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

2012年第27卷第4期

栏目

材料研究
综述

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材料研究

38CrNi3MoVA钢应力腐蚀性能及临界裂纹尺寸研究

武春学, 邵飞, 张永峰, 任方杰

2012, 27(4): 1-3. doi: 10.19515/j.cnki.1003-1545.2012.04.001

[摘要](7) [PDF 188KB](0)

摘要:
本文采用预裂纹试样研究了38CrNi3MoVA钢在3.5%(质量浓度) NaCl水溶液腐蚀介质中的应力腐蚀性能,并由此计算出材料的临界裂纹尺寸,由试验结果可知,该材料具有较好的抗3.5%(质量浓度) NaCl水溶液腐蚀性能和很高的使用可靠性。

800MPa级钢悬臂弯曲加载低周腐蚀疲劳表面裂纹扩展特性研究

张亚军, 张利娟, 高灵清

2012, 27(4): 4-6,12. doi: 10.19515/j.cnki.1003-1545.2012.04.002

[摘要](6) [PDF 272KB](0)

摘要:
在悬臂弯曲加载方式下,研究了800MPa级10CrNiMo结构钢在3.5% NaCl水溶液中的低周腐蚀疲劳表面裂纹扩展特性,采用金相显微镜、扫描电子显微镜及X射线能谱仪观察并分析了腐蚀疲劳试样断口,与空气中相同加载方式下该材料的低周疲劳表面裂纹扩展速率进行了比较,结果表明,在表面裂纹扩展初期,在3.5% NaCl水溶液中的表面裂纹扩展速率较空气中的快,但随着总应变范围的增加,这种快的趋势在逐渐减小,当总应变范围达到约1%时,在两种环境中的表面裂纹扩展速率基本相当;在表面裂纹扩展的后期,裂纹内部聚集了大量的腐蚀产物,该腐蚀产物主要为铁的氧化物,氧化物的存在增加了裂纹扩展的闭合效应,减缓了表面裂纹的扩展。

气瓶多道次热旋压收口成形工艺的数值模拟研究

吴松林, 李德强, 邵飞, 邓春锋

2012, 27(4): 7-12. doi: 10.19515/j.cnki.1003-1545.2012.04.003

[摘要](6) [PDF 845KB](0)

摘要:
本文基于MSC.Marc有限元软件,对首道次从夹具端起旋,随后道次起旋点沿管轴向逐渐远离夹具端的旋压收口工艺路线进行了数值模拟研究。数值分析表明,所建立的旋压模型符合旋压收口工艺的金属塑性变形规律。旋压温度在1,200℃,管口出现局部变形失稳。壁厚在管端部增厚,在过渡圆角处减薄,且随着旋压温度的升高,管端的增厚和圆角的减薄都增大。最大等效应力应变分布在靠近收口管端的圆周外表面处,且随着旋压温度的增加都相应减小。

高强度焊缝金属韧性波动影响因素研究

邓贤辉

2012, 27(4): 13-15,20. doi: 10.19515/j.cnki.1003-1545.2012.04.004

[摘要](6) [PDF 356KB](0)

摘要:
针对某型高强度焊接材料焊缝金属韧性波动的现象进行了分析。通过对同一批次以及不同批次焊接材料焊缝金属低温冲击功数据进行统计、计算,结果表明,(1)对于同一批次焊接材料,韧性波动呈正态分布,应与不同焊接工艺控制状态所导致的冷速差异有关;(2)对于不同批次焊接材料,其硫磷元素的含量水平,是导致其韧性变化的关键因素。欲在工程上获得高韧性的焊接接头,可在焊接工艺和焊接材料杂质元素含量两个方面给予严格控制。

铅（Pb1）+钢（Q245R）爆炸焊接试验研究

邓光平, 侯发臣, 徐宇皓, 李军

2012, 27(4): 16-20. doi: 10.19515/j.cnki.1003-1545.2012.04.005

[摘要](10) [PDF 286KB](0)

