船舶材料发展趋势呈现十大特征

2015年09月14日 17:4 6966次浏览 来源:   分类: 新材料前沿

       在现代船舶发展过程中,美、俄(苏)、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,并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
  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。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。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。在注重高性能化发展的同时,追求低成本的经济性能,等等。
  “复”——研发高性能多功能复合材料的趋势方兴未艾
  船舶的复合材料主要发展方向是由单纯承载结构型复合材料向低成本、高性能化的多功能型复合材料(兼具结构型、隔声、吸声、阻尼、雷达隐身等特性)及其产品发展。
  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;注重研发得合材料部件之间及其与钢结构之间的方便、可靠的连接技术等等,也是未来发展的重要方向。
  “钛”——高性能钛合金的研发与推广应用势在必行
  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。
  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。注重在船舶研制中进一步推广应用钛合金及其产品。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,等等。
  “隐”——仍将研发高性能隐身材料列为重要发展方向
  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。包括适应主动振动噪声控制元器件需求的隐身材料技术研究;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;声隐身、尾迹隐身等前沿技术研究;新型隐身材料制备与应用(含检测、施工工艺)技术研究,等等。
  “防”——船舶防护材料以环保高寿命为重点正蓄势待发
  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。
  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。
  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。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。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,等等。
  “有”——船舶用有色金属材料仍需加强推广应用
  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。
  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。
  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
  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;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;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
  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。
  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。
  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。
  “用”——加强材料应用技术的研究不可或缺
  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。
  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。
  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。
  “低”——船舶材料技术一如既往向低成本化的方向发展
  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。建全船舶材料经济性评估(计算)方法研究及船舶材料经济性设计指导性文件(标准)研究、编制,等等。

责任编辑:于璐

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