未來船舶用金屬材料技術(shù):10大主要發(fā)展趨勢
船舶結(jié)構(gòu)鋼未來的發(fā)展趨向主要為:
1.仍將高性能化作為追求的主要發(fā)展方向,注重提高鋼材的整體性能,包括強度、塑性、韌性、抗爆性能、抗脆性破壞、耐海水腐蝕、抗疲勞特性等。
2.極其注重冷熱加工、焊接等工藝性能的研究,將改善結(jié)構(gòu)鋼工藝性能作為今后重要的發(fā)展方向。
3.注重高強度結(jié)構(gòu)鋼配方設(shè)計、制備應(yīng)用技術(shù)的理論和方法的研究、完善。
4.在注重高性能化發(fā)展的同時,追求低成本的經(jīng)濟性能等。
船舶復(fù)合材料技術(shù)未來發(fā)展的趨向主要為:
1.研發(fā)低成本/高性能化的復(fù)合材料及其產(chǎn)品是未來的主要發(fā)展趨勢。
2.由單純承載結(jié)構(gòu)型復(fù)合材料向多功能型復(fù)合材料(兼具結(jié)構(gòu)型、隔聲、吸聲、阻尼、雷達(dá)隱身等特性)發(fā)展。
3.船舶復(fù)合材料結(jié)構(gòu)和構(gòu)件的壽命一般要求長達(dá)20年以上,研發(fā)復(fù)合材料結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測和修補技術(shù),以保證其長期安全可靠,是未來發(fā)展的重要方向。
4.注重研發(fā)復(fù)合材料部件之間及其與鋼結(jié)構(gòu)之間的方便、可靠的連接技術(shù)等。
未來船舶防護(hù)材料技術(shù)的主要發(fā)展趨勢為:
1.在繼續(xù)提高或保持鈦合金現(xiàn)有特性的同時,應(yīng)將降低鈦合金及其產(chǎn)品的制造成本作為未來發(fā)展的重要方向。
2.開展施工方便、安全、可靠的鈦合金焊接及制造(彎曲、成型等)工藝等技術(shù)研究是未來發(fā)展的又一重要方向。
3.注重在船舶研制中進(jìn)一步推廣應(yīng)用鈦合金及其產(chǎn)品。
4.進(jìn)一步完善鈦合金材料體系,繼續(xù)研發(fā)、拓展船用鈦合金產(chǎn)品系列等。
未來隱身材料技術(shù)發(fā)展的主要方向為:
1.綜合化、高性能化是未來船舶隱身材料技術(shù)發(fā)展的主要方向。
2.適應(yīng)主動振動噪聲控制元器件需求的隱身材料技術(shù)研究。
3.具有低頻消聲和去耦作用的聲學(xué)覆蓋層(含消聲瓦)的材料技術(shù)研究。
4.聲隱身、尾跡隱身等前沿技術(shù)研究。
5.新型隱身材料制備與應(yīng)用(含檢測、施工工藝)技術(shù)研究等。
未來船舶防護(hù)材料技術(shù)的主要發(fā)展趨勢為:
1.以高性能防護(hù)材料(如金屬合金、納米材料、生物仿生材料等)替代單一防護(hù)功能材料為發(fā)展方向,力爭一材多用,一材足用。
2.艦艇易腐蝕和污損部位(如海水管系、上層建筑、緊固件、液艙等)的腐蝕和污損特性、機理及涂層防護(hù)技術(shù)的研究,將能有的放矢、因地制宜、因材施用地解決不同部位的防護(hù)難題。
3.鑒于新的國際海洋法的需求,以及海洋環(huán)境污染的嚴(yán)峻形勢,防護(hù)材料技術(shù)的發(fā)展過程中,在加強防護(hù)性能的同時,以追求環(huán)保、經(jīng)濟性為重要指標(biāo)。
4.應(yīng)加強研究船舶的全壽期最佳防護(hù)技術(shù)方案,并注重對防護(hù)效果進(jìn)行有效監(jiān)控與合理預(yù)測。
5.注重防滑、耐高溫密封防漏、艙室高性能環(huán)保性裝飾等船舶用特殊材料技術(shù)的研發(fā)和應(yīng)用等。
