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3期

栏目

强度与失效
焊接
材料研究
综述

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强度与失效

焊接方法对10Ni5CrMoV钢接头疲劳性能的影响

王祖华, 李冲, 薛钢, 宫旭辉, 郑文健

2017, 32(3): 1-4. doi: 10.19515/j.cnki.1003-1545.2017.03.001

[摘要](2) [PDF 688KB](0)

摘要:
针对屈服强度为785MPa级别的10Ni5CrMoV钢,分别采用焊条手工焊、气体保护焊和埋弧焊三种方法在其表面堆焊单层焊并设计成板状疲劳试样,研究三种焊接方法对10Ni5CrMoV钢接头疲劳性能的影响。结果表明:对于堆焊单层焊道试样,焊址处应力集中程度对疲劳启裂寿命起主要作用,随应力集中程度的增大,疲劳启裂寿命减小。焊条手工焊、埋弧焊和气体保护焊三种焊接方法中,气体保护焊焊趾处应力集中程度最大,疲劳启裂寿命最低;焊条手工焊焊趾处应力集中程度最小,疲劳启裂寿命最高。

10Ni5CrMoV钢双轴弯曲应力下表面裂纹疲劳扩展特性研究

李冲, 宫旭辉, 王任甫

2017, 32(3): 5-10. doi: 10.19515/j.cnki.1003-1545.2017.03.002

[摘要](3) [PDF 661KB](0)

摘要:
以10Ni5CrMoV钢为研究对象,在加载条件与构件使用环境相近条件下,在原板厚大尺寸试样表面引入人工缺口模拟实际构件中存在的类表面裂纹缺陷,采用双轴弯曲疲劳试验方法,开展原板厚大尺寸试样双轴弯曲应力下的表面裂纹疲劳扩展特性试验研究。结果表明,裂纹半长c和裂纹深度a都随循环次数N单调递增,且曲线a-N满足一定的线性关系。建立表面裂纹半长c与深度a之间的定量关系式预测模型,从而定量解决裂纹深度尺寸不好直接测量的难题。

焊接

扫描激光-热丝焊接过程焊丝熔入行为分析

李治, 吴艳明, 陈宇

2017, 32(3): 11-15. doi: 10.19515/j.cnki.1003-1545.2017.03.003

[摘要](8) [PDF 1006KB](0)

摘要:
采用Red lake高速摄影系统观察了扫描激光-热丝焊接过程中焊丝熔入行为,分析了光丝间距、扫描激光及焊丝加热等工艺因素对焊丝熔入行为的影响。研究结果表明,当光丝间距处于-1 mm~1 mm范围内时,填充焊丝可实现连续稳定的液桥过渡;加入扫描激光后,焊丝在熔入过程中会出现一定程度的摆动,且随着激光扫描幅度增加,焊丝摆动幅度先增后减;对焊丝进行加热后,焊丝熔入方式包括连续液桥过渡、熔滴过渡和电弧过渡3种,且焊丝摆动幅度较焊丝不预热时明显减小。

材料研究

舰船用丁腈橡胶复合阻尼材料的制备及性能研究

张玲, 侯永振, 王雯霏

2017, 32(3): 16-21. doi: 10.19515/j.cnki.1003-1545.2017.03.004

[摘要](7) [PDF 287KB](2)

摘要:
利用阻尼材料进行减振处理是舰船减振降噪治理的主要手段。本文主要针对舰船环境研制一种新型的丁腈橡胶复合阻尼材料,研究了橡胶并用以及不同的硫化体系、补强体系、增塑体系对胶料常规物理机械性能、耐海水、耐热空气老化等性能的影响,研制出一种综合性能优异的舰船环境用高阻尼材料。

碳化硅复合陶瓷耐磨性能研究

冯岩

2017, 32(3): 22-26. doi: 10.19515/j.cnki.1003-1545.2017.03.005

[摘要](6) [PDF 907KB](1)

摘要:
研究了常压烧结碳化硅复合陶瓷的耐磨性能及碳化硅复合陶瓷减摩性能、摩擦副优化配对等。研究结果表明,高速高压摩擦磨损试验中,碳化硅复合陶瓷与不同摩擦副材料配对,摩擦系数均小于0.2。

空心玻璃微珠/硅橡胶基柔性浮力材料的制备与性能研究

柳文鑫, 吴平伟, 戴金辉

2017, 32(3): 27-32. doi: 10.19515/j.cnki.1003-1545.2017.03.006

[摘要](3) [PDF 429KB](1)

