鋁合金應(yīng)用于造船業(yè)已有近百年的歷史。隨著國(guó)內(nèi)外造船業(yè)突飛猛進(jìn)的發(fā)展，船舶的輕量化越來(lái)越被重視。由于鋁的低密度、高強(qiáng)度、高剛性、耐腐性和可焊性，為建造對(duì)重量要求嚴(yán)格的船型提供了很好的選擇，船舶設(shè)計(jì)者使用鋁建造的船舶和使用鋼材或其他合成材料建造的船舶相比，重量減輕了15%~20%。鋁合金可以作為板材，也可以進(jìn)行擠壓成型加工和鑄造加工，鋁的加工成本較低，再加上鋁合金突出的物理特性，使得用鋁合金制造船舶更具經(jīng)濟(jì)性。從船舶設(shè)計(jì)者角度來(lái)看，使用鋁合金制造的船舶可以達(dá)到更高的速度以及更長(zhǎng)的使用壽命，鋁合金的這些優(yōu)點(diǎn)，使其在船舶的應(yīng)用上發(fā)展得很快, 造船業(yè)為鋁材提供了廣闊的應(yīng)用市場(chǎng)。

一、鋁合金在國(guó)內(nèi)外艦船中的應(yīng)用現(xiàn)狀

艦船上應(yīng)用的鋁合金可以分為變形鋁合金和鑄造鋁合金。變形鋁合金主要應(yīng)用在大型水面艦船上層建筑、上千噸的全鋁海洋研究船、遠(yuǎn)洋商船和客船、水翼艇、氣墊船、旅客渡船、雙體客船、交通艇、登陸艇等各類高速客船和軍用快艇上。鑄造鋁合金主要應(yīng)用于泵、活塞、舾裝件及雨水雷殼體等部件。

航空母艦

航母是個(gè)龐然大物。它體積巨大，建造精良，是一個(gè)機(jī)動(dòng)性很強(qiáng)的作戰(zhàn)平臺(tái)，對(duì)減輕結(jié)構(gòu)重量具有極其迫切的需求?？刂坪侥傅闹亓浚貏e是上層建筑的重量，對(duì)改善航母的性能至關(guān)重要。初步統(tǒng)計(jì)，國(guó)外每艘航母鋁合金材料用量大約在1000噸左右，例如，美國(guó)“獨(dú)立”號(hào)（CVA62）航母用了1019噸鋁合金；“企業(yè)”號(hào)核動(dòng)力航母（CVA65）用了450噸鋁合金；法國(guó)“福熙”號(hào)（R99）及“克里蒙梭”號(hào)（R98）航母上都用了1000多噸鋁合金。鋁合金在航母上的應(yīng)用對(duì)減輕航母結(jié)構(gòu)重量，提高穩(wěn)定性、適航性、提高戰(zhàn)技性能等具有重要意義。鋁合金在航母上的應(yīng)用部位包括起飛和降落甲板、升降機(jī)、大量管系、舷窗蓋、吊燈架、門、艙室隔壁、艙室裝飾、家具、廚房設(shè)備和部分輔機(jī)等。例如美國(guó)海軍1961年服役的“企業(yè)”號(hào)航空母艦的4個(gè)巨大的升降機(jī)是用鋁-鎂合金焊接而成的。