摘要:
本文根据理论和半经验公式,确定了铅Pb1和钢Q245R两种金属的爆炸焊接工艺参数大致范围,即爆炸焊接窗口。再优选参数进行了工艺试验,并经外观检测、超声波检测、结合强度试验、显微观察等手段,对复合界面状态、结合强度进行了研究。结果表明,理论和经验公式对爆炸焊接参数的确定有较强指导意义,文中所选的试验参数保证了铅—钢良好的复合质量。

熔盐电解法制备TiW合金

刘喜波, 罗志涛, 邢朋飞, 常鹏北

2012, 27(4): 21-26. doi: 10.19515/j.cnki.1003-1545.2012.04.006

[摘要](3) [PDF 461KB](0)

摘要:
采用熔盐电解法直接由TiO₂和WO₃混合物电极制备了高W含量的TiW合金,并对电解中的电流变化、物相组成和组织演变进行了研究分析。在900℃和3.1 V的电解条件下,在熔融CaCl₂熔盐中,以石墨为阳极、TiO₂和WO₃的混合物为阴极进行电解,采用SEM、EDS和XRD等方法对电解还原过程中的产物进行了分析。电解后可制得成分可控的钛钨合金,氧含量较低。

弥散强化铜弥散相特征与其性能的关系

王永朝, 刘国元, 付自来, 陈会东, 雷竹芳, 李文甫

2012, 27(4): 27-32,37. doi: 10.19515/j.cnki.1003-1545.2012.04.007

[摘要](7) [PDF 1593KB](0)

摘要:
研究了不同氧化铝含量弥散铜中弥散相特征与其性能的关系。结果表明,低氧化铝含量的弥散铜中纳米相颗粒粒度均匀、弥散分布,颗粒间距较大。该材料塑性好,加工硬化速度慢。中等氧化铝含量的弥散铜纳米相粒度均匀、弥散分布,颗粒间距小,加工硬化速度快。高氧化铝含量弥散铜的纳米相存在多种形貌,且分布的均匀性差,材料难以加工。

仿生阻尼材料研究

程伟

2012, 27(4): 33-37. doi: 10.19515/j.cnki.1003-1545.2012.04.008

[摘要](10) [PDF 440KB](1)

摘要:
自然生物体结构经过漫长的进化,在减振和隔振等方面已经达到较高的效率。本文以大型陆生哺乳动物的皮层结构为仿生对象,根据其皮层的结构特征,从材料参数和结构两方面模仿其生物构造,设计出一种片状仿生类阻尼减振材料样件,并对该材料进行了台架试验,结果表明,该仿生阻尼材料有较为显著的减振降噪效果。

铺层角度偏差对曲面复合材料结构固化变形的影响分析

卞航, 粱宪珠, 张铖, 田宏伟

2012, 27(4): 38-41. doi: 10.19515/j.cnki.1003-1545.2012.04.009

[摘要](4) [PDF 296KB](0)

摘要:
本文阐述了铺层角度偏差对某变厚度曲面结构复合材料固化变形的影响。对铺层角度偏差的来源进行了归纳,采用考虑热膨胀和固化收缩的固化变形计算模型,对该变厚度的复合材料曲面层合板结构的固化变形进行了计算,计算结果与试验结果较为吻合,表明了计算模型的准确性。采用均匀试验设计方法,得到了该曲面结构铺层角度偏差在5°以内变化时的实验方案,对实验设计的计算结果进行了回归分析,结果显示,对于该曲面复合材料结构,总体上铺层角度偏差对固化变形的影响不大,相对的,-45°的铺层偏差对固化变形的影响较大,90°的铺层偏差对固化变形的影响较小。

辅助气体对RF-PECVD制备碳纳米管薄膜形貌的影响

赵景辉, 王六定, 沈中元, 吴宏景

2012, 27(4): 42-45,49. doi: 10.19515/j.cnki.1003-1545.2012.04.010

[摘要](6) [PDF 977KB](0)

