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4期

栏目

强度与失效
纤维材料改性
分析与检测
材料研究
综述

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强度与失效

各向同性均质材料典型断裂行为的I₁断裂准则适用性分析

薛钢

2018, 33(4): 1-5. doi: 10.19515/j.cnki.1003-1545.2018.04.001

[摘要](2) [PDF 1315KB](0)

摘要:
基于弹塑性有限元模拟数据,采用I₁断裂准则分析了各向同性均质材料圆棒单向拉伸、平面应力和平面应变状态含中心裂纹体单向拉伸、含贯穿性中心裂纹有限尺寸板单向拉伸等典型力学行为的断裂特征。结果显示,基于I₁断裂准则的断裂特征分析结果与实际情况一致,表明I₁断裂准则可适用于完整和含缺陷的各向同性均质材料的断裂行为。

高强度钢板止裂性能与常规力学性能的相关性分析

高珍鹏, 宫旭辉, 薛钢, 刘刚

2018, 33(4): 6-10. doi: 10.19515/j.cnki.1003-1545.2018.04.002

[摘要](8) [PDF 524KB](0)

摘要:
统计分析了15组高强度钢板止裂温度CAT与抗拉强度R_m、韧脆转变特征温度ETT₅₀、无塑性转变温度NDT、碳当量Ceq、韧脆转变特性参量k和板厚t的相关性规律。在此基础上建立反映其内在联系的相关性方程:(1)CAT=2.88·NDT-0.002 4·R_m·NDT+0.138·kt²;(2)CAT=388.5·Ceq-0.21·R_m-0.006·lnkt²。

纤维材料改性

六氟异丙醇功能化石墨烯的制备及其在化学传感器上的应用

刘元超, 张鹏, 朱波

2018, 33(4): 11-16. doi: 10.19515/j.cnki.1003-1545.2018.04.003

[摘要](1) [PDF 373KB](0)

摘要:
通过石墨烯的重氮盐反应,将4-(六氟-2-羟基异丙基)苯胺(HFIPA)引入到石墨烯表面,集成到叉指电极上制备得到新型石墨烯基气体传感器,并引入对氨基苯甲酸(PABA)表征接枝密度,通过神经毒剂模拟物——甲基膦酸二甲酯(DMMP)对传感器进行灵敏性检测。结果表明,成功制备的HFIPA功能化石墨烯最低可检测到312 ppb浓度的气体,检测灵敏度和信噪比增强,是一种优良的具有潜在价值的气体传感器。

聚羟甲基EDOT有机磷化物气体传感器的制备与性能研究

罗斌, 张红兴, 马晋毅, 朱波

2018, 33(4): 17-23. doi: 10.19515/j.cnki.1003-1545.2018.04.004

[摘要](5) [PDF 935KB](0)

摘要:
在金叉指电极表面电化学沉积聚羟甲基EDOT,一步法制备了有机磷化合物气体传感器。采用循环伏安法的电流-电压曲线研究了EDOT-OH单体在金叉指电极表面的电化学沉积过程,优化了扫描圈数以获得适宜电阻的传感器,并对传感器的综合性能进行测试。结果表明,当扫描图数为10圈时,传感器有适宜电阻,为1 kΩ;该传感器具有响应速度快、响应稳定性高、回复速率快、回复百分比高、气体选择性优异且最低检测浓度为2 ppm。

导电聚合物聚羟甲基EDOT抗免疫细胞粘附、增殖及活化性能研究

张述华, 潘齐超, 张亚琼, 钱思昊, 朱波

2018, 33(4): 24-34. doi: 10.19515/j.cnki.1003-1545.2018.04.005

[摘要](1) [PDF 3444KB](0)

摘要:
聚羟甲基EDOT (PEDOT-OH)具有良好的电化学性能,能进行多样化学改性,是一种优秀的有机电极材料。使用小鼠成纤维细胞(NIH 3T3)评价PEDOT-OH的生物相容性,然后以大鼠永生化小神经胶质细胞(HAPI)和大鼠原代巨噬细胞(RM)为免疫细胞模型,研究PEDOT-OH对HAPI细胞和RM细胞的粘附、增殖和活化的影响。结果表明,与聚苯乙烯(细胞培养孔板材料)相比,PEDOT-OH具有更好的生物相容性,对HAPI细胞和RM细胞的粘附、增殖和活化具有显著的抑制作用。

