1、钛合金的现状
钛及钛合金具有高强度,优良的韧性、塑性、可焊性以及耐腐蚀性等性能,被广泛的应用于航天,航空,船舶海洋,汽车等行业,已经成为新工艺,新设备中不可或缺的金属材料。本文着重了解钛合金在船舶与海洋工程领域的应用情况。
在船舶与海洋领域中,钛合金因为它具有优良的耐腐蚀性能、自体没有磁性以及比强度高等特点,被广泛地应用于建造船舶。如今的船舶设备中,耐压壳体、螺旋桨和桨轴、通海管路、阀及附件、各类管接头、热交换器、冷却器、冷凝器、发动机零部件、升降装置及发射装置、声学装置部件、系泊装置等等一系列配件都已采用钛合金作为材料。其中钛制耐压壳体多用在深海潜水器或者潜艇上,水面船型并没有采用。95195
船舶系泊用的钢索、导缆钳、带缆桩、抛锚装置、救生浮标、信号浮标及桅杆,升降装置、鱼雷发射装置等都逐渐开始使用钛合金来替代。除此以外,钛合金还可以用来制造传声器、声呐导流罩、电话零件、水声换能部件等构件。
目前已知的被开发出的新型钛合金有四种,类型如下:
(1)高强高韧β型钛合金
(2)高温钛合金
(3)钛铝基合金
(4)其复合材料和阻燃钛合金。其中应用最多的两种钛合金的类型分别为多用途的α+β型Ti-6Al-4V合金
和Ti-6Al-2Sn-4Zr-2Mo高温钛合金[1],本文实验所使用试样就是由Ti-6Al-4V合金制造而成。
Ti-6Al-4V合金作为应用最广泛的一种钛合金,最早应用于航空工业,美国将Ti-6Al-4V合金应用于F-16战斗机的水平尾翼转轴,在民航波音系列飞机上的模锻件至今仍处于服役状态。
2、钛合金的前景
从工业价值和资源寿命的发展来看,钛是仅次于铁、铝的“第三金属”。钛合金的开发和利用受到世界各国的重视。
我国的钛金属矿的储能极其丰富,就目前已知的钛金属矿物储备中,仅攀枝花地区已经发现的钛金属矿的储量就高达8。7亿吨。基于如此庞大的钛金属矿物储备,我国钛合金工业的发展相较国际上其他国家具有很大的优势。继美国,俄罗斯和日本之后,我国也开发出全套钛金属的工业体系,具有了独自生产的能力。钛合金的应用也从航天航空等高精尖领域进入民用领域。
相比于美俄日这些发达国家,我国钛合金的发展还有许多问题亟待解决。诸如:铸造钛合金种类太少,熔铸设备落后、铸件质量不高,钛铸件在各行业中的使用比例不高,管理水平和生产效率低,钛合金的循环再利用非常少、铸件成本很高等[2]。尽管被称为“第四大钛工业国”,我国的钛合金工业大而不精,从工业大国往工业强国的发展仍然任重而道远。
钛合金在开拓自己的应用领域,然而高昂的价格让许多民用领域望而却步。要想成为普及型金属,钛合金的成本必须降低,可采用的途径如下:
(1)降低原材料成本
(2)开发低成本生产工艺
(3)开发新的海绵钛生产工艺
(4)开发可冷变形的β钛合金
(5)采用先进的熔炼加工技术和设备
(6)采用提高材料利用率的净成型技术
(7)改进已有钛合金