Основните области на приложение на титановата сплав на корабите включват устойчиви на налягане черупки, тръбопроводни системи за морска вода, топлообменници, охладители, различни тръбни съединения, компоненти на двигатели, повдигащи устройства и устройства за изстрелване. Русия и Съединените щати бяха първите страни, които започнаха да изследват титанови сплави за кораби и създадоха свои собствени системи от титанови сплави за кораби. Русия е в челните редици на света в разработването и практическото приложение на титан за кораби, с различни нива на якост на титанови сплави за кораби и е класифицирала тези титанови сплави според употребата им. В момента това е единствената страна с всички титанови подводници. Китай започва да разработва титанови сплави за кораби през 60-те години на миналия век и сега е създал серия от титанови сплави за кораби с диапазон на якост от 320-1250 MPa. Основните класове включват сплави с ниска якост като TA2 и Ti31, сплави със средна якост като Ti70, Ti75 и Ti91 и сплави с висока -якост като TC4, Ti80, TC11, Ti62A, Ti-B19 и Ti-B25. От гледна точка на типовете сплави, титановите сплави с ниска и средна якост за кораби обикновено са алфа и почти алфа титанови сплави, докато титаниеви сплави с висока -якост за кораби са алфа+бета или почти бета титанови сплави. Титановата сплав с ниска якост има характеристиките на висока пластичност и добра заваряемост, което я прави лесна за обработка в тънкостенни тръби и е подходяща за подготовката на различни топлообменници, охладители и други материали за тръби; Титановата сплав със средна якост има добро цялостно съвпадение на производителността и е подходяща за компоненти с голяма дебелина, морски тръбопроводи и т.н.; Титановата сплав с висока якост има характеристиките на висока якост и ниска пластичност и е подходяща за устойчиви на налягане черупки, съдове под високо налягане, специални корабни компоненти и др.
За структурни компоненти от обикновена морска титаниева сплав, като се има предвид съвпадението на якостта и издръжливостта на материала, устойчивостта на счупване на корозия под напрежение, заваряемостта и т.н., нивото на якост на материала не трябва да бъде твърде високо и зрелите почти алфа титанови сплави трябва да бъдат избрани колкото е възможно повече. Въпреки това, за структурни компоненти със специални изисквания за якост трябва да се изберат титанови сплави с висока{2}}якост. С развитието на морското оборудване към наситено синьо бяха поставени по-високи изисквания за ефективността на титаниеви материали, използвани в устойчиви на натиск конструкции, като дълбоко-водни подводници и дълбоководни космически станции, насърчавайки разработването на високо-якостни титанови сплави за морска употреба. Подобряването на здравината на материалите може да намали дебелината на напречното-сечение на компонентите и теглото на устойчивите на натиск конструкции. Увеличаването на здравината обаче често жертва издръжливостта на материалите. Следователно поддържането на висока якост при добра издръжливост е ключът към приложението на титанови сплави с висока{10}}якост за кораби. Титановите сплави с висока якост и издръжливост също се превърнаха в изследователска гореща точка за различни изследователски институти и титанови предприятия през последните години. Изследователският подход се осъществява от два аспекта. От една страна, в отговор на спешните нужди на големи национални проекти, дизайнерските звена са склонни да избират по-зрели материали от титанови сплави. Чрез оптимизиране на състава на сплавта и процеса на подготовка на компонентите може да се проучи потенциалът за производителност на материалите и може да се подобри съответствието на здравината и издръжливостта на сплавите. Много проучвания са фокусирани върху оптимизирането на дизайна на зрели сплави TC4 и Ti80. От друга страна, ние черпим от концепцията за развитие на аерокосмически високоякостни и здрави титанови сплави, за да разработим нови видове високоякостни и здрави титанови сплави за морското инженерство.
По време на 13-ия петгодишен план Северозападният изследователски институт за цветни метали (Северозападен институт) проведе изследване върху дизайна за оптимизиране на състава на сплавта на базата на сплав Ti80, с цел да подобри издръжливостта на сплавта, като същевременно запази нейната висока якост. Влиянието на - стабилни елементи, - стабилни елементи и интерстициални елементи върху якостта и издръжливостта на сплавта Ti80 беше систематично изследвано с помощта на комбинация от изчисления и експерименти на теорията на Yu Rui. Микромеханизмът на влиянието на елемента върху якостта и издръжливостта на сплавта беше разкрит чрез изчисленията на теорията на Yu Rui. Бяха проведени задълбочени изследвания на промените в якостта и издръжливостта на сплавта Ti-6Al след добавяне на Mo и Nb елементи. Установено е, че елементите Mo и Nb имат малък ефект върху свойствата на опън на сплавта при стайна температура, но могат значително да подобрят ударната якост на сплавта. Това се дължи главно на добавянето на стабилизиращи елементи, променящи фазовия състав в микроструктурата, възбуждайки повече дислокации и двойни деформации при ударно натоварване, консумирайки повече ударно натоварване, като по този начин подобрява способността на сплавта да устои на разпространението на пукнатини и постигане на по-висока производителност при удар. Изследвано е влиянието на съдържанието на O елемент върху ударните характеристики на пръти от сплав Ti80 с различна микроструктура и е установено, че ударните характеристики са по-чувствителни към съдържанието на O елемент в сплавта. Чрез регулиране на съдържанието на всеки елемент и системата за термична обработка беше установено, че сплавта Ti80 има най-доброто съвпадение на якост и якост в отгрято състояние. Неговата микроструктура е бимодална структура, съставена от равноосна първична алфа фаза и бета преходна фаза, както е показано на фигура 1.
