Les principals àrees d'aplicació de l'aliatge de titani als vaixells inclouen closques resistents a la pressió, sistemes de canonades d'aigua de mar, intercanviadors de calor, refrigeradors, diverses juntes de canonades, components del motor, dispositius d'elevació i dispositius de llançament. Rússia i els Estats Units van ser els primers països a dedicar-se a la investigació sobre aliatges de titani per a vaixells i van formar els seus propis sistemes d'aliatge de titani per a vaixells. Rússia està a l'avantguarda mundial en el desenvolupament i l'aplicació pràctica del titani per a vaixells, amb diferents nivells de resistència d'aliatges de titani per a vaixells, i ha classificat aquests aliatges de titani segons els seus usos. Actualment és l'únic país amb tots els submarins de titani. La Xina va començar a desenvolupar aliatges de titani per a vaixells a la dècada de 1960 i ara ha format una sèrie d'aliatges de titani per a vaixells amb un rang de resistència de 320-1250 MPa. Els graus principals inclouen aliatges de baixa resistència com ara TA2 i Ti31, aliatges de resistència mitjana com Ti70, Ti75 i Ti91 i aliatges d'alta resistència com ara TC4, Ti80, TC11, Ti62A, Ti-B19 i Ti-B25. Des de la perspectiva dels tipus d'aliatge, els aliatges de titani de baixa resistència i resistència mitjana per als vaixells solen ser aliatges de titani alfa i gairebé alfa, mentre que els aliatges de titani d'alta-consistencia per als vaixells són aliatges de titani alfa+beta o gairebé beta. L'aliatge de titani de baixa resistència té les característiques d'alta plasticitat i bona soldabilitat, cosa que fa que sigui fàcil de processar en tubs de parets fines-i adequat per a la preparació de diversos intercanviadors de calor, refrigeradors i altres materials de canonada; L'aliatge de titani de resistència mitjana té un bon rendiment integral i és adequat per a components de gran secció gruixuda, canonades marítimes, etc. L'aliatge de titani d'alta resistència té les característiques d'alta resistència i baixa plasticitat, i és adequat per a closques resistents a la pressió, recipients d'alta pressió, components especials de vaixells, etc.
Per als components estructurals d'aliatge de titani marin ordinari, tenint en compte la concordança de la resistència i la tenacitat del material, la tenacitat a la fractura per corrosió per estrès, la soldabilitat, etc., el nivell de resistència del material no ha de ser massa alt i els aliatges de titani alfa madurs s'han de seleccionar tant com sigui possible. Tanmateix, per als components estructurals amb requisits especials de resistència, s'han de seleccionar aliatges de titani d'alta -resistencia. Amb el desenvolupament d'equips marins cap a un blau profund, s'han plantejat requisits més elevats per al rendiment dels materials de titani utilitzats en estructures resistents a la pressió com ara submergibles-marins profunds i estacions espacials profundes, promovent el desenvolupament d'aliatges de titani d'alta-resistencia per a ús marí. Millorar la resistència dels materials pot reduir el gruix-de la secció transversal dels components i el pes de les estructures resistents a la pressió. Tanmateix, l'augment de la força sovint sacrifica la duresa dels materials. Per tant, mantenir una alta resistència alhora que una bona tenacitat és la clau per a l'aplicació d'aliatges de titani{10}}d'alta resistència als vaixells. Els aliatges de titani d'alta resistència i duresa també s'han convertit en un punt d'investigació per a diversos instituts de recerca i empreses de titani en els últims anys. El plantejament de la recerca es porta a terme des de dos aspectes. D'una banda, en resposta a les necessitats urgents dels grans projectes nacionals, les unitats de disseny solen triar materials d'aliatge de titani més madurs. Mitjançant l'optimització de la composició de l'aliatge i el procés de preparació dels components, es pot explorar el potencial de rendiment dels materials i es pot millorar la concordança de la resistència de la resistència dels aliatges. Molts estudis s'han centrat a optimitzar el disseny d'aliatges madurs TC4 i Ti80. D'altra banda, ens basem en el concepte de desenvolupament d'aliatges de titani resistents i d'alta-resistencia aeroespacial per desenvolupar nous tipus d'aliatges de titani d'alta-resistencia i resistència per a l'enginyeria marina.
