Brief Analysis of the Application of Titanium and Titanium Alloy in Marine Equipment
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摘要: 钛及钛合金在海洋工程装备领域应用非常广泛，如船体结构件、潜艇和深潜器的耐压壳体、管件、阀及附件、动力驱动装置中的推进器、冷凝器、冷却器、换热器、舰船声呐导流罩、螺旋桨等。本文在介绍钛及钛合金在海洋装备领域应用特点的基础上，总结了目前国内外形成的舰船用钛及钛合金体系和性能特征，分析了国内外钛及钛合金在海洋装备领域的应用现状及优势，展望了钛材在海洋装备的应用前景，以期对后续海洋工程装备设计选材提供参考，从而大幅度加速推动钛材在我国海洋装备领域的应用。
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国家 低强钛合金 中强钛合金 高强钛合金 牌号 合金成分 σ0.2/MPa 牌号 合金成分 σ0.2/MPa 牌号 合金成分 σ0.2/MPa 俄
罗
斯ПT-1M — ≥390 ПT-3B Ti-4Al-2V ≥590 BT6 Ti-6Al-4V ≥850 TL3 Ti-3.5Al-0.4V ≥440 37 — ≥690 BT8 Ti-6.5Al-3.3Mo-0.3Si ≥900 ПT-7M Ti-2Al-2.5Zr ≥490 5B — ≥690 BT14 Ti-5Al-3Mo-1V ≥900 TL5 Ti-3.5Al-2V ≥490 — — — 23a — ≥1050 美国 Gr1 Cp-Ti ≥165 Gr.32 Ti-5Al-1Zr-1Sn-
1V-0.8Mo-0.1Si≥586 Gr.23 Ti-6Al-4VELI ≥795 Gr2 Cp-Ti ≥275 — Ti-6Al-2Nb-1Ta-0.8Mo ≥655 Gr.5 Ti-6Al-4V ≥820 Gr12 Ti-0.3Mo-0.8Ni ≥345 — — — Ti38644(βc) Ti-3Al-8V-6Cr-4Mo-4Zr ≥1100 Gr9 Ti-3Al-2.5V ≥485 — — — — — — 日
本CP-Ti — ≥280 — — — SAT-64 Ti-6Al-4V ≥830 — — — — — — SAT-64ELI Ti-6Al-4VELI ≥795 
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类别 牌号 合金成分 Rm/MPa Rp0.2/MPa A/% Z/% KV2/J 性能特点 应用 低强 TA2 Cp-Ti ≥400 275~450 ≥25 — — 成型、焊接性能好，耐海水腐蚀 非耐压铸件、冷成型件、管路等 TA3 Cp-Ti ≥500 380~550 ≥20 — — 成型、焊接性能好，耐海水腐蚀 非耐压铸件、冷成型件、管路等 TA4 Cp-Ti ≥580 485~655 ≥20 — — 成型、焊接性能好，耐海水腐蚀 低强度承压壳体、冷成型件、结构件等 Ti-31（TA22） Ti-3Al-1Mo-1Zr-0.8Ni >637 >490 ≥18 ≥35 ≥47 成型、焊接性好，耐180 ℃
海水腐蚀换热器、冷凝器、泵体、管路、阀门、压力容器、承载焊接结构件等 ZTA5 Ti-4Al-0.005B ≥590 ≥490 ≥10 ≥25 ≥24 铸造性能好 船舶推进、电子及辅助系统的泵、阀等 中强 TA18 M Ti-3Al-2.5V ≥620 ≥515 ≥15 — — 冷成型性、焊接性优异 舰船排气管、喷气偏导装置，舱盖、舱门等 TA17 Ti-4Al-2V 685~835 ≥560 ≥10 — — 良好焊接性能、抗腐蚀性能、
冲击韧性高封头、声呐导流罩骨架、结构件等 TA5 Ti-4Al-0.005B ≥685 ≥585 ≥12 — — 耐蚀、可焊性好 鱼雷发射装置、框架结构件、船舶各类机械部件等 ZTi60 Ti-5.5Al-4Sn-2Zr-1Mo-1.0Ta-0.5Nd-0.5Si ≥670 ≥590 ≥10 ≥20 ≥43 铸造性能好、耐蚀、可焊 各种耐压系统铸件等 Ti70（TA23） Ti-2.5Al-2Zr-1Fe ≥700 ≥590 ≥10 — — 耐蚀性、透声性、冷成型、
