钛板钛棒等钛合金材料在海洋工程领域的应用优势及类型

随着世界经济的高速发展，人类面临着资源短缺的难题。纵观全球，现有陆地能源与矿物资源的枯竭，已是为期不远的可怕现实。而占地球表面积约71%的蓝色海洋，可提供充足的食物和医药原料，蕴藏着丰富的矿产储量以及占全球总储量约1/3 的石油、天然气；而海洋潮汐、海上风能和太阳能等的开发和利用，将为人类活动提供可持续发展的强劲动力。

开发海洋需要各种装备，而任何装备功能的实现都依赖于材料技术。海洋和陆地不同，海水与海洋大气中含有氯化物和硫化物，对机械装置材料腐蚀作用很大，而深海海水的强大压力，需求设备结构强度高，否则会出现失效。故海洋工程用设备构件，特别是在大深度海水中作业的构件，需要选用比强度高，比韧性好、耐海水腐蚀的材料加工制造。

1、钛在海洋工程应用上的优势

钛，被称为“海洋金属”，其质轻、高强、无磁、耐蚀，特别突出的是耐海水和海洋大气腐蚀，是优异的轻型结构材料，尤其适用于作轻型海工装备用材。钛及钛合金在海洋工程中在推广应用，对提高海洋工程装备的作业能力、安全性、可靠性及技战术水平具有十分重要的意义，是建设海洋强国的重要战略材料之一。

与钢铁、不锈钢、铜、铝等常用材料相比，钛材最突出的特点是密度低、比强度高、耐蚀性强；同时还具有优良的耐海水冲刷、无磁性、无冷脆性、高透声系数及有优异的中子辐照衰减性能。在塑性成形、铸造、焊接等方面，与其他常用金属材料一样，可以采用常规的方法进行加工成形，因而使钛金属材料对各类海洋工程具有广泛的适用性。

2、国内海洋工程用钛合金分类、性能特点及应用

自 20 世纪90 年代以来，我国自主开发了多种海洋工程专用钛合金。经过几十年的发展，我国海洋用钛的研究及应用水平有了很大提高，已形成较为完善的合金体系，按合金屈服强度，可大致分成三个等级：1) 低强钛合金(500 MPa 以下)；2) 中强钛合金(500~800 MPa)；3) 高强度钛合金(800 MPa 以上)。

低强钛合金主要有工业纯钛(TA1-TA3)、TA9、TA10、TA16 等；中强钛合金主要有：TA17、TA22 (Ti-31)、ZTA5、TA5-A、TA18、ZTi60、TA23 (Ti-70)、Ti-91、TA24 (Ti-75)等；高强钛合金主要有：ZTC4、TC4、TC4ELI、Ti80、TC10、TC11、TiB19、TB9 等。

表1 为我国海洋用钛及钛合金及其性能。

由于钛及钛合金自身所具备的特性，使其在舰船以及海工装备的应用上具有得天独厚的优势，因而被广泛应用于核潜艇、深潜器、原子能破冰船、水翼船、气垫船、扫雷艇以及螺旋桨推进器、海水管路、冷凝器、热交换器等。如，我国的“和谐”号深海载人深潜器载人球壳的材料就是钛合金；美国、日本、俄罗斯等国深潜器的载人球壳的材料也是钛合金。此外，钛还具有无磁性，能够提高探测仪器及工具的抗磁干扰能力，减小设备装备的磁物理场效应，增加隐蔽性，提高焊接质量和生产效率，这使其在舰船上的应用潜力进一步被发掘出来。

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