Οι κύριοι τομείς εφαρμογής του κράματος τιτανίου στα πλοία περιλαμβάνουν ανθεκτικά στην πίεση κελύφη, συστήματα αγωγών θαλασσινού νερού, εναλλάκτες θερμότητας, ψύκτες, διάφορους συνδέσμους σωλήνων, εξαρτήματα κινητήρα, συσκευές ανύψωσης και συσκευές εκτόξευσης. Η Ρωσία και οι Ηνωμένες Πολιτείες ήταν οι πρώτες χώρες που συμμετείχαν σε έρευνα για κράματα τιτανίου για πλοία και δημιούργησαν τα δικά τους συστήματα κραμάτων τιτανίου για πλοία. Η Ρωσία βρίσκεται στην πρώτη γραμμή του κόσμου στην ανάπτυξη και την πρακτική εφαρμογή του τιτανίου για πλοία, με διαφορετικά επίπεδα αντοχής κραμάτων τιτανίου για πλοία, και έχει ταξινομήσει αυτά τα κράματα τιτανίου ανάλογα με τις χρήσεις τους. Αυτή τη στιγμή είναι η μόνη χώρα με όλα τα υποβρύχια τιτανίου. Η Κίνα άρχισε να αναπτύσσει κράματα τιτανίου για πλοία τη δεκαετία του 1960 και τώρα έχει δημιουργήσει μια σειρά από κράματα τιτανίου για πλοία με εύρος αντοχής 320-1250 MPa. Οι κύριες κατηγορίες περιλαμβάνουν κράματα χαμηλής αντοχής όπως TA2 και Ti31, κράματα μέσης αντοχής όπως Ti70, Ti75 και Ti91 και κράματα υψηλής{17} αντοχής όπως TC4, Ti80, TC11, Ti62A, Ti{19}}B19 και Ti{21}}B2. Από την άποψη των τύπων κραμάτων, τα κράματα τιτανίου χαμηλής αντοχής και μέσης αντοχής για πλοία είναι συνήθως άλφα και σχεδόν κράματα τιτανίου άλφα, ενώ τα κράματα τιτανίου υψηλής{24}}αντοχής για πλοία είναι άλφα+βήτα ή σχεδόν κράματα τιτανίου. Το κράμα τιτανίου χαμηλής αντοχής έχει τα χαρακτηριστικά της υψηλής πλαστικότητας και της καλής συγκολλητικότητας, καθιστώντας εύκολη την επεξεργασία σε σωλήνες με λεπτά τοιχώματα και κατάλληλο για την παρασκευή διαφόρων εναλλάκτη θερμότητας, ψύκτες και άλλα υλικά σωλήνων. Το κράμα τιτανίου μέσης αντοχής έχει καλή συνολική αντιστοίχιση απόδοσης και είναι κατάλληλο για εξαρτήματα μεγάλου πάχους, θαλάσσιους αγωγούς κ.λπ. Το κράμα τιτανίου υψηλής αντοχής έχει τα χαρακτηριστικά υψηλής αντοχής και χαμηλής πλαστικότητας και είναι κατάλληλο για ανθεκτικά στην πίεση κελύφη, δοχεία υψηλής πίεσης, ειδικά εξαρτήματα πλοίων κ.λπ.