摘要:
以牌号为HGS8000X的空心玻璃微珠(HGM)为填料,以液体硅橡胶(SR)为基体,采用真空辅助浇铸法和模压法制备柔性浮力材料,并研究空心玻璃微珠体积分数对柔性浮力材料的密度、拉伸性能、硬度和吸水率的影响。结果表明,所制备的柔性浮力材料的密度为0.6~0.8 g/cm³,在40 MPa水静压下2 h吸水率最大不超过0.25%,是良好的深海用柔性浮力材料;随着空心玻璃微珠添加量的增加,柔性浮力材料的密度降低,吸水率增加,弹性降低,硬度提高。

增强硫化橡胶与金属粘接的表面处理技术

石磊

2017, 32(3): 33-38. doi: 10.19515/j.cnki.1003-1545.2017.03.007

[摘要](5) [PDF 301KB](2)

摘要:
表面处理是提高橡胶与金属材料粘接性能的重要工艺之一。介绍了目前用于硫化橡胶和金属表面处理的技术,如橡胶表面采用的硫酸法、氯化法、等离子体法、电晕放电法、UV及臭氧法等,金属表面采用的机械法、化学法、阳极氧化法等,提出了硫化橡胶与金属粘接表面处理技术的发展方向。

沉积铜箔用阴极辊钛环轧制驱动辊转速研究

周铁柱, 张志远, 马艳霞, 杨青云, 任凤章, 苏娟华

2017, 32(3): 39-45. doi: 10.19515/j.cnki.1003-1545.2017.03.008

[摘要](2) [PDF 5493KB](0)

摘要:
基于有限元模拟软件Deform-3D和三维造型软件建立有限元模型进行模拟。选取不同的驱动辊转速(1.75 rad/s、2.25 rad/s、2.75 rad/s、3.25 rad/s)针对模拟结果考虑不同的驱动辊转速对环坯温度场、等效应变、环件表面微观组织以及成形性能的影响。综合分析得出环坯轧制过程中驱动辊的最佳转速为1.75 rad/s,并进行了实际生产验证,验证结果与模拟结果吻合。

Al₂O₃弥散强化铜棒材高温力学性能与软化行为研究

王鹏云, 冯岩, 陈会东, 雷竹芳, 王永朝

2017, 32(3): 46-53. doi: 10.19515/j.cnki.1003-1545.2017.03.009

[摘要](5) [PDF 2106KB](0)

摘要:
研究了ODS15、ODS20和ODS60三种Al₂O₃弥散强化铜棒材在650℃下保温1 min和15 min的高温力学性能,并依据ISO5182对ODS60弥散强化铜棒材的硬度、抗拉强度、屈服强度、软化行为进行研究。结果表明,铝含量不同的三种弥散强化铜棒材在650℃保温1 min与保温15 min的高温强度基本一致;随着铝含量的增加,高温强度随之升高;ODS60弥散强化铜硬度、屈服强度、抗拉强度的软化温度分别为970℃、950~960℃、960~970℃。

镍铝青铜BAl7-7-2-2合金摩擦磨损性能分析

李志强, 宋德军, 郁炎

2017, 32(3): 54-58. doi: 10.19515/j.cnki.1003-1545.2017.03.010

[摘要](1) [PDF 978KB](0)

摘要:
分析了镍铝青铜BAl7-7-2-2合金及其热处理后的金相组织、硬度、拉伸性能、冲击韧性和摩擦磨损性能。结果表明,镍铝青铜BAl7-7-2-2合金经热处理后,组织发生再结晶细化,κ相析出减少,强度、硬度降低,冲击性能显著提高;BAl7-7-2-2合金摩擦系数低于QAl9-4合金的,热处理后摩擦系数继续减小,减摩性能优异;BAl7-7-2-2合金的磨损率高于QAl9-4合金的,热处理后磨损率降低,磨痕宽度和深度减小,耐磨性得到提高,接近QAl9-4合金的水平。

Fe₃O₄@MgO纳米复合材料的制备及其对Pb²⁺的吸附性能

黄瑞霞, 陈大鹏, 徐洋, 乔学亮

2017, 32(3): 59-66. doi: 10.19515/j.cnki.1003-1545.2017.03.011

[摘要](3) [PDF 944KB](0)

