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2021年  第36卷  第6期

材料研究
船用低合金高强钢止裂温度相关性研究
宫旭辉, 薛钢, 高珍鹏, 马骞, 付安新
2021, 36(6): 1-6,35.
摘要:
为研究不同温度场条件下所测止裂温度的相关性,针对4种批号船用低合金高强钢,分别开展等温型双重拉伸试验和梯度温度型(以下简称“梯温型”)双重拉伸试验,测得了等温型止裂温度和梯温型止裂温度。结果表明,在同一主拉伸应力水平下,梯温型止裂温度值均高于等温型止裂温度值,两者差值与主拉伸应力近似呈线性增长关系、与板厚近似呈二次函数关系。从能量角度对等温型和梯温型双重拉伸试验过程进行分析,确定了影响等温型止裂温度和梯温型止裂温度相关性的主要因素为主拉伸应力、无塑性转变温度和板厚,同时初步给出了相关性表达式。4种批号钢板的试验结果表明,所建立的表达式能够较好地表征板厚不大于80 mm的船用低合金高强钢的等温型止裂温度和梯温型止裂温度的相关性。
Fe含量对Ti80合金显微组织和性能的影响
陶欢, 宋德军, 杨胜利, 李冲, 郁炎, 潘一帆
2021, 36(6): 7-11.
摘要:
研究了不同Fe元素含量(0.04%~0.41%,w)对Ti80合金显微组织和性能的影响。结果表明:增加Fe含量,可以提高Ti80合金室温强度。Fe元素含量每增加0.2%,合金强度提高约20 MPa,但对合金塑性与冲击性能无明显影响。Fe元素对合金组织形态有影响,当Fe含量提高至0.41%时,α相由球状转变为长条状。30 d海水腐蚀试验周期内,Fe元素的加入降低了Ti80合金的开路电位,导致合金在天然海水浸泡和5 m/s流速条件下平均腐蚀速率增大,耐海水腐蚀性能有所下降,但与正常Ti80合金仍处于同一数量级。
SiO2粒径对Ni-Co-SiO2复合镀层性能的影响
白双锋, 刘雪辉, 许立坤, 玄俊极, 邵阳, 辛永磊, 李相波, 范林
2021, 36(6): 12-20.
摘要:
长期暴露在海洋环境中的钢质紧固件的腐蚀问题严重影响了海洋工程装备和设施的服役安全性。电镀合金镀层是紧固件常用的防护方法,其中,镍钴合金镀层具有较好的耐蚀性。通过向Ni-Co镀液中添加不同粒径的SiO2颗粒,利用电沉积技术在45钢基体上制备Ni-Co-SiO2复合镀层。之后,分析了SiO2粒径对复合镀层表面形貌和显微结构的影响,评价了复合镀层在3.5%(w)的NaCl溶液中的耐蚀性能,并对复合镀层的显微硬度和摩擦系数进行了测试。结果表明,随着镀液中SiO2粒径的增大,复合镀层表面的SiO2分布均匀性先增大后减小,当SiO2粒径为70 nm时,镀层表面形成较完整的SiO2膜层。动电位极化和电化学阻抗谱测试表明,掺杂70 nm的SiO2的复合镀层具有最好的耐蚀性。随着镀液中SiO2粒径增大,复合镀层的硬度逐渐降低,但其对摩擦系数的影响较小。
高强度聚硫密封腻子的制备及粘接性能研究
李景瑞, 林冲, 王兵, 王雯霏, 程伟, 张金伟
2021, 36(6): 21-25.
摘要:
以液态聚硫橡胶为主体材料、二氧化锰为固化剂研究了不同牌号聚硫橡胶配比、二氧化锰用量对密封腻子力学性能的影响以及橡胶粘接面处理形式对密封腻子粘接性能的影响。结果显示,当不同分子量的液体聚硫橡胶以质量比30:55:15复配使用、二氧化锰用量为12份时,聚硫密封腻子具有较好的力学性能,砂带打磨结合等离子处理橡胶粘接面可以大幅度提高密封腻子的粘接强度。
材料应用
CuNi90/10承插焊三通成形过程数值模拟与工艺优化
杨青云, 苑伟, 马俊普, 张志远
2021, 36(6): 26-30,35.
摘要:
基于Deform-3D,建立了CuNi90/10承插焊三通成形热力耦合有限元模型,对比分析了冲头形状、推制速度、初始温度、摩擦系数等因素对水平载荷的影响,结果表明,柱状凸面冲头成形质量最好,最优的推制速度为40 mm/s,初始温度950~1 000℃,摩擦系数越小越有利于成形。
低磁不锈钢表面处理工艺及防护涂层体系设计研究
徐强, 亓海霞, 陈凯锋, 张黎黎
2021, 36(6): 31-35.
