鈦材在艦船上的應(yīng)用有哪些

鈦在海水中如同PT一樣耐腐蝕。因此就不需要噴涂防蝕涂料。FRP雖然也不生銹，但海洋生物易附著在其上，很難去掉。鋁合金船易腐蝕，而且也易附著海洋生物，難除去。因此，F(xiàn)RP船和Al合金船的船體和船底都必須涂敷防蝕和防止海洋微生物附著的涂料。鈦與Cu、Zn等金屬相比沒有毒性，貝類和海草等海洋生物更易附著在鈦上。船靜止的時候，貝類和海草的生長速度非?？?，但卻不腐蝕金屬鈦，表面也很光滑，非常容易剝離。在船靜止時附著在船的推進(jìn)器上的水草和貝類，在推進(jìn)器旋轉(zhuǎn)時與水摩擦就會脫落。盡管鈦金屬幾乎不需要防蝕涂料，但是以裝飾和標(biāo)識為目的船用涂料研究還應(yīng)開展起來。鈦船即使在惡劣的天氣下也很少出現(xiàn)縱向和橫向的搖晃，這是坐過鈦船的人共同感受。

艦船上可用鈦及鈦合金制造的零部件很多，很難盤點清清楚楚，現(xiàn)在只能說說那些獲得實際應(yīng)用的并顯示卓有成效的零部件。日本對艦船上可用鈦合金制造的零部件作了系統(tǒng)的研究與評估。江藤造船所對首航鈦船的調(diào)查表明，鈦船航行急轉(zhuǎn)彎時船體很少傾斜；給左右船舷中的任一邊加油也能保持平衡而不傾斜。這是由于鈦船輕，重心低的緣故。鈦船中，高速行駛，也能穩(wěn)定地航行。在前蘇聯(lián)-俄羅斯，過去生產(chǎn)的艦船納聲流罩是用玻璃鋼（FRP）制造的，后來大多改用鈦合金，使用證明：鈦合金聲納導(dǎo)流罩具有優(yōu)秀的綜合性能，它們生產(chǎn)的“庫爾斯克”號聲納系統(tǒng)是用鈦合制造的。中國采購的K877艇、K636艇、956艇、“遼寧”航母等的聲納導(dǎo)流罩全是鈦合金制的。中國早些年建造的艦艇聲納導(dǎo)流罩根據(jù)水下、水面應(yīng)用的要求不同，有的用不銹鋼制造，有的用玻璃鋼制造，“九五”期間對鈦合金導(dǎo)流罩作了深入的全面研究，取得了豐碩的成果，現(xiàn)在逐步改用鈦合金的。

艦船上的泵、閥、配管如發(fā)動機(jī)冷卻水及消防海水的管道系統(tǒng)工作條件非常惡劣，過去都是用銅制造的，也有用內(nèi)涂防腐層鋼管與不銹鋼管制造的，但它們的服役期限都不長，只有2a~5a，如果改用鈦泵、鈦閥、鈦管路則壽命長達(dá)25a~30a，不但總的費用大大下降，而且在運行期間安全可靠，不會發(fā)生腐蝕、泄漏及其他安全方面的事故。前蘇聯(lián)-俄羅斯的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，鈦管路壽命為3個年限：第一個年限為8a~9a，下水到首次進(jìn)塢維修；第二次服役壽命應(yīng)不短于15a；第三次為5a~10a。要求所用等級艦船應(yīng)于25a~30a期間可靠運行。當(dāng)前在所有的結(jié)構(gòu)材料中只有鈦及鈦合金能滿這一要求，也是在方面性價比最高的材料。

艦船螺旋漿對材料的要求是：強(qiáng)度高，對海水的有強(qiáng)的抗疲勞性能，耐沖刷和空泡腐蝕。就現(xiàn)有的材料來說，鈦合金是能滿足這些要求的首選材料。美國海軍率先在水翼艇上使用直徑為1500mm、四葉可拆式超空泡鈦合金螺旋漿。1972年中國研制成水翼快艇鈦合金螺旋漿，至2014年估計已生產(chǎn)直徑450mm~1500mm的各種這種漿約800件，質(zhì)量最大的超過160kg。不過長期使用與運轉(zhuǎn)表明，鈦合金螺旋漿及其軸在制造成本方面的優(yōu)勢還未充分顯現(xiàn)出來，所以鈦合金螺旋漿的應(yīng)用還未達(dá)到普遍實用化階段，有待進(jìn)一步研發(fā)與推廣。在鈦螺旋漿類部件中還包括船舵與軸承座等。

鈦比鋁的強(qiáng)度高，在等強(qiáng)度時，用的鈦材厚度比鋁板的薄得多，比不銹鋼的薄40%左右。鈦的密度為4．5ｇ／ｃｍ3,比Fe的7.9ｇ／ｃｍ3小，比純AL的2．7ｇ／ｃｍ3和FRP的(1．1—1．2)g／cm3大。但是由于鈦的抗拉強(qiáng)度高，比強(qiáng)度也高，因此，可以減輕船的質(zhì)量。例如，根據(jù)設(shè)計要求，如果是純鋁船底板，厚則必須達(dá)到5mm,而用2.5mm鈦板就夠了，同樣大小的船，鈦制的船體質(zhì)量是FRP的30％，比鋁合金輕10％。由于鈦船表面不需要噴涂防銹涂料，因此還省去了涂料的質(zhì)量。 另外，在成品價格方面，鈦制品的價格為鋁制品及不銹鋼制品的2倍左右。如果考慮維修費用及更換新零部的費用，采用鈦制零部件無疑要合算得多。