分析与检测

直流电弧原子发射光谱法测定铌及铌合金中镉含量

张永龙, 李亚琴, 王小平

2018, 33(4): 35-38,70. doi: 10.19515/j.cnki.1003-1545.2018.04.006

[摘要](0) [PDF 519KB](0)

摘要:
采用直流电弧原子发射光谱法测定铌及铌合金中镉含量。实验优化了仪器工作条件,选用纯氧化镉做光斑,226.502 nm作为镉的分析线、样品与缓冲剂的比例为2比1。结果表明,本方法Cd元素检出限为0.84μg/g,加标回收率在94.7%~108.7%之间,测定值的相对标准偏差(n=11)均小于10%,具有很好的准确度和精度。

内标归一法测定铬镍合金中主体元素

王淑梅, 高彬

2018, 33(4): 39-43. doi: 10.19515/j.cnki.1003-1545.2018.04.007

[摘要](2) [PDF 208KB](0)

摘要:
研究了用电感耦合等离子体发射光谱法结合归一法测定铬、镍合金中主体元素的分析方法。确定了仪器最佳测定条件,结果表明,主体元素铬、镍的加料回收率在99.3%~101.0%,RSD<0.45%,样品测定准确度和精密度好,能够满足产品分析的要求。

蒙特卡洛法（MCM）评定重量法测定钼铁中钼量的不确定度

刘攀, 何鹏飞, 杜丽丽

2018, 33(4): 44-48. doi: 10.19515/j.cnki.1003-1545.2018.04.008

[摘要](0) [PDF 218KB](0)

摘要:
用蒙特卡洛(Monte Carlo)法评定了钼酸铅沉淀法测定钼铁Mo Fe60中钼的测量不确定度。依据GB/T5059.1—2014建立数学模型,并引入随机效应修正因子。在设定输入量概率分布密度函数的基础上,利用MCM对概率分布随机采样进行分布传递,从而得到MCM法的模拟计算结果:(59.98±0.20)%,k=2。该结果与GUM法的评定结果一致。MCM法可应用于重量分析法的不确定度评定,简便、实用。

材料研究

基于I₁断裂准则的铁素体型钢焊接氢致开裂机制研究

薛钢, 王涛, 杨超飞, 牛佳佳, 牛继承

2018, 33(4): 49-52. doi: 10.19515/j.cnki.1003-1545.2018.04.009

[摘要](3) [PDF 299KB](0)

摘要:
基于I₁断裂准则,提出了铁素体型钢焊接氢致开裂机制,即材料内部局部氢气压、焊接内应力、外载荷作用叠加形成的应力第一不变量I₁值达到材料的断裂强度I_b时发生开裂。两种材料的焊接充氢拉伸试验验证了氢致开裂机制。

6061铝合金硬质阳极氧化的影响因素研究

石绪忠, 刘晓鹤, 余向飞, 王岳, 张燕阳

2018, 33(4): 53-58. doi: 10.19515/j.cnki.1003-1545.2018.04.010

[摘要](8) [PDF 1335KB](0)

摘要:
设计了3种浓度的硫酸溶液,通过氧化试样的中性盐雾试验,研究了影响6061铝合金硬质阳极氧化的主要因素。结果表明,在120~180 g/L硫酸浓度范围内,浓度对封孔后膜层的耐盐雾性能无明显影响。本文条件下,电流密度越大,槽电压越高。电流密度线性地影响着膜层厚度,而对膜层硬度影响不大。槽液温度对氧化电压影响很大,温度越低,槽电压越高,尤其是氧化后期,电压上升迅速。槽液温度对氧化膜层颜色影响很大,但对氧化膜层厚度和硬度无明显影响。

国产核电站主蒸汽管道P 280 GH材料断裂韧性试验研究

王龙, 尤磊, 甄洪栋, 刘飞华, 曾小川, 柳猛, 胡益川

2018, 33(4): 59-64. doi: 10.19515/j.cnki.1003-1545.2018.04.011

[摘要](3) [PDF 1358KB](0)

