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

2012年第27卷第6期

栏目

材料研究
综述

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材料研究

结构参数对大尺寸刚性试板抗裂性试验拘束度影响的数值分析

吴松林, 龙兴平, 张成杰

2012, 27(6): 1-5. doi: 10.19515/j.cnki.1003-1545.2012.06.001

[摘要](6) [PDF 504KB](1)

摘要:
采用有限元数值计算方法,分析了大尺寸刚性试板抗裂性试验中试验钢板厚度、加强筋厚度和拘束焊缝跨距对拘束度的影响。结果表明,随试验钢板厚度和加强筋厚度增大,拘束度呈近似正比例线性增大,其比例系数的绝对值分别为120(N/mm·mm)/mm和18(N/mm·mm)/mm;随拘束焊缝跨距增大,拘束度呈近似反比例线性减小,其比例系数的绝对值为7(N/mm·mm)/mm。

大型齿圈淬火温度场计算机模拟及畸变控制

赵逸超, 顾敏, 吉泽升

2012, 27(6): 6-10. doi: 10.19515/j.cnki.1003-1545.2012.06.002

[摘要](6) [PDF 716KB](0)

摘要:
通过ANSYS模拟软件对大型渗碳齿圈淬火冷却过程进行计算机模拟,得到了齿圈淬火时温度场的动态分布,进而求出齿圈和工装在塑性温度区的最大温差。利用该温差,运用金属材料的高温塑性及相变塑性理论,设计特殊的工装,使齿圈在二次淬火的同时能够自行修正渗碳时造成的椭圆,达到整圆和防止椭圆的目的,可以省去热处理后压力校圆工序。与常规的淬火后再进行压力校圆的方法相比,该方法畸变量小、生产质量稳定、工艺效率高、成本低,而且避免了热处理后校圆开裂现象。

室温大气环境下峰时效态3J21合金疲劳行为

金晓鸥, 谭继亮, 齐岳

2012, 27(6): 11-14. doi: 10.19515/j.cnki.1003-1545.2012.06.003

[摘要](4) [PDF 1136KB](0)

摘要:
在MTS万能实验机上对室温大气环境下峰时效态3J21合金的疲劳行为进行研究,并采用扫描电镜（SEM）对宏观断口及微观断口进行分析。结果表明,峰时效态3J21合金的疲劳裂纹主要呈穿晶扩展,沿晶扩展的所占比例较小,疲劳裂纹萌生寿命较低,扩展路径比较平直,扩展速率较大,裂纹扩展抗力较小,疲劳寿命较低;峰时效态3J21合金疲劳断口由疲劳源、疲劳裂纹扩展区和瞬断区组成。在低速扩展区,峰时效态断口呈现冰糖状花样,在中速扩展区未看到长的疲劳条纹,仅发现个别细且短小的疲劳条纹,瞬断区可观察到二次裂纹、准解理和韧窝。

铸钢表面镍基合金渗层的热疲劳行为

程家富

2012, 27(6): 15-18. doi: 10.19515/j.cnki.1003-1545.2012.06.004

[摘要](2) [PDF 811KB](0)

摘要:
采用铸渗技术在铸钢ZGCr5Mo试样表面制备了镍基合金渗层,渗层的厚度为0.6—1.2 mm,考察了镍基合金渗层的热疲劳行为,用扫描电镜（SEM）、X射线衍射（XRD）对热疲劳循环后的渗层表面进行了形貌观察与成分分析。结果表明:在热循环次数低于20次时,表面仅发生了氧化现象,当热循环次数超过90次时,渗层表面出现微裂纹,随着循环次数的增加,在渗层与基体的侧表面上出现贯穿渗层与基体的微裂纹以及在渗层与基体的界面处的表面氧化膜层出现了平行于渗层表面以及发散的微裂纹;随着镍基合金渗层厚度的增加,出现微裂纹的热循环次数略有降低。表面的氧化膜层主要为镍、铬的氧化物以及镍铬的复杂氧化物。

