本帖最后由 龙船客服 于 2015-5-18 11:40 编辑
随着人们对海洋权益的日益重视，各濒海国家，尤其是海军强国均在大力研发或筹建舰船与海洋工程装备。为了不断提高我国的综合制海能力和开发、利用海洋空间与资源的能力，适应海军由近海防御向远海防卫战略转型的需要，为建设海洋强国提供支撑，必须大力发展舰船装备和海洋工程装备。
材料技术是舰船装备发展最基础和最关键的因素 所谓舰船材料是泛指在舰船装备研制和发展中，为使舰船装备达到预定战术技术性能和使用要求所应用的各种材料的统称。它既包括舰船船体及其结构用材料，也包括其相关各系统/分系统、设备（装置）以及为提高某种特性（如减振降噪、防腐蚀、环保、探测等性能）所采用的各种材料。
舰船装备与材料的依存关系，如同“衣服与布料”、“饭食与谷物”的关系，可以说，没有相应的材料及其制备应用技术（以下统称“材料技术”），也就研制不出能满足预定要求的舰船装备，舰船装备发展也就无从谈起。据有关资料统计，平均每生产出1万载重吨民用船舶，需要各工业部门投入的直接原材料中，钢铁达3 942t、有色金属22.5t、涂料52.5t、电缆长70km、耐火材料33.8t和电石13t，还有相当数量的其他特殊用途材料。因此，材料技术是舰船装备研制和发展的最基础因素，也是在现代工业水平条件下，保证舰船装备获得各种预定战技性能及使用安全可靠、建造适应性等特性的关键因素之一。同时，伴随着科技的进步、时代的变迁、战争的洗礼，舰船装备不仅战技性能在材料技术等保障下得以大幅提升，而且对材料技术又提出了新的更高的要求。由此可见，舰船装备不仅对高性能材料技术具有迫切的需求，而且加强研发和应用先进的材料技术，对舰船装备发展具有重要的现实意义，也是舰船装备发展的必然选择。
舰船材料技术发展的趋势
着眼于当前舰船材料技术的发展状况，立足于21世纪前期（2035年前）的高新技术发展，可以预见，21世纪前期舰船材料技术的发展趋势将呈现出 “高”、“复”、“钛”、“隐”、“防”、“前”、“用”、“低”等8大特征。
“高”——舰船船体钢材仍向高性能化发展。船体结构钢材是舰船用量最大的材料，结构质量约占全船排水量的35%～45%，其体系是否合理完整、综合性能优劣与否将直接影响舰船的性能和水平的好坏。截至目前，各海军强国均建立起了较完整的结构钢体系，并仍在依据舰船发展需求不断研发、完善、提高。舰船结构钢未来的发展趋向主要表现在以下4个方面：①仍将高性能化作为追求的主要发展方向，注重提高钢材的整体性能，包括强度、塑性、韧性、抗爆性能、抗脆性破坏、耐海水腐蚀、抗疲劳特性等；②极其注重冷热加工、焊接等工艺性能的研究，将改善结构钢工艺性能作为今后重要的发展方向；③注重高强度结构钢配方设计、制备应用技术理论和方法的研究、完善；④在注重高性能化发展的同时，追求低成本的经济性能。
“复”——研发高性能多功能复合材料方兴未艾。复合材料是近代迅速发展的一种新兴材料，具有比强度高、质量轻、隐蔽性好、抗腐蚀、易成型和维修等优势，受到了各海军强国的高度重视，被广泛应用于水面舰船、潜艇及民船，至今发展方兴未艾。
舰船复合材料技术未来发展的趋向主要为：①开发低成本/高性能化的复合材料及其产品是未来的主要发展趋势；②由单纯承载结构型复合材料向多功能型复合材料（兼具结构型、防弹、隔声、吸声、阻尼、雷达隐身等特性）发展；③舰船复合材料结构和构件的寿命一般要求长达20年以上，研发复合材料结构健康监测和修补技术，以保证其长期安全可靠，是未来发展的重要方向；④注重研发复合材料部件之间及其与钢结构之间方便、可靠的连接技术等。