Фигура 2 показва ефекта на съдържанието на O върху границата на провлачване и енергията на удар на сплав Ti80 с двойна микроструктура. Може да се заключи, че когато съдържанието на O е 0,1% (масова част), границата на провлачване на сплавта достига 800 MPa, а енергията на удара може да достигне 72 J (стандарт за изпитване GB/T229-2020). Устойчивата на натиск обвивка на дълбоко-морска подводница е типичен представител на висока-здрава и здрава титанова сплав, използвана в дълбоководно-оборудване, а дълбочината на гмуркане на подводницата е тясно свързана със специфичната здравина на материала. Подводницата Alvin в Съединените щати увеличи максималната си дълбочина на гмуркане от 1868 на 4500 метра чрез замяна на устойчивия на натиск материал на корпуса от стомана на титан. След допълнителна модификация с титаниева сплав проектната му дълбочина е увеличена до 6000 метра. Разглеждайки избора на материали за устойчиви на натиск черупки за дълбоководни подводници в различни страни, може да се види, че основните степени на титанови материали са Ti-6Al-4V (TC4) и Ti-6Al-4VELI (TC4ELI), а дълбочината на гмуркане на подводница за трима души, изработена от тези две сплави, не е по-голяма от 7000 метра. През 2017 г. Китай независимо разработи и успешно построи пилотирана сферична обвивка от сплав TC4ELI и сферична обвивка от сплав Ti80 и успешно инсталира пилотираната сферична обвивка TC4ELI на подводницата Deep Sea Warrior с максимална дълбочина на гмуркане не повече от 7000 метра. Максималната дълбочина на гмуркане на пилотираната сферична обвивка TC4ELI, която е с формата на венчелистчета от пъпеш и е внесена от Русия, е 7000 м. Потопяемата лодка "Striver" за 3 души, изработена от сплав Ti62A, може да достигне дълбочина на гмуркане от 10909 m. Сплавта е устойчива на повреди титаниева сплав с висока якост и висока якост, съвместно разработена от Института по метали на Китайската академия на науките и Baoji Titanium Industry Co., Ltd. Якостта на тази сплав е значително подобрена в сравнение със сплавта TC4, като същевременно се запазва добра якост и заваряемост.
Jiti Industry Co., Ltd. и други звена са провели проучване за оптимизиране на производителността на сплав Ti62A и са разработили титанова сплав Ti542222. Индексът на якост на провлачване на тази титанова сплав е 1000MPa, а енергията на удара е 40J. След обработка с двойно отгряване, той има най-доброто съответствие на якостта, пластичността и издръжливостта.
С подкрепата на съответните национални проекти, Northwest Institute и 725th Research Institute of China Shipbuilding Industry Corporation (CSIC) успешно разработиха титанови сплави с граници на провлачване от 800900 и 1000MPa. Northwest Institute независимо разработи високоякостна - титаниева сплав Ti-B25, която има характеристиките на висока якост и добри работни характеристики при студена работа и се използва широко в корабни комуникационни системи. Институтът по метали към Китайската академия на науките е разработил 1000 и 1200MPa висока{11}}якост и висока издръжливост на титанови сплави за титан, използван в океанското инженерство, и е подготвил черупки от титаниева сплав за-научната експериментална станция Abyss на място и планера Abyss в малки партиди, като основно замени сплавта Ti64.
През последните години Китай също така въведе технология за адитивно производство в-производството на дълбоководно оборудване. China Shipbuilding Industry Corporation Fenxi Heavy Industry Co., Ltd., съвместно с Xi'an Bolite, използва технологията за лазерно отлагане чрез топене (LMD) за пробно производство на витла от титаниева сплав, кухи корпуси и др. Институтът по метали на Китайската академия на науките, съвместно с Шанхайския университет за наука и технологии, разработи различни компоненти от титанови сплави за дълбоко-водостроене, използващи адитивно производство и процеси на горещо изостатично пресоване на прах. Въз основа на идеята за проектиране на композиция с високо преохлаждане и метода за укрепване и закаляване на титанови сплави с висока -якост, е разработена система за композиция на титаниева сплав с равнокристални кристали със слаба текстура, подходяща за адитивни производствени процеси, което позволява на титаниеви сплави, произведени с добавки, да постигнат отлична якост, пластично съответствие и изотропия на механичните свойства.
По време на 14-ия петгодишен планов период Северозападният институт, разчитайки на подпроекта на Националната ключова програма за научноизследователска и развойна дейност „Оптимизиране и подготовка на високоякостна и здрава композиция от титаниева сплав за дълбоководна екстремна работна среда“, разработи ултрависокоякостна титанова сплав Ti1300G за дълбоководно оборудване и високоякостна и здрава титанова сплав Ti5321G за добавка за дълбоководно оборудване производство на базата на високоякостни и здрави титанови сплави Ti1300 и Ti5321. Границата на провлачване на устойчивата на натиск обвивка от сплав Ti1300G може да достигне 1250MPa, удължение по-голямо или равно на 9%, енергия на удара по-голямо или равно на 24J и якост на счупване по-голямо или равно на 60MPa · m1/2; Границата на провлачване на компонентите, произведени с добавки от сплав Ti5321G, може да достигне 1050MPa, а степента на удължение е по-голяма или равна на 9%. Устойчив на натиск компонент на обвивката за дълбоководни-планери беше подготвен с помощта на сплав Ti1300G, а витлото на дълбоководен-двигател на ROV и експерименталното манипулаторно рамо бяха подготвени с помощта на сплав Ti5321G. В момента устойчивата на натиск обвивка чака тестване след инсталирането и ROV премина успешно морски изпитания в Южнокитайско море.
Поискайте оферта
Имейл:bjcxtitanium@gmail.com
Whatsapp:+8613571718779