摘要:
采用两步化学沉淀法制备了Fe₃O₄@MgO纳米复合材料,研究了纳米复合材料对Pb²⁺的吸附性能。结果表明,所制备的复合材料具有较高的顺磁性和稳定性,其饱和磁化强度为58.07 emu/g,初始氧化增重温度为125℃,对Pb²⁺有较好的吸附能力,在50 min内可以达到吸附平衡,最大吸附量为711.5 mg/g,其吸附过程符合准二级动力学模型和Langmuir等温吸附模型。

溅射钽靶材用高纯钽粉工艺研究

李仲香, 杨国启, 陈学清, 程越伟, 李慧, 张健康

2017, 32(3): 67-72. doi: 10.19515/j.cnki.1003-1545.2017.03.012

[摘要](3) [PDF 673KB](0)

摘要:
分析了高纯钽粉生产的技术特点,介绍了一种改进的钽靶材用高纯钽粉的生产方法。采用高温脱氢(900~950℃)和低温脱氧(700~800℃)分步进行的工艺,有利于钽粉氧、氢、镁含量及粒度的控制,所得样品兼具低氧和小粒度的特点。采用真空热处理(700~800℃)工艺可以有效除去脱氧后残余的金属镁、酸洗带入的H、F等杂质,确保颗粒不长大,同时使杂质含量得到了很好的控制。

环状永磁体表面径向磁通密度分布的模拟计算

莫漫漫

2017, 32(3): 73-80. doi: 10.19515/j.cnki.1003-1545.2017.03.013

[摘要](4) [PDF 812KB](0)

摘要:
利用AutoCAD软件构建四极磁环的三维模型,采用Ansoft Maxwell软件的有限元分析法对各向异性粘结钕铁硼(NdFeB)四极环状磁体表面径向磁通密度分布进行数值模拟。研究了各向异性粘结NdFeB永磁材料的剩磁B_r和矫顽力H_cb及环状磁体的高度、厚度和内外径,对环状磁体表面径向磁通密度与磁特性的影响。结果表明,环状磁体表面径向磁通密度与NdFeB材料的矫顽力H_cb及磁体的厚度密切相关,而NdFeB材料的剩磁B_r及磁体的高度对其影响较小。

红薯淀粉基微球的制备及其对污水中Cu²⁺的去除研究

张常虎

2017, 32(3): 81-86. doi: 10.19515/j.cnki.1003-1545.2017.03.014

[摘要](2) [PDF 986KB](0)

摘要:
以红薯粉为原料、Span 60与Tween 60为乳化剂、N,N-亚甲基双丙烯酰胺(MBAA)为交联剂,采用反相乳化交联法制备淀粉微球,用红外光谱仪(FT-IR)、扫描电镜(SEM)及比表面积和孔径分析仪对其进行表征和分析,并对模拟Cu²⁺污水进行吸附测试,探寻最佳吸附条件,并将最优吸附条件应用于西安汉城湖水样的Cu²⁺吸附测试。研究发现,制备的红薯淀粉微球的结构良好,且当淀粉微球投入浓度为0.12 g·m L-1、吸附时间为45 min时,吸附效果最佳;汉城湖水样测试显示,Cu²⁺去除率达到82.45%。

碳酸氢铵电化学氧化阳极对含油海底沉积物微生物燃料电池性能影响及其加速降解研究

周长阳, 张皓爽, 陈伟, 柳昭慧, 孟瑶, 宰学荣, 付玉彬

2017, 32(3): 87-95. doi: 10.19515/j.cnki.1003-1545.2017.03.015

[摘要](3) [PDF 868KB](0)

摘要:
制备了3种阳极(未改性阳极、氨水改性阳极、NH₄HCO₃电化学氧化改性阳极)组建海底沉积物微生物燃料电池(MSMFCs),探究阳极的不同氨改性方法对含油MSMFCs电化学性能和石油降解率的影响。结果表明,电化学氧化改性阳极的电容特性是未改性阳极组的1.78倍,并且其抗极化能力最强,交换电流密度为2.57×10^-2A·m^-2,是未改性的5.00倍;由电化学氧化改性阳极组建的电池的最大输出功率密度是1.53×10²m W·m^-2,较空白组的增加3.56倍,且该电池阳极沉积物中石油的降解率是空白组的10.40倍,这是因为改性阳极表面连入了有利于微生物附着的酰胺基团和氨基基团,提高了电池电化学性能并加速了石油的降解。

