深海這種特殊環(huán)境對(duì)深海裝備的耐壓殼材料提出了特殊要求。深海裝備耐壓殼材料既要有一定的抗蝕性，在一定溫度范圍內(nèi)還要有相當(dāng)穩(wěn)定的物理性能和適當(dāng)?shù)难诱剐裕送膺€應(yīng)具有較高的屈服強(qiáng)度和較高的彈性模量。從而使深海裝備能夠承受住由其工作深度產(chǎn)生的靜壓強(qiáng)和深海裝備在整個(gè)服役期內(nèi)多次下潛和上浮產(chǎn)生的周期性載荷對(duì)耐壓殼的影響。

    目前深海裝備耐壓殼使用的材料分兩種：金屬材料和非金屬材料。金屬材料主要在潛艇和深潛器上使用，非金屬材料主要在深潛器上使用。

    1、金屬材料

    目前深海裝備耐壓殼使用的金屬材料主要有兩種：鋼和鈦合金。美、日、英和俄等國(guó)潛艇都使用鋼為耐壓殼體材料，這些國(guó)家的一部分潛器使用鈦合金作耐壓殼體。俄羅斯有四級(jí)潛艇使用了鈦合金作耐壓殼材料，其余潛艇均采用高強(qiáng)度鋼作耐壓殼體材料。

    （1）美海軍深海裝備耐壓殼使用的材料

    美海軍潛艇的耐壓殼主要使用 Hy系列調(diào)質(zhì)鋼。20 世紀(jì) 60 年代以前，美海軍潛艇耐壓殼的標(biāo)準(zhǔn)用鋼為 Hy-80。為提高焊接性和焊件韌性美海軍曾多次修訂了 Hy-80 鋼的軍用規(guī)范。美海軍的“洛杉磯”級(jí)潛艇的耐壓殼就使用了Hy-80 鋼。由于在相等重量下 Hy-l00鋼的屈服強(qiáng)度大于 Hy-80 鋼，因此 Hy-l00 鋼現(xiàn)已成為美國(guó)海軍潛艇耐壓殼的標(biāo)準(zhǔn)用鋼。美海軍現(xiàn)役的“海狼”級(jí)潛艇的耐壓殼材料就為 Hy-l00 鋼。美海軍最新型核潛艇“弗吉尼亞”級(jí)的耐壓殼材料計(jì)劃使用 Hy-l00 鋼。美海軍還研制了 Hy-l30 鋼，計(jì)劃用 Hy-l30 取代Hy-l00 作潛艇耐壓殼材料。美海軍還在20 世紀(jì) 80 年代用 Hy-l30 鋼建造常規(guī)動(dòng)力深海試驗(yàn)潛艇“海豚”號(hào)分段和另一艘潛艇的三個(gè)分段。

    美海軍使用 Hy 系列調(diào)質(zhì)鋼和鈦合金制造潛器的耐壓殼。1969 年美海軍用Hy-l30 鋼建造深海救援艇“DSRV-I”號(hào)，不久又用于建造“DSRV- Ⅱ”號(hào)和核動(dòng)力深潛器“NR-l”號(hào)。美海軍的先進(jìn)蛙人輸送系統(tǒng)（ASDS）的前兩艘艇 ASDS Ⅰ和 ASDS Ⅱ的耐壓殼材料使用的是 Hy-80 鋼。美海軍的“海崖”號(hào)深潛器使用鈦合金（Ti-6Al-2Nb-1Ta-0.8Mo）作耐壓殼材料，該潛器下潛深度為 6100m。

    （2）日本海上自衛(wèi)隊(duì)深海裝備耐壓殼使用的材料

    日本海上自衛(wèi)隊(duì)潛艇用鋼有 NS-30、NS-46、NS-63、NS-80、NS-90和 NS-110。二次大戰(zhàn)后至 20 世紀(jì) 60年代初日本海上自衛(wèi)隊(duì)潛艇耐壓殼材料使用 NS-30 和 NS-46 鋼。此后，研制成了 NS-63（Hy-80 的改進(jìn)型）、NS-80、NS-90（仿制 Hy-l30）鋼。NS-90鋼除用于潛深達(dá) 2000m 的深海調(diào)查船外，NS-63 和 NS-80 鋼都已用于建造潛艇。“夕潮”級(jí)潛艇的耐壓殼使用的是NS-80 鋼。20 世紀(jì) 80 年代日本又研制了強(qiáng)度級(jí)別更高的潛艇用鋼 NS-110。

    日本海上自衛(wèi)隊(duì)的“親潮”級(jí)潛艇的耐壓殼就是 NS-110 制成的。日本的“深海 2000”深潛器使用鈦合金（Ti-6Al-2Nb-4VELI）作耐壓殼材料。

    （3）英國(guó)海軍深海裝備耐壓殼使用的材料

    英國(guó)海軍在二次大戰(zhàn)后研制了 QT 系列潛艇用鋼 QT-28、QT-35 和 QT-42。20 世紀(jì) 50 年代用 QT-28 建造潛艇。1958 ～ 1965 年間廣泛使用 QT-35 鋼建造潛艇。 1968年制訂了Q1 （N） 鋼的規(guī)范。英國(guó)還仿制了 Hy-l00 和 Hy-l30，并分別命名為Q2 （N） 和Q3 （N） 鋼。 英國(guó) “機(jī)敏”級(jí)潛艇計(jì)劃使用 Q2（N）作耐壓殼材料。

