摘要：随着我国现代化船舶与海洋工程领域的快速发展，人们对于海洋工程中铝合金的应用也变得更加深入，本文将针对船用铝合金特性展开分析，进而了解在船舶制造和海洋工程项目中铝合金的应用状况，深入探索铝合金在民用船舶，军事舰艇，工作船舶，LNG货船，海上直升机以及船用码头中的应用。
关键词：铝合金；船舶工程；海洋工程；应用
前言：伴随着我国海洋工程事业的不断深入，船舶的轻量化设计已经被人们高度重视起来，而铝合金材料以其较小的密度、较大的刚度以及较好的柔韧性、抗腐蚀性，在船舶工程与海洋工程中已经代替了一半以上的钢材构件，同时还具有减少海洋工程材料的优点，有效地改善了船舶的宽高比，提高了船舶行驶的安全性和船舶结构的稳定性。
一、船用铝合金分析
在船舶制造过程中，对于船用铝合金的金属物理特性要求比较高，像是铝合金的强度，耐腐蚀性以及焊接性，都需要符合船舶生产制造的要求，因此，在当代船舶与海洋工程中，大多数使用的是“铝—镁”合金或是“铝—镁—硅”合金系列，当然还是要数“铝—镁”应用最多，这是因为“铝—锌”和“铝—硅”系列的合金在进行焊接以后，合金的强度反而降低了，而且合金的耐腐蚀性也会变差，因此“铝—锌”系列合金不能很好地被应用在船舶与海洋工程的生产和制造，并且需要在焊接后进行热处理，将“锌—铝—镁”合金看作是可以进行热处理的构件，而“铝—镁—硅”系列合金可以被看作是船用制型材料。一般情况下，船舶生产所用的铝合金根据实际的施工用途进行分类，可以分成船体结构所用的铝合金，舾装工艺生产所用铝合金等，在船体结构设计中，船用铝合金的规格型号为5083、5086以及5456号合金，需要注意的是，6000系列以上的合金会在海洋海水中出现晶间腐蚀问题，因此只能被应用在船体结构的上半部分，而7000系列的铝合金在进行了热处理的结构强度以及工艺性能变得更加完善，所以可以将7000系列的合金应用在军用舰艇船只的生产设计中，比如说舰艇上的压挤结构和装甲板机结构，不过7000系列合金自身的结构应力不高，不能被应用在船只的下部结构设计中[1]。
二、船用铝合金特性
要想更好地了解船用铝合金的特性，首先我们应当去了解与船舶工程密切相关的海洋海水特性，众所周知，海洋中的海水可以说是一种电解质溶液，那么铝合金在海水的浸泡过程中将会受到腐蚀，而且还是电化学腐蚀。从船用铝合金的耐腐蚀性角度来看，合金的耐腐蚀性水平高低主要是由铝合金表面那一层钝化膜来决定的，钝化膜的完好程度越好，合金的耐腐蚀性能力就越高，同时还涉及到了合金钝化膜在破裂以后的自我修复和恢复能力，从物理学角度来看，海水中存在的氯离子会在某种程度上对合金钝化膜进行破坏，使得铝合金浸泡在海水中那一部分结构特性并不是很稳定，非常容易出现合金点烛现象以及一系列的合金缝隙腐蚀问题，从而导致合金晶间腐蚀，合金剥落和应力腐蚀现象的出现。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆从实践调查中可以发现，海洋海水对5000系列合金的腐蚀性会比较慢，由此可以证明，型号系数越低的铝合金，它们的耐腐蚀性反而越强，所以5000系列合金在船舶与海洋工程中的应用依然十分广泛，合金本身的耐腐蚀性也比较好，基本上很少出现合金结构应力腐蚀的问题[2]。
三、铝合金在船舶与海洋工程中的应用
（一）民用船铝合金