“钛”——高性能钛合金的研发与推广应用势在必行。钛合金是20世纪50年代发展起来的新型材料，具有强度高、比刚度大、韧性好、抗疲劳强度高、耐海水腐蚀性能优等特点，被誉为“海洋金属”，已成为理想的舰船用材料，一直受到各海军强国的重视，并已部分应用于舰艇。高性能钛合金的研发与推广应用已势在必行。
舰船钛合金材料技术未来发展的趋向主要为：①在继续提高或保持钛合金现有特性的同时，应将降低钛合金及其产品的制造成本作为未来发展的重要方向；②开展施工方便、安全、可靠的钛合金焊接及制造（弯曲、成型等）工艺等技术研究是未来发展的又一重要方向；③注重在舰船研制中进一步推广应用钛合金及其产品；④进一步完善钛合金材料体系，继续研发、拓展船用钛合金产品系列。
下图为复合材料、钛合金在国外舰船上的应用
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“隐”——仍将研发高性能隐身材料列为重要发展方。
随着探测技术和武器制导技术的发展，低特征信号已成为舰船（尤其是潜艇）重要的战技指标。鉴于此，各海军强国对隐身材料均十分重视，坚持创新研发，并已取得显著的隐身效能，有效提高了舰船的战技性能和使用性能。至今各国仍将研发综合隐身材料技术列为舰船技术发展的重要方向。
未来隐身材料技术发展的主要方向为：综合化、高性能化技术研究，适应主动振动噪声控制元器件需求的隐身材料技术研究，具有低频消声和去耦作用的声学覆盖层（含消声瓦）材料技术研究，以及新型隐身材料制备与应用（含检测、施工工艺）技术研究。
“防”——舰船防护材料技术以环保高寿命为重点正蓄势待发。
舰船防护材料泛指为保护舰船装备免受海洋环境腐蚀、海生物污染等所应用的材料及其他防护性材料（如防滑、耐高温密封防漏、舱室装饰等材料）的统称。研发和应用防护材料技术，对提高舰船的综合防腐蚀、防海生物污染等性能，进而提高舰船的航行性能、使用寿命、降低维护费用等，具有重要的意义，故而受到各濒海国家的高度重视。现阶段各国正以环保、寿命为重点，持续开展舰船防护材料技术的研发与应用。
未来防护材料技术的主要发展趋势为：①以高性能防护材料（如金属合金、纳米材料、生物仿生材料等）替代单一防护功能材料为发展方向，力争一材多用，一材足用；②舰艇易腐蚀和污损部位（如海水管系、上层建筑、紧固件、液舱等）的腐蚀和污损特性、机理及涂层防护技术的研究，有的放矢、因地制宜、因材施用地解决不同部位的防护难题；③鉴于适应新的国际海洋法的需求，以及海洋环境污染的严峻形势，在防护材料技术的发展过程中，加强防护性能的同时，以追求环保、经济性为重要指标；④注重防滑、耐高温密封、舱室高性能环保性装饰等舰船用特殊材料技术的研发和应用等。
“前”——舰船材料前沿技术呈现百花齐放的发展趋势。
舰船材料前沿技术，是一类应用新兴科技创新成果进行研发、中远期可能转化为实际应用且具有潜在可观效益和应用前景的材料及其制备技术的总称。为发挥材料技术的先导和引领作用，给舰船装备创新发展提供契机，具有不同的工作原理、应用领域、使用需求等的舰船材料前沿技术已悄然成为广泛的研究热点，呈现出百花齐放的态势。
未来舰船材料前沿技术的发展主要呈现如下趋势：①自主创新、“奇思妙想”，提出新颖的前沿材料技术项目，并下功夫攻克技术难点，取得创新突破，发挥材料前沿技术独特的优势，从而给舰船装备性能带来显著的提升；②加强舰船装备对材料技术发展的需求探索，为研发新型材料技术提供思路和方法；加强对新材料原理、方法、设计及制造技术的研究，为上舰使用做好技术储备；③加强新材料新工艺的应用技术研究，必要时可通过条保设施开展陆上演示验证，或在其它非船舶行业开展应用探索，从中积累经验，完善技术，为舰艇装备一次性成功使用新兴材料奠定基础。
