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2022年  第37卷  第1期

材料研究
Ti6321合金的拉-扭疲劳行为研究
陈沛, 李冲, 袁晓东, 高灵清, 张欣耀, 查小琴, 张鑫钰, 高宇昊
2022, 37(1): 1-7.
摘要:
通过Ti6321合金的拉-扭疲劳试验,对0°和30°相位差的疲劳寿命进行对比分析,研究0°相位差时微裂纹和宏观裂纹扩展路径,并对疲劳断口进行分析。结果表明:相同Mises等效应力幅下,相位差为30°时疲劳寿命相对相位差为0°时的较低;受切应力主要作用,Ti6321合金表面萌生的微裂纹绝大部分分布在与试样轴向夹角20°~30°范围内,且随着等效应力幅增大,拉扭疲劳试样外表面萌生的微裂纹数量也随之增多,主裂纹在扩展过程中与这些微裂纹合并,使得其尖端发生与试样轴向呈小夹角方向急转弯,抑制了其向沿大夹角方向的最大正应力所在平面方向扩展的趋势,从而影响了宏观裂纹的扩展面角度;拉扭疲劳主裂纹在扩展过程中留下了明显的台阶状形貌,这是由于主裂纹在扩展过程中通过此区域时,各界面微裂纹扩展情况不同而造成的。
RRR300超导铌板结晶转变温度研究
张九海, 李兆博, 李小平, 黄浩, 张亚军
2022, 37(1): 8-11.
摘要:
RRR300超导铌板是制作超导腔的主要材料,为了减小制备超导腔时的阻力,有必要进行退火,提高材料塑性。通过采用不同退火温度对RRR300超导铌板进行退火,观察RRR300超导铌板显微组织、力学性能以及RRR值变化,确定了600℃为RRR300超导铌板的结晶转变温度,750℃为最理想的热处理温度,此温度下,力学性能、显微组织及RRR值达到一个理想状态。
静水压力和阴极极化对钛合金应力腐蚀敏感性的影响
孙吉宏, 毛柳伟, 赵铭钰, 宋卿源, 杜度
2022, 37(1): 12-16,20.
摘要:
采用电化学极化实验、慢应变速率拉伸实验、断口形貌观察和恒变形应力腐蚀裂纹扩展实验的方法,研究静水压力和阴极极化对Ti75合金海水应力腐蚀的影响。结果表明:静水压力对Ti75合金的应力腐蚀敏感性没有明显影响。在阴极极化情况下,Ti75合金的应力腐蚀临界应力强度因子(KISCC)下降,其应力腐蚀敏感性随着电位的负移而提高,-0.77 V为氢致应力腐蚀发生的临界电位。
界面对树脂基复合材料拉-拉疲劳性能影响研究
李生, 陶红波, 李想
2022, 37(1): 17-20.
摘要:
采用正交试验的方法,通过改变基体树脂和增强材料的种类以及采用偶联剂对界面改性的方法,研究了界面对树脂基复合材料拉-拉疲劳性能的影响。结果表明:基体树脂和增强材料之间的匹配性对复合材料疲劳性能具有重大的影响。通过采用偶联剂对界面进行改性处理可以在一定程度上提高纤维增强复合材料的疲劳性能。
点阵增强泡沫夹芯复合材料静水压作用下力学行为研究
刘誉东, 罗浩, 朱俊
2022, 37(1): 21-28.
摘要:
点阵增强泡沫夹芯复合材料在保留传统夹芯结构高比刚度、比强度的基础上,极大地提高了其Z方向的力学性能,同时具有很好的结构功能可设计性,可以满足一些特殊极端工况的需要。通过对点阵增强泡沫夹芯复合材料静水压下的力学行为进行试验探究,得到不同水压下Z方向形变和面内应力的大小。基于ABAQUS有限元软件建立了点阵增强泡沫夹芯复合材料仿真模型,从有限元角度对其静水压作用下的力学行为进行了模拟与分析,并对点阵受力情况进行预测。模拟结果与试验相近,验证了有限元模型的合理性、可靠性,为该种材料的工程仿真设计奠定了一定基础。
材料应用
石墨烯负载氧化铁在电磁屏蔽中的应用研究
叶志民, 庄海燕, 陈翔, 苏孟兴, 王晶晶
2022, 37(1): 29-32,54.
