鈦合金在艦船上的應用
發布時間：2021-01-30
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。
No.1俄羅斯
俄羅斯是世界上研制和使用船用鈦合金最早的國家，也是船用鈦合金使用范圍最廣泛、數量最多的國家，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年建造第一艘“ALFA”級核潛艇，70-80年代又相繼造了6艘，每艘用鈦約3000t，最大下潛深度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。
來源：搜鈦網
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