驅(qū)逐艦等大型水面艦船上層建筑

驅(qū)逐艦等大型水面艦船，為了減輕上層建筑的重量以保持穩(wěn)定性，而廣泛采用鋁合金結(jié)構(gòu)。事實(shí)上在許多驅(qū)逐艦等大型水面艦船中，主甲板上的全部結(jié)構(gòu)都是用鋁合金制造的。據(jù)統(tǒng)計(jì)，美國(guó)海軍不同級(jí)的驅(qū)逐艦，在甲板以上結(jié)構(gòu)中所用的鋁合金數(shù)量分別如下：護(hù)航驅(qū)逐艦（DE）用鋁量251.33噸；導(dǎo)彈驅(qū)逐艦（DLG）用鋁量811.30噸；彈道導(dǎo)彈驅(qū)逐艦（DDG）用鋁量515.88噸；彈道導(dǎo)彈核動(dòng)力驅(qū)逐艦（DLGN）用鋁量為930.35噸。 美國(guó)海軍第一艘彈道導(dǎo)彈驅(qū)逐艦USS“杜威”號(hào)（DLG14）比第二次世界大戰(zhàn)期間最大的驅(qū)逐艦長(zhǎng)出50英尺，而噸位則幾乎大兩倍。在“杜威”號(hào)的上層建筑中應(yīng)用的811.30噸鋁合金中大部分是5466厚板和5086薄板。鋁構(gòu)件代替了鋼后，節(jié)約了150噸不必要的重量。鋁的總用量中20%左右是5456和5086合金。另外一些鋁用來(lái)制造甲板下面的所有的柜、家具、床鋪及有關(guān)設(shè)備。所用的鋁合金材料包括6061合金、5052合金等。

快艇及高速船

對(duì)于快艇體材料和高速船體材料，一般要求在保證足夠的強(qiáng)度和剛度的條件下，盡量減輕重量，并要求材料具有良好的耐海水腐蝕性能和可焊性。例如美國(guó)300多噸的大型反潛水翼研究船、200多噸的炮艇及導(dǎo)彈水翼艇、PTF級(jí)快艇、LCM8登陸艇等大多采用鋁-鎂合金焊接結(jié)構(gòu)。

1、水翼艇

早些時(shí)期美國(guó)海軍建造的五艘導(dǎo)彈水翼艇巡邏艇，稱為“Pegasus”號(hào)的原型已于1974年11月下水。在這條潛艇的殼體、內(nèi)部艙壁和甲板的板材和防擾材中，金屬惰性氣體保護(hù)焊縫的長(zhǎng)度超過(guò)兩英里?！癕arkII”號(hào)水翼巡邏炮艇PGH-1重70噸，1968年下水，在美國(guó)海軍和海岸警衛(wèi)隊(duì)中使用。選用5456合金作艇體材料，它具有高的焊接接頭強(qiáng)度性能。H116和117狀態(tài)用于板材，H111狀態(tài)用于擠壓件，選擇具有較高抗裂性的5356合金焊絲用于焊接，建造時(shí)的焊接工藝為金屬惰性氣體保護(hù)的脈沖電弧焊和射流電弧焊以及鎢極惰性氣體保護(hù)焊。波音公司已建造了很多航速為43節(jié)的100噸級(jí)水翼艇，這些根據(jù)美國(guó)海軍水翼艇的設(shè)計(jì)演變出來(lái)的民用艇為噴翼型。殼體和上層建筑全部是鋁合金結(jié)構(gòu)，采用5456-H116或H117合金。焊接檢驗(yàn)很嚴(yán)格，需要對(duì)全部焊縫進(jìn)行X射線、超聲波檢驗(yàn)和著色檢驗(yàn)。在著色前要對(duì)檢查部位作侵蝕處理，以除去污物。前蘇聯(lián)是世界上成批生產(chǎn)水翼艇的領(lǐng)先國(guó)家，制造了幾百艘水翼艇并投入運(yùn)營(yíng)，還出口了許多艘。

我國(guó)用5A01合金板材、型材和鍛件建造了“飛魚”號(hào)水翼艇，建造中采用了半自動(dòng)化熔化極脈沖氬弧焊和回轉(zhuǎn)胎架設(shè)備。

