铝合金材料在舰船领域应用前景

2016年05月06日 11:7 6757次浏览 来源:   分类: 铝应用

导读: 铝合金在造船业的应用已有百余年的历史,尤其是近年来,铝合金在各类舰船中均有应用的实例。美国、日本、英国和前苏联早已把铝合金作为船舶结构的主要材料之一。

      一、舰船用铝合金优点:
    1、可减轻船重,增加速度,减少燃料的耗费,可改善船的长宽比,增加稳定性;
    2、抗腐蚀能力好,能增加船的使用年限;
    3、加工成形性好,易于进行切割、冲压、冷弯、成型和切削等各种形式的加工,适合船体的流线化;
    4、焊接性能好弹性模量小,吸收冲击应力的能力大,有较大的安全性;
    5、材料易获得性、可回收利用;
    6、良好的低温性能,适合做低温设备。
    二、舰船用铝合金具体应用
    美国的“Enterpreis"号航空母舰飞机甲板和飞机跑道都是铝合金制造全铝质的鱼雷快艇
    全铝质的鱼雷快艇
    三、国外舰船铝合金发展概况
    铝合金在造船业的应用已有百余年的历史,尤其是近年来,铝合金在各类舰船中均有应用的实例。美国、日本、英国和前苏联早已把铝合金作为船舶结构的主要材料之一。
    目前,日本已有一百多家公司正在建造铝合金高速船、客轮和渔船,铝合金船总数已超过2500艘,美国采用铝合金建造的各种舰船有2000多艘,北欧、法国、澳大利亚等国建造的铝合金客船、科学考察船等有约1000艘。
    国外在成分系列化这方面已经达到较高的水平,可供选择的合金已达系列化,同一合金可供选用的状态也有数种,品种配套、规格齐全,特别是大量采用适应船舶结构特点的型材和壁板,大大地减少了焊接工作量同时又保证了船舶建造质量,国外现在已建立起比较完善的舰船用铝合金的的体系及理论、方法、工艺等。
    1、1966-1971年美国建成第一批14艘的“阿希维尔”级高速炮艇主甲板和船底采用12.7mm厚的5086-H32铝合金,全艇共用71吨铝材全部用氩弧焊焊接。
    特点:采用了TIG和MIG焊的连接方式。
    优点:防止铆钉松动和渗水,解决接触腐蚀问题,提高连接强度10%~20%,减重20%~30% 。
    2、1970年日本建造了大型铝合金船“希霍库”2号,该船长45米,宽7.8米,型深3.9米,满载吃水1.25米。船壳主体材料采用A5083铝合金,外板、甲板和隔壁板用A5083-H32状态。这艘船的建造标志着铝合金船越来越向大型化和高速化方向发展。
    3、80年代在舰船上前苏联使用AMr6、AMr6-1等合金,开发的AMr6合金是高镁的铝镁系合金,强度能达到σP0.2≥165Ma σb≥325Ma,美国一般采用5083、5446等合金。
    四、我国舰船用铝合金发展的概况
    我国舰船用铝合金经过60多年的努力,经历了引进、仿制、自主研发等阶段,成功的应用于舰艇等装备和各类高性能的民船。
    引进仿制:
    50年代中期,开始采用苏联硬铝合金建造大型潜艇等舰艇的上层建筑;
    1959年,首次采用苏联硬铝合金建造了1艘长江水翼客艇的铆接艇体;
    1962年到1966年,沪东造船厂研制完工的小型快艇首次采用了国产LYI2硬铝合金板材铆接艇体和上层建筑。
    自主研制:
    我国在80年代初,洛阳725研究所研制出新型铸造铝合金 ZL115,为Al2Si2Mg2Zn系,是在Al2Si2Mg2Cu系铸造铝合金ZL105基础上发展起来的。改进型的优质合金ZL115A 已列入船标 CB1195288,并在专用产品中得到应用;
    80年代,我国研制成功的耐蚀、可焊船用铝合金LF16(5A01)、LF15,其性能指标达到和超过了国外同类产品的指标,均已列入国家军用标准,是我国铝合金焊接船建造推荐使用材料;
    一九八二年,七二五研究所又与东北轻合金、西南铝合作研制成功较高屈服强度的耐蚀可焊铝-镁系2101合金及其配套焊丝(SAlMg6Zr),并试用于深潜器浮力球等产品。
    创新开发:
    国内现在主要研究添加微量元素对铝镁合金腐蚀性能的影响。例如单独加Zr能显著提高AI-Mg-Mn合金的强度,改善合金强度和塑性的配合。Sc和Zr的添加没有引起合金耐剥蚀性能的明显下降,还能提高强度。文献中指出在模拟海水中A1-6Mg-Zr和AI-6Mg-Zr-Sc合金都发生了点蚀,添加Sc元素的AI-6Mg-Zr-Sc合金不但在力学性能上有显著提高,而且还比AI-6Mg-Zr合金表现出更好的耐蚀性。
    五、市场前景
    目前,中国已成为铝及铝加工产品生产消费大国,中国造船业的崛起与强大,为中国的铝加工提供了机遇与挑战,我们应该抓住机遇,加强新技术的开发,努力满足市场前景广阔的舰船与高速艇等船舶工业对铝材的应用与需求,不断拓宽国际市场空间,向着更大的方向发展。

责任编辑:王慧

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