Glavna področja uporabe titanove zlitine na ladjah vključujejo tlačno odporne lupine, cevovodne sisteme za morsko vodo, toplotne izmenjevalnike, hladilnike, različne cevne spoje, komponente motorjev, dvižne naprave in naprave za izstrelitev. Rusija in ZDA sta bili prvi državi, ki sta se vključili v raziskave titanovih zlitin za ladje in oblikovali lastne sisteme titanovih zlitin za ladje. Rusija je v ospredju sveta pri razvoju in praktični uporabi titana za ladje z različnimi stopnjami trdnosti titanovih zlitin za ladje in je te titanove zlitine razvrstila glede na njihovo uporabo. Trenutno je edina država z vsemi podmornicami iz titana. Kitajska je začela razvijati titanove zlitine za ladje v šestdesetih letih prejšnjega stoletja in je zdaj oblikovala serijo titanovih zlitin za ladje z razponom trdnosti 320-1250 MPa. Glavne stopnje vključujejo zlitine nizke trdnosti, kot sta TA2 in Ti31, zlitine srednje trdnosti, kot so Ti70, Ti75 in Ti91, ter zlitine visoke{17}}trdnosti, kot so TC4, Ti80, TC11, Ti62A, Ti-B19 in Ti-B25. Z vidika vrst zlitin so titanove zlitine nizke in srednje trdnosti za ladje običajno alfa in skoraj alfa titanove zlitine, medtem ko so titanove zlitine z visoko{24}}trdnostjo za ladje alfa+beta ali skoraj beta titanove zlitine. Titanova zlitina z nizko trdnostjo ima značilnosti visoke plastičnosti in dobre varljivosti, zaradi česar jo je enostavno obdelati v cevi s tankimi stenami in je primerna za pripravo različnih izmenjevalnikov toplote, hladilnikov in drugih materialov za cevi; Titanova zlitina srednje trdnosti ima dobro celovito ujemanje zmogljivosti in je primerna za komponente z velikim debelim presekom, morske cevovode itd.; Titanova zlitina visoke trdnosti ima značilnosti visoke trdnosti in nizke plastičnosti ter je primerna za lupine, odporne na pritisk, visokotlačne posode, posebne komponente ladij itd.
Za navadne pomorske strukturne komponente iz titanove zlitine glede na ujemanje trdnosti in žilavosti materiala, žilavosti zaradi napetostne korozije, varivosti itd. raven trdnosti materiala ne sme biti previsoka, zato je treba čim bolj izbrati zrele titanove zlitine blizu alfa. Vendar je treba za strukturne komponente s posebnimi zahtevami glede trdnosti izbrati-titanove zlitine visoke trdnosti. Z razvojem pomorske opreme proti temno modri barvi so bile postavljene višje zahteve za učinkovitost titanovih materialov, ki se uporabljajo v strukturah, odpornih na pritisk, kot so globok-morske podmornice in globokomorske vesoljske postaje, kar spodbuja razvoj visoko-trdnih titanovih zlitin za pomorsko uporabo. Izboljšanje trdnosti materialov lahko zmanjša-debelino preseka komponent in težo struktur, odpornih na pritisk. Vendar pa povečanje trdnosti pogosto žrtvuje žilavost materialov. Zato je ohranjanje visoke trdnosti ob dobri žilavosti ključno za uporabo-titanovih zlitin visoke trdnosti za ladje. Titanove zlitine z visoko trdnostjo in žilavostjo so v zadnjih letih postale tudi raziskovalna točka za različne raziskovalne inštitute in titanova podjetja. Raziskovalni pristop poteka z dveh vidikov. Po eni strani kot odgovor na nujne potrebe večjih nacionalnih projektov oblikovalske enote ponavadi izberejo bolj zrele materiale iz titanove zlitine. Z optimizacijo sestave zlitine in postopka priprave komponent je mogoče raziskati potencial zmogljivosti materialov in izboljšati ujemanje trdnosti in žilavosti zlitin. Številne študije so se osredotočile na optimizacijo oblikovanja zrelih zlitin TC4 in Ti80. Po drugi strani pa se opiramo na razvojni koncept visoko{19}}trdnih in žilavih titanovih zlitin za vesoljsko industrijo, da bi razvili nove vrste visoko{20}}trdnih in žilavih titanovih zlitin za pomorski inženiring.
