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

2022年第37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

柱状晶Cu-Al-Mn形状记忆合金超弹性各向异性参数研究及数值计算

王涵, 史博文, 牛建民, 刘记立

2022, 37(2): 1-9.

[摘要](95) [PDF 8711KB](18)

摘要:
参考单层板的偏轴工程弹性常数与正轴工程弹性常数的转换关系,进行参数推导,实现了对合金任意角度的超弹性各向异性相关参数的计算。采用有限元用户子程序对合金任意角度下的超弹性应力-应变曲线进行数值模拟。模拟计算结果与实验结果吻合较好,可为柱状晶类组织合金的各向异性性能的模拟计算提供相应指导和参考。

氮含量对钒微合金钢粗晶热影响区组织和韧性的影响

师仲然, 潘涛, 王瑞珍, 王东明, 赵和明, 罗小兵, 柴锋, 杨才福

2022, 37(2): 10-18.

[摘要](58) [PDF 12386KB](9)

摘要:
采用焊接热模拟的方法,研究了氮含量对实验钢焊接粗晶热影响区(CGHAZ)显微组织和韧性的影响规律。结果表明:随着氮含量的增加,CGHAZ的组织从晶界铁素体、贝氏体和侧板条铁素体转变成针状铁素体、多边形铁素体和少量的贝氏体,且铁素体晶粒细化;CGHAZ韧脆转变温度(FATT₅₀)先降低后升高,屈服强度升高。氮含量从0.004 4%增加到0.009 4%时,有效晶粒尺寸减小,导致CGHAZ的FATT₅₀降低;氮含量从0.009 4%增加到0.019 0%时,CGHAZ中固溶氮、屈服强度增量对FATT₅₀的综合作用大于晶粒的细化作用,导致FATT₅₀升高。

稀土元素Nd对高铝镁合金组织性能的影响

韩茜, 郑萌, 王志华, 冯文彬, 余苗苗, 张美丽, 代卫丽

2022, 37(2): 19-23.

[摘要](85) [PDF 4488KB](22)

摘要:
:研究了稀土Nd含量对Mg-10Al-Zn合金的显微组织和力学性能的影响。结果表明:添加稀土后,合金主要由α-Mg相、β-Mg₁₇Al₁₂相和Al₂Nd相组成,其中Al₂Nd相成片状分布。Nd含量为2.5%时,其抗拉强度和伸长率最大,分别为130 MPa和4.37%。该稀土镁合金的断裂为塑性断裂。

各向同性均质弹塑性材料圆棒试样单向拉伸试验变形特性与应力应变本构关系的相关性分析

薛钢

2022, 37(2): 24-36.

[摘要](47) [PDF 17970KB](7)

摘要:
针对各向同性均质弹塑性材料圆棒试样单向拉伸试验,分别从理论上以及采用有限元法分析了变形特性与应力应变本构关系的相关性,探讨了形成颈缩的必要条件及实际颈缩形貌的形成过程。结果表明,等效塑性应变ε_p达到一定临界值后,流变应力σ₀不再随等效塑性应变ε_p的增大而增大的材料的应力应变本构特性,以及试样为非理想圆柱体是产生颈缩的必要条件,颈缩后期内部形成断裂是导致颈缩区最小截面位置弧形轮廓线曲率半径较小的原因。

RTM用低粘度乙烯基树脂性能研究

王雅婷, 杨瑞瑞, 李想

2022, 37(2): 37-41.

[摘要](99) [PDF 3846KB](15)

摘要:
对RTM用乙烯基树脂的工艺特性、树脂及其复合材料的力学性能进行了研究。该树脂具有较低的黏度,25℃时约为240 mPa·s。分析了树脂的凝胶时间,得出凝胶时间与温度的函数,其表观活化能较大,成型时应严格控制树脂温度。结合DSC曲线,分析了该乙烯基树脂在不同升温速率下的固化放热行为,得出树脂理论的凝胶温度、固化温度和后固化温度。该树脂及其复合材料均具有良好的力学性能。

Ti6321与TC4ELI极化曲线及阻抗谱研究

孙志杰, 刘千里, 王洋, 蒋鹏

2022, 37(2): 42-49.

