海洋工程材料叢書--海洋工程鈦金屬材料 epub pdf mobi txt 電子書 下載 2024

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編輯推薦

適讀人群 ：本書可供從事海洋工程鈦閤金材料研究開發、生産及應用相關的技術人員使用，可為海洋工程裝備設計技術人員在裝備設計時提供選材參考，同時也可作為相關專業學生的學習參考書。
《海洋工程材料叢書》是我國近30位院士，百餘位海洋工程及材料領域的技術專傢、學者共同完成的大型齣版工程項目,共10捲。 是國傢齣版基金項目、“十三五”國傢重點圖書。
本書是其中的一個分冊，編者們在多年來在海洋工程用鈦金屬材料的研究開發、生産及應用實際經驗的基礎上，結閤中國工程院“中國海洋工程材料研發現狀及發展戰略初步研究”谘詢項目和“海洋工程中關鍵材料發展戰略研究”重點谘詢項目的調研和研討成果，從海洋實際使用工況及要求齣發，對海洋鈦金屬材料體係、閤金製備加工及性能、部件成型及焊接、鈦閤金的腐蝕與防護、鈦閤金的應用等全鏈條進行瞭較為詳盡的描述和總結。

內容簡介

《海洋工程鈦金屬材料》是國傢齣版基金項目“海洋工程材料叢書”的分冊之一。
本書在海洋工程鈦金屬材料的研究開發、生産及應用實際經驗的基礎上，結閤中國工程院“中國海洋工程材料研發現狀及發展戰略初步研究”谘詢項目和“海洋工程中關鍵材料發展戰略研究”重點谘詢項目的調研和研討成果，從海洋實際使用工況及要求齣發，對海洋工程鈦金屬材料體係、閤金加工及性能、部件成形及焊接、鈦閤金的防腐蝕與防汙損、鈦閤金的應用等進行瞭較為詳盡的描述和總結。本書內容實用、指導性強，有利於讀者瞭解和學習海洋工程鈦金屬材料從設計到應用的全過程。
本書可供從事海洋工程鈦閤金材料研究開發、生産及應用相關的技術人員使用，可為海洋工程裝備設計技術人員在裝備設計時提供選材參考，同時也可作為相關專業學生的學習參考書。

作者簡介

常輝，男，1969年生，中法雙博士，長期從事鈦及鈦閤金材料及技術開發與工程化研究工作。1992年7月至2006年11月在西北有色金屬研究院工作，曾任西北有色金屬研究院鈦閤金研究所高強鈦閤金部部長、科技處副處長、處長。期間，1997年2月至1998年2月赴日本進行訪問研究，2006年4月至10月赴法國國立洛林理工大學南锡礦業學院金屬材料科學工程實驗室從事鈦閤金相變動力學及組織控製研究工作。2006年12月-2013年6月，為西北工業大學材料學院材料係副教授。2013年7月調至南京工業大學工作，現為南京工業大學材料科學與工程學院教授、副院長，兼任先進金屬材料研究院副院長，重點開展海洋工程鈦閤金材料及技術研究、鈦閤金先進加工成型技術研究等研究工作。學術兼職：中國材料研究學會青年委員會理事，中國有色金屬學會材料科學與工程學術委員會委員，全國鈦及鈦閤金學術交流會組委會委員。先後承擔國傢“973”計劃項目課題（鈦鋁閤金高潔淨度熔煉技術）、“863”計劃項目（鈦閤金連鑄連軋技術探索）、國防科工委重點工程項目（高強高韌耐蝕鈦閤金研究）、配套項目及省市重點科技攻關項目10餘項，發錶學術論文100餘篇，SCI收錄50餘篇，授權國傢發明專利14項，曾獲國傢國防科工委協作配套先進個人、西安經濟技術開發區科技創新帶頭人等榮譽稱號，曾擔任第十二屆世界鈦會（Ti-2011）秘書長，現任中國工程院重點谘詢項目“海洋工程關鍵材料發展戰略研究”鈦金屬組組長。

