Bidang aplikasi utama aloi titanium pada kapal termasuk cengkerang tahan tekanan, sistem saluran paip air laut, penukar haba, penyejuk, pelbagai sambungan paip, komponen enjin, peranti mengangkat dan peranti pelancar. Rusia dan Amerika Syarikat adalah negara terawal yang terlibat dalam penyelidikan mengenai aloi titanium untuk kapal, dan membentuk sistem aloi titanium mereka sendiri untuk kapal. Rusia berada di barisan hadapan dunia dalam pembangunan dan aplikasi praktikal titanium untuk kapal, dengan tahap kekuatan aloi titanium yang berbeza untuk kapal, dan telah mengelaskan aloi titanium ini mengikut kegunaannya. Ia kini satu-satunya negara yang mempunyai semua kapal selam titanium. China mula membangunkan aloi titanium untuk kapal pada tahun 1960-an, dan kini telah membentuk satu siri aloi titanium untuk kapal dengan julat kekuatan 320-1250 MPa. Gred utama termasuk aloi kekuatan rendah seperti TA2 dan Ti31, aloi kekuatan sederhana seperti Ti70, Ti75 dan Ti91 serta aloi{17}}kekuatan tinggi seperti TC4, Ti80, TC11, Ti62A, Ti-B19 dan Ti-B25. Daripada perspektif jenis aloi, aloi titanium kekuatan rendah dan sederhana untuk kapal biasanya adalah aloi titanium alfa dan berhampiran alfa, manakala aloi titanium-kekuatan tinggi untuk kapal ialah aloi alfa+beta atau hampir beta titanium. Aloi titanium kekuatan rendah mempunyai ciri keplastikan yang tinggi dan kebolehkimpalan yang baik, menjadikannya mudah untuk diproses menjadi-tiub berdinding nipis dan sesuai untuk penyediaan pelbagai penukar haba, penyejuk dan bahan paip lain; Aloi titanium kekuatan sederhana mempunyai padanan prestasi komprehensif yang baik dan sesuai untuk komponen bahagian tebal yang besar, saluran paip laut, dll; Aloi titanium kekuatan tinggi mempunyai ciri kekuatan tinggi dan keplastikan yang rendah, dan sesuai untuk cengkerang tahan tekanan, kapal tekanan tinggi, komponen kapal khas, dll.
Untuk komponen struktur aloi titanium marin biasa, memandangkan padanan kekuatan dan keliatan bahan, keliatan patah kakisan tegasan, kebolehkimpalan, dan lain-lain, tahap kekuatan bahan tidak boleh terlalu tinggi, dan aloi titanium alfa yang matang harus dipilih sebanyak mungkin. Walau bagaimanapun, untuk komponen struktur dengan keperluan kekuatan khas, aloi titanium berkekuatan tinggi -tinggi mesti dipilih. Dengan pembangunan peralatan marin ke arah biru pekat, keperluan yang lebih tinggi telah dikemukakan untuk prestasi bahan titanium yang digunakan dalam struktur kalis tekanan seperti-submersible laut dalam dan stesen angkasa dalam, menggalakkan pembangunan aloi titanium-tinggi untuk kegunaan marin. Meningkatkan kekuatan bahan boleh mengurangkan-ketebalan keratan rentas komponen dan berat struktur tahan tekanan. Walau bagaimanapun, peningkatan kekuatan sering mengorbankan keliatan bahan. Oleh itu, mengekalkan kekuatan tinggi sambil mempunyai keliatan yang baik adalah kunci kepada penggunaan aloi titanium{10}}tinggi untuk kapal. Aloi titanium kekuatan dan keliatan tinggi juga telah menjadi tumpuan penyelidikan untuk pelbagai institut penyelidikan dan perusahaan titanium dalam beberapa tahun kebelakangan ini. Pendekatan kajian dijalankan dari dua aspek. Di satu pihak, sebagai tindak balas kepada keperluan mendesak projek nasional utama, unit reka bentuk cenderung memilih bahan aloi titanium yang lebih matang. Dengan mengoptimumkan komposisi aloi dan proses penyediaan komponen, potensi prestasi bahan boleh diterokai, dan padanan keliatan kekuatan aloi boleh dipertingkatkan. Banyak kajian telah memberi tumpuan kepada mengoptimumkan reka bentuk aloi TC4 dan Ti80 matang. Sebaliknya, kami menggunakan konsep pembangunan aloi titanium berkekuatan tinggi-aeroangkasa dan tegar untuk membangunkan jenis aloi titanium-tinggi dan tegar baharu untuk kejuruteraan marin.
