Основні області застосування титанового сплаву на кораблях включають стійкі до тиску корпуси, системи трубопроводів морської води, теплообмінники, охолоджувачі, різні з'єднання труб, компоненти двигунів, підйомні пристрої та спускові пристрої. Росія та Сполучені Штати були першими країнами, які почали досліджувати титанові сплави для кораблів і створили власні системи титанових сплавів для кораблів. Росія є лідером у світі в розробці та практичному застосуванні титану для суден, з різними рівнями міцності титанових сплавів для суден, і класифікувала ці титанові сплави відповідно до їх використання. Наразі це єдина країна, де є всі титанові підводні човни. Китай почав розробляти титанові сплави для кораблів у 1960-х роках, і зараз створив серію титанових сплавів для кораблів із діапазоном міцності 320-1250 МПа. Основні марки включають сплави низької міцності, такі як TA2 і Ti31, сплави середньої міцності, такі як Ti70, Ti75 і Ti91, і сплави високої -міцності, такі як TC4, Ti80, TC11, Ti62A, Ti-B19 і Ti-B25. З точки зору типів сплавів, титанові сплави низької та середньої міцності для суден зазвичай є альфа- та майже альфа-титановими сплавами, тоді як високо{24}}титанові сплави для суден є альфа+бета-або майже бета-титановими сплавами. Низькоміцний титановий сплав має характеристики високої пластичності та гарної зварюваності, завдяки чому його легко переробляти на тонкостінні труби та придатний для виготовлення різних теплообмінників, охолоджувачів та інших матеріалів для труб; Титановий сплав середньої міцності має гарну всебічну відповідність характеристик і підходить для компонентів великої товщини, морських трубопроводів тощо; Високоміцний титановий сплав має характеристики високої міцності та низької пластичності та підходить для стійких до тиску оболонок, посудин високого тиску, спеціальних компонентів кораблів тощо.
Для структурних компонентів звичайного морського титанового сплаву, враховуючи відповідність міцності та в’язкості матеріалу, в’язкості до корозії під напругою, зварюваності тощо, рівень міцності матеріалу не повинен бути надто високим, а зрілі титанові сплави, близькі до альфа, слід вибирати якомога більше. Однак для конструкційних компонентів із особливими вимогами до міцності необхідно вибирати -високоміцні титанові сплави. З розвитком морського обладнання до темно-синього кольору висунуто вищі вимоги до характеристик титанових матеріалів, які використовуються в стійких до тиску конструкціях, таких як глибоководні-підводні апарати та глибоководні космічні станції, сприяючи розробці{-високоміцних титанових сплавів для морського використання. Підвищення міцності матеріалів може зменшити товщину поперечного-перерізу компонентів і вагу стійких до тиску конструкцій. Однак збільшення міцності часто приносить в жертву міцність матеріалів. Таким чином, збереження високої міцності при хорошій ударній в’язкості є ключем до застосування-високоміцних титанових сплавів для кораблів. Останніми роками титанові сплави з високою міцністю та в’язкістю також стали центром досліджень для різних науково-дослідних інститутів і титанових підприємств. Дослідницький підхід здійснюється з двох аспектів. З одного боку, у відповідь на нагальні потреби великих національних проектів дизайнерські підрозділи, як правило, вибирають більш зрілі матеріали з титанового сплаву. Оптимізуючи склад сплаву та процес підготовки компонентів, можна досліджувати потенціал продуктивності матеріалів і покращувати відповідність міцності та в’язкості сплавів. Багато досліджень було зосереджено на оптимізації конструкції зрілих сплавів TC4 і Ti80. З іншого боку, ми використовуємо концепцію розробки аерокосмічних високоміцних і міцних титанових сплавів для розробки нових типів високоміцних-міцних титанових сплавів для морської техніки.
Протягом періоду 13-ї п’ятирічки Північно-західний науково-дослідний інститут кольорових металів (Північно-західний інститут) провів дослідження щодо оптимізації конструкції сплаву на основі сплаву Ti80, щоб підвищити в’язкість сплаву, зберігаючи при цьому його високу міцність. Вплив - стабільних елементів, - стабільних елементів і інтерстиціальних елементів на міцність і в'язкість сплаву Ti80 було систематично вивчено з використанням комбінації розрахунків і експериментів теорії Yu Rui. Виявлено мікромеханізм впливу елементів на міцність і в'язкість сплаву за допомогою розрахунків теорії Ю Жуй. Було проведено поглиблене дослідження змін міцності та в’язкості сплаву Ti-6Al після додавання елементів Mo та Nb. Було виявлено, що елементи Mo і Nb незначно впливають на властивості сплаву на розтяг при кімнатній температурі, але можуть значно підвищити ударну в'язкість сплаву. В основному це пов’язано з додаванням стабілізуючих елементів, що змінюють фазовий склад мікроструктури, збуджують більше дислокацій і двійників деформації під ударним навантаженням, споживаючи більше ударного навантаження, тим самим покращуючи здатність сплаву протистояти поширенню тріщин і досягаючи вищих ударних характеристик. Було вивчено вплив вмісту O елемента на ударну здатність прутків зі сплаву Ti80 з різною мікроструктурою, і було виявлено, що ударна здатність більш чутлива до вмісту O елемента в сплаві. Шляхом коригування вмісту кожного елемента та системи термічної обробки було виявлено, що сплав Ti80 має найкраще співвідношення міцності та в’язкості в відпаленому стані. Його мікроструктура є бімодальною структурою, що складається з рівновісної первинної альфа-фази та бета-перехідної фази, як показано на малюнку 1.
