一、定义
船舶用钛加工件是指以钛或钛合金为原材料，通过铸造、锻造、焊接、机械加工等工艺制造的船舶结构件或功能部件。其核心优势在于优异的耐海水腐蚀性、高比强度及轻量化特性，广泛应用于船舶关键部位以提升性能与寿命。
二、材质
1、纯钛
牌号：TA1、TA2（中国GB/T 3620.1标准，对应ASTM Grade 1-2）。
特点：塑性好、耐腐蚀性强，用于低应力部件（如管道、阀门）。
2、钛合金
Ti-6Al-4V（TC4）：综合性能优异，用于船体结构、推进器叶片。
Ti-31（Ti-3Al-2.5V）：高韧性、易焊接，适用于海水管路系统。
Ti-75（Ti-6Al-2Nb-1Ta-0.8Mo）：深海耐压结构专用合金，抗应力腐蚀。
三、性能特点
| 特性 | 具体表现 |
| 耐腐蚀性 | 在海水、海洋大气中几乎无腐蚀，无需额外防腐涂层。 |
| 高比强度 | 强度接近钢，密度仅钢的60%，显著降低船体重量。 |
| 抗冲击性 | 低温环境下仍保持韧性，适合极地船舶。 |
| 无磁性 | 避免磁性水雷探测，提升军舰隐蔽性。 |
| 耐疲劳性 | 长期承受交变载荷（如螺旋桨叶片）不易开裂。 |
四、执行标准
1、材料标准
中国：GB/T 3620.1（钛及钛合金牌号）、GB/T 3621（钛及钛合金板材）。
国际：ASTM B265（钛板）、ASTM B381（钛锻件）。
2、船舶行业规范
船级社认证：DNV（挪威）、CCS（中国船级社）对钛材焊接与应用的专项要求。
焊接标准：AWS D3.6（钛及钛合金焊接规范）。
五、加工工艺
1、传统加工
热成型：钛板加热至700-800℃后冲压成形（如船体外壳）。
2、焊接：
TIG焊：惰性气体保护下焊接，防止氧化。
激光焊：高精度焊接薄壁管道（如海水冷却管）。
机械加工：采用硬质合金刀具低速切削，配合冷却液降温。
3、增材制造（3D打印）
技术：激光选区熔化（SLM）制造复杂结构件（如轻量化支架）。
优势：减少材料浪费，适合小批量定制化部件。
4、表面处理
阳极氧化：生成致密氧化膜（TiO₂）增强耐腐蚀性。
喷丸强化：提高表面抗疲劳性能。
六、关键技术
1、焊接保护技术
严格使用氩气/氦气保护，避免焊缝氧化（氧含量<0.15%）。
2、大尺寸构件成型
超厚钛板（>50mm）轧制与热处理工艺优化，消除残余应力。
3、耐压结构设计
深海装备用钛合金的耐压舱设计（如载人深潜器耐压壳）。
七、应用领域
| 领域 | 典型部件 | 核心要求 |
| 船体结构 | 船壳、甲板、舱壁 | 轻量化、耐腐蚀、抗冲击 |
| 动力系统 | 螺旋桨、推进轴、海水泵阀 | 耐空泡腐蚀、高疲劳强度 |
| 管路系统 | 海水冷却管、液压管路 | 抗点蚀、焊接可靠性 |
| 深海装备 | 载人深潜器耐压壳、声呐罩 | 超高强度、耐高压（>1000m水深） |
| 军舰特种部件 | 消磁设备外壳、鱼雷发射管 | 无磁性、抗爆炸冲击 |
八、船舶用钛 vs 其他材料
| 对比项 | 钛合金 | 不锈钢 | 铝合金 |
| 耐海水腐蚀 | 极优（无需涂层） | 需防腐涂层 | 易发生点蚀 |
| 密度 | 4.5 g/cm³ | 7.9 g/cm³ | 2.7 g/cm³ |
| 强度 | 抗拉强度800-1000 MPa | 500-800 MPa | 200-400 MPa |
| 成本 | 高（材料+加工） | 低 | 中 |
| 维护成本 | 极低（寿命＞30年） | 高（需定期更换） | 中（易腐蚀需维护） |
九、未来发展方向
1、低成本钛合金开发
通过添加铁、氧等廉价元素（如Ti-Fe-O系合金），降低材料成本。
2、高效焊接技术
电子束焊、搅拌摩擦焊（FSW）提升大厚度钛板焊接效率与质量。
3、深海装备应用
万米级载人深潜器耐压壳体（如Ti-62222S合金）。
4、复合材料结合
钛-碳纤维复合结构，兼顾轻量化与高强度。
5、绿色回收技术
船舶退役钛部件的熔炼再生，实现循环利用。
总结
船舶用钛加工件凭借其不可替代的耐腐蚀性与轻量化优势，已成为高端船舶（尤其是军舰与深海装备）的核心材料。未来随着低成本合金研发与先进制造技术的突破，钛在船舶领域的应用将从特种船舶向民用船舶逐步扩展，推动船舶工业向高性能、长寿命方向升级。
