سبائك التيتانيوم Gr12 عبارة عن سبيكة تتكون من التيتانيوم كمادة أساسية وعناصر أخرى، مع المزايا البارزة المتمثلة في الكثافة المنخفضة والقوة النوعية العالية والمقاومة الجيدة للتآكل والمقاومة الجيدة للحرارة ودرجات الحرارة المنخفضة، وغير-المغناطيسية، ومقاومة الصدمات الجيدة، وأداء اللحام الجيد، وما إلى ذلك، والتي تستخدم على نطاق واسع في مجالات الصناعة الكيميائية، والفضاء، والطاقة الكهربائية، والرياضة والترفيه، والشحن، والهندسة البحرية، والطب والمعادن. في مجال السفن وهندسة المحيطات، كمكونات تتحمل اختبار البيئة البحرية القاسية، يجب أن يتمتع إنتاج مكونات الهيكل للمواد بمقاومة جيدة للتآكل، ومقاومة للحرارة ومقاومة درجات الحرارة المنخفضة ومقاومة الصدمات، في حين يجب أن يكون أداء اللحام جيدًا، ومواد سبائك التيتانيوم في المزايا المذكورة أعلاه في نفس الوقت، كثافتها صغيرة، من قوة خصائص القوة، ولكنها تعزز أيضًا أداء المعدات بشكل كبير.
أدى تطبيق سبائك التيتانيوم في السفن إلى تحسين عمر خدمة السفن في البيئة البحرية وأداء المعدات. لذلك، يُعرف التيتانيوم وسبائك التيتانيوم باسم "معدن المستقبل"، و"المعدن الثالث"، و"المعدن البحري" وما إلى ذلك. نظرًا للأداء الممتاز لسبائك التيتانيوم وتطبيقها المهم في مجال الهندسة البحرية والعسكرية، أولت الولايات المتحدة والصين وفرنسا واليابان ودول أخرى أهمية كبيرة للبحث والتطوير لسبائك التيتانيوم.
أولا، التقدم البحثي لسبائك التيتانيوم للسفن البحرية
تتركز أبحاث سبائك التيتانيوم للسفن بشكل أساسي في الولايات المتحدة والصين ودول أخرى، بعد عقود من البحث والتطوير، شكلت نظامًا من سبائك التيتانيوم للسفن لتلبية احتياجات تطوير بلدها وخصائصها.
1. الولايات المتحدة
السفن الأمريكية التي تحتوي على سبائك التيتانيوم موجودة في سبائك التيتانيوم الفضائية على أساس بداية الخمسينيات من القرن الماضي، بدأت البحرية الأمريكية تدرك أنه يمكن استخدام مواد التيتانيوم وسبائك التيتانيوم في السفن، وبدأت في محاولة دراسة واختيار سبائك التيتانيوم المناسبة للبيئات البحرية. 1963، ومواد التيتانيوم وسبائك التيتانيوم الأمريكية المستخدمة في السفن لإجراء بحث وتطوير على نطاق واسع- وحققت نجاحًا، مثل الولايات المتحدة تحضير غلاف "ألفين" الغاطس العميق باستخدام مواد سبائك التيتانيوم لزيادة عمق الغوص من 1868م الأصلي إلى 3658م. "ألفين" إعداد قذيفة الغواصة العميقة باستخدام مواد سبائك التيتانيوم، وعمق الغوص من 1868 م الأصلي إلى 3658 م.
في الوقت الحاضر، الولايات المتحدة، التطبيق الرئيسي لسبائك التيتانيوم بما في ذلك التيتانيوم النقي، Ti-3Al-2.5V، Ti-6Al-4V، Ti-6Al-4VELI،
Ti-5Al-1Zr-1Sn-1V-0.8Mo-0.1Si، Ti-6Al-2Nb-1Ta-0.8Mo، Ti-3Al-8V-6Cr-4Zr-4Mo وما إلى ذلك. سيتم استخدام سبائك التيتانيوم بشكل شائع في الولايات المتحدة وفقًا لدرجات ASTMB265، بما في ذلك Gr.1 وGr.2 وGr.3 وGr.5 وGr.9 وGr.12 وGr.20 وGr.32. تركيبة Gr.1، Gr.2، Gr.3 من التيتانيوم النقي صناعيًا درجات 1 و 2 و 3، تركيبة Gr.5 هي Ti-6Al-4V، تركيبة Gr.9 هي Ti-3Al -2.5V، تركيبة Gr.12 هي Ti-0.3Mo-0.8Ni، تركيبة Gr.20 هي Ti-3Al-8V-6Cr-4Zr-4Mo، تركيبة Gr.32 هي Ti-5Al-1Zr-1Sn-1V-0.8Mo-0.1Si. درجات مختلفة من التيتانيوم وسبائك التيتانيوم لها خصائص مختلفة. يعد التيتانيوم النقي أرخص في التحضير، ولكنه ليس بنفس قوة سبائك التيتانيوم. تُستخدم سبائك التيتانيوم بشكل شائع في تحضير الأجزاء الهيكلية للسفن، والمثبتات، وخطوط الأنابيب، والمضخات، والصمامات، وما إلى ذلك. يتمتع Ti-5Al-1Zr-1Sn-1V-0.8Mo-0.1Si بصلابة جيدة للكسر ومقاومة للتآكل الناتج عن الإجهاد، كما أن قابليته للحام ومقاومة الصدمات وخصائص أخرى تتفوق على تلك الموجودة في الدرجات الأخرى من سبائك التيتانيوم، وغالبًا ما تستخدم في تحضير الأجزاء الهيكلية والمثبتات.
