Principalele domenii de aplicare ale aliajului de titan pe nave includ carcase rezistente la presiune, sisteme de conducte de apă de mare, schimbătoare de căldură, răcitoare, diverse îmbinări ale conductelor, componente ale motorului, dispozitive de ridicare și dispozitive de lansare. Rusia și Statele Unite au fost primele țări care s-au angajat în cercetarea aliajelor de titan pentru nave și și-au format propriile sisteme de aliaje de titan pentru nave. Rusia este în fruntea lumii în dezvoltarea și aplicarea practică a titanului pentru nave, cu diferite niveluri de rezistență ale aliajelor de titan pentru nave și a clasificat aceste aliaje de titan în funcție de utilizările lor. În prezent, este singura țară cu toate submarinele din titan. China a început să dezvolte aliaje de titan pentru nave în anii 1960, iar acum a format o serie de aliaje de titan pentru nave cu o gamă de rezistență de 320-1250 MPa. Principalele grade includ aliaje cu rezistență scăzută, cum ar fi TA2 și Ti31, aliaje cu rezistență medie, cum ar fi Ti70, Ti75 și Ti91, și aliaje cu rezistență ridicată, cum ar fi TC4, Ti80, TC11, Ti62A, Ti-B19 și Ti-B25. Din perspectiva tipurilor de aliaje, aliajele de titan de rezistență scăzută și medie pentru nave sunt de obicei aliaje de titan alfa și aproape alfa, în timp ce aliajele de titan de înaltă-rezistență pentru nave sunt aliaje de titan alfa+beta sau aproape beta. Aliajul de titan cu rezistență scăzută are caracteristicile de plasticitate ridicată și sudabilitate bună, făcându-l ușor de prelucrat în tuburi cu pereți subțiri-și potrivit pentru prepararea diferitelor schimbătoare de căldură, răcitoare și alte materiale pentru conducte; Aliajul de titan cu rezistență medie are o potrivire bună cuprinzătoare a performanței și este potrivit pentru componente de secțiune mare mare, conducte maritime etc. Aliajul de titan de înaltă rezistență are caracteristicile de înaltă rezistență și plasticitate scăzută și este potrivit pentru carcase rezistente la presiune, vase de înaltă presiune, componente speciale ale navelor etc.
Pentru componentele structurale obișnuite din aliaj de titan marin, luând în considerare potrivirea rezistenței și tenacității materialului, tenacitatea la rupere la coroziune, sudabilitatea etc., nivelul de rezistență al materialului nu trebuie să fie prea mare, iar aliajele de titan alfa mature trebuie selectate cât mai mult posibil. Cu toate acestea, pentru componentele structurale cu cerințe speciale de rezistență, trebuie selectate aliajele de titan de înaltă-rezistență. Odată cu dezvoltarea echipamentelor marine către albastru intens, au fost propuse cerințe mai mari pentru performanța materialelor din titan utilizate în structuri rezistente la presiune, cum ar fi submersibile de adâncime-marin și stații spațiale de adâncime, promovând dezvoltarea aliajelor de titan de înaltă-rezistență pentru uz maritim. Îmbunătățirea rezistenței materialelor poate reduce-grosimea secțiunii transversale a componentelor și greutatea structurilor rezistente la presiune. Cu toate acestea, creșterea rezistenței sacrifică adesea duritatea materialelor. Prin urmare, menținerea rezistenței ridicate, în același timp cu o rezistență bună, este cheia aplicării aliajelor de titan-de înaltă rezistență pentru nave. Aliajele de titan de înaltă rezistență și tenacitate au devenit, de asemenea, un punct fierbinte de cercetare pentru diferite institute de cercetare și întreprinderi de titan în ultimii ani. Abordarea cercetării este realizată din două aspecte. Pe de o parte, ca răspuns la nevoile urgente ale proiectelor naționale majore, unitățile de proiectare tind să aleagă materiale din aliaj de titan mai mature. Prin optimizarea compoziției aliajului și a procesului de preparare a componentelor, potențialul de performanță al materialelor poate fi explorat și potrivirea rezistenței rezistenței aliajelor poate fi îmbunătățită. Multe studii s-au concentrat pe optimizarea designului aliajelor mature TC4 și Ti80. Pe de altă parte, ne bazăm pe conceptul de dezvoltare a aliajelor de titan de înaltă-rezistență și rezistență aerospațială pentru a dezvolta noi tipuri de aliaje de titan de înaltă-rezistență și durere pentru inginerie marină.