    （4）俄羅斯深海裝備耐壓殼使用的材料

    俄羅斯是世界上第一個(gè)用鈦合金建造潛艇耐壓殼的國(guó)家，其用鈦合金建造潛艇的技術(shù)世界領(lǐng)先。俄羅斯先后制造了四級(jí)鈦合金做耐壓殼的潛艇。A 級(jí) 6艘，P 級(jí) 1 艘，M 級(jí) 1 艘，S 級(jí) 4 艘。由于鈦合金價(jià)格昂貴，俄羅斯的這四級(jí)潛艇僅建了 11 艘。鈦合金具有強(qiáng)度高、重量輕、低磁性和耐腐蝕等優(yōu)點(diǎn)。用鈦合金作耐壓殼材料可降低潛艇排水量、增大潛深和提高艇的隱蔽性。俄羅斯某些潛艇的耐壓殼材料采用 CB-2 鋼。

    2、非金屬材料

    深海潛器的耐壓殼上使用的非金屬材料主要有：先進(jìn)樹(shù)脂基復(fù)合材料和結(jié)構(gòu)陶瓷材料。

    （1）先進(jìn)樹(shù)脂基復(fù)合材料

    先進(jìn)樹(shù)脂基復(fù)合材料是指用碳纖維、陶瓷纖維、芳綸纖維等增強(qiáng)的聚合物復(fù)合材料。先進(jìn)樹(shù)脂基復(fù)合材料具有比傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)材料優(yōu)越得多的力學(xué)性能。例如，分別用碳纖維、芳綸纖維和碳化硅纖維增強(qiáng)的環(huán)氧樹(shù)脂復(fù)合材料的密度為 1.4 ～ 2.0g ／ cm，抗拉強(qiáng)度為 1.5 ～ 1.8GPa，略高于普通鋼材，而比強(qiáng)度則為鋼材的 4 ～ 6 倍，比模量為鋼材的 2 ～ 3 倍。先進(jìn)樹(shù)脂基復(fù)合材料除優(yōu)越的力學(xué)性能外，往往還兼有耐腐蝕、振動(dòng)阻尼和吸收電磁波等功能，因此 ，在艦船上有廣闊的使用前景。

    美國(guó)海軍用石墨纖維增強(qiáng)環(huán)氧樹(shù)脂材料成功地制造出自動(dòng)無(wú)人深潛器AUSSMOD2 的耐壓殼體。該艇的下潛深度為 6096m，按照設(shè)計(jì)，其耐壓殼體的重量／排水量比率不能超過(guò) 10.5。美海軍計(jì)劃用石墨纖維增強(qiáng)環(huán)氧樹(shù)脂材料代替鈦合金制造耐壓殼體封頭。

    （2）結(jié)構(gòu)陶瓷材料

    陶瓷的強(qiáng)度和彈性模量很高，而且具有耐腐蝕、耐磨損、耐高溫的優(yōu)點(diǎn)，密度又比一般金屬材料低，是很有發(fā)展?jié)摿Φ母弑葟?qiáng)度材料。但陶瓷固有的脆性使其應(yīng)用范圍受到很大的限制。先進(jìn)陶瓷材料的研究取得很大進(jìn)展。用高純度超細(xì)粉料經(jīng)特殊加工工藝而制成的陶瓷材料顯微組織精細(xì)，性能優(yōu)良，如碳化硅、氮化硅、氧化鋁、氧化鋯等先進(jìn)陶瓷材料已逐步進(jìn)入實(shí)用領(lǐng)域。陶瓷增韌的研究也取得一定的成果，為結(jié)構(gòu)陶瓷材料的推廣應(yīng)用創(chuàng)造了條件。利用結(jié)構(gòu)瓷材料的高強(qiáng)度制造大深度潛水器的耐壓殼體。

    美國(guó)海軍為建造無(wú)人深海潛水器而對(duì)若干耐壓殼體候選材料進(jìn)行了對(duì)比分析。結(jié)果表明，對(duì)于 6096m 的潛深，氧化鋁陶瓷耐壓殼體的重量／排水量比率小于 0.60，而同樣設(shè)計(jì)深度的鈦殼的該比率則超過(guò) 0.85。盡管氧化鋁陶瓷在幾種陶瓷材料中并不是給出最低重量／排水量比率的材料，但由于它成本較低，而且制作工藝比較成熟，故被選中用于制造 635mm 直徑的深潛器耐壓殼體。

    美海軍 1993 年對(duì) 635mm 直徑的氧化鋁陶瓷耐壓殼體并進(jìn)行了試驗(yàn)。實(shí)踐證明，在同樣排水量（454kg）的情況下，氧化鋁陶瓷殼體比 Ti-6A-4V 殼體的有效載荷高166％；為達(dá)到同樣的有效載荷，鈦殼體的排水量必須增加 50％，其重量增加 83％。除此而外，陶瓷殼體還具有耐腐蝕、電絕緣、非磁性和可透過(guò)輻射等優(yōu)點(diǎn)。