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

2017年第32卷第1期

栏目

材料检测技术及失效分析
海洋防腐防污技术
材料研究
综述

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材料检测技术及失效分析

材料疲劳与断裂试验中的若干问题（1）

张亚军

2017, 32(1): 1-5. doi: 10.19515/j.cnki.1003-1545.2017.01.001

[摘要](4) [PDF 449KB](0)

摘要:
材料疲劳与断裂试验结果的准确性与有效性受多种因素的影响。结合试验数据,从试样加工(包括试样缺口加工形式及试样加工质量)和试验控制参量两个方面,分析讨论这些因素对材料疲劳与断裂试验结果的影响,为开展材料疲劳与断裂试验、获得准确有效的试验数据提供参考,从而为工程设计及可靠性服役提供依据。

微观组织对5083 H116铝合金板腐蚀性能的影响

张文利, 查小琴, 罗先甫, 刘晓勇

2017, 32(1): 6-11. doi: 10.19515/j.cnki.1003-1545.2017.01.002

[摘要](6) [PDF 2125KB](0)

摘要:
本文利用扫描电镜,光学显微镜和表面3D显微镜、晶间腐蚀和剥落腐蚀试验方法等研究两种厚度的5083 H116铝合金板微观腐蚀行为,结果表明:铝板不同厚度处其微观组织特征不同,如晶粒形状,β相(Mg₂Al₃或Mg₅Al₈)尺寸和含量等;β相含量较高的试样对晶间腐蚀比较敏感,发生再结晶的表面区域晶界上容易沉积连续的β相,晶间腐蚀试验后可观察到网状晶界;β相含量较低且均匀弥散分布的表面区域表现出较低的晶间腐蚀敏感性,冷变形后形成的平直且定向分布的晶界有利于晶间腐蚀向深处发展;铝板近表面β相较细小且分布均匀的区域表现出良好的抗剥落腐蚀性能,中心区域β相尺寸稍大,剥落腐蚀试验面腐蚀深度稍有增加,β相尺寸增大、含量增多则容易诱发点蚀。

海洋防腐防污技术

丙烯酸锌自抛光防污涂料的配套性及防污性能研究

邓冰锋, 谢志鹏, 王晶晶, 汤黎容, 张黎黎

2017, 32(1): 12-17. doi: 10.19515/j.cnki.1003-1545.2017.01.003

[摘要](3) [PDF 2485KB](0)

摘要:
以自制的丙烯酸锌树脂为基料制备自抛光型防污涂料,研究了该自抛光防污漆与配套连接漆的附着特性,同时对该防污涂料的自抛光性能及防污性能进行了研究。结果表明,该防污涂料与配套连接漆的层间附着力大于2 MPa,且以防污漆内聚断裂为主,表明涂层具有较好的配套附着性;防污涂料的自抛光速率稳定,基本保持在65μm/a;经过3年浅海挂板试验后,漆膜表面无任何海洋污损生物附着,防污性能良好。

防腐蚀涂层在海水压力交变环境下的性能变化及对比研究

江水旺, 汤黎容, 王佳妮, 陶乃旺, 王萌, 王祥

2017, 32(1): 18-23. doi: 10.19515/j.cnki.1003-1545.2017.01.004

[摘要](3) [PDF 3824KB](1)

摘要:
本文对3种防腐涂料进行了模拟深海压力交变环境下的防腐试验,对涂层吸水率、附着力、表面形貌、耐阴极剥离性及抗氯离子渗透性进行了测试。试验结果表明,在压力交变环境下,涂层受到压缩与膨胀的相互作用,涂层内部的孔隙增大,氯离子、水和氧气等腐蚀介质较常压下更容易渗透进入涂层或渗入到涂层与底材的连接界面,使涂层的吸水过程加快并导致涂层阴极剥离及抗氯离子渗透性能大大降低。从涂层表面形貌上看,腐蚀介质渗入和聚积导致了涂层内可溶物质析出,并随着涂层内部传输路径扩散到涂层表面,最终出现涂层开裂等现象。

含氟丙烯酸硅烷酯树脂的合成及其水解性能研究

刘盼金, 邓冰锋, 李澄, 谢志鹏, 王晶晶

2017, 32(1): 24-29. doi: 10.19515/j.cnki.1003-1545.2017.01.005

[摘要](9) [PDF 320KB](0)

