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

2016年第31卷第5期

栏目

材料检测技术及失效分析
材料研究
综述

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材料检测技术及失效分析

悬臂弯曲加载试验机的设计及其应用

张亚军

2016, 31(5): 1-4. doi: 10.19515/j.cnki.1003-1545.2016.05.001

[摘要](9) [PDF 286KB](0)

摘要:
压力容器、桥梁结构、海洋工程结构等在服役过程中经常会在弯曲应力作用下发生失效,因此,研究上述结构的材料或构件在弯曲应力作用下的力学行为具有重要意义。悬臂弯曲加载方式不仅可以产生一个弯曲应力,而且可以通过调长力臂长度,使得只须在试样施力端施加一个很小的力,就能够在试样的最大弯矩附近产生一个甚至可以超过材料屈服强度的应力,对试验机的载荷容量要求不高,因此,在试验领域应用前景广阔。本文根据悬臂弯曲加载方式的特点,从试样的施力端夹具、约束端夹具、力臂调节装置、试验机作动器抗偏心能力、机架刚性等方面进行分析、探讨和设计,并以10CrNiMo结构钢为研究对象,介绍了在该加载方式下的试验应用,包括材料及构件的高低周疲劳、低周疲劳表面裂纹扩展速率,以及材料及构件的静态拉伸或压缩性能等试验。

Ti80钛合金J_IC转K_IC误差分析研究

党恒耀, 陈沛, 张利娟

2016, 31(5): 5-9. doi: 10.19515/j.cnki.1003-1545.2016.05.002

[摘要](8) [PDF 253KB](0)

摘要:
通过对Ti80钛合金J_IC转K_IC进行误差分析,得出产生误差的主要原因是试样不满足小范围屈服,利用"有效裂纹尺寸"的思想进行修正,修正后误差由12%减小到5%。

材料研究

370MPa级10CrNiCu铸钢连续冷却相变行为

杨澍, 张玉祥, 杨超飞

2016, 31(5): 10-12. doi: 10.19515/j.cnki.1003-1545.2016.05.003

[摘要](6) [PDF 306KB](0)

摘要:
采用Gleeble热/力模拟试验、结合金相及硬度分析结果绘制了370MPa级10CrNiCu铸钢连续冷却曲线。结果表明,10CrNiCu铸钢在较宽的冷却速度范围内存在粒状贝氏体组织,对于大壁厚铸钢很难通过热处理消除。铸钢在不同冷却速度下硬度的变化规律,可采用玻尔兹曼函数较好的描述。

基于插销试验的10Ni8CrMoV钢焊接冷裂纹敏感性分析

成应晋, 刘海涛, 杜义, 杨澍, 郑文健, 代雪佳

2016, 31(5): 13-18. doi: 10.19515/j.cnki.1003-1545.2016.05.004

[摘要](9) [PDF 1820KB](0)

摘要:
测定了10Ni8CrMoV钢在4种焊接工艺条件下的插销临界断裂应力和焊接热循环参数,并结合插销断口微观组织观察,综合分析了该钢的焊接冷裂纹敏感性并得出了相应临界断裂应力预测公式。研究结果表明,10Ni8CrMoV钢具有较强的焊接冷裂纹敏感性,提高预热温度及后热均显著降低其焊接冷裂纹敏感性,临界应力预测公式与小铁研试验结果吻合较好。

10Ni8CrMoV钢焊接模拟热影响区的组织与性能

杜义, 杨澍, 成应晋, 蒋颖

2016, 31(5): 19-25. doi: 10.19515/j.cnki.1003-1545.2016.05.005

[摘要](3) [PDF 774KB](0)

摘要:
采用焊接热模拟试验方法,模拟980 MPa级10Ni8CrMoV高强钢焊接接头热影响区的不同区域,通过对不同线能量条件下不同区域的拉伸、冲击试验及各个区域的组织分析,研究了该钢模拟热影响区的组织和性能。结果表明,该钢模拟热影响区粗晶区强度、塑性较基体显著降低;各区域低温冲击韧性随线能量的增大变化不明显,临界区韧性最低、为焊接接头的薄弱区域,粗晶区存在较多连续分布的奥氏体薄膜,是粗晶区低温冲击韧性较高的主要原因。

一种铜沉淀强化铁素体钢焊接热影响区性能研究

张毅斌

2016, 31(5): 26-30. doi: 10.19515/j.cnki.1003-1545.2016.05.006

[摘要](5) [PDF 597KB](0)

