真空 ›› 2025, Vol. 62 ›› Issue (1): 78-85.doi: 10.13385/j.cnki.vacuum.2025.01.13
霍国敬1, 战春鸣2, 梁园华1, 凌爱军1
HUO Guojing1, ZHAN Chunming2, LIANG Yuanhua1, LING Aijun1
摘要: 作为一种理想的海洋工程材料,钛合金以其质轻、比强度高、耐海水腐蚀等优异性能成功应用于深潜器、海上油气开采及海水淡化装置等领域。本文首先阐述了钛合金的真空熔炼工艺,分析了海洋工程用钛合金的主要性能特点。接着介绍了国内外海洋工程用钛合金体系,重点梳理了我国部分海洋工程用钛合金的牌号、性能及主要应用领域。最后详细阐述和总结了钛合金在海洋工程设施上的研究进展和应用现状,并对其应用前景进行了展望,旨在为钛合金的进一步应用提供理论参考与实践指导。
中图分类号: TG146.21
[1] 常辉, 董月成, 淡振华, 等. 我国海洋工程用钛合金现状和发展趋势[J]. 中国材料进展, 2020, 39(增刊1): 585-590. [2] AMIGÓ-BORRÁS V, LARIO-FEMENÍA J, AMIGÓ-MATA A, et al. Titanium, titanium alloys and composites[J]. Encyclopedia of Materials: Metals and Alloys, 2022,1: 179-199. [3] 董月成, 方志刚, 常辉, 等. 海洋环境下钛合金主要服役性能研究[J]. 中国材料进展, 2020, 39(3): 185-190. [4] 海敏娜, 黄帆, 王永梅. 浅析钛及钛合金在海洋装备上的应用[J]. 金属世界, 2021(5): 16-21. [5] 王梓骄, 贾雷, 苗庆东, 等. 舰船用钛合金制备技术的研究进展[J]. 中国冶金, 2024, 34(6): 14-25. [6] 李伟东, 史许娜, 李晨阳, 等. 钛及钛合金铸锭制备工艺发展现状[J]. 钛工业进展, 2024, 41(5): 42-48. [7] KARIMI-SIBAKI E, KHARICHA A, WU M.A parametric study of the vacuum arc remelting (VAR) process: effects of are radius, side-arcing, and gas cooling[J]. Metallurgical and Materials Transactions B, 2020, 51(1): 222-235. [8] WANG Y D, ZHANG L F, ZHANG J, et al.Simulation of solidification structure during vacuum arc remelting using cellular automaton-finite element method[J]. Steel Research International, 2022, 93(1): 2100408. [9] CUI J J, LI B K, LIU Z Q, et al.Numerical investigation of grain structure under the rotating arc based on cellular automata-finite element method during vacuum arc remelting process[J]. Metallurgical and Materials Transactions B, 2023,54:661-672. [10] ZHAO X H, WANG J C, WANG K X, et al.Numerical simulation and experimental validation on the effect of stirring coils' parameters on TC17 ingot during vacuum arc remelting process[J]. Rare Metal Materials and Engineering, 2023, 52(8): 2676-2682. [11] WOODSIDE C R, KING P E, NORDLUND C.Arc distribution during the vacuum arc remelting of Ti-6Al-4V[J]. Metallurgical and Materials Transactions B, 2013, 44: 154-165. [12] 马强, 孙足来, 张哲魁, 等. 大功率真空电子束冷床熔炼炉拉锭机构振动仿真分析[J]. 真空, 2021, 58(5): 104-109. [13] 雷云清, 马小艳, 张炜华, 等. TC4ELI钛合金的电子束冷床熔炼技术[J]. 