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

2018年第33卷第1期

栏目

强度与失效
材料检测及分析
海洋电池材料
材料研究
综述

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强度与失效

高强度厚钢板止裂韧性K_ca影响因素分析

薛钢, 宫旭辉

2018, 33(1): 1-6. doi: 10.19515/j.cnki.1003-1545.2018.01.001

[摘要](5) [PDF 376KB](0)

摘要:
统计分析了26组采用TMCP工艺制造的高强度厚钢板-10℃止裂韧性（K_ca^-10℃）与碳当量（C_eq）、晶粒度（G_S）、磷含量（w（P））和板厚（t）的相关性规律，结果表明，提高碳当量、增大晶粒度、降低杂质元素磷的含量、减小板厚均有利于止裂韧性的提高，在此基础上建立了止裂韧性与碳当量、晶粒度、磷含量和板厚的回归方程：K_ca^-10℃=23 443.45·C_ep+276.51·G_S-0.77·w（P）·t³-2.75·t^1.5。

双重拉伸试验方法与ESSO试验方法等效性研究

宫旭辉, 薛钢, 李冲, 高珍鹏

2018, 33(1): 7-11. doi: 10.19515/j.cnki.1003-1545.2018.01.002

[摘要](8) [PDF 295KB](0)

摘要:
针对船用高强度厚钢板分别开展了梯度温度型双重拉伸试验和梯度温度型ESSO试验，分析了两种试验方法的等效性。结果表明，在试验误差范围内，两种试验方法所测结果基本一致，在高强度厚钢板止裂性能评价方面具有等效性。同时，基于能量守恒原理对等效性机理进行了初步分析。

材料检测及分析

焊接接头横向拉伸试验结果分析

张先锋, 徐魁龙, 蔡海琛

2018, 33(1): 12-15. doi: 10.19515/j.cnki.1003-1545.2018.01.003

[摘要](8) [PDF 219KB](0)

摘要:
通过一系列对比试验，研究分析了Q345焊接试板焊接接头横向拉伸性能与全焊缝和焊板母材之间的差异，探索接头横向拉伸所得屈服强度与断后伸长率的合理性。结果表明，接头横向拉伸所获得的屈服强度值介于母材与全焊缝的值之间，且试验结果受所用引伸计标距的影响较为显著；接头横向拉伸断裂位置虽在母材上，但抗拉强度值要高于母材强度近20 MPa，断后伸长率则比母材低了近10%，但仍高于全焊缝的值。

电感耦合等离子体原子发射光谱法测定钒中铁、硅、铝

张众, 李亚琴, 王淑梅

2018, 33(1): 16-19. doi: 10.19515/j.cnki.1003-1545.2018.01.004

[摘要](5) [PDF 213KB](0)

摘要:
采用电感耦合等离子体原子发射光谱法测定钒中铁、硅、铝元素，优化了元素分析谱线和仪器工作参数。试样用硝酸和盐酸溶解，应用基体匹配办法消除干扰元素影响。方法用于钒中铁、硅、铝元素的测定，相对标准偏差为≤2.57%，加标回收率为95.6%~114.0%。

加载载荷对ADB610钢疲劳裂纹扩展性能的影响研究

王源, 费琦琪, 赵聪, 王强, 张天会

2018, 33(1): 20-24. doi: 10.19515/j.cnki.1003-1545.2018.01.005

[摘要](3) [PDF 1747KB](0)

摘要:
针对ADB610新型低碳贝氏体钢，采取紧凑拉伸试样、恒幅加载方式，在应力比为0.1时进行3种不同加载载荷下多试样的疲劳裂纹扩展试验，并测出裂纹扩展长度a和循环寿命N的a-N试验数据。然后采取七点递增多项式法对a-N试验数据拟合计算疲劳裂纹扩展速率。结果表明，加载载荷较小时，ADB610钢循环寿命较长；在疲劳裂纹扩展的初始阶段，加载载荷小的疲劳裂纹扩展速率相对较慢，但随着疲劳裂纹逐渐扩展，加载载荷小的疲劳裂纹扩展速率反而更大一些。