摘要:
采用射频等离子体增强化学气相沉积(RF-PECVD)技术,以Ni为催化剂,经600℃裂解C₂H₂在Si基底上制备出定向碳纳米管薄膜。采用扫描电子显微镜(SEM)表征了刻蚀后Ni颗粒与沉积的碳纳米管薄膜的形貌。研究了辅助气体对等离子体预处理催化剂与碳纳米管生长的影响。结果表明:辅助气体(H₂与N₂)流量比对催化剂颗粒尺寸、分布以及碳纳米管生长有显著影响;合适的气体流量比有利于减少碳纳米管薄膜的杂质颗粒,促进其定向生长。预处理过程中气体流量比H₂:N₂=20:5时,预处理后催化剂Ni颗粒分布密度大、粒径小且分布范围窄,适合碳纳米管均匀着床;沉积生长碳纳米管薄膜时,H₂:N₂=20:15可得到纯度高、定向性好的碳纳米管。

反相微乳技术制备MoS₂纳米颗粒

刘美英, 李伯娜, 李晓倩, 单楠楠, 陈琳琳

2012, 27(4): 46-49. doi: 10.19515/j.cnki.1003-1545.2012.04.011

[摘要](4) [PDF 438KB](0)

摘要:
采用CTAB/甲苯/正丁醇/水反相微乳体系,以四硫代钼酸铵(ATTM)为前驱体,盐酸羟铵作为还原剂,合成了纳米MoS₂半导体材料。研究了在常温常压下ω₀、反应体系酸度、退火温度对产物MoS₂晶相、形貌和尺寸的影响,并探讨了其有关光学性能。

少量钴掺杂对Mn-Zn铁氧体结构和磁性质的影响

黄凤群, 王治, 成宁宁

2012, 27(4): 50-54. doi: 10.19515/j.cnki.1003-1545.2012.04.012

[摘要](5) [PDF 370KB](0)

摘要:
采用溶胶凝胶自燃烧法制备了钴掺杂的Mn-Zn铁氧体,研究了少量钴掺杂对其结构和磁性质的影响。利用X射线衍射仪对制备的粉末测试发现,Mn_0.4Zn_0.6-xCo_xFe₂O₄系列铁氧体都具有纯净的尖晶石结构。晶格常数和饱和磁化强度都随着钴替代量的增加而增加。μ_i-T线具有两个磁导率最大的峰值并且磁导率的第二峰值随着钴的增加向低温移动。磁导率的第二峰值的温度可以通过改变钴含量来调节。基于铁氧体中磁晶各向异性补偿模型,阐明了少量钴掺杂对铁氧体磁性质影响的作用机理。

冰晶石型氟化物K₃VF₆的水热合成表征及磁学性质研究

赫丽杰, 张冬, 冯守华, 陈岗, 邹勃

2012, 27(4): 55-58,63. doi: 10.19515/j.cnki.1003-1545.2012.04.013

[摘要](4) [PDF 473KB](0)

摘要:
采用水热法制备了冰晶石型氟化物K₃VF₆,通过粉末X-射线衍射、扫描电子显微镜、差热-热重分析等手段对化合物的性质进行了表征。化合物空间群为四方晶系。晶胞参数为a=13.570 Å,b=13.570 Å,c=8.671 Å,并对其磁学性质进行了研究。

掺镍介孔碳/聚苯胺复合材料吸波性能研究

沈中元, 王六定, 赵景辉, 吴宏景

2012, 27(4): 59-63. doi: 10.19515/j.cnki.1003-1545.2012.04.014

[摘要](3) [PDF 841KB](0)

摘要:
在制备出含镍介孔碳(OMC-Ni)和十二烷基苯磺酸钠(LAS)/HCl掺杂聚苯胺(PANI)复合物基础上,采用同轴传输线法测试了材料在2-18 GHz范围的电磁参数并获得其吸波性能。结果表明:提高介孔碳中镍掺杂量及改变复合物中PANI含量均能有效提高材料的反射损耗,且有效吸收带宽(≤–10 dB)与材料匹配厚度密切相关,如OMC-Ni0.05/PANI厚度d=1.9 mm时有效带宽为5.0 GHz (10.7–15.7 GHz)。