Για τα συνηθισμένα δομικά εξαρτήματα από κράμα τιτανίου θαλάσσης, λαμβάνοντας υπόψη την αντιστοίχιση αντοχής και σκληρότητας υλικού, αντοχή σε θραύση λόγω διάβρωσης, συγκολλησιμότητα κ.λπ., το επίπεδο αντοχής του υλικού δεν πρέπει να είναι πολύ υψηλό και θα πρέπει να επιλέγονται όσο το δυνατόν περισσότερο ώριμα κράματα άλφα τιτανίου. Ωστόσο, για δομικά εξαρτήματα με ειδικές απαιτήσεις αντοχής, πρέπει να επιλέγονται κράματα τιτανίου υψηλής- αντοχής. Με την ανάπτυξη του θαλάσσιου εξοπλισμού προς το βαθύ μπλε, έχουν προταθεί υψηλότερες απαιτήσεις για την απόδοση υλικών τιτανίου που χρησιμοποιούνται σε δομές ανθεκτικές στην πίεση, όπως υποβρύχια βαθιάς-θαλάσσης και διαστημικούς σταθμούς, προωθώντας την ανάπτυξη κραμάτων τιτανίου υψηλής- αντοχής για θαλάσσια χρήση. Η βελτίωση της αντοχής των υλικών μπορεί να μειώσει το πάχος-διατομής των εξαρτημάτων και το βάρος των ανθεκτικών στην πίεση κατασκευών. Ωστόσο, η αύξηση της αντοχής συχνά θυσιάζει την ανθεκτικότητα των υλικών. Επομένως, η διατήρηση της υψηλής αντοχής ενώ έχει καλή σκληρότητα είναι το κλειδί για την εφαρμογή κραμάτων τιτανίου υψηλής αντοχής για πλοία. Τα κράματα τιτανίου υψηλής αντοχής και σκληρότητας έχουν γίνει επίσης ερευνητικό κέντρο για διάφορα ερευνητικά ινστιτούτα και επιχειρήσεις τιτανίου τα τελευταία χρόνια. Η ερευνητική προσέγγιση πραγματοποιείται από δύο πλευρές. Αφενός, ανταποκρινόμενοι στις επείγουσες ανάγκες μεγάλων εθνικών έργων, οι μονάδες σχεδιασμού τείνουν να επιλέγουν πιο ώριμα υλικά από κράμα τιτανίου. Με τη βελτιστοποίηση της σύνθεσης του κράματος και της διαδικασίας προετοιμασίας συστατικών, μπορεί να διερευνηθεί το δυναμικό απόδοσης των υλικών και να βελτιωθεί η αντιστοίχιση αντοχής των κραμάτων. Πολλές μελέτες έχουν επικεντρωθεί στη βελτιστοποίηση του σχεδιασμού των ώριμων κραμάτων TC4 και Ti80. Από την άλλη πλευρά, βασιζόμαστε στην ιδέα της ανάπτυξης των κραμάτων τιτανίου υψηλής αντοχής και σκληρής αεροδιαστημικής για να αναπτύξουμε νέους τύπους κραμάτων τιτανίου υψηλής
Κατά τη διάρκεια της περιόδου του 13ου Πενταετούς Σχεδίου, το Northwest Nonferrous Metals Research Institute (Northwest Institute) διεξήγαγε έρευνα σχετικά με το σχεδιασμό βελτιστοποίησης της σύνθεσης του κράματος με βάση το κράμα Ti80, με στόχο τη βελτίωση της σκληρότητας του κράματος διατηρώντας παράλληλα την υψηλή αντοχή του. Η επίδραση των - σταθερών στοιχείων, - σταθερών στοιχείων και των ενδιάμεσων στοιχείων στην αντοχή και τη σκληρότητα του κράματος Ti80 μελετήθηκε συστηματικά χρησιμοποιώντας έναν συνδυασμό υπολογισμών και πειραμάτων της θεωρίας Yu Rui. Ο μικρομηχανισμός της επιρροής του στοιχείου στην αντοχή και τη σκληρότητα του κράματος αποκαλύφθηκε μέσω των υπολογισμών της θεωρίας Yu Rui. Διεξήχθη σε βάθος έρευνα σχετικά με τις αλλαγές στην αντοχή και τη σκληρότητα του κράματος Ti{11}}6Al μετά την προσθήκη στοιχείων Mo και Nb. Διαπιστώθηκε ότι τα στοιχεία Mo και Nb έχουν μικρή επίδραση στις ιδιότητες εφελκυσμού σε θερμοκρασία δωματίου του κράματος, αλλά μπορούν να βελτιώσουν σημαντικά την αντοχή σε κρούση του κράματος. Αυτό αποδίδεται κυρίως στην προσθήκη - σταθεροποιητικών στοιχείων που αλλάζουν τη σύνθεση φάσης στη μικροδομή, διεγείροντας περισσότερες εξαρθρώσεις και παραμορφώσεις δίδυμων υπό κρουστικό φορτίο, καταναλώνοντας περισσότερο κρουστικό φορτίο, βελτιώνοντας έτσι την ικανότητα του κράματος να αντιστέκεται στη διάδοση ρωγμών και επιτυγχάνοντας υψηλότερη απόδοση κρούσης. Μελετήθηκε η επίδραση της περιεκτικότητας σε στοιχείο Ο στην απόδοση κρούσης των ράβδων κράματος Ti80 με διαφορετική μικροδομή και βρέθηκε ότι η απόδοση κρούσης είναι πιο ευαίσθητη στην περιεκτικότητα σε στοιχείο Ο στο κράμα. Με την προσαρμογή της περιεκτικότητας κάθε στοιχείου και του συστήματος θερμικής επεξεργασίας, διαπιστώθηκε ότι το κράμα Ti80 έχει την καλύτερη αντιστοίχιση σκληρότητας αντοχής στην κατάσταση ανόπτησης. Η μικροδομή του είναι μια διτροπική δομή που αποτελείται από ισοαξονική πρωτογενή άλφα φάση και βήτα μεταβατική φάση, όπως φαίνεται στο Σχήμα 1.