海洋电池材料

多氨基硅烷偶联剂改性碳纤维电场电极的制备及其电化学性能研究

段智为, 宰学荣, 杨志伟, 赵明岗, 刘爽, 付玉彬

2018, 33(1): 25-35. doi: 10.19515/j.cnki.1003-1545.2018.01.006

[摘要](11) [PDF 1919KB](0)

摘要:
利用硅烷偶联剂作为改性碳纤维的接枝材料，探索γ-氨乙基氨丙基三甲氧基硅烷（KH-792）改性前后碳纤维电化学性能和电场响应性能的变化。结果表明，改性后碳纤维电极的电化学性能显著提升，比容量为105.96 F/g，是未改性电极的4.58倍，未改性电极存在的低频容抗现象也得到改善。改性后，电极对的极差稳定性提高，日漂移量最低10μV/d，能够很好地响应1 m V/1 m Hz电场信号，电极对的电化学自噪声可低至1.7 n V/rtHz@1 Hz，与未改性电极对的自噪声相比明显降低。

材料研究

激光-电弧复合焊热源相对位置对焊接接头组织与性能影响规律研究

马晓阳, 李治, 薛钢, 吴艳明

2018, 33(1): 36-42. doi: 10.19515/j.cnki.1003-1545.2018.01.007

[摘要](5) [PDF 3496KB](0)

摘要:
采用20 mm厚EH36钢板堆焊试验研究了激光-电弧复合焊热源相对位置对焊缝宏观形貌、组织、元素烧损和性能的影响规律。结果表明，与电弧引导激光焊接相比，激光引导电弧焊接的焊缝熔深小、熔宽大、熔合比小、焊道对称性差、合金元素烧损率小、显微硬度相对较低；激光引导电弧焊接时，焊缝区晶粒向熔池表面中心生长、晶粒相对粗大，电弧引导激光焊接时，晶粒向着焊缝中心生长、晶粒相对细小，这主要是由于两种热源相对位置不同使得进入焊缝的总能量和熔池流动方向不同造成的。

W80/Cu-Al₂O₃复合材料的耐电弧侵蚀性能

耿昊, 邱群先, 卜敏, 吴立周

2018, 33(1): 43-48. doi: 10.19515/j.cnki.1003-1545.20171027.001

[摘要](12) [PDF 2435KB](0)

摘要:
采用粉末冶金和熔渗法制备W80/Cu-Al₂O₃复合材料，测试其密度、硬度和导电率，探究Al₂O₃对W80/Cu复合材料耐电弧侵蚀性能的影响。结果表明，添加Al₂O₃对复合材料的致密度和导电率影响不大，硬度有所增加；W80/Cu和W80/Cu-Al₂O₃复合材料在不同电流条件下燃弧时间和燃弧能量基本相同，但W80/Cu-Al₂O₃复合材料的稳定性更高；在30 V、30 A条件下，W80/Cu复合材料在电弧侵蚀过程中发生材料从阴极向阳极转移，加入Al₂O₃增强相后，材料的转移方向为阳极向阴极转移，且材料损耗量降低，喷溅现象减少，电弧侵蚀后触头表面更加平整。

α+β相区高温退火对Ti80合金板材组织与性能的影响

郝晓博, 张强, 李渤渤, 刘茵琪, 李洋

2018, 33(1): 49-53. doi: 10.19515/j.cnki.1003-1545.2018.01.008

[摘要](16) [PDF 4090KB](0)

摘要:
研究了Ti80合金板材在α+β相区较高温度退火时，退火温度与冷却方式对其组织及性能的影响。结果表明，两相区高温退火时，初生α相对温度极为敏感，随着退火温度的升高，其含量急剧下降，而次生α相含量则明显增加。随着退火温度的升高，室温强度逐渐降低，伸长率变化不明显，而冲击功则随着退火温度的升高明显增加。两种冷却方式下，Ti80合金板材冲击断裂方式均为穿晶断裂。两者相比，980℃/60 min，水冷获得了较小的初生α相，以及较薄的次生α相片层，从而导致板材强度明显升高，伸长率略有降低，而冲击功则大幅下降。