关于民用船铝合金在船舶与海洋工程中的应用，最早可以从瑞士研发的全铝汽艇进行研究，从此以后，铝合金在民用船舶工程中的应用也得到了人们的重视，特别是对铝合金的耐腐蚀性进行了研究，开始使用抗腐蚀性能较好的6061-T6合金，到上个世纪60年代，对于民用船铝合金的应用更加深入，期间研发成功了AL-Tig焊接技术，针对5486-H32型号的铝合金材料板进行了开发，再到上个世纪80年代，全球铝制品的价格下降，也使得当代民用船舶轻量化结构研究变得更加深入化。
（二）军事艇铝合金
从对民用船舶结构展开轻量化研究可以了解到，船舶结构整体变轻，可以大幅度提升船舶的航行速度，减少船舶操作成本资金，进而提升船舶操作控制的灵活性，增加船舶航行的行程公里数，避免一些不必要的船舶维护项目，因此铝合金被广泛地应用在了军事舰艇的制造中，让军事舰艇能够更好地完成军事救援等工作，比如说快速攻击艇的建造，巡逻舰的建造以及军事飞艇的建造，都是铝合金在军事舰艇领域中的有效应用[3]。
（三）工作船铝合金
在铝合金工作船中，通过对铝合金的应用，能够很好地延长工作船只的使用寿命时间，而且不用对其展开特别精细的功能维护，让工作船可以轻装上阵，加快船体行驶速度，一般来说，铝合金工作船的使用期限可以是几十年，甚至更久， 需要尽量减少海水对小型工作船只的腐蚀，防止铝结构老化，因而5000系列和6000系列铝合金对于海水的耐腐蚀性比较好，可以被广泛地应用在工作船只的结构设计中。
（四）LNG货船
LNG货船主要是针对液化天然气的海上运输来说的，因为天然气的运输距离比较远，需要依靠远洋运输船只来完成，在LNG天然气货船的设计中，尤其是天然气储存罐的设计，一定要选择低温性比较好的金属材料，而且对金属材料的耐腐蚀性和柔韧性强度都比较高，铝合金的材料质量很轻，在低温状态下铝合金的强度更高，耐腐蚀水平较好，像是日本研发的5083铝合金厚板，在LNG货船设计中，就拥有着非常好的抗疲劳性和低温特性。
（五）海上直升机
在海洋油气开发工程中，海上直升机也是非常重要的一部分，因为海上直升机需要负责和地面进行沟通和联系，因此要求铝合金制作而成的海上直升机甲板模块自重要轻，同时还要具备一定的结构刚度和强度。海上铝合金直升机的建立需要在材料在材料上面截一个“工”字，充分利用铝合金材料的抗弯曲特性来降低材料自身重量，做好直升机平台的维护，对铝合金材料进行拼接，而尽量减少铝合金材料的焊接热影响。
（六）船用码头
在船舶与海洋工程中的船用码头设计时，码头内的设备像是浮桥，跳板以及过道，基本上都由6005A以及6060型号的铝合金构成的，而浮坞设备则是由5754铝合金材料焊接制作而成的不漏水箱体，这样船舶结构浮坞就不用再接受化学材料处理了，可以很好地保持铝合金材料的性能。
结论：综上所述，随着现代化国防科技工程中对于船舶与海洋工程重视程度的加剧，对于铝合金材料的研究也更加深入，由此可见铝合金材料的重要性，能够更好地降低船舶结构的总量，进而提高船体结构的稳定性和行驶速度，减少船舶与海洋工程设计的能源消耗，应用铝合金材料的耐腐蚀性和易加工性，让海洋工程的建设变得更加完善，促进我国海洋事业的快速发展。
参考文献：
[1]陈琳.铝合金管在船舶中的应用与发展[J].科技创新导报，2016，(15):54+56.
[2]逄世勇.铝合金在船舶和海洋工程中的应用分析[J].建材与装饰，2016，(31):173-174.
[3]齐忠原，巫瑞智，王国军，王强，侯乐干.铝合金在船舶和海洋工程中的应用[J].轻合金加工技术，2016，(01):12-18.
论文作者:朱思佳
论文发表刊物:《防护工程》2017年第12期
论文发表时间:2017/9/22
标签：铝合金论文; 船舶论文; 合金论文; 海洋工程论文; 结构论文; 材料论文; 船用论文; 《防护工程》2017年第12期论文;