2、氣墊船

鋁合金在氣墊船應(yīng)用中值得一提的是1976年由Rohr工業(yè)公司承保的一項(xiàng)設(shè)計(jì)美國(guó)海軍3000噸、80節(jié)艦船“3KSES”的合同。該船為全焊鋁結(jié)構(gòu)。在選材時(shí)，焊件可選5456-H116或H117，或強(qiáng)度較高的Al-Cu-Mn系2219合金，非焊件選用高強(qiáng)度Al-Zn-Mg-Cu系7075-T73合金。這兩種合金在宇航領(lǐng)域的應(yīng)用中綜合性能較好的合金，能否在海洋環(huán)境中長(zhǎng)期使用是一個(gè)問(wèn)題。當(dāng)時(shí)美國(guó)新研制的CS19（鎂含量高達(dá)8.7%左右）也有潛在的可能。因?yàn)槠浜附咏宇^的典型屈服強(qiáng)度達(dá)到23 kg/mm2，而常用的5456合金一般為15~17 kg/mm2。該船是噸位最大的全焊鋁殼船，選材及其慎重。5456-H116或H117合金終于因力學(xué)性能、耐蝕性及成本三方面的優(yōu)點(diǎn)而被評(píng)為用于主殼體結(jié)構(gòu)的最佳材料。選用5456-H112合金作為擠壓件，因?yàn)槠浔葟?qiáng)度比5086-H112大19%，H112狀態(tài)合金的組織中沒(méi)有會(huì)使合金在海洋環(huán)境中出現(xiàn)剝落腐蝕敏感性的β相晶界連續(xù)網(wǎng)絡(luò)。前些年報(bào)道了西班牙海軍建造的36噸氣墊船原型用于試驗(yàn)和鑒定的情況，它是用鉚接方法建造的。蘇聯(lián)用Amr-61合金建造了“火焰”號(hào)氣墊船。英國(guó)建造了全焊的氣墊船Apl-88，是當(dāng)時(shí)鋁殼氣墊船的最新發(fā)展。殼體采用Al-4.5Mg的N8合金，型材采用Al-1%Mg-1%Si的H30合金。采用深I(lǐng)型材和長(zhǎng)而寬的大型擠壓件以避免橫向焊縫和減小臨近焊件的熱影響。加拿大海岸警衛(wèi)隊(duì)向英國(guó)氣墊船公司訂購(gòu)了一批Apl-88。前些年設(shè)計(jì)的氣墊船與早期相比有很大變化，包括使用冷柴油機(jī)取代燃?xì)廨啓C(jī)和用焊接的鋁結(jié)構(gòu)取代較復(fù)雜的玻璃鋼。Apl-88和“虎”級(jí)氣墊船就具有這些設(shè)計(jì)特征。最新的“虎-40”于1986年4月開(kāi)始設(shè)計(jì)，同年12月開(kāi)始試航。該艇總長(zhǎng)17.25米，總寬7.625米，高5.375米。除用作客船外，還可用作內(nèi)河和海岸巡邏艇以及工作艇等。上個(gè)世紀(jì)70-80年代，我國(guó)用7A19合金、5A30合金等建造了全升氣墊船和側(cè)壁式氣墊船，無(wú)論是全墊升還是側(cè)壁式氣墊船所用的鋁合金板材厚度都較薄，一般為1~3 mm。此外還用了許多規(guī)格的型材。由于板材較薄，多數(shù)鋁質(zhì)氣墊船采用的是鉚接鏈接，但也有全焊接氣墊船。

3、雙體船

英國(guó)麥克泰公司為英國(guó)海軍設(shè)計(jì)建造了第一批裝有升降舵的鋁殼雙體船。這些船有很多引人注目的特點(diǎn)：寬闊而穩(wěn)定的甲板、極低航速時(shí)良好的機(jī)動(dòng)性、良好的航向穩(wěn)定性、阻力小。法國(guó)梅泰羅工業(yè)系統(tǒng)已完成一種軍用多用途鋁殼雙體船的設(shè)計(jì)，總長(zhǎng)25米，寬10米，吃水0.7~1米，空船重45噸，載重量18噸，主機(jī)為兩臺(tái)1200馬力柴油機(jī)，噴水推進(jìn)，最大航速30節(jié)。在挪威和瑞典，用鋁合金建造雙體船很盛行，如挪威設(shè)計(jì)的10艘高速雙體船全部采用對(duì)稱船體，每艘載客449人，分別以32節(jié)和24節(jié)的航速橫渡海峽。日本用鋁合金建造的“Marine shuttle”號(hào)小水線面雙體船長(zhǎng)41米，航速34節(jié)，是一艘280個(gè)客位的非對(duì)稱船型高速雙體客船。我國(guó)國(guó)內(nèi)航線中使用了不少雙體船，其中有進(jìn)口的，也有國(guó)內(nèi)自行建造的。