În timpul celui de-al 13-lea Plan cincinal, Institutul de Cercetare a Metalelor Neferoase de Nord-Vest (Institutul de Nord-Vest) a efectuat cercetări privind proiectarea de optimizare a compoziției aliajului bazată pe aliajul Ti80, cu scopul de a îmbunătăți duritatea aliajului, menținând în același timp rezistența ridicată. Influența - elementelor stabile, a - elementelor stabile și a elementelor interstițiale asupra rezistenței și tenacității aliajului Ti80 a fost studiată sistematic folosind o combinație de calcule și experimente ale teoriei Yu Rui. Micromecanismul influenței elementului asupra rezistenței și tenacității aliajului a fost dezvăluit prin calculele teoriei Yu Rui. Au fost efectuate cercetări aprofundate asupra modificărilor rezistenței și tenacității aliajului Ti-6Al după adăugarea elementelor Mo și Nb. S-a constatat că elementele Mo și Nb au un efect redus asupra proprietăților de tracțiune la temperatura camerei ale aliajului, dar pot îmbunătăți semnificativ rezistența la impact a aliajului. Acest lucru este atribuit în principal adăugării de elemente de stabilizare care schimbă compoziția de fază în microstructură, provoacă mai multe dislocații și gemeni de deformare sub sarcina de impact, consumând mai multă sarcină de impact, îmbunătățind astfel capacitatea aliajului de a rezista la propagarea fisurilor și obținând performanțe mai mari la impact. S-a studiat influența conținutului de element O asupra performanței la impact a barelor din aliaj Ti80 cu microstructură diferită și s-a constatat că performanța la impact este mai sensibilă la conținutul de element O din aliaj. Prin ajustarea conținutului fiecărui element și a sistemului de tratament termic, s-a constatat că aliajul Ti80 are cea mai bună potrivire a rezistenței la rezistență în starea recoaptă. Microstructura sa este o structură bimodală compusă din faza alfa primară echiaxială și faza de tranziție beta, așa cum se arată în Figura 1.
Figura 2 arată efectul conținutului de O asupra forței de curgere și energiei de impact a aliajului Ti80 cu microstructură duală. Se poate concluziona că atunci când conținutul de O este de 0,1% (fracție de masă), limita de curgere a aliajului ajunge la 800 MPa și energia de impact poate ajunge la 72 J (standard de testare GB/T229-2020). Carcasa rezistentă la presiune a unui submersibil de adâncime-este un reprezentant tipic al aliajului de titan de înaltă-rezistență și duritate utilizat în echipamentele-de adâncime, iar adâncimea de scufundare a submersibilului este strâns legată de rezistența specifică a materialului. Submersibilul Alvin din Statele Unite și-a mărit adâncimea maximă de scufundare de la 1868 la 4500 de metri, înlocuind materialul carcasei rezistent la presiune din oțel în titan. După modificări ulterioare cu aliaj de titan, adâncimea sa de proiectare a fost mărită la 6000 de metri. Privind selecția materialului de scoici rezistente la presiune pentru submersibile de adâncime în diferite țări, se poate observa că principalele tipuri de materiale de titan sunt Ti-6Al-4V (TC4) și Ti-6Al-4VELI (TC4ELI), iar adâncimea de scufundare a unui submersibil de trei persoane realizat din aceste două aliaje nu este mai mare de 7000 de metri. În 2017, China a dezvoltat și construit cu succes în mod independent carcasa sferică cu echipaj TC4ELI și carcasa sferică cu echipaj din aliaj Ti80 și a instalat cu succes carcasa sferică cu echipaj TC4ELI pe submersibilul Deep Sea Warrior, cu o adâncime maximă de scufundare de cel mult 7000 de metri. Adâncimea maximă de scufundare a carcasei sferice cu echipaj TC4ELI, care are o formă de petale de pepene galben și este importată din Rusia, este de 7000 m. Submersibilul „Striver” pentru 3 persoane, fabricat din aliaj Ti62A, poate atinge o adâncime de scufundare de 10909 m. Aliajul este un aliaj de titan cu rezistență ridicată și rezistență ridicată, tolerant la deteriorare, dezvoltat în comun de Institutul de Metale al Academiei Chineze de Științe și Baoji Titanium Industry Co., Ltd. Rezistența acestui aliaj este mult mai bună și menținem o comparabilitate foarte bună cu aliajul, menținând în același timp o bună comparație.