摘要:
研究了石墨烯负载氧化铁的制备工艺条件和电磁性能,并对石墨烯负载氧化铁复合材料的电磁屏蔽性能进行了测试,结果表明,石墨烯负载氧化铁后,磁性能获得提升,复合粒子材料具有较好的电磁屏蔽性能。
某橡胶隔振器动静态性能计算及试验研究
刘金才, 王鹏, 王雯霏, 丁亮
2022, 37(1): 33-38.
摘要:
针对某型橡胶隔振器中橡胶材料复杂的力学特性,研究了橡胶材料的双参本构模型,进行参数拟合。并利用有限元软件建立了隔振器的动静态性能计算模型,通过试验对计算模型进行验证。结果表明,隔振器的静变形和固有频率计算值与测试结果高度吻合,相对误差小于10%,证明了该模型计算精度高,为不同领域用非金属材料隔振器的设计奠定了基础。
电缆中间接头用石墨基柔性材料防火防爆性能研究
刘媛, 段绍辉, 张金广, 詹威鹏, 杨易斐
2022, 37(1): 39-44.
摘要:
受自身质量和外部因素影响,电缆短路事件频繁发生,对此,研究电缆中间接头用石墨基柔性材料的防火防爆性能十分必要。选择实验仪器、石墨基柔性材料、普通树脂基复合材料和添加7%红磷成碳剂的树脂基复合材料,结合柔性综合防护装置技术参数,建立材料性能测试方法。通过提取材料结构表征,研究石墨基柔性材料对电缆释放性能的影响,燃烧时间对材料防火性能的影响,以及不同负荷对材料防爆性能的影响。结果表明:石墨基柔性材料能够约束电缆的热释放和有害气体释放,在短时间内的防火测试中,材料残碳率比其他两组对照材料高了7.03%和20.86%;该材料能够将电缆载流量约束在合理范围内,保证供电的同时,延缓爆炸发生,可见该材料有更好的防火防爆性能。
有机硅改性环氧防污配套连接漆的制备与性能评价
王利, 蔺存国, 关嘉伟, 苏艳, 张金伟, 吴传明, 邓亮
2022, 37(1): 45-54.
摘要:
有机硅污损释放型防污涂层(FRC)具有对环境友好和长效防污的优势,目前在船舶水下防污中已有大量应用,具有广阔的应用前景。船舶防腐底漆通常为环氧体系,直接在底漆表面涂覆FRC,易因环氧底漆与FRC相容性差、连接能力弱而脱落失效。因而,在环氧底漆和有机硅污损释放防污面漆之间涂覆中间连接漆显得十分必要。基于通用环氧防腐底漆、FRC表面能和表面残余活性基团分析,试验设计制备了有机硅环氧配套连接漆,通过添加表面浸润剂改善了连接漆与底漆和面漆的浸润性,增强了连接漆的连接性能。涂料颜基比对连接漆与底漆附着性能影响较大,附着强度随着颜基比升高而逐步提高,处于4.5~12 MPa之间;对连接漆与面漆附着性能影响较小,基本在1.4 MPa左右,均为内聚破坏;有机硅环氧连接漆与面漆、底漆之间存在化学键合作用。与IP1100SR配套涂层对比显示,自研配套涂层在螺旋桨叶梢部位漆膜脱落情况较之弱得多,具有更好的海洋环境适应性。
灌注成型复合材料常见缺陷的相控阵超声探伤研究
姚荣沂, 张向东, 关洪涛, 吴国敬
2022, 37(1): 55-58,65.
摘要:
灌注成型是大型树脂基复合材料构件常用的成型方法,由于工艺复杂、影响因素多、手工操作比例高,其缺陷的检测和识别尤为重要。试验设计和预制常见的灌注成型缺陷,使用超声相控阵设备对缺陷进行了定性和定量分析研究,结果表明,超声相控阵设备可以有效识别灌注成型缺陷,且对缺陷的深度和尺寸具备较好的定量识别能力,不同缺陷具有特征各异的A扫和S扫信号特征。
船用碳钢车间底漆激光清洗工艺研究
王涵, 牛建民, 禹文娟, 黄如祎, 刘文天
2022, 37(1): 59-65.
