Area aplikasi utama paduan titanium pada kapal meliputi cangkang tahan tekanan, sistem pipa air laut, penukar panas, pendingin, berbagai sambungan pipa, komponen mesin, alat pengangkat, dan perangkat peluncuran. Rusia dan Amerika Serikat adalah negara paling awal yang terlibat dalam penelitian paduan titanium untuk kapal, dan membentuk sistem paduan titanium mereka sendiri untuk kapal. Rusia berada di garis depan dunia dalam pengembangan dan penerapan praktis titanium untuk kapal, dengan tingkat kekuatan paduan titanium yang berbeda untuk kapal, dan telah mengklasifikasikan paduan titanium ini berdasarkan kegunaannya. Saat ini merupakan satu-satunya negara yang memiliki semua kapal selam titanium. Tiongkok mulai mengembangkan paduan titanium untuk kapal pada tahun 1960an, dan kini telah membentuk serangkaian paduan titanium untuk kapal dengan rentang kekuatan 320{12}}1250 MPa. Kelas utama mencakup paduan berkekuatan rendah seperti TA2 dan Ti31, paduan berkekuatan sedang seperti Ti70, Ti75, dan Ti91, dan paduan berkekuatan tinggi seperti TC4, Ti80, TC11, Ti62A, Ti{19}}B19, dan Ti{21}}B25. Dilihat dari jenis paduannya, paduan titanium berkekuatan rendah dan sedang untuk kapal biasanya merupakan paduan titanium alfa dan mendekati alfa, sedangkan paduan titanium berkekuatan tinggi untuk kapal adalah paduan titanium alfa+beta atau mendekati beta. Paduan titanium berkekuatan rendah memiliki karakteristik plastisitas tinggi dan kemampuan las yang baik, sehingga mudah diproses menjadi tabung berdinding tipis dan cocok untuk persiapan berbagai penukar panas, pendingin, dan material pipa lainnya; Paduan titanium berkekuatan sedang memiliki pencocokan kinerja komprehensif yang baik dan cocok untuk komponen berpenampang tebal besar, jaringan pipa laut, dll; Paduan titanium berkekuatan tinggi memiliki karakteristik kekuatan tinggi dan plastisitas rendah, dan cocok untuk cangkang tahan tekanan, bejana bertekanan tinggi, komponen kapal khusus, dll.
Untuk komponen struktural paduan titanium laut biasa, dengan mempertimbangkan kesesuaian kekuatan dan ketangguhan material, ketangguhan patah korosi tegangan, kemampuan las, dll., tingkat kekuatan material tidak boleh terlalu tinggi, dan paduan titanium mendekati alfa yang matang harus dipilih sebanyak mungkin. Namun, untuk komponen struktural dengan persyaratan kekuatan khusus,-paduan titanium berkekuatan tinggi harus dipilih. Dengan perkembangan peralatan kelautan menuju warna biru tua, persyaratan yang lebih tinggi telah diajukan untuk kinerja material titanium yang digunakan dalam struktur tahan tekanan seperti kapal selam-laut dalam dan stasiun luar angkasa, sehingga mendorong pengembangan-paduan titanium berkekuatan tinggi untuk penggunaan kelautan. Meningkatkan kekuatan material dapat mengurangi-ketebalan penampang komponen dan berat struktur tahan tekanan. Namun, peningkatan kekuatan sering kali mengorbankan ketangguhan material. Oleh karena itu, mempertahankan kekuatan tinggi sekaligus memiliki ketangguhan yang baik adalah kunci penerapan paduan titanium berkekuatan tinggi untuk kapal. Paduan titanium dengan kekuatan dan ketangguhan tinggi juga telah menjadi pusat penelitian bagi berbagai lembaga penelitian dan perusahaan titanium dalam beberapa tahun terakhir. Pendekatan penelitian dilakukan dari dua aspek. Di satu sisi, sebagai respons terhadap kebutuhan mendesak proyek-proyek besar nasional, unit desain cenderung memilih bahan paduan titanium yang lebih matang. Dengan mengoptimalkan komposisi paduan dan proses persiapan komponen, potensi kinerja material dapat dieksplorasi, dan kesesuaian kekuatan dan ketangguhan paduan dapat ditingkatkan. Banyak penelitian berfokus pada pengoptimalan desain paduan TC4 dan Ti80 yang matang. Di sisi lain, kami memanfaatkan konsep pengembangan paduan titanium-berkekuatan tinggi dan tangguh dirgantara untuk mengembangkan jenis paduan titanium{20}}berkekuatan tinggi dan tangguh baru untuk teknik kelautan.
