材料开发与应用

姓名
邮箱
手机号码
标题
留言内容
验证码

刊载范围

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6期

栏目

强度与失效
材料检测及分析
海洋电池电极材料
稀贵金属材料
材料研究
综述

上一期 | 下一期

选择全部

显示方式:

强度与失效

止裂韧性K_ca的测试结果不唯一性证明

薛钢, 宫旭辉

2017, 32(6): 1-3. doi: 10.19515/j.cnki.1003-1545.2017.06.001

[摘要](8) [PDF 223KB](0)

摘要:
针对国际船级社规范UR S33《Requirements for use of extremely thick steel plates》中规定的止裂韧性K_ca的测试要求,基于包含温度场参量的计算式证明了止裂韧性K_ca测试结果存在不唯一性。

集装箱船用高强度厚钢板止裂韧性指标值的初步实验验证

宫旭辉, 薛钢, 李冲, 高珍鹏

2017, 32(6): 4-7. doi: 10.19515/j.cnki.1003-1545.2017.06.002

[摘要](5) [PDF 412KB](0)

摘要:
针对大型集装箱船用85 mm和90 mm高强度EH40和EH47厚钢板,结合最大设计应力和不同止裂韧性值对应的温度,开展了等温型双重拉伸试验,以验证止裂韧性技术指标值(板厚>80 mm时-10℃下止裂韧性K_ca≥8 000 N/mm^3/2)的有效性。结果表明,对于试验用高强度厚钢板,在-10℃、K_ca=8 000 N/mm^3/2条件下,钢板能够止裂,技术指标值有效。

材料检测及分析

10CrNiMo结构钢低周疲劳过程中的应变滞后特性

张亚军

2017, 32(6): 8-12. doi: 10.19515/j.cnki.1003-1545.2017.06.003

[摘要](6) [PDF 706KB](0)

摘要:
在6级轴向逐级增加的系列恒应变幅(0.3%~1.0%)控制下,室温空气中,采用光滑圆形横截面试样,研究了10CrNiMo结构钢在低周疲劳作用下的应力-总应变及应力-塑性应变的滞后回线特性。结果表明:在小应变幅(0.3%⁰.4%)控制下,虽然弹性应变占绝对优势,但塑性应变并不为零,且逐级增长;而在大应变幅(0.6%~1.0%)控制下,塑性应变增长较快,并逐渐占主导地位。无论应变幅大小,只须几个循环,材料便进入稳定状态,而初始循环与失稳循环却表现出不稳定的特征。

直流电弧发射光谱法测定铌及铌合金中钽含量

张仁惠

2017, 32(6): 13-17. doi: 10.19515/j.cnki.1003-1545.2017.06.004

[摘要](10) [PDF 270KB](0)

摘要:
采用直流电弧光谱仪对铌及铌合金中钽元素进行检测。通过试验确定满足分析条件的缓冲剂、样品与缓冲剂的配比及钽元素谱线并检测其精密度、准确度及检出限。结果表明,选择Li₂CO₃与碳粉1∶6混合作为缓冲剂,缓冲剂与样品比例为1∶2,钽元素的谱线为271.013 nm;加标回收率为94%~109%,测定值的相对标准偏差(测10次)均小于10%。

海洋电池电极材料

甲硫氨酸沉积物和电化学沉积聚噻吩改性阳极对海底微生物燃料电池电化学性能的影响

郭满, 宰学荣, 姬泓巍, 杨志伟, 张皓爽, 刘志, 付玉彬

2017, 32(6): 18-27. doi: 10.19515/j.cnki.1003-1545.2017.06.005

[摘要](2) [PDF 1783KB](0)