4、地效翼船

地效翼船是介于船舶與飛機(jī)之間，利用類似機(jī)翼的表面效應(yīng)產(chǎn)生的氣動(dòng)升力，支撐船體離開(kāi)水面低飛，偶爾能浮水航行的高技術(shù)新型艦船。地效翼船的航速高最快可達(dá)300多節(jié)，而且航行性好，具有良好的兩棲性，能在水上、路上起降，在波浪上方低空飛行，受干擾少，又比較安全。可跨越沼澤、冰層、雷區(qū)、障礙物，可廣泛用于軍事行動(dòng)。是快速登錄的必備艦型，常與航母、兩棲攻擊艦配套，在登陸作戰(zhàn)中極具突然性。此外，地效翼船的經(jīng)濟(jì)性好（油耗比常規(guī)飛機(jī)低30%以上）。比之飛機(jī)安全得多，造價(jià)也相對(duì)便宜，在經(jīng)濟(jì)和軍事兩方面都會(huì)產(chǎn)生巨大效益。地效翼船要求艇體采用鋁合金材料，并且要求用焊接結(jié)構(gòu)（在俄羅斯較大噸位地效翼船的船體主要使用了可焊接的鋁合金材料）。而且要求艇體材料屈服強(qiáng)度大于300 MPa，抗拉強(qiáng)度達(dá)到400 MPa，同時(shí)要求材料具有良好的成型工藝性和良好的耐腐蝕性能等綜合性能。

其他船型

1、工作船

鋁制工作船要求的維護(hù)較少、使用時(shí)間更長(zhǎng)、行駛速度更快。毫無(wú)疑問(wèn)，捕魚船或任何其他海洋業(yè)有必要做這種投資。經(jīng)驗(yàn)表明，任何一種鋁質(zhì)小型船都可以使用數(shù)十年，而不會(huì)遭受明顯的腐蝕。這種船只的退役通常是出自技術(shù)過(guò)時(shí)的緣故，而非鋁結(jié)構(gòu)的老化?？偟恼f(shuō)來(lái)，5000和6000系鋁-鎂合金優(yōu)異的耐海洋性氣候，特別是耐海水浸蝕性能現(xiàn)已得到大家認(rèn)可。

2、液化天然氣貨船

液化天然氣（LNG）可代替石油作為能源，在石油發(fā)生危機(jī)時(shí)，對(duì)它的需要將變得更為迫切。LNG是把天然氣在低于-162℃的低溫下液化而成的，因此在LNG的貯藏和運(yùn)輸中需要低溫性能好的金屬。一般使用鋁合金、鎳鋼和不銹鋼，而鋁合金具有良好的耐海水腐蝕性能，因而都傾向使用重量輕和焊接性能好的鋁合金。建造LNG貨船主要有兩大技術(shù)：隔板（膜片）或Moss-Rosenberg。Moss-Rosenberg型船的特征是有較大的球形儲(chǔ)罐（每只船至少5個(gè)），它們是由較寬的鋁鎂合金板材制成的，采用一種特殊的高電流氣態(tài)金屬焊接工藝將其焊接在一起。

二、鋁合金在船舶應(yīng)用方面的前景

對(duì)于作為交通工具的船舶來(lái)說(shuō)，提高速度是其改進(jìn)和發(fā)展的主要技術(shù)指標(biāo)之一。目前，在各種交通運(yùn)輸工具中，船舶運(yùn)輸?shù)乃俣劝l(fā)展最慢，而提高其速度的最有效方法之一是減輕船重，二是采用減小水阻力，這兩種方法的有機(jī)結(jié)合，使得鋁合金高速船艇正在飛速發(fā)展。我國(guó)水運(yùn)條件十分優(yōu)越，海岸線總長(zhǎng)約18000多公里，內(nèi)河航道上千條，隨著經(jīng)濟(jì)和貿(mào)易的迅速發(fā)展，必將需要大量的船舶，因此開(kāi)發(fā)鋁合金船具有重要戰(zhàn)略意義。

