中国船用钛合金的研究与应用始于20世纪60年代,经过50余年的努力,船用钛的研究及应用水平有了很大提高,已形成较完整的船用钛合金系列,能满足水面舰艇、水下潜艇
和深潜器不同强度级别的要求。表1列出了中国发展的主要船用钛合金牌号、性能特点及典型应用情况。在我国船用钛合金体系中, 强度跨度较大, 屈服强度320~1150MPa。一般来讲, 我国按屈服强度等级将钛合金划分为低强钛合金(屈服强度在490MPa以下) 、中强钛合金(屈服强度为500~790MPa) 、高强钛合金(屈服强度大于800MPa) 。低强和中强钛合金大多是α型和近α型低合金化的钛合金,其塑性好,易成形,焊接性能优良。高强钛合金一般为α十β型和亚稳(近)β型钛合金,其强度高,断裂韧性好,但相对低、中强钛合金而言,其塑性较低,冷加工成形与焊接工艺性能较差。目前,我国的船用钛合金体系包括:TA2、TA3、Ti3l、ZTA5、TA5、ZTi60、Ti75、Ti80、ZTC4、TC4、TC11、Ti 70、Ti-B19、Ti91、TA16、TA17、TA18等。
表1 中国的船用钛合金体系及应用
分类 | 合金牌号 | Rp0.2/MPa | 材料特性 | 应用 |
低强钛合金 | TA2 | 20 | 成形、焊接性能好,耐海水腐蚀 | 冷成形件、非耐压铸件及管路件 |
Ti31 | 490 | 成形、焊接性能好,耐海水腐蚀,耐350℃
海水,耐缝隙腐蚀 | 热交换器、冷凝器、管路、阀门、
泵体 |
ZTA5 | 490 | 铸造性能优良 | 船舶推进、电子及辅助系统的泵、
阀等 |
TA5A | 590 | 耐蚀性、焊接性好 | 板材、锻件,可用于船舶机械各类
部件 |
中强钛合金 | ZTi60 | 590 | 铸造性能好,耐蚀,可焊 | 各种耐压系统铸件 |
Ti70 | 590 | 冷成形性、焊接性、耐蚀性、声学性能好 | 透声窗、声呐导流罩 |
Ti91 | 600 | 高冷成形性,焊接性、耐蚀性、声学性能好 | 透声窗、声呐导流罩 |
Ti75 | 550 | 焊接、成形性能好,断裂韧性、冲击韧性及应力腐蚀断裂韧性好 | 通海、低压吹除系统,耐高压管路,压力容器,船舶结构 |
ZTA7 | | 良好的热稳定性,焊接性和铸造性能好,
耐蚀、耐空泡腐蚀等 | 螺旋桨 |
高强钛合金 | ZTC4 | 800 | 抗疲劳,抗裂纹扩展,铸造性能好 | 螺旋桨等高强铸件 |
TC4 | 825 | 优异的室温、高温性能,优良的抗疲劳及裂纹扩展能力,耐腐蚀,焊接性能好 | 船舶部件、蒸汽透平机叶片、水中兵器系统发动机外壳、蓄电器等 |
TC11 | 900 | 优异的高温强度 | 高压压气机转子、低压压气机轮
盘及叶片 |
Ti-B19 | 1150 | 高强,良好的塑性,较高的韧性、应力腐蚀断裂韧性,可焊 | 船舶机械部件、高压容器、弹射装置 |
Ti80 | 785 | 耐蚀,可焊 | 高压容器,深潜器耐压壳体、结构件 |
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