Durant el període del 13è Pla Quinquennal, l'Institut de Recerca de Metalls No Ferros del Nord-oest (Northwest Institute) va dur a terme investigacions sobre el disseny d'optimització de la composició d'aliatge basat en l'aliatge Ti80, amb l'objectiu de millorar la duresa de l'aliatge mantenint la seva alta resistència. La influència de - elements estables, - elements estables i elements intersticials sobre la resistència i la duresa de l'aliatge Ti80 es va estudiar sistemàticament mitjançant una combinació de càlculs i experiments de la teoria Yu Rui. El micromecanisme de la influència dels elements sobre la resistència i la duresa de l'aliatge es va revelar mitjançant els càlculs de la teoria de Yu Rui. Es va realitzar una investigació en profunditat sobre els canvis en la resistència i la duresa de l'aliatge Ti-6Al després d'afegir elements Mo i Nb. Es va trobar que els elements Mo i Nb tenen poc efecte sobre les propietats de tracció a temperatura ambient de l'aliatge, però poden millorar significativament la resistència a l'impacte de l'aliatge. Això s'atribueix principalment a l'addició d'elements estabilitzadors que canvien la composició de fase a la microestructura, excitant més dislocacions i bessons de deformació sota càrrega d'impacte, consumint més càrrega d'impacte, millorant així la capacitat de l'aliatge de resistir la propagació de fissures i aconseguir un rendiment d'impacte més elevat. Es va estudiar la influència del contingut de l'element O en el rendiment d'impacte de les barres d'aliatge Ti80 amb una microestructura diferent i es va trobar que el rendiment de l'impacte és més sensible al contingut de l'element O de l'aliatge. En ajustar el contingut de cada element i el sistema de tractament tèrmic, es va trobar que l'aliatge Ti80 té la millor resistència a la resistència a l'estat de recuit. La seva microestructura és una estructura bimodal composta per fase alfa primària equiaxial i fase de transició beta, tal com es mostra a la figura 1.
La figura 2 mostra l'efecte del contingut d'O sobre la resistència a la fluència i l'energia d'impacte de l'aliatge Ti80 amb microestructura dual. Es pot concloure que quan el contingut d'O és del 0,1% (fracció de massa), la resistència a la fluència de l'aliatge arriba als 800 MPa i l'energia d'impacte pot arribar als 72 J (estàndard de prova GB/T229-2020). La carcassa resistent a la pressió d'un submergible-marin profund és un representant típic de l'aliatge de titani resistent i d'alta-resistencia que s'utilitza en equips de-mar profund, i la profunditat d'immersió del submergible està estretament relacionada amb la resistència específica del material. El submergible Alvin als Estats Units ha augmentat la seva profunditat màxima d'immersió de 1868 a 4500 metres substituint el material de carcassa resistent a la pressió d'acer al titani. Després de noves modificacions amb l'aliatge de titani, la seva profunditat de disseny s'ha augmentat a 6000 metres. Si observem la selecció de materials de petxines resistents a la pressió per a submergibles d'aigües profundes a diversos països, es pot veure que els principals graus de materials de titani són Ti-6Al-4V (TC4) i Ti-6Al-4VELI (TC4ELI), i la profunditat de busseig d'un submergible per a tres persones fet d'aquests dos aliatges no és superior a 7000 metres. El 2017, la Xina va desenvolupar i construir amb èxit la carcassa esfèrica tripulada d'aliatge TC4ELI i la carcassa esfèrica tripulada d'aliatge Ti80, i va instal·lar amb èxit la carcassa esfèrica tripulada TC4ELI al submergible Deep Sea Warrior, amb una profunditat màxima de busseig de no més de 7000 metres. La profunditat màxima de busseig de la closca esfèrica tripulada TC4ELI, que té forma de pètals de meló i importada de Rússia, és de 7000 m. El submergible per a 3 persones "Striver" fet d'aliatge Ti62A pot arribar a una profunditat de busseig de 10909 m. L'aliatge és un aliatge de titani d'alta resistència i resistència a danys, desenvolupat conjuntament per l'Institut de Metalls de l'Acadèmia Xinesa de Ciències i Baoji Titanium Industry Co., Ltd.
