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铜合金在舰船上的应用及发展趋势

发表时间:2019-04-17 13:51  责任编辑:山东基诺悦  点击:
   铜具有良好的耐海水腐蚀性能,溶进水中的铜离子有杀菌作用,可以防止海洋生物污损,在海运业上的应用已有较长的历史,并取得了非常好的效果。舰船上铜和铜合金的用量占船自重的2 %~3 %。紫铜在舰船上主要用于制造导电部件和耐蚀性零件,如汇流排、电气线路板、低压油管及各种船舶管路;铝青铜、锰青铜主要用作高负荷下抗磨零件,如轴套、泵阀、管件等;镍铝青铜主要用作接触海水和其它介质的耐蚀零件、螺旋桨和桨叶、螺旋桨导流罩、海水泵和滑油泵的叶轮等零件;白铜用于船散热器、通海管系等。
铜合金在舰船上的应用
   螺旋桨
   制造螺旋桨的材料有铜合金、钛合金、铸钢等,其中铜合金(如锰青铜和镍铝青铜、高锰铝青铜) 强度高、耐腐蚀、易于加工,故应用较广。常用的铜螺旋桨材料主要有:ZHMn552321、ZHA167252222、ZQA112282322、ZQA19242222、ZQA114282322、Mn2Cu基高阻尼合金等。
   冷凝器
   冷却设备是舰船海水冷却系统的重要组成部分,按被冷却介质的不同分为海水冷凝器、海水淡化冷却器、空气冷却器、润滑油冷却器、燃油冷却器、液压油冷却器等。舰船用铜合金冷凝管主要包括BFe302121、BFel02121白铜管、HSn7021锡黄铜管和HA17722铝黄铜管。
   通海系统、波纹管、法兰
   舰船海水管系是舰船推进保障系统、发电机组保障系统和辅助系统的重要组成部分,对于保证舰船动力装置、辅助机械和设备的正常工作具有重要的作用。管系材质的耐蚀性是影响海水管系腐蚀破坏的主要因素。目前可供海水管系选择的材质有:紫铜管、无缝钢管、B10、B30、双相不锈钢管等。另外,连接管路的波纹管膨胀节,连接法兰等,常采用BFe302121、高锰铝青铜制造。
   导电用铜
   舰船上复杂的电气设备,发动机、电动机、通讯系统等几乎完全依靠铜和铜合金来工作。舰船的计算机微处理器大规模集成电路,分布着千万个相互连接的芯片,要通过引线框架材料和印刷电路组装起来才能进行工作。这些电子元器件一般采用高精铜带、锡磷青铜带QSn6152011、T2 导电缆带、电真空无氧铜TU1 空芯导线、异型铜材、导电铜排等。
   小型铸件
   此类铸件主要分为锡青铜制品、铅青铜制品、硅黄铜制品及高铝黄铜制品等。具体产品有阀门、弯头、船用阀门、机械零件等数百个品种。船用青铜截止阀阀体采用ZQSn1022 ,阀杆采用QA1922 ,阀瓣盖与阀瓣用ZQSn1022 ,阀杆螺母材料为QA1l0232115等青铜合金。
未来舰船铜合金应用发展趋势
   高强高导铜合金应用前景广阔
   为了使舰船具有更好的机动性和更强的续航能力,未来舰船将大力发展全电力推进系统。舰船电力推进是采用电动机直接带动螺旋桨推动舰船行进的推进方式,它可以用于水下潜艇和各类水面舰船的航行推进,这需要大量的铜导体。
  未来超导磁推进船离不开铜
   未来的巨型船舶将可能取消螺旋桨推进装置,而改用超导电磁推进装置来推动船快速航行。由于海水的电阻大,必须达到20万高斯的磁场强度,船体才能获得必要的推力。超导材料的应用离不开铜,而且这些材料要在超低温下工作,要通过气体的液化来获得低温。铜是低温工程中不可缺少的结构和管路输送材料。
   铜镍合金舰船冷凝器耐腐蚀性能需进一步提高
   铜镍合金材料是制造海水管系的常用材料,但铜镍合金材料维修费用较高,需定期更换。与其他材料的冷凝管相比,钛在所有浓度的硫化物中都不受腐蚀,在含硫化物的污染海水中具有良好的耐蚀性。但是,钛制取和加工困难,产量很低,价格昂贵,另外还存在生物附着堵塞管路的问题,因此,目前还不具备条件用钛材取代铜镍合金做舰船冷凝器,很难成为冷凝器的主力材料。铜镍合金作为舰船冷凝器首选材料的地位短期内不会动摇。
    综上所述,随着舰船装备技术的不断发展,铜合金在舰船上获得应用,用量有逐渐增加的趋势。未来战船向高航速、隐身性、机动性、高续航能力以及全电力方面发展。开发出具有高强高导、耐海水腐蚀性能良好、抗应力腐蚀、高流速极限的铜合金舰船材料是未来高性能舰船开发的保障。
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