摘要:
主蒸汽管道材料的断裂韧性J-R曲线是LBB技术应用的必要设计输入。采用ASTM E1820—2015a断裂韧性测试标准的单试样法,对主蒸汽管道P 280 GH材料样品进行了断裂韧性试验研究。试验结果表明,主蒸汽管道P 280 GH材料韧性较好,采用单试样法获得有效的J-R曲线成功率较低。通过界值曲线分析方法,采用有效的下包络J-R曲线参数构造BAC曲线,分析结果显示,所有应力坐标点均位于BAC曲线的下方,满足LBB分析要求。

厚铜-钢复合材料爆炸焊接试验研究

刘金涛, 陈斌, 张丽华, 李军

2018, 33(4): 65-70. doi: 10.19515/j.cnki.1003-1545.2018.04.012

[摘要](8) [PDF 1090KB](0)

摘要:
开展了大厚度铜-钢复合材料的单层一次爆炸焊接研究,通过对20 mm厚铜爆炸参数的分析,确定了合适的爆炸焊接工艺,并通过强度试验、金相观测等手段对复合界面状态进行分析。结果表明,铜-钢结合性能均满足标准要求。

正火温度对建筑耐火钢的组织与性能的影响

张志毅, 陈景召

2018, 33(4): 71-75. doi: 10.19515/j.cnki.1003-1545.2018.04.013

[摘要](4) [PDF 2425KB](0)

摘要:
研究了正火温度对耐火钢组织与力学性能的影响。结果表明,当正火温度为700℃和750℃时,组织由针状或者条状铁素体和少量马氏体组成;升高正火温度至800℃,耐火钢基体组织中条状铁素体含量有所减少,而块状铁素体含量有所增多;继续升高正火温度至850℃,基体组织中主要为块状铁素体;当正火温度为700℃和750℃时,虽然耐火钢的强度较高,但是塑性较差,且屈强比高于0.8,无法满足耐火钢的使用要求;正火温度为800℃时,耐火钢的抗拉强度、屈服强度和断后伸长率分别为595 MPa、465 MPa和22%。

TA2板材小孔TIG焊接头的组织与性能

殷亚运, 雷小伟, 陈利阳, 齐风华, 李鹏

2018, 33(4): 76-80. doi: 10.19515/j.cnki.1003-1545.2018.04.014

[摘要](4) [PDF 2711KB](0)

摘要:
研究了10 mm厚TA2板小孔TIG焊接头微观组织、显微硬度、抗拉强度、工艺性能及冲击性能,对焊缝中心冲击断口进行了扫描电镜观察。结果表明,采用优化小孔TIG焊工艺可不开坡口实现10 mm厚TA2板的单面焊双面成型;大焊接电流导致焊缝组织较母材粗大,但焊缝中心冲击吸收功未见显著降低,且熔合线附近还略高于母材的;接头未出现明显硬化或软化,接头强度与母材的相当,工艺性能良好。

变速箱机械齿轮轴的断裂分析

杜小运, 王栋

2018, 33(4): 81-84. doi: 10.19515/j.cnki.1003-1545.2018.04.015

[摘要](3) [PDF 4256KB](0)

摘要:
对某型号变速箱机械齿轮轴的断裂进行了分析,结果表明,机械齿轮轴的基体组织为回火索氏体,齿轮轴根部和基体组织中都未见气孔或者其它冶金缺陷;齿轮轴的疲劳裂纹起始于应力集中的螺纹根部,经过短期疲劳扩展后,横向撕裂,最后纵向劈开。齿轮轴的力学性能较低以及较大的循环工作应力是齿轮轴产生疲劳开裂的重要原因。

机械轴承钢的热处理和摩擦学性能研究

王筱冬, 张娇

2018, 33(4): 85-90. doi: 10.19515/j.cnki.1003-1545.2018.04.016

[摘要](10) [PDF 3347KB](0)

摘要:
对机械轴承用高硫钢进行了淬火与回火处理,研究了热处理过程中硫化物的存在形式及转变特征,并分析了热处理工艺对高硫轴承钢的摩擦学性能的影响。结果表明,860℃淬火+200℃回火后的高硫钢种的硫化物分布最为均匀弥散,且硫化物形态主要以类球状和纺锤状为主,尺寸也相对均匀;经过860℃淬火+200℃回火后的高硫钢的摩擦学性能最好。