2. الصين
في الستينيات، بدأت الصين في تطوير سبائك التيتانيوم للاستخدام البحري. بعد عقود من التطوير، تم تحسين مستوى البحث والتطوير والتطبيق لسبائك التيتانيوم في الصين بشكل كبير، ويمكن أن يلبي بناء السفن في أجزاء مختلفة ومستويات قوة مختلفة لمتطلبات الإنتاج الضخم للألواح والألواح والمطروقات والأنابيب والأسلاك والمسبوكات الحلقية وغيرها من أشكال المنتجات المختلفة. تشارك الصين في البحث والتطوير المستقل لسبائك التيتانيوم للسفن مع مؤسسات تمثيلية هي معهد الشمال الغربي لأبحاث المعادن غير الحديدية، ومعهد شنغهاي لأبحاث الحديد والصلب وشركة باوجى لصناعة التيتانيوم. نتائج البحث والتطوير لمعهد الشمال الغربي لأبحاث المعادن غير الحديدية هي Ti-Boron (B) 19، وتكوين السبائك Ti-V-Chromium (Cr) - Mo - Zirconium (Zr) - آل; سبيكة Ti75، تركيبة Ti-3Al-2Mo-2Zr؛ سبيكة Ti91، تركيب الحديد Ti-Al (Fe). يتم تمثيل معهد شنغهاي لأبحاث الحديد والصلب بـ Ti80، بتكوين
Ti-6.0Al-2.5Nb-2.2Zr-1.2Mo، قوة إنتاج تبلغ 900MPa، هي تقريبًا من سبائك التيتانيوم عالية القوة، ومقاومة للتآكل. تمتلك شركة Baoji Titanium Industry Co., Ltd. سبائك تيتانيوم تمثيلية لـ Ti631، وتكوينها هو Ti-6Al-3Nb-1Mo، وهي عبارة عن سبائك تيتانيوم بدرجة 785MPa للسفن.
في الوقت الحاضر، شكلت الصين نظام سبائك التيتانيوم البحري بخصائص وطنية، ومجموعة واسعة من قوة الخضوع، وأعلى قوة خضوع تبلغ 1150 ميجا باسكال. في نظام سبائك التيتانيوم البحرية في الصين، وفقًا لقوة إنتاج السبيكة يتم تقسيمها إلى سبائك تيتانيوم منخفضة القوة-، وسبائك تيتانيوم متوسطة القوة- ذهبية وسبائك تيتانيوم عالية القوة-. قوة الخضوع أقل من 590 ميجا باسكال لسبائك التيتانيوم منخفضة القوة، بشكل رئيسي TA2 (مستوى 320 ميجا باسكال)، Ti31 (مستوى 490 ميجا باسكال)، ZTA5 (مستوى 490 ميجا باسكال)، TA5A (مستوى 590 ميجا باسكال)؛ قوة إنتاج تبلغ 590 ~ 725MPa لسبائك التيتانيوم متوسطة القوة، بشكل أساسي ZTi60 (مستوى 590MPa)، Ti70 (مستوى 590MPa)، Ti70 (مستوى 590MPa)، Ti5A (مستوى 590MPa). 590MPa)، Ti91 (600MPa)، Ti75 (630MPa)، ZTA7 (725 ميجا باسكال) ؛ قوة إنتاج أعلى من 785MPa لسبائك التيتانيوم عالية القوة، بشكل رئيسي Ti80 (785MPa)، ZTC4 (800MPa)، TC4 (825MPa)، TC11 (900MPa)، TiB19 (1150MPa)، ZTC4 (800MPa)، TC4 (825MPa)، TC11 (900MPa)، TiB19 (1150 ميجا باسكال). TiB19 (درجة 1150 ميجا باسكال).