酰腙类化合物修饰MCM-41吸附Cr（Ⅵ）性能

陈凤英, 曹杰, 常亮亮

2017, 32(3): 96-102. doi: 10.19515/j.cnki.1003-1545.2017.03.016

[摘要](3) [PDF 679KB](0)

摘要:
合成了2-羰基丙酸-4-甲基苯甲酰腙(简称酰腙1)和2-羰基丙酸-4-硝基苯甲酰腙(简称酰腙2)两种酰腙化合物,采用红外光谱法和X射线单晶衍射法对其进行了表征,并将其应用于修饰MCM-41分子筛中。用两种酰腙修饰后的MCM-41分子筛吸附废水中的铬(Ⅵ),考察了吸附时间、溶液pH值、吸附剂用量和温度对吸附效果的影响,同时对吸附过程进行了热力学和动力学拟合。测试结果表明,在吸附时间为40 min,分子筛加入量为0.3 g,溶液pH值为6,溶液温度为20℃时,吸附效果最好,MCM-41-酰腙1和MCM-41-酰腙2对铬(Ⅵ)的去除率分别可以达到97.6%和98.2%。吸附过程是熵减小的放热过程,反应过程分别遵循准一级反应和准二级反应动力学。

钙钛矿型氧化物AgTaO₃光催化性质的研究

赫丽杰, 张冬, 谭广雷, 牟涛, 刘海燕, 杜鹏

2017, 32(3): 103-108,126. doi: 10.19515/j.cnki.1003-1545.2017.03.017

[摘要](4) [PDF 729KB](0)

摘要:
采用水热法制备钙钛矿型化合物AgTaO₃粉末晶体,采用粉末X-射线、扫描电子显微镜(SEM)和固体紫外漫反射光谱对化合物进行结构和物理性质表征,并采用BET法测定比表面积。通过光催化降解苋菜红实验测定AgTaO₃的光催化性能。Rietveld精修结果表明,化合物AgTaO₃属于正交晶系,空间群为Pcmn。该化合物的光催化性质测试表明,此化合物在室温下具有很高的光催化性质,在紫外光照射下能有效地降解染料苋菜红。

综述

穿甲弹弹芯用非晶复合材料研究进展

胡会娥, 孔小东, 苏小红

2017, 32(3): 109-113. doi: 10.19515/j.cnki.1003-1545.2017.03.018

[摘要](4) [PDF 284KB](1)

摘要:
穿甲弹的弹芯是穿甲弹的主体,弹芯材料的制备、成形及侵彻过程直接决定了穿甲弹的穿甲威力。非晶复合材料具有高的剪切“自锐性”和无毒性,是一种取代钨重合金和贫铀合金的新型穿甲弹弹芯材料。本文综述了非晶复合材料穿甲弹弹芯从制备到使用所经历的基体合金和增强体选材、成形出所要求的穿甲弹弹芯外形和穿甲侵彻三个阶段的国内外研究现状。并从这三个方面指出了进一步提高非晶复合材料弹芯穿甲威力的途径。

二氧化钛光生阴极保护材料研究进展

李春冬, 程文华, 刘广义, 马晓, 王巍, 于良民

2017, 32(3): 114-120. doi: 10.19515/j.cnki.1003-1545.20170217.001

[摘要](5) [PDF 524KB](0)

摘要:
二氧化钛光生阴极保护材料以自身独特的光电特性直接将太阳光转化为电子,降低金属的电势,为金属提供保护,而自身没有消耗,是一种理想的新型阴极保护材料。本文回顾了近年来国内外二氧化钛光生阴极保护材料的发展,重点介绍了纳米二氧化钛的制备和改性方法以及在提高光生阴极保护性能方面的研究工作,探讨了纳米二氧化钛材料的光生阴极保护机理,并对光生阴极保护材料的发展前景进行了展望。

钛合金海水管路腐蚀与污损防护研究进展

何磊

2017, 32(3): 121-126. doi: 10.19515/j.cnki.1003-1545.2017.03.019

[摘要](5) [PDF 1044KB](1)

摘要:
总结了钛合金管路材料腐蚀和生物污损的研究进展,分析了钛合金管路腐蚀和生物污损的主要原因,并针对钛合金管路特点,提出了钛合金管路防腐防污措施。

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