压力注浆成型ITO靶材坯体的夹层现象及影响因素研究

杨硕, 王伟宁, 张大帅, 朱玉龙

2018, 33(4): 91-99. doi: 10.19515/j.cnki.1003-1545.2018.04.017

[摘要](2) [PDF 8818KB](0)

摘要:
以ITO粉体为原料,制备出高固含量浆料,而后采用压力注浆成型获得ITO靶材坯体。研究了模具孔隙尺寸、原料粉以及助滤剂因素对坯体和靶材中间夹层表现程度的影响。结果表明,调整模具孔隙尺寸和加入助滤剂具有减轻甚至消除坯体中间夹层的作用;同时,使用烧结活性更高的原始粉制坯,可明显减轻烧结后靶材中间的夹层。

生胶玻璃化转变温度（T_g）DSC/DMA测试方法比较探讨

张晓玲, 胡昌飞, 乔冬平, 张聪

2018, 33(4): 100-104. doi: 10.19515/j.cnki.1003-1545.2018.04.018

[摘要](3) [PDF 490KB](0)

摘要:
介绍了生胶的玻璃化转变温度T_g在DSC及DMA测试方法的研究比对及一些影响因素的探讨,并确定影响因素和原因。

La空位和Sr离子掺杂对La-Ca-MnO材料磁性能的影响

李爱君, 王莲芬, 孙红辉

2018, 33(4): 105-108. doi: 10.19515/j.cnki.1003-1545.2018.04.019

[摘要](2) [PDF 410KB](0)

摘要:
用溶胶-凝胶法制备了La位空位掺杂La_0.7-xCa_0.28Sr_0.02MnO₃(x=0.00~0.10)系列样品和Sr离子掺杂La_0.77-xCa_0.2Sr_xMnO₃(x=0.00~0.10)系列样品,研究了La位空位掺杂和Sr离子掺杂对样品相结构、居里温度和磁熵变的影响。结果表明,两个系列样品都在近室温有较大磁熵变,对于钙钛矿La-Ca-MnO₃型材料,在La位含少量空位的基础上进行Sr离子掺杂,对居里温度和磁熵都有较积极的调节作用。

氢在低合金高强钢中的扩散系数研究

杨超飞, 薛钢, 代雪佳, 王涛, 牛继承

2018, 33(4): 109-113. doi: 10.19515/j.cnki.1003-1545.2018.04.020

[摘要](5) [PDF 1345KB](0)

摘要:
采用电化学氢渗透双电解池试验方法测定了三种低合金高强钢在不同温度、不同拉应力时的48组氢扩散系数D_H,通过分析氢扩散系数D_H与温度T、应力第一不变量I₁、碳当量CEN之间的关系,回归建立了低合金高强钢氢扩散系数D_H统一方程:D_H=3.03×10^-3exp (2.474CEN+$\frac{{{I_1}}}{{763}}$-$\frac{{2 979}}{T}$)。

综述

锂离子电池柔性电极材料的研究进展

余萌, 丰震河, 黄英, 王科, 张军平

2018, 33(4): 114-121. doi: 10.19515/j.cnki.1003-1545.2018.04.021

[摘要](6) [PDF 2743KB](0)

摘要:
主要介绍了锂离子电池碳类柔性电极材料,总结了目前柔性电极材料的不足,并提出了未来柔性电极材料的研究方向。

低发射率金属颜料的改性研究进展

林冲, 任润桃, 庄海燕

2018, 33(4): 122-126. doi: 10.19515/j.cnki.1003-1545.2018.04.022

[摘要](2) [PDF 214KB](0)

摘要:
概述了低发射率金属颜料的改性研究进展,详细介绍了低红外发射率金属颜料的物理改性和化学改性方法。再简要概括介绍了石墨烯改性低红外发射率金属颜料的研究进展,展望了石墨烯改性金属颜料在低发射率红外隐身涂料中的应用前景。

钛及钛合金搅拌摩擦焊接技术综述