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第xx卷第x期中南大学学报(自然科学版)Vol.xxNo.x2016年5月JournalofCentralSouthUniversity(ScienceandTechnology)May.2016DOI:10.11817/j.issn.1672-7207.20XX.XX.XXX船舶用铝合金在海洋环境中的腐蚀特征与研究进展(中南大学轻合金研究院，湖南长沙，410083)摘要：介绍了Al-Cu，Al-Mg，Al-Si系等3种主要的船用铝合金在海洋环境中的应用和腐蚀研究现状，对三种铝合金的性质以及在船舶及船用设备领域中的具体应用进行了概述，对船用铝合金在不同海域海洋大气、表层海水、深海海洋环境下的腐蚀状况以及在模拟海水条件下的腐蚀研究进展进行了归纳。已有研究表明，海洋环境下船用铝合金的腐蚀形式主要为点蚀和应力腐蚀，其腐蚀程度和敏感性随海水深度的增加而增大，相同海洋环境下Al-Mg系铝合金具有较好的耐腐蚀性能。最后综合实际生产和应用现状，对船用铝合金的发展趋势及其在海洋环境下的腐蚀研究工作的进一步开展做了展望。关键词：船舶；铝合金；海洋环境；腐蚀中图分类号：文献标志码：文章编号：CorrosionfeaturesandresearchprogressonCorrosionofAluminumAlloysforShipApplicationsinMarineEnvironmentWANGYanling(SchoolofLightAlloy,CentralSouthUniversity,Changsha410083,China)ABSTRACT:Inthispaper,theapplicationandcurrentcorrosionresearchofthreeseriesofaluminumalloys,namelyAl-Cu,Al-MgandAl-Si,inmarineenvironmentwerereviewed.Thepropertiesofthethreekindsofaluminumalloysandtheirdetailedapplicationsinthefieldofshipsandmarineequipmentswerebrieflyillustrated.Thecorrosionofaluminumalloysundermarineatmosphere,surfaceseawateranddeepoceanindifferentseasitesaswellastheresearchprogressoncorrosionundersimulatedseawaterconditionwasalsosummarized.Theresearcheshaveshownthatthemaincorrosiontypesofaluminumalloysforshipapplicationsindifferentmarineenvironmentwerepittingcorrosionandstresscorrosion.Thedegreeandsusceptibilityofcorrosionaggravatewiththeincreaseoftheseawaterdepth.Amongthesethreekindsofaluminumalloys,theAl-Mgseriesofmaterialsshowthebestcorrosionresistance.Finally,basedonthemanufactureandutilitystatus,weprospectedtheresearchanddevelopmenttendencyofaluminumalloysforshipapplicationsandthecorrosionresearchinmarineenvironment.KEYWORDS:ships;aluminumalloys;marineenvironment;corrosion铝及铝合金具有较低的密度、良好的力学性能、加工性能、导热性、导电性以及耐蚀性，因此在船舶及船用设备领域中的应用日趋广泛，对减轻船体结构质量、提高航行速度和耐海水腐蚀能力、减少能耗等方面有着重要作用[1]。