Med obdobjem 13. petletnega načrta je Northwest Nonferrous Metals Research Institute (Northwest Institute) izvedel raziskavo o zasnovi optimizacije sestave zlitine na osnovi zlitine Ti80, s ciljem izboljšati žilavost zlitine ob ohranjanju njene visoke trdnosti. Vpliv stabilnih elementov -, stabilnih elementov - in intersticijskih elementov na trdnost in žilavost zlitine Ti80 je bil sistematično preučen s kombinacijo izračunov in poskusov teorije Yu Rui. Mikro mehanizem vpliva elementov na trdnost in žilavost zlitine je bil razkrit z izračuni teorije Yu Rui. Izvedene so bile poglobljene raziskave o spremembah trdnosti in žilavosti zlitine Ti-6Al po dodajanju elementov Mo in Nb. Ugotovljeno je bilo, da elementi Mo in Nb malo vplivajo na natezne lastnosti zlitine pri sobni temperaturi, lahko pa bistveno izboljšajo udarno žilavost zlitine. To se v glavnem pripisuje dodajanju stabilizacijskih elementov, ki spreminjajo fazno sestavo v mikrostrukturi, vzbujajo več dislokacij in deformacijskih dvojčkov pod udarno obremenitvijo, porabijo večjo udarno obremenitev, s čimer se izboljša sposobnost zlitine, da se upre širjenju razpok, in doseže višjo udarno zmogljivost. Študirali so vpliv vsebnosti elementa O na udarno zmogljivost palic iz zlitine Ti80 z različno mikrostrukturo in ugotovili, da je udarna zmogljivost bolj občutljiva na vsebnost elementa O v zlitini. S prilagoditvijo vsebnosti vsakega elementa in sistema toplotne obdelave je bilo ugotovljeno, da ima zlitina Ti80 najboljše ujemanje trdnosti in žilavosti v žarjenem stanju. Njegova mikrostruktura je bimodalna struktura, ki jo sestavljata enakoosna primarna alfa faza in beta prehodna faza, kot je prikazano na sliki 1.
Slika 2 prikazuje vpliv vsebnosti O na mejo tečenja in udarno energijo zlitine Ti80 z dvojno mikrostrukturo. Sklenemo lahko, da ko je vsebnost O 0,1 % (masni delež), meja tečenja zlitine doseže 800 MPa, udarna energija pa lahko doseže 72 J (preskusni standard GB/T229-2020). Tlačno odporna lupina globokomorske-podmornice je tipičen predstavnik visoko-trdne in žilave titanove zlitine, ki se uporablja v globokomorski-opremi, globina potopa podmornice pa je tesno povezana s specifično trdnostjo materiala. Podmornica Alvin v Združenih državah Amerike je povečala svojo največjo globino potopa s 1868 na 4500 metrov z zamenjavo tlačno odpornega materiala lupine iz jekla v titan. Po nadaljnji modifikaciji s titanovo zlitino je bila njegova projektirana globina povečana na 6000 metrov. Če pogledamo izbor materialov za tlačno odporne lupine za globokomorske podmornice v različnih državah, je razvidno, da so glavni razredi titanovih materialov Ti-6Al-4V (TC4) in Ti-6Al-4VELI (TC4ELI), globina potopa podmornice za tri osebe, izdelane iz teh dveh zlitin, pa ni večja od 7000 metrov. Leta 2017 je Kitajska neodvisno razvila in uspešno izdelala sferično lupino s posadko iz zlitine TC4ELI in sferično lupino s posadko iz zlitine Ti80 ter uspešno namestila sferično lupino s posadko TC4ELI na podmornico Deep Sea Warrior z največjo globino potopa največ 7000 metrov. Največja globina potopa sferične lupine s posadko TC4ELI, ki je oblikovana kot cvetni listi melone in je uvožena iz Rusije, je 7000 m. Potopna naprava za 3 osebe "Striver", izdelana iz zlitine Ti62A, lahko doseže globino potopa 10909 m. Zlitina je titanova zlitina visoke trdnosti in visoke žilavosti, odporna na poškodbe, ki sta jo skupaj razvila Inštitut za kovine Kitajske akademije znanosti in Baoji Titanium Industry Co., Ltd. Trdnost te zlitine je močno izboljšana v primerjavi z zlitino TC4, hkrati pa ohranja dobra žilavost in varivost.
