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钛在舰船工业中的应用

时间:2021-02-25 07:30:19 点击:178次

钛在舰船工业中的应用,主要利用其优良的耐腐蚀性能,还有低密度、记忆性、无磁性等。
 
钛及钛合金广泛应用于核潜艇、深潜器、原子能破冰船、水翼船、气垫船、扫雷艇,以及螺旋桨推进器、鞭状天线、海水管路、冷凝器、热交换器、声学装置、消防设备上等。
主要应用的合金有:工业纯钛、Ti-6AI-4V、 Ti-6AI-4V ELI、Ti-6Al-2Nb-1Ta-0. 8Mo、Ti-3 Al-2.5V以及IT-3B (Ti-4Al-2V),IIT-7M (T-2A1-2. 5Zr)。
(1) 核潜艇。俄罗斯在建造钛合金核潜艇研究和制造技术上,处于国际领先地位,也是用钛合金最先建造耐压壳体的国家。高峰时期,潜艇用钛合金厚板和管材的年产量曾达万吨,占钛合金加工材年产量的30%~50%。从20世纪60年代起,俄罗斯研制的核潜艇已有4代,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。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、噪声小、维修次数少等优点。
(2)全钛船。日本在制造钛船方面有很好的实践经验。20世纪90年代,东邦钛公司、日生工业公司、藤新造船所、江藤造船所等都曾建造了全钛渔船或快艇。全钛船的优点是质量轻、速度
快、发动机小、燃料费用少、二氧化碳排量少、不需要表面涂层、附着物易清理等,缺点是材料成本高、加工制造技术难度大、保护要求严。试船的结果显示船速稳定性振动和噪声等性能都很好。
(3)原子动力船。俄罗斯使用钛合金代替不锈钢制造舰船的蒸汽发动机、热交换器、冷却器,克服了腐蚀破坏。俄罗斯现有原子动力破冰船的动力装置广泛使用钛制蒸汽发动机。使用钛合金可使其发动机使用寿命延长数10倍以上
(4)深潜器、救援艇的相关部件。美国、日本、法国先后都建造深潜器,采用钛和钛合金制造耐压壳体。其中,有美国Aivin号、Sea-Cliff 号深潜器,法国SM97号、日本“深海2000”号,还有美国海军深海救援艇等都有钛制部件。
(5)声纳导流罩。钛合金声纳导流罩综合性能优越,被应用于俄罗斯“库尔斯克号”、“明斯克”、“ 基辅”号航空母舰的声纳系统中。根据水下、水面应用的要求不同,目前我国海军在役舰艇声纳导流罩所选用的壳板透声材料基本有两种,一种是不锈钢,另一种是纤维增强的玻璃钢。
(6)螺旋桨。螺旋桨材料要求强度高,在海水介质中疲劳性能好、耐冲刷和空泡腐蚀、钛合金可满足上述综合性能要求。美国海军首先在水翼艇上使用直径为1500mm、四叶可拆式超空泡钛合金螺旋桨。我国于1972年研制成水翼快艇螺旋桨,至今已生产直径为450~1100mm各类钛合金螺旋桨,最大可生产直径为1200mm、质量达130kg的固定钛合金螺旋桨。长期使用表明,钛合金螺旋桨使用寿命超过铜合金桨的5倍以上。
(7)舰船泵、阀及管系。舰艇上的泵、阀及管子,由于工作条件非常恶劣,使用铜、不锈钢制造管路只有2~5年寿命,更换后钛合金后效果良好,适用于高流速的动海水管路。俄罗斯的舰船管路的寿命标准规定了三个年限要求,即第一次进船坞维修的期限为8~9年;服役寿命应不少于15年;全寿命要求所有等级舰船应在25~ 30年期间可靠运行。
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