一、Ti31、Ti75、TC4、Ti80钛合金棒、钛锻件

近几十年来,钛材在海水淡化接注海洋调查与救生用的深潜器、海洋石油开采中平台与钻具器件“”、核电站与海洋温发电设备等方面有了很好的利用。实际已证实钛材在海洋工程中的利用,充分展示其优异的综合机能。本文就我国多年来自行开发与研仿的几种海洋工程用钛合金—Ti31、Ti75、TC4、Ti80钛合金棒、钛锻件的种类、规格与海洋工程环境的适应性、机械加工时的可成形性、可焊接性以及利用情况,作一简要叙述。为我国海洋工程设备结构设计选材提供靠得住的信息。

二、Ti31、Ti75、TC4、Ti80钛合金性质与海洋工程环境的适应性

1、i31、Ti75、T80、TC4合金的物理、力学机能

鄙人面钻研中表1、表2列举了Ti31、Ti75、Ti80、TC4四种合金资料的物理和力学机能

从上表1、表2能够看出这几种金属密度幼、相变点高、电阻率大、线膨胀系数幼、弹性模量只有钢材的一半，但拉伸强度高、冲击韧性好。

2、几种钛合金耐海洋介质的适应性

钛合金在海洋大气及海水介质中,其表表很容易产生致密的氧化钛膜而钝化,大大地提高了钛的不变性,在海水介质中浸泡,其侵蚀速度近于0,如表3所示。在低于100℃海水中,缝隙侵蚀速度也很低,尤其是Ti31合金耐缝隙侵蚀可达180℃(海水),这些特点极度有利于换热器等设备的使用。

由表3所测得侵蚀数据看,上述几种钛合金极度适应海洋介质,是良好的海洋工程资料。

3、几种钛合金资料的可成形性与可焊接性

从资料造成机械产品,其加工工艺种类繁多,其中成形工艺与焊接丁艺的利用最为普遍,因而资料的可成形性与可焊接性成为资料在产品造作中的沉要工艺机能。

3.1几种钛合金的可成形性与温度——变形塑性图

固态金属成形是在表力作用下,使金属资料产生预期的塑性变形,以获得所需状态尺寸和力学机能的毛坯或零件的加工步骤,在机械工业中,这种成形艺重要是铸造和板材冲压。成形必须具备根基前提,即被成形金属拥有可成形性,也就是在受表力作用下,可扭转自己的状态而不产生分裂。钛合金与钢、铝、铜合金分歧,在室温前提下由于断裂强杜纂屈服强度差幼,变形抗力大、塑性低,因而成形性较差,但是金属资料的成形塑性是与温度有关的,钛合金在加热过程中,随着温度的升高,变形抗力降落,而塑性大增。图1是Ti31、Ti75、Ti80、TC4钛合金的温度-变形塑性图由该图批注,这几种钛合金冷变形机能较差(低于再结品温度以下成形、但热变形机能好,合金随温度的升高,合金中塑性高的B相增多,当B相达到50%时,在低速变形前提下出现超塑性(图1),成形机能极度好。

3.2几种合金的可焊性与焊接接头机能

金属的焊接是机械造作业中最重要的衔接步骤,也是造船[业中最沉要最关键的L艺之一,因而,金属资料焊接性的曲直是致关沉要的。所谓金属资料的可焊接性,通常指在某种焊接步骤下得到优质焊接接头的能力,通常把焊接时的抗裂性和接头的机能作为沉要的评价指标。表4列举了Ti31、Ti75、Ti80、TC4钛合金的抗裂性合金焊接能。

从上表中能够看出Ti31 Ti75 Ti80 合金钨极氩弧焊接，焊接抗裂性极度好，焊接接头强杜纂母材一致，可达到系数为1，TC4合金的焊接抗裂性比前三种合金稍差。

4利用事例

4.1深潜器耐压球壳及构件

在深潜器耐压壳体的利用方面美国发展的比力早,如Aim科研深潜器,1973年改建时将耐压壳体换成钛合金(板厚49mm),包办1964年建造时选取的HY0高强钢(板厚38mx,下潜深度从200m增长到3600m.它的辅助箱及高压空气容器也选取T-6lVE钛合金建造。1981年和1982年建造的“海崖”号深潜器设备了钛的观察舱和把持舱,下潜深度可达600m。由此也能够看出,大深度深潜器的壳体资料发展趋向也是用钛合金。我国目前也在用钛合金研造深潜器的压

舱和浮力球等部件。

4.2换热器

在海洋工程中,热互换器的利用最宽泛的选取钛合金。俄罗斯自1962年以来各种类型的热互换器建造并成功运行六千多台,已经达到了齐全贸易化的水平。我国也成功的使用钛合金出产了多台船用热互换器,并成功的运行在船上。

4.3阀门

船上的泵、阀及管子,由于工作介质为海水,对资料要求耐海水侵蚀机能好。有的泵,工作前提极度恶劣,如造水系统的往复式盐水泵,介质为高度浓缩的盐水。以前泵内的柱塞、阀、阀座等选取1Crl3不锈钢造作,并在表表镀铬。使用功夫不长,就锈蚀严沉,须时时更换。用钛合金更换后不再存在维建问题

4.4紧固件

紧固件是机械基础件的沉要组成部门,俗称"工业之米”,在各行各业宽泛利用,紧固件蕴含螺钉、螺栓、螺母、垫圈、销、键、挡圈等产品。随着钛合金设备、结构、管系、法兰,各型泵、阀等在海洋上的宽泛利用,钛合金紧固件在海洋工程上的利用也有较大提高,出格是在舰船上的利用更为宽泛。如我国某艇通海管路用螺栓已选取Ti80钛合金和TC4钛合金,螺母选取TA5合金,垫片选取TA2钛棒。我国近几年引进的多条各型舰船,其上面迪胙设备用紧固件多数选取钛合金,从实船调查发现钛合金紧固件经过几十年的海水浸泡,其表表没有产生侵蚀景象。所以选取钛合金紧固件能够解决耐海水侵蚀、异种资料间的电化学侵蚀等问题,并可大大提高螺栓的使用寿命、并减轻设备沉量,

5.结论

5.1钛合金由于比强度高,比韧性好、耐海水侵蚀出格是耐海水中的氯离子侵蚀,是海洋工程利用中的优良资料,又被誉为“海洋金属”,应该在海洋工程中大力推广利用。

5.2我国多年来自行开发与研造的Ti31、Ti75、Ti80、TC4钛棒四种海洋工程用钛合金资料的物理、力学、耐海水侵蚀机能,以及其可成形性、可焊接性极度优良,部门资料已经在船上成功利用.能够进一步推广