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1. 航母的螺旋桨一般采用什么材质？

航母的螺旋桨一般***用什么材质？

***之所以能够运动就是在于在船体下部安装的螺旋桨，船舶使用的螺旋桨与飞机使用的螺旋桨有很大的不用，船用螺旋桨有点像家里的老旧的电风扇，不过不是吊扇而是落地扇。船用螺旋桨的桨叶比较宽大，如果是一个全新的螺旋桨的话是其颜色是黄色的，这是因为螺旋桨使用了铜合金材料。

***用铜合金是有许多优势的，其中有一个就是容易铸造，我国很早的时候就是用铜合金来制作钱币，包括古代的许多武器都是由青铜制造的，而原因就是铜合金可以铸造的优势。由于螺旋桨非常大，而且产量非常低，可以想象包括像美国这样财大气粗的国家也就装备了11艘***，就算每艘***拥有2个螺旋桨，这样整个需求才22个螺旋桨。铜合金容易铸造是在于其熔点比较低，而且铸造完成之后不需要经过热处理，因为不会产生过多的内部应力。

另外***用铜合金是在海水中可以长期使用，铜合金的耐腐蚀性非常好，通常使用的船用螺旋桨铜合金有锰黄铜，铝锰黄铜，镍铝青铜，以及锰铝青铜等。其中镍铝青铜的性能更好，包括耐应力腐蚀开裂，耐腐蚀疲劳，耐空泡腐蚀，耐冲蚀和抗海生物污损等这些基本性能。镍铝青铜的抗腐蚀性和双相不锈钢类似，所以是制造螺旋桨的好材料。

***用铜合金的另一个原因是机械加工性能好，由于螺旋桨的尺寸巨大，所以需要大型的设备来进行加工，良好的机械加工性能可以保证完成螺旋桨这种复杂构型。船用螺旋桨非常昂贵，因为工艺发展，制作周期很长，之前法国海军就发生过一次螺旋桨丢失的事故，在法国海军戴高乐号***试航的时候就发现一个螺旋桨丢了，然后只能一瘸一拐的回来，至今都没有打捞到那个螺旋桨。

这个问题正好与本人工作相关，有些接触，可以大概讲一下（前面几个回答基本就是百度的皮毛而已，不说也罢）：要设计制造一款合用的舰船螺旋桨，其实并不简单，尤其是航母螺旋桨，由于其结构尺寸大、重量重，航速快，所以在选材、制造加工方面要考虑诸多因素。

1、航母螺旋桨在运转时，会受到循环应力，螺旋桨叶片在旋转至最低处时所受应力最大，力矩最大点在叶片根部位置，整个叶片在循环应力反复交替作用下，极易差生疲劳，所以航母螺旋桨在选择材料时要选用疲劳性能优良的来制造。

2、因为***相较于其他军用舰船来说，最高航速是比较高的，在其高速航行时，流经其螺旋桨叶片表面的水流，会气化形成空泡，空泡破裂时又会产生一定的冲击力，从而对叶片形成反复打击，引发空泡腐蚀现象，所以航母螺旋桨的选材还得考虑耐空泡腐蚀性能优良的材料。

3、当航母在航行或停泊时，还会受到海水腐蚀；而在海中航行时，又会受到海水中颗粒物的磨损，因此在选材时必须要考虑材料的耐海水腐蚀性和耐磨损性能。

4、另外，***与其他海军舰艇一样，都会受到海洋生物的“污染”，比如说“牡蛎、扇贝、水生植物”等会附着在螺旋桨表面，降低转速，那么航母螺旋桨选材当然还要考虑到具备优良的“防海洋生物污染性能”。

5、目前暂时来说，航母螺旋桨因几何形状较为复杂，多用铸造方式进行制造，因此选择的材料还需有“优良的铸造成型性能”；同时，为了避免因意外碰撞导致螺旋桨损坏，就要求螺旋桨材料应具备“良好的力学性能”。