未來船舶用有色金屬材料技術(shù)的主要發(fā)展趨勢為:
1.鋁合金。開展高強度耐腐蝕鋁合金材料的研究,以滿足新一代航空母艦大量減輕重量、提高結(jié)構(gòu)的疲勞強度等需求;同時,開展鋁合金結(jié)構(gòu)可靠性研究,以提高高速鋁質(zhì)船的結(jié)構(gòu)設(shè)計、操縱和維護(hù)能力。
2.銅合金。研制更高流速極限的船舶用銅質(zhì)管系(目前通常為3m/s),以解決目前紫銅或B10鎳銅合金耐海水沖刷腐蝕性能或耐含砂海水腐蝕性能差的問題。
3.鎂合金。開展鎂包鋅型、鎂包鋁型復(fù)合犧牲陽極的研究,對鋼結(jié)構(gòu)實施長期、穩(wěn)定的保護(hù)。
未來船舶用無機材料技術(shù)的主要發(fā)展趨勢為:
1.開展無機材料在復(fù)雜海洋環(huán)境中的工作性能和腐蝕作用規(guī)律研究,提高環(huán)境適應(yīng)性,提高防火、保溫、吸振、防腐等特殊性能。
2.開展高強輕質(zhì)海工混凝土制備、生產(chǎn)及應(yīng)用技術(shù)的研究,進(jìn)一步促進(jìn)類似海工建筑物的發(fā)展和應(yīng)用,如離岸混凝土鉆采平臺及儲運平臺、躉船、浮船塢、起重船等工程船舶。
3.研發(fā)具有優(yōu)良綜合性能(如工藝性、保溫隔熱、防火、防腐、經(jīng)濟性)的船舶內(nèi)裝飾材料。
未來船舶前沿材料技術(shù)的發(fā)展主要呈現(xiàn)如下趨勢:
1.自主創(chuàng)新、“奇思妙想”,提出新穎的前沿材料技術(shù)項目,并下功夫攻克技術(shù)難點,取得創(chuàng)新突破,發(fā)揮前沿材料技術(shù)獨特的優(yōu)勢,從而給船舶裝備性能帶來顯著的提升。如壓電阻尼新型減振材料技術(shù)、智能可見光隱身材料技術(shù)、潛艇液體隱身衣材料技術(shù)、納米材料技術(shù)等前沿材料技術(shù)。
2.加強船舶裝備對材料技術(shù)發(fā)展的需求探索,為研發(fā)新型材料技術(shù)提供思路和方法;加強對新材料原理、方法、設(shè)計及制造技術(shù)的研究,為上船使用做好技術(shù)儲備。
3.加強新材料新工藝的應(yīng)用技術(shù)研究,必要時可通過條件保障設(shè)施開展陸上演示驗證,或在其他非船舶行業(yè)開展應(yīng)用探索,從中積累經(jīng)驗,完善技術(shù),給艦艇裝備一次性成功使用新興材料奠定基礎(chǔ)等。
未來船舶材料應(yīng)用技術(shù)的發(fā)展趨勢主要有:
1.開展面向應(yīng)用對象的材料技術(shù)研究,使任何一項材料技術(shù)的研制有據(jù)可循,任何一項材料技術(shù)的應(yīng)用有需求空間,這對推進(jìn)新材料和新技術(shù)的研發(fā)與應(yīng)用,具有重要意義。
2.開展新型船舶材料應(yīng)用技術(shù)研究與試驗驗證,通過先進(jìn)的材料應(yīng)用技術(shù)與優(yōu)良的實驗驗證結(jié)果,推動新材料的發(fā)展與應(yīng)用。
3.開展新型船舶材料實船應(yīng)用與推廣研究,通過實船應(yīng)用驗證其上船效果,尋求契機進(jìn)行推廣應(yīng)用等。
未來船舶材料技術(shù)低成本化的發(fā)展趨勢主要為:
1.研究、建立一套較為完善的、可滿足工程實際應(yīng)用的衡量、評估船舶材料經(jīng)濟性的基礎(chǔ)理論、指標(biāo)體系。
2.船舶材料經(jīng)濟性評估(計算)方法研究。
3.船舶材料經(jīng)濟性設(shè)計指導(dǎo)性文件(標(biāo)準(zhǔn))研究、編制等。