摘要:
通过Gleeble热模拟试验,研究了一种低碳铜沉淀纳米相强化铁素体钢焊接热影响区组织及性能,测试了试验钢粗晶区焊接CCT曲线。结果表明,试验钢焊接粗晶区组织主要为贝氏体,其它区域均为铁素体;铜沉淀纳米强化相随热循环不同而发生不同演变,从而引起热影响区性能变化。试验钢粗晶区冲击功及硬度与基体相当,细晶区、临界区及亚临界区冲击功均高于基体,有一定软化现象。在试验t_8/5范围内,试验钢粗晶区对焊接热输入较为敏感,随t_8/5的增加,组织粗化,并产生较多的粒状贝氏体组织,冲击功降低明显。

10Cr5NiMoV钢表面激光成形修复层的组织及性能研究

王杏华, 吴艳明, 孟威, 张成杰

2016, 31(5): 31-35. doi: 10.19515/j.cnki.1003-1545.2016.05.007

[摘要](3) [PDF 447KB](0)

摘要:
以Inconel 625合金为修复材料,分析了10Cr5NiMoV钢表面激光成形层的组织特点,并考察了修复样件的抗拉强度、耐蚀和耐磨性能。结果表明,修复试样无裂纹、熔合不良等缺陷,热影响区宽度小于300μm,修复区枝晶细小,枝晶间为针状NbC和不规则形状Laves相;修复区和基体形成良好的冶金结合,拉伸试样断裂于基体,抗拉强度854MPa;修复区的硬度高于基体,低于热影响区,耐蚀性比基体提高约15倍,耐磨性提高约1.6倍。

Nb含量对625合金带极堆焊层耐晶间腐蚀性能的影响

黄健成, 姚上卫, 姚润钢

2016, 31(5): 36-39. doi: 10.19515/j.cnki.1003-1545.2016.05.009

[摘要](7) [PDF 367KB](0)

摘要:
研究了不同Nb含量对625合金带极堆焊金属的组织转变及耐晶间腐蚀性能的影响。结果表明,Nb含量的增加导致堆焊层耐腐蚀性能显著下降。Nb含量较低时,合金中析出相以MC为主,Laves相很少,具有较好的耐腐蚀性能。Nb含量增加后,在枝晶间产生强烈偏析,促进合金中富Nb、Mo、Si的Laves相的析出和长大。块状形态的Laves相本身贫铬并造成枝晶间区域较大的成分差异,导致析出相附近成为晶间腐蚀的薄弱区,明显加快合金的腐蚀速率。

不同焊接方法对哈氏合金C-276焊缝组织和耐晶间腐蚀性能的影响

任冠鹏, 郭小辉, 刘志颖, 徐家磊, 张云浩

2016, 31(5): 40-44. doi: 10.19515/j.cnki.1003-1545.2016.05.010

[摘要](8) [PDF 477KB](0)

摘要:
采用ASTM-G28B法进行晶间腐蚀试验,分别研究了手工GTAW和手工GMAW对哈氏合金C-276焊缝组织和耐晶间腐蚀性能的影响。结果表明,手工GMAW焊接的C-276合金,焊缝区析出碳化物第二相较多,晶间腐蚀倾向更大。

P550和In718合金焊接分析

王灵水, 杨俊峰, 范芳雄, 刘军

2016, 31(5): 45-48. doi: 10.19515/j.cnki.1003-1545.2016.05.011

[摘要](11) [PDF 378KB](0)

摘要:
采用ERNi Cr Mo-3焊丝对高氮奥氏体不锈钢P550和镍基高温合金In718进行焊接试验,焊接试样分别在面弯55°和背弯30°时发生断裂。通过分析发现:造成弯曲试验不通过的原因是由于P550和In718合金的焊接属低匹配连接,弯曲过程中的塑性变形完全由熔敷金属承担,而熔敷金属的延伸率较小所致。

33mm厚TC4锻件电子束焊接接头组织与性能

刘希林, 徐家磊, 王莹, 耿永亮, 王岗

2016, 31(5): 49-52. doi: 10.19515/j.cnki.1003-1545.2016.05.012

[摘要](2) [PDF 254KB](0)