Dalam tempoh Rancangan Lima Tahun Ke-13, Institut Penyelidikan Logam Bukan Feri Barat Laut (Institut Barat Laut) menjalankan penyelidikan mengenai reka bentuk pengoptimuman komposisi aloi berdasarkan aloi Ti80, bertujuan untuk meningkatkan keliatan aloi sambil mengekalkan kekuatannya yang tinggi. Pengaruh - unsur stabil, - unsur stabil dan unsur interstisial pada kekuatan dan keliatan aloi Ti80 telah dikaji secara sistematik menggunakan gabungan pengiraan dan eksperimen teori Yu Rui. Mekanisme mikro pengaruh unsur terhadap kekuatan dan keliatan aloi telah didedahkan melalui pengiraan teori Yu Rui. Kajian mendalam telah dijalankan ke atas perubahan dalam kekuatan dan keliatan aloi Ti-6Al selepas menambahkan unsur Mo dan Nb. Didapati bahawa unsur Mo dan Nb mempunyai sedikit kesan ke atas sifat tegangan suhu bilik aloi, tetapi boleh meningkatkan keliatan impak aloi dengan ketara. Ini terutamanya disebabkan oleh penambahan - elemen penstabil yang mengubah komposisi fasa dalam struktur mikro, lebih banyak kehelan dan kembar ubah bentuk yang menarik di bawah beban hentaman, memakan lebih banyak beban hentaman, dengan itu meningkatkan keupayaan aloi untuk menahan penyebaran retak dan mencapai prestasi impak yang lebih tinggi. Pengaruh kandungan unsur O terhadap prestasi impak bar aloi Ti80 dengan struktur mikro yang berbeza telah dikaji, dan didapati prestasi impak lebih sensitif kepada kandungan unsur O dalam aloi. Dengan melaraskan kandungan setiap elemen dan sistem rawatan haba, didapati aloi Ti80 mempunyai padanan keliatan kekuatan terbaik dalam keadaan anil. Struktur mikronya ialah struktur bimodal yang terdiri daripada fasa alfa primer yang sama dan fasa peralihan beta, seperti yang ditunjukkan dalam Rajah 1.
Rajah 2 menunjukkan kesan kandungan O terhadap kekuatan hasil dan tenaga hentaman aloi Ti80 dengan dwi struktur mikro. Dapat disimpulkan bahawa apabila kandungan O ialah 0.1% (pecahan jisim), kekuatan hasil aloi mencapai 800 MPa dan tenaga hentaman boleh mencapai 72 J (standard ujian GB/T229-2020). Cengkerang tahan tekanan bagi tenggelam-laut dalam ialah wakil tipikal bagi-kekuatan tinggi dan aloi titanium tegar yang digunakan dalam-peralatan laut dalam, dan kedalaman selam tenggelam berkait rapat dengan kekuatan khusus bahan. Kapal selam Alvin di Amerika Syarikat telah meningkatkan kedalaman menyelam maksimumnya daripada 1868 kepada 4500 meter dengan menggantikan bahan cengkerang tahan tekanan daripada keluli kepada titanium. Selepas pengubahsuaian selanjutnya dengan aloi titanium, kedalaman reka bentuknya telah ditingkatkan kepada 6000 meter. Melihat kepada pemilihan bahan cengkerang tahan tekanan untuk kapal selam laut dalam di pelbagai negara, dapat dilihat bahawa gred utama bahan titanium ialah Ti-6Al-4V (TC4) dan Ti-6Al-4VELI (TC4ELI), dan kedalaman menyelam tenggelam tiga orang yang diperbuat daripada kedua-dua aloi ini tidak melebihi 7000 meter. Pada tahun 2017, China secara bebas membangunkan dan berjaya membina cangkerang sfera berawak aloi TC4ELI dan cangkerang sfera berawak aloi Ti80, dan berjaya memasang cangkerang sfera berawak TC4ELI pada kapal selam Deep Sea Warrior, dengan kedalaman menyelam maksimum tidak lebih daripada 7000 meter. Kedalaman menyelam maksimum cengkerang sfera berawak TC4ELI, yang berbentuk seperti kelopak tembikai dan diimport dari Rusia, ialah 7000m. Perendaman 3-orang "Striver" yang diperbuat daripada aloi Ti62A boleh mencapai kedalaman selam 10909m Aloi itu adalah aloi titanium yang tahan terhadap kerosakan kekuatan tinggi dan keliatan tinggi yang dibangunkan bersama oleh Institut Logam Akademi Sains China dan Baoji Titanium Industry Co., Ltd. Kekuatan aloi ini bertambah baik berbanding aloi yang baik, berbanding dengan aloi TC4 yang baik. kebolehkimpalan.
