我国船舶工程材料技术的发展重点

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Part01 高强度钢


目前我国船体用钢制备及应用技术的不足,以及为适应我国船舶装备的发展需求,研发高性能的结构钢仍将是我国船舶装备材料技术的主要发展趋势之一。我国船舶装备用高强度钢未来主要向高性能化、提高加工制造工艺性、低成本、建立材料技术设计基本理论和方法等方面发展。


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高强度钢的研究重点:高强度钢 (如1000MPa 级)及其配套材料的设计、制备和应用技术研究;高强度钢不预热或低温预热及焊后不“预热”焊接技术研究;高强度钢焊接及冷热加工工艺研究;高强度钢焊缝无损检测技术研究;高强度钢耐海水腐蚀与耐疲劳性能研究;高强度钢提高经济性(降低成本)研究,等等。


Part02 复合材料


我国船舶装备复合材料研制和应用水平相对落后,仅在声呐导流罩、雷达天线罩、水雷壳体、桅杆等专用构件有所应用,因此加大研发和应用复合材料的力度,将对我国船舶装备的总体性能提高具有重大意义。我国船舶装备用复合材料未来主要向低成本 / 高性能化、多功能型、优化连接、长寿期、安全可靠等方面发展。


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复合材料的研究重点:
复合材料结构优化设计及连接技术研究;大型和复杂复合材料结构成型及修补技术研究;复合材料结构试验与评价技术研究;复合材料结构功能一体化研究;复合材料结构质量控制和无损检测技术研究;多功能型复合材料(兼具结构型、吸隔声、阻尼、雷达隐身等特性)研究,等等。


Part03 钛合金


作为公认的“海洋金属”,钛合金凭借自身优良的综合性能,已成为理想的船舶用材料,各海军强国对钛合金材料技术一直非常重视。我国钛合金材料技术未来主要向低成本、提高综合性能、可靠焊接、复杂制造、推广应用、完善材料体系等方向发展。


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钛合金的研究重点:钛合金结构优化设计和应用标准化研究;钛合金材料焊接及其制造工艺(弯曲和成型)技术研究;钛合金材料耐高温性与抗海生物污损性能研究;钛合金与非钛合金接触的防腐蚀性能研究;钛合金与非钛合金之间的电绝缘技术和工艺研究;钛合金降低研制和应用成本研究,等等。


Part04 隐身材料


船舶装备隐蔽性能的发展,离不开隐身材料技术的发展和支撑,船舶装备(尤其是潜艇)的隐蔽性能,已日益成为其最突出的性能指标之一,而反潜技术的发展对潜艇的隐蔽性又提出了新的更高要求。船舶装备战术性能,尤其是提高潜艇的隐蔽性能的重要举措之一。我国船舶装备隐身材料未来主要向多功能化、主动减振、智能化、低成本化等方面发展。


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隐身材料的研究重点:兼具吸隔声、阻尼等特性的综合化、高性能减振降噪隐身材料技术研究;具有低频吸声和去耦作用的声学覆盖层(含消声瓦)材料技术研究;适用于主动振动噪声控制元器件的隐身材料技术研究;兼具吸收可见光及雷达波涂料的制备及应用技术研究;舰艇应用隐身材料试验与评估技术研究;多功能化隐身材料(兼具隔热、绝缘、防腐等功能一体化)技术研究,等等。


Part05 防护材料


船舶用各种材料及其器件在海洋环境中使用,易发生腐蚀及附着海生物等,对船舶的使用寿命、维护费用、航行性能等都造成不利影响。因此,国内外船舶界均十分重视防护材料的研发。我国船舶装备防护材料(包括防腐、防污、防滑、耐高温密封防漏、舱室装饰等材料)未来主要向高效、低成本、可靠、环保、安全检测及控制等方面发展。


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防腐材料的研究重点:舰艇局部 (如海水管系、上层建筑、紧固件、液舱等)腐蚀特性、机理及高性能涂层防护技术研究;高效牺牲阳极材料设计及制备应用技术研究;电化学腐蚀防护机理及应用技术研究;防腐涂料耐蚀性能测试技术研究;低电磁特征阴极保护技术研究;腐蚀在线检测及控制技术研究,等等。


防污材料的研究重点:含天然防污剂的硅基涂料制备技术研究;舰艇螺旋桨采用纳米无机防污涂料层制备技术研究;电解防污中氯的控制技术研究;无锡自抛光防污涂料技术研究;生物仿生防污涂料技术研究;低表面能防污涂料技术研究,等等。


防滑材料的研究重点:
防滑涂料优化配方设计与成形技术研究;激光诱导改善防滑涂料耐磨面层技术研究;水性防滑涂料设计及制备应用技术研究;无溶剂型防滑涂料设计及制备应用技术研究,等等。


舱室装饰材料的研究重点:
目前,船舶(尤其是潜艇)舱室装饰用材料的功能较为单一,未来研究重点应向强度高、质量轻、隔声减振、保温、无毒、阻燃或不燃、现场切割和装配工艺性好等综合性方面,特别向隔声减振、防火、保温、更环保方向发展。


耐高温密封防漏材料的研究重点:
船舶上动力系统用橡胶密封圈存在烧蚀现象严重、使用寿命短等问题,需要研发适应于船舶(尤其是潜艇)动力系统(如排气分系统)使用的耐高温、高寿命新型橡胶密封圈或其他新型材料制成的密封圈。


Part06 有色金属材料


我国船用有色金属材料的研究和应用起步较晚,与世界先进水平存在一定差距,具体表现为:产品耐蚀性差(腐蚀速率可达国外同类产品的 10 倍)、寿命短(如铜合金管道设计寿命只有6~8 年,实际使用寿命则更短)、大口径薄壁海水管规格有限、合金管制造成品率有待提高、管道的焊接工艺缺乏统一标准等。


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有色金属材料的研究重点:高强、可焊、耐蚀、优良加工性能的铝合金材料研发;先进铝质船的焊接技术及高端焊接材料的研发;高品质铜合金冶炼质量控制技术研究;各种铜管制备技术的研究,如大口径薄壁海水管、焊接管、复合管、高效散热管等;镁包锌型、镁包铝型复合牺牲阳极的研究;研究结合力强、耐老化、绝缘、无渗透、环保的阻隔膜,提高有色金属材料的防腐技术水平。


Part07 无机材料


我国船用无机材料品种不齐全,可供选择的范围不多;同时尚未建立相关的标准和规范体系,缺乏专业的设计和建造团队,施工及应用技术经验不足。


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无机材料研究重点:海洋工程用混凝土相关的原材料生产标准、设计及施工规范体系的建立和完善;海工超高性能混凝土技术(如高强轻质混凝土)及相关原材料的研究开发,以及在海洋工程中的应用技术研究;离岸混凝土构建物(如油气钻采平台、海上风电混凝土基础)的设计和生产制造技术的开发;新型无机材料制备、生产和应用技术的研究。


Part08 前沿材料技术


我们应将对船舶装备发展有重大影响和重大军事应用前景的前瞻性材料技术,作为未来船舶材料技术发展的重要方面,激励创新,鼓励“奇思妙想”,提出新颖的探索性的船舶材料前沿技术,加强研发和应用,以提高我国船舶材料技术的原始创新能力。抛砖引玉,下面四种前沿材料技术供参考 : 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。

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