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1、第14卷第1期材料开发与应用1999年2月综述舰船用高技术新材料的发展朱孝信(洛阳船舶材料研究所洛阳471039)摘要现代科学技术的发展使舰船装备的面貌产生深刻的变化,而高技术新材料又是舰船装备现代化的物质基础,因而在舰船材料的研究与开发中占有很重要的位置。本文综合评述舰船用新型结构材料(新金属结构材料、先进树脂基复合材料、结构陶瓷材料和高温结构材料)和先进功能材料(隐身材料、减振与消声材料、水声换能材料、超导材料、贮氢材料和永磁材料)的发展和应用趋势,并对我国舰船新材料的发展提出意见和建议。关键词船用材料结构材料功
2、能材料DevelopmentofHi-techandNewMaterialsforShipbuildingZhuXiaoxin(LuoyangShipMaterialResearchInstitute,Luoyang,471039)AbstractProfoundchangeshavetakenplaceinnavalequipmentsduetothedevelopmentofmodernscienceandtech-nology.Hi-techandnewmaterialsarethefoundationofmo
3、dernizationofnavalequipments,andthereforetakeanimportantpositioninresearchanddevelopmentofshipbuildingmaterials.Thispaperreviewsthedevelopmentandapplicationtenden-ciesofnewstructuralmaterialsandadvancedfunctionalmaterialsforshipbuilding,andgivessomecommentsands
4、ugges-tionsonthedevelopmentofnewshipbuildingmaterialsinChina.KeywordsShipbuildingmaterialStructurealmaterialFunctionalmaterial现代高新技术的发展使海军装备的面貌产生功能而言,高技术新材料则占有更重要的位置。深刻的变化。舰艇上采用的高新技术成为其战斗力的主要标志。面向21世纪,世界各国海军都在总1新型结构材料结近代海战的经验教训,制定新世纪的海军装备发展战略。当前,舰船高新技术的发展主要集中在一
5、般而言,船用结构材料不象航空材料那样新武器的开发、舰艇隐身化、新动力系统的采用和刻意追求高比强度,但对于某些特殊的结构(如表新船型的研究几个方面。面效应船、混合式水翼船、深潜器、大深度鱼雷等上述舰船高新技术的发展对舰船材料提出许的壳体结构)则要求使用高比强度的材料,以减轻多新的要求,这就是舰船用高技术新材料发展的壳体的重量,提供合理的有效载荷。在这些情况强大推动力,而高技术新材料又是舰船上高新技下,传统的结构材料是不能胜任的,而必须使用新术实现的物质基础。就用量而言,传统结构材料在金属结构材料、先进树脂基复合材料、结
6、构陶瓷材未来的舰艇建造中仍占绝对的多数;但就发挥的料等新型结构材料。新型结构材料在舰船上还可应用于高温领域,例如用结构陶瓷材料、金属间化收稿日期:1998-11-22合物等材料代替传统的高温合金制造发动机热部第14卷第1期朱孝信:舰船用高技术新材料的发展·25·件,可以提高发动机的工作温度,免除水冷,从而m,排水量约600t,航速35kn。考虑到对此艇重大幅度地提高其效率。量、强度和抗冲击性的要求,拟采用碳纤维增强复1.1新金属结构材料合材料制造艇体结构。有关部门对材料进行初步Al-Li合金是新金属结构材料的典型代表
7、。分析后认为,采用昂贵的纤维材料来减轻艇体的因为Li的化学性质相当活泼,故Al-Li合金的熔重量是值得的。用有限元分析技术和计算机程序铸非常困难,必须采用特殊的熔铸技术,或用粉末对艇体结构进行的力学分析表明,用高强碳纤维冶金法或机械合金化法生产。Al-Li合金最显著增强复合材料制造YS2000高速艇的艇体可符合[2]的特点是密度低,弹性模量高。在强度相当的条件挪威船级社的规范要求。下,Al-Li合金的密度比常规的2024、7075铝合金俄罗斯中央结构材料研究院开发出一种用碳低约10%,而弹性模量则要高10%。目前,成
8、熟的纤维增强的减摩复合材料,可用于制造船上活塞、Al-Li合金有2090、8090、8091、8092等牌号,抗拉轴承等部件,其工作速度可达15m/s,工作压力可强度在500MPa上下,主要应用于飞机结构。新达60MPa。该材料耐环境性极好,在水中不发软,近研制的AA5091合金的密度为2.57g/cm3,抗在-200～150℃的温度范围内性能