某型船用铝-钢复合过渡接头焊接态疲劳性能试验研究

黄健, 刘金涛, 王小华, 辛宝, 李亚

2018, 33(1): 54-58. doi: 10.19515/j.cnki.1003-1545.2018.01.009

[摘要](6) [PDF 1266KB](0)

摘要:
针对某型船用铝-钢复合过渡接头应用的要求，对铝-钢过渡接头焊接态疲劳性能进行检测并用扫描电镜对断口进行试验分析。结果发现，在应力值80 MPa~196 MPa范围内，经过2×10⁶次的弯曲疲劳试验，均未发生断裂现象，该应力值已完全满足设计要求；当应力值达到224 MPa时，疲劳寿命已不能满足设计要求；通过对断口分析确定铝-铝界面漩涡边缘的空洞为裂纹源。

固溶处理对2205双相不锈钢耐蚀性能的影响

李艳玲, 亢淑梅, 郭宏南, 肖健, 董明

2018, 33(1): 59-63. doi: 10.19515/j.cnki.1003-1545.2018.01.010

[摘要](5) [PDF 1366KB](0)

摘要:
利用箱式电阻炉、金相显微镜、电化学工作站等设备研究固溶处理温度对2205不锈钢在不同介质中显微组织和耐蚀性的影响。结果表明，随着固溶温度升高，奥氏体含量不断减少，铁素体含量不断增多；在p H值不同的溶液中，双相不锈钢的耐蚀性能有一定差异：酸性溶液中，在1 050℃左右进行固溶处理，此时的双相不锈钢奥氏体与铁素体含量比接近1∶1，耐酸性能较好，而在碱性溶液中，1 100℃固溶处理时的腐蚀速度较小，耐蚀性能较好；1 100℃固溶处理的双相不锈钢在含氯离子的环境中虽无明显钝化区，但腐蚀速率较小，具有一定耐点蚀性能。

某型柴油机气门断裂原因分析

刘鹏, 吴亚龙, 王生龙

2018, 33(1): 64-71. doi: 10.19515/j.cnki.1003-1545.2018.01.011

[摘要](10) [PDF 4637KB](0)

摘要:
针对某型柴油机气门在运行2 000 h后发生的失效问题，对失效的气门进行宏观与微观断口、金相、材料成分、硬度等全面分析。结果表明，排气门杆部上侧为首断件，排气门下侧盘部是后断件。排气门的断裂模式为疲劳断裂，源区位于摩擦焊位置的内部。排气门发生疲劳断裂的主要原因是焊缝位置存在较大的C类夹杂物导致疲劳源的产生进而发生疲劳断裂。

飞机座舱盖玻璃开裂原因分析

肖淑华, 范金娟, 于爱珍

2018, 33(1): 72-76. doi: 10.19515/j.cnki.1003-1545.2018.01.012

[摘要](12) [PDF 1863KB](0)

摘要:
某型飞机的座舱盖前弧端面出现一条穿透性裂纹，其边缘粘接位置出现若干条微裂纹。采用目视、体视显微镜和扫描电镜对裂纹外观和断口进行宏观、微观观察，沿航向取样进行抗拉强度和拉伸模量测试。结果显示：穿透性裂纹断口上同时存在疲劳弧线和应力-溶剂腐蚀形貌，其它微裂纹断口上仅存在疲劳弧线，未见应力-溶剂腐蚀形貌，表明裂纹先发生疲劳开裂，后产生应力-溶剂腐蚀；座舱盖的抗拉强度明显下降，远小于航空材料手册中相同牌号和相应厚度有机玻璃的典型值。综合分析，座舱盖发生疲劳开裂，主要与其抗拉强度下降有关。

