鈦合金在海洋產業中的應用狀況

鈦有很強的耐酸堿腐蝕能力，在海水中浸5年不銹蝕，鋼鐵在海水中則會腐蝕變質。用鈦合金為船只制造外殼，海水無法腐蝕它，制成的潛艇，既能抗海水腐蝕，又能抗深層壓力，其下潛深度比不銹鋼潛艇增加80％。同時，鈦無磁性，不會被水雷發現，具有很好的反監護作用。一般鋼鐵潛艇下潛超過300米就容易被水壓壓壞。鈦潛艇下潛深度超過300米不但不會被壓壞，還能有效地避開深水炸彈的攻擊，顯示了“鈦潛艇”的獨特魅力和優異性能。目前鈦是深海領域艦船用材不可替代的材料。由此可見，艦船領域用鈦將成為鈦工業發展的新亮點。俄羅斯早在1968年便成功制造出全鈦潛艇。30多年過去了，至今這艘全鈦潛艇還在各大洋游弋。從20世紀60年代中期開始，俄羅斯先后生產了6～7艘雙層高壓殼“阿爾法”級全鈦潛艇，每艘潛艇用鈦達3000噸。“阿爾法”攻擊潛艇由于采用了先進的鈦合金為殼體材料，最大潛深高達900米。日本也是世界上較早從事鈦材在艦船應用研究的國家，在民用游船、漁船應用方面積累了大量的經驗。我國的蛟龍號已經實現了“敢下五洋捉鱉”的夢想，這里展現了金屬鈦的優異品質。鈦金屬在海洋工程中具有廣泛的用途，特別適于做輕型海工裝備，是海洋工程領域的新型關鍵材料之一，因此，充分利用海洋材料——鈦及鈦合金，將有助于國家海洋戰略的發展。

鈦適合海洋環境的特性
1. 密度小、強度高、比強度大鈦的密度是4.51g/cm3，為鋼的57％，鈦比重不到鋁的兩倍，強度是鋁3倍。鈦的比強度是常用工業合金中最大的。高比強度可促進海工裝備的小型化、輕量化，可增加潛艇的航速、浮力和機動性，增加深潛器的下潛深度和有效載荷，因此，鈦是海洋工程必不可少的關鍵結構材料。
2. 耐蝕性能優異
鈦是目前已知材料中抗常溫海水腐蝕性能最好的材料，即使在污染的海水、熱海水（低于120℃）、海泥、流動海水中均具有良好的耐蝕性。其優異的耐蝕性是由于它具有很好的自鈍化性，當受到某種程度的破壞時，表面氧化膜或鈍化膜可以很快自行修復和恢復。也就是說，在海洋中，鈦幾乎是不可腐蝕的，鈦表面有一層附著力強而堅韌的氧化膜，故耐蝕性超過其他金屬。
在抗腐蝕設備設計中，可大幅度減少承載結構件厚度方向的腐蝕裕量，大大節約建造材料；抗腐蝕設備可與主體進行同壽命設計，減少維護頻次，大大降低維護費用，還可提升裝備服役能力；鈦制設備在海洋中使用時無需涂層保護，簡化了制造工藝，縮短了工期，降低了制造成本。
3. 耐海水沖蝕腐蝕和氣蝕
大部分材料都存在臨界速度，超過此速度表面氧化膜就會被沖刷掉而使腐蝕加速發生。這種加速腐蝕就是沖蝕腐蝕。鈦管路的耐沖刷腐蝕能力遠高于銅及銅合金管，鈦在海水里的臨界速度大于27米/ 秒。多種沖蝕腐蝕試驗表明鈦耐這種腐蝕的能力非常強。鈦允許采用較小的管徑、較薄的管壁和較高的流速制造管路系統，實現設備小型化、輕量化。同時，耐氣蝕實驗表明，鈦是最耐氣蝕破壞的金屬之一。
4. 綠色循環利用
鈦金屬制品在海洋環境中的使用壽命長，報廢后經解體回爐，可加工成較低級別的鈦合金材料使用，且其重量損失極少，回收率高。
5. 抗沖擊性能高
鈦及鈦合金的抗沖擊性能最佳，這有利于海工裝備抵御海浪周期性沖擊的能力，提高設備的安全可靠性。
6. 無磁
鈦無磁性，非常適合用于必須將電磁波干擾減少到最小的地方。用于潛艇，可極大限度地降低潛艇的磁性物理場效應，從而減少其被反潛飛機磁探儀發現的可能；對于鈦制船舶、艦艇可增加隱蔽性，避免受到磁性水雷的攻擊。用于潛艇殼體，不會引起水雷的爆炸。同時，還有利于提高探測儀器及工具的抗磁干擾能力，保證信號的準確性。
7. 高透聲系數
鈦用做潛艇和航母的聲吶導流罩材料，可提高設備的聲吶探測靈敏度和探測距離，提高裝備的效能與安全可靠性。
8. 優良的加工性能
鈦金屬機械加工性能好，可制成各種形狀、各種規格的實用工程材料，包括鈦板、鈦棒、鈦管、鈦絲、鈦帶、鈦箔、鈦鍛件、鑄件、焊件等；絕大多數鈦及其合金具有良好的可焊性，焊縫強度系數可達0.9 以上；鈦金屬焊后很少產生延遲裂紋，其設備一般無需焊后熱處理，有利于船舶和海洋工程等大型工程裝備的建造。