Jiti Industry Co., Ltd. și alte unități au efectuat cercetări de optimizare a performanței pe aliajul Ti62A și au dezvoltat aliajul de titan Ti542222. Indicele de curgere al acestui aliaj de titan este de 1000MPa, iar energia de impact este de 40J. După tratamentul de recoacere dublă, are cea mai bună potrivire a rezistenței, plasticității, durității.
Cu sprijinul proiectelor naționale relevante, Northwest Institute și 725th Research Institute of China Shipbuilding Industry Corporation (CSIC) au dezvoltat cu succes aliaje de titan cu limite de curgere de 800900 și 1000MPa. Northwest Institute a dezvoltat independent un aliaj de titan Ti-B25 de tip-rezistență ridicată -, care are caracteristicile unei rezistențe ridicate și performanțe bune de lucru la rece și a fost utilizat pe scară largă în sistemele de comunicații ale navelor. Institutul de Metale al Academiei Chineze de Științe a dezvoltat aliaje de titan de 1000 și 1200MPa de înaltă-rezistență și duritate ridicată pentru titanul utilizat în inginerie oceanică și a pregătit carcase din aliaj de titan pentru stația de experimente științifice Abyss in-situ și pentru stația de experimente științifice Abyss, practic, planor în loturi mici de aliaj.
În ultimii ani, China a introdus, de asemenea, tehnologia de fabricație aditivă în producția de echipamente-de adâncime. China Shipbuilding Industry Corporation Fenxi Heavy Industry Co., Ltd., împreună cu Xi'an Bolite, a folosit tehnologia de depunere prin topire cu laser (LMD) pentru a testa elice din aliaj de titan, carcase goale etc. Institutul de Metale al Academiei Chineze de Științe, împreună cu Universitatea de Știință și Tehnologie din Shanghai, a dezvoltat o varietate de componente de alocare aditivi pentru motoare de titan. procese de fabricare și presare izostatică la cald de pulbere. Pe baza ideii de proiectare a compoziției cu subrăcire ridicată și a metodei de întărire și întărire a aliajelor de titan cu rezistență înaltă, a fost dezvoltat un sistem de compoziție de aliaj de titan cu cristale echiaxiale cu textură slabă, potrivit pentru procesele de fabricație aditivă, permițând aliajelor de titan fabricate cu aditivi să obțină rezistență excelentă, potrivire a proprietăților plastice și izotropie mecanică.
În timpul celui de-al 14-lea plan cincinal, Northwest Institute, bazându-se pe subproiectul Programului național de cercetare-dezvoltare „Optimizare și pregătire a compoziției aliajului de titan de înaltă rezistență și rezistentă pentru mediul de service extrem de adâncime”, a dezvoltat aliaj de titan de rezistență ultra-înaltă Ti1300G pentru echipamente de mare adâncime și echipamente de înaltă rezistență și rezistență ridicată a titanului, pe bază de aditiv de fabricație Ti5321. și aliaje dure de titan Ti1300 și Ti5321. Limita de curgere a carcasei rezistente la presiune din aliaj Ti1300G poate ajunge la 1250MPa, alungire mai mare sau egală cu 9%, energie de impact mai mare sau egală cu 24J și tenacitate la rupere mai mare sau egală cu 60MPa · m1/2; Limita de curgere a componentelor fabricate cu aditivi din aliaj Ti5321G poate ajunge la 1050MPa, iar rata de alungire este mai mare sau egală cu 9%. O componentă de carcasă rezistentă la presiune pentru planoarele de adâncime-a fost pregătită folosind aliajul Ti1300G, iar o elice de propulsor-ROV de adâncime și un braț manipulator experimental au fost pregătite folosind aliajul Ti5321G. În prezent, carcasa rezistentă la presiune așteaptă testarea după instalare, iar ROV-ul a trecut cu succes testele pe mare în Marea Chinei de Sud.
Solicitați o cotație
E-mail:bjcxtitanium@gmail.com
Whatsapp:+8613571718779
