海军装备腐蚀仿真技术现状、挑战和展望

摘要:海军装备腐蚀防护能够降低装备维护成本,减小腐蚀对装备安全和战备的影响。自然环境试验、实验室加速试验、模拟仿真试验是材料与装备腐蚀及其规律研究及预测的3 个最主要的手段,由于模拟仿真试验具有成本低、时间短、可应用于复杂系统等优势,越来越受到人们的青睐。国外已经发展了有限微分法、有限差分法、有限元法、边界元法等数值方法,建立了多种类型的腐蚀数据库。我国也开展了数十年自然环境腐蚀数据积累工作,已经在导弹、飞机、舰船等方面开展了腐蚀仿真研究,但是目前装备腐蚀仿真技术发展还缺乏全局规划和评价体系,仿真精度和可靠度有待提高。未来装备腐蚀仿真研究应该加强数据积累和相关规范、标准的建立,朝着全寿期、全尺寸、互操作性、可信性、重用性及大数据挖掘等趋势发展。

海洋工程用高强钢焊接技术研究现状及发展趋势

摘要:通过对国内外海洋工程领域用高强钢铁种类、性能的介绍,分析了国内海洋工程用高强钢焊接的现状及发展趋势,指出随着海洋工程向深海、极地发展,高强韧性、高抗疲劳性、高效性将是海洋平台用高强钢焊接研究的重点。

沿海环境中保温层下不锈钢管的开裂原因

摘要:沿海炼厂中保温层下的不锈钢管道表面出现裂纹,通过化学成分分析、断口形貌观察、硬度测试等,并结合其服役环境对裂纹产生的原因进行了分析。结果表明:管道裂纹起源于外表面,穿晶裂纹呈树枝状由外向内扩展;保温层下氯离子聚集引起了奥氏体不锈钢的应力腐蚀开裂,并提出了相应的预防措施。

含铌耐候钢在海洋大气条件下的耐蚀性

摘要:研制了含不同量铌的耐候钢(低铌耐候钢和高铌耐候钢),采用加速腐蚀试验,电化学试验,腐蚀形貌表征等手段研究了海洋大气条件下2种含铌耐候钢的腐蚀行为。结果表明:腐蚀初期,高铌耐候钢的腐蚀速率低于低铌耐候钢的,增加合金中铌含量可以改善锈层成分,提高自腐蚀电位,降低腐蚀电流密度;随着腐蚀时间的延长,铌对耐候钢的腐蚀影响降低到可以忽略不计。

奥氏体不锈钢在海水环境中的腐蚀疲劳裂纹扩展行为

摘要:研究了304,316和321不锈钢在室温~80℃的空气和海水中的腐蚀疲劳裂纹扩展行为。结果表明:三种不锈钢在海水环境中的腐蚀疲劳裂纹扩展速率明显高于在空气中的,这是由于腐蚀环境中的氢致开裂和阳极溶解对裂纹扩展起加速作用。海水对材料疲劳行为的加速作用与测试参数有关:应力强度因子幅值越小、加载频率越低,腐蚀加速作用越明显。基于Paris公式对裂纹扩展速率进行分析,结果表明,材料在室温~80℃海水中的腐蚀疲劳裂纹扩展速率符合Paris公式。

耐海洋大气腐蚀螺栓钢热处理工艺优化

摘要: 采用电子万能试验机和冲击试验机测试了耐海洋大气腐蚀螺栓钢经不同工艺淬火、回火后的拉伸、冲击等力学性能,利用扫描电镜( SEM) 分析试验钢在不同工艺下的冲击断口形貌,并采用J-MatPro 软件计算试验钢奥氏体临界转变温度点。结果表明: 试验钢经940 ℃油淬及570 ℃回火后的力学性能最佳。与580 ℃回火试样相比,试验钢在570 ℃回火时具有更高的韧性。结合冲击断口以及软件计算结果分析可知,试验钢中Ni 含量较高且存在偏析,会导致局部区域A1点降到600 ℃以下,使得试验钢在580 ℃回火时局部奥氏体化,冷却时形成硬脆的马氏体,造成冲击性能下降。

海洋平台用Ni-Cr-Mo-B超厚钢板的截面效应

摘要:采用OM、SEM、TEM、EBSD、拉伸和冲击等分析和检测技术,研究了工业生产的117 mm厚Ni-Cr-Mo-B超厚钢板在厚度方向上微观组织的变化及其对力学性能的影响。结果表明,从表层到芯部,超厚板的屈服强度逐渐降低,表层和芯部的屈服强度分别为798 和718 MPa;延伸率变化不大,为20.0%~22.0%;然而超厚板的-60 ℃冲击功变化较大,其中表层、1/8T (T 代表板厚)和芯部的冲击功分别为35、160 和20 J,使得整个厚度方向上的冲击功变化曲线呈现“M”型。从表层到芯部,超厚板的板条宽度(198.7~500.6 nm)、界面碳化物尺寸(130.6~226.6 nm)和晶内碳化物尺寸(45.8~106.2 nm)均逐渐增加,芯部还存在一定的块状区,板条的细晶强化和碳化物的析出强化效果均减小,使得屈服强度从表层到芯部逐渐降低。从表层到芯部,有效晶粒尺寸先减小后增加,表层(2.2 μm)和芯部(2.7 μm)的有效晶粒尺寸较大,对解理裂纹扩展的阻碍作用较弱,使得表层和芯部的冲击功较低;而1/8T 位置具有较小的有效晶粒尺寸(1.7 μm),对解理裂纹的阻碍作用较强,从而获得较高的冲击功。

可降解镁合金医疗器械的研发现状

摘要:相对于传统医用金属材料,镁及其合金具有低密度、高比强度和比刚度以及与人体密质骨相近的弹性模量。这类新型医用金属材料的应用使人们摒弃了通常将医用金属作为生物惰性材料使用的传统思想,而巧妙地利用镁及其合金在人体环境中可发生腐蚀(降解)的特性,以可控方式实现其植入物在体内的修复功能,并逐渐降解直至最终消失。本文综述了目前文献报道的各种可降解镁合金医疗器械及其相关在体试验结果,指出其优势与不足,并对其未来发展前景进行了展望。

人工软骨支架材料、结构设计与制备技术研究进

摘要:骨软骨是一种半透明状组织,主要功能是传递、吸收应力和减少摩擦。由于结构和功能复杂性,软骨一旦受损很难修复和再生,软骨缺损治疗仍是一大临床难题。随着再生医学蓬勃发展,组织工程人工软骨技术有望在软骨修复和治疗领域发挥重要作用。首先介绍了天然关节软骨不同分层的解剖结构和功能特征,然后重点从人工软骨支架构建材料、结构设计和制备技术等方面系统地综述了人工软骨组织工程技术的最新进展,最后讨论了人工软骨支架当前面临主要问题和未来发展方向,以期为相关研究提供参考。

卡拉胶水凝胶在生物医学领域中的应用进展

摘要:卡拉胶(Carrageenan,CG)是从红海藻中提取的一类天然硫酸酯多糖,具有优异的生物相容性、生物降解性、抗氧化、抗病毒和抗肿瘤等特性,是一种可靠的绿色基质。以卡拉胶为基底,通过与其它生物材料的结合以及物理或化学交联等交联方式制备的具有各种结构和性质(机械强度、凝胶性质和细胞亲和力)的水凝胶,可以广泛应用于生物医学领域。综述了几种形式的卡拉胶水凝胶以及其在药物递送、创面愈合、组织工程、生物智能传感方面的应用进展,为卡拉胶在生物医学领域的发展提供理论依据。