摘要:
使用电沉积的方法制备导电聚噻吩修饰的碳毡及在沉积物中添加甲硫氨酸组成一种新型双改性阳极,以此构建海底沉积物微生物燃料电池,并对阳极的电化学性能和电池性能进行测试。结果表明,双改性阳极表面微生物的数量为空白组的11.30倍,生物膜电容是空白组的1.4倍,说明双改性阳极提高了微生物的数量;双改性阳极循环伏安电容量(302.6 F/cm²)是空白组(38.20 F/cm²)的8.0倍,峰电流密度为5.980 A/m²,交换电流密度(48.29×10^-3m A/cm²)是空白组(0.073 7×10^-3m A/cm²)的651.3倍,说明双改性组的氧化还原电化学活性、抗极化能力和电子转移动力学活性显著提高;双改性电池的输出功率(190.6 m W/m²)是空白组(71.8 m W/m²)的2.7倍,说明双改性方法提高了电池阳极的电化学性能和电池性能。

稀贵金属材料

一种超导铌板制备工艺研究

汪凯, 李兆博, 焦红忠, 范文杰, 马小文

2017, 32(6): 28-33. doi: 10.19515/j.cnki.1003-1545.2017.06.006

[摘要](7) [PDF 1866KB](0)

摘要:
本文对RRR300超导铌板制备工艺进行了探究,设计了包括锻造工艺、轧制工艺、热处理工艺在内的3个工艺方案,并在900℃/60 min和950℃/60 min两个成品热处理工艺条件下,测试了RRR300超导铌板的RRR值、微观组织与机械性能。最终确定了工艺方案2为最优工艺,可制备出RRR值>300,硬度≤50HV、抗拉强度在140~175 MPa、屈服强度确定在50~75 MPa、延伸率≥50%、晶粒度在G=5.5~6.0级的超导铌板,并可应用于工业化生产。

材料研究

Mo元素对船用高强钢碱性焊条熔敷金属组织和性能的影响

何亮, 牛继承, 张玉祥

2017, 32(6): 34-39. doi: 10.19515/j.cnki.1003-1545.2017.06.007

[摘要](3) [PDF 1713KB](0)

摘要:
测试5种不同Mo含量的船用高强钢焊条的熔敷金属力学性能,采用光学显微镜和透射电镜进行微观组织观察和分析,并采用Jamtpro软件模拟计算熔敷金属的焊接CCT图。结果表明,随着Mo含量增多,熔敷金属屈服强度和抗拉强度显著提升,但冲击韧性及塑性呈下降趋势;焊接CCT曲线逐渐向右下方移动,熔敷金属的组织由韧性较好的针状铁素体逐渐向硬脆的贝氏体和马氏体转变;当Mo含量高于0.482%时,熔敷金属中会产生对韧性不利的M-A组元,当Mo含量高于0.887%时,熔敷金属中会析出Mo的碳化物,造成严重脆化。

船用5083铝合金厚板搅拌摩擦焊接工艺研究

李瑞武, 杨青云, 邱胜闻, 张明辉, 郭宇凡

2017, 32(6): 40-45. doi: 10.19515/j.cnki.1003-1545.2017.06.008

[摘要](8) [PDF 1755KB](0)

摘要:
研究了30 mm厚铝合金5083板材双面对接焊不同焊接速度和旋转速度的焊接参数组合对焊接接头成型质量及力学性能的影响,结果表明,当焊接参数处于旋转速度为400 r/min~600 r/min,焊接速度为80mm/min~120 mm/min的工艺参数窗口内时,可以获得焊缝成型质量与抗拉性能优异的焊缝。

HARDOX 500/Q235B耐磨复合材料爆炸焊接试验研究

辛宝, 刘金涛, 邓光平, 王小华

2017, 32(6): 46-50. doi: 10.19515/j.cnki.1003-1545.2017.06.009

[摘要](3) [PDF 1749KB](0)

摘要:
采用以Q235B为复层、以线状结合界面为微观判据设计爆炸焊接工艺,实现了HARDOX 500/Q235B耐磨复合材料的良好结合,结合性能和应用性能测试结果满足设计要求;金相观测结果表明,绝热剪切带是HARDOX 500复合材料产生宏观脆裂的内在原因。