Jiti Industry Co., Ltd. dan unit lain telah menjalankan penyelidikan pengoptimuman prestasi pada aloi Ti62A dan membangunkan aloi titanium Ti542222. Indeks kekuatan hasil aloi titanium ini ialah 1000MPa, dan tenaga hentaman ialah 40J. Selepas rawatan penyepuhlindapan berganda, ia mempunyai padanan keliatan keplastikan kekuatan terbaik.
Dengan sokongan projek nasional yang berkaitan, Northwest Institute dan 725th Research Institute of China Shipbuilding Industry Corporation (CSIC) telah berjaya membangunkan aloi titanium dengan kekuatan hasil 800900 dan 1000MPa. Northwest Institute secara bebas telah membangunkan aloi titanium jenis - tinggi -kekuatan tinggi Ti-B25, yang mempunyai ciri kekuatan tinggi dan prestasi kerja sejuk yang baik, dan telah digunakan secara meluas dalam sistem komunikasi kapal. Institut Logam Akademi Sains China telah membangunkan aloi titanium berkekuatan 1000 dan 1200MPa tinggi-tinggi dan keliatan tinggi untuk titanium yang digunakan dalam kejuruteraan lautan, dan telah menyediakan cengkerang aloi titanium untuk stesen percubaan saintifik-situ Abyss dan glider Abyss4 pada asasnya menggantikan aloi Ti6 dalam kelompok kecil.
Dalam beberapa tahun kebelakangan ini, China juga telah memperkenalkan teknologi pembuatan aditif ke dalam-pembuatan peralatan laut dalam. China Shipbuilding Industry Corporation Fenxi Heavy Industry Co., Ltd., bersama dengan Xi'an Bolite, telah menggunakan teknologi pemendapan lebur laser (LMD) untuk mencuba menghasilkan kipas aloi titanium, cangkerang berongga, dll. Institut Logam Akademi Sains China, bersama-sama Universiti Sains dan Teknologi Shanghai, telah membangunkan pelbagai komponen aloi titanium kejuruteraan laut dalam-dalam menggunakan pembuatan bahan tambahan dan proses penekanan isostatik panas serbuk. Berdasarkan idea reka bentuk komposisi penyejukan rendah yang tinggi dan kaedah pengukuhan dan peneguhan aloi titanium berkekuatan tinggi-tinggi, tekstur yang lemah, sistem komposisi aloi titanium kristal equiaxed yang sesuai untuk proses pembuatan aditif telah dibangunkan, membolehkan aloi titanium yang dihasilkan dengan bahan tambahan mencapai kekuatan yang sangat baik, padanan plastik dan isotropi sifat mekanikal.
Dalam tempoh Rancangan Lima Tahun Ke-14, Northwest Institute, bergantung pada subprojek Program R&D Utama Negara "Pengoptimuman dan Penyediaan Komposisi Aloi Titanium Kekuatan Tinggi dan Tegar untuk Persekitaran Perkhidmatan Ekstrem Laut Dalam", membangunkan aloi titanium kekuatan ultra tinggi Ti1300G untuk peralatan laut dalam dan kekuatan tinggi dan kekuatan tinggi aloi titanium berasaskan Ti53a1G berasaskan kekuatan tinggi dan lasak aloi titanium Ti53a1G. aloi titanium Ti1300 dan Ti5321. Kekuatan hasil cangkang tahan tekanan aloi Ti1300G boleh mencapai 1250MPa, pemanjangan Lebih besar daripada atau sama dengan 9%, tenaga hentaman Lebih besar daripada atau sama dengan 24J, dan keliatan patah Lebih besar daripada atau sama dengan 60MPa · m1/2; Kekuatan hasil komponen pembuatan aditif aloi Ti5321G boleh mencapai 1050MPa, dan kadar pemanjangan lebih besar daripada atau sama dengan 9%. Komponen cengkerang tahan tekanan untuk peluncur laut-dalam telah disediakan menggunakan aloi Ti1300G, dan kipas pendorong ROV laut dalam dan lengan manipulator eksperimen disediakan menggunakan aloi Ti5321G. Pada masa ini, cengkerang tahan tekanan sedang menunggu untuk ujian selepas pemasangan, dan ROV telah berjaya melepasi ujian laut di Laut China Selatan.
Minta Sebut Harga
e-mel:bjcxtitanium@gmail.com
Whatsapp:+8613571718779
