未来船舶用有色金属材料技术的十大主要发展趋势
2015-09-29 15:50   审核人:

在现代船舶发展过程中,美、俄()、英、德、法、日等船舶强国,均将材料技术发展视作船舶发展的基础和先导,对材料技术发展给予了高度重视,不仅在不同的发展时期从船舶材料技术发展的顶层研究,制定了发展战略规划,投入大量人力、财力持续开展基础材料技术、新兴材料技术的研发和前沿技术的探索,而且非常注重试验验证平台(包括试验潜艇)的建设。伴随着船舶发展,经过不断创新,与时俱进,人们不仅研制了满足船舶各发展时期所需的各种材料,而且已形成很强的材料技术的研究、生产能力和完整的门类齐全的配套体系,建立起了较完善的船舶材料体系和船舶材料技术的基本理论、方法、工艺等。

 

着眼于当前船舶材料技术的发展状况,立足于21世纪前期(2035年前)的高新技术发展,可以预见,21世纪前期船舶材料技术的发展趋势将呈现出“高”、“复”、“钛”、‘稳”、“防”、“有”、“无”、‘前”、“用”、“低”等十大特征。

 

“高”——船舶船体钢材仍向高性能化发展

 

船舶结构钢未来的发展趋向主要为:

1. 仍将高性能化作为追求的主要发展方向,注重提高钢材的整体性能,包括强度、塑性、韧性、抗爆性能、抗脆性破坏、耐海水腐蚀、抗疲劳特性等。

2. 极其注重冷热加工、焊接等工艺性能的研究,将改善结构钢工艺性能作为今后重要的发展方向。

3. 注重高强度结构钢配方设计、制备应用技术的理论和方法的研究、完善。

4. 在注重高性能化发展的同时,追求低成本的经济性能等。

 

“复”——研发高性能多功能复合材料的趋势方兴未艾

 

船舶复合材料技术未来发展的趋向主要为:

1. 一发低成本/高性能化的复合材料及其产品是未来的主要发展趋势。

2. 由单纯承载结构型复合材料向多功能型复合材料(兼具结构型、隔声、吸声、阻尼、雷达隐身等特性)发展。

3. 船舶复合材料结构和构件的寿命一般要求长达20年以上,研发复合材料结构健康监测和修补技术,以保证其长期安全可靠,是未来发展的重要方向。

4. 注重研发得合材料部件之间及其与钢结构之间的方便、可靠的连接技术等。

 

“钛”——高性能钛合金的研发与推广应用势在必行

 

未来船舶防护材料技术的主要发展趋势为:

1. 在继续提高或保持钛合金现有特性的同时,应将降低钛合金及其产品的制造成本作为未来发展的重要方向。

2. 开展施工方便、安全、可靠的钛合金焊接及制造(弯曲、成型等)工艺等技术研究是未来发展的又一重要方向。

3. 注重在船舶研制中进一步推广应用钛合金及其产品。

4. 进一步完善钛合金材料体系,继续研发、拓展船用钛合金产品系列等。

 

“隐”——仍将研发高性能隐身材料列为重要发展方向

 

未来隐身材料技术发展的主要方向为:

1. 综合化、高性能化是未来船舶隐身材料技术发展的主要方向。

2. 适应主动振动噪声控制元器件需求的隐身材料技术研究。

3. 具有低频消声和去耦作用的声学覆盖层(含消声瓦)的材料技术研究。

4. 声隐身、尾迹隐身等前沿技术研究。

5. 新型隐身材料制备与应用(含检测、施工工艺)技术研究等。

 

“防”——船舶防护材料以环保高寿命为重点正蓄势待发

 

未来船舶防护材料技术的主要发展趋势为:

1. 以高性能防护材料(如金属合金、纳米材料、生物仿生材料等)替代单一防护功能材料为发展方向,力争一材多用,一材足用。

2. 舰艇易腐蚀和污损部位(如海水管系、上层建筑、紧固件、液舱等)的腐蚀和污损特性、机理及涂层防护技术的研究,将能有的放矢、因地制宜、因材施用地解决不同部位的防护难题。

