海洋材料(20):舰船铝合金列传(二)
2015年10月14日 13:20 4232次浏览 来源: 中国有色网 分类: 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会发生晶间腐蚀,所以主要用于舰船的上层建筑,日本多用6N01-T5材料(牌号中的N代表日本,是Nippon的缩写),而美国及欧洲则主要用6061-T6合金大型薄壁型材,中国这两种合金都用。
在舾铝合金中,经阳极氧化处理的6063-T5合金挤压型材主要用于框架结构,欧洲造船业则多用6082-T5合金,这两种合金既有极好的可挤压性能,又有极佳的阳极氧化性能,还可以在积压生产线上淬水,这对提高生产效率与降低生产成本大为有利。H14、H24的工业纯铝及3203合金等板材主要用于舱室内壁等内装结构,铸造性能优良的AC4A和AC4C合金铸件主要用于舾装件。AC7A合金具有很强的抗腐蚀性能,可推广在舰船中的应用,不过其缺点是,铸造性能不尽人意。锻件成本高,在舰船上的应用不多。
中强Al-Zn-Mg系合金热处理后的强度和工艺性能比Al-Mg系合金的优越,并且可焊性能好,还有相当强的抗腐蚀性,对造船业也有很大的吸引力。例如舰船的上层建筑可以用7004合金和7005合金制造(表1),装甲板可用7039合金。此外该系合金可以用于制造涡轮、引导装置、容器顶板和侧板等。但是,无铜Al-Zn-Mg系合金的缺点是对应力腐蚀开裂相当敏感,而且焊缝的应力腐蚀开裂、剥落腐蚀和存放裂纹的敏感性也是相当大的。
这3个7XXX系合金都是美国原创的合金,分别于1964年及1962年(7005及7039)在美国铝业协会公司注册。7004年合金于2005年派生出7204合金,是日本神户钢铁公司研发的,与原型合金不同的是,它的成分普遍高了一些,因而其力学性能也略高一些,其他的性能相同,它的成分(质量%):Si0.30,Fe0.35,Cu0.20,Mn0.20~0.7,Mg1.0~2.0,Cr0.30,Zn4.0~5.0,Ti020,Zr0.25,其他杂志单个0.05,总计0.15,其余为Al。
Al-Zn-Mg系合金有良好的可焊接性能,用他们制造舰船结构域上层建筑时,最好采用摩擦搅拌焊(FSW)这是一种先进的非熔化焊接工艺,是一种绿色焊接法,既不排放室温气体,又无粉尘纷飞。它是英国焊接研究所(TWI)与1992年取得专利,1999年挪威萨帕铝业公司(SAPA,2013年改为格朗吉斯铝业公司Granges)首次进行了商业生产,现在此法已成为铝及铝合金最先进的连接工艺,也可以焊接镁、铜、钢等金属,中国已完全掌握了此项技术及其成型套设备制造。在当前中国对FSW有两种译法,一种为摩擦搅拌焊,另一种为搅拌摩擦焊,前者是对的,后者是错的,无论从英语语法习惯来说,还是从其工作原理来说,译为“搅拌摩擦焊”都是错误的,遗憾的是中国当前在90%以上的场合都用“搅拌摩擦焊”。希望今后能改过来,至少在正式出版物中不要再用“搅拌摩擦焊”这一错误的技术术语。
摩擦搅拌焊的焊缝组织为塑性流变形的,其性能与母材的几乎完全相当,可以焊接150mm厚的工件,不但可以进行直线焊,还可以在计算机的引导下进行智能焊接,焊缝无余高。
责任编辑:于璐
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