21世紀被稱為“海洋的世紀”,是人類大步走向海洋,開發利用海洋的世紀。走向海洋的工程用材必須具有高強度、耐腐蝕、高韌性等特點,鈦金屬質輕、高強、耐蝕,是優質輕型結構材料,被稱為“海洋金屬”,特別適于做輕型海工裝備,是海洋工程領域的新型關鍵材料之一。
鈦合金是以鈦元素為基材加入其他元素組成的合金,具有密度小、比強度大、耐腐蝕性好、耐熱耐低溫性好、無磁性、抗沖擊性好、焊接性能好等突出優點,用鈦合金制作船體構件,大大提升了裝備的性能。
艦船用鈦合金的應用主要集中在俄羅斯、美國、日本、中國等國,經過幾十年的研究開發,形成了適應本國發展需求和特色的船用鈦合金體系。
(1)潛水艇。俄羅斯在締造鈦合金潛水艇研討和制作技能上,處于國際領先地位,也是用鈦合金鈦管最先締造耐壓殼體的國家。
(2)鈦合金船。日本在制作鈦船方面有很好的實踐經驗。20世紀90時代,東邦鈦公司、日生工業公司、騰新造船所、江騰造船所等都曾締造了全鈦漁船或快艇。
(3)原子動力船。俄羅斯運用鈦合金替代不銹鋼制作艦船的蒸汽發動機、熱交換器、冷卻器、克服了腐蝕損壞。
(4)深潛器、救援艇的關聯部件。美國、日本、法國先后都締造深潛器。選用鈦和鈦合金制作耐壓殼體。
(5)聲納導流罩。鈦合金聲納導流罩歸納功能優越,被運用于俄羅斯“庫爾斯克號”、“鈦板明斯克”、“基輔”號航空母艦的聲納體系中。
(6)螺旋槳。螺旋槳資料需求強度高,在海水介質中疲憊功能好、耐沖刷和空泡腐蝕,鈦合金可買足上述歸納功能需求。
(7)艦船泵、閥及管系。艦艇上的泵、閥及管子,因為工作條件十分惡劣,運用銅、不銹鋼制作管路只要2-5年壽數。替換鈦合金后作用杰出,適用于高流速的動海水管路。
鈦及鈦合金部分零件
1.船體輕。同樣大小的船,鈦制的船體質量是FRP的30%,比鋁合金輕10%。由于鈦船表面不需要噴涂防銹涂料,因此還省去了涂料的質量。
2.航速提高。由于船輕,船載發動機就可能小型化。另外,船表面無涂料與水直接接觸,也減小了與水的摩擦系數,從而提高了船的速度。
3.燃料費用和CO2生成量減少。鈦船的質量輕和高航速使得單位質量、單位航行距離燃料費用大幅度下降。這不僅僅是航行經費的減少,而且還減少了CO2生成量,對防止已成為國際性問題的地球暖化是十分有效的。
4.耐蝕性。鈦板在海水中如同pt一樣耐腐蝕。因此就不需要噴涂防蝕涂料。
5.廢船的再生利用。FRP船的廢品很難回收利用,至今還沒有找到一種簡單而實用的方法。而鈦船同鋁制船一樣,廢品可以回收再利用,利于環境保護。
6.優良的穩定性。鈦船即使在惡劣的天氣下也很少出現縱向和橫向的搖晃,高速行駛,也能穩定地航行。
7.噪音、振動小??辙D時噪音小,航行時來自波浪的沖擊引起的振動也不大,這是對鈦制快艇調查結果。
8.壽命長。從實際調查結果推測,Ti船的法定使用年限要比鋼、鋁船長得多,實際壽命將更長。
近年來,為了提高我國海軍裝備水平,國家對艦船領域的投資開始增加,許多新項目正在研制之中,比如潛艇、新型驅逐艦等,其用鈦量潛力巨大。鈦及其合金作為理想的艦船用材料,預計未來市場前景十分廣闊,船舶制造業有望成為繼航空航天領域之后鈦的又一個較大的應用市場。
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