摘要:
针对船用碳钢表面富锌车间底漆清理需求,开展了激光除漆工艺试验,分析了搭接率、激光功率、扫描速度等工艺参数对清洗前后组织形貌、硬度及拉伸性能的影响规律,获得了船用碳钢激光清洗工艺窗口。结果表明,对于船用EH36钢,在25 W的低功率条件下,车间底漆清理效果十分有限。当功率提高到50~100 W,清洗2~3次后碳钢表面露出亮白金属色。随着扫描速度的减小,对材料表面的清洗会加强,甚至损伤。激光清洗会使样品表面出现熔化现象,改变样品的表面粗糙度,但是,不会显著削减样品的表面材料,对样品组织及力学性能几乎没有影响。该试验可为今后激光清洗工艺在船舶碳钢除漆的实际应用提供相应指导和参考。
焊接技术
TA5钛合金激光填丝焊接工艺研究
毛亮, 马照伟, 袁博, 雷小伟, 付占波, 杜志博
2022, 37(1): 66-71,76.
摘要:
采用激光填丝焊,实现了4 mm厚TA5钛合金I型坡口单道焊双面成型,研究了工艺参数对焊缝成型、气孔率和力学性能的影响,结果表明,焊缝成型美观,抗拉强度最高可达797.5 MPa,为母材的98.2%。激光功率增加,背面焊透量增加,焊缝气孔率先降低后增加,抗拉强度增加;离焦量由负离焦增加到正离焦时,焊缝的咬边缺陷消失,气孔率呈先增后降的趋势,抗拉强度增加;随着焊接速度的增加,背面焊透量降低,气孔率降低,抗拉强度略微降低。金相分析结果显示,焊接时焊缝区完全发生α→β转变,而焊后冷却速度较快,导致焊缝区在冷却过程中生成了大量的针状α′相;热影响区部分发生α→β,主要是由块状α相和锯齿状α相组成。硬度测试结果显示,焊缝中心硬度较高,母材区硬度最低,近母材热影响区到母材方向的硬度出现明显的降低;焊缝顶部的硬度值高于焊缝中心和底部的。
TA16换热管5G位置脉冲GTAW机动焊工艺研究
殷亚运, 苏晓炜, 叶长青, 哈军, 郭宇凡, 唐磊
2022, 37(1): 72-76.
摘要:
研究了TA16换热管5G位置脉冲GTAW机动焊工艺,研究了脉冲频率、脉宽比、起弧位置、装配要求及增加熔化环对焊缝成型及内部质量的影响。结果表明,优化工艺参数下制备的焊接接头各项指标均可满足相关规范要求,研究结果为TA16钛合金换热管在蒸汽发生器上的应用提供一定试验研究依据。
综述
单点系泊系统用中压电滑环滑动电接触材料的研究进展
杨健, 王屹, 王智勇, 熊耀臣, 吴海红
2022, 37(1): 77-83,91.
摘要:
综述了高载流密度滑动电接触材料的研究进展,总结归纳了滑动电接触材料的载流滑动接触性能、滑动接触摩擦磨损参数对材料服役可靠性的影响规律,为大电流滑动电接触材料研究的发展提供参考。
城镇供热管网波纹管腐蚀失效及预防措施研究现状
刘煜, 陈继志, 郑霏, 张爱琴
2022, 37(1): 84-91.
摘要:
随着波纹管补偿器在热力工程中的广泛应用,作为核心元件的波纹管的腐蚀失效也受到关注。结合部分波纹管失效案例,综述了城镇供热管网不锈钢波纹管常见的腐蚀失效形式及影响因素,并从不同角度总结了对供热波纹管腐蚀失效的预防措施。最后指出了目前对波纹管腐蚀失效研究的局限性与不足,以期对未来波纹管的腐蚀性能研究方向提供思路和参考。
经验交流
大型复合材料翼型风帆的应用及关键技术
贾思庆, 刘奇星, 邓建华, 王遵
2022, 37(1): 92-97.
摘要:
翼型风帆能够更好地提增升力、减少阻力,提高风能利用率。复合材料具有轻量化、耐腐蚀、耐疲劳等优势,已成为翼型风帆的首选材料。介绍了船用复合材料翼型风帆的特点与性能,阐述了复合材料翼型风帆在国内外发展历程及应用现状,并在此基础上提出大型复合材料翼型风帆的关键技术问题以及展望。
镁合金的表面处理
刘璐超, 娄丽
2022, 37(1): 98-102.
摘要:
镁合金密度小,强度高,广泛应用于航空、航天、运输、化工等领域。综述了金属镁及镁合金的性能,镁合金的腐蚀防护原理及目前的研究现状。介绍了镁合金表面处理的几种方法以及未来发展方向。