焊接性好透声罩、声呐导流罩、桅杆、冷成型件等 Ti75（TA24） Ti-3Al-2Mo-2Zr ≥730 ≥630 ≥13 ≥25 — 耐蚀性、焊接性、成型性优异，断裂韧性、冲击韧性高 船舶结构、压力容器、耐高压管路、推进系统构件等 Bti431 Ti-5Al-3Mo-1V ≥770 ≥650 ≥9 ≥25 — 焊接性、铸造性良好 管材结构、紧固件、气瓶等耐压罐体等 Ti91 Ti-3Al-1V-1Zr-1Fe ≥700 ≥660 ≥20 ≥35 — 冷成型性、焊接性、耐蚀性、透声性优异 透声罩、声呐导流罩等 ZTC4 Ti-6Al-4V ≥835 ≥765 ≥5 ≥12 — 抗裂纹扩展、抗疲劳、
铸造性能好螺旋桨、可承受重载荷的壳体等高强铸件 Ti80（TA31） Ti-6Al-3Nb-2Zr-1Mo ≥880 ≥785 ≥10 ≥40 — 耐蚀、可焊 紧固件、结构件、壳体等 高强 TC4ELI Ti-6Al-4VELI ≥860 ≥795 ≥10 ≥25 ≥24 抗裂纹扩展、抗疲劳、耐腐蚀、焊接性好 耐压壳体、高压容器、结构件、船舶部件、紧固件等 TC4 Ti-6Al-4V ≥895 ≥830 ≥10 — — 抗裂纹扩展、抗疲劳、耐腐蚀、焊接性好 耐压壳体、发动机外壳、蒸汽透平机叶片、蓄电器、船舶部件、紧固件等 TB8 Ti-15Mo- 3Al-2.7Nb-0.25Si 825~1000 795~965 ≥6 — — 高强、塑性、韧性，耐蚀 高强紧固件、海水管路、弹簧、弹射装置等 TB9 Ti-3Al-8V-6Cr-4Mo-4Zr — — — — — 塑性好、强度和弹性高、
淬透性好、耐蚀性和抗盐应力
腐蚀性能优异弹簧、紧固件等 TC11 Ti-6.5V-3.5Mo-1.5Zr-0.3Si ≥1010 ≥910 ≥8 ≥23 ≥24 高强、高韧、耐高温 高压压气机转子、低压压气机叶片及轮盘等 TiB19 Ti-3Al-1Mo-5V-4Cr-2Zr ≥1175 ≥1130 ≥5 ≥10 — 强度高、塑韧性好、焊接性好 船舶高压容器、筒体、机械部件等 Ti62A Ti-6Al-2Sn-2Zr-3Mo-1Cr-1V ≥1010 ≥930 ≥9 ≥18 ≥20 高强、高韧、耐冲击 大深度耐压壳体、耐压罐体、紧固件等 注：1）舰船用钛合金锻件规范 GJB 943A—2018；2）舰船用钛及钛合金板材规范 GJB 944A—2018；3）舰船用钛及钛合金棒材规范 GJB 9571—2018；4）舰船用钛及钛合金铸件规范 GJB 9574—2018；5）舰船用钛及钛合金无缝管材规范 GJB 9579—2018。
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表 3 国内外载人球舱和潜艇耐压壳体材质、制备工艺及材料性能
国家 牌号 成型、焊接工艺 拉伸性能 潜艇名称 设计深度/mm 使用
年份σ0.2/MPa σb/MPa A/% Z/% 俄罗斯 BT6 瓜瓣/拼焊
手工TIG焊接≥800 ≥850 ≥10 ≥20 “和平”号 6000 1987 美国 Ti-6Al-4VELI 整半球冲压成型
赤道缝电子束焊接
螺栓连接≥760 ≥825 ≥8 ≥15 新“阿尔文”号
Triton 36000/26500
110001994
2019法国 Ti-6AL-4VELI 整半球冲压成型
螺栓连接≥795 ≥860 ≥10 — “鹦鹉螺”号 6000 1985 中国 TC4 ELI 整半球冲压成型
赤道缝电子束焊接≥795 ≥860 ≥10 — “深海勇士”号 4500 2017 TC4 瓜瓣/拼焊
手工TIG焊接≥825 ≥895 ≥10 — “蛟龙”号 7000 2009 日本 Ti-6Al-4VELI 整半球冲压成型
赤道缝电子束焊接≥810 — — — 深海“6500”号 6500 1989 俄罗斯 ΠT-3B
（对应国内TA17）— 640~835 ≥590 ≥9 ≥15 核潜艇 — 1960
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表 4 国内外海洋装备其他部件用常见钛材
序号 用途 常用牌号 产品类型 1 泵、阀 纯钛、ZTC4、ZTA5、ZTi60 铸件 2 螺旋桨 ZTC4 铸件 3 声呐导流罩、透声罩 Ti70、ΠT-3B 板材 4 框架结构 TA2、TA5、TC4 板材、型材 5 气瓶、耐压罐体 Bti341、TC4、TC4ELI、Ti62A 棒材、板材 6 冷却器/管/水套、冷凝器等 TA2、TA16、Ti75、Ti31 管材 7 紧固件、弹簧、销 TC4、TC4ELI、TC11、TB8、TB9（Ti38644） 棒材、丝材
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