和大多数人猜想的不一样，螺旋桨其实基本不使用钢铁材料打造，因为这玩意儿不耐腐蚀，而且不易加工切割，因此在二战之前，不管是军用还是民用螺旋桨大多***用的是高强度黄铜（铜锌锡合金）铸造而成。这种材料强度较高，又比钢材更好加工塑型，特别是在海水的高盐环境下有很好的耐腐蚀作用，在造船业曾经得到了长时间的青睐。
（1911年泰坦尼克号黄铜螺旋桨安装）

但是随着船舶特别是军舰的快速发展，吨位越来越大，速度越来越快，黄铜逐渐显露出自己的劣势。首先万吨级海轮要求使用与自己体型相符的米级以上大叶片螺旋桨，而黄铜材质的抗拉强度和耐腐蚀疲劳性较弱，因此必须保持一定的厚度和体积才能满足要求，而这就造成了螺旋桨重量过大，不仅增加了船舶动力负担，而且对传动轴承的磨损也更加剧烈。
（脾斯麦号战列舰）

另一方面，船只速度的加快促使螺旋桨的旋转速度不断提高，附加在叶片上的空泡腐蚀量（旋转过程中气泡快速生成与爆裂造成的腐蚀）也成倍增加，而这就导致黄铜发生了不可逆转的脱锌现象，结构强度进一步降低。随着黄铜螺旋桨经常性的开缝破损断裂，迫切地要求人们找到一种更适用于大型船只的新型螺旋桨材料。

（螺旋桨边缘空泡腐蚀）

这样的尴尬最终被英国海军所打破，在二战中，英国海军为了提高鱼雷艇的速度，给它们加装了飞机发动机，这使得螺旋桨的速度成倍增加，结果在使用黄铜螺旋桨的试验过程中发生了非常严重的空泡腐蚀现象，有时候甚至没到100海里就直接龟裂折断。英国海军在经过多次试验对比后，最终选择了一种新型的镍铝青铜材料制造螺旋桨，并最终获得了成功。
（英国1935年级高速鱼雷艇）

镍铝青铜材料是具有跨时代意义的，它的密度比黄铜小10%，但是耐空泡腐蚀性能是黄铜的3倍，腐蚀疲劳强度是黄铜的2倍，在海水特别是高污染海水中的脱材料现象也比黄铜要小50%以上，难能可贵的是镍铝青铜还继承了黄铜材料易铸造，好切割的优点。经过实际应用统计，使用镍铝青铜材料制成的螺旋桨厚度减少了8%，重量减轻15%，螺旋桨的寿命提高两倍以上，效率提高20%。正因为它如此优良的特性，在二战后迅速普及，成为了大型船舶，特别是大型潜艇和军舰（包括航母）螺旋桨材料的不二选择！

在镍铝青铜材料的基础上，西方各国还通过调整镍铝成分配比以及使用新的急冷铸造法，进一步提高了军舰螺旋桨的耐腐蚀性能和抗拉强度。而为了减少船只噪音，又通过增加螺旋桨叶片和使用大倾斜的外形，取得了不错的静音效果，在泵推技术没有诞生之时，七叶大倾斜螺旋桨是各国核潜艇的标配，航母因为对噪音的要求没有核潜艇高，因此使用的多是维护性和成本更低一些的五叶大倾斜螺旋桨。（潜艇七叶大倾斜螺旋桨）

而即使有了镍铝青铜材料和急冷加工技术，想要铸造打磨出合格的航母螺旋桨依旧不是那么容易。美军尼米兹和福特级航母上总共有4个五叶螺旋桨（便于转向机动），每一个直径大约6.4米，重量约为30吨。

（尼米兹级航母螺旋桨）

然而这么大的航母螺旋桨却对精度的要求极其严苛，表面要求绝对平整光滑，曲面角度要求丝毫无差，加工铸造难度极大。以几个工人轮班打磨数十天才能完成，现在多***用7轴五联动大型数控机床加工，效率提高了十倍以上，但是这种机器目前全世界能制造的不超过五个！你说难度大不大？（大型螺旋桨加工）

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