爆炸焊接3Cr13Mo/42CrMo复合棒工艺研究

赵峰, 马东康, 王虎年, 李进军, 庞国庆

2017, 32(6): 51-55. doi: 10.19515/j.cnki.1003-1545.2017.06.010

[摘要](5) [PDF 1112KB](0)

摘要:
通过优化爆炸焊接工艺和采用顶柱以及复管加长的方式得到了无缩径和未结合区的爆炸焊接3Cr13Mo/42CrMo复合棒,试验表明,淬火热处理可将复合棒复层硬度提高35%,达到HRC54,同时还能进一步增加复合棒的界面结合强度。

625合金冷轧板酸洗工艺研究

任书旺, 罗利阳, 王新鹏, 张春林, 宁天信

2017, 32(6): 56-61. doi: 10.19515/j.cnki.1003-1545.2017.06.011

[摘要](5) [PDF 1856KB](0)

摘要:
采用碱洗-混酸酸洗工艺对2 mm厚625合金冷轧板进行正交酸洗试验。结果表明:625合金冷轧板最佳的酸洗工艺为:首先在500℃~550℃质量分数为80% NaOH+20% NaNO₃的碱液中碱洗60 s~120 s,随后在45℃~50℃质量分数为20% HNO₃+4% HF的混酸溶液中酸洗30 s~60 s,酸洗及精整后板材表面质量达到2B级,各项性能指标与进口板材相当。

热成形工艺参数对C-276合金耐蚀性的影响

张春林, 任书旺, 范芳雄, 王新鹏, 陈帅超

2017, 32(6): 62-68. doi: 10.19515/j.cnki.1003-1545.2017.06.012

[摘要](5) [PDF 5917KB](0)

摘要:
通过分析锻造温度、热处理温度和时间对C-276合金耐蚀性的影响,确定析出相u为其耐蚀性的主要影响因素。基于该分析结果,在避免u相析出的前提下确定C-276合金的热成形工艺参数并进行热成形试验,结果显示该工艺参数可以获得最佳的耐蚀性能。

发泡法制备多孔镁合金的研究

韩茜, 张江溯, 谢霄, 刘琦, 杨超普, 赵威

2017, 32(6): 69-73. doi: 10.19515/j.cnki.1003-1545.2017.06.013

[摘要](1) [PDF 1134KB](1)

摘要:
本文采用熔体发泡法制备以MgCO₃为发泡剂的AZ91D多孔镁合金。研究了不同的发泡温度对试样的显微组织、孔隙率、真密度及硬度的影响。结果表明:随着发泡温度的提高,β相的网状结构开始破碎,孔隙率呈现出增大趋势,但平均孔径逐渐减小;在不同的发泡温度下,AZ91D多孔镁合金的孔隙率大致保持在37%~50%之间,真密度变化范围为0.9~1.9 g/cm³之间,发泡温度为720℃时,所得到的多孔试样的孔分布比较均匀,且孔隙率最大;随着发泡温度的增加,合金试样的硬度值减小,但下降幅度较小。

丝网状镍钴硫金属化合物电化学性能研究

刘沛静

2017, 32(6): 74-79. doi: 10.19515/j.cnki.1003-1545.20171122.001

[摘要](4) [PDF 793KB](0)

摘要:
通过简单两步水热的方法在泡沫镍基底上成功制备出丝网状三维网络结构的NiCo₂S₄,研究了材料的电化学性能,结果表明,NiCo₂S₄@泡沫镍电极材料具有高的面积比电容,在电流密度为10 m A/cm²时,面积比电容可达到2.87 F/cm²;电流密度从10 m A/cm²增大到50 m A/cm²,电容保持率为60.9%;在负载量为6.21 mg/cm²时,在30 m A/cm²的高电流密度下充放电1 000次,电容保持率仍为67.3%。

