海洋材料(20):艦船鋁合金列傳(二)
2015年10月14日 13:20 4295次瀏覽 來源: 中國(guó)有色網(wǎng) 分類: 新材料前沿 作者: 王祝堂
Al-Mg-Si系合金即6XXX系合金由于在海水中會(huì)發(fā)生晶間腐蝕,所以主要用于艦船的上層建筑,日本多用6N01-T5材料(牌號(hào)中的N代表日本,是Nippon的縮寫),而美國(guó)及歐洲則主要用6061-T6合金大型薄壁型材,中國(guó)這兩種合金都用。
在舾鋁合金中,經(jīng)陽極氧化處理的6063-T5合金擠壓型材主要用于框架結(jié)構(gòu),歐洲造船業(yè)則多用6082-T5合金,這兩種合金既有極好的可擠壓性能,又有極佳的陽極氧化性能,還可以在積壓生產(chǎn)線上淬水,這對(duì)提高生產(chǎn)效率與降低生產(chǎn)成本大為有利。H14、H24的工業(yè)純鋁及3203合金等板材主要用于艙室內(nèi)壁等內(nèi)裝結(jié)構(gòu),鑄造性能優(yōu)良的AC4A和AC4C合金鑄件主要用于舾裝件。AC7A合金具有很強(qiáng)的抗腐蝕性能,可推廣在艦船中的應(yīng)用,不過其缺點(diǎn)是,鑄造性能不盡人意。鍛件成本高,在艦船上的應(yīng)用不多。
中強(qiáng)Al-Zn-Mg系合金熱處理后的強(qiáng)度和工藝性能比Al-Mg系合金的優(yōu)越,并且可焊性能好,還有相當(dāng)強(qiáng)的抗腐蝕性,對(duì)造船業(yè)也有很大的吸引力。例如艦船的上層建筑可以用7004合金和7005合金制造(表1),裝甲板可用7039合金。此外該系合金可以用于制造渦輪、引導(dǎo)裝置、容器頂板和側(cè)板等。但是,無銅Al-Zn-Mg系合金的缺點(diǎn)是對(duì)應(yīng)力腐蝕開裂相當(dāng)敏感,而且焊縫的應(yīng)力腐蝕開裂、剝落腐蝕和存放裂紋的敏感性也是相當(dāng)大的。
這3個(gè)7XXX系合金都是美國(guó)原創(chuàng)的合金,分別于1964年及1962年(7005及7039)在美國(guó)鋁業(yè)協(xié)會(huì)公司注冊(cè)。7004年合金于2005年派生出7204合金,是日本神戶鋼鐵公司研發(fā)的,與原型合金不同的是,它的成分普遍高了一些,因而其力學(xué)性能也略高一些,其他的性能相同,它的成分(質(zhì)量%):Si0.30,Fe0.35,Cu0.20,Mn0.20~0.7,Mg1.0~2.0,Cr0.30,Zn4.0~5.0,Ti020,Zr0.25,其他雜志單個(gè)0.05,總計(jì)0.15,其余為Al。
Al-Zn-Mg系合金有良好的可焊接性能,用他們制造艦船結(jié)構(gòu)域上層建筑時(shí),最好采用摩擦攪拌焊(FSW)這是一種先進(jìn)的非熔化焊接工藝,是一種綠色焊接法,既不排放室溫氣體,又無粉塵紛飛。它是英國(guó)焊接研究所(TWI)與1992年取得專利,1999年挪威薩帕鋁業(yè)公司(SAPA,2013年改為格朗吉斯鋁業(yè)公司Granges)首次進(jìn)行了商業(yè)生產(chǎn),現(xiàn)在此法已成為鋁及鋁合金最先進(jìn)的連接工藝,也可以焊接鎂、銅、鋼等金屬,中國(guó)已完全掌握了此項(xiàng)技術(shù)及其成型套設(shè)備制造。在當(dāng)前中國(guó)對(duì)FSW有兩種譯法,一種為摩擦攪拌焊,另一種為攪拌摩擦焊,前者是對(duì)的,后者是錯(cuò)的,無論從英語語法習(xí)慣來說,還是從其工作原理來說,譯為“攪拌摩擦焊”都是錯(cuò)誤的,遺憾的是中國(guó)當(dāng)前在90%以上的場(chǎng)合都用“攪拌摩擦焊”。希望今后能改過來,至少在正式出版物中不要再用“攪拌摩擦焊”這一錯(cuò)誤的技術(shù)術(shù)語。
摩擦攪拌焊的焊縫組織為塑性流變形的,其性能與母材的幾乎完全相當(dāng),可以焊接150mm厚的工件,不但可以進(jìn)行直線焊,還可以在計(jì)算機(jī)的引導(dǎo)下進(jìn)行智能焊接,焊縫無余高。
責(zé)任編輯:于璐
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