三、船舶用鋁合金的選材原則與優(yōu)勢(shì)

高的比強(qiáng)度和比模量

材料的屈服強(qiáng)度和彈性模量是進(jìn)行船舶結(jié)構(gòu)強(qiáng)度計(jì)算，確定結(jié)構(gòu)尺寸的最基本參數(shù)。由于各種鋁合金的彈性模量和密度都大體相同，而添加少量合金元素或改變熱處理狀態(tài)對(duì)它們的影響甚微，因此在一定范圍內(nèi)提高屈服強(qiáng)度對(duì)減輕艦船結(jié)構(gòu)重量有利，一般鋁合金的密度為2.7~2.8 g/cm3，彈性模量為70~73 GPa。但高強(qiáng)度鋁合金通常很難同時(shí)具有優(yōu)良的耐蝕性和可焊性，因此艦船用鋁合金一般選用具有中等強(qiáng)度和耐蝕可焊鋁合金，此外鑄造鋁合金在艦船領(lǐng)域也有一定的應(yīng)用。

優(yōu)良的焊接性能

對(duì)于艦船而言，采用焊接連接比采用鉚接連接具有明顯的優(yōu)點(diǎn)，因此焊接連接方法已在造船中廣泛使用，基本上取代了鉚接結(jié)構(gòu)，目前在鋁船建造中主要使用自動(dòng)氬弧焊接方法。鋁合金具有良好的可焊接性意味著鋁合金在焊接時(shí)形成裂紋的趨向要小，即鋁合金具有良好的焊接抗裂性，而且焊后焊接接頭性能變化不大。因?yàn)樵谠齑臈l件下不能通過(guò)重新熱處理的方法恢復(fù)因焊接而失去的性能，所以這是船用鋁合金有別于其他結(jié)構(gòu)用鋁合金的重要特點(diǎn)之一。AL-Zn-Mg系和AL-Mg-Si系合金焊后強(qiáng)度明顯降低，AL-Zn-Mg系合金焊后耐蝕性也差，因此該兩系合金在作為焊接船用材料時(shí)受到一定的限制。而AL-Mg系合金無(wú)此弊端。AL-Zn-Mg系合金主要用于焊后可熱處理的構(gòu)件（如魚雷殼體），AL-Mg-Si系合金主要用作型材。

優(yōu)良的耐蝕性能

艦船結(jié)構(gòu)多在苛刻的海水介質(zhì)和海洋環(huán)境中使用，因此鋁合金是否耐腐蝕是決定其可否作為船用鋁合金的主要標(biāo)志之一。一般要求船用鋁合金基體和焊接接頭在海水和海洋環(huán)境中無(wú)應(yīng)力腐蝕、剝落腐蝕和晶間腐蝕傾向；要盡量避免接觸腐蝕、縫隙腐蝕和海生物附著腐蝕；允許有較小的均勻腐蝕和點(diǎn)腐蝕。

良好的冷、熱成型性能

艦船在建造過(guò)程中要經(jīng)受冷加工（如折邊、卷邊、輥彎、沖壓等）和熱加工（如熱彎、火工矯形等）。所以要求船用鋁合金易于加工成型，加工時(shí)不產(chǎn)生裂紋等缺陷，加工后仍能滿足強(qiáng)度、耐蝕性等性能要求。

四、鋁合金在船舶應(yīng)用方面的優(yōu)勢(shì)

