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5期

栏目

材料研究
综述

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材料研究

K型坡口厚板的埋弧焊焊接工艺改进研究

龙兴平, 张成杰, 贺智涛

2012, 27(5): 1-3. doi: 10.19515/j.cnki.1003-1545.2012.05.001

[摘要](1) [PDF 237KB](0)

摘要:
采用传统埋弧焊焊接工艺、实心气体保护焊打底和埋弧焊填充相结合的新工艺,进行厚板K型接头的埋弧焊焊接工艺改进研究。结果表明,新工艺在确保焊接质量稳定性的情况下,大幅度提升焊接效率,并能有效减轻碳弧气刨烟尘、噪声等对焊工的危害。

大尺寸刚性试板抗裂性试验的拘束度研究

吴松林, 张成杰, 龙兴平

2012, 27(5): 4-7. doi: 10.19515/j.cnki.1003-1545.2012.05.002

[摘要](3) [PDF 364KB](0)

摘要:
本文采用有限元计算和试验测试两种方法对大尺寸刚性试板抗裂性试验的拘束度进行了研究,结果表明,两者的拘束度结果吻合良好。试验焊缝中间的拘束度最大,试验焊缝两端的拘束度最小;局部横向加强筋位置的拘束度大,而远离加强筋逐渐变小。

回火工艺对连轧10MnNiCr钢板组织性能的影响

杨景红, 刘刚

2012, 27(5): 8-11. doi: 10.19515/j.cnki.1003-1545.2012.05.003

[摘要](2) [PDF 1405KB](0)

摘要:
研究了热轧态及热轧后回火两种状态下10MnNiCr钢板的性能。通过光学显微镜、扫描电镜、透射电镜分析了回火工艺对材料组织及性能的影响。试验结果表明, 轧态钢板回火后韧性提高, 钢板断口分层撕裂现象得到改善。微观组织分析表明, 钢板回火后珠光体中渗碳体由片层状转变为短棒状或粒状, 另外, 晶界转变物发生球化, 位错发生回复。微观组织结构的变化及位错回复是回火后钢板性能改善的主要原因。

循环淬火工艺对连铸10CrNi3MoV钢组织与性能的影响

张永峰, 武春学, 邵飞, 任方杰

2012, 27(5): 12-16. doi: 10.19515/j.cnki.1003-1545.2012.05.004

[摘要](1) [PDF 1016KB](0)

摘要:
针对高温热成型及正常调质处理后结构件用连铸10CrNi3MoV钢性能恶化这一问题,采用循环淬火热处理工艺研究了力学性能、显微组织及晶粒度。结果表明,采用860℃三次循环淬火+高温回火（630℃×3 h）热处理工艺,能够有效细化连铸10CrNi3MoV钢的晶粒,改善其低温韧性,使其力学性能满足使用要求。

新型440MPa船板火工矫正、水火弯板工艺性能与组织分析研究

刘刚, 刘伟, 杨景红

2012, 27(5): 17-19. doi: 10.19515/j.cnki.1003-1545.2012.05.005

[摘要](0) [PDF 596KB](0)

摘要:
本文针对低碳、微合金化技术及TMCP工艺轧制的新型440 MPa船板,进行了钢的火工矫正、水火弯板工艺试验。对火工后的力学性能进行测试,并对微观组织进行了分析。试验结果表明:新型440 MPa船板对火工矫正加热温度较敏感,具有较好的水火弯板工艺适应性。

35CrMo钢的调质工艺控制

李永义, 顾海龙

2012, 27(5): 20-22. doi: 10.19515/j.cnki.1003-1545.2012.05.006

[摘要](4) [PDF 522KB](0)

摘要:
支座的限位结构设计中要求剪切销的屈服强度波动幅度小于5%,为了使材料的性能满足设计要求,需要对调质过程中的温度和时间进行严格控制。对比淬火温度、回火温度以及各自的保温时间对材料强度和韧性的影响,结果表明,回火温度及其保温时间是影响材料强度和韧性的主要因素。通过试验验证,将回火温度波动控制在±15℃以内,回火时间在60—120 min以内可使调质后的35CrMo满足设计要求。

抽拉速度对Ti-48Al-8Nb合金定向凝固组织的影响

熊义龙, 沈军, 杜玉俊, 冯周荣

2012, 27(5): 23-27. doi: 10.19515/j.cnki.1003-1545.2012.05.007

[摘要](8) [PDF 1076KB](0)

摘要:
采用Bridgeman定向凝固设备成功制备了Ti-48Al-8Nb(原子分数,%)合金定向凝固试样,分析了不同抽拉速度对柱状晶形貌及过渡区、稳态区和淬火区凝固组织的影响。实验结果表明:在不同抽拉速度下,柱晶沿抽拉方向生长良好,柱状晶内部片层取向一致,与生长方向呈45°、90°夹角;当抽拉速度为8μm/s时,固液界面以胞状形貌向前推进,抽拉速度增大到15μm/s时固液界面开始向树枝状生长转化,随着抽拉速度进一步增大,二次枝晶间距逐渐变小,组织明显细化,片层间距显著减小;组织中与生长方向垂直的片层组织所占比例随抽拉速度增大而增加。