“用”——物尽其用，加强材料应用技术的研究不可或缺。
任何材料技术均有其独特的用途，并在其使用过程中，通过效费比、性能等级、资源产值、可持续性等方面的比较，得以取舍（推广、发展或缩减、淘汰）。因此，加强对材料应用技术的研究和试验验证具有重要的意义，不可或缺。
未来舰船材料应用技术的发展趋势主要有：①开展面向应用对象的材料技术研究，使任何一项材料技术的研制有依可循，任何一项材料技术的应用有需求空间，这对推进新材料新技术的研发和应用，具有重要意义；②新型舰船材料应用技术研究与试验验证；③新型舰船材料实船应用与推广研究等。
“低”——舰船材料技术一如既往向低成本化的方向发展
。随着舰船装备的研制、采购、使用维护费用日趋昂贵，人们已将低成本化列为舰船装备研制和发展的追求目标之一，继而对材料技术的研发和推广应用也提出了低成本化的要求。未来国外舰船材料将一如既往向低成本化的方向发展。
未来舰船材料技术低成本化的发展趋势主要为：①研究、建立一套较为完善的、可满足工程实际应用的衡量、评估舰船材料经济性的基础理论、指标体系；②舰船材料经济性评估（计算）方法研究；③舰船材料经济性设计指导性文件（标准）研究、编制等。
发展建议
抓住难逢机遇，促推跨越发展。“建设海洋强国”的宏伟战略目标，为舰船和海洋工程材料研发、生产及应用既提出了迫切需求，也提供了难逢的发展机遇。应抓住机遇，迎接挑战，持续促推材料技术跨越发展。
强化顶层研究，科学制定规划。应进一步加强顶层研究和设计，深入科学论证，制定出具有中国特色的《中国海洋工程材料研发、生产及应用发展战略规划》，以指导和引领舰船与海洋工程材料技术跨越发展。
加强基础研究，提高创新能力。应进一步加大舰船与海洋工程材料技术的基础研发投入，以制约舰船与海洋工程装备研制和发展急需的关键、瓶颈材料技术为重点，加强基础性关键技术攻关，提高自主创新能力，缩短与国际先进水平的差距。
适应舰船需求，完善材料体系。目前我国舰船钢材体系还不完善，整体性的“中国舰船用材料体系”还基本未建立，应在完善舰船钢材体系的同时，抓紧论证、研究、制定“中国舰船用材料体系”，以适应舰船装备研制和发展的需求。
注重前沿技术，鼓励探索研究应超前谋划，鼓励“奇思妙想”新型材料技术，注重前沿、热点性材料技术，精选探索项目，加强预先研究，力争获取具有自主知识产权的海洋工程材料技术及产品，促进材料技术发展技术路线由“跟仿式”向自主研发式转化。
采取多种措施，培育高层人才。应遵循“以人为本”原则，建立人才培养机制，通过以用“练兵”、以教“育兵”、以严“带兵”等途径，培养造就一支高素质、高水平、具有创新能力的海洋工程材料技术研究和管理人才队伍。
增强联系沟通，“研用”互促发展材料技术研发、生产部门和单位与船舶行业及其舰船总体设计研究所、专业研究所等材料应用单位应增强联系、交流、沟通，发挥好材料应用部门的需求牵引作用和材料研发部门的技术推动作用，相互促进，共同进步。
加强国际合作，提高研发起点。应加强与国外的材料技术交流、技术合作和先进技术的引进，可采取“走出去、请进来”的办法，创造机会让材料技术研发和应用一线的科技人员多与国外同行交流，以提高我们材料技术研发的起点，并提高科技人员消化、吸收再创新的能力。
原文刊登于《新材料产业》2013年第11期。
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发表于 2015-5-18 11:39
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