摘要:
研究了不同表面处理工艺对低磁不锈钢基材自身耐蚀性能及涂层附着性能的影响,通过电化学阻抗及耐阴极剥离性测试确定了适用于低磁不锈钢表面的防护涂层体系。研究结果表明,以棕刚玉为喷砂磨料对基材进行喷砂处理,不仅可以提高基材表面粗糙度,满足涂层高附着需求,同时可降低基材表面残留粒料对基材引起的电化学腐蚀。以环氧锌黄为底层的防护涂层体系,可在不锈钢表面形成一层致密氧化膜,极大限度的阻止膜下扩蚀,使涂层的耐腐蚀性数倍增加。
大尺寸仿生微结构表面防污涂层制备及性能研究
王萌, 谢志鹏, 汤黎容, 邓冰锋, 张初镱, 王晶晶
2021, 36(6): 36-43.
摘要:
鲨鱼、海豚等海洋生物的表皮结构具有防污功能,猪笼草的口缘区具有液膜单向传递特征,这些表面结构形貌可为船舶涂层的防污和减阻设计提供重要依据。根据鲨鱼皮表面肋条状结构、猪笼草口缘区单向沟槽和弧形结构,设计简化单向V型沟槽微结构形貌,并结合CFD模拟计算分析V型沟槽减阻性能,确定了仿生微结构的形貌及尺寸。利用皮秒激光刻蚀技术,在铝合金基材表面刻蚀微结构形貌模板,然后在未完全固化的防污涂层表面压印,通过对软/硬模板、固化时间、压印压强等工艺条件参数的考察及优化,制备出较大尺寸的仿生微结构表面涂层。使用三维形貌测试仪、接触角测试仪等表征仿生微结构涂层表面,并进行多海域实海浸泡性能实验。结果显示,该仿生涂层表面微沟槽间距为90.8 μm,深度为60.3 μm,其表面接触角为121.7°,微结构形貌均匀,具有良好的实海防污性能。
尼龙锁紧套冲击荷载测试工装优化设计
段勇奇, 赵振平, 王彦飞, 许琛, 秦俊飞
2021, 36(6): 44-48.
摘要:
尼龙锁紧套是地铁用双层非线性减振扣件的零件之一,其将上下铁垫板及中间减振垫锁定成为一体,实现扣件预组装,进而大大减少现场施工工作量。根据技术要求,尼龙锁紧套完成加工后,应进行冲击韧性试验,要求能承受50 kg锤头从45 mm高度自由落体冲击6次而不损坏。根据尼龙锁紧套技术条件,设计了冲击试验工装,借助有限元软件对结构进行了冲击计算。根据计算结果对结构进行了进一步优化,最终得到满足冲击试验强度的优化后结构,并且重量从原来的15.87 kg减少至8.17 kg,方便该冲击试验的反复拆装操作。根据优化后图纸加工了相应冲击工装,并进行了冲击试验,结果显示,该工装满足冲击试验要求。
焊接技术
船体结构钢及焊接材料数据库应用系统设计开发
何磊, 何亮, 马晓阳
2021, 36(6): 49-55.
摘要:
为了解决结构钢及焊接材料数据的有效存储及高效利用问题,使用SQL Server作为后台数据仓库,VB作系统开发,ODBC数据源作为连接技术,设计开发了船体结构钢及焊接材料数据库应用系统。系统具有结构钢及焊接材料信息查询、标准及报告查询等四大功能模块,并以结构钢配套焊条为例,通过性能预测智慧框架和神经网络模型构建、神经网络矩阵模型转换为VB代码等工作,实现了其力学性能预测,对结构钢及焊接材料设计有一定的参考和实用价值。
热处理温度对爆炸焊接T2+Q345R复合板组织和性能的影响
蒋晓博, 侯发臣, 翟伟国, 邓光平, 赵亮
2021, 36(6): 56-59,76.
摘要:
研究了热处理对爆炸焊接T2+Q345R复合板组织和性能的影响。结果表明,热处理温度对T2+Q345R复合板的剪切、拉脱、伸长率等影响不明显,650℃以下,复层晶粒度增长缓慢,界面处异种金相组织厚度较爆炸态变化不大;650℃以上,随温度升高,复层晶粒度急剧增长,界面处异种金相组织厚度较爆炸态快速增加。
船用TA5钛合金激光焊接接头组织和性能研究
穆壮壮, 廖志谦, 余巍, 雷小伟, 许亚利, 马照伟, 徐乐峰
2021, 36(6): 60-66.
