌, 邓广琳, 赵宇

2009, 24(6): 80-83. doi: 10.19515/j.cnki.1003-1545.2009.06.020

[摘要](8) [PDF 410KB](0)

摘要:
随着国内外钛合金材料的发展,钛材在舰船挠性联轴器设备上的应用也越来越广泛。本文以膜盘及筒形联轴器为例,分析了挠性联轴器采用钛合金材料的原因,以及加工中应注意的问题,同时剖析了挠性联轴器发展对钛合金材料的需求及存在的问题,为今后钛合金材料在舰船挠性联轴器上的应用提供一些建议和参考。

λ/4介电型吸波体材料参数的优化设计

陈健健, 郝万军

2009, 24(6): 84-88. doi: 10.19515/j.cnki.1003-1545.2009.06.021

[摘要](4) [PDF 472KB](0)

摘要:
λ/4型电磁波吸收体以其结构简单,易于制备和吸收效果好等优点被广泛关注,因此其性能设计至关重要。本文根据电磁波吸收理论提出简化K值设计法,并深入探讨了λ/4型吸波体电磁参数的选择原则和优化设计方法。

神经网络内模控制在汽车曲轴圆角滚压系统中的应用

张锐, 胡荣强

2009, 24(6): 89-92. doi: 10.19515/j.cnki.1003-1545.2009.06.022

[摘要](7) [PDF 313KB](0)

摘要:
介绍了汽车发动机曲轴滚压强化和校直的先进加工工艺,提出了圆角滚压强化校直工艺中的3个关键问题。针对滚压强化过程压力控制中压力波动的问题,分析了扰动产生的原因,采用了内模控制方法克服压力扰动。构建了一个基于神经网络建模的内模控制系统框架,选用了去饱和特性后的PID神经网络与按拍延迟线组成辨识器来建立比例液压系统模型,推导了去饱和特性后的PID神经网络等效的脉冲传递函数形式并给出了逆模型,指出了该神经网络的应用范围,也指出了在液压系统建模过程中为获得有效数据而应注意的问题。将神经网络内模控制应用于曲轴圆角滚压机床液压系统中的比例压力阀的输出压力控制上,解决了由于滚压动钳摆动时的机械惯性力干扰引起的压力波动问题。

硅太阳能电池的应用研究与进展

黄庆举, 林继平, 魏长河, 姚若河

2009, 24(6): 93-96. doi: 10.19515/j.cnki.1003-1545.2009.06.023

[摘要](5) [PDF 323KB](0)

摘要:
介绍了三代太阳能电池的发展历程和最新研究进展,晶体硅太阳能电池在光伏产业中主要朝高效方向发展,认为廉价、高效多晶硅薄膜太阳能电池,是当前太阳能电池研究的热点,也是未来太阳能电池发展的方向。

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