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

2020年第35卷第2期

栏目

材料研究
材料应用
焊接技术
综述
经验交流

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材料研究

纯铁中的氢扩散系数影响因素研究

黄冬, 薛钢, 杨超飞

2020, 35(2): 1-4.

[摘要](6) [PDF 2136KB](0)

摘要:
采用电化学渗透双电解池试验方法测定了不同条件下纯铁中的氢扩散系数。结果表明:材料状态、试样厚度、氢渗透次数影响纯铁氢扩散系数,原始态纯铁的氢扩散系数略高于三次淬火态试样的;随着试样厚度的增加,氢扩散系数逐渐变大;同一位置二次氢渗透的扩散系数高于一次渗透氢的扩散系数。

Q345R受火后力学性能及组织的变化

林海萍, 陈晓林, 杨磊杰, 宋文明, 侍吉清, 黄超鹏, 李玉阁

2020, 35(2): 5-12.

[摘要](10) [PDF 4558KB](0)

摘要:
通过对Q345R材料在不同受火温度、保温时长及冷却方式条件下进行热处理来模拟其受火损伤的热暴露试验,进一步评定材料的力学性能及相应的微观组织。研究表明:在20℃~649℃受火温度下,材料力学性能均满足要求,732℃~816℃受火温度下,与空冷条件下相比,水冷对其力学性能影响较大;受火温度低于649℃时,材料组织为铁素体+珠光体,高于649℃时,金相组织明显发生变化,水冷下晶粒度与空冷条件下相比较为不均匀;热处理温度不高于649℃时,材料无明显脱碳现象,在816℃时材料表面脱碳层最大深度约0.20 mm;随着受火温度的升高,热处理后表面颜色呈红褐色、灰褐色、暗红、亮红色变化。

核壳网络结构钛氮合金力学性能有限元模拟

胡涛涛, 毛伟, 管鹏, 肖镇, 穆永军, 周军

2020, 35(2): 13-17.

[摘要](8) [PDF 2216KB](0)

摘要:
利用有限元软件ABAQUS建立不同核壳占比的二维模型,采用von-Mises屈服准则来描述核壳网络结构钛氮合金材料的屈服行为,进而对不同核壳占比的核壳网络结构材料进行拉伸和压缩应力-应变曲线模拟。结果表明拉伸和压缩所得到的应力应变曲线图一样。随着核半径从1 mm增加到3 mm(相当于核的百分比),核壳网络结构材料的屈服强度增大。当应变率为3%时,核壳网络结构材料发生屈服现象,从而进入塑性阶段。

电感耦合等离子体发射光谱仪测定铬镍合金中杂质元素

王淑梅, 张众

2020, 35(2): 18-22.

[摘要](5) [PDF 776KB](0)

摘要:
探讨了用电感耦合等离子体发射光谱仪测定铬镍合金中7种杂质元素锰、钛、磷、铜、铝、硅、铁的分析方法。通过试验确定了仪器最佳测定条件,利用基体匹配使该方法测定的杂质元素的加标回收率在98.9%~111.0%之间,RSD<1.09%,准确度和精密度好,可以满足分析要求。

Ru对电解海水用Ti/Ir-Ta-Sn-Sb阳极性能的影响

葛宝玉, 王海涛, 瞿彧, 黄明智, 许实

2020, 35(2): 23-28.

[摘要](6) [PDF 2817KB](0)

摘要:
钌系阳极在电解制氯行业具有良好的应用前景,但在电解低温、低盐度海水时寿命损耗较快,铱系阳极在电解海水时表现出优良综合性能,但价格较贵。本文通过在铱系阳极中添加钌,研究钌对铱系阳极性能的影响。结果表明:Ru的添加使铱系阳极涂层表面形成了不规则的“凹凸”形貌,阳极表面积增加,提高了电流效率,但同时也出现Ru的聚集,说明Ru与铱系阳极无法形成稳定的固溶体,从而降低了寿命。

吸波材料厚度无损检测电容式探头优化设计

于海涛, 庄海燕, 郑添水

2020, 35(2): 29-32.