摘要:
研究了含氟丙烯酸硅烷酯树脂合成中单体滴加时间、反应温度和引发剂含量这3个因素对树脂分子量、分子量分布及反应放热的影响,确定了最佳合成工艺条件。通过红外光谱(FT-IR)和差示扫描量热仪(DSC)对树脂官能团和玻璃化转变温度进行分析,考察了丙烯酸硅烷酯单体含量、含氟丙烯酸单体含量及侧链甲基对树脂水解速率的影响。结果表明,树脂的水解速率随丙烯酸硅烷酯单体含量的升高而升高,随含氟单体含量的增加而降低,当合成所用的丙烯酸硅烷酯单体中不含有甲基时其水解速率比较大。

海洋工程应用水下涂装防污涂料的研究

王琪, 汤黎容, 李艳红, 王晶晶, 谢志鹏

2017, 32(1): 30-35. doi: 10.19515/j.cnki.1003-1545.2017.01.006

[摘要](5) [PDF 516KB](1)

摘要:
将叠氮基团接枝到环氧树脂上以提高环氧树脂的湿态附着强度,然后将其与环氧树脂618按不同比例复配制备成水下涂装防污涂料,并对涂料的附着强度、铜离子渗出率及海洋防污性能进行研究。研究表明,随着叠氮化环氧树脂用量的增加,水下防污涂层的附着强度先升高后降低;铜离子渗透出率测定和实海浸泡表明该水下涂装防污涂料具有一定的防污性能。

锌基自抛光防污涂料多海域防污性能研究

张黎黎, 邓冰锋, 王晶晶, 谢志鹏, 汤黎容

2017, 32(1): 36-41. doi: 10.19515/j.cnki.1003-1545.2017.01.007

[摘要](5) [PDF 1184KB](1)

摘要:
介绍了中国黄海、东海、南海的海域环境参数、污损生物分布特点,通过浅海挂板试验,考察了丙烯酸锌自抛光防污涂料在三海域的防污适应性,同时对防污涂料的耐淡水浸泡性、耐干湿交替性、铜离子渗出率进行了测试分析。测试结果表明,所制备的锌基自抛光防污涂料在黄海、东海、南海均具有较好的防污适应性,同时防污涂层具有较好的耐淡水浸泡和耐干湿交替性能。

材料研究

正火对ZG230-450H铸钢再热过程相变的影响

张毅斌

2017, 32(1): 42-47. doi: 10.19515/j.cnki.1003-1545.2017.01.008

[摘要](3) [PDF 1926KB](0)

摘要:
采用热模拟试验技术并结合组织分析,研究了正火热处理对ZG 230-450H铸钢再热过程相变的影响。结果表明,由于正火后组织细化及均匀化,使ZG 230-450H铸钢再热奥氏体化转变开始温度及终止温度降低,奥氏体冷却过程中铁素体转变开始温度降低,最终相变温度终止温度提高。

强磁场对硅锰铸钢于A₁点附近等温珠光体相变的影响

刘雯, 党世红, 张小粉, 淮妮

2017, 32(1): 48-53. doi: 10.19515/j.cnki.1003-1545.2017.01.009

[摘要](3) [PDF 3334KB](0)

摘要:
通过开展12 T强磁下硅锰铸钢(50Si₂Mn₃)于A₁点温度附近不同等温时间的热处理试验,并对比强磁场与无磁场条件下等温珠光体相变试验结果,研究了磁场对珠光体转变量及组织形貌的影响。研究表明,对于50Si₂Mn₃在A1点以下较高温度范围内,强磁场可缩短珠光体相变的孕育期,促进硅锰铸钢珠光体转变,使其转变量明显增加;强磁场能够提高珠光体转变临界点,使50Si₂Mn₃在A1点以上等温过程中能够发生珠光体相变。

ZG14Ni3CrMoV钢铸件补焊方法研究

莫立新, 杨超飞, 牛继承

2017, 32(1): 54-57. doi: 10.19515/j.cnki.1003-1545.2017.01.010

[摘要](5) [PDF 798KB](0)

