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銅合金在艦船上的應用及發展趨勢

發表時間:2019-04-17 13:51  責任編輯:山東基諾悅  點擊:
   銅具有良好的耐海水腐蝕性能,溶入水中的銅離子有殺菌作用,可以防止海洋生物污損,在海運業上的應用已有較長的歷史,并取得了非常好的效果。艦船上銅和銅合金的用量占船自重的2 %~3 %。紫銅在艦船上主要用于制造導電部件和耐蝕性零件,如匯流排、電氣線路板、低壓油管及各種船舶管路;鋁青銅、錳青銅主要用作高負荷下抗磨零件,如軸套、泵閥、管件等;鎳鋁青銅主要用作接觸海水和其它介質的耐蝕零件、螺旋槳和槳葉、螺旋槳導流罩、海水泵和滑油泵的葉輪等零件;白銅用于船散熱器、通海管系等。
銅合金在艦船上的應用
   螺旋槳
   制造螺旋槳的材料有銅合金、鈦合金、鑄鋼等,其中銅合金(如錳青銅和鎳鋁青銅、高錳鋁青銅) 強度高、耐腐蝕、易于加工,故應用較廣。常用的銅螺旋槳材料主要有:ZHMn552321、ZHA167252222、ZQA112282322、ZQA19242222、ZQA114282322、Mn2Cu基高阻尼合金等。
   冷凝器
   冷卻設備是艦船海水冷卻系統的重要組成部分,按被冷卻介質的不同分為海水冷凝器、海水淡化冷卻器、空氣冷卻器、潤滑油冷卻器、燃油冷卻器、液壓油冷卻器等。艦船用銅合金冷凝管主要包括BFe302121、BFel02121白銅管、HSn7021錫黃銅管和HA17722鋁黃銅管。
   通海系統、波紋管、法蘭
   艦船海水管系是艦船推進保障系統、發電機組保障系統和輔助系統的重要組成部分,對于保證艦船動力裝置、輔助機械和設備的正常工作具有重要的作用。管系材質的耐蝕性是影響海水管系腐蝕破壞的主要因素。目前可供海水管系選擇的材質有:紫銅管、無縫鋼管、B10、B30、雙相不銹鋼管等。另外,連接管路的波紋管膨脹節,連接法蘭等,常采用BFe302121、高錳鋁青銅制造。
   導電用銅
   艦船上復雜的電氣設備,發動機、電動機、通訊系統等幾乎完全依靠銅和銅合金來工作。艦船的計算機微處理器大規模集成電路,分布著千萬個相互連接的芯片,要通過引線框架材料和印刷電路組裝起來才能進行工作。這些電子元器件一般采用高精銅帶、錫磷青銅帶QSn6152011、T2 導電纜帶、電真空無氧銅TU1 空芯導線、異型銅材、導電銅排等。
   小型鑄件
   此類鑄件主要分為錫青銅制品、鉛青銅制品、硅黃銅制品及高鋁黃銅制品等。具體產品有閥門、彎頭、船用閥門、機械零件等數百個品種。船用青銅截止閥閥體采用ZQSn1022 ,閥桿采用QA1922 ,閥瓣蓋與閥瓣用ZQSn1022 ,閥桿螺母材料為QA1l0232115等青銅合金。
未來艦船銅合金應用發展趨勢
   高強高導銅合金應用前景廣闊
   為了使艦船具有更好的機動性和更強的續航能力,未來艦船將大力發展全電力推進系統。艦船電力推進是采用電動機直接帶動螺旋槳推動艦船行進的推進方式,它可以用于水下潛艇和各類水面艦船的航行推進,這需要大量的銅導體。
  未來超導磁推進船離不開銅
   未來的巨型船舶將可能取消螺旋槳推進裝置,而改用超導電磁推進裝置來推動船快速航行。由于海水的電阻大,必須達到20萬高斯的磁場強度,船體才能獲得必要的推力。超導材料的應用離不開銅,而且這些材料要在超低溫下工作,要通過氣體的液化來獲得低溫。銅是低溫工程中不可缺少的結構和管路輸送材料。
   銅鎳合金艦船冷凝器耐腐蝕性能需進一步提高
   銅鎳合金材料是制造海水管系的常用材料,但銅鎳合金材料維修費用較高,需定期更換。與其他材料的冷凝管相比,鈦在所有濃度的硫化物中都不受腐蝕,在含硫化物的污染海水中具有良好的耐蝕性。但是,鈦制取和加工困難,產量很低,價格昂貴,另外還存在生物附著堵塞管路的問題,因此,目前還不具備條件用鈦材取代銅鎳合金做艦船冷凝器,很難成為冷凝器的主力材料。銅鎳合金作為艦船冷凝器首選材料的地位短期內不會動搖。
    綜上所述,隨著艦船裝備技術的不斷發展,銅合金在艦船上獲得應用,用量有逐漸增加的趨勢。未來戰船向高航速、隱身性、機動性、高續航能力以及全電力方面發展。開發出具有高強高導、耐海水腐蝕性能良好、抗應力腐蝕、高流速極限的銅合金艦船材料是未來高性能艦船開發的保障。
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