圖1  海濱設(shè)施鋁結(jié)構(gòu)。

　　鋁合金可分成兩類：一類為變形鋁合金，用于加工板、帶、箔、管、棒、型、線、粉、鍛件等半成品；另一類為鑄造鋁合金，用于鑄造各種鑄件與壓鑄件。其中前者在海洋工程中用得最為廣泛。由于鋁合金具有比強(qiáng)度高、抗海水腐蝕性強(qiáng)、可焊接、易加工成形、回收性強(qiáng)、環(huán)保性好、無(wú)低溫脆性、無(wú)磁性、磁撞時(shí)不產(chǎn)生火花等特性，在海洋工程中的應(yīng)用可有效減輕艦船質(zhì)量、提高穩(wěn)定性、增大航速等。因此，當(dāng)前鋁合金在世界許多國(guó)家已成為艦船主要結(jié)構(gòu)材料之一，并廣泛用于建造海岸、濱湖、濱江設(shè)施等。圖1為濱海建筑物的鋁結(jié)構(gòu)，由于鋁材的抗蝕性高，不需要涂油漆，不需要保維護(hù)保養(yǎng)，可使用30年。鋁材在碰撞時(shí)不產(chǎn)生火花這一特性使它特別適合于制造與易燃物資及油品接觸的艦船零配件及結(jié)構(gòu)，可以大大降低著火的危險(xiǎn)性。
　　鋁合金在艦船上的用量
　　目前，鋁在艦舶艦艇制造的用量不多，就全世界來(lái)說(shuō)，2013年的用量占其總消費(fèi)量的1.1%左右。2012年日本國(guó)內(nèi)軋制鋁材消費(fèi)量974.4kt，其中交通運(yùn)輸消費(fèi)量159.0kt（汽車(chē)工業(yè)139.0kt，占87.42%，擠壓鋁材國(guó)內(nèi)消費(fèi)量784.5kt，其中交通運(yùn)輸量141.9kt（汽車(chē)工業(yè)131.6kt，占92.94%），這兩種鋁材在交通運(yùn)輸領(lǐng)域的用量占總消費(fèi)量的17.11%，而汽車(chē)工業(yè)的用量則占交通運(yùn)輸用材的89.93，航空工業(yè)與海洋工程的用量還不到10%，日本是一個(gè)航空航天工業(yè)不發(fā)達(dá)的國(guó)家，所以在交通運(yùn)輸用的鋁材中，估計(jì)海洋工程的用量也不會(huì)超過(guò)5%，日本的鋁材消費(fèi)量早已進(jìn)入平穩(wěn)階段，自2004年以來(lái)海洋工程及艦船的用量一直20kt/a左右徘徊（圖2）。在所用的鋁材中，厚板為主，約占88%，擠壓材為輔，但濱海設(shè)施用的多為擠壓材。

厚板和擠壓材在船舶中的用量
（財(cái)政年度  單位：噸）

圖2  2002年~2004年日本造船工業(yè)的鋁材用量。

　　中國(guó)艦船用鋁合金結(jié)構(gòu)與日本有所不同，日本是LNG（液化天然氣）船制造大國(guó)，船上有4個(gè)巨大的用5083合金厚板焊接的LNG罐，厚板用量約4kt/條船，中國(guó)造LNG船用的是元低溫脆性的Fe-Ni-Mn鋼，中國(guó)僅一些厚板制造中小型艦艇，據(jù)估計(jì)2014年中國(guó)造船工業(yè)用的鋁材不到230kt，還不到鋁材總表觀消費(fèi)量的1%。不過(guò)，隨著中國(guó)向海洋大國(guó)前進(jìn)腳步的加快與加大，鋁在船舶艦艇與海洋工程中的用量會(huì)有較大增長(zhǎng)，但2025年前的年平均增長(zhǎng)率也不會(huì)超過(guò)7.5%。
　　艦船鋁合金的發(fā)展
　　鋁的工業(yè)化生產(chǎn)始于全世界首個(gè)鋁廠——美國(guó)匹茲堡冶金公司1988年的建成投產(chǎn)，1891年造船業(yè)第一次應(yīng)用該廠生產(chǎn)的鋁制造船用零件，經(jīng)過(guò)120多年的研究和發(fā)展，鋁材在船舶艦艇上的應(yīng)用與在海洋工程中的應(yīng)用越來(lái)越廣泛，并成為這些部門(mén)很有發(fā)展前途的材料之一。
　　最早用于造船的鋁合金為含Ni的Al-Cu系合金，繼而采用的為2XXX系合金，不過(guò)它們抗海水腐蝕性能不高，限制了它們?cè)谠齑I(yè)中的應(yīng)用。
　　上世紀(jì)30年代開(kāi)始采用6061-T6合金，并用鉚接法構(gòu)造船體。40年代可焊耐腐蝕的5XXX系合金，50年代開(kāi)始采用TIG（鎢惰性氣體）焊技術(shù)，這一時(shí)期鋁合金在造船上的應(yīng)用取得長(zhǎng)足進(jìn)展。60年代，美國(guó)海軍先后開(kāi)發(fā)出Al-Mg系的5086-H32和5456-H321合金板材、5086-H111和5456-H111合金擠壓型材，由于采用了H116和H117狀態(tài)，消除了沿晶沉淀的Al8Mg5化合物網(wǎng)膜，解決了它們的剝落腐蝕和晶間腐蝕問(wèn)題，這是60年代來(lái)艦船鋁合金研發(fā)方面取得的具有里程碑意義的重大進(jìn)步。隨后，由于需要屈服強(qiáng)度更高的材料，于是在艦船制造中廣泛應(yīng)用了6XXX系合金，在較長(zhǎng)的一段時(shí)間內(nèi)，歐、美、日等國(guó)家主要在5XXX系合金和6XXX系合金中選擇船體鋁合金，而蘇聯(lián)則較多地選擇2XXX系合金。中國(guó)艦船工業(yè)在改革開(kāi)放前以跟蹤蘇聯(lián)為主，1980年以來(lái)又較多地跟蹤歐、美、日等國(guó)的，2010年以后自主創(chuàng)新逐步加強(qiáng)。上世紀(jì)70年代以來(lái)，對(duì)中強(qiáng)可焊的7XXX系合金的研究日益增多，并取得一些進(jìn)展，已在艦船制造中得到應(yīng)用。

圖3  瑞典石油公司克里斯蒂港的鋁合金材料建造的濱海設(shè)施。
　　上世紀(jì)70年代以后，艦船結(jié)構(gòu)的合理化和輕量化越來(lái)越被重視，大型艦船的上層結(jié)構(gòu)和舾裝件大量使用鋁合金。為此，這一時(shí)期開(kāi)發(fā)出許多有關(guān)這些領(lǐng)域用的鋁合金和材料，其中包括特種規(guī)格的擠壓型材、大型寬幅擠壓壁板和鑄件等。