热处理制度对Ti-10V-2Fe-3Al组织性能的影响

王美姣, 孟祥军, 廖志谦

2012, 27(5): 28-32. doi: 10.19515/j.cnki.1003-1545.2012.05.008

[摘要](9) [PDF 1400KB](1)

摘要:
本文研究了不同固溶和时效温度对Ti-10V-2Fe-3Al合金组织和性能的影响,结果表明,随着固溶温度的升高(700—820℃),组织中的α相含量减少,β相含量增加。时效处理可以提高β基体强度,使材料的强度随固溶温度的升高而升高,塑性下降;随着时效温度的升高(420—620℃),合金的组织成分更加均匀,塑性明显提高,但强度下降。760℃/2h固溶+520℃/8h时效,材料的综合性能最好。

20g钢搪瓷层组织与性能研究

周立文, 王振廷, 梁刚, 王洋

2012, 27(5): 33-36. doi: 10.19515/j.cnki.1003-1545.2012.05.009

[摘要](4) [PDF 663KB](0)

摘要:
以20g钢为基板,Fe-Cr-Al合金为电弧喷涂线材,采用高速电弧喷涂技术和一次搪烧法,在20g钢表面成功制备了搪瓷层。利用SEM、EDS分析了搪瓷层的显微组织结构和元素分布情况,测试了搪瓷层的耐热震性、耐磨性。结果表明:烧结温度840℃、保温4min,有Fe-Cr-Al合金打底层的试样耐热震温度为440℃、没有打底层的试样耐热震温度为400℃;在载荷为200N,磨损时间为30min试验中,有Fe-Cr-Al合金打底层的试样的耐磨性是没有打底层的试样的3倍。

3D纤维增强复合材料的结构对力学性能的影响

雷忆三, 陈佳, 张瑞刚, 王富强, 闫丽丽

2012, 27(5): 37-41. doi: 10.19515/j.cnki.1003-1545.2012.05.010

[摘要](3) [PDF 866KB](0)

摘要:
研究了树脂基镀镍碳纤维3D复合材料的不同结构,包括三维五向、正交三向结构对3D复合材料拉伸性能和冲击性能的影响。进行了两种试件力学性能的测定,结果表明,三维五向3D复合材料和正交三向3D复合材料都能达到高的力学性能,在纤维体积含量相近的情况下,三维五向3D复合材料的拉伸强度和冲击强度较正交三向3D复合材料高,拉伸强度可达920 MPa、冲击强度达150 KJ/m2。通过对编织结构的设计,可以设计3D复合材料的性能。

一种雷达吸波涂层厚度无损检测的方法

李松, 于海涛, 郑添水

2012, 27(5): 42-45. doi: 10.19515/j.cnki.1003-1545.2012.05.012

[摘要](6) [PDF 652KB](0)

摘要:
本文介绍了一种雷达吸波涂层厚度无损检测的方法,并重点讨论了其测试结果,结果表明,该测试方法的测试结果与标准参考样板数据具有很好的吻合,该方法方便灵活,测量范围广,精度高,可用于吸波材料现场厚度质量控制。

环氧树脂电磁屏蔽涂料的研究

王惠娟, 王保国, 张世麟

2012, 27(5): 46-49. doi: 10.19515/j.cnki.1003-1545.2012.05.013

[摘要](5) [PDF 566KB](0)

摘要:
以环氧树脂为基料、银粉为导电填料制备了环氧树脂电磁屏蔽涂料。研究了电磁屏蔽涂料的导电性能、屏蔽效能以及高、低温实验对材料性能的影响,确定了环氧树脂电磁屏蔽涂料在-60℃—125℃温度范围内屏蔽效能可以达到60 dB,并保持稳定工作。

两种船体钢耐海水腐蚀性能对比

邓贤辉

2012, 27(5): 50-52. doi: 10.19515/j.cnki.1003-1545.2012.05.014

[摘要](2) [PDF 443KB](0)

摘要:
针对10MnNiCr钢、新型440 MPa船体钢,开展了钢的自然腐蚀电位测试、室内加速腐蚀试验,1年期北海海域裸钢海港挂片试验。试验结果表明,由于钢的合金成分不同,10MnNiCr钢表现出较好的耐海水腐蚀性能。

硝酸作为阳极电解液在锌-铈液流电池中的应用

王少鹏, 费敬银, 张午花, 万冰华, 陈叶, 王磊, 王少兰

2012, 27(5): 53-57. doi: 10.19515/j.cnki.1003-1545.2012.05.015

[摘要](1) [PDF 760KB](0)