[摘要](239) [PDF 11891KB](14)

摘要:
对Ti6321和TC4ELI合金分别在pH=7和pH=1.5的人造海水进行极化曲线和阻抗谱分析。研究表明,阳极化过程中存在Ti元素非整比氧化物参与,阴极化过程中电化学析氢受H⁺浓度和脱附两个反应的控制,具有不同的阴极化Tafel斜率,Ti6321和TC4ELI在中性人造海水中具有稳定的钝化膜,但在酸性环境中,TC4ELI不再具有稳定的钝化膜,并在阻抗谱中出现极化电阻R_p<0的情况。

材料应用

U型镍钛合金丝热定型及力学性能分析

邹轶乐, 高超

2022, 37(2): 50-55.

[摘要](317) [PDF 7131KB](45)

摘要:
采用不同的加热条件对镍钛合金丝进行定型,研究镍钛合金丝的力学性能及内部组织结构,确定了镍钛合金丝的最优热定型工艺参数。使用拉伸所用强力仪对镍钛丝进行拉伸性能测试,使用光学金相显微镜对镍钛丝进行金相组织观察。结果表明,热定型温度越高,加热时间越长,镍钛丝热定型效果越好,镍钛丝尺寸越接近定型模具尺寸;镍钛丝上下平台应力随加热时间的增加变小,其中,加工条件为550℃、20 min的上下平台应力最小,残余应变在加热时间多于10 min时显著增加;随着温度和加热时间的增加,镍钛丝内部奥氏体组织分布越来越均匀,奥氏体晶界越来越明显,其组织晶粒平均尺寸也越来越大。

基于响应面法的复合材料疏散平台轻量化设计

余祖鑫, 秦俊飞, 张用兵, 庄严, 徐宁, 孟山, 蔡斌

2022, 37(2): 56-62.

[摘要](105) [PDF 10999KB](7)

摘要:
在城市轨道交通中,疏散平台是在列车故障或其他异常情况下能够确保迅速、有序地从隧道内组织乘客尽快疏散至安全区域必备的安全通道。复合材料具备轻质、高强、可设计性强和防火等优异性能,因此被逐步应用于疏散平台上。鉴于工程应用中对复合材料轻量化要求的不断提高,在满足材料强度和结构变形的基础上,达到减轻结构质量的目的,本研究根据现有的复合材料疏散平台,对其变形和强度进行了分析,据此定义优化变量,以其质量、强度和整体变形为目标函数,基于响应面法多目标寻优思想,探讨了目标函数和优化指标的函数关系,经比较选出合适的方案,并对选取的方案做了进一步的验证。结果表明,结构优化后复合材料疏散平台在保证强度和整体变形的情况下,质量显著减少。

EB纯钛铸锭制备的钛带卷拉深成形性能分析

陶会发, 李渤渤, 林鹏, 潘洋博, 刘茵琪, 王崇瑞

2022, 37(2): 63-66,70.

[摘要](84) [PDF 5846KB](8)

摘要:
研究了采用EB纯钛铸锭制备的钛带卷拉深成形性能,对极限拉深系数、化学成分、力学性能和金相组织进行了分析。结果表明,EB纯钛铸锭制备的钛带卷拉深成形性能优异,拉深温度、氧含量与氧当量、力学性能、塑性应变比、应变硬化指数及晶粒平均尺寸均会影响钛带卷拉深成形性能。

超级双相不锈钢5A泵壳铸件裂纹缺陷分析与消除

陈亚涛, 王灵水, 袁金仪, 郑霏, 郭海霞

2022, 37(2): 67-70.

[摘要](48) [PDF 4222KB](11)

摘要:
分析了超级双相不锈钢5A泵壳铸件产生裂纹的原因,结果表明,铸件在铸型里缓慢冷却过程中,组织发生了铁素体的共析转变,铁素体相析出了σ相和二次奥氏体相,σ相是泵壳铸件产生开裂的主要原因,收缩应力和热应力的变化加剧了泵壳铸件开裂的倾向。采用热打箱+热装炉工艺或缓慢冷却＋缓慢升温工艺措施,有效地避免了泵壳铸件的开裂。

基于CADWIND的等极孔气瓶缠绕线型设计研究

姚荣沂, 张向东, 关洪涛

2022, 37(2): 71-74,100.