Το Σχήμα 2 δείχνει την επίδραση της περιεκτικότητας σε Ο στην αντοχή διαρροής και την ενέργεια κρούσης του κράματος Ti80 με διπλή μικροδομή. Μπορεί να συναχθεί το συμπέρασμα ότι όταν η περιεκτικότητα σε Ο είναι 0,1% (κλάσμα μάζας), η αντοχή διαρροής του κράματος φτάνει τα 800 MPa και η ενέργεια κρούσης μπορεί να φτάσει τα 72 J (πρότυπο δοκιμής GB/T229-2020). Το ανθεκτικό στην πίεση κέλυφος ενός υποβρυχίου βαθέων-θαλασσινών είναι τυπικός εκπρόσωπος υψηλής{10}}αντοχής και σκληρού κράματος τιτανίου που χρησιμοποιείται σε εξοπλισμό βαθιάς-θάλασσας και το βάθος κατάδυσης του υποβρυχίου σχετίζεται στενά με την ειδική αντοχή του υλικού. Το υποβρύχιο Alvin στις Ηνωμένες Πολιτείες αύξησε το μέγιστο βάθος κατάδυσής του από 1868 σε 4500 μέτρα αντικαθιστώντας το ανθεκτικό στην πίεση υλικό κελύφους από χάλυβα σε τιτάνιο. Μετά από περαιτέρω τροποποίηση με κράμα τιτανίου, το βάθος σχεδιασμού του έχει αυξηθεί στα 6000 μέτρα. Εξετάζοντας την επιλογή υλικού για ανθεκτικά στην πίεση κελύφη για υποβρύχια βαθέων υδάτων σε διάφορες χώρες, μπορεί να φανεί ότι οι κύριες ποιότητες υλικών τιτανίου είναι Ti-6Al-4V (TC4) και Ti-6Al-4VELI (TC4ELI) και το βάθος κατάδυσης ενός υποβρυχίου τριών ατόμων από αυτά τα δύο κράματα δεν είναι μεγαλύτερο από 700 μέτρα. Το 2017, η Κίνα ανέπτυξε ανεξάρτητα και κατασκεύασε με επιτυχία το επανδρωμένο σφαιρικό κέλυφος από κράμα TC4ELI και το επανδρωμένο σφαιρικό κέλυφος από κράμα Ti80 και τοποθέτησε με επιτυχία το επανδρωμένο σφαιρικό κέλυφος TC4ELI στο υποβρύχιο Deep Sea Warrior, με μέγιστο βάθος κατάδυσης που δεν υπερβαίνει τα 7000 μέτρα. Το μέγιστο βάθος κατάδυσης του επανδρωμένου σφαιρικού κελύφους TC4ELI, το οποίο έχει σχήμα πεπονιού και εισάγεται από τη Ρωσία, είναι 7000 μέτρα. Το υποβρύχιο 3 ατόμων "Striver" από κράμα Ti62A μπορεί να φτάσει σε βάθος κατάδυσης 10909 m. σκληρότητα και συγκολλησιμότητα.
Η Jiti Industry Co., Ltd. και άλλες μονάδες διεξήγαγαν έρευνα βελτιστοποίησης απόδοσης στο κράμα Ti62A και ανέπτυξαν κράμα τιτανίου Ti542222. Ο δείκτης αντοχής διαρροής αυτού του κράματος τιτανίου είναι 1000 MPa και η ενέργεια κρούσης είναι 40 J. Μετά από επεξεργασία διπλής ανόπτησης, έχει την καλύτερη αντιστοίχιση σκληρότητας πλαστικότητας αντοχής.
