由于鋁的密度低，僅為鋼的1/3；資源豐富；價格適中；可成型與加工性能好；強度也不低；又無磁性；可焊性也不錯，特別是有優秀的摩擦攪拌焊接（FSW）性能；抗蝕性強；無低溫脆性，其強度與塑性（伸長率、壓縮率、韌性）均隨著溫度的降低而均衡地上升，可在負200℃以下或更低的溫度下工作；高溫性能尚可，但不能在180℃以上長期工作；可回收性強，在現行應用的結構金屬材料中是再生回收率最高的；等等。

    一般軍用、巡邏緝私、緝毒、稽查艇凈質量約占總質量的40%，要想減輕艇體質量，選擇鋁材是當前的最佳選擇。在與鋼材等強度時，鋁合金結構的質量約為低碳鋼的35%~52%，在與鋼等剛度時，鋁結構的質量約為鋼的50%。由此可見，為減輕船的質量，鋁材是制造船體、上層建筑及其他倉面器具的首選材料，尤其是制造滑行艇、水翼艇、氣墊船、沖翼艇的最佳材料。因為它們的質量對航速尤為敏感，也就是說減輕船體質量對提高航速極為有效。

    為了改善客船旅客居住條件，必須擴大居住面積，增加上層建筑，由此船的穩定性可能下降。不過加寬船的寬度可以提高船的穩定性，但航速會下降，采用鋁合金制造上層建筑能有效地化解此矛盾，即在保持足夠的穩定性前提下，擴大上層建筑，達到改善居住條件的目的。

    采用鋁材制造貨船的船體及上層建筑可以提高載貨量或提高航速，從而降低運輸成本。由于鋁材的無磁性使它成為制造掃雷艇與特種用途船艦與裝置的上乘材料。

    由于鋁材是一種良好的低溫材料，使它成為制造液化天然氣（LNG）船貯罐、極地作業考察船的良好材料。

    鋁材在船艦上的三類應用

    通常，將鋁材在艦船上的應用分為三類：

    一類結構

    所謂一類結構是指以強度為主要因素的受力結構件，如船體、大型艦船甲板室、艦船艦橋、導彈發射筒、電磁炮軌道等。電磁炮已裝上了美國于2013年10月下水的世界上最大航空母艦“福特艦”，其發射軌道為鋁合金結構，試射炮也是用鋁合金制的。鋁彈在電磁炮中受到＞10680KJ能量推動下以7Ma（馬赫）的速度飛出軌道，在全球衛星定位系統制導下擊中360km以外陸上目標。

    二類結構

    這類結構是指非受力構件或受力較小的構件，如各種棲裝件、油箱、水箱、儲藏柜，鋁質水密門、窗、蓋（船用普通矩形窗、船用弦窗、小快艇鋁窗、鋁天窗、鋁百葉窗、各種艙口蓋、矩形提窗、移動式鋁門、船用風雨密單扇鋁門、艙室空腹門、各類梯與跳板、乘客與駕駛座椅及沙發等），衛生設施、管道、通風、擋風板、支架、流線型罩殼和手把等。它們多是用6063、6082、3003等合金材料制造的。

    三類結構

    這類結構主要用的是功能材料，用于制造倉室內部裝飾件與絕熱、隔聲材料。鋁及鋁合金有良好的陽極氧化著色性能，經此種處理后有亮麗的外觀與相當強的抗腐蝕性能。除用各種熱處理不可強化鋁合金材料外，鋁－塑（鋁－聚乙稀，Al-PE）復合板與泡沫鋁材也獲得了較多的應用，泡沫鋁板是潛艇發動機室的良好隔聲材料。復合板的芯層為塑料層，兩側或單側為薄的1100或3003合金，厚0.1~0.3mm的鋁合金。鋁板表面可進行防腐處理、軋花、涂裝、印刷等深加工，其特點是質量輕，有適當的剛性，更好的減振隔聲效果。日本海事協會及其他國家的造船部門等已批準作為船舶艦艇內部裝飾板材，也可以作為門窗等材料。過去使用的玻璃鋼和木材之類材料均可以改用這類材料。

    鋁合金在艦艇上已獲得廣泛的應用

    從上世紀20年代起，鋁合金在艦艇上獲得了更加廣泛的應用，在建造航空母艦、巡洋艦、護衛艦、導彈驅逐艦、潛艇、快艇、炮艇、登陸艇等時應用鋁合金的實例很多。

    1926年，美國開始在軍艦上最大量應用鋁合金，因為華盛頓海軍條例對艦艇排水量作了嚴格限制。當時有2艘巡艦要改裝成航空母艦，為了排水量不超過條例規定，決定多用些鋁制造非結構件以減輕質量，例如通風系統、艙壁、飛行甲板柵欄、機坪等都是鋁合金的。

    航空母艦鋁合金在應用

    航母是個龐然大物，體積巨大，建造精良，是一個機動性很強的作戰平臺，對減輕結構質量等具有極其迫切的需要，因此控制航母結構的質量非常重要，其中包控制航母各種裝置，特別是上層建筑的質量，對改善航母的戰術性能至關重要。

    凡排水量50kt以上航母鋁合金材料用量為500t~1000t。例如，美國“獨立”號（CVA62）航母用了1019t鋁材，“企業”號核動力航母（CVA65）用了450t鋁材，法國“福熙”號（R99）及“克里蒙梭”號（R98）航母用了1000多t鋁材。鋁材在航母上的應用對減輕其結構質量，提高穩定性、適航性與其他性能等都具有重要意義。

    中國首艘航母“遼寧”號于2012年9月25日正式交予中國人民解放軍海軍，主要用于科研研、實驗及訓練。

    “遼寧艦”飛行甲板以下有10余層，3000多個艙室，進入到第三層，感覺像迷宮一般，到處都是通道、艙室，艦內通道總長度達數10km。“遼寧”號航母是中國夢想之艦，承載著民族振興夢想與成為海洋大國的夢想。美國在役的航母有10艘，中國在2025年以前擁有五六艘也不算多。

    艦長，m         304.5

    吃水線長，m     270

    舷寬，m         75

    吃水深，m       10.5

    標準排水量， t  55000

    滿載排水量，t   67500

    航速，km        29

    “遼寧”號航母的鋁材用量估計約650t，合金多為5052與6063。美國早在1933年就用5052合金制造航母、驅逐艦、巡洋艦等的橋樓、甲板艙室、飛機發射架、升降舵、桅桿等。6063合金1945年面世定型。
 

責任編輯：王元

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