石墨烯负载纳米镍磁性材料的制备及性能测试

刘奇, 苏孟兴, 姚正军, 王晶晶, 孙琳

2017, 32(6): 80-86. doi: 10.19515/j.cnki.1003-1545.2017.06.014

[摘要](5) [PDF 1558KB](0)

摘要:
用Hummers法制备了氧化石墨烯,将其在氯化镍溶液中分散均匀,采用水合肼还原氧化石墨烯和镍离子,制备出石墨烯负载纳米镍磁性复合材料。采用FTIR、XRD、SEM、Raman和VSM观察分析了氧化、还原过程中样品的结构演变及静态磁性能,结果表明,氧化石墨烯表面含有大量氧化基团,其晶间距较鳞片石墨大,并呈现出非晶特征。还原后纳米镍颗粒分布在石墨烯表面和层间,当镍添加量从10%(w)增加至50%时,复合材料的饱和磁化强度从0升高至50 emu/g,矫顽力从25 Oe升高至205 Oe。

不同厚度BiFeO₃薄膜的光电性质

谢谦, 罗炳成

2017, 32(6): 87-94. doi: 10.19515/j.cnki.1003-1545.2017.06.015

[摘要](4) [PDF 1150KB](0)

摘要:
利用溶胶-凝胶法制备BiFeO₃靶材,通过射频磁控溅射法在玻璃衬底上制备不同厚度的BiFeO₃薄膜,并研究不同厚度对其微观结构、铁电性、漏电流特性及薄膜折射率和消光系数的的影响。结果表明,随着薄膜厚度的增加,铁电性变好,薄膜折射率和消光系数增大,当电压较低时(U^1/2<2),Poole-Frenkel机制在漏电特性中起主导作用,当电压较高(1/U<0.25)时,FN隧穿起主导作用;通过拟合图谱计算出不同沉积时间的薄膜厚度及表面层厚度,结果与原子力显微镜测的数值基本一致。

聚（苯胺-邻六氟羟基苯胺）共聚物的合成及其性能表征

吴中玲, 胡杨, 张红兴, 朱波, 马晋毅, 何勇

2017, 32(6): 95-100. doi: 10.19515/j.cnki.1003-1545.2017.06.016

[摘要](4) [PDF 925KB](0)

摘要:
采用过硫酸铵作为引发剂,通过化学氧化聚合法制备了一系列可溶性的聚(苯胺-邻六氟羟基苯胺)(PAH)的共聚物。利用傅里叶红外光谱(FTIR)、核磁共振氟谱(¹⁹F-NMR)、核磁共振氢谱(¹H-NMR)、凝胶渗透色谱(GPC)、紫外光谱(UV)和场发射扫描电子显微镜(FESEM)等对共聚物的化学结构和形貌等进行了表征和分析。结果表明,邻六氟羟基苯胺(HAFIP)成功导入了共聚物主链中,共聚物的数均分子量Mn介于6.51×10⁴与9.04×10⁴之间。HAFIP的存在抑制了共聚物的醌式结构n→π*跃迁,随着共聚物中邻六氟羟基苯胺(HAFIP)摩尔分数的增大,共聚物形貌逐渐由纳米纤维向纳米颗粒变换。与聚苯胺难于溶解于一般有机溶剂不同的是,当邻六氟羟基苯胺(HAFIP)的摩尔分数超过0.5时,共聚物可以完全溶解于四氢呋喃、乙醇、N-甲基吡咯烷酮、N,N-二甲基甲酰胺等有机溶剂中,表明HAFIP的导入,可以大幅改善聚苯胺的溶解性能,从而扩展聚苯胺的应用范围。

磨碎玻璃纤维增强环氧树脂复合材料的制备及力学性能研究

李丰恺, 邓安仲, 戎翔, 陈科, 李浩楠

2017, 32(6): 101-109. doi: 10.19515/j.cnki.1003-1545.2017.06.017

[摘要](3) [PDF 3710KB](1)

