材料开发与应用

姓名
邮箱
手机号码
标题
留言内容
验证码

刊载范围

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

2022年第37卷第4期

栏目

材料研究
材料应用
焊接技术
综述
经验交流

上一期 | 下一期

选择全部

显示方式:

材料研究

Q500qE桥梁钢止裂性能试验研究

宫旭辉, 高珍鹏, 牛佳佳, 马骞, 付安新

2022, 37(4): 1-4.

[摘要](130) [PDF 2229KB](21)

摘要:
针对桥梁用Q500qE高强度结构钢,分别开展了梯度温度型双重拉伸试验、落锤试验和标准圆截面试样拉伸试验,测得了钢板的止裂温度CAT、无塑性转变温度T_NDT、屈服强度R_el,在此基础上提出了CAT与T_NDT、R_el及板厚t的相关性方程。由相关性方程得到的止裂温度计算结果与实测结果的偏差在±5℃以内,表明该方程能够较好地表征止裂温度与无塑性转变温度、屈服强度、板厚之间的相关性。

热处理工艺对压裂泵阀体用钢4330MOD组织及性能的影响

杨志强, 汪开忠, 胡芳忠, 王自敏, 陈世杰, 吴林

2022, 37(4): 5-10.

[摘要](119) [PDF 12135KB](20)

摘要:
为提高压裂泵阀体的强度和韧性,研究了不同热处理工艺对改进型4330钢组织及力学性能的影响。结果表明:4330MOD钢通过添加微合金元素及调质工艺优化能够提高强度和韧性。微合金元素Nb、V,正火+调质工艺能够降低晶粒尺寸,提高强韧性。4330MOD钢在550℃～700℃回火时,组织为回火索氏体组织,随回火温度的升高强度降低,韧性先升高后降低,在600℃～650℃回火强韧性匹配较好。4330MOD钢通过微合金元素添加及热处理工艺优化使晶粒尺寸及板条块宽度细小,大角度晶界比例高,从而提高了钢的强韧性。

304不锈钢白色短擦缺陷成因及控制

王攀, 陈承康, 文春荣

2022, 37(4): 11-14.

[摘要](96) [PDF 3530KB](10)

摘要:
针对304不锈钢冷轧2B板表面出现的白色短擦缺陷,对该缺陷进行电镜分析,明确其微观形貌和主要成分,并提出改进措施。通过中间坯厚度优化、精轧轧制速度优化、精轧各机架负荷优化调整和轧辊辊面温度优化调整的有效实施,冷轧2B板白色短擦缺陷得到有效控制,缺陷发生率由原来的2.58%降低至0.13%。

钛合金慢应变速率拉伸应力腐蚀行为研究

王莹, 杨胜利, 刘晓勇

2022, 37(4): 15-20.

[摘要](102) [PDF 6538KB](17)

摘要:
对TA31和TC4ELI两合金分别在干燥空气、3.5% NaCl环境下进行慢应变速率拉伸试验。结合应力-应变曲线以及断口宏观、微观组织分析两种材料的应力腐蚀敏感性。结果表明:在35℃、3.5%(w,下同) NaCl溶液、应变速率为10^-6/s条件下,TC4ELI合金应力腐蚀敏感性较高,在5×10^-7/s和5×10^-6/s的应变速率下应力腐蚀敏感性较低;TA31合金在上述3种应变速率下应力腐蚀敏感性均较低;在3.5% NaCl环境中,TA31合金断口形貌较空气中试验的断口形貌无明显的变化,TC4ELI则出现较明显的解理面。

BAl7-7-2-2铜合金冷变形加工硬化行为

付利国, 苑伟, 马宁, 郭桦, 刘乐乐

2022, 37(4): 21-26.

[摘要](73) [PDF 7668KB](12)

摘要:
采用室温压缩试验研究了BAl7-7-2-2铜合金冷的变形加工硬化特性。结果表明,修正后的Ludwik模型可以准确地对BAl7-7-2-2铜合金的真应力-真应变数据进行拟合,相关材料常数K=1 001.736、m=0.295、n=0.044,拟合方程的相关系数可以达到0.96。当真应变ε＜0.02时,加工硬化率很高且迅速增大,此阶段为线性硬化阶段;当0.02≤ε≤0.2时,真应力随着真应变的增加而增大,加工硬化率则逐渐减小,这一阶段为抛物线硬化阶段;ε＞0.2时,随着应变的增加,加工硬化率趋于常数,为弱硬化阶段。结合微观组织和硬度测试表明,材料在不同变形阶段的变形机制有所不同。

Fe₃O₄复合材料对Cd²⁺的吸附性能研究

宋月红, 刘明勤, 黄子豪, 徐辉, 代卫丽

2022, 37(4): 27-33.