三水碳酸镁的晶相调控与自组装

吴丹, 宋达, 张亚南, 王俐聪, 高春娟, 马来波, 黄西平

2018, 33(1): 77-82. doi: 10.19515/j.cnki.1003-1545.2018.01.013

[摘要](9) [PDF 1081KB](0)

摘要:
利用卤水资源作为镁源，水热法合成了三水碳酸镁晶体，并研究了添加剂对产物的晶相调控与自组装及产物的热解过程的影响。结果表明，添加1%（质量分数）的晶种可以缩短产物的诱导期，增加长径比；添加乙醇可制得长短均匀、高长径比的产物；添加丙三醇制得束状结构产物；添加表面活性剂十二烷基硫酸钠可使产物的长径比由29.6增加至35。三水碳酸镁热解温度低、纯度高，是制备其它镁系物的理想前驱体。

煅烧温度对卤水-纯碱蒸氨汽法制备高纯氧化镁的影响

宋达, 王俐聪, 王泽江, 路绍琰, 黄西平

2018, 33(1): 83-87,104. doi: 10.19515/j.cnki.1003-1545.2018.01.014

[摘要](4) [PDF 1824KB](0)

摘要:
研究以卤水和纯碱工业蒸汽氨为原料制备高纯氧化镁的方法，实现纯碱工业蒸氨汽的高效循环利用。将较优实验条件下得到的斜方晶系的4MgCO₃·Mg （OH）₂·4H₂O单晶体作为前驱体，分别在600、700、800、900℃条件下进行煅烧，对在不同锻烧温度下前驱体的形貌及组成进行表征。结果表明，随着煅烧温度的升高，晶体的择优生长方向未发生变化，但结晶度提高，产品粒径增大，微观形貌发生变化；当煅烧温度超过700℃后，锻烧温度对产品纯度基本不产生影响。

ZrO₂氧传感器的电极制备及其响应特性研究

沙顺萍

2018, 33(1): 88-93. doi: 10.19515/j.cnki.1003-1545.2018.01.015

[摘要](8) [PDF 1592KB](0)

摘要:
研究了电极浆料组成及烧结工艺等因素对电极性能的影响，利用汽车示波器获得的电势跃迁信号分析了氧传感器的响应性能，结果表明，造孔剂的加入和烧结温度对电极微观形貌影响很大。当Pt浆/造孔剂（质量比）比例最佳，选择合适的烧结温度时，电极电阻最小，且高电势跃迁大于800 m V，低电势跃迁小于100m V，响应时间小于200 ms，满足汽车氧传感器的实际使用要求。

pH敏感释放型缓蚀防锈填料的制备及性能研究

梁宇, 陈凯锋, 亓海霞, 张黎黎

2018, 33(1): 94-99. doi: 10.19515/j.cnki.1003-1545.2018.01.016

[摘要](12) [PDF 1513KB](1)

摘要:
本文利用5-氨基-1，3，4-噻二唑-2-硫醇（AMT）对金属的络合性和巯基活性基团的双重特性，以氯乙酸作为桥接物，首先对勃姆石表面进行化学接枝改性，成功制备出具有缓蚀作用的纳米防锈填料，然后以在线红外表征作为缓蚀剂释放的研究手段，明确了制备的缓蚀勃姆石防锈填料的释放条件及释放规律，最后将缓蚀勃姆石与环氧树脂掺杂制得环氧涂层，用交流阻抗的电化学方法对其缓蚀性能进行探索。研究结果表明，该缓蚀勃姆石在碱性条件下可成功释放出具有缓蚀作用的AMT，有效提高涂层的耐蚀性能。

综述

磁性水凝胶的制备与应用

吴新华, 邓冰锋, 邵艳群, 谢志鹏, 王晶晶

2018, 33(1): 100-104. doi: 10.19515/j.cnki.1003-1545.2018.01.017

[摘要](6) [PDF 298KB](0)

摘要:
介绍了国内外磁性水凝胶的制备和应用，并展望了其在涂料行业的应用。

TiAl合金及其焊接技术研究进展