摘要:
用硅烷偶联剂对磨碎玻璃纤维表面进行改性,并制备玻璃纤维/环氧树脂复合材料,采用超声分散对复合材料分散处理,探讨不同磨碎玻璃纤维粉质量比对环氧树脂基复合材料压缩、拉伸性能的影响。研究表明,添加磨碎玻璃纤维后,环氧树脂的强度和硬度显著增强。当磨碎玻璃纤维掺量在15%~25%之间时,复合材料的综合力学性能最好,其压缩强度、压缩模量、拉伸强度最高达到67.1 MPa、1.68 GPa、57.6 MPa,与纯环氧树脂相比提高了24%、35%、34%;断裂伸长率随着掺量的增加逐渐降低,当含量达到30%时比纯环氧树脂的降低了48%,表明添加玻璃纤维粉后环氧树脂脆性增强。目数小粒径较大的玻璃纤维粉对环氧树脂力学性能增强效果更优,但影响程度不如含量对复合材料力学性能的影响大。

碳纤复合约束阻尼结构共固化成型及其性能研究

林国兴, 丁亮, 张明霞

2017, 32(6): 110-115. doi: 10.19515/j.cnki.1003-1545.2017.06.018

[摘要](1) [PDF 1767KB](1)

摘要:
使用共固化成型工艺制备了含碳纤复合材料约束层的轻质约束阻尼结构,采用180°剥离强度测试、振动性能测试对结构界面结合强度、减振性能进行测试,并通过扫描电镜观测试样内部界面微观形貌。结果表明,所制备碳纤复合约束阻尼结构中约束层与阻尼层界面结合紧密,剥离强度接近5 k N/m,减振量超过19d B,结构减重50%以上,具备较高的应用价值。

综述

导电聚合物在锂硫电池中的研究与应用

窦文杰, 黄英, 孙旭, 张伟超

2017, 32(6): 116-122. doi: 10.19515/j.cnki.1003-1545.2017.06.019

[摘要](5) [PDF 1670KB](0)

摘要:
锂硫电池因其具有高比能量以及硫廉价易得等优点,成为电池研究的焦点,但其也存在硫的导电性差、反应过程中产生的多硫化物会溶解于电解质中且电池会膨胀等问题。总结了近几年导电聚合物在锂硫电池中的研究进展,重点讨论了导电聚合物在正极材料、电解质、粘结剂和隔膜中的研究与应用。

铁基阻尼材料的发展现状和趋势

信世堡

2017, 32(6): 123-129. doi: 10.19515/j.cnki.1003-1545.2017.06.020

[摘要](3) [PDF 638KB](0)

摘要:
铁基阻尼材料是一种具有广阔应用前景的结构-功能一体材料,它具有优良的阻尼性能、综合力学性能和冷热加工性能。本文全面地介绍了铁磁型、孪晶型和复相型三类铁基阻尼材料的阻尼机制、研究和应用现状,并对铁基阻尼材料的发展趋势进行了展望。

轻质核壳结构吸波材料的研究进展

张西林, 武星, 丁凌, 周志民, 许志鹏, 周超, 李素萍, 黄英

2017, 32(6): 130-136. doi: 10.19515/j.cnki.1003-1545.2017.06.021

[摘要](7) [PDF 1860KB](1)

摘要:
随着现代科技的发展,电磁波辐射对人类的影响越来越大,在电子电路中释放的电磁波会破坏其他设备的性能并且损害人体健康,因此吸波材料的研究显得尤为重要。此外,具有优良电磁性能的复合吸波材料还可以用于制备飞行器隐身材料。这是因为高强度的微波吸收材料具有良好的介电损耗和磁性损耗,同时具有优越的阻抗匹配,而核壳结构的吸波材料是复合吸波材料中较为理想的材料。本文详细介绍了核壳结构吸波材料的合成方法,并根据核壳结构材料的分类及具体应用,阐述了近年来国内外核壳结构吸波材料的最新研究进展。

作者登录专家登录编辑登录主编登录