3. 鉴于新的国际海洋法的需求,以及海洋环境污染的严峻形势,防护材料技术的发展过程中,在加强防护性能的同时,以追求环保、经济性为重耍指标。

4. 应加强研究船舶的全寿期最佳防护技术方案,并注重对防护效果进行有效监控与合理预测。

5. 注重防滑、耐高温密封防漏、舱室高性能环保性装饰等船舶用特殊材料技术的研发和应用等。

 

“有”——船舶用有色金属材料仍需加强推广应用

 

未来船舶用有色金属材料技术的主要发展趋势为:

1. 铝合金。开展高强度耐腐蚀铝合金材料的研究,以满足新一代航空母舰大量减轻重量、提高结构的疲劳强度等需求;同时,开展铝合金结构可靠性研究,以提高高速铝质船的结构设计、操纵和维护能力。

2. 铜合金。研制更高流速极限的船舶用铜质管系(目前通常为3m/s),以解决目前紫铜或B10镍铜合金耐海水冲刷腐蚀性能或耐含砂海水腐蚀性能差的问题。

3. 镁合金。开展镁包锌型、镁包铝型复合牺牲阳极的研究,对钢结构实施长期、稳定的保护。

 

“无”——开辟无机材料在船舶装备上应用的新领域

 

未采船舶用无机材料技术的主要发展趋势为:

1. 开展无机材料在复杂海洋环境中的工作性能和腐蚀作用规律研究,提高环境适应性,提高防火、保温、吸振、防腐等特殊性能。

2. 开展高强轻质海工混凝土制备、生产及应用技术的研究,进一步促进类似海工建筑物的发展和应用,如离岸混凝土钻采平台及储运平台、趸船、浮船坞、起重船等工程船舶。

3. 研发具有优良综合性能(如工艺性、保温隔热、防火、防腐、经济性)的船舶内装饰材料。

 

“前”——船舶材料前沿技术呈现百花齐放的发展趋势

 

未来船舶前沿材料技术的发展主要呈现如下趋势:

1. 自主创新、“奇思妙想”,提出新颖的前沿材料技术项目,并下功夫攻克技术难点,取得创新突破,发挥前沿材料技术独特的优势,从而给船舶装备性能带来显著的提升。如压电阻尼新型减振材料技术、智能可见光隐身材料技术、潜艇液体隐身衣材料技术、纳米材料技术等前沿材料技术。

2. 加强船舶装备对材料技术发展的需求探索,为研发新型材料技术提供思路和方法;加强对新材料原理、方法、设计及制造技术的研究,为上船使用做好技术储备。

3. 加强新材料新工艺的应用技术研究,必要时可通过条件保障设施开展陆上演示验证,或在其他非船舶行业开展应用探索,从中积累经验,完善技术,给舰艇装备一次性成功使用新兴材料奠定基础等。

 

“用”——加强材料应用技术的研究不可或缺

 

未来船舶材料应用技术的发展趋势主要有:

1. 开展面向应用对象的材料技术研究,使任何一项材料技术的研制有据可循,任何一项材料技术的应用有需求空间,这对推进新材料和新技术的研发与应用,具有重要意义。

2. 开展新型船舶材料应用技术研究与试验验证,通过先进的材料应用技术与优良的实验验证结果,推动新材料的发展与应用。

3. 开展新型船舶材料实船应用与推广研究,通过实船应用验证其上船效果,寻求契机进行推广应用等。

 

“低”——船舶材料技术一如既往向低成本化的方向发展

 

未来船舶材料技术低成本化的发展趋势主要为:

1. 研究、建立一套较为完善的、可满足工程实际应用的衡量、评估船舶材料经济性的基础理论、指标体系。

2. 船舶材料经济性评估(计算)方法研究。

3. 船舶材料经济性设计指导性文件(标准)研究、编制等。

 

(摘录自:有色金属网:20150611 9:52 956次浏览 来源: 中国有色网   分类: 新材料前沿   作者: 马运义 吴有生)

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