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钛合金及其在船舶领域的应用
船舶121120617106金伟
摘要:在海洋环境测验下,钛及钛合金有着非常广阔的前景,也是船舶建造工业适宜的材料.钛合金应用,船舶建造工业领域钛合金研究的开展,以及其前景开展将在本论文中。
关键词:钛,船舶,应用,前景。
人类在陆地上活动开展至今,面临着人口剧增、资源枯竭、能源危机、环境恶化等根本问题。而海洋占地球外表积的71%,蕴藏着丰富的矿藏和能
源,因此海洋空间与资源不仅是世界军事和经济竞争日益剧烈的重要领域,而且将成为人类赖以生存、社会藉以开展的战略空间和基地。大力开发海洋是人类的必然选择,海洋在21世纪及未来必将成为剧烈的国际竞争场所。
我国有18000km海岸线,有300万km2的专属管辖海域,资源丰富。因此开发海洋关系到国家经济、社会的开展,关系到国家主权和权益,是21世纪我国面临的重大课题。随着海洋意识的觉醒,我国也开始并不断重视海洋开发。十六大提出了“实施海洋开发”;十七大五中全会把开展海洋经济提高到国家战略的高度;十八大指出“提高海洋资源开发能力,开展海洋经济,保护海洋生态环境,坚决维护国家海洋权益,建设海洋强国”,并将海洋作为未来陆、海、空、天四大战略空间的首位。
船舶是人类认知海洋、开发海洋、利用海洋、维护海洋权益的根底装备与手段,船舶技术对世界市场的形成、国际贸易的增长、工业化的拓展、刺激科学技术〔特别是军事技术〕的开展,起到了重要的牵引作用。因此,我国要实现“建设海洋强国”的目的,增强控制海洋、维护海洋权益和疆土完整的综合制海能力及开发利用海洋空间的能力,必须大力开展先进船舶技术和材料。
钛及钛合金具有重量轻、比强度高、耐蚀、无磁、透声、抗冲击等特性,尤其是在如海水、海洋那样的氯化物气氛中具有优异的耐蚀性。在船舶上
应用可以减少舰船的维修本钱和寿命周期本钱,减轻船体的重量、增加有效载荷、提高舰船的可靠性和战术性,是船舶工业的理想材料。[1]
1钛及钛合金作为造船材料的优点
1.1质轻,比强度高
比强度是指材料强度与密度的比值。比强度越大,以相同强度设计就能获得更小的结构重量,反之相同结构质量下就能获得更高的强度。根据需要,就可实现减重或减体积。如表1,在常用金属材料中,钛及钛合金具有最高的比强度,这对实现船舶工业具有重要的意义,如用钛制造的潜艇,不仅重量轻、航速高、攻击力强,而且可以潜入更大的深度。钛制潜艇,可潜入到4500m以下,这是钢制潜艇无法逾越的界限[2]
1.2耐蚀性好
钛在中性和氧化性气氛及众多恶劣环境中具有比其他常用金属材料高得多的耐腐蚀性,特别是对氯离子具有很强的抗腐蚀能力,在海水中具有完全耐腐蚀的能力。用钛制造军舰、轮船,不用涂漆,在海水中航行几年也不会生锈,能防止涂油漆等产生的维修费用和船舶自重,使用年限长。
1.3无磁性
钛不是铁磁体物质,在很强的磁场中也不会被磁化,因此钛制外壳的舰艇不易被对方磁探仪发现,可使装磁引信的水雷或鱼雷失效,可以防止磁性雷的攻击,具有很好的反监护作用,这在军事上特别重要。
1.4优良的耐热和耐低温性能
钛的耐热性和耐低温性能良好。目前的热强钛合金最高使用温度可达500℃~600℃,结构钛合金的使用温度也可到达300℃~400℃,同其它
轻质材料如铝、镁合金比拟,在300℃时,钛的强度要高1个数量级,而超过400℃,铝、镁合金已丧失工作能力,而钛合金却能继续保持足够的使用强度,具有明显的性能优势。钛的耐低温能力很突出,采用低间隙元素的钛合金可以耐-253℃的低温,在此温度下,合金强度比室温提高了1倍,而塑性那么保持室温状态下的水平。
由于钛及其合金具有的以上优良特性,使其成为海洋工程,尤其是海洋军事工程中的重要材料,在舰船领域大有潜力可为。
钛管与其它冷凝器管材腐蚀性能的相比照拟3
腐蚀种类钛海军黄铜铝黄铜
全面腐623
冲蚀622
孔蚀644
应力腐蚀61
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