耐蚀性能是影响铝合金海洋环境中应用的重要指标之收稿日期：20XX−XX−XX；修回日期：20XX−XX−XX基金项目(Foundationitem)：国家重点基础研究发展规划(973计划)项目(XXXX)；国家自然科学基金资助项目(XXXX;XXXX)(Project(XXXX)supportedbytheNationalBasicResearchDevelopmentProgramofChina(973Program);Projects(XXXX;XXXX)supportedbytheNationalScienceFoundationofChina)通信作者：张三，博士，教授，从事XX研究；E-mail：xxx@163.com第X期王艳玲，等：船舶用铝合金在海洋环境中的腐蚀特征与研究进展2一，铝合金在海洋环境中的腐蚀以点蚀、缝隙腐蚀和晶间腐蚀等局部腐蚀为主[2—5]。铝合金的腐蚀因其化学成分不同、海水环境因素不同而有较大的差异。积累铝合金在不同海域的腐蚀数据，研究其在海洋环境下的腐蚀行为和规律，对于指导铝合金在船舶及船用设备领域中的科学选材及合理应用有着重要意义。1铝合金的应用铝及铝合金在造船工业应用越来越广，小到舢板、汽艇，大到万吨巨轮，从民用到军用，从高速气垫船到深水潜艇，从渔船到海洋采矿船，都在采用性能良好的铝合金材料作为船壳体、上层结构、各种设施、管路以及用具等。1.1在船体结构上的应用船舶用铝合金主要有Al-Cu，Al-Mg和Al-Si系铝合金。1892年法国采用Al-Cu系合金建造了第一艘12.2m长的海上全铝汽艇。Al-Cu系铝合金在俄罗斯及我国早期船舶上得到较多应用，俄罗斯目前已有各种类型的铝合金高速艇船约1000艘，其使用较多的快艇壳体材料是Al-Cu系铝合金2A90，2A80，2A14[6]。由于Al-Cu系合金抗腐蚀性不佳，因此限制了其在造船领域中的应用。20世纪60年代初，我国以2024铝合金做船体材料，用于水翼快艇的成批建造[6]。在船舶壳体结构上用Al-Mg系铝合金主要是5083，5086，5456，5466等，它们有较好的耐腐蚀性能、力学性能和焊接性能[7—8]。1966—1971年美国建成14艘“阿希维尔”级高速炮艇，这是第一批全铝军舰，主甲板和船底板为1217mm厚的5086-H32铝合金，型材用5086-H112铝合金，全艇共用了71t铝材，全部用氩弧焊焊接[6—8]。1981年美国波音公司船舶系统建造了6艘铝船体水翼导弹巡逻艇，采用5456铝合金焊接结构[7—8]。2012年，美国AustalUS公司建造了首批“警惕”号全铝双体高速运输舰，采用美国铝业公司提供的5083铝合金板[6]。我国最新快船的壳体主体材料采用5083铝合金。另外美国海军第一艘弹道导弹驱逐舰“杜威”号的上层建筑中应用的811.30t铝合金中大部分是5466厚板和5086薄板。铝构件代替了钢后，质量减轻了150t。1970年日本建造了大型铝合金客船“希霍库”2号，壳体主体材料采用5083铝合金。1931年8月英国建造了“地爱那号”全铝游艇，材料是Al-Si系合金[8]。英国在20世纪80年代建造了全焊气垫船AP188，壳体采用Al-Mg系铝合金5083，型材采用Al-Si系铝合金6082[6]。美国用铝合金建造了“LARC-15”登陆艇主要材料用5086，同时部分焊接结构采用5083和6061。1.2在船舶设备中的应用Al-Cu系铝合金2A10是铝质铆钉的专用材料，用于铝质快艇、民用船舶的上层建筑及船体的铆接构件[6]。