案例2

鈦船舶

發布日期：2025-05-19 |

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船舶作為海洋運輸的關鍵載體，其材料的選擇對性能和使命的達成起著決定性作用。而鈦，這種被譽為“航空金屬”的材料，正以獨特優勢，為船舶領域開辟新方向。

鈦及鈦合金具備一系列卓越特性，使其成為近乎完美的船舶材料。它密度小，僅約為鋼鐵的57% ，但強度頗高，比強度在工業工程應用中表現突出，能有效減輕船體重量，提升航行效率，還能降低燃油消耗，契合當下綠色航運理念。在腐蝕性極強的海洋環境中，鈦和氧親和力強，表面迅速形成致密、附著力強且穩定的氧化膜，在全浸區、潮差區、飛濺區等不同海域，歷經多年腐蝕速率近乎為零，大大延長船舶使用壽命，降低后期維護成本。另外，鈦合金冷熱成形、自由鍛造、擠壓及焊接等加工性能良好，在-60℃～20℃沖擊韌性試驗中無脆性轉變點，耐熱、耐低溫性能和斷裂韌性出色。

基于這些特性，鈦在船舶領域應用廣泛。在潛艇制造中，俄羅斯走在前列，661型K - 162號潛艇是世界首艘全鈦核潛艇，“臺風”級核潛艇雙層外殼共用鈦9000噸，使其具備無磁性、下潛深、航速快、噪聲小、維修次數少等優點，在軍事戰略層面意義重大。在民用領域，全鈦制快艇船長約12米，呈漂亮的三次元曲線，能最大程度減少航行阻力，具有質量輕、速度快、發動機小、燃料費用少、二氧化碳排量少、不需要表面涂層、附著物易清理等優勢，為休閑航海和短途運輸帶來新體驗。此外，深潛器、救援艇、艦船的泵閥及管系等也都大量應用鈦及鈦合金，有效提升設備性能與可靠性。

不過，鈦船舶發展也面臨挑戰。一方面，鈦合金制造成本高，工藝復雜，切削加工困難，焊接時需在昂貴設施中使用氬氣，且對焊接技術要求極高，稍有差錯就可能導致材料性能下降；另一方面，常用鈦合金標準體系在不同國家和地區存在差異，船級社認證流程繁瑣，延緩產品應用進程，產業鏈各環節協同不足，技術研發與實際應用脫節。

盡管困難重重，但隨著全球船舶工業朝著綠色化、智能化、深海化邁進，鈦船舶前景依舊光明。未來，科研人員將通過多元合金化設計與納米強化技術，開發出性能更優的新型船用鈦合金，制造工藝也會朝著智能化與綠色化方向發展，如3D打印技術從中小型構件向大型船舶關鍵部件拓展，智能焊接系統降低焊接缺陷率，縮短制造周期。在未來海洋舞臺上，鈦船舶有望成為主力軍，助力人類在海洋領域不斷探索與前行。