摘要:
采用0CrNi3MoV手工电焊条对ZG14Ni3CrMoV铸钢件缺陷位置进行补焊,并进行调质热处理,测定了补焊前后应力及补焊后不同区域力学性能。结果表明,采用0CrNi3MoV焊条先补焊后进行调质热处理的补焊方法是可行的,补焊区域焊接残余应力改善明显,强韧性水平和铸钢基体相当。

电子束冷床熔炼钛扁锭真空冷却时间对平直度的影响

常化强, 朱俊杰, 刘茵琪, 李渤渤, 赵向宇

2017, 32(1): 58-61. doi: 10.19515/j.cnki.1003-1545.2017.01.011

[摘要](0) [PDF 345KB](0)

摘要:
电子束冷床熔炼炉熔炼钛扁锭结束后,由于出锭温度过高,造成扁锭长度方向弯曲变形,因此采取真空缓慢冷却来防止变形的发生,时间往往长达8小时,出锭最高温度在100℃左右。经过ProCAST有限元软件分析及实际生产验证,确认真空冷却3小时出锭,最高温度约为200℃,从200℃到100℃真空状态下冷却速率为22.5℃/h,在大气状态下冷却速率为25.7℃/h,冷却速率相差不大,对铸锭平直度影响轻微。缩短真空冷却时间之后,大幅提高了生产效率。

深潜器用Ti80厚板电子束焊接接头组织性能研究

安飞鹏, 熊进辉, 李士凯, 晏阳阳

2017, 32(1): 62-66. doi: 10.19515/j.cnki.1003-1545.2017.01.012

[摘要](9) [PDF 1836KB](0)

摘要:
采用电子束焊接方法焊接深潜器用56 mm厚Ti80合金,并对焊接接头的组织结构和力学性能进行研究。结果表明,焊接接头成形良好,无缺陷;焊缝组织为马氏体α相和残余β相组成的网篮组织;熔合区界线明显,过热区十分窄;热影响区组织由初生α相、马氏体α相和β相组成;焊接接头各区域显微硬度值分布不均匀,由焊缝至母材显微硬度值逐渐下降;拉伸断裂发生在远离焊缝的母材处,接头抗拉强度为935.3 MPa,大于原始母材的911.8 MPa;焊缝冲击吸收功为36.3 J,由焊缝至母材冲击吸收功值逐渐增大,接头各区域冲击断裂方式均为韧性断裂。

镁合金搅拌摩擦焊接组织特征研究

高福洋, 高奇, 郁炎, 蒋鹏, 刘志颖, 郭宇凡

2017, 32(1): 67-72. doi: 10.19515/j.cnki.1003-1545.2017.01.013

[摘要](9) [PDF 2900KB](0)

摘要:
通过对镁合金AZ31进行搅拌摩擦焊获得了成型良好的焊缝,采用金相显微镜对焊缝组织进行了分析,并采用透射电镜和X射线能谱仪对晶粒形貌和晶界析出的第二相进行了观测分析。结果表明,镁合金搅拌摩擦焊可以获得组织致密的焊缝,焊缝区域根据组织特点可以分为焊核区、热机影响区和热影响区;焊核区“洋葱环”之间呈现层片状结构,晶界强化相数量减少且尺寸变小;热机影响区在前进侧和焊核区有明显的分界,晶粒呈细长条状,后退侧和焊核区分界相对不明显,晶粒变形较小;热影响区在前进侧较窄,组织与母材组织相比变化较小,而后退侧热影响区较宽,晶粒尺寸有所增长,这与搅拌摩擦过程中金属切削迁移的堆积过程有关。

Nb10Zr靶材制备工艺研究

李兆博, 汪凯, 钟景明, 焦红忠, 宿康宁, 王莉, 马小文

2017, 32(1): 73-79. doi: 10.19515/j.cnki.1003-1545.2017.01.014

[摘要](6) [PDF 2752KB](0)

摘要:
研究了Nb10Zr铸锭预处理、锻造、轧制、热处理等工艺及Nb10Zr靶材的制备工艺。结果表明,1450℃保温90 min的铸锭预处理,可以改善锻造塑性;1 300℃径向圆周锻造、1 000℃轧制及1 200~1 450℃热处理,可以避免锻造和轧制开裂,晶粒度达到8级且组织均匀。