[摘要](7) [PDF 1789KB](0)

摘要:
吸波材料厚度无损检测探头采用电容式设计,为提高探头的检测灵敏度,须对电容式传感器进行优化设计。当两相同尺寸的平面电极通过改变电极间距进行多点探测时,从理论上给出了基于原始保角变换理论的精准电极优化设计方法,得出在设计时电极间距变化不能超过灵敏区,同时电极宽度不能太大且不能设计在峰值点上,基于此方法的优化电极结构能够显著提高电容式传感器的检测灵敏度。

材料应用

提高Ti70中厚板塑韧性热加工工艺研究

李渤渤, 郝晓博, 刘茵琪, 张强, 李洋

2020, 35(2): 33-38.

[摘要](5) [PDF 2684KB](1)

摘要:
针对Ti70中厚板伸长率及冲击性能偏低的问题,系统研究了热加工工艺对Ti70中厚板性能的影响,并对热加工工艺进行改进。结果表明:与原来传统热加工工艺相比,通过增加轧制变形量,降低轧制温度,可显著提高板材伸长率和低温冲击性能。同时,此新工艺为其它α及近α钛合金塑韧性综合指标提升提供了崭新的工艺设计思路。

张力对大宽厚比2Cr13钢带板形及组织性能的影响

朱晨, 金莹, 刘小英, 张娟荣, 袁亚, 刘雯

2020, 35(2): 39-42.

[摘要](11) [PDF 2524KB](0)

摘要:
通过在冷轧2Cr13钢带的后续热处理工艺中增加张力的方式来改善其带型缺陷,分析所加的张力对钢带力学性能的影响。研究发现,钢带承载的张力小于73.5 N时,试样的力学性能没有明显变化,同时所引入的张力可以有效降低钢带的侧弯、翘曲等缺陷,提高了钢带的平直度。

船舶热力管系用石墨烯耐高温重防腐涂料制备及性能研究

邓玉, 梁宇, 张心悦, 黄从树, 王晶晶

2020, 35(2): 43-47.

[摘要](7) [PDF 1641KB](1)

摘要:
大体积链段修饰的微纳米粒子能够增强有机硅树脂耐热及防腐性能,利用硅烷对二氮双酚芴表面进行接枝改性,将其与氧化石墨烯化学接枝,制备得到大体积链段改性氧化石墨烯。将改性氧化石墨烯作为填料添加到耐高温防腐涂料中,对涂料的力学性能、耐高温、耐盐雾性等进行测试分析。研究结果表明,添加改性氧化石墨烯可有效增强涂层耐热性能与耐蚀性能,当添加量为1.0%时,涂层综合性能最优。

石墨烯耐高温红外低发射率涂层制备研究

叶志民, 庄海燕, 陈翔

2020, 35(2): 48-51,56.

[摘要](9) [PDF 1329KB](1)

摘要:
以改性有机硅树脂为基料,以低熔点玻璃粉为填料,以铝粉、石墨烯为红外低发射率填料,制备出一种能耐400℃的红外低发射率隐身涂料,并探究了填料、助剂等对耐高温涂料的影响规律。结果发现:改性有机硅树脂、玻璃料、石墨烯、铝粉在最优添加比例时,涂层红外发射率为0.35。

阻燃剂对丁腈橡胶阻尼材料阻燃和阻尼性能的影响

石磊, 李景瑞, 丁亮

2020, 35(2): 52-56.

[摘要](13) [PDF 1872KB](0)

摘要:
研究了阻燃剂体系及用量对以丁腈橡胶(NBR)为基体的橡胶阻尼材料的氧指数、烟密度和阻尼性能的影响。结果表明:三聚氰胺聚磷酸盐(MPP)阻燃体系与氢氧化铝(ATH)阻燃体系相比具有更低的烟密度和更高的阻尼性能;阻燃增效剂硼酸锌(ZB)的加入有利于提高丁腈橡胶阻尼材料的阻燃性能并降低烟密度,但会使丁腈橡胶阻尼材料的损耗因子最大值降低。

焊接技术

WC颗粒对高铬铸铁基高频感应堆焊层耐磨性的研究

高沙沙, 平超凡

2020, 35(2): 57-61.

