钛合金在舰船上的应用
发布时间：2021-01-30
21世纪被称为“海洋的世纪”，是人类大步走向海洋，开发利用海洋的世纪。走向海洋的工程用材必须具有高强度、耐腐蚀、高韧性等特点，钛金属质轻、高强、耐蚀，是优质轻型结构材料，被称为“海洋金属”，特别适于做轻型海工装备，是海洋工程领域的新型关键材料之一。
钛合金是以钛元素为基材加入其他元素组成的合金，具有密度小、比强度大、耐腐蚀性好、耐热耐低温性好、无磁性、抗冲击性好、焊接性能好等突出优点，用钛合金制作船体构件，大大提升了装备的性能。
舰船用钛合金的应用主要集中在俄罗斯、美国、日本、中国等国，经过几十年的研究开发，形成了适应本国发展需求和特色的船用钛合金体系。
No.1俄罗斯
俄罗斯是世界上研制和使用船用钛合金最早的国家，也是船用钛合金使用范围最广泛、数量最多的国家，形成了490、585、686、785 MPa等不同强度级别的船用钛合金产品。
俄罗斯于1970年建造第一艘“ALFA”级核潜艇，70-80年代又相继造了6艘，每艘用钛约3000t，最大下潜深度914m，既轻又快，机动性能良好。钛在船舶上使用的典型例子是俄罗斯“台风”级核潜艇，它拥有钛金属制造的外壳，因军事需要，采用双壳结构，其双层外壳共用钛9000t，使其具有了无磁性、下潜深、航速快、噪音小、维修次数少等优点。
钛合金也被成功应用于舰船上的以下部件及设备中：深水立管、补给管、泵、过滤器、通海管路，并相继在前苏联系列核动力破冰船“列宁号”、“北极号”、“俄罗斯”号、“苏联”号和其他型号的舰船上使用。前苏联系列核动力破冰船上的钛制蒸汽发生器，已安全使用20～40年，未发生任何严重破损。
No.2美国
美国船用钛合金主要以航空用钛合金为基础，选取了在海水腐蚀环境下具有耐蚀性、可焊性和抗应力腐蚀性的钛合金，包括纯钛、Ti-0. 3Mo-0. 8Ni、Ti-3Al-2. 5V、Ti-6Al-4V、Ti-6Al-4V ELI、Ti-3Al-8V-6Cr-4Mo-4Zr。此外，针对船用钛合金的特点，还研制了Ti-5Al-1Zr-1Sn-1V-0.8Mo-0.1Si等其他船用钛合金。
舰船上使用高性能钛合金对于提高舰船的移动性、稳定性、有效性，减轻船体质量等都具有显著的作用。美国海军在20世纪90年代曾对以下舰船进行认证考核，包括：核动力航母（CVN）、导弹巡洋舰（CG-47）、导弹护卫舰（FFG-7）、探测船（MCM）、水陆两栖登陆艇（LSD41CV）、登陆船、气垫船（LVCA）、水陆两栖强击登陆船（LHD）、快速作战军需品补给船（AOE-6）、双层壳体监视船（SWATH T-AGOS19）、海岸探测船（MHC-51）、导弹驱逐舰（DDG-51）。这些舰船的海水冷却系统、海水系统和灭火系统、结构件、推进器、污水处理系统、电器元件、紧固件等，均已使用或即将使用高性能钛合金。
No.3日本
1981年开始的系列深海潜水调查船“深海2000”、“深海4000”的外壳骨架、均压容器、配管等采用了钛合金。
日本船用钛合金主要有纯钛、Ti-6Al-4V、Ti-6Al-4V ELI，主要被应用于深潜器的耐压壳体及各种民用游船、渔船。
No.4中国
中国船用钛合金的研究与应用始于20世纪60年代，经过几十年的发展，已形成较完整的船用钛合金体系，能够满足舰艇、潜艇和深潜器对不同强度级别的要求。
应用领域涉及船体结构、推进系统、电力系统、电子信息系统、辅助系统、特种装置等。按屈服强度等级划分，即屈服强度在490 MPa以下为低强钛合金，具有优异的塑性；490～790 MPa为中强钛合金，高于790 MPa为高强钛合金，主要用于船舶动力工程中的耐热耐蚀部件和船舶特种机械等。
来源：搜钛网
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