1411船舶材料-part2.课件.ppt
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- 1411 船舶 材料 part2 课件
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1、船 舶 材 料Shipbuilding MaterialsPart 2 (第4 - 7章)第四章 船用有色金属第一节:船用铝合金第二节:船用铜合金概述:1、有色金属定义除钢铁(黑色金属)以外的其他金属统称为有色金属。2、用途022型隐身全铝合金导弹快艇4.1 船用铝合金一、铝及铝合金 铝的存在: 纯铝的特点:二、铝合金用于船舶工程的主要优、缺点优点:1、比强度高 2、低温性能好 3、无磁性 4、良好耐腐蚀性 5、良好成形性缺点:1、弹性模量低 2、焊接工艺复杂 3、成本高三、铝及铝合金的分类工业纯铝:铝合金:纯铝中加入Cu、Mg、Mn、Si合金元素分类: (按合金状态图) 1、变形铝合金 2、
2、铸造铝合金(按用途) LF、LY、LC、LT图4.1 铝合金状态图四、对船用铝合金性能的基本要求1、机械方面: 屈强比: 高温强度: 疲劳强度: 延伸率:10%2、抗腐蚀性能方面:3、其他方面: (热处理不强化合金)良好的可焊性、加工性五、船用变形铝合金定义:分类:1、热处理不强化铝合金(LF) AlMn AlMg 应用: LF2: (主机油管、油箱) LF3 :(船舶焊接结构、零件 围壁,烟囱壳体) LF5: (船壳板、构架、桅杆) LF6: (上层建筑、构架)2、热处理强化铝合金硬铝合金,如LY11、LY12特点:缺点:1、可焊性差(只能用铆接) 2、耐腐蚀性差(含Cu)应用:快艇外板 民
3、船上层建筑、船体铆接结构六、铝合金的热处理与加工热处理:1、自然时效:铝合金材料在淬火后置于室温中,随时间的延续而强度提高的现象。2、人工时效:提高淬火后材料温度,可加速时效过程,称为人工时效。加工:铝合金无法用氧乙炔火焰切割。Why?Answer:由于铝的氧化物溶点比铝合金高得多;导热性能好。(惰性气体保护的金属极弧设备)七、铝合金的腐蚀与防腐铝:标准电级电位1.67V,化学性活泼 大气中,耐腐蚀(Al2O3) 海水中,点腐蚀铝合金:晶间腐蚀问题?1、船用螺旋桨使用什么材料?2、船体外板上的许多小块是什么东西? 起何作用?4.2 船用铜合金一、铜及铜合金1、铜的性能及应用(纯铜紫铜)导电性导
4、热性比铝好(电气工业)塑性好强度低无磁价格高2、铜合金的种类: 铜合金CuRe分类: (按合金的成分)H 黄铜 CuZnQ 青铜 CuSn CuAlB 白铜 CuNi二、黄铜及船用黄铜性能: 特殊黄铜 CuZnRe(Pb、Al、Mn、Fe)分类:压力加工用 铸造用应用:民用船舶的中小型螺旋桨(铸造锰铁黄铜) ZHMn5531 高速小艇、大型螺旋桨 ZHAl67522、 ZQAl12832三、青铜及船用青铜1、锡青铜 CuSn(Al)应用:其抗腐蚀和耐磨性都比纯铜和黄铜好,多用来制造耐磨零件,如轴套、轴瓦。同时也用来制造与酸、碱、蒸气等接触的零件。2、无锡青铜 Cu Al (Mn、Si、Fe、N
5、i)应用:采用性能优良的铝青铜来制造船用螺旋桨(小艇)如高锰铝青铜 ZQAl 12832 铸造 Mn Al Fe Ni四、铜合金的腐蚀问题:用铜合金制造船用螺旋桨的优点?1、耐腐蚀(保护膜CuO2铜锈)2、无海生物沾污3、阴极保护4、良好的铸造性能。第五章 船用塑料第一节:塑料的组成与分类第二节:塑料的特性及其在造船中的应用第三节:热固性玻璃纤维增强塑料(玻璃钢)塑料的定义: 塑料是指以合成树脂为基本成分,在一定的温度和压力条件下能塑造成需要的形状,并且在常温下保持其形状不变的高分子有机材料。例如:酚醛树脂 聚苯乙烯、聚氯乙烯 有机玻璃、尼龙 ABS树脂、环氧树脂5.1 塑料的组成及分类一、塑