钽及钽合金在废酸回收设备中的应用

李小平, 汪凯, 张春恒, 雒敏, 马沁, 王世民

2012, 27(6): 19-21. doi: 10.19515/j.cnki.1003-1545.2012.06.005

[摘要](9) [PDF 295KB](0)

摘要:
介绍了一种由钽及其合金管材加工而成的废酸浓缩回收设备的生产工艺,以及该设备中用于加热和冷却的钽制盘管换热器的生产工艺。并通过与传统废酸回收设备的经济效益对比,得出该钽制废酸回收设备在使用性能和效率上具有传统设备无法比拟的优势,具有显著的经济效益、环境效益和社会效益。推广应用前景广阔。

深冲铌带工艺研究

朱军, 张亚军, 李桂鹏, 张春恒, 张全

2012, 27(6): 22-25,35. doi: 10.19515/j.cnki.1003-1545.2012.06.006

[摘要](7) [PDF 1432KB](0)

摘要:
深冲铌带主要应用于电解电容器行业,深冲铌带不但要满足内部晶粒尺寸的要求,而且要满足其后续加工的力学性能要求。深冲铌带要经过多次的拉伸,对铌带的生产工艺提出了很高的要求。本文研究了锻造、轧制、热处理3个关键工艺,确定了能够满足电解电容器行业用深冲铌带的生产加工工艺。

NR/CR并用胶共混性能研究

黄庆, 白健

2012, 27(6): 26-29. doi: 10.19515/j.cnki.1003-1545.2012.06.007

[摘要](8) [PDF 328KB](0)

摘要:
研究了天然橡胶和氯丁橡胶的共混工艺,并研究了NR/CR二者之间并用比例对并用胶性能的影响。结果显示,天然橡胶和氯丁橡胶分别加填料混炼均匀后再共混在一起,共混胶的各项物理力学性能较好,并用胶组成中,天然橡胶比重大时,硫化速度较快,但耐天候老化及阻燃性差。氯丁橡胶比重大时,耐溶剂性和阻燃性较好。

化学氧化法合成聚苯胺的导电性与产率研究

卢文华, 李定国, 熊杰, 饶伟

2012, 27(6): 30-35. doi: 10.19515/j.cnki.1003-1545.2012.06.008

[摘要](8) [PDF 446KB](0)

摘要:
以过硫酸铵((NH₄)₂S₂O₄)为氧化剂,盐酸作为质子酸掺杂,采用化学氧化聚合法合成了导电聚苯胺,研究了氧化剂用量、掺杂质子酸浓度、反应温度和反应时间对聚苯胺导电性及产率的影响,用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、傅立叶红外变换光谱(FTIR)、紫外-可见光谱(UV-Vis)分析研究了聚苯胺的结构和形貌特征。结果表明,制备导电性好、产率高的掺杂态聚苯胺最佳实验条件为:n((NH₄)₂S₂O₄)/n(An)为1︰1,盐酸浓度为1 mol/L,反应温度为5℃,反应时间6 h。在此条件下,制备得到的聚苯胺电导率大于27 S/cm,产率在95%以上,颗粒表现出一定的结晶性。

槽法炭黑用量与聚氨酯材料隔声性能关系的研究

石崇, 郭晓伟

2012, 27(6): 36-38. doi: 10.19515/j.cnki.1003-1545.2012.06.009

[摘要](11) [PDF 290KB](0)

摘要:
将槽法炭黑添加到聚氨酯隔声材料中,考察了槽法炭黑用量130份、45份、60份对聚氨酯材料隔声性能的影响。性能测试结果表明:槽法炭黑用量对聚氨酯材料隔声性能影响很大。常压下,添加了60份槽法炭黑的聚氨酯材料隔声性能最低,添加了槽法炭黑其它两种用量的聚氨酯材料隔声性能相差不大;低压下,槽法炭黑的3种用量对聚氨酯材料隔声性能影响不大;高压下,添加了45份槽法炭黑的聚氨酯材料隔声性能最高,30份的次之,60份的最低。