摘要:
采用IPG光纤激光器对8 mm厚的TA5钛合金进行激光自熔焊接,并对焊接接头的微观组织和力学性能进行分析。结果表明,激光焊接接头表面成形连续、均匀、无飞溅,内部无气孔和裂纹等缺陷。母材组织为细小均匀的等轴α相;焊缝区组织主要由粗大的β柱状晶粒、大量的针状马氏体α'以及少量的板条马氏体组成;热影响区组织主要由等轴α相、少量的针状马氏体α'和少量的残余β组成;在熔合线的边界,柱状晶粒与等轴晶粒联生结晶、外延生长,保证了焊接接头的稳定连接。焊接接头各区域的显微硬度差异较大,最高硬度出现在熔合线附近,焊缝区和热影响区的显微硬度明显高于母材的。对拉伸断裂部位进行观察,拉伸断裂发生在远离焊缝的母材处,这说明激光焊接接头的抗拉强度与母材等强或者略高于母材的,这与大量针状马氏体形成的网篮组织有直接的关系。
硅酸钠对碱性低氢焊条性能的影响
王效莲, 亢天佑, 王囤
2021, 36(6): 67-70.
摘要:
研究了硅酸钠对碱性低氢焊条性能的影响。试验结果表明,适当增加药皮中的硅酸钠含量,可使焊条套筒长度减小,熔渣黏度减小,立焊笔尖倾向减小,飞溅稍微增大,而焊条熔敷金属的化学成分、力学性能和扩散氢含量的变化则不明显。故可以通过调整碱性低氢焊条药皮中硅酸钠的含量来优化焊接工艺性。
船用铝-钢爆炸复合过渡接头性能要求及分析
黄健, 刘金涛, 闫胜楠, 赵亮
2021, 36(6): 71-76.
摘要:
对铝-钢爆炸复合过渡接头的材质及规格、制造工艺、标准规范、性能要求、焊接要求等方面进行了介绍及分析,为过渡接头的检验、验收和标准的修订提供了一定的参考。
综述
美国濒海战斗舰用铝合金材料评述
郭泽亮, 樊笑婕
2021, 36(6): 77-82.
摘要:
简要介绍了美国濒海战斗舰研制情况,评述了濒海战斗舰用主壳体用材,介绍了铝合金主壳体材料的合金种类、应用部位、材料规格及材料用量,确定了铝合金壳体材料的腐蚀保护涂料体系、外加电流保护等方案,并介绍了美国在舰船用铝合金方面近期的研究动向。
氧化石墨烯基纳米杂化物在防腐涂料中的应用研究进展
慕松伟, 梁宇, 张心悦, 陈凯锋, 王晶晶
2021, 36(6): 83-90,102.
摘要:
氧化石墨烯(GO)具有比表面积高、阻隔性好等特点,将其作为填料加入涂料体系中可增强涂层的防腐性能。但是,氧化石墨烯片层间存在的相互作用使其容易形成聚集体,这妨碍了其阻隔性能的充分发挥,严重的聚集甚至会导致涂层机械性能变差。除了氧化石墨烯,其他纳米材料在防腐涂料中同样应用广泛,并且显示出与氧化石墨烯功能互补的特点。研究表明,对氧化石墨烯和其他纳米材料进行表面改性,获得的纳米杂化物能够使防腐涂料获得更好的防腐效果。基于此,总结了氧化石墨烯基纳米杂化物体系在提高涂料防腐性能方面的研究进展,并对其未来发展趋势进行了展望。
经验交流
水性防腐涂料研究进展与应用现状
王瑛貌, 张雅浩, 黄从树, 王晶晶, 梁宇
2021, 36(6): 91-96.
摘要:
水性防腐涂料是防腐涂料未来的发展方向之一。主要介绍了四大水性防腐涂料体系丙烯酸体系、环氧体系、无机硅酸锌体系和聚氨酯体系的研究现状及其应用情况。同时,针对石墨烯的结构性能特点及在涂料中的应用优势,着重介绍了三类石墨烯改性水性防腐涂料。最后,分析了水性防腐涂料存在的问题,并对未来发展趋势及前景进行了展望。
高温钛合金焊接研究现状及展望
闫飞昊, 王岗, 范金伟, 崔永杰, 高福洋
2021, 36(6): 97-102.
摘要:
综述了国内外高温钛合金焊接研究的发展现状。总结了高温钛合金的焊接特点及其对高温钛合金焊接接头热强性与热稳定性、蠕变疲劳抗性的一致性、均匀性和稳定性的要求,介绍了闪光对焊、线性摩擦焊、电子束焊接和激光焊接技术的研究现状,并对高温钛合金焊接未来研究方向进行了展望。