Με την υποστήριξη σχετικών εθνικών έργων, το Northwest Institute και το 725th Research Institute of China Shipbuilding Industry Corporation (CSIC) ανέπτυξαν με επιτυχία κράματα τιτανίου με ισχύ απόδοσης 800900 και 1000 MPa. Το Northwest Institute έχει αναπτύξει ανεξάρτητα ένα υψηλής{4}}αντοχής - τύπου κράμα τιτανίου Ti-B25, το οποίο έχει τα χαρακτηριστικά υψηλής αντοχής και καλής απόδοσης ψυχρής εργασίας και έχει χρησιμοποιηθεί ευρέως σε συστήματα επικοινωνίας πλοίων. Το Ινστιτούτο Μετάλλων της Κινεζικής Ακαδημίας Επιστημών έχει αναπτύξει κράματα τιτανίου 1000 και 1200 MPa υψηλής αντοχής και σκληρότητας για τιτάνιο που χρησιμοποιούνται στη μηχανική των ωκεανών και έχει ετοιμάσει κελύφη από κράμα τιτανίου για το Abyss in{12}}situ επιστημονικό πειραματικό σταθμό Abyss in{11}.
Τα τελευταία χρόνια, η Κίνα έχει επίσης εισαγάγει την τεχνολογία κατασκευής προσθέτων στην κατασκευή εξοπλισμού βαθέων-θαλασσών. Η China Shipbuilding Industry Corporation Fenxi Heavy Industry Co., Ltd., σε συνδυασμό με την Xi'an Bolite, χρησιμοποίησε τεχνολογία εναπόθεσης τήξης με λέιζερ (LMD) για να παράγει δοκιμαστικά έλικες από κράμα τιτανίου, κοίλα κελύφη κ.λπ. εξαρτήματα από κράμα τιτανίου μηχανικής βαθιάς-θαλάσσιας μηχανικής που χρησιμοποιούν διεργασίες παραγωγής πρόσθετων και ισοστατικής συμπίεσης με θερμή σκόνη. Με βάση τη σχεδιαστική ιδέα της σύνθεσης υψηλής υπόψυξης και της μεθόδου ενίσχυσης και σκλήρυνσης των κραμάτων τιτανίου υψηλής-αντοχής, έχει αναπτυχθεί ένα σύστημα σύνθεσης κράματος τιτανίου με ασθενή υφή, ισοαξονισμένου κρυστάλλου κατάλληλο για διαδικασίες παραγωγής πρόσθετων, το οποίο επιτρέπει στα κράματα τιτανίου που κατασκευάζονται με πρόσθετα να ταιριάζουν και να επιτυγχάνουν εξαιρετική αντοχή σε πλαστική, μηχανική.
Κατά τη διάρκεια της περιόδου του 14ου Πενταετούς Σχεδίου, το Northwest Institute, βασιζόμενο στο υποέργο του National Key R&D Program "Optimization and Preparation of High Strength and Tough Titanium Alloy Composition for Deep Sea Extreme Service Environment", ανέπτυξε εξαιρετικά υψηλής αντοχής κράμα τιτανίου Ti1300G για εξοπλισμό βαθιάς θάλασσας και εξοπλισμό υψηλής αντοχής και σκληρής ασφάλισης με βάση Tiuf3a21 σε υψηλής αντοχής και σκληρά κράματα τιτανίου Ti1300 και Ti5321. Η αντοχή διαρροής του ανθεκτικού στην πίεση κελύφους από κράμα Ti1300G μπορεί να φτάσει τα 1250 MPa, επιμήκυνση μεγαλύτερη από ή ίση με 9%, ενέργεια κρούσης μεγαλύτερη ή ίση με 24J και αντοχή σε θραύση μεγαλύτερη από ή ίση με 60MPa · m1/2. Η αντοχή διαρροής των εξαρτημάτων που κατασκευάζονται με πρόσθετο κράματος Ti5321G μπορεί να φτάσει τα 1050 MPa και ο ρυθμός επιμήκυνσης είναι μεγαλύτερος ή ίσος με 9%. Ένα ανθεκτικό στην πίεση εξάρτημα κελύφους για ανεμόπτερα βαθιάς-θαλάσσης παρασκευάστηκε χρησιμοποιώντας κράμα Ti1300G και μια προπέλα ώθησης ROV βαθιάς-θαλάσσης και πειραματικός βραχίονας χειριστή με χρήση κράματος Ti5321G. Επί του παρόντος, το ανθεκτικό στην πίεση κέλυφος περιμένει για δοκιμή μετά την εγκατάσταση και το ROV έχει περάσει επιτυχώς τις θαλάσσιες δοκιμές στη Θάλασσα της Νότιας Κίνας.
Ζητήστε προσφορά
E-mail:bjcxtitanium@gmail.com
Whatsapp:+8613571718779