鋁合金具有比重和彈性模量小、耐腐蝕、可焊接、易加工、無(wú)磁性和低溫性能好等特點(diǎn)，用于船舶中具有如下優(yōu)勢(shì)：

(1) 由于其比重小，因而可減輕船重，可減小發(fā)動(dòng)機(jī)單機(jī)容量，可提高速度；可減少燃料耗費(fèi)，節(jié)約燃油；可以改善船的長(zhǎng)寬比，增加穩(wěn)定性，使船易于操縱；還可以增加載重量，獲得額外利潤(rùn)。

(2) 由于抗腐蝕性能好，能減少涂油等維修費(fèi)用，可延長(zhǎng)使用年限（通常在20年以上）。

(3) 加工成形性能好，易于進(jìn)行切割、沖壓、冷彎、成形和切削等各種形式的加工，適合船體的流線化；可擠壓出大型寬幅薄壁型材，減少焊縫數(shù)和使船體結(jié)構(gòu)合理化和輕量化。

(4) 焊接性能好，能較容易地進(jìn)行焊接。

(5) 彈性模量小，吸收沖擊應(yīng)力的能力大，有較好的安全性。

(6) 鋁廢料容易回收，可以循環(huán)使用。

(7) 無(wú)低溫脆性，適合做低溫設(shè)備。

(8) 由于非磁性，羅盤不受影響；全鋁船可以避免水雷攻擊，適合做掃雷艇。

(9) 沒(méi)有蟲害和干燥變形；不燃燒，遇火災(zāi)較為安全。

五、夢(mèng)能服務(wù)與支持

1、免費(fèi)樣品

如果您對(duì)我公司的工業(yè)重防腐油漆產(chǎn)品有需要或者申請(qǐng)樣品試用，請(qǐng)與我們的客服人員取得聯(lián)系。400-878-0506

油漆樣品適用范圍：

用于新建項(xiàng)目：驗(yàn)證油漆配套的可行性、檢驗(yàn)附著力、效果圖與實(shí)際顏色的色差。

用于維修項(xiàng)目：驗(yàn)證與舊涂層的兼容性。

用于日常修補(bǔ)：提供少量樣品用于修補(bǔ)破損處。

申請(qǐng)用量：在1KG以內(nèi)免費(fèi)送貨上門。

2、免費(fèi)打樣

如果您想看到工業(yè)重防腐油漆在產(chǎn)品上的實(shí)際應(yīng)用、外觀、性能測(cè)試，請(qǐng)與我們客服人員聯(lián)系，將樣板寄往夢(mèng)能科技營(yíng)銷部，由專業(yè)噴涂人員為樣板提供油漆打樣。

3、服務(wù)團(tuán)隊(duì)

夢(mèng)能對(duì)技術(shù)服務(wù)團(tuán)隊(duì)始終進(jìn)行一系列的標(biāo)準(zhǔn)化管理，從專業(yè)培訓(xùn)到日常報(bào)告的管理都有一整套完善的體系。夢(mèng)能公司每年都會(huì)對(duì)技術(shù)服務(wù)人員進(jìn)行定期的技術(shù)培訓(xùn)和能力審計(jì)，以使每一位技術(shù)服務(wù)人員保持高水準(zhǔn)的專業(yè)素質(zhì)，每一位技術(shù)服務(wù)人員都配備先進(jìn)的涂裝檢驗(yàn)儀器，儀器設(shè)備均按規(guī)定的時(shí)間期限進(jìn)行定期校驗(yàn)，以保證每套儀器設(shè)備工作狀況良好。

4、購(gòu)買通道

零售：購(gòu)買50kg以內(nèi)，線上購(gòu)買，抖店直接下單購(gòu)買。

工廠業(yè)務(wù)：長(zhǎng)期合作、量大從優(yōu)、生產(chǎn)調(diào)試、質(zhì)量檢測(cè)、開(kāi)具13%專用發(fā)票

貿(mào)易、代理：提供代工業(yè)務(wù)支持，項(xiàng)目保護(hù)。

業(yè)主、總包、設(shè)計(jì)院：提供防腐方案設(shè)計(jì)、性能檢測(cè)、施工方案、現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)指導(dǎo)。

涂裝施工：提供解決方案、現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)指導(dǎo)。