摘要:
锌-铈液流电池是一种全新的液流电池体系。但由于铈阳极一侧的低溶解度,使得锌-铈电池在应用方面受到很大限制。使用硝酸作为铈阳极一侧电解液,可以增大铈的溶解度,从而大幅提升液流电池的储能量。随后对电池的充放电性能进行了测试,结果表明液流电池体系使用硝酸比甲磺酸作为阳极电解液,电池充放电性能更加稳定。

海底生物燃料电池中304不锈钢（06Cr19Ni10）阴极腐蚀保护作用研究

徐谦, 付玉彬, 卢志凯, 刘媛媛, 张业龙

2012, 27(5): 58-62. doi: 10.19515/j.cnki.1003-1545.2012.05.016

[摘要](2) [PDF 931KB](0)

摘要:
以304不锈钢（06Cr19Ni10）作为阴极构建海底生物燃料电池装置,研究了该电池对其海水腐蚀的阴极保护作用。自然腐蚀状态下不锈钢电位为-260 mV,阴极保护试样为-340 mV。荧光显微镜（FM）和扫描电镜（SEM）观察结果表明,两组试样的表面微生物附着情况差别不大,阴极保护试样表面腐蚀程度较低。电化学阻抗法及极化曲线测试表明,通电保护试样的阻抗值随时间增加逐渐增大,腐蚀电流密度I_corr逐渐减小,保护试样的抗腐蚀能力增强,电池装置对不锈钢阴极起到一定的保护作用。

残余应变对表面裂纹扩展速率的影响

张亚军, 张利娟

2012, 27(5): 63-66. doi: 10.19515/j.cnki.1003-1545.2012.05.017

[摘要](5) [PDF 339KB](0)

摘要:
在悬臂弯曲加载方式下,采用逐级递增的多级名义应变控制表面裂纹前缘应变的试验方法,进行了在改换名义应变级别控制时残余应变调零和不调零时10CrNiMo结构钢的低周疲劳表面裂纹扩展速率试验,对试验结果进行了比较和分析,结果表明:残余应变会减缓表面裂纹的扩展速率,残余应变越大,这种减缓效果越显著;在过渡为下一级名义应变时残余应变调零将会获得较快的表面裂纹扩展速率。

基于ANSYS的高压气瓶疲劳分析设计

任方杰, 邵飞, 武春学, 张永峰

2012, 27(5): 67-70. doi: 10.19515/j.cnki.1003-1545.2012.05.018

[摘要](2) [PDF 535KB](0)

摘要:
随着工业气体的高速发展,高压气瓶使用次数日益增多,从而导致气瓶承受循环载荷的情况也随之增加,产生疲劳失效事故的可能性也在加大,人们开始越来越重视气瓶的疲劳分析设计。本文以某高压无缝钢瓶为实例,介绍了基于ANSYS软件的气瓶疲劳分析设计中主要步骤和注意事项。

综述

舰艇舱室隔热材料现状及性能测试方法的异同

张建设, 乔冬平

2012, 27(5): 71-74. doi: 10.19515/j.cnki.1003-1545.2012.05.019

[摘要](2) [PDF 447KB](0)

摘要:
为了保障舰艇舱室内必备的工作和生活环境,各类舰艇均需按设计要求安装隔热材料。随着新材料的开发和原有材料工艺的提高,以及舰艇现代化发展的需要,隔热材料在不断的更新换代。本文综述了我国舰艇舱室隔热材料的现状及美国舱室隔热材料的发展水平,并对中美两国隔热材料性能测试方法的异同如烟密度、毒性、老化性能、燃烧性能等进行了分析比较,以期对我国隔热材料的研究与应用提供参考。

纳米吸波材料的研究进展

张学良, 徐鹏飞, 张娇霞, 王相

2012, 27(5): 75-80. doi: 10.19515/j.cnki.1003-1545.2012.05.020

[摘要](2) [PDF 428KB](0)

摘要:
介绍了纳米吸波材料的吸波原理。叙述了碳纳米管、纳米金属与合金、纳米陶瓷、纳米氧化物、纳米导电高分子几类吸波材料的特点和应用情况。比较了各种吸波材料的优缺点,对吸波材料的研究前景进行了展望。

高分子电致发光材料及器件的研究进展

赵晨, 李昊, 郑亚萍

2012, 27(5): 81-86. doi: 10.19515/j.cnki.1003-1545.2012.05.021

[摘要](3) [PDF 428KB](0)

摘要:
高分子电致发光材料由于其卓越的性能,近年来取得了飞速发展。本文阐述了有机高分子电致发光材料的工作原理、种类及器件发展现状,并对今后的发展趋势和应用前景进行了展望。

电子束冷床熔炼TC4合金研究进展

包淑娟