海洋材料：艦船鋁合金列傳

【中鎢在線新聞網(wǎng)-鎢新聞】

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(yáng)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(yáng)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(wú)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(wú)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(wú)論從英語(yǔ)語(yǔ)法習(xí)慣來(lái)說(shuō)，還是從其工作原理來(lái)說(shuō)，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(lái)，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(yǔ)。

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(wú)余高。

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