材料前沿测试表征技术及其在船舶材料领域的应用展望

材料测试表征技术是了解材料宏观和微观特征、剖析材料科学问题、进行材料应用评价的基础,测试表征技术的发展极大地加速了材料科学重大发现和重要理论创新的进程,密切跟踪测试表征技术前沿动态并尝试在科研生产中加以运用是材料研究的主要创新途径。通过了解材料基础研究和工程应用所关注的关键性能特征(如力学性能、化学成分、微观特征、疲劳性能、腐蚀性能等)的测试表征技术的发展现状,并分析前沿测试表征技术在船舶材料中的应用前景,为船舶领域的材料研制和工程应用研究提供参考。     

全自动冲击试验机在液化天然气储罐用钢上的应用

对比分析了目前市面上常见的推杆式全自动冲击试验机与智能机器人全自动冲击试验机系统,总结了两种系统的优缺点。分别采用手动式冲击试验机与推杆式全自动冲击试验机对液化天然气储罐用高锰钢进行了一系列低温冲击试验,结果表明：两种试验机获得的冲击吸收功无明显差异,但手动式冲击试验机测试结果的离散性较大。     

E460钢拉伸性能与试验温度相关性研究

通过金相显微镜、扫描电镜、透射电镜等手段对E460钢的微观组织、低温条件下试验温度对E460钢拉伸性能的影响进行了研究。试验结果表明,在设计的试验温度范围内,随着试验温度的降低,E460钢的强度与伸长率均有所增加,表现出明显的增强增韧现象。     

铝-铝-钢与铝-钛-钢复合板疲劳性能对比研究

针对船体结构对铝-钢复合板的选材与节点设计需求,对铝-铝-钢与铝-钛-钢复合板开展了轴向拉-压疲劳试验,测试了材料的条件疲劳强度与S-N曲线,对比分析了两种铝-钢复合板的疲劳断裂行为与断裂位置。结果表明,在应力比为-1,轴向拉-压载荷条件下,铝-铝-钢复合板的条件疲劳强度为28.8 MPa,铝-钛-钢复合板的条件疲劳强度为55.0 MPa。在疲劳寿命接近的条件下,后者比前者能够承受更大的应力,抵抗疲劳扩展能力更强。铝-铝-钢复合板疲劳断裂主要发生于1060纯铝层,铝-钛-钢复合板疲劳断裂发生于3003铝合金层,疲劳断裂位置与铝-钢接头组成材料的抗拉强度大小密切相关。     

缺口对不同塑性金属材料拉伸断裂行为的影响

以10CrNi3MoV钢、5083铝合金、500-7球墨铸铁3种不同塑性的金属材料为研究对象,分别加工光滑和缺口试样,通过对比试样的拉伸性能及断口形貌,研究了缺口对不同塑性金属断裂行为的影响.结果表明:缺口改变了材料的应力状态,减少了剪切方向的变形,提高了试样正拉断裂的比例.对于塑性材料,缺口根部可以通过塑性变形来缓解...     

表面质量和缺口对Ti80合金弯曲性能的影响

利用数字图像相关方法研究了Ti80合金表面质量和缺口对其三点弯曲性能的影响,采用扫描电镜及电子背散射衍射方法对断口进行观察。结果表明：表面抛光试样的抗弯强度最大,表面打磨及缺口试样的抗弯强度略有降低,没有明显的缺口强化效应,断裂应变随着表面质量的下降及缺口尺寸的增加而迅速减小;应力集中系数越大,试样的变形区域越小,应变强化能力越弱;Ti80合金的断口呈韧窝形貌,存在大量的小角度晶界。     

应变速率对TC4合金拉伸试验的影响

采用不同的应变速率进行拉伸试验,研究了应变速率对TC4合金抗拉强度及拉伸曲线的影响。结果表明,对于TC4合金,其抗拉强度受应变速率影响较为敏感,随应变速率的提高呈现不断增大的趋势,对比GB/T228.1-2010规定的几个应变速率范围,在范围4内浮动时对抗拉强度的影响较范围3更为显著;应变速率的改变也会对拉伸曲线造成影响,由第一速率转变到第二速率时会造成应力突变,第二速率越大,这种突变现象就越明显。通过透射电镜观察了组织中位错的变化情况,并对拉伸速率改变导致拉伸曲线产生应力突变的原因进行了探索。     

410 MPa级钢制无缝压力管高温拉伸测试结果异常原因分析

410 MPa级钢制无缝压力管在高温拉伸测试中出现了结果异常现象,具体表现为随着试验温度的升高,材料的屈服强度先升高后下降,与此同时,材料的抗拉强度随试验温度的变化也表现出相似的变化规律,且两者分别在150,200℃时达到最大。通过多种检验手段对无缝压力管的微观组织变化进行了研究,发现所述试验现象是试验温度与晶粒尺寸综合作用的结果。     

含铜时效钢焊接粗晶区组织转变特征研究

采用Gleeble-3800焊接热模拟机模拟研究了含铜时效钢焊接粗晶区的组织转变规律,测定了SHCCT 曲线,分析研究了冷却速度对其组织形貌、晶粒度和硬度的影响规律.结果表明,冷却速度较快时(t8/5＜15 s),含铜钢的焊接粗晶区组织以板条贝氏体为主,晶粒尺寸相对较小,硬度较高;冷却速度较慢时(t8/5＞40 s),焊接粗晶区的组织主要由粒状贝氏体构成,原始奥氏体晶粒尺寸粗大,同时在铁素体基体上分布着较多大尺寸的M-A岛,M-A岛的形成导致焊接粗晶区的低温韧性严重恶化.     

焊接接头横向拉伸试验结果分析

通过一系列对比试验,研究分析了Q345焊接试板焊接接头横向拉伸性能与全焊缝和焊板母材之间的差异,探索接头横向拉伸所得屈服强度与断后伸长率的合理性。结果表明,接头横向拉伸所获得的屈服强度值介于母材与全焊缝的值之间,且试验结果受所用引伸计标距的影响较为显著;接头横向拉伸断裂位置虽在母材上,但抗拉强度值要高于母材强度近20 MPa,断后伸长率则比母材低了近10%,但仍高于全焊缝的值。