溶胶凝胶烧结法制备具有催化和吸附活性的CuFe₂O₄空心微球

郑永宏, 张向东, 史俊虎

2012, 27(6): 39-42. doi: 10.19515/j.cnki.1003-1545.2012.06.010

[摘要](6) [PDF 612KB](0)

摘要:
本研究利用一些初级原材料采用两步法制备出了CuFe₂O₄空心微球。相差显微镜(PCM)和扫描电镜(SEM)图片表明制得的空心微球粒径为8—30μm,同时相差显微镜图片表明空心微球的粒径和质量受发泡剂含量的影响。X射线衍射(XRD)数据和能谱(EDX)数据表明制得的空心微球主要是由CuFe₂O₄和极少量的单质Cu组成。紫外光谱分析显示制得的空心微球同时具有催化和吸附活性。

低压冷喷涂铝涂层微观结构与沉积特性研究

邱善广, 李相波, 王佳, 程旭东, 柳敏志

2012, 27(6): 43-47,53. doi: 10.19515/j.cnki.1003-1545.2012.06.011

[摘要](6) [PDF 853KB](0)

摘要:
低压冷喷涂技术是一种不同于高压冷喷涂技术的新型喷涂工艺。本文以体积比为3:7的氧化铝粉末和铝粉的混合粉末为原料,以压缩空气为工作气体,利用低压冷喷涂设备在Q235钢基体上制备Al涂层,研究了温度、喷距、送粉速率和喷嘴横向移动速度等工艺参数对涂层沉积效率的影响。采用光学显微镜、扫描电镜,研究了涂层的微观结构和沉积特性。实验结果表明:在工作气体压力保持0.6 MPa不变的情况下,温度400℃、喷距25 mm、送粉速率为30—40 g/min、喷嘴横向移动速度4.0 m/min时,铝涂层沉积效率最佳;同时Al₂O₃陶瓷相的加入有利于涂层的沉积。

钛合金表面微弧氧化纳米防污涂层及性能研究

李兆峰, 蒋鹏, 张建欣, 廖志谦, 李士凯

2012, 27(6): 48-53. doi: 10.19515/j.cnki.1003-1545.2012.06.012

[摘要](5) [PDF 925KB](0)

摘要:
利用微弧氧化技术,在Ti-6Al-3Nb-2Zr合金表面成功制备出纳米防污陶瓷涂层。采用扫描电镜、透射电镜和光学显微镜分析了纳米防污涂层的表面形貌、微观形态和氧化层厚度,采用X射线光电子能谱和X射线能谱仪对防污涂层的元素价态和化学组成进行了分析,采用WS-1型划痕试验机和数字万用表研究了涂层的结合强度和绝缘性,并采用TE66微磨损试验机和进行天然海水挂片试验考察了涂层的摩擦学性能和防污性能。结果表明:防污涂层厚度可达到20μm以上,涂层有非晶和20—50 nm纳米晶TiO₂及Cu₂O构成,膜基结合强度达到50 MPa,涂层绝缘性和耐磨性良好,防污性能得到明显改善,挂片6个月后涂层表面仅有少量海生物附着,而裸钛合金样品挂片3个月后则完全被海生物附着。

白铜铸锭生产中常见缺陷及工艺控制实践

陈卫, 詹尧, 郜贞轩

2012, 27(6): 54-57. doi: 10.19515/j.cnki.1003-1545.2012.06.013

[摘要](8) [PDF 554KB](0)

摘要:
白铜铸锭中缺陷包括偏析、裂纹、气孔、缩孔、疏松、冷隔和流爪等。本文通过对比不同工艺条件下铸锭中的缺陷,讨论了不同铸造温度、冷却水压、铸造速度对白铜铸锭铸造质量的影响。分析了铸造缺陷产生的原因,介绍了防止常见铸造缺陷的措施和工艺方法,制定了适宜工业化生产的工艺参数。