6、料的组成 塑料合成树脂添加剂1、合成树脂 最主要部分,它粘结塑料中的一切组成成分,并使其具有成型性能,它决定塑料的类型,影响塑料的基本性能。 用量:30602、添加剂: 填料:无机及有机,影响性能,降低成本,5070 固化剂:变硬 增塑剂:增加塑料塑性、流动性及柔软性,减低脆性及硬度 稳定剂:抗氧化 润滑剂: 着色剂: 阻燃剂: 发泡剂:二、塑料的分类按塑料加热时的工艺性能分:1、热固性塑料:受热后,先软化,后内部变化而变硬,一旦成型,再不会软化。 如:酚醛塑料、环氧塑料2、热塑性塑料:受热时软化,冷却后才硬化,可多次反复成型。 如:聚苯乙烯、聚氯乙烯5.2 塑料的特性及其在造船中的应用一、塑
7、料的特性1、比重小:0.92.2 泡沫(0.03)2、比强度高: (按单位重量计算强度)3、良好的耐腐蚀性:4、绝缘性好:5、耐磨、减磨:6、消音吸振:7、绝热:8、加工简便:9、无磁,不反射雷达波:制造军用舰艇二、塑料在造船中的应用玻璃钢:快艇、工作艇、救生艇、上层建筑、棚顶;尼龙:艉轴承、舵轴;环氧粘接剂:胶合、修补漏油等ABS塑料管、救生泡沫塑料塑料的不足:1、机械性能差,特别是刚性;2、耐热性低,100以下;3、长期载荷作用下,产生塑性流动,即蠕变;4、易老化。5.3 热固性玻璃纤维增强塑料(玻璃钢)1、什么是玻璃钢?它是以热固性树脂为粘结剂,玻璃纤维为增强材料的一种复合材料。它的质地
8、很坚固,故称为玻璃钢。2、什么是玻璃纤维?由玻璃经过高温溶化成液体并以极快的速度控制而成,玻璃原性脆,但拉成纤维后柔软如丝,可以像棉纱一样纺织,强度也很高。玻璃纤维愈细,强度愈高。3、玻璃钢特点:(1)比重小:(2)耐气候老化性好,吸水率低:(3)制品表面光滑:(4)耐腐蚀性:(5)耐冲击性好:(6)抗磁、隔音、不反射雷达:(7)施工简便、易维修。4、玻璃钢成型方法: (1)手糊成型(2)模压成型(3)喷射成型5、应用举例:我国:芜湖造船厂 1974年 中型艇 L39.8m B=6.1m D=3.1m 140t国外: 英国,1982年 Cottesmore号猎雷艇 L60 m 625 t 美国
9、,Silverdo号游艇,1977年 L37m 165 t v=18节塑料制品的检验及劳动保护1、检验项目: 外观、尺寸、物理机械性能2、劳动保护: 塑料制品在生产过程中,所用的原料及反应过程中放出的气体和加工时产生的塑料尘灰等,对人体有害,必须加强劳动保护,注意安全生产。1、铝合金在船体中的应用范围?2、铝合金为什么不能使用氧切割?3、用铜合金制造船用螺旋桨的好处?4、什么是玻璃钢?在造船中的应用情况?思考题4第六章 金属材料的腐蚀及海船电化学保护第一节:腐蚀的种类及破坏形式第二节:电化学腐蚀的机理第三节:影响船体钢材耐海水腐蚀的因素第四节:钢质船体防腐措施1、腐蚀的定义:金属材料与其周围环
10、境发生化学或电化学作用而遭受的破坏或变质的现象。2、腐蚀对金属材料的影响:(1)造成的直接损失巨大;(2)对船舶的影响6.1 腐蚀的种类及破坏形式一、腐蚀种类:1、化学腐蚀(chemical corrosion):金属表面与非电介质直接发生化学作用而引起的损坏。如:钢铁生锈2、电化学腐蚀(electrochemical corrosion):金属表面与电介质作用而产生的损坏,是由于金属表面产生微电池作用而引起的。它比化学腐蚀更普遍,危害性也更大。1、不同金属在电介质中 (酸、碱、盐的水溶液)2、同一种金属,杂质、组织不均匀,形成微电池。3、同一种金属,加工部位 (焊接、弯曲、敲击)电化学腐蚀表
