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揭秘鈦合金在艦船上的應用

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揭秘鈦合金在艦船上的應用

發布日期:2019-10-08 作者: 點擊:

鈦合金生產廠家

  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”,特別適于做鈦設備制造等輕型海工裝備,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。
  No.1俄羅斯
  俄羅斯是世界上研制和使用船用鈦合金較早的國家,也是船用鈦合金使用范圍廣泛、數量較多的國家,形成了490、585、686、785 MPa等不同強度級別的船用鈦合金產品。
  俄羅斯于1970年建造首艘“ALFA”級核潛艇,70-80年代又相繼造了6艘,每艘用鈦約3000t,下潛深度914m,既輕又快,機動性能良好。鈦在船舶上使用的典型例子是俄羅斯“臺風”級核潛艇,它擁有鈦金屬制造的外殼,因軍事需要,采用雙殼結構,其雙層外殼共用鈦9000t,使其具有了無磁性、下潛深、航速快、噪音小、維修次數少等優點。
  鈦合金也被成功應用于艦船上的以下部件及設備中:深水立管、補給管、泵、過濾器、通海管路,并相繼在前蘇聯系列核動力破冰船“列寧號”、“北極號”、“俄羅斯”號、“蘇聯”號和其他型號的艦船上使用。前蘇聯系列核動力破冰船上的鈦制蒸汽發生器,已安全使用20~40年,未發生任何嚴重破損。
  No.2美國
  美國船用鈦合金主要以航空用鈦合金為基礎,選取了在海水腐蝕環境下具有耐蝕性、可焊性和抗應力腐蝕性的鈦合金,包括純鈦、Ti-0. 3Mo-0. 8Ni、Ti-3Al-2. 5V、Ti-6Al-4V、Ti-6Al-4V ELI、Ti-3Al-8V-6Cr-4Mo-4Zr。此外,針對船用鈦合金的特點,還研制了Ti-5Al-1Zr-1Sn-1V-0.8Mo-0.1Si等其他船用鈦合金。
  艦船上使用高性能鈦合金對于提高艦船的移動性、穩定性、有效性,減輕船體質量等都具有顯著的作用。美國海軍在20世紀90年代曾對以下艦船進行認證考核,包括:核動力航母(CVN)、導彈巡洋艦(CG-47)、導彈護衛艦(FFG-7)、探測船(MCM)、水陸兩棲登陸艇(LSD41CV)、登陸船、氣墊船(LVCA)、水陸兩棲強擊登陸船(LHD)、快速作戰軍需品補給船(AOE-6)、雙層殼體監視船(SWATH T-AGOS19)、海岸探測船(MHC-51)、導彈驅逐艦(DDG-51)。這些艦船的海水冷卻系統、海水系統和滅火系統、結構件、推進器、污水處理系統、電器元件、緊固件等,均已使用或即將使用高性能鈦合金。
  No.3日本
  1981年開始的系列深海潛水調查船“深海2000”、“深海4000”的外殼骨架、均壓容器、配管等采用了鈦合金。
  日本船用鈦合金主要有純鈦、Ti-6Al-4V、Ti-6Al-4V ELI,主要被應用于深潛器的耐壓殼體及各種民用游船、漁船。
  No.4中國
  中國船用鈦合金的研究與應用始于20世紀60年代,經過幾十年的發展,已形成較完整的船用鈦合金體系,能夠滿足艦艇、潛艇和深潛器對不同強度級別的要求。
  應用領域涉及船體結構、推進系統、電力系統、電子信息系統、輔助系統、特種裝置等。按屈服強度等級劃分,即屈服強度在490 MPa以下為低強鈦合金,具有優異的塑性;490~790 MPa為中強鈦合金,高于790 MPa為高強鈦合金,主要用于船舶動力工程中的耐熱耐蝕部件和船舶特種機械等。
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