摘要:
对33 mm厚TC4锻件进行了电子束焊接试验,在合适的工艺参数下得到了无内部缺陷、正反面成形良好的接头。室温下对该接头的显微组织、显微硬度和力学性能进行了测试。结果显示,焊缝处、热影响区组织主要是由β转变基体和α'形成的马氏体组织,焊缝处晶粒粗大,热影响区处马氏体细小分布不均;焊缝处硬度略低于母材处硬度,接头整体硬度分布均匀,无明显弱化区域;接头焊缝处屈服强度略低于母材,抗拉强度达到956 MPa,焊缝处冲击值KV₂达到56 J,焊缝具有良好的韧性。

Ti75合金板材拉伸性能和冲击韧性各向异性的研究

纪大伟, 刘茵琪, 陈涛, 郝晓博, 张逸

2016, 31(5): 53-58. doi: 10.19515/j.cnki.1003-1545.2016.05.013

[摘要](8) [PDF 633KB](0)

摘要:
通过分析组织和织构研究了Ti75合金板材拉伸性能和冲击韧性的各向异性。结果表明,Ti75板材横向(transverse direction,TD)的抗拉强度、屈服强度、伸长率和冲击韧性均优于轧向(rolling direction,RD)的对应指标。由于板材横向的屈服强度远大于轧向的屈服强度,使得板材横向屈强比(R_p0.2/R_m)远大于轧向的屈强比。Ti75 板材为 $\mathrm{B}/\mathrm{T}$ (basal/transverse) 织构类型, 主要织构组分为 $\{0002\}<11 \overline{2}0>$ (B 织构 $)、\{10 \overline{1} 3\}$ $<11 \overline{2}0>$ (B31 织构) 和 $\{11 \overline{2} 0\}<10 \overline{1} 0>(\mathrm{T}$ 织构), 织构造成横向和轧向拉伸时棱柱面滑移的 Schmid 因子不同。Ti75板材横轧向屈服强度的差异主要与织构引起晶粒滑移系启动的难易不同有关,抗拉强度主要取决于元素的强化作用,主要影响因素的不同造成了板材不同方向屈强比存在较大的差异。

铁镍基耐蚀合金凝固组织控制研究

王新鹏, 陈帅超, 宁天信

2016, 31(5): 59-63. doi: 10.19515/j.cnki.1003-1545.2016.05.014

[摘要](5) [PDF 350KB](0)

摘要:
采用固定式电渣重熔工艺、单电极导电结晶器抽锭电渣重熔工艺和双极串联抽锭电渣重熔工艺以不同的熔化速度生产出UNS N08825合金电渣锭,分析了电渣锭的结晶组织、热加工性能以及三种冶炼工艺的电极熔化速度、冷却条件和温度场差别。结果表明,当UNS N08825合金电渣锭凝固组织的柱状晶方向与纵轴方向夹角θ不大于54°时,钢锭具有良好的热加工塑性。

铜掺杂磷酸锌钠的制备及其太阳光反射性能研究

程稳昌, 苏孟兴, 汪涛, 王晶晶

2016, 31(5): 64-69,96. doi: 10.19515/j.cnki.1003-1545.2016.05.015

[摘要](4) [PDF 427KB](0)

摘要:
采用共沉淀法制备铜掺杂磷酸锌钠作为热反射材料,通过XRD、SEM、UV-VIS-NIR分光光度计对产物进行表征,探讨了溶液pH值、掺杂量与热处理温度对产物晶体结构、表面形貌以及反射性能的影响。结果表明,当溶液pH从6增加到10时,样品NaZn_0.5(Cu)_(0.5)PO₄的近红外反射率先升高后降低,当溶液pH值为9时,其近红外反射性能最优;随着铜掺杂量的增加,样品NaZn_1-x(Cu)_xPO₄的近红外反射率先升高后降低,当x=0.5时,其近红外反射率最高;热处理温度从400℃升高至700℃后,样品NaZn_0.5(Cu)_0.5PO₄的近红外反射率逐渐升高,经700℃热处理后近红外反射率高达60.4%。

引发体系对乙烯基酯树脂固化行为及厚截面层压板力学性能的影响

蔡欢欢, 桂林, 李想, 郭万涛

2016, 31(5): 70-75. doi: 10.19515/j.cnki.1003-1545.2016.05.016

[摘要](7) [PDF 283KB](0)