11、现:3、细菌腐蚀: (bacterial corrosion)细菌在繁殖过程中,其新陈代谢的产物,如硫酸、有机酸、硫化物等,能恶化金属腐蚀环境,加速腐蚀过程。金属腐蚀速度1、腐蚀质量表示法:用单位时间内在单位面积上被腐蚀金属的质量损失Kw来表示金属的腐蚀速度。2、腐蚀深度表示法:用单位时间内金属遭受腐蚀的深度K来表示金属的腐蚀速度。 ( mm/a)STWWSTWKw10hmg2KwK76. 8根据经验,当K1/3 t (金属板厚)时,应换板。修船行业简介化学腐蚀机理当金属与电解质接触: mMenX MemXn(1)腐蚀产物:挥发性的(2)腐蚀产物:附着金属表面的6.2 电化学腐蚀机理一、定义:
12、电化学腐蚀是船体与海洋平台的金属结构遭受腐蚀的一种主要形式。在电解液中,由于船体表面产生原电池作用或外界电流的作用,使其表面发生电解而使船体结构遭受破坏,称作船体的电化学腐蚀。二、电化学腐蚀机理1、腐蚀电池的形成:若将两种不同金属置于电解质溶液中,由于它们的电极电位电极电位不同,当用导线和电流计把它们连接起来时,会发现有电流产生。 这两种金属构成原电池,其中电位低的金属是阳极,遭到腐蚀;电位高的金属是阴极,不被腐蚀,仅起传递电子作用。 Cu Fe 构成的原电池,如下图。铁铜腐蚀电池示意图CuFeHOH+-+-+eeeii水溶液Question:金属的电极电位的参照对象?金属元素MgZnFeHC
13、u电极电位2.375-0.763-0.40900.3402常用金属在25时标准电极电位腐蚀过程:(1)阳极反应, 形成水化铁离子。eOnHFeOHneFe2222(2)电子e沿导线传到Cu板,电流方向为从电位高的Cu板流向电位低的Fe板。(3)在水溶液中,借离子导电,电流由Fe板经过溶液流回铜板。OHHOH2222(4)结果Cu板上:阴向离子H+取得电子Fe板上: (沉淀出一种不溶性的白色腐蚀产物)222HeH222OHFeOHFe2、电池的极化在电化学腐蚀中,原电池由于通过电流而引起的电池起始电位减小,而降低电流强度的现象,称为电池的极化。结果:电化学腐蚀的速度减缓。对比:3、环境的去极化若
14、水溶液中含有大量的氧和氢离子,则在阳极上进行去极化。OHeOHO4422222HeH由于上述反应不断消耗从阳极铁板流来的电子,阻滞了阴极电位的进一步变负,而在阳极铁板上则因为大量阳向离子与O2反应:222OHFeOHFe32224OHFeHOOHFe(铁锈)上述FeCu腐蚀电池发生腐蚀的本质,就是铜质螺旋桨附近的船体钢板遭受电化学腐蚀的缘故。Fe(OH)3是一层疏松的锈层,它不能阻止铁板继续遭受腐蚀,因而也障碍了阳极电位的进一步变正,这样就使得两极之间维持一定的电位差,使Fe板以一定速度继续腐蚀下去。海洋腐蚀环境的分类:1、海洋大气区2、飞溅区3、潮汐区4、全浸区5、泥浆区6.3 影响船体钢材
15、耐海水腐蚀的因素1、含氧量 (氧的阴极去极化反应)2、船舶与海水的速度3、温度4、海生物5、水线处条件的影响6、含盐量7、异种金属接触8、变形与应力状态9、结构设计不合理10、杂散电流影响船舶容易锈蚀的部位:1、轻重载水线间的外板及焊缝或铆钉;2、流水孔下的外板;3、螺旋桨附近的外板及舵板;4、海底箱体及其附近的外板;5、被锚链经常摩擦的外板、焊缝;6、压载舱的顶甲板及骨架,首艉尖舱内构件;7、厨房、浴室、冷藏库、电瓶间等处的甲板;6.4 钢质船体防腐措施腐蚀破坏的形式很多,引起金属腐蚀的原因是不尽相同,因此采取的防腐方法也是多种多样的,钢质海船船体防腐蚀的方法可分为如下几种:方法一、合理选材
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