我國自主(zhǔ)研發的Ti62A鈦合金新材料在全(quán)海深載人潛(qián)水器耐壓殼體的建造中得到了全麵應(yīng)用 |
[ 信息發布:本站 | 發布時(shí)間:2021-06-15 | 瀏覽:32504 ] |
2020年11月28日(rì),“奮鬥者”號全海深載人潛水器成功(gōng)完成萬米海試(shì)並勝利返航,在“奮鬥者”號(hào)研製過程中,我國自主研發的Ti62A鈦合金新材料在(zài)耐壓殼體建造中得到了全麵應用(yòng),相關科研院所在改良了傳統鈦合金設計加(jiā)工方案、完善了其纖維結構後,解決了超強、高韌、大尺(chǐ)寸(cùn)、超厚(hòu)鈦合金材料成形的均勻性(xìng)、力學性能穩定性、可焊性(xìng)等一係列難題,使(shǐ)新型鈦合(hé)金綜合性能得到大幅提升,為(wéi)打造國之重器奠定堅實基礎。
1.鈦及鈦合金船舶應用技術現狀 鈦合金具有質量(liàng)輕、比強(qiáng)度高、耐海水腐蝕、無磁性等特點,在(zài)水麵艦船及(jí)潛艇的耐壓殼體、管路(lù)係統、聲呐係統(tǒng)以及動力係統的建造(zào)中(zhōng)得到廣泛應用。但由於造價成本較高,除去(qù)一些(xiē)特(tè)殊(shū)功能結構或構件,鈦合金材料在民船中應(yīng)用較少。 ①在潛艇及深潛器(qì)上的應用 鈦(tài)合金製耐壓殼體主要用在深海(hǎi)潛水器上,除了(le)“奮鬥者”號(hào)載人艙球殼使用的Ti62A外,比較(jiào)典型的還包括美國Aivin號、Sea-Cliff號深潛(qián)器的殼(ké)體;法國SM97、日(rì)本“深海2000”號使用的Ti-6Al-4V-ELI合金。此外,我國設計的載人深潛器“蛟龍”號的耐(nài)壓殼體也使用鈦(tài)合金製造。 ②在泵(bèng)、閥(fá)及管係上的(de)應用 由於(yú)溫度和濕度的影響,船舶上泵、閥和管(guǎn)係通常使用的銅、不鏽鋼材料,壽命隻有2-5年。而(ér)鈦合金製造的(de)各種管係等,使用壽(shòu)命遠超銅或不鏽鋼製品。經過近50年的研究(jiū),我國也獨立研製出Ti31、Ti75、TiB19、Ti70、Ti80、TA5等一批具有自主知識(shí)產權的(de)船舶管路係統用鈦合金。 ③在聲呐係統上的應用 鈦合(hé)金水聲透聲性能優良,在各種艦艇的聲呐(nà)導流罩中使用鈦及其合金,可以提高搜索、發現、跟蹤(zōng)能力。我國因軍用或商用目的購置(zhì)的K877艇、K636艇、956艦的聲呐導流罩都是采(cǎi)用(yòng)鈦合金製造的。 ④在動力裝置上的應用 鈦合(hé)金用於船舶動力裝置的中熱交換器(qì)、海水淡化(huà)器、冷卻器(qì)、冷凝器以及類似設備,成為製造這些設備的最佳選材。此(cǐ)外,鈦合金還在螺旋槳、噴水推進裝置、舵等船用部件上得到(dào)了成功(gōng)的應用。 2.鈦及鈦合金標(biāo)準現狀 國外發達國家對艦(jiàn)用鈦合金的研究起步較早,俄羅斯和美國在這一(yī)研究領域處於世界領先水(shuǐ)平。俄羅斯是世界上研製和(hé)使用艦用鈦合金最早,使用範圍最廣(guǎng)、使用數量最多的國家,在30年使用經驗(yàn)和長期研發(fā)成果基礎上,已經建立了包括пT-1M、пT-7M、OT4、2B、пT-3B、5B等強度級別包(bāo)括490MPa級、585MPa級、700MPa級、835MPa級(jí)的(de)艦用(yòng)鈦合金體係。雖然(rán)上述(shù)鈦合金均建立了係列材料標準,但由於(yú)與我國艦用鈦合金材料的(de)合金成分不同,所以(yǐ)無法適用和指(zhǐ)導我國艦船(chuán)建造。美國艦用鈦合(hé)金主要包括Gr2、Gr3、Gr5、Gr9、Gr23、Gr32等牌號,涵蓋了275MPa-828MPa強度(dù)級別,均建立了係列材料(liào)標準。同樣原因,由於與我國艦(jiàn)用鈦合金材料的合金成(chéng)分(fèn)不同,所(suǒ)以美國艦用鈦合金標準不能為我國直(zhí)接采用。
我國現行的艦用鈦合金標準主要包括(kuò)船體結構用標準以(yǐ)及海水管路係統用標準。其中船體結構用(yòng)鈦合金標準主要為國家軍用標準,包括鈦及鈦合金(jīn)棒(bàng)材、鑄件、鍛(duàn)件、板材(cái)等。 海水管理係統中涉及的鈦及鈦(tài)合金產(chǎn)品包括(kuò)管材、管件、閥門用鑄件(jiàn)、法蘭用板(bǎn)材(cái)或棒材等,涉及的主要標準見下表。 3.未來標準化工作建議 鈦合金材(cái)料在船(chuán)體結構、潛艇(tǐng)耐壓殼體、聲呐導流罩、管路係統等領域有廣泛應用。隨著艦船設計(jì)及其標準(zhǔn)需求將會越來越廣泛,主要體現在以下幾個方麵: ①隨著我國(guó)海軍作戰使命的變化,建造大型水麵艦船及(jí)實(shí)施遠洋作戰對海軍裝備的發展提(tí)出了更高的要求,比較典(diǎn)型的鈦合金大結構如(rú)大型鈦合(hé)金球鼻艏研究設計(jì)及相關標準編(biān)製工作。 ②鈦合金運用於水麵艦船防護結構中也是其重要應用發展方向。鈦合金具有強度高、耐高溫、耐腐蝕等突出優點,但由於其屈服強度高,成形(xíng)比較困難,故(gù)用普通成形方法來完成形狀較為複雜的或精度(dù)較高的(de)零件是(shì)比較困(kùn)難。由此,以超塑成形技術為主要手段的鈦合金加工工藝及其標準化研究將成為趨勢。 ③鑒於鈦合金(jīn)具有優良的綜(zōng)合性能,可開展全鈦合金(jīn)艦船的研究及相關標準化(huà)工作,通(tōng)過研究、設計、建造全鈦(tài)合金高速、超高速戰鬥艦(jiàn)艇(地效應艦艇等)、掃雷艇(tǐng),為更大噸(dūn)位鈦合金艦(jiàn)船的設計、建造積累經驗。 |
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