悬臂弯曲加载方式的应变控制方法研究

张利娟, 张亚军, 刘彤

2012, 27(6): 58-62. doi: 10.19515/j.cnki.1003-1545.2012.06.014

[摘要](7) [PDF 554KB](0)

摘要:
本文将COD位移规引进悬臂弯曲加载方式,从而替代传统的应变片实现裂纹前缘的应变控制。借助有限元数值模拟,研究了COD位移规装卡刀口的位置和形状对悬臂弯曲加载试样（GROSS试样）本身对称性的影响。结果表明:COD位移规装卡刀口开度越大,刀口造成的监控点应变非对称畸变越小;而装卡刀口宽度一定时,监控点应变对称性受到的扰动强度随COD位移规装卡刀口尖端角度的减小而降低。考虑到现有COD位移规量程及装卡的稳定性,最终选择实际试样中COD规装卡刀口宽度为10 mm,刀口尖端根部取15°。通过COD规进行应变控制试验时,其装卡刀口相对位移-监控点应变遵从线性关系,因此,这种悬臂弯曲加载方式应变控制方法的改进是合理可靠的,且控制稳定,操作简单。

综述

船用钢止裂性能评价技术发展与现状

徐博文, 徐科, 宫旭辉, 薛钢, 王任甫

2012, 27(6): 63-68. doi: 10.19515/j.cnki.1003-1545.2012.06.015

[摘要](8) [PDF 508KB](1)

摘要:
上世纪50、60年代大量发生的船舶结构断裂事故掀起了断裂评定研究热潮。为避免船体结构脆性断裂事故的发生研究人员提出了“止裂”的概念,并相继发展了多种钢板止裂性能评价技术,但研究对象仅限于薄板和中厚板,近年来随着超大型集装箱船的发展,对50 mm以上厚板止裂性能的评价技术研究又成为热点。本文对船用钢止裂性能评价技术的发展与现状进行了简要综述。

国内外水下湿法焊接与切割材料的研究进展

郭敬杰, 黄连涛, 吴伦发

2012, 27(6): 69-71. doi: 10.19515/j.cnki.1003-1545.2012.06.016

[摘要](4) [PDF 396KB](0)

摘要:
本文介绍了国内外水下焊条和割条的现状和近年来国内新研制应用的新材料。认为应发展新渣系、新品种的水下焊条(如低氢型、氧化铁型),开发不锈钢水下焊条和药芯焊丝,研制新型水下切割材料。

己内酯的开环聚合与应用研究

邓冰锋, 黄从树, 叶章基, 任润桃, 黄志雄

2012, 27(6): 72-77. doi: 10.19515/j.cnki.1003-1545.2012.06.017

[摘要](5) [PDF 505KB](0)

摘要:
本文重点论述了ε-己内酯开环共聚的机理,并简要介绍了聚己内酯及其共聚物在生物医学领域和防污涂料领域的应用。

仿生防污技术的现状及展望

李森, 王源升, 余红伟, 刘信

2012, 27(6): 78-80,95. doi: 10.19515/j.cnki.1003-1545.2012.06.018

[摘要](5) [PDF 397KB](0)

摘要:
本文综述了仿生防污技术的研究现状,主要包括天然生物防污涂料和结构仿生高分子材料的研究进展,并对今后的发展方向进行了展望。

低成本材料技术在美国新型航母上的应用研究

邓贤辉, 郭爱红, 廖志谦

2012, 27(6): 81-86. doi: 10.19515/j.cnki.1003-1545.2012.06.019

[摘要](2) [PDF 1098KB](0)

摘要:
本文概述了美国海军金属加工中心(NMC)在2010—2011年间参与开展的新型航空母舰用先进材料、先进制造技术、先进连接技术、新型表面涂装与处理技术等方面开展的低成本材料技术研发工作所取得的进展。预测了研究成果转让给海军应用时,给航空母舰建造提高性能、降低成本所带来的巨大经济效益和社会效益。这将对我国开展舰船用先进材料及制造技术方面的研究与开发工作起重要启示作用。

