鈦:在海洋中起舞
2015-02-11 15:39:20
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鈦金屬稱霸海洋
鈦及鈦合金鈦在海洋中表現出眾,其質輕、強度高,耐海水腐蝕,機械加工、焊接性能良好,且焊后不需要熱處理,無熱影響區脆化問題,是理想的艦船材料。雖然與鋼鐵相比,鈦的歷史非常短,至今還沒超過100年,但是鈦的資源卻十分豐富。因此,鈦一經問世便應用于各種船舶的制造。
鈦之履歷
核潛艇:1978年-1983年,前蘇聯制造的初級攻擊型核潛艇,據推測承壓船殼就是用鈦制造的。這艘潛艇水上排水量為2800t,水下排水量為3600t,潛水深度為600m。
深海潛艇:日本載人潛水調查船于1989年1月舉行下水儀式。同年8月下潛6500m,創世界最新記錄。其承壓船殼就是用Ti-6Al-4V合金制造的。
民用鈦船:最早的民用鈦船是由東邦鈦公司和藤新造船所協力制造的競技快艇,于1985年5月下水,在外國注冊登記。這艘快艇長17m,寬4m,高2.5m,重2.8t。除了船艙用鋼化塑料(FRP)以外,其它從框架到船體全部用鈦制造。
快艇:第一艘快艇船形由日生工業制造,船長12.25ng;寬4.06m;船深2.25m,1997年8月出廠。使用J1S H4600 2種鈦材約1.7t;船舵、舵軸、推進器軸均用Ti—6Al-4V合金制造。
海洋結構件:東京灣橫跨道路的橋墩外表就是用鈦/鋼復合板覆蓋而成的,1994年被覆工程完工,設計壽命為100年。鈦制冰海了望塔、舞洲至夢洲大橋的橋墩也是用鈦/鋼復合板覆蓋而成的,顯示出優良的耐蝕性?!?br />
手劃鈦船:江藤造船所自1993年以來為開發全鈦船,制造了第一艘手劃船(長2.5m、寬lm)。對Ti的焊接分剪,組裝技術進行了探索,考察了在海水中的腐蝕情況和生物附著方式。
鈦制漁船:1998年,第一艘鈦制漁船是由新日本制鐵公司鈦和江藤造船所等聯合制造的。船長12.5m,寬2.8m,高0.82m;漁船總重約4.7t;使用純鈦約3t,有強度要求的構件和甲板全部用Ti制作。
鈦之優勢
船體輕:同樣大小的船,鈦制的船體質量是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量。
航速提高:鈦制船的發動機比鋁合金制的船發動機要小15%,如果使用相同的發動機,則航速可以提高15%。另外,船表面無涂料與水直接接觸,也減小了與水的摩擦系數,從而提高了船的速度。
燃料費用和CO2生成量減少:鈦船的質量輕和高航速使得單位質量、單位航行距離燃料費用大幅度下降。這不僅僅是航行經費的減少,而且還減少了CO2生成量,對防止已成為國際性問題的地球暖化是十分有效的。
耐蝕性: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,FRP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。
Ti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器上的水草和貝類,在推進器旋轉時與水摩擦就會脫落。盡管鈦金屬幾乎不需要防蝕涂料,但是以裝飾和標識為目的船用涂料研究還應開展起來。
責任編輯:溫蕊
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標簽: 鈦合金
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