一、定義
船舶用鈦加工件是指以鈦或鈦合金為原材料，通過(guò)鑄造、鍛造、焊接、機(jī)械加工等工藝制造的船舶結(jié)構(gòu)件或功能部件。其核心優(yōu)勢(shì)在于優(yōu)異的耐海水腐蝕性、高比強(qiáng)度及輕量化特性，廣泛應(yīng)用于船舶關(guān)鍵部位以提升性能與壽命。
二、材質(zhì)
1、純鈦
牌號(hào)：TA1、TA2（中國(guó)GB/T 3620.1標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)應(yīng)ASTM Grade 1-2）。
特點(diǎn)：塑性好、耐腐蝕性強(qiáng)，用于低應(yīng)力部件（如管道、閥門(mén)）。
2、鈦合金
Ti-6Al-4V（TC4）：綜合性能優(yōu)異，用于船體結(jié)構(gòu)、推進(jìn)器葉片。
Ti-31（Ti-3Al-2.5V）：高韌性、易焊接，適用于海水管路系統(tǒng)。
Ti-75（Ti-6Al-2Nb-1Ta-0.8Mo）：深海耐壓結(jié)構(gòu)專用合金，抗應(yīng)力腐蝕。
三、性能特點(diǎn)
| 特性 | 具體表現(xiàn) |
| 耐腐蝕性 | 在海水、海洋大氣中幾乎無(wú)腐蝕，無(wú)需額外防腐涂層。 |
| 高比強(qiáng)度 | 強(qiáng)度接近鋼，密度僅鋼的60%，顯著降低船體重量。 |
| 抗沖擊性 | 低溫環(huán)境下仍保持韌性，適合極地船舶。 |
| 無(wú)磁性 | 避免磁性水雷探測(cè)，提升軍艦隱蔽性。 |
| 耐疲勞性 | 長(zhǎng)期承受交變載荷（如螺旋槳葉片）不易開(kāi)裂。 |
四、執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)
1、材料標(biāo)準(zhǔn)
中國(guó)：GB/T 3620.1（鈦及鈦合金牌號(hào)）、GB/T 3621（鈦及鈦合金板材）。
國(guó)際：ASTM B265（鈦板）、ASTM B381（鈦鍛件）。
2、船舶行業(yè)規(guī)范
船級(jí)社認(rèn)證：DNV（挪威）、CCS（中國(guó)船級(jí)社）對(duì)鈦材焊接與應(yīng)用的專項(xiàng)要求。
焊接標(biāo)準(zhǔn)：AWS D3.6（鈦及鈦合金焊接規(guī)范）。
五、加工工藝
1、傳統(tǒng)加工
熱成型：鈦板加熱至700-800℃后沖壓成形（如船體外殼）。
2、焊接：
TIG焊：惰性氣體保護(hù)下焊接，防止氧化。
激光焊：高精度焊接薄壁管道（如海水冷卻管）。
機(jī)械加工：采用硬質(zhì)合金刀具低速切削，配合冷卻液降溫。
3、增材制造（3D打?。?/p>
技術(shù)：激光選區(qū)熔化（SLM）制造復(fù)雜結(jié)構(gòu)件（如輕量化支架）。
優(yōu)勢(shì)：減少材料浪費(fèi)，適合小批量定制化部件。
4、表面處理
陽(yáng)極氧化：生成致密氧化膜（TiO?）增強(qiáng)耐腐蝕性。
噴丸強(qiáng)化：提高表面抗疲勞性能。
六、關(guān)鍵技術(shù)
1、焊接保護(hù)技術(shù)
嚴(yán)格使用氬氣/氦氣保護(hù)，避免焊縫氧化（氧含量<0.15%）。
2、大尺寸構(gòu)件成型
超厚鈦板（>50mm）軋制與熱處理工藝優(yōu)化，消除殘余應(yīng)力。
3、耐壓結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
深海裝備用鈦合金的耐壓艙設(shè)計(jì)（如載人深潛器耐壓殼）。
七、應(yīng)用領(lǐng)域
| 領(lǐng)域 | 典型部件 | 核心要求 |
| 船體結(jié)構(gòu) | 船殼、甲板、艙壁 | 輕量化、耐腐蝕、抗沖擊 |
| 動(dòng)力系統(tǒng) | 螺旋槳、推進(jìn)軸、海水泵閥 | 耐空泡腐蝕、高疲勞強(qiáng)度 |
| 管路系統(tǒng) | 海水冷卻管、液壓管路 | 抗點(diǎn)蝕、焊接可靠性 |
| 深海裝備 | 載人深潛器耐壓殼、聲吶罩 | 超高強(qiáng)度、耐高壓（>1000m水深） |
| 軍艦特種部件 | 消磁設(shè)備外殼、魚(yú)雷發(fā)射管 | 無(wú)磁性、抗爆炸沖擊 |
八、船舶用鈦 vs 其他材料
| 對(duì)比項(xiàng) | 鈦合金 | 不銹鋼 | 鋁合金 |
| 耐海水腐蝕 | 極優(yōu)（無(wú)需涂層） | 需防腐涂層 | 易發(fā)生點(diǎn)蝕 |
| 密度 | 4.5 g/cm3 | 7.9 g/cm3 | 2.7 g/cm3 |
| 強(qiáng)度 | 抗拉強(qiáng)度800-1000 MPa | 500-800 MPa | 200-400 MPa |
| 成本 | 高（材料+加工） | 低 | 中 |
| 維護(hù)成本 | 極低（壽命＞30年） | 高（需定期更換） | 中（易腐蝕需維護(hù)） |
九、未來(lái)發(fā)展方向
1、低成本鈦合金開(kāi)發(fā)
通過(guò)添加鐵、氧等廉價(jià)元素（如Ti-Fe-O系合金），降低材料成本。
2、高效焊接技術(shù)
電子束焊、攪拌摩擦焊（FSW）提升大厚度鈦板焊接效率與質(zhì)量。
3、深海裝備應(yīng)用
萬(wàn)米級(jí)載人深潛器耐壓殼體（如Ti-62222S合金）。
4、復(fù)合材料結(jié)合
鈦-碳纖維復(fù)合結(jié)構(gòu)，兼顧輕量化與高強(qiáng)度。
5、綠色回收技術(shù)
船舶退役鈦部件的熔煉再生，實(shí)現(xiàn)循環(huán)利用。
總結(jié)
船舶用鈦加工件憑借其不可替代的耐腐蝕性與輕量化優(yōu)勢(shì)，已成為高端船舶（尤其是軍艦與深海裝備）的核心材料。未來(lái)隨著低成本合金研發(fā)與先進(jìn)制造技術(shù)的突破，鈦在船舶領(lǐng)域的應(yīng)用將從特種船舶向民用船舶逐步擴(kuò)展，推動(dòng)船舶工業(yè)向高性能、長(zhǎng)壽命方向升級(jí)。