Al-Mg系铸造合金常用于制造承载较大的海水泵壳体、水泵导管及支柱等，如5A02常用于制造船用主机的油罐、油箱及机座支架等；5A03用于轻隔壁、围壁、散热器、管路及烟囱壳体等船舶焊接结构和零件；5A05用于制造船壳板、构架、桅杆等；5A06用于上层建筑、构架等。Al-Si系铸造铝合金强度中等，铸造性能好，适合制造形状复杂、致密度高的部件，如高压阀件、泵、柴油机气缸体、减速箱壳体、涡轮叶片等[7]。2铝合金在海洋环境中的腐蚀大多数铝合金在海洋环境中都表现出优良的耐蚀性。这不仅是由于保护性钝化膜的作用，而且在相当程度上也与在铝的活化和钝化表面上析氢过电位高有关。铝及铝合金在海洋环境中的主要腐蚀形式是点蚀、晶间腐蚀、应力腐蚀以及剥蚀等局部腐蚀。2.1海洋大气环境海洋大气的高湿度以及侵蚀性Cl-的存在是导致金属材料腐蚀的重要因素。Al-Cu系铝合金2A12在海洋大气环境中普遍存在点蚀现象，在海洋大气环境下2A12铝合金材料在1～3年间腐蚀比较缓慢，从第4年开始，腐蚀急剧增加。模拟海洋大气环境中的研究表明，在90%湿度条3中南大学学报(自然科学版)第xx卷件下出现最大点蚀深度[10]，在实际环境的暴露实验中还有剥蚀现象发生[11]。此外，在海洋环境下，高强度铝合金还具有较高的应力腐蚀敏感性。在青岛、海南大气环境下暴露不到1年，2A12铝合金即产生了应力腐蚀开裂[12]。Al-Mg系铝合金在海洋大气中的腐蚀率较低，在5A02，5A03在青岛海洋大气中暴露1年的平均腐蚀率为0.32～0.85μm/a，暴露8年，其腐蚀率＜0.4μm/a。此外，Al-Mg系铝合金还具有较好的耐点蚀性能，5A02，5A03在暴露8年后点蚀深度小于0.3mm，显示出良好的耐蚀性[13]。在海南大气环境下对不同牌号的铝合金进行暴露实验发现，暴露1年后腐蚀失重较轻的是Al-Cu系铝合金2A12，Al-Mg系铝合金5A02相对较大，但暴露10年后5A02腐蚀失重增加不到1倍，相比之下具有良好的长期耐腐蚀性能[14]。2.2表层海水环境Al-Cu系铝合金2A12在海水中腐蚀较快，在青岛全浸区暴露1年的最大点蚀深度为2.3mm。暴露2年最大点蚀深度为2.65mm，并且试样侧面应力腐蚀开裂严重[15]，加覆包铝层后其耐蚀性大大提高，平均腐蚀速率与纯铝接近[16]。在三亚全浸区暴露1年点蚀严重，平均点蚀深度和最大点蚀深度分别为1.48，2.03mm，并出现明显晶间腐蚀。Al-Mg系铝合金在海水中具有较好的耐蚀性，5A02，5A06在青岛全浸区暴露8年点蚀深度小于0.4mm，暴露16年小于0.9mm[13]，在舟山全浸区实海暴露8年基本上无局部腐蚀[17]。5A03在三亚全浸区暴露8年最大点蚀深度为1.00mm，暴露16年最大点蚀深度为1.43mm。5A02，5A06在青岛海水潮差区的耐蚀性能较好，暴露4年未发现可测量的蚀点，同时耐缝隙腐蚀性能也较好，5A03青岛潮差区暴露4年的最大点蚀深度为0.21mm[18—19]，5A02，5A03铝合金在三亚潮差区暴露8年的平均点蚀深度分别为0.04，0.27mm。同时5A02，5A03铝合金在飞溅区也表现出较好的耐蚀性能，在青岛飞溅区暴露2年的平均点蚀深度分别为0.18，0.22mm，最大点蚀深度为0.32，0.43mm[20]。5A03铝合金在厦门飞溅区暴露8年的平均点蚀深度和最大点蚀深度分别为0.24，0.39mm[19]。Al-Si系铝合金耐海水腐蚀性能低于Al-Mg系铝合金，6A02在厦门和三亚全浸区暴露1年的最大点蚀深度分别为1.44，1.20mm[19]，在三亚全浸区暴露2年的最大点蚀深度增加到1.53mm。在青岛潮差区暴露1年的平均点蚀深度为0.14mm，最大点蚀深度为0.17mm。暴露16年的平均点蚀深度为0.76mm，最大点蚀深度为1.62mm[18]。在三亚6A02铝合金暴露16年的平均点蚀深度为0.58mm，最大点蚀深度为1.52mm[18]。在飞溅区6A02的点蚀容易形成，密度很大，但点蚀速度较慢，深度较小[18]。在青岛飞溅区暴露8年的最大点蚀深度0.18mm，16年的最大