На рисунку 2 показано вплив вмісту O на межу текучості та енергію удару сплаву Ti80 з подвійною мікроструктурою. Можна зробити висновок, що коли вміст O становить 0,1% (масова частка), межа текучості сплаву досягає 800 МПа, а енергія удару може досягати 72 Дж (стандарт випробувань GB/T229-2020). Стійкий до тиску корпус глибоководного-підводного апарату є типовим представником високо-міцного та міцного титанового сплаву, який використовується в глибоководному-обладнанні, а глибина занурення підводного апарату тісно пов’язана з питомою міцністю матеріалу. Підводний апарат Alvin у Сполучених Штатах збільшив максимальну глибину занурення з 1868 до 4500 метрів завдяки заміні стійкого до тиску матеріалу оболонки зі сталі на титан. Після подальшої модифікації титановим сплавом її проектну глибину було збільшено до 6000 метрів. Переглядаючи вибір матеріалів стійких до тиску корпусів для глибоководних підводних апаратів у різних країнах, можна побачити, що основними марками титанових матеріалів є Ti-6Al-4V (TC4) і Ti-6Al-4VELI (TC4ELI), а глибина занурення підводного апарату для трьох осіб, виготовленого з цих двох сплавів, не перевищує 7000 метрів. У 2017 році Китай самостійно розробив і успішно побудував пілотований сферичний корпус із сплаву TC4ELI та сферичний корпус із сплаву Ti80, а також успішно встановив пілотований сферичний корпус TC4ELI на підводний апарат Deep Sea Warrior з максимальною глибиною занурення не більше 7000 метрів. Максимальна глибина занурення пілотованого сферичного снаряда TC4ELI, який має форму пелюсток дині і імпортується з Росії, становить 7000 метрів. Підводний апарат «Striver» на 3 особи, виготовлений зі сплаву Ti62A, може досягати глибини занурення 10909 м. Цей сплав є високоміцним і стійким до пошкоджень титановим сплавом, спільно розробленим Інститутом металів Академії наук Китаю та Baoji Titanium Industry Co., Ltd. Міцність цього сплаву значно покращена порівняно зі сплавом TC4, але при цьому зберігаються хороша міцність і зварюваність.
Jiti Industry Co., Ltd. та інші підрозділи провели дослідження щодо оптимізації продуктивності сплаву Ti62A та розробили титановий сплав Ti542222. Показник міцності цього титанового сплаву становить 1000 МПа, а енергія удару - 40 Дж. Після обробки подвійним відпалом він має найкращу міцність, пластичність і в'язкість.
За підтримки відповідних національних проектів Північно-Західний інститут і 725-й науково-дослідний інститут Корпорації суднобудівної промисловості Китаю (CSIC) успішно розробили титанові сплави з межею текучості 800900 і 1000 МПа. Північно-Західний інститут самостійно розробив високоміцний - титановий сплав Ti-B25, який має високу міцність і хороші характеристики холодної обробки, і широко використовується в системах зв’язку на кораблях. Інститут металів Академії наук Китаю розробив титанові сплави з високою -в’язкістю 1000 і 1200 МПа для титану, який використовується в океанській інженерії, і підготував невеликими партіями корпуси з титанового сплаву для науково-експериментальної станції Abyss in-і планера Abyss у невеликих партіях, в основному замінивши сплав Ti64.
Останніми роками Китай також запровадив технологію адитивного виробництва у-виробництві глибоководного обладнання. Китайська корпорація суднобудівної промисловості Fenxi Heavy Industry Co., Ltd. спільно з Xi'an Bolite використовували технологію лазерного осадження з плавлення (LMD) для випробувального виробництва гвинтів із титанового сплаву, порожнистих оболонок тощо. Інститут металів Академії наук Китаю спільно з Шанхайським університетом науки і технологій розробили різноманітні компоненти титанового сплаву для глибоководної техніки з використанням адитивного виробництва та процесів гарячого ізостатичного пресування порошку. На основі ідеї композиції із високим переохолодженням і методу зміцнення та посилення високо{7}}міцних титанових сплавів було розроблено систему композиції титанового сплаву з рівновісним кристалом зі слабкою текстурою, придатну для процесів виробництва добавок, що дозволяє титановим сплавам, виготовленим з добавками, досягти чудової міцності, пластичної відповідності та ізотропії механічних властивостей.
Протягом періоду 14-го п’ятирічного плану Північно-Західний інститут, спираючись на підпроект Національної ключової науково-дослідної програми «Оптимізація та підготовка високоміцного та міцного титанового сплаву для глибоководних екстремальних умов експлуатації», розробив надвисокоміцний титановий сплав Ti1300G для глибоководного обладнання та високоміцний та міцний титановий сплав Ti5321G для глибоководного обладнання. виробництво на основі високоміцних і міцних титанових сплавів Ti1300 і Ti5321. Межа текучості стійкої до тиску оболонки зі сплаву Ti1300G може досягати 1250 МПа, відносне подовження більше або дорівнює 9%, енергія удару більше або дорівнює 24 Дж, а міцність на розрив більше або дорівнює 60 МПа · м1/2; Межа текучості компонентів, виготовлених із додавання сплаву Ti5321G, може досягати 1050 МПа, а коефіцієнт подовження більше або дорівнює 9%. Стійкий до тиску компонент оболонки для глибоководних-глайдерів був виготовлений із використанням сплаву Ti1300G, а глибоководний{18}}руховий гвинт ROV та експериментальний маніпулятор виготовлені із використанням сплаву Ti5321G. Наразі стійка до тиску оболонка очікує на випробування після встановлення, а ROV успішно пройшов ходові випробування в Південно-Китайському морі.
Запит про ціну
Електронна пошта:bjcxtitanium@gmail.com
Whatsapp:+8613571718779
