高性能深海工程材料是發(fā)展深海工程裝備的基礎(chǔ)

深海地域蘊藏著豐富的資源，隨著近些年陸上礦物能源的枯竭，越來越多的國家開始了對海洋資源的研究、開發(fā)和利用，并取得了一些成效。深海之爭歸根結(jié)底為資源之爭，深海領(lǐng)域的發(fā)展是非常依賴于材料科技的發(fā)展來取得突破的，特別是專門用于深海探測與使用的材料。由于深海環(huán)境的苛刻要求，對深海材料腐蝕的研究提出了很大的挑戰(zhàn)。因此，這需要多學科的支持，綜合各方面的因素降低深海環(huán)境下的材料腐蝕。鑒于當前對深海材料腐蝕研究的現(xiàn)狀，筆者認為未來對深海材料的腐蝕研究應(yīng)集中在：(1) 建立可以模擬真實環(huán)境下材料腐蝕的實驗平臺，提高模擬的準確性；(2) 進一步研究深海環(huán)境下材料的腐蝕機理，為降低材料的腐蝕提供理論依據(jù)；(3)建立深海材料腐蝕數(shù)據(jù)庫，以便于以后的學者更好地研究深海環(huán)境下的材料腐蝕與防護。

隨著海洋產(chǎn)業(yè)在國民經(jīng)濟中的比重日益增長，海洋開發(fā)不斷向深度和廣度擴展，深海材料必將發(fā)展成為我國未來的新興戰(zhàn)略型支柱產(chǎn)業(yè)。高性能深海工程材料是發(fā)展深海工程裝備的基礎(chǔ)和先導，對于海洋深海經(jīng)濟的發(fā)展和產(chǎn)業(yè)化進程有著重要的戰(zhàn)略意義。因此，研究深海材料的防腐對深海資源的開發(fā)具有非常重要的意義。深海中的材料主要可分為制造耐壓殼使用的結(jié)構(gòu)材料和制造深潛器所用的浮力材料。

深海用合金選擇耐壓、耐腐蝕的材料，增強設(shè)備材料本身帶來的耐腐蝕效果，加入Cr，Mo和N等元素，提高鋼基體抗點蝕能力；加入高氮奧氏體不銹鋼，提高基體材料的耐腐蝕；減少鋼中雜物，特別是S的含量，以提高材料局部耐點蝕能力。優(yōu)化材料的加工設(shè)計通過優(yōu)化材料加工工藝，減少金屬上的縫隙，減少縫隙外部的面積，以降低濃氧差電池形成的可能性，降低縫隙腐蝕帶來的危害。優(yōu)化材料的加工還能避免應(yīng)力集中，在制造加工時注意工藝的合理性，從材料本身降低應(yīng)力腐蝕斷裂的可能性，降低金屬材料的腐蝕性能。也可以通過控制表面的環(huán)境因素以及合理的設(shè)計表面結(jié)構(gòu)降低應(yīng)力帶來的腐蝕斷裂。也有學者研究細菌之間的拮抗作用或者加入殺菌劑的方法4降低污損生物帶來的影響，但是還都處于研發(fā)階段，沒有投入到船舶的日常運行中。雖然深海中氧濃度高、Cl-活性和濃度較小、溫度較低，使金屬材料的腐蝕減輕，但是，由于深海腐蝕會帶來巨大的危害，需要對深海腐蝕進行深入的研究。通過對單一或幾個腐蝕因子的研究來降低或預防深海材料的腐蝕是不全面的，應(yīng)該綜合采用合理的方法避免深海環(huán)境下的金屬腐蝕，延長深海材料的使用壽命。

深海用合金材料主要包括鈦合金、鎳合金、鋁合金以及銅鎳合金，它們都是良好的耐腐蝕材料。鈦合金材料是工業(yè)中耐腐蝕性能最好的材料之一，常被應(yīng)用到深潛器和水下機器人中，在搜尋法航4472.2 合金材料深海用合金材料主要包括鈦合金、鎳合金、鋁合金以及銅鎳合金，它們都是良好的耐腐蝕材料。鈦合金材料是工業(yè)中耐腐蝕性能最好的材料之一，常被應(yīng)用到深潛器和水下機器人中，在搜尋法航447黑匣子中發(fā)揮巨大作用的Remus6000 水下機器人和我國的“蛟龍?zhí)枴陛d人潛水器都應(yīng)用了鈦合金材料Ti-6Al-4V。深海環(huán)境的特殊性也對材料提出了一些特殊的要求，比如耐蝕性、水密性、輕質(zhì)性和防止生物附著性等，而鋁合金的密度小、輕度高、導電導熱性好、耐腐蝕易加工的特性使其很好的符合了這種要求，因而在海洋環(huán)境中得到了很好的應(yīng)用。由于鋁合金材料的優(yōu)異性能，很多國家廣泛開展了將鋁合金材料應(yīng)用于深海的研究，尤其是提高其抗腐蝕性能的研究，使鋁合金材料得到廣泛利用。