船舶用高性能铝合金材料的研制_高性能船舶行业研发
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船舶用高性能铝合金材料研制
目录
1铝材在船舶、舰艇上的应用概况.......................................................1 2船舶用高性能铝合金材料的发展趋势...............................................1 3高性能铝合金材料在船舶领域研发及工程化的发展问题...............3 4项目的总体目标与阶段目标...............................................................4 4.1项目的基本内容................................................................................4 4.2项目总体目标....................................................................................4 4.3阶段思路............................................................................................4 5 项目现有基础、启动条件极其运行机制..........................................5 5.1项目现有基础....................................................................................5 5.2项目运行机制....................................................................................51铝材在船舶、舰艇上的应用概况
铝材在船舶上的应用发展得很快，铝合金已成为造船工业很有发展前途的材料。现在铝材在造船业上应用越来越广泛，小自舶板、汽艇，大到万吨巨轮，从民用到军用，从高速气垫船到深水潜艇，从渔船到海洋采矿船都在采用性能良好的铝合金材料做为船壳体、上层结构、各种设施、管路以至用具。船舶用铝合金材料包括板、型材、管、锻件、铸件等，随着船体大型化和挤压技术的进步，铝合金挤压型材的应用飞速发展。船用型材的铝合金主要有5154、5083、6063和6082等，典型的船舶型材种类及尺寸有：a、高40~300mm的对称圆头扁铝；b、高40~200mm的非对称圆头扁铝；c、厚3~80mm，宽7.5~250mm的扁铝；d、高70~400mm的同向圆头角铝；e、高35~120mm的反向圆头角铝；f、15×15~200×200mm的等边角铝；g、20×15~200×120mm的非等边角铝；h、凸缘25V×45，腹板40~250mm的槽铝；i、200~2500mm扁宽薄壁带筋壁板型材；j、100~800mm扁宽空心壁板型材等等。除了一些常规的型材外，船舶上使用的特殊型材，如龙骨、舷墙、桅杆、、舱底和船底外板型材等。铝合金是代替钢材作为船壳体及船舶上层结构的理想材料，也是当今所需要的节能、环保绿色材料，铝合金与钢配合建造船舶，可使船舶减重达50%以上。2船舶用高性能铝合金材料的发展趋势
中国船舶制造业在全球市场上所占的比重正在明显上升，中国已
经成为全球重要的造船中心之一。而国际制造业的产业转移趋势是中国船舶制造业发展面临的最大机遇。2007年经济规模快速增长造船、修船和船舶配套业实现全面增长，全国规模以上1059家船舶工业企业完成工业总产值2563亿元，工业增加值683亿元比上年分别增长53%和70%。主营业务收入突破200亿元，增长60%以上。2007年1～11月全国规模以上船舶工业企业利润总额185亿元比上年同期增加78.5亿元，同比增长136%。船舶运输业经过一轮快速发展，我国将摆脱国外生产技术使用对铝合金的限制，尽量多采用铝合金材料作为船舶的船体及上层建筑材料，铝材在船舶运输领域应用潜力会更大，根据中国铝业网对船舶运输业中铝合金材料用量测算，2009年~2012年对铝轧制材的用量为0.6万~0.8万吨，铝挤压材用量在0.4万吨。
