一、船舶用钛棒的定义
船舶用钛棒是以钛及钛合金为原材料，通过熔炼、锻造、轧制等工艺制成的棒状材料，专为船舶与海洋工程环境设计，具有轻量化、高强度、耐腐蚀等特性，适用于船体结构、推进系统、管道系统等关键部件。
二、常用材质（牌号）
船舶领域常用的钛合金牌号及成分如下：
| 牌号 | 类型 | 主要成分 | 特点 |
| TA1 | 工业纯钛 | Ti ≥99.5% | 高塑性、耐腐蚀，成本低 |
| TA2 | 工业纯钛 | Ti ≥99.3% | 中等强度，用于一般耐蚀部件 |
| TA5 | α型合金 | Ti-4Al-0.005B | 耐海水腐蚀，用于船体结构 |
| TC4 | α+β型合金 | Ti-6Al-4V | 高强轻量化，用于螺旋桨、轴系 |
| TA9 | α型合金 | Ti-0.2Pd | 耐强酸环境（如船舶脱硫系统） |
| TA10 | α型合金 | Ti-0.3Mo-0.8Ni | 耐高浓度氯化物（如海水泵阀） |
三、性能与特点
1、耐腐蚀性：
抗海水腐蚀能力极强，尤其适用于盐雾、潮湿环境，寿命是316L不锈钢的10倍以上。
抗点蚀、缝隙腐蚀性能优异，如TA9在含硫介质中表现突出。
2、力学性能：
高比强度：TC4抗拉强度达895-930 MPa，密度仅为钢的60%。
抗疲劳性：适用于高频振动的推进器部件。
轻量化：密度4.5 g/cm³，显著降低船舶自重，提升载重与燃油效率。
低温性能：在-196°C下仍保持韧性，适合LNG运输船等低温场景。
无磁性：避免干扰船舶导航与通信系统。
四、制造工艺
1、熔炼：
真空自耗电弧炉（VAR）或电子束冷床炉（EBCHM）熔炼，确保低杂质（O、N、H含量≤0.15%）。
2、热加工：
β锻造（TC4在950-1000°C）提升韧性。
α+β区轧制细化晶粒（如TA5在800°C轧制）。
3、热处理：
退火：TA系列采用650-750°C退火消除应力。
时效处理：TC4采用双重退火（950°C固溶 + 550°C时效）优化强度。
表面处理：喷砂、阳极氧化或镀层（如TiN）增强耐蚀性。
五、应用领域
| 船舶系统 | 具体部件 | 推荐牌号 | 核心需求 |
| 船体结构 | 外壳、肋骨、甲板支架 | TA5、TC4 | 耐海水腐蚀、高抗冲击性 |
| 推进系统 | 螺旋桨、推进轴、舵杆 | TC4、TA10 | 高强度、抗空泡腐蚀 |
| 管道系统 | 海水冷却管、阀门、泵体 | TA9、TA10 | 耐氯化物/酸性介质腐蚀 |
| 动力系统 | 发动机排气管、热交换器 | TA1、TA2 | 耐高温（≤350°C）、轻量化 |
| 深海装备 | 潜水器耐压壳体、机械臂 | TC4、TA15 | 高强耐压、抗深海低温 |
六、执行标准
| 标准类型 | 标准号 | 适用范围 |
| 中国国标 | GB/T 2965-2020 | 钛及钛合金棒材技术要求 |
| 美国标准 | ASTM B348 | 钛合金棒材与坯料 |
| 国际标准 | ISO 5832-3 | 外科植入物级TC4（部分船舶医疗设备参考） |
| 船舶行业标准 | CB/T 4319-2013 | 船舶用钛及钛合金管材与棒材 |
七、与其他船舶合金材料的对比
| 材料类型 | 代表牌号 | 密度 (g/cm³) | 抗拉强度 (MPa) | 耐海水腐蚀性 | 成本 | 典型应用 |
| 钛合金 | TC4 | 4.43 | 895-930 | ★★★★★ | 高 | 螺旋桨、耐压壳体 |
| 不锈钢 | 316L | 7.98 | 485-620 | ★★★☆☆ | 中 | 管道、阀门 |
| 铝合金 | 5083-H116 | 2.66 | 270-345 | ★★☆☆☆ | 低 | 船体上层建筑 |
| 铜合金 | HSn62-1 | 8.8 | 330-450 | ★★★★☆ | 中 | 海水泵、冷凝器 |
对比结论：
钛合金优势：轻量化、耐蚀性最优，但成本较高，适用于高价值部件。
不锈钢：性价比高，但耐氯离子腐蚀能力有限。
铝合金：轻量化但强度低，适合非承力结构。
铜合金：耐海水但密度大，逐渐被钛替代。
八、选购方法
1、按工况选材：
海水腐蚀环境：优先TA10（耐氯化物）或TA9（耐酸性介质）。
高强承力部件：选择TC4或TA15（如潜水器耐压壳体）。
低温场景：TA5或TA7（如LNG船储罐支架）。
2、验证材料资质：
要求供应商提供 材质证明书（MTC），包括成分、力学性能、热处理状态。
第三方检测报告（如SGS）需包含氢含量（≤150 ppm）、超声波探伤（UT）结果。
加工性能评估：
焊接性：TA1/TA2工业纯钛易焊接，TC4需氩气保护（TIG焊）。
冷加工：TC4需控制变形率（≤20%），避免开裂。
3、成本优化策略：
非承力部件可选用TA2替代TC4，降低成本40%以上。
批量采购时协商熔炼炉次，减少原料批次差异。
九、注意事项
1、氢脆风险：
避免在酸洗或电镀过程中吸氢，加工后需真空退火（500°C×2h）。
2、焊接质量控制：
钛合金焊接需严格隔绝氧气，采用高纯度氩气（≥99.999%）。
3、表面污染防护：
加工时禁用含氯切削液，防止应力腐蚀开裂。
4、库存管理：
钛棒应存放于干燥环境，避免与钢、铜合金接触引发电偶腐蚀。
船舶用钛棒凭借其卓越的耐海水腐蚀性、高比强度及轻量化特性，成为高端船舶与深海装备的核心材料。在选型时需综合考虑工况需求（腐蚀介质、力学负荷、温度），优先匹配TA系列（耐蚀）或TC系列（高强）。同时，严控加工工艺与供应商资质，避免氢脆、焊接缺陷等风险。对于成本敏感项目，可通过“关键部位用钛，非关键部位用不锈钢/铝”的混合设计方案实现性能与经济的平衡。