Selama periode Rencana Lima Tahun ke-13, Lembaga Penelitian Logam Nonferrous Northwest (Northwest Institute) melakukan penelitian tentang desain optimasi komposisi paduan berdasarkan paduan Ti80, yang bertujuan untuk meningkatkan ketangguhan paduan sekaligus mempertahankan kekuatannya yang tinggi. Pengaruh elemen stabil -, elemen stabil -, dan elemen interstisial terhadap kekuatan dan ketangguhan paduan Ti80 dipelajari secara sistematis menggunakan kombinasi perhitungan dan eksperimen teori Yu Rui. Mekanisme mikro pengaruh unsur terhadap kekuatan dan ketangguhan paduan terungkap melalui perhitungan teori Yu Rui. Telah dilakukan penelitian mendalam mengenai perubahan kekuatan dan ketangguhan paduan Ti-6Al setelah penambahan unsur Mo dan Nb. Ditemukan bahwa unsur Mo dan Nb memiliki pengaruh yang kecil terhadap sifat tarik paduan pada suhu ruangan, namun dapat meningkatkan ketangguhan impak paduan secara signifikan. Hal ini terutama disebabkan oleh penambahan - elemen penstabil yang mengubah komposisi fasa dalam struktur mikro, menimbulkan lebih banyak dislokasi dan deformasi kembar di bawah beban tumbukan, mengonsumsi lebih banyak beban tumbukan, sehingga meningkatkan kemampuan paduan untuk menahan perambatan retak dan mencapai kinerja tumbukan yang lebih tinggi. Pengaruh kandungan unsur O terhadap kinerja tumbukan batangan paduan Ti80 dengan struktur mikro yang berbeda telah dipelajari, dan ditemukan bahwa kinerja tumbukan lebih sensitif terhadap kandungan unsur O dalam paduan tersebut. Dengan menyesuaikan kandungan setiap elemen dan sistem perlakuan panas, ditemukan bahwa paduan Ti80 memiliki kekuatan dan ketangguhan terbaik yang cocok dalam keadaan anil. Struktur mikronya adalah struktur bimodal yang terdiri dari fase alfa primer yang sama dan fase transisi beta, seperti yang ditunjukkan pada Gambar 1.
Gambar 2 menunjukkan pengaruh kandungan O terhadap kekuatan luluh dan energi impak paduan Ti80 dengan struktur mikro ganda. Dapat disimpulkan bahwa ketika kandungan O 0,1% (fraksi massa), kekuatan luluh paduan mencapai 800 MPa dan energi tumbukan dapat mencapai 72 J (standar pengujian GB/T229-2020). Cangkang tahan tekanan pada kapal selam-laut dalam merupakan representasi khas dari paduan titanium-berkekuatan tinggi dan kuat yang digunakan pada peralatan laut-dalam, dan kedalaman penyelaman kapal selam sangat berkaitan dengan kekuatan spesifik material tersebut. Kapal selam Alvin di Amerika Serikat telah meningkatkan kedalaman penyelaman maksimumnya dari 1868 menjadi 4500 meter dengan mengganti material cangkang tahan tekanan dari baja menjadi titanium. Setelah modifikasi lebih lanjut dengan paduan titanium, kedalaman desainnya ditingkatkan menjadi 6000 meter. Melihat pemilihan material cangkang tahan tekanan untuk kapal selam laut dalam di berbagai negara, terlihat bahwa grade utama material titanium adalah Ti-6Al-4V (TC4) dan Ti-6Al-4VELI (TC4ELI), dan kedalaman penyelaman kapal selam tiga orang yang terbuat dari dua paduan ini tidak lebih dari 7000 meter. Pada tahun 2017, Tiongkok secara mandiri mengembangkan dan berhasil membangun cangkang bola berawak paduan TC4ELI dan cangkang bola berawak paduan Ti80, dan berhasil memasang cangkang bola berawak TC4ELI pada kapal selam Deep Sea Warrior, dengan kedalaman penyelaman maksimum tidak lebih dari 7000 meter. Kedalaman penyelaman maksimum cangkang bola berawak TC4ELI, yang berbentuk seperti kelopak melon dan diimpor dari Rusia, adalah 7000m. Kapal selam "Striver" untuk 3 orang yang terbuat dari paduan Ti62A dapat mencapai kedalaman menyelam 10909m. Paduan tersebut adalah paduan titanium tahan kerusakan berkekuatan tinggi dan ketangguhan tinggi yang dikembangkan bersama oleh Institut Logam dari Akademi Ilmu Pengetahuan China dan Baoji Titanium Industry Co., Ltd. Kekuatan paduan ini sangat meningkat dibandingkan dengan paduan TC4, dengan tetap mempertahankan ketangguhan dan kemampuan las yang baik.
