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                公司动态

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                钛合金为何非常适合潜艇?它的优越性有哪些?

                      钛及钛合金是20世纪50年代发展▽起来的新型材料。随着海军装备的发展,对于海军装备的要求也越来越高,而传统的钢、铁、铝、镁等金属及其合金在很多领█域已经不能满足要求。钛合金以其优异的性能,正日益受到船舶及海洋工程装△备的关注,被称为“海洋金属”。潜艇作为“海军装备”的核心,是战略核力量¤的中坚,具有举足轻重的作用。用钛合金制造潜艇,能否给潜艇带来性能上的新突破?今天笔者就■来简要分析钛合金应用于潜艇的优越性。

                  第一个优越性——比强度高

                  比强度是指材料强度与密度的比值。比强度越大,以相同◥强度设计就能获得更小的结构重量,反之相同结构质量下就能获得①更高的强度。高的比强度可以使设备设计更□ 加紧凑,大幅减小结构质量,同时提高装备的安全性。

                  比强度高对耐压壳体的→影响

                  当潜艇结构已定时,潜艇的极限下潜深度与壳体材料的屈服强度和壳体↑厚度的乘积成正比。用加厚压力壳的办】法增加下潜深度,会减少潜艇的有效载重量,若保持其有效载重量,则会使『潜艇尺寸增大到实际不能使用的程度,从而降低潜艇的综合性能。因此,必须考虑使用更高比强度的材料。

                  表一,几种∑ 深潜艇耐压壳体材料的性能数据

                  从上表几种深潜●艇耐压壳体材料的性能数据可以看出,钛合金的屈服强度虽然不如高强度钢,但是因为密度▼更小,因此比强度高,是几种目前可用于潜艇壳体的材料中性能最ㄨ好的,所以钛合金用作潜艇和深潜器耐压壳体材料是非常有利的。实际中,俄罗斯的2条钛合金潜艇的下潜深度能达到800~1000米;而世界绝大多◣数的深潜器的耐压壳都是钛合金的。

                      蛟龙号深潜器

                  比ぷ强度高对推进器的的影响

                  现代的潜︼艇,为了追求静音性能,多采用大直径的低转速七叶大倾斜螺旋桨,这螺旋桨结构较大√,重量较大。而潜艇〗的螺旋桨轴本身是一种悬臂梁形式,当自由端的重量较大,会引起螺旋桨轴弯曲←,艉轴承负荷大。此外,当传动轴自身重量较大时,会加剧轴系的弯曲。而采用比强度高的材料制造传动╱轴和螺旋桨,能减少因轴承扰曲引起的轴承负荷不均匀,以及因此引起的轴系震动问题。

                      潜艇的螺旋桨

                  第二个优越性——耐蚀性能优异

                  钛在中性和氧化性环境及众多恶劣环境中比△其他常用金属材料耐腐蚀性高,特别是对海水中氯离子具有很强的抗腐蚀能力。钛的表面可形成一层非常薄且◎坚固的氧化膜,使钛钝化而不受海水腐蚀。钛的钝化膜具有很好的自愈性,当受到破坏或划伤后可以迅速自动修复,形成新的保护∏膜。正是这层氧化膜保护钛不受海@水侵蚀,在无化学变化和污染的情况下,钛可以完全抵抗◥自然海水的腐蚀。

                      海水对船舶的腐蚀

                  耐蚀性能优异对于管道和阀门◤影响

                  海水对于船体有很强的腐蚀性,不过随着防腐技术的发展,舰船的船◣体通过采用耐腐蚀的钢材、防腐油漆、电化学防腐等手段,能保证舰体在寿期内的安全。但是潜艇的管路系统非常复杂,容易工艺处理不到位,且管道内有较高的流速加←剧腐蚀。据相关试验,锡青铜阀和70/30铜镍合金管,在4.5m/s水速下,使用15个月,阀和管皆穿孔;而全钛管系●在6m/s的水速下使用36个月,无任何╳可见的变化。这意味着,钛及钛合金材料用于潜艇海水管系和阀门可减小管径和提高水速,延长使用寿命。

                潜艇内部∩复杂的管路

                  第♀三个优越性——透声性能好

                  声纳是潜艇的“眼睛”,而了保护声纳★,声『纳会被置于罩壳里。钛合金比强度高、热膨胀系数小、电阻高、透声性能好等特点使其〓在潜艇声学装置上获得了应用。如前苏联607A型飞航导弹核潜艇的声纳导流罩就采用了钛合金;而我国购入的“明斯克”、“基辅”号航母等,它们的声纳导流罩也都是采用钛合金制造的。通过这些实际使用情况来看,钛合金的透←声性能优于玻璃钢和不锈钢,能有效保障声纳的性能。

                      总体而言,钛及钛合金在潜艇上的大量使用,可以大幅降低潜艇的结构重⊙量,实现╲高机动性,保障潜艇的高可靠性和安全;耐腐蚀性能实现同寿命服役,降低潜艇的维护时间和成本,保障装备战斗力,以及提高其它一些技术性能。因此,钛合金是保障潜艇装☆备性能和战术水平的理想材料■,对于发展海军潜艇具有重要的战略意义。


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