[摘要](99) [PDF 6637KB](12)

摘要:
在碱性条件下,以共沉淀法合成Fe₃O₄,再以正硅酸乙酯和二乙烯三胺为原料,制备出Fe₃O₄复合材料(Fe₃O₄-SiO₂-NH₂)。采用FT-IR、VSM和SEM对其结构进行表征,并研究了复合材料对Cd²⁺的吸附性能。实验结果表明,在T=55℃、t=60 min、Cd²⁺溶液的初始浓度为100 mg·L^-1、Fe₃O₄-SiO₂-NH₂的添加量为0.1 g时,该材料对Cd²⁺的吸附容量为71.4 mg·g^-1。其吸附动力学行为更符合准二级动力学,热力学更适合用Langmuir等温吸附模型描述。Fe₃O₄-SiO₂-NH₂吸附Cd²⁺后洗脱再生,经过5次循环使用后,其对Cd²⁺的去除率仍然大于70%。

材料应用

船舶加筋板结构撞击试验的相似性分析

由遥巍, 张新宇

2022, 37(4): 34-40.

[摘要](120) [PDF 9489KB](14)

摘要:
实尺寸船舶碰撞试验难以开展,一般通过缩尺试验获取结构的碰撞载荷响应,再由相似定律将其转化为实尺寸碰撞响应结果。但是,由于相似定律受诸多因素影响,因此需要深入开展相关研究。本研究开展了两种缩尺模型和实尺寸加筋板结构的低速撞击试验,获取了不同比例试验的撞击载荷响应,考虑板材参数(板厚、材料强度和应变率)和撞击参数(撞击体质量、撞击速度)对缩尺定律的影响,进行了撞击载荷响应的相似性分析。分析结果表明:低速撞击下,应变率和撞击参数对相似定律影响不大;材料板厚和材料强度影响缩尺定律,基于已有撞击力解析公式,对缩尺定律进行修正,可将缩尺模型试验结果转化为实尺寸试验结果。研究成果对实尺寸船体结构的耐撞性评估有一定指导作用。

90/10铜镍合金海水管路直流杂散电流腐蚀及控制研究

邢少华, 杨光付, 隋永强, 仝宏韬, 刘雪辉

2022, 37(4): 41-48.

[摘要](67) [PDF 15735KB](11)

摘要:
针对某船90/10铜镍合金海水管路系统异常快速腐蚀问题,采用失重法、电化学法、微观形貌分析等方法研究了90/10铜镍合金海水管路系统直流杂散电流腐蚀规律,对比分析了直接排流法和牺牲阳极保护法对直流杂散电流腐蚀控制的效果。结果表明,90/10海水管路直流杂散电流腐蚀速率随着杂散电流强度增加而线性增加,晶界优先发生腐蚀溶解;直接排流法和牺牲阳极保护法均可抑制直流杂散电流腐蚀,但牺牲阳极保护法对强直流杂散电流腐蚀防护效果有限,直接排流法可对90/10铜镍合金海水管路直流杂散电流腐蚀进行有效保护。

基于仿真分析的单点系泊液滑环结构设计

杨健, 辛顺, 王屹

2022, 37(4): 49-53.

[摘要](102) [PDF 5363KB](12)

摘要:
液滑环是海洋油气开发用单点系泊系统的关键部件,是亟待实现国产化的装置之一。采用流场仿真方法,对滑环型腔内流场进行详细分析,研究了速度和压力分布,结合滑环对流体冲击力和泥沙沉积等要求,给出某液滑环国产化研发项目样机的腔体形状的优化方案;同时,基于有限元仿真分析方法对液滑环进行了强度校核。为液滑环的腔体设计、构件设计提供参考。

可喷涂约束阻尼涂料约束层制备研究

王德威, 王伟, 温喜梅, 王宝柱, 邵春妍, 李灿刚

2022, 37(4): 54-60.

[摘要](79) [PDF 4500KB](16)

摘要:
为制备出可喷涂的环氧约束层涂料,通过多种配方设计,探讨了环氧树脂种类、固化剂种类、活性稀释剂种类及用量、阻燃剂种类及用量等因素对约束层弯曲模量、黏度、阻燃性的影响。结果表明,选用海因环氧树脂HY070复配环氧树脂128、酚醛胺固化剂T31复配腰果酚改性酚醛胺1102、以苄基缩水甘油醚692为活性稀释剂、以Al (OH)₃为阻燃剂制备的约束层综合性能最优。替换现有刮涂型约束层,结合相同阻尼层,进行复合损耗因子测试,整体温域复合损耗因子均升高。

TA5合金板材工艺对显微组织和力学性能的影响

王媛, 董健, 关玉龙, 赵宝杰, 张海深

2022, 37(4): 61-64.

[摘要](71) [PDF 6537KB](11)

摘要:
研究了TA5合金板材的加工、退火及热矫形工艺对组织和力学性能的影响。结果表明:板坯第2火次锻造在相变点以上150℃变形,造成板材组织粗化,呈纤维状,强度非常高,塑性变化不大;换向轧制的板材组织均匀等轴化,再结晶晶粒尺寸增加,强度显著降低,塑性明显升高;随着精轧温度的升高,再结晶晶粒均匀化长大趋势明显,板材强度降低,塑性升高;为了避免热矫形过程对板材组织性能的影响,退火温度应高于热矫形过程中的料温;板材经过二次或三次热矫形后,不平度可达到(2~3) mm/m,室温力学性能基本不变。

钛合金弹簧工艺优化及可靠性研究

罗焱泽, 丁强伟, 李志强, 张新奇

2022, 37(4): 65-70,100.