Jiti Industry Co., Ltd. in druge enote so izvedle raziskave optimizacije delovanja na zlitini Ti62A in razvile titanovo zlitino Ti542222. Indeks meje tečenja te titanove zlitine je 1000MPa, energija udarca pa 40J. Po obdelavi z dvojnim žarjenjem ima najboljše ujemanje trdnosti, plastičnosti in žilavosti.
S podporo ustreznih nacionalnih projektov sta Northwest Institute in 725th Research Institute of China Shipbuilding Industry Corporation (CSIC) uspešno razvila titanove zlitine z mejami tečenja 800900 in 1000 MPa. Northwest Institute je neodvisno razvil visoko trdno - titanovo zlitino Ti-B25, ki ima značilnosti visoke trdnosti in dobre delovne zmogljivosti v hladnem in se pogosto uporablja v ladijskih komunikacijskih sistemih. Inštitut za kovine Kitajske akademije znanosti je razvil titanove zlitine z visoko{11}}trdnostjo in visoko žilavostjo 1000 in 1200 MPa za titan, ki se uporablja v oceanskem inženiringu, in pripravil lupine iz titanove zlitine za znanstveno poskusno postajo Abyss in{12}}in situ in jadralno letalo Abyss v majhnih serijah, ki v bistvu nadomeščajo zlitino Ti64.
V zadnjih letih je Kitajska uvedla tudi tehnologijo aditivne proizvodnje v-proizvodnjo globokomorske opreme. China Shipbuilding Industry Corporation Fenxi Heavy Industry Co., Ltd. je v povezavi s Xi'an Bolite uporabil tehnologijo laserskega nanašanja s taljenjem (LMD) za poskusno proizvodnjo propelerjev iz titanove zlitine, votlih lupin itd. Inštitut za kovine Kitajske akademije znanosti je v sodelovanju s Šanghajsko univerzo za znanost in tehnologijo razvil različne komponente iz titanove zlitine za globokomorsko inženirstvo, ki uporabljajo aditivno proizvodnjo in postopke vročega izostatičnega stiskanja prahu. Na podlagi zasnove sestave z visoko podhlajenostjo in metode utrjevanja in utrjevanja visoko{7}}trdnih titanovih zlitin je bil razvit sistem sestave titanove zlitine z enako osjo kristala s šibko teksturo, primeren za aditivne proizvodne postopke, ki titanovim zlitinam, izdelanim z aditivi, omogoča doseganje odlične trdnosti, plastičnega ujemanja in izotropije mehanskih lastnosti.
V obdobju 14. petletnega načrta je Northwest Institute, ki se opira na podprojekt nacionalnega ključnega programa raziskav in razvoja "Optimizacija in priprava visoko trdne in žilave sestave titanove zlitine za globokomorsko ekstremno servisno okolje", razvil ultra visoko trdno titanovo zlitino Ti1300G za globokomorsko opremo ter visoko trdno in žilavo titanovo zlitino Ti5321G za dodatek globokomorski opremi proizvodnja na osnovi visoko trdnih in žilavih titanovih zlitin Ti1300 in Ti5321. Meja tečenja tlačno odporne lupine iz zlitine Ti1300G lahko doseže 1250 MPa, raztezek večji ali enak 9 %, energija udarca večja ali enaka 24 J, lomna žilavost pa večja ali enaka 60 MPa · m1/2; Meja tečenja komponent, proizvedenih z aditivi iz zlitine Ti5321G, lahko doseže 1050 MPa, stopnja raztezka pa je večja ali enaka 9 %. Tlačno odporna komponenta lupine za globokomorska jadralna letala je bila pripravljena z uporabo zlitine Ti1300G, globokomorski propeler ROV in poskusna manipulatorska roka pa sta bila pripravljena z uporabo zlitine Ti5321G. Trenutno tlačno odporna lupina čaka na testiranje po namestitvi, ROV pa je uspešno opravil preskuse na morju v Južnokitajskem morju.
Zahtevajte ponudbo
E-pošta:bjcxtitanium@gmail.com
WhatsApp:+8613571718779