摘要:
选取预促进型乙烯基酯树脂(VE)为树脂基体,过氧化甲乙酮、过氧化异丙苯、过氧化乙酰丙酮及其复配体系作引发剂。通过差示扫描量热法(DSC)及凝胶试验研究了不同引发体系下树脂的固化行为。采用真空辅助树脂传递模塑工艺(VARTM)制备了乙烯基酯树脂/玻璃纤维复合材料层压板,通过复合材料的弯曲性能及切割面状态研究,筛选了适用于高温下厚截面乙烯基酯树脂/玻璃纤维复合材料层压板成型的引发体系。结果显示,引发剂类型及用量均影响树脂体系的固化行为,对于高温下厚截面复合材料层压板的成型,需选用合适用量的低放热引发剂;通过室温放置1个月的后固化措施,将显著提高厚截面乙烯基酯树脂/玻璃纤维复合材料层压板的弯曲性能。

阻尼材料的老化对其减振性能影响数值模拟分析

周红兵, 王兵, 赵树磊, 郭万涛

2016, 31(5): 76-80. doi: 10.19515/j.cnki.1003-1545.2016.05.017

[摘要](4) [PDF 492KB](0)

摘要:
采用PANTRAN/NASTRAN有限元数值模拟分析软件,对未老化和使用10年的某型粘弹性阻尼材料处理的基座减振特性进行了预测分析。结果表明,在500 Hz以内的频率范围内,未老化和使用10年的材料,其加速度振级变化约为5d B以上,尤其在300 Hz以内的低频段,变化达10 d B以上。

轨道车辆橡胶堆材料热空气老化性能研究

孙琳, 曹志伟, 林化强, 林鹏, 胡昌飞, 王兵

2016, 31(5): 81-85. doi: 10.19515/j.cnki.1003-1545.2016.05.018

[摘要](6) [PDF 445KB](0)

摘要:
采用扫描电镜(SEM)、核磁共振交联密度仪对热空气老化前后某轨道车辆橡胶堆材料结构进行对比分析,并分析了其常规力学性能和动态力学性能的变化。试验结果表明,80℃条件下,随着老化时间的延长,材料内部结构变化直观上不明显,交联密度先增大后减小,拉伸强度先增大后减小,拉断伸长率呈减小趋势,硬度呈增大趋势,储能模量逐步增大,损耗因子先增大后减小。

不同PH值的脱漆剂对轨道交通铝合金表面复合涂层的脱漆效果和基材腐蚀影响研究

曹志伟, 孙琳, 韦涛, 林化强, 林鹏, 史洪微, 刘福春, 韩恩厚

2016, 31(5): 86-90. doi: 10.19515/j.cnki.1003-1545.2016.05.019

[摘要](6) [PDF 564KB](0)

摘要:
考察了弱酸性(p H=5)、弱碱性(p H=8)和碱性(p H=10)脱漆剂对轨道交通用7系铝合金表面复合有机涂层(磷化底漆、环氧底漆和聚氨酯面漆)的脱漆效果。结果发现,不同脱漆剂的脱漆时间有明显差别,弱酸性脱漆剂快于弱碱性和碱性脱漆剂;从脱漆的效果来看,弱碱性脱漆剂的脱除效果最为显著。浸泡实验表明,酸碱性不同的脱漆剂对铝合金基材造成的腐蚀明显不同,弱酸性脱漆剂造成铝合金的局部点蚀,弱碱性脱漆剂对铝合金基本不造成腐蚀,而碱性脱漆剂则会造成铝合金的全面腐蚀。

综述

环氧改性聚硅氧烷的合成与研究

张海浪, 饶秋华, 李喻, 袁刚, 赵宇泰

2016, 31(5): 91-96. doi: 10.19515/j.cnki.1003-1545.2016.05.020

[摘要](7) [PDF 273KB](1)

摘要:
环氧改性聚硅氧烷不仅具有普通聚硅氧烷的各种优异性能,还具有环氧基团的高强度粘接性、低收缩率、加工性能好等优点。另外,环氧改性聚硅氧烷可以利用环氧基多种多样的固化剂来丰富其固化方式、扩大其应用范围。本文重点介绍了合成环氧改性聚硅氧烷的五种方法:(1)硅氢加成法;(2)开环聚合法;(3)环氧基开环反应法;(4)双键氧化成环法;(5)缩聚法。概述了各种方法的特点及该领域的最新研究成果,最后展望了环氧改性聚硅氧烷未来发展方向。

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