[摘要](11) [PDF 2233KB](0)

摘要:
通过高频感应加热技术制备添加WC颗粒的高铬铸铁基堆焊层,并对堆焊层的硬度、显微组织、物相进行表征;利用回转式磨料磨损试验机进行磨损实验。结果表明:堆焊层中主要物相为γ-Fe、(Cr,Fe)₇(C,B)₃、WC及W₂C等。实验证明,当WC含量为30%时,堆焊层具有最优的耐磨性。

基于添加铜过渡层的钛钢异种金属真空扩散焊研究

郭悦, 高福洋, 高奇, 王伟波

2020, 35(2): 62-66.

[摘要](7) [PDF 1925KB](0)

摘要:
研究了添加铜箔过渡层进行扩散焊接的纯钛TA2和14MnMoVN钢焊接接头的组织和性能。采用OM、扫描电镜、能谱分析和X射线衍射分析对扩散焊接界面的微观组织、元素扩散和组织结构进行分析观察,通过拉伸试验对接头力学性能进行测试。结果表明:通过添加铜过渡层进行扩散焊接可以获得有效连接的钛/钢异种金属复合接头。结合良好的界面可以划分为接头元素扩散过渡区和铜钛结合区。其中钛向铜扩散,少量铁向铜扩散,这是三种元素的综合扩散过渡区。铜钛结合区是铜向钛扩散的区域,主要产生大量的铜钛金属间化合物。接头拉伸强度可以达到299 MPa,断裂位置位于铜钢结合区。

钛/钢异种金属焊接技术的研究进展

刘夫, 李士凯, 蒋鹏, 张斌斌, 孙志杰

2020, 35(2): 67-74.

[摘要](7) [PDF 1556KB](0)

摘要:
钛和钢广泛应用于船舶领域,其中,钢材主要用于船体,钛合金则大量用于海水管路等部位,由于钛与钢的物理化学性能差异,焊接界面常形成大量脆性金属间化合物,无法获得优质的焊接接头,因此产生了钛/钢连接问题。本研究在分析钛/钢异种金属的焊接性基础上,综述了钛/钢异种金属间的钎焊、压力焊、熔焊等研究现状,并对钛/钢异种金属焊接的发展前景进行了展望。

国内船用铝-钢爆炸复合过渡接头应用现状及展望

闫晋辉, 刘金涛, 王显正

2020, 35(2): 75-81.

[摘要](6) [PDF 934KB](0)

摘要:
铝-钢爆炸复合过渡接头在船体设计建造中的应用日趋广泛,以常用的铝-铝-钢、铝-钛-钢两种材料组合为主要对象,对爆炸复合技术进行扼要介绍,分析过渡接头的基本性能特点,论述我国铝-钢过渡接头的材料体系、标准体系和焊接工艺方面的研究进展,分析铝-钢爆炸复合过渡接头在应用中存在的典型问题,指出应进一步完善现有铝-钢爆炸复合过渡接头的性能验证、焊接工艺、腐蚀防护等方面的要求,确保材料应用的安全可靠。

综述

树脂基复合材料在潜艇装备领域的应用现状

魏征, 杜度, 杨坤

2020, 35(2): 82-86.

[摘要](9) [PDF 779KB](1)

摘要:
阐述了树脂基复合材料应用于潜艇装备的军事需求,梳理了国外树脂基复合材料在潜艇装备领域的应用情况,从总体设计、材料制备、加工制造、考核评价等四个技术领域分析了国外潜艇用树脂基复合材料的技术发展现状,并对树脂基复合材料在潜艇领域的应用前景进行了展望。

钛合金激光焊接技术研究进展及应用情况

程德彬, 高福洋

2020, 35(2): 87-93.

[摘要](6) [PDF 1331KB](0)

摘要:
介绍了激光焊接原理及特点,并根据钛合金激光焊接的三个典型问题,综合论述了为实现激光焊接钛合金所开展的基础研究工作,之后从焊接接头的组织性能、残余应力和变形以及应用范例来综述了钛合金激光焊接的研究进展和应用情况,为后续钛合金激光焊接的研究与应用提供参考和借鉴。

经验交流