鈦的耐蝕性好,密度小,強(qiáng)度高,耐海水腐蝕,機(jī)械加工、焊接性能良好,且焊后不需要熱處理,無(wú)熱影響區(qū)脆化問(wèn)題,作為船用材料有著廣闊的前景。雖然目前用量很少,但是已經(jīng)有鈦制船舶的實(shí)例,并獲得了很高的評(píng)價(jià)。鈦業(yè)界今后應(yīng)努力降低鈦的成本和加工費(fèi)用,積極編著鈦設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)和加工及造船技能知識(shí)等,促進(jìn)鈦的應(yīng)用。 鈦與鋼鐵相比歷史非常短,至今還沒(méi)超過(guò)100年.但是鈦的資源卻十分豐富,以下TiO2的形式存在于礦石之中,其儲(chǔ)量排在Al、Fe、Mg之后,居第4位。最早的鈦船是前蘇聯(lián)在1978年一1983年制造的初級(jí)攻擊型核潛艇,據(jù)推測(cè)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。最早的民用鈦船是由東邦鈦公司和藤新造船所協(xié)力制造的競(jìng)技快艇,于1985年5月下水,在外國(guó)注冊(cè)登記。這艘快艇長(zhǎng)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。根據(jù)必要的強(qiáng)度計(jì)算,船底選用了4mm—15mm厚鈦板,甲板使用厚度為2.5mm的純鈦板,階梯、駕駛盤,還有舵軸也都是用鈦棒制的。 鈦船的優(yōu)點(diǎn): 1.船體輕。鈦的密度為4.5g/cm3,比Fe的7.9g/cm3小,比純AL的2.7g/cm3和FRP的(1.1—1.2)g/cm3大。但是由于鈦的抗拉強(qiáng)度高,比強(qiáng)度也高,因此,可以減輕船的質(zhì)量。例如,根據(jù)設(shè)計(jì)要求,如果是純鋁船底板,厚則必須達(dá)到5mm,而用Ti有2.5mm就夠了,同樣大小的船,鈦制的船體質(zhì)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(zhì)量。 2.航速提高。由于船輕,船載發(fā)動(dòng)機(jī)就可能小型化。據(jù)計(jì)算,同樣形狀的船,鈦制船的發(fā)動(dòng)機(jī)比鋁合金制的船發(fā)動(dòng)機(jī)要小15%.如果使用相同的發(fā)動(dòng)機(jī),則航速可以提高15%。另外,船表面無(wú)涂料與水直接接觸,也減小了與水的摩擦系數(shù),從而提高了船的速度。 3.燃料費(fèi)用和CO2生成量減少。鈦船的質(zhì)量輕和高航速使得單位質(zhì)量、單位航行距離燃料費(fèi)用大幅度下降。這不僅僅是航行經(jīng)費(fèi)的減少,而且還減少了CO2生成量,對(duì)防止已成為國(guó)際性問(wèn)題的地球暖化是十分有效的。 4.耐蝕性。鈦板在海水中如同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,F(xiàn)RP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(méi)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(shí)候,貝類和海草的生長(zhǎng)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(shí)附著在船的推進(jìn)器上的水草和貝類,在推進(jìn)器旋轉(zhuǎn)時(shí)與水摩擦就會(huì)脫落。盡管鈦金屬幾乎不需要防蝕涂料,但是以裝飾和標(biāo)識(shí)為目的船用涂料研究還應(yīng)開(kāi)展起來(lái)。 5.廢船的再生利用。FRP船的廢品很難回收利用,至今還沒(méi)有找到一種簡(jiǎn)單而實(shí)用的方法。而鈦船同鋁制船一樣,廢品可以回收再利用,利于環(huán)境保護(hù)。 6.優(yōu)良的穩(wěn)定性。鈦船即使在惡劣的天氣下也很少出現(xiàn)縱向和橫向的搖晃,這是坐過(guò)Ti船的人共同感受。對(duì)鈦船的調(diào)查表明,鈦船航行急轉(zhuǎn)彎時(shí)船體很少傾斜;給左右船舷中的任一邊加油也能保持平衡而不傾斜。這是由于鈦船輕,重心低的緣故。鈦船中,高速行駛,也能穩(wěn)定地航行。 7.噪音、振動(dòng)小。鈦船的船底為2.5mm鈦板,船側(cè)為2.2mm鈦板,都很薄,不必?fù)?dān)心振動(dòng)??辙D(zhuǎn)時(shí)噪音小,航行時(shí)來(lái)自波浪的沖擊引起的振動(dòng)也不大,這是對(duì)鈦制快艇調(diào)查結(jié)果。 8.壽命長(zhǎng)。木制船的法定使用年限為5年,F(xiàn)RP船為7年,鋼和鋁船為9年。而Ti金屬耐海水、河水腐蝕可以同pt相比,因此,可以說(shuō)是半永久性的,板厚設(shè)計(jì)根本不需要考慮腐蝕減薄情況。從實(shí)際調(diào)查結(jié)果推測(cè),Ti船的法定使用年限要比鋼、鋁船長(zhǎng)得多,實(shí)際壽命將更長(zhǎng)。鈦板及鈦合金在船舶方面的應(yīng)用。 |