[摘要](74) [PDF 4053KB](13)

摘要:
等极孔气瓶线型设计的重点是获得固定落纱位置的稳定缠绕线型,本研究以某型号140 L气瓶为例,基于CADWIND软件研究芯模设计直径、线型设计角度、设计摩擦系数对缠绕线型的影响规律,探讨等极孔气瓶的线型设计要点,提出在进行等极孔气瓶线型设计时获得理想线型的设计思路。

焊接技术

锆/不锈钢复合板界面形态及性能分析

朱磊, 尚稚轩, 曹磊, 刘林杰

2022, 37(2): 75-79.

[摘要](136) [PDF 7224KB](8)

摘要:
研究了不同工艺参数条件下双层锆/不锈钢复合板的界面形貌及力学性能之间的关系。通过金相及能谱分析对结合界面的波纹尺寸、脆性相成分进行测定,通过力学性能检测对结合质量进行评定。通过对爆炸复合不同工艺条件下锆/不锈钢复合板的界面结合情况进行对比,确定了最佳的复合工艺。最佳工艺条件下,界面波长为1 400 μm,波幅为230 μm,剪切强度达260 MPa。研究结果对双层锆/不锈钢复合板的国产工业化生产具有一定的参考意义。

低温装备用铝/不锈钢复合连接件性能研究

尚稚轩, 朱磊, 樊科社, 曹磊

2022, 37(2): 80-84.

[摘要](85) [PDF 9019KB](15)

摘要:
针对液氢、液氧及液化天然气等储罐低温下应用的铝/不锈钢连接件开展系统性性能研究,分析了爆炸复合后各个界面的形貌特征。通过力学性能检测研究了超低温、室温及高温条件下的拉脱强度变化,使用氦检漏仪对焊接前后样品的气密性进行检测,分析了铝/不锈钢连接件在实际工况下应用的可靠性及该产品的主要风险点。研究结果为该产品的国产化应用奠定了良好的基础。

综述

舾装系统用胶黏剂的考核方法探讨

钱江, 樊宁波, 马玉亮, 胡昌飞

2022, 37(2): 85-88.

[摘要](1749) [PDF 3629KB](18)

摘要:
船舶在舾装过程中涉及到多种胶黏剂的使用。本研究针对应用在舾装系统不同部位的胶黏剂,探讨了需要考核的项目,并阐述了考核方法。

船用防火隔热材料研究进展及其综合性能评价

赵剑飞, 胡昌飞, 马玉亮, 罗文

2022, 37(2): 89-95,100.

[摘要](132) [PDF 5667KB](37)

摘要:
船舶火灾危害极大,因此防火隔热材料得到了广泛应用。本研究介绍了船用防火隔热材料的标准体系建设情况、基本性能要求、作用机理、种类及其研究进展,并简述了防火隔热材料敷设质量的影响及性能评价方法。

经验交流

结构钢在我国桥梁工程中的应用及防腐蚀技术研究进展

何平根, 姜文英, 宋建平

2022, 37(2): 96-100.

[摘要](52) [PDF 3242KB](13)

摘要:
桥梁作为重要的基础设施在国民经济发展中发挥着极为关键的作用。在过去的几十年中,一方面,钢铁材料及其制造技术的不断进步为我国桥梁工程的发展提供了强劲的推动力,极大地促进了桥梁创新技术的发展。另一方面,钢结构的腐蚀失效是影响桥梁稳定性和耐久性的重要因素,发展有效的钢结构腐蚀防护技术对保障桥梁的安全服役具有极其重要的意义。作者总结了我国桥梁用结构钢的研究进展及工程应用情况,重点介绍了钢结构桥梁的腐蚀防护措施及应用现状,并展望了桥梁用结构钢及防腐蚀技术未来的发展方向,对促进我国桥梁用钢的研发、应用及其防腐蚀技术的发展具有一定的参考价值。

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