Jiti Industry Co., Ltd. i altres unitats han dut a terme investigacions d'optimització del rendiment sobre l'aliatge Ti62A i han desenvolupat l'aliatge de titani Ti542222. L'índex de rendiment d'aquest aliatge de titani és de 1000MPa i l'energia d'impacte és de 40J. Després del tractament de doble recuit, té la millor compatibilitat de resistència a la plasticitat.
Amb el suport de projectes nacionals rellevants, el Northwest Institute i el 725th Research Institute of China Shipbuilding Industry Corporation (CSIC) han desenvolupat amb èxit aliatges de titani amb límits de rendiment de 800900 i 1000MPa. El Northwest Institute ha desenvolupat de manera independent un aliatge de titani Ti-B25 d'alta -resistència -, que té les característiques d'alta resistència i bon rendiment de treball en fred, i s'ha utilitzat àmpliament en els sistemes de comunicació de vaixells. L'Institut de Metalls de l'Acadèmia Xinesa de Ciències ha desenvolupat aliatges de titani de 1000 i 1200 MPa d'alta-resistència i alta tenacitat per al titani utilitzats en l'enginyeria oceànica, i ha preparat closques d'aliatge de titani per a l'estació d'experimentació científica Abyss in-situ i l'estació d'experiments científics Abyss in{12}}i l'aliatge d'aliatges Abyss64, bàsicament, en petits lots d'aliatges.
En els darrers anys, la Xina també ha introduït la tecnologia de fabricació additiva a la fabricació d'equips d'aigües profundes{0}. China Shipbuilding Industry Corporation Fenxi Heavy Industry Co., Ltd., juntament amb Xi'an Bolite, ha utilitzat la tecnologia de deposició de fusió làser (LMD) per provar la producció d'hèlixs d'aliatge de titani, carcassa buida, etc. processos de fabricació i premsat isostàtic de pols en calent. Basant-se en la idea de disseny d'una composició d'alta refrigeració i el mètode d'enfortiment i enduriment dels aliatges de titani d'alta -resistencia, s'ha desenvolupat un sistema de composició d'aliatge de titani de cristall equiaxial de textura feble i adequat per a processos de fabricació additiva, que permet que els aliatges de titani fabricats amb additius assoleixin una excel·lent resistència, coincidència de propietats plàstiques i mecànica.
Durant el període del 14è Pla quinquennal, el Northwest Institute, basant-se en el subprojecte del Programa Clau Nacional d'R+D "Optimització i preparació d'una composició d'aliatge de titani d'alta resistència i resistència per a un entorn de servei extrem de mar profund", va desenvolupar un aliatge de titani d'alta resistència Ti1300G per a equips de mar profund i equips de titani d'alta resistència i resistència per a la fabricació d'aliatges de titani resistent per a la fabricació d'additius Ti5321. i aliatges de titani resistents Ti1300 i Ti5321. La resistència a la fluència de la carcassa resistent a la pressió d'aliatge Ti1300G pot arribar a 1250MPa, allargament superior o igual al 9%, energia d'impacte superior o igual a 24J i tenacitat a la fractura superior o igual a 60MPa · m1/2; La resistència a la fluència dels components fabricats amb additius d'aliatge Ti5321G pot arribar als 1050MPa i la taxa d'allargament és superior o igual al 9%. Es va preparar un component de closca resistent a la pressió per-planadors de mar profund amb aliatge Ti1300G, i es va preparar una hèlix d'impuls-ROV de mar profund i un braç manipulador experimental amb aliatge Ti5321G. Actualment, la carcassa resistent a la pressió està esperant proves després de la instal·lació, i el ROV ha superat amb èxit les proves de mar al mar de la Xina Meridional.
Sol·licita un pressupost
Correu electrònic:bjcxtitanium@gmail.com
Whatsapp:+8613571718779
