盘点!未来船舶用金属材料技术的10大主要发展趋势
2022-09-08 10:33:07 作者:材料学网 来源:材料学网 分享至:

一、“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。


二、“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. 研发低成本/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. 注重研发复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。


三、“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。


四、“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。


五、“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、经济性为重要指标。


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。


六、“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。


七、“无”——开辟无机材料在船舶装备上应用的新领域


未来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。


八、“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。


九、“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。


十、“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。

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