[摘要](53) [PDF 7619KB](12)

摘要:
钛合金弹簧目前已应用于航空航天、海洋船舶、汽车、石油化工等领域的设备中,是为重要设备和产品提供预紧、储能、减震等作用的关键零件,弹簧载荷力和可靠性对设备的使用性能和寿命有至关重要的影响。为增强钛合金弹簧的性能和寿命,提升设备和产品的质量,对钛合金弹簧工艺进行优化改进,提高钛合金弹簧的性能和可靠性是值得关注和研究的方向之一。

焊接技术

CMT+P焊接电流对5083铝合金焊接接头组织及力学性能的影响

郭超慧, 王鹏云, 褚少旗, 刘国元, 李利, 姜峰, 田庆年, 白晶

2022, 37(4): 71-76.

[摘要](125) [PDF 8486KB](10)

摘要:
采用不同焊接电流,对3 mm厚5083-H116铝合金板材进行CMT+P焊接试验,并对接头显微组织、拉伸性能、弯曲性能等进行检测。结果表明,焊接电流对接头力学性能和焊缝中心晶粒尺寸有显著影响;焊接电流增大,抗拉强度降低,焊缝中心晶粒尺寸增加。通过对CMT+P焊接参数进行调整,可以获得满足使用要求的焊接接头,抗拉强度281 MPa,达到母材的84.38%;屈服强度163 MPa,达到母材的67.92%;伸长率13.5%,达到母材的75%;焊缝中心为等轴晶,熔合线内侧为柱状晶。

某小直径钛合金耐压球壳制造工艺

殷亚运, 王海登, 李鹏, 韩林举, 郭立栋

2022, 37(4): 77-80.

[摘要](56) [PDF 3338KB](12)

摘要:
某壁厚28 mm的小直径钛合金耐压球壳,主体材料为TC4ELI钛合金,针对其设计指标要求,制定了板材热冲压成型半球-手工GTAW焊接半球孔座-半球热处理-半球机加工-上下半球合拢后赤道缝真空电子束焊接-整球真空去应力退火制造工艺,完成罐体制造并进行了各项检测。结果表明,球壳尺寸、气密、水压、焊接见证件检测合格。外压试验前、后的真球度、焊缝渗透、射线、超声、残余应力检测合格,满足产品设计要求,制造的球壳海试考核后各项指标正常,满足服役要求,制定的工艺可靠,制造工艺可为同类产品制造提供一定的参考。

综述

无人潜航器对材料的需求与应用研究

付佳杰

2022, 37(4): 81-85.

[摘要](120) [PDF 3275KB](28)

摘要:
针对无人潜航器(UUV)的应用环境、使命任务和发展趋势,提出了UUV装备对材料的高耐蚀性、低磁或无磁、高强高刚、良好的制造工艺、轻量化、功能集成及低成本等7大需求,通过对UUV装备具体部位常用的典型材料进行对比分析,给出了选用原则,对UUV装备和其它水下无人系统的材料选用具有一定的参考价值。

热喷涂激光预处理的应用与影响研究进展

王喆, 冯岩, 黄磊, 谢述锋

2022, 37(4): 86-92.

[摘要](283) [PDF 6552KB](16)

摘要:
综述了激光预处理技术在热喷涂中的应用研究进展,通过调整激光工艺对基体进行清理或刻蚀处理,能够完成对基体表面的净化与粗化,提升涂层服役性能。分析了激光预处理对涂层性能的影响,激光预处理后能增强涂层在基体表面的机械结合,改善涂层/基体界面润湿,降低孔隙率。明确了激光预处理在热喷涂中存在的问题,并展望了其应用前景与研究方向。

经验交流

MnO₂在超级电容器电极材料中的研究进展

孙翔, 罗志斌

2022, 37(4): 93-100.

[摘要](87) [PDF 6062KB](11)

摘要:
超级电容器因其超快速的充放电速度而在众多储能器件中占据不可替代的地位。此外,它还具有循环寿命长、维护简单、安全环保、成本低等诸多优势。以各类碳基材料为代表的超级电容器的比电容通常较低,难以满足社会发展对高能的需求。以各类金属化合物为代表的赝电容器可通过快速的法拉第反应存储更多的能量,因而受到现代社会的青睐。其中,MnO₂是最早被提出来的一类传统赝电容器电极材料,其晶相结构丰富,具有可供电解液离子快速进出的隧道结构,理论比容量高,但其存在电子电导率低、循环稳定性差等问题。作者选择了最具代表性的两类MnO₂材料——α相和δ相MnO₂,介绍了这两种晶相的储能机理和研究现状,重点介绍目前针对其存在的问题而普遍采用的解决方案,并对MnO₂的规模应用提出展望。

作者登录专家登录编辑登录主编登录