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航宇有色金屬分享|鈦及鈦合金的應(yīng)用

發(fā)布時(shí)間： 2022-03-11 作者： 分享到：
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  鈦及鈦合金材料雖然儲(chǔ)量豐富，價(jià)格卻十分昂貴，這是因?yàn)殁佋诟邷貤l件下化學(xué)活性小，其冶煉技術(shù)及操作環(huán)境十分苛刻，必須要在高溫、真空條件下進(jìn)行冶煉，溫度常達(dá)到800℃以上，相比于鋼鐵冶煉要困難許多。因此每提到鈦合金的時(shí)候，人們都覺得它是高檔金屬材料，產(chǎn)量低價(jià)格貴，應(yīng)用很少。
  目前，由于鈦合金重量輕、強(qiáng)度大又耐高溫的優(yōu)異性能，鈦及鈦合金材料廣泛用于各國(guó)的尖端武器和國(guó)之重器的制造上，如尤其適合應(yīng)用于航空航天領(lǐng)域。舉例應(yīng)用領(lǐng)域如下：
  一、化工領(lǐng)域
  1. 制堿行業(yè)
制堿行業(yè)中鈦制冷器的出現(xiàn)，可以很好的解決由于傳統(tǒng)冷卻工藝不合理出現(xiàn)產(chǎn)出氯氣質(zhì)量不合格現(xiàn)象。同時(shí)改變了氯堿工業(yè)的生產(chǎn)面貌，投入的鈦合金制冷器壽命可長(zhǎng)達(dá)20年。
  2. 制鹽行業(yè)
目前較為先進(jìn)的制鹽工藝為真空制鹽，而此過(guò)程中產(chǎn)生的高溫濃鹽水會(huì)對(duì)碳鋼結(jié)構(gòu)造成嚴(yán)重的破壞，產(chǎn)生設(shè)備滴漏現(xiàn)象。將鈦鋼復(fù)合結(jié)構(gòu)用于加熱室與蒸發(fā)室，可以有效防止結(jié)鹽垢，提高制鹽品質(zhì)，同時(shí)減輕蒸發(fā)過(guò)程中高濃度鹽水對(duì)管壁的腐蝕，延長(zhǎng)檢修周期。
  二、航空航天領(lǐng)域
  1. 航空工業(yè)
鈦合金在航上的應(yīng)用分為飛機(jī)結(jié)構(gòu)鈦合金和發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)鈦合金，飛機(jī)鈦合金結(jié)構(gòu)件主要應(yīng)用部位有起落架部件、框、梁、機(jī)身蒙皮、隔熱罩等。俄羅斯的伊爾-76飛機(jī)采用高強(qiáng)度BT22鈦合金制造起落架和承力梁等關(guān)鍵部件；波音747主起落架傳動(dòng)橫梁材料為Ti-6Al-4V，鍛件長(zhǎng)6.20米、寬0.95米，質(zhì)量達(dá)1545千克；高強(qiáng)高韌Ti-62222S鈦合金被用在C-17飛機(jī)水平安定面轉(zhuǎn)軸關(guān)鍵部位。航空發(fā)動(dòng)機(jī)方面鈦合金應(yīng)用于壓氣機(jī)盤、葉片、鼓筒、高壓壓氣機(jī)轉(zhuǎn)子、壓氣機(jī)機(jī)匣等。波音747-8GENX發(fā)動(dòng)機(jī)風(fēng)扇葉片的前緣與尖部，采用了鈦合金防護(hù)套，在10年的服役期內(nèi)僅做過(guò)3次更換。
  2. 航天工業(yè)
航天飛行器的工作條件非常極端，除了材料的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)需要高超的技術(shù)外，材料本身的優(yōu)異特性和功能也很重要，因此鈦合金在眾多材料中脫穎而出。在宇航設(shè)備方面在20世紀(jì)60年代美國(guó)阿波羅計(jì)劃中的宇宙飛船雙人艙及密閉艙翼梁及肋都由Ti-5Al-2.5Sn制造，襯里則由純鈦制造；德國(guó)MT宇航公司制備出高強(qiáng)Ti-15V-3Cr合金推進(jìn)系統(tǒng)貯箱，并應(yīng)用于歐洲阿爾法通信衛(wèi)星巨型平臺(tái)；俄羅斯鈦合金在航天工程上的應(yīng)用實(shí)例很多，如能源號(hào)運(yùn)載火箭使用了重3.5t的BT23鈦合金大型模鍛件和鍛件，此外鈦合金還應(yīng)用于液體燃料火箭發(fā)動(dòng)機(jī)的燃料艙、低溫液體儲(chǔ)存箱及液氫輸送泵葉輪等。
同樣，國(guó)內(nèi)航天工程的迅猛發(fā)展中，鈦合金也得到廣泛的應(yīng)用，1970年?yáng)|方一號(hào)衛(wèi)星到現(xiàn)在的神州系列飛船、嫦娥探測(cè)器等都有使用鈦合金，此外我國(guó)研制的液氫環(huán)境下使用的低溫TA7ELI鈦合金氣瓶已用于長(zhǎng)征系列運(yùn)載火箭；哈工大用TC4鈦合金制備了月球車的輪圈；此外我國(guó)還用BT20等高強(qiáng)鈦合金制造導(dǎo)彈的發(fā)動(dòng)機(jī)殼體、噴管等構(gòu)件。
  三、船艦領(lǐng)域
 鈦及鈦合金廣泛應(yīng)用于核潛艇、深潛器、原子能破冰船、水翼船、氣墊船、掃雷艇，以及螺旋槳推進(jìn)器、鞭狀天線、海水管路、冷凝器、熱交換器、聲學(xué)裝置、消防設(shè)備上。如美國(guó)的“海崖”號(hào)深潛器裝備了鈦觀察艙和操縱艙，下潛深度可達(dá)6100m；日本東邦鈦公司與藤新造船所共同建造了“摩利支天Ⅱ號(hào)”全鈦制快艇，一段時(shí)間內(nèi)在美國(guó)很暢銷；我國(guó)首臺(tái)自主設(shè)計(jì)、自主集成的載人潛水器“蛟龍”號(hào)也應(yīng)用了鈦合金，蛟龍?zhí)柟ぷ鞣秶采w全球海洋區(qū)域的99.8%。