金属功能材料, 2023, 30(6): 108-113. [14] 杜彬, 王龙, 曹寿林, 等. Ti55511钛合金的电子束冷床熔炼技术研究[J]. 金属功能材料, 2022, 29(4): 28-36. [15] CUI Y P, CHEN Z Y, MA X A, et al.Microstructures and mechanical properties of a new type of high temperature titanium alloy[J]. Materials Science Forum, 2020, 993: 208-216. [16] FENG Q S, LIC H.Low-cost preparation technologies for titanium alloys: a review[M]. Rijeka: Intech Open, 2022. [17] 何永亮, 李万青, 严建强, 等. 真空感应悬浮熔炼工艺的自动控制研究[J]. 铸造, 2021, 70(5): 598-602. [18] 王振玲, 于玉城, 李睿智, 等. 真空感应悬浮熔炼(TiC+TiB)增强钛基复合材料组织及高温拉伸性能研究[J]. 钢铁钒钛, 2021, 42(5): 54-61. [19] 付毓伟, 赵立平, 赵亚兵, 等. 钛合金在油气勘探开发领域的应用前景[J]. 石油钻采工艺, 2017, 39(5): 662-666. [20] 邹武装. “海洋金属”钛的特性及应用[J]. 世界有色金属, 2014(8): 28-30. [21] 王平, 杨绍兰, 杨荭培, 等. 钛合金在油气行业的应用及研究进展[J]. 世界石油工业, 2023, 30(6): 69-78. [22] 冯秋远. 宝钛海洋装备产品研制及应用进展[R]. 宝鸡: 中国宝钛集团有限公司, 2023. [23] 祝建雯, 冯毅江, 李佐臣, 等. 海洋装备用钛现状与展望[C]// 中国钢结构协会海洋钢结构分会2010年学术会议暨第六届理事会第三次会议论文集. 洛阳: 中国钢结构协会海洋钢结构分会, 2010: 22-26. [24] 蒋鹏, 王启, 张斌斌, 等. 深海装备耐压结构用钛合金材料应用研究[J]. 中国工程科学, 2019, 21(6): 95-101. [25] 席国强. 海洋工程用钛合金室温蠕变及保载疲劳性能研究[D]. 合肥:中国科学技术大学, 2021. [26] DORAISWAMY D, ANKEM S.The effect of grain size and stability on ambient temperature tensile and creep deformation in metastable beta titanium alloys[J]. Acta Materialia, 2003, 51(6): 1607-1619. [27] RAMESH A, ANKEM S.The effect of grain size on the ambient temperature creep deformation behavior of a beta Ti-14.8V alloy[J]. Metallurgical and Materials Transactions A: Physical Metallurgy and Materials Science, 2002, 33: 1137-1144. [28] AIYANGAR A K, NEUBERGER B W, OBERSON P G, et al.The effects of stress level and grain size on the ambient temperature creep deformation behavior of an alpha Ti-1.6 wt pct V alloy[J]. Metallurgical and Materials Transactions A: Physical Metallurgy and Materials Science, 2005, 36: 637-644. [29] PENG J, ZHOU C Y, DAI Q, et al.The temperature and stress dependent primary creep of CP-Ti at low and intermediate temperature[J]. Materials Science and Engineering A, 2014, 611: 123. [30] WANG L, LI Y Q, SUN C Q, et al.Compressive creep behavior of spherical pressure hull scale model for full-ocean-depth manned submersible[J]. Ocean Engineering, 2022, 266(2): 112831. [31] 程德彬. 