Jiti Industry Co., Ltd. dan unit lainnya telah melakukan penelitian pengoptimalan kinerja pada paduan Ti62A dan mengembangkan paduan titanium Ti542222. Indeks kekuatan luluh paduan titanium ini adalah 1000MPa, dan energi tumbukannya adalah 40J. Setelah perlakuan anil ganda, ia memiliki pencocokan ketangguhan plastisitas kekuatan terbaik.
Dengan dukungan proyek nasional yang relevan, Northwest Institute dan 725th Research Institute of China Shipbuilding Industry Corporation (CSIC) telah berhasil mengembangkan paduan titanium dengan kekuatan luluh 800900 dan 1000MPa. Northwest Institute telah secara mandiri mengembangkan paduan titanium tipe - Ti-B25 berkekuatan tinggi, yang memiliki karakteristik kekuatan tinggi dan kinerja pengerjaan dingin yang baik, dan telah banyak digunakan dalam sistem komunikasi kapal. Institute of Metals of the Chinese Academy of Sciences telah mengembangkan paduan titanium-berkekuatan tinggi dan ketangguhan tinggi 1000 dan 1200MPa untuk titanium yang digunakan dalam teknik kelautan, dan telah menyiapkan cangkang paduan titanium untuk stasiun eksperimen ilmiah in-Abyss di lokasi dan pesawat layang Abyss dalam jumlah kecil, yang pada dasarnya menggantikan paduan Ti64.
Dalam beberapa tahun terakhir, Tiongkok juga telah memperkenalkan teknologi manufaktur aditif ke dalam-manufaktur peralatan laut dalam. China Shipbuilding Industry Corporation Fenxi Heavy Industry Co., Ltd., bersama dengan Xi'an Bolite, telah menggunakan teknologi deposisi peleburan laser (LMD) untuk uji coba produksi baling-baling paduan titanium, cangkang berongga, dll. Institute of Metals of the Chinese Academy of Sciences, bersama dengan Universitas Sains dan Teknologi Shanghai, telah mengembangkan berbagai komponen paduan titanium rekayasa laut dalam menggunakan manufaktur aditif dan proses pengepresan isostatik bubuk panas. Berdasarkan ide desain komposisi pendinginan bawah yang tinggi serta metode penguatan dan ketangguhan paduan titanium berkekuatan tinggi, tekstur lemah, sistem komposisi paduan titanium kristal equiaxed yang cocok untuk proses manufaktur aditif telah dikembangkan, memungkinkan paduan titanium diproduksi dengan aditif untuk mencapai kekuatan yang sangat baik, pencocokan plastis, dan isotropi properti mekanis.
Selama periode Rencana Lima Tahun ke-14, Northwest Institute, dengan mengandalkan subproyek Program Penelitian dan Pengembangan Kunci Nasional "Optimasi dan Persiapan Komposisi Paduan Titanium Kekuatan Tinggi dan Tangguh untuk Lingkungan Layanan Ekstrim Laut Dalam", mengembangkan paduan titanium berkekuatan sangat tinggi Ti1300G untuk peralatan laut dalam dan paduan titanium Ti5321G berkekuatan tinggi dan tangguh untuk manufaktur aditif peralatan laut dalam berdasarkan paduan titanium berkekuatan tinggi dan tangguh Ti1300 dan Ti5321. Kekuatan luluh cangkang tahan tekanan paduan Ti1300G dapat mencapai 1250MPa, perpanjangan lebih besar dari atau sama dengan 9%, energi tumbukan lebih besar dari atau sama dengan 24J, dan ketangguhan patah lebih besar dari atau sama dengan 60MPa · m1/2; Kekuatan luluh komponen aditif paduan Ti5321G yang diproduksi dapat mencapai 1050MPa, dan tingkat perpanjangan lebih besar dari atau sama dengan 9%. Komponen cangkang tahan tekanan untuk pesawat layang laut dalam disiapkan menggunakan paduan Ti1300G, dan baling-baling pendorong ROV laut dalam serta lengan manipulator eksperimental disiapkan menggunakan paduan Ti5321G. Saat ini, cangkang tahan tekanan sedang menunggu pengujian setelah pemasangan, dan ROV telah berhasil melewati uji coba laut di Laut Cina Selatan.
Permintaan Penawaran
E-mail:bjcxtitanium@gmail.com
Whatsapp:+8613571718779