飞机铝合金/涂层体系丝状腐蚀的仿真研究

王晨光, 陈跃良, 张勇, 纪京京

2017, 32(1): 80-88. doi: 10.19515/j.cnki.1003-1545.2017.01.015

[摘要](6) [PDF 869KB](0)

摘要:
丝状腐蚀多发生于飞机蒙皮边缘及紧固件周围涂层破损处,是一类特殊的缝隙腐蚀。基于Nernst-Planck方程,采用有限元法开展了丝状腐蚀头部缝隙的仿真研究。结果表明,缝隙中的pH值随时间先下降而后上升,最后稳定在5.4~6.0之间的酸性条件下;选择有O₂存在且溶液pH值为6的极化曲线作为边界条件较为合适;缝隙内铝合金界面主要发生Al的阳极氧化反应;缝隙口溶液电势低于缝隙底部的溶液电势,缝隙口附近铝合金的腐蚀速率更快;固态腐蚀产物Al(OH)₂Cl多集中于缝隙底部,Al(OH)₂Cl浓度随反应时间的延长而升高;电位对丝状腐蚀的扩展影响很大,电位升高,缝隙内铝合金的腐蚀加剧,Al(OH)₂Cl的生成速率加快;电位提高20 m V,缝隙底部的Al(OH)₂Cl浓度升高5倍,极大地加速了丝状腐蚀的扩展。

基于Deform的汽车活塞杆的挤压加工分析

徐广晨, 崔宇, 韩亮

2017, 32(1): 89-93. doi: 10.19515/j.cnki.1003-1545.2017.01.016

[摘要](2) [PDF 1262KB](0)

摘要:
本文利用有限元分析软件Deform模拟分析活塞杆的挤压过程,探讨在不同的胚料厚度、模口角度、摩擦系数的参数下其对成形力与最后完工高度的影响,其次分析了不同实心胚料对模穴的成形力的影响。仿真结果表明挤压成形受到模口角度的影响,角度越大,阻力越小,成形力越小;摩擦系数影响胚料挤压成形,摩擦系数适中,会使胚料顺利流入模穴。材料的成形力会受到坯料的硬度的影响,硬度愈大,所需成形力愈大。

杂交狼尾草中纳米纤维素的提取和表征

张孟贺, 常福祥, 钟小仙, 孙建中, 乔冠军

2017, 32(1): 94-98. doi: 10.19515/j.cnki.1003-1545.2017.01.017

[摘要](9) [PDF 790KB](0)

摘要:
本文采用水热处理、漂白、均质处理等工艺从杂交狼尾草原料中提取出纳米纤维素,并用透射电子显微镜(TEM)、场发射扫描电子显微镜(FE-SEM)、傅立叶变换红外光谱仪(FTIR)、X射线衍射仪和热重分析仪对纳米纤维素的形貌、成分组成、结晶性和热学性质进行分析。结果表明,TEM和FE-SEM观察所制备纳米纤维素纤维是由直径为几纳米的微元纤维相互缠绕联结组成的三维网状结构。红外光谱分析表明水热处理和漂白处理可除去部分半纤维素和全部木质素,热重分析表明水热处理和漂白处理使热性能提高,均质后的纳米纤维素耐热性有所降低,结晶性随水热处理和漂白处理有所提高,纳米化后结晶度变小。

综述

不同形态填料填充导热复合材料的研究进展

刘升华, 朱金华, 王紫潇

2017, 32(1): 99-102,108. doi: 10.19515/j.cnki.1003-1545.2017.01.018

[摘要](7) [PDF 293KB](1)

摘要:
概述了不同形态填料填充聚合物基导热复合材料的导热机理和国内外研究进展,阐述了几种重要的复合材料的性能,指出了该领域尚需解决的突出问题并对未来的发展方向进行了展望。

油罐用热反射材料国内外研究进展

叶丹丹, 文庆珍, 朱金华, 魏徵

2017, 32(1): 103-108. doi: 10.19515/j.cnki.1003-1545.2017.01.019

[摘要](3) [PDF 337KB](1)

摘要:
从功能填料包括颜填料颜色、粒径、颜基比、成膜物质组份对油罐用热反射涂料性能的影响等方面综述了油罐用热反射涂料的研究进展,并对热反射涂料的发展方向进行了展望。

低粘度全水发泡硬质聚氨酯组合料研究进展