船用钛合金与航空钛合金的使用性能差异[J]. 材料开发与应用, 2012, 27(3): 60-63. [32] 江洪, 陈亚杨. 钛合金在舰船上的研究及应用进展[J]. 新材料产业, 2018(12): 11-14. [33] 陈军, 赵永庆, 常辉. 中国船用钛合金的研究和发展[J]. 材料导报, 2005,19(6):67-70. [34] 杨晶,任晓龙,王涛,等. 海洋工程用超大规格Ti80钛合金锻坯制备研究[J]. 锻压技术, 2021,46(2):19-22. [35] 李永华,张文旭,陈小龙,等. 海洋工程用钛合金研究与应用现状[J]. 钛工业进展, 2022,39(1):43-48. [36] 崔维成. “蛟龙”号载人潜水器关键技术研究与自主创新[J]. 船舶与海洋工程, 2012(1):1-8. [37] 中国日报网.“奋斗者”号潜水器载人舱球壳“钛”厉害[EB/OL].(2020-11-30)[2024-05-10].https://baijiahao.baidu.com/s?id=1684782828625663740&wfr=spider&for=pc. [38] 王华,赵坦,陈妍. 载人深潜器耐压壳体用金属材料研发进展[J]. 材料开发与应用, 2023,38(3):88-95. [39] 范丽颖, 刘俊玲, 安红. 钛在海洋工程上的应用现状及前景展望[J]. 中国金属通报, 2006(增刊2): 25-28. [40] 于宇, 李嘉琪. 国内外钛合金在海洋工程中的应用现状与展望[J]. 材料开发与应用, 2018, 33(3): 111-116. |
[1] | 陈骋, 朱明亮, 李明玥, 何振丰, 王志国, 贺晨. 激光熔化沉积表面缺陷电涡流检测仿真*[J]. 真空, 2024, 61(4): 96-101. |
[2] | 张海超, 刘俊杰. 磨削加工在钛合金铸件后处理阶段的应用[J]. 真空, 2024, 61(4): 92-95. |
[3] | 徐海龙, 付宝全. 高Mo含量钛合金的真空制备及耐蚀性能研究[J]. 真空, 2023, 60(6): 53-60. |
[4] | 李灿民, 张心凤, 魏荣华. 等离子增强磁控溅射制备TiCr基纳米复合涂层的耐冲蚀耐腐蚀性能[J]. 真空, 2023, 60(5): 37-41. |
[5] | 林松盛, 刘若愚, 田甜, 吕亮, 苏一凡, 汪云程, 石倩, 云海涛, 唐鹏, 郑彩凤, 易出山. Cr-CrN-Cr-CrAlN多层膜厚度对结构和性能的影响*[J]. 真空, 2023, 60(4): 1-7. |
[6] | 宋静思, 张强, 左野, 陈久强, 李秀章, 李宏磊, 张哲魁. 新式连续型真空冷坩埚感应凝壳炉[J]. 真空, 2023, 60(2): 73-77. |
[7] | 谌曲平, 林松盛, 刘灵云, 郭朝乾, 石倩, 汪云程, 吕亮, 刘若愚, 易出山. 调制结构对Cr-CrN-Cr-CrAlN多层膜性能的影响*[J]. 真空, 2022, 59(3): 29-34. |
[8] | 汪阳, 张高会, 汪凯, 杨镕菲, 李想, 孙启轩. 钛合金Ti6Al4V表面离子注入铜的阻燃性研究[J]. 真空, 2021, 58(5): 98-103. |
[9] | 王资璐, 郝孟一, 李臻熙, 李建军, 侯景岳. 钛合金真空自耗熔炼中的风险识别及预防措施[J]. 真空, 2021, 58(3): 71-76. |
[10] | 孔源, 张海鸥, 高建成, 陈曦, 王桂兰. 金属激光熔化沉积过程双时间步长法多尺度物理耦合场的数值模拟*[J]. 真空, 2020, 57(4): 77-84. |
[11] | 张英伟, 李晓丹, 高郑宇, 倪家强, 刘艳梅, 李建中. 激光选区熔化TC4钛合金高氯酸电解抛光工艺研究*[J]. 真空, 2020, 57(2): 78-82. |
[12] | 刘灵云, 林松盛, 王迪, 李风, 代明江, 石倩, 韦春贝. CrAlN抗冲蚀涂层制备及性能研究*[J]. 真空, 2020, 57(2): 40-46. |
[13] | 宋青竹, 董辉, 鄂东梅, 王玲玲, 张宁, 乔忠路. 电磁悬浮真空熔铸技术进展[J]. 真空, 2019, 56(6): 43-48. |
[14] | 王迪, 林松盛, 刘灵云, 杨洪志, 蒋百灵, 薛玉娜, 周克崧. 表面处理技术对钛合金疲劳性能影响的研究进展*[J]. 真空, 2019, 56(6): 36-42. |
[15] | 李昊, 王东伟, 张川, 刘婵, 黄美东. 电弧离子镀Cr/CrN多层膜的耐腐蚀性研究[J]. 真空, 2019, 56(3): 21-26. |
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