深海装备材料技术

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2、备能够承受住由其工作深度产生的静压强和深海装备在整个服役期内多次下潜和上浮产生的周期性载荷对耐压壳的影响。目前深海装备耐压壳使用的材料分两种：金属材料和非金属材料。金属材料主要在潜艇和深潜器上使用，非金属材料主要在深潜器上使用。①金属材料目前深海装备耐压壳使用的金属材料主要有两种：钢和钛合金。美、日、英和俄等国潜艇都使用钢为耐压壳体材料，这些国家的一部分潜器使用钛合金作耐压壳体。俄罗斯有四级潜艇使用了钛合金作耐压壳材料，其余潜艇均采用高强度钢作耐压壳体材料。美海军深海装备耐压壳使用的材料美海军潜艇的耐压壳主要使用Hy系列调质钢。20世纪60年代以前，美海军潜艇耐压壳的标准用钢为

3、Hy-80。为提高焊接性和焊件韧性美海军曾多次修订了Hy-80钢的军用规范。美海军的“洛杉矶”级潜艇的耐压壳就使用了Hy-80钢。由于在相等重量下Hy-l00钢的屈服强度大于Hy-80钢，因此Hy-l00钢现已成为美国海军潜艇耐压壳的标准用钢。美海军现役的”海狼”级潜艇的耐压壳材料就为Hy-l00钢。美海军最新型核潜艇“弗吉尼亚”级的耐压壳材料计划使用Hy-l00钢。美海军还研制了Hy-l30钢，计划用Hy-l30取代Hy-l00作潜艇耐压壳材料。美海军还在20世纪80年代用Hy-l30钢建造常规动力深海试验潜艇“海豚”号分段和另一艘潜艇的三个分段。美海军使用Hy系列调质钢和钛

4、合金制造潜器的耐压壳。1969年美海军用Hy-l30钢建造深海救援艇“DSRV-I”号，不久又用于建造“DSRV-Ⅱ”号和核动力深潜器“NR-l”号。美海军的先进蛙人输送系统（ASDS）的前两艘艇ASDSⅠ和ASDSⅡ的耐压壳材料使用的是Hy-80钢。美海军的“海崖”号深潜器使用钛合金（Ti-6Al-2Nb-1Ta-0.8Mo）作耐压壳材料，该潜器下潜深度为6100m。日本海上自卫队深海装备耐压壳使用的材料日本海上自卫队潜艇用钢有NS-30、NS-46、NS-63、NS-80、NS-90和NS-110。二次大战后至20世纪60年代初日本海上自卫队潜艇耐压壳材料使用NS-30和N

5、S-46钢。此后，研制成了NS-63（Hy-80的改进型）、NS-80、NS-90（仿制Hy-l30）钢。NS-90钢除用于潜深达2000m的深海调查船外，NS-63和NS-80钢都已用于建造潜艇。“夕潮”级潜艇的耐压壳使用的是NS-80钢。20世纪80年代日本又研制了强度级别更高的潜艇用钢NS-110。日本海上自卫队的“亲潮”级潜艇的耐压壳就是NS-110制成的。日本的“深海2000”深潜器使用钛合金（Ti-6Al-2Nb-4VELI）作耐压壳材料。英国海军深海装备耐压壳使用的材料英国海军在二次大战后研制了QT系列潜艇用钢QT-28、QT-35和QT-42。20世纪50年代用

6、QT-28建造潜艇。1958～1965年间广泛使用QT-35钢建造潜艇。1968年制订了Q1（N）钢的规范。英国还仿制了Hy-l00和Hy-l30，并分别命名为Q2（N）和Q3（N）钢。英国“机敏”级潜艇计划使用Q2（N）作耐压壳材料。俄罗斯深海装备耐压壳使用的材料俄罗斯是世界上第一个用钛合金建造潜艇耐压壳的国家，其用钛合金建造潜艇的技术世界领先。俄罗斯先后制造了四级钛合金做耐压壳的潜艇。A级6艘，P级1艘，M级1艘，S级4艘。由于钛合金价格昂贵，俄罗斯的这四级潜艇仅建了11艘。钛合金具有强度高、重量轻、低磁性和耐腐蚀等优点。用钛合金作耐压壳材料可降低潜艇排水量、增大潜深和提高

7、艇的隐蔽性。俄罗斯某些潜艇的耐压壳材料采用CB-2钢。②非金属材料深海潜器的耐压壳上使用的非金属材料主要有：先进树脂基复合材料和结构陶瓷材料。先进树脂基复合材料先进树脂基复合材料是指用碳纤维、陶瓷纤维、芳纶纤维等增强的聚合物复合材料。先进树脂基复合材料具有比传统结构材料优越得多的力学性能。例如，分别用碳纤维、芳纶纤维和碳化硅纤维增强的环氧树脂复合材料的密度为1.4～2.0g／cm，抗拉强度为l.5～l.8GPa，略高于普通钢材，而比强度则为钢材的4～6倍，比模量为钢材的2～3倍。先进树脂基复