纳米流体在摩擦领域中的应用

冯逸晨, 颜红侠, 贾园

2012, 27(6): 87-91. doi: 10.19515/j.cnki.1003-1545.2012.06.020

[摘要](5) [PDF 457KB](0)

摘要:
为了寻找更好的润滑剂使机械零件的磨损最小化,人们尝试把纳米材料加入到基础润滑油里形成的纳米流体,与传统的润滑油相比,该流体具有更好的减摩抗磨性能。文中介绍了纳米流体的制备方法,包括单步法及两步法,并评价了各自的优缺点;详细论述了多种纳米颗粒添加剂对基础润滑油摩擦学性能的影响;指出了纳米流体后续研究中需要注意的一些问题。

海水淡化用反渗透膜仓及其原材料的研究进展

余启勇, 史俊虎, 林明, 张向东

2012, 27(6): 92-95. doi: 10.19515/j.cnki.1003-1545.2012.06.021

[摘要](4) [PDF 447KB](0)

摘要:
玻璃钢缠绕成型的反渗透膜仓已在工业上获得应用。本文主要介绍了国内海水淡化用反渗透膜仓的研究进展情况及反渗透膜仓的制作工艺,对适合采用缠绕成型的方法制作反渗透膜仓用的环氧树脂原材料也进行了介绍。

石墨烯及其复合材料作为锂离子电池负极材料的研究进展

赵阳, 黄英, 王秋芬, 王潇雅, 宗蒙, 何倩

2012, 27(6): 96-101. doi: 10.19515/j.cnki.1003-1545.2012.06.022

[摘要](4) [PDF 946KB](0)

摘要:
石墨烯作为一种锂离子电池负极材料表现出优异的电化学性能。本文介绍了石墨烯负极材料、金属/石墨烯复合材料、金属氧化物/石墨烯复合材料和其他石墨烯复合材料的研究现状,阐述了石墨烯作为负极材料的优越性,展望了石墨烯及其复合复合材料在锂离子电池负极材料中的应用前景。

超细粉体表面包覆技术研究进展

邓飞云, 武笑宇, 余向飞, 梅柳香

2012, 27(6): 102-104,110. doi: 10.19515/j.cnki.1003-1545.2012.06.023

[摘要](2) [PDF 409KB](0)

摘要:
表面包覆技术可以有效解决超细粉体稳定性低及分散性差等缺点,并通过复合赋予其新的物理、化学等特殊功能。本文以固相包覆法、液相包覆法、气相包覆法分别较详细论述了当前超细粉体表面包覆技术的研究进展,并对常用的表面包覆方法进行了介绍。

PBO纤维改性技术研究进展

刘超, 颜红侠, 张梓军

2012, 27(6): 105-110. doi: 10.19515/j.cnki.1003-1545.2012.06.024

[摘要](10) [PDF 505KB](0)

摘要:
聚对苯撑苯并双噁唑(PBO)纤维以其优异的特性引起人们广泛的关注,但由于PBO纤维的表面光滑,且化学性质稳定,不易于树脂基体结合,严重影响PBO纤维复合材料的性能。本文简述了PBO纤维的结构与性能。综述了PBO纤维表面改性的方法,包括共聚处理法、纳米粒子处理法、化学处理法和物理处理法。

环氧树脂增韧改性研究进展

张静静, 谷锦, 陈勇, 邓安仲

2012, 27(6): 111-116. doi: 10.19515/j.cnki.1003-1545.2012.06.025

[摘要](21) [PDF 468KB](0)

摘要:
本文对环氧树脂的增韧改性进行了总结,重点介绍了橡胶、热塑性树脂、无机纳米粒子、互穿网络、热致型液晶聚合物和核-壳结构聚合物的增韧机理和改性方法,并概括了环氧树脂增韧过程中存在的问题,最后对环氧树脂增韧改性的发展方向进行了展望。

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