近几年，国内在铝合金船舶的研发取得了一系列成果，2006年末，丛林集团首次为世界上规模最大的海洋油污清理公司芬兰某公司研制成功了铝制工作艇；2008年，山东烟台首艘防倾覆军用全铝登陆艇出口军用；由中船重工七○一所设计国内最大型全铝合金穿浪双体工作船“东远01”在09年3月下水；而在南方，广州英辉南方造船公司为土耳其建造了两艘大型铝合金高速车客渡船，是当时亚洲建造的最大规格铝合金船；2009年武昌船舶重工自主研发、自主建造最大全铝合金穿浪双体船；山东龙口丛林集团下属的龙口市丛林铝合金船舶有限公司研制开发铝合金特种工程船、游船、冲锋舟等铝合金船艇。国内高性能铝合金船舶的研制成功，进一步推进了高性能船舶的发展。
开发超大船体轻量化设计技术、船体超大分段制造工艺和精度控制技术、船体焊接及船用大型曲轴锻件等技术，是船体设计建造技术的重点。可以看出船舶的轻量化与高性能化是其发展趋势，铝合金材料在这两个方面都有很大优势，是传统木制、钢制以及玻璃钢船艇的更新替换产品，可以预计，铝合金材料一定会在船艇领域发挥独特优势，在船艇制造领域的推广运用发挥极大的作用。3高性能铝合金材料在船舶领域研发及工程化的发展问题
当前我国船舶用铝合金材料的应用水平与发达国家仍存在明显差距原因主要有：
第一，铝材料虽然对船舶运输实现轻量化具有重要意义，但也存在价格高的缺陷，妨碍了其推广使用。特别是在船舶交通运输工具结构件使用方面，如果相同部件使用铝合金材料的价格是钢铁材料的3倍以上，船舶运输工具需要连续化、规模化生产制造才能有效控制生产成本，对原材料价格的稳定有较高要求。
第二，铝合金在船舶运输领域的应用已经展开，但仍存在一些技术问题，影响铝材料的推广使用。其中比较突出的主要是铝板与钢板的焊接技术和船体铝合金材料的耐腐蚀性问题，船舶用大型、大断面、复杂断面的铝合金型材挤压也需要进一步完善。
4项目的总体目标与阶段目标 4.1项目的基本内容
开发出具有足够强度和刚度、并具有良好的耐海水腐蚀性能及可焊性的船舶应用铝合金。4.2项目总体目标
课题1——开发高速快艇上层建的铝合金薄板
经成分配比设计——熔炼铸造——挤压成型——精整矫直的工艺路线得到最合适工艺技术的铝合金薄板。
突破薄板焊接变形大较难较平，焊缝合格率低、易产生裂纹缺陷的技术难点，设计搅拌摩擦焊接工艺参数，获得最优焊缝质量。课题2——开发船舶用铝合金整体壁板。
整体壁板制备采用成分设计——熔铸——均匀化退火——挤压——矫直的工艺流程，对铝合金整体壁板耐腐蚀性能进行研究。4.3阶段思路
材料开发——针对应用需求，通过添加微量元素等方法调整材料成分。
工艺研究——对熔炼铸造、挤压成型工艺进行调试、焊搅拌摩擦焊结及热处理工艺参数设计，优化工艺参数。
性能测试——对加工出的样品进行强度、抗弯变形及耐腐蚀性能
测试，整理相关数据。项目现有基础、启动条件极其运行机制 5.1项目现有基础
山东伟盛铝业有限公司年产12万吨船舶铝材项目； 厦船海工船铝合金焊接工艺项目；
山东华建铝业有限公司年产15万吨高速列车、船舶用铝合金材料项目；
重庆长航东风船舶工业公司重点科技项目“铝合金船体结构建造工艺研究”及“船舶技术设计系统应用研究”；
由广东兴发铝业有限公司和广东工业大学共同完成的“高速船舶用高性能5xxx系铝合金挤压型材的研制”项目。5.2项目运行机制
本项目需由国家提供部分资金扶助及政策支持，并进行监管，再由企业联合科研单位进行项目开展实施：
（1）创新平台建设：企业联合科研单位组建开发团队，根据市场需求、行业发展趋势制定开发方向及方案，并组织实施；
（2）分析、测试、评价平台建设：建立分析测试机构，对试制材料进行检测分析、对成型样品进行应用测试，并将数据反馈开发团队，进行再次开发。制定相应指标标准，方便对产品进行质量评价。
（3）产业化示范平台建设：建立试制生产线，模拟产品生产过程，工艺完善后进行推广应用。
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