微观组织对0Cr17Ni4Cu4Nb马氏体不锈钢的耐点腐蚀性能的影响

查小琴, 韩红民, 谢玉林, 李雪峰, 张金民

2012, 27(4): 64-68. doi: 10.19515/j.cnki.1003-1545.2012.04.015

[摘要](8) [PDF 765KB](0)

摘要:
采用化学浸泡法和模拟闭塞电池方法研究了固溶+时效和固溶+调整+时效处理的0Cr17Ni4Cu4Nb马氏体不锈钢的耐点腐蚀性能,并与18-8型奥氏体不锈钢(316L)耐点蚀性能进行了对比。结果表明,0Cr17Ni4Cu4Nb马氏体不锈钢组织内富Cu析出相促进了点蚀坑萌生,而点蚀坑发展则与组织形貌有关。固溶+调整+时效处理的0Cr17Ni4Cu4Nb马氏体不锈钢因组织内析出富Cu相多而大,其萌生的点蚀坑密度较高,但由于马氏体板条较细,其点蚀坑尺寸和深度较小;固溶+时效处理的0Cr17Ni4Cu4Nb马氏体不锈钢因组织内析出富Cu相少而小,萌生的点蚀坑密度较低,但粗大的板条马氏体组织导致点蚀坑尺寸和深度较大。与18-8型奥氏体不锈钢耐点蚀性能对比表明,通过对0Cr17Ni4Cu4Nb马氏体不锈钢进行合理的热处理,其耐点蚀性能可与18-8型奥氏体不锈钢相当。

钛合金表面氩弧熔覆原位合成TiB₂-TiN显微组织与形成机理

丁元柱, 梁刚

2012, 27(4): 69-72. doi: 10.19515/j.cnki.1003-1545.2012.04.016

[摘要](3) [PDF 1233KB](0)

摘要:
以BN和Ni60A合金粉末作为预置涂层,采用氩弧热源在Ti6Al4V合金表面原位合成陶瓷颗粒复合涂层。经过热力学计算和扫描电子显微镜线扫描分析,利用X射线衍射仪进行涂层物相分析,确定陶瓷颗粒为TiB₂和TiN。利用扫描电子显微镜观察微观组织形貌,并探讨TiB₂-TiN颗粒的形成机理。实验结果表明,采用适宜的熔覆材料合金粉末成分和熔覆工艺参数,可以获得TiB₂-TiN颗粒复合涂层,TiB₂形态呈棒状和细条状,TiN形态呈颗粒状。颗粒尺寸细小,分布均匀,且与基体冶金结合。复合涂层的显微组织沿层深方向分为熔覆区、结合区和热影响区。

环氧压载舱涂料在PSPC新规范下的涂装过程控制

李松, 金晓鸿

2012, 27(4): 73-74,79. doi: 10.19515/j.cnki.1003-1545.2012.04.017

[摘要](4) [PDF 205KB](0)

摘要:
本文结合82 000 t散货船压载舱的涂装,介绍了在PSPC规范的执行过程中遇到的各种问题及解决办法,包括涂层检查员、检测仪器的配备,全封闭喷砂房、涂装房的建立,以及钢材表面处理、涂装过程控制等。

溶胶-凝胶法合成锂离子电池正极材料Li_1+xV₃O₈的初步探讨

王恩通, 杨林芳, 任引哲

2012, 27(4): 75-79. doi: 10.19515/j.cnki.1003-1545.2012.04.018

[摘要](1) [PDF 484KB](0)

摘要:
采用溶胶-凝胶法合成锂离子电池正极材料Li_1+xV₃O₈,并用X射线衍射、扫描电镜观察、充放电循环测试、循环伏安法扫描等,研究了_1+xV₃O₈的物相结构、表面形貌以及电化学性能等,并探索了合成工艺条件对材料的电化学性能的影响。结果表明,温度为400℃时合成的_1+xV₃O₈晶粒较为细小均匀,粒径大小相对较为均一,颗粒大小在0.5—1.0μm左右,这些小晶粒将有效地增加其比表面积,同时电化学性能较好,10mA/g的电流密度下首次放电容量为230 mAh/g,20次循环之后容量仍能达到180 mAh/g,循环性能较好。随着合成温度增高,首次放电容量减小,循环效率降低。

综述

美国舰船用钢板规范的演变与分析

王任甫, 赵彩琴, 蒋颖, 程欢欢

2012, 27(4): 80-85. doi: 10.19515/j.cnki.1003-1545.2012.04.019

[摘要](5) [PDF 313KB](0)

摘要:
从化学成分、力学性能、检验验收三个方面分析了美国舰船用HSLA-80/100、HY-80/100、HY-130钢板规范的演变特点,指出新规范的规定更加科学合理,性能要求更高,为舰艇装备的安全使用提供更可靠的保障。

磁流体的制备及应用

韩调整, 黄英, 黄海舰

2012, 27(4): 86-91,98. doi: 10.19515/j.cnki.1003-1545.2012.04.020

[摘要](2) [PDF 372KB](0)

摘要:
磁流体是具有广阔应用前景的功能液体。本文阐述了磁流体的主要制备方法,讨论了表征其性能的主要参数,着重介绍了磁流体在工程领域、生物医药、物质分选以及环境治理等方面的应用,展望了今后磁流体的研究与发展方向。

材料表面接枝聚乙二醇（PEG）刷的研究进展

刘明光, 张梦, 晏欣

2012, 27(4): 92-98. doi: 10.19515/j.cnki.1003-1545.2012.04.021

[摘要](6) [PDF 431KB](0)

摘要:
聚乙二醇(PEG)刷能形成压制细菌靠近、产生排斥渗透力、降低聚合物链段运动性的高亲水性层,可阻止蛋白质的非选择性吸附以及减少细菌和微生物的粘接,可提高基质表面的防污能力,对金属而言亦可增加其缓蚀性能。本文综述了聚乙二醇刷在聚合物、硅基材料和金属等材料表面的应用,并提出了聚乙二醇(PEG)刷在未来应用于非生物金属材料防污及防腐等方面的可能性。

常用高速切削刀具材料的性能分析与应用

姚辉, 吴琼, 金岩, 赵俊华

2012, 27(4): 99-101,110. doi: 10.19515/j.cnki.1003-1545.2012.04.022

[摘要](4) [PDF 242KB](0)

摘要:
要实现高速切削加工,刀具材料是关键,高速切削技术是随着刀具技术如刀具材料等的发展而发展起来的。本文介绍了高速切削加工中常用的聚晶金刚石、立方氮化硼、陶瓷、Ti (C,N)基金属陶瓷等材料和涂层刀具等的特性、应用范围和发展趋势,以促进高速切削技术的广泛应用。

电厂烟囱用钛-钢复合板钛复材焊接缺陷产生原因及预防措施

王小华

2012, 27(4): 102-105,110. doi: 10.19515/j.cnki.1003-1545.2012.04.023

[摘要](3) [PDF 595KB](0)

摘要:
对于钛-钢复合板而言,钛自身的焊接性有若干显著的特点,而且钛和钢熔焊的焊缝会产生脆裂,进一步增加了钛-钢复合板中钛复材焊接的复杂性。本文分析了电厂烟囱用钛-钢复合板钛复材焊接缺陷的产生原因,并提出了相应的预防措施。

海底管道的管材选用探讨

马坤明, 孙国民, 雷震名, 李旭, 刘新帅

2012, 27(4): 106-110. doi: 10.19515/j.cnki.1003-1545.2012.04.024

[摘要](6) [PDF 282KB](0)

摘要:
本文针对海底管道的特殊性,以DNV OS F101和API Spec 5L作为基本技术标准,通过对管道的主要性能指标和尺寸公差进行分析考虑,总结出海底管道的管材选用原则;根据DNV OS F101的相关补充要求,并结合荔湾3-1项目的深水管材选用情况,从厚径比、止裂韧性和塑性变形方面提出深水海底管道的管材选用建议。

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