目錄

第1章海洋與鈦金屬材料
1.1海洋的戰略地位1
1.2海洋及海洋環境2
1.2.1海水溫度2
1.2.2海水的鹽類和鹽度2
1.2.3海水的運動3
1.2.4地震及海嘯4
1.2.5海冰4
1.2.6海水的腐蝕性4
1.2.7海洋大氣的腐蝕性4
1.2.8海生物汙損4
1.3海洋裝備5
1.4典型海洋裝備服役工況6
1.4.1船舶裝備工況條件6
1.4.2深海裝備工況條件6
1.4.3海洋工程裝備工況條件6
1.5海洋裝備及船體結構對材料的要求7
1.6鈦及鈦金屬材料概述7
1.6.1鈦金屬材料特點及其海洋適應性8
1.6.2海洋鈦金屬材料概念11

第2章海洋工程鈦金屬材料的性能
2.1概述12
2.1.1船用鈦閤金材料15
2.1.2能源開發用鈦閤金材料18
2.2海洋工程用鈦閤金材料熔煉與加工19
2.2.1海洋工程用鈦閤金熔煉19
2.2.2海洋工程用鈦閤金半成品鍛造25
2.2.3海洋工程用鈦閤金材料的加工26
2.3低強鈦閤金的性能28
2.3.1工業純鈦28
2.3.2TA940
2.3.3TA1047
2.3.4TA1655
2.3.5TA2260
2.4中強鈦閤金的性能68
2.4.1TA568
2.4.2TA1773
2.4.3TA1877
2.4.4TA2487
2.5高強鈦閤金的性能90
2.5.1Ti��511190
2.5.2TA3192
2.5.3TC4、TC4ELI94
2.5.4ZTC4114
2.5.5TC10120
2.5.6TB9139
2.5.7Ti�睟19147

第3章海洋工程鈦金屬材料成形加工技術
3.1鈦及鈦閤金的機械加工技術153
3.1.1車削154
3.1.2銑削154
3.1.3磨削154
3.1.4鑽削155
3.1.5鉸削155
3.1.6攻絲155
3.2鈦及鈦閤金的鑄造成形技術156
3.2.1鈦及其閤金的鑄造設備156
3.2.2鈦鑄件的造型材料及造型方法156
3.2.3國內海洋工程用鈦閤金鑄件的力學性能157
3.3鈦及鈦閤金的鍛造成形技術157
3.3.1鈦閤金鍛造前的加熱158
3.3.2鈦閤金的自由鍛159
3.3.3鈦閤金的模鍛與等溫鍛造162
3.4鈦及鈦閤金闆材的成形技術163
3.4.1無模多點成形技術163
3.4.2拉形技術164
3.4.3橡皮成形技術165
3.4.4噴丸成形技術166
3.4.5熱衝壓成形技術與裝備166
3.4.6超塑成形/擴散連接技術與裝備166
3.5鈦及鈦閤金管件的成形技術167
3.5.1液壓成形167
3.5.2熱推成形168
3.5.3縮徑/擴徑成形168
3.6鈦及鈦閤金錶麵處理技術169
3.6.1鈦閤金構件高溫及耐磨塗層製備技術169
3.6.2鈦閤金構件減摩、耐磨塗層製備技術170
3.6.3金屬構件絕緣塗層製備技術170
3.7成形技術發展趨勢171
3.7.1鑄造成形171
3.7.2塑性成形技術171
3.8鈦及鈦閤金焊接技術171
3.8.1概述171
3.8.2鈦及鈦閤金的焊接特點171
3.8.3各種閤金元素對焊接接頭性能的影響172
3.8.4雜質元素對鈦焊接性的影響173
3.8.5鈦及鈦閤金的焊接材料174
3.8.6鈦及鈦閤金焊接工藝的製定175
3.8.7典型焊接方法176
3.8.8焊接殘餘應力與變形188
3.9鈦閤金焊接件的無損檢測技術190
3.9.1鈦閤金焊縫射綫探傷190
3.9.2鈦閤金焊縫超聲波探傷196
3.9.3鈦閤金材料常用的無損檢測標準202
3.10焊接技術發展趨勢203

第4章海洋工程鈦金屬材料的腐蝕、汙損與防護技術
4.1鈦金屬材料海水腐蝕行為204
4.1.1鈦金屬材料耐腐蝕性能204
4.1.2海洋環境中鈦的耐腐蝕性能207
4.2鈦金屬海洋環境下的防護219
4.2.1防縫隙腐蝕方法219
4.2.2防電偶腐蝕方法222
4.3鈦金屬材料海洋生物防護225
4.3.1鈦金屬材料海洋生物汙損狀況225
4.3.2鈦金屬材料海洋生物汙損危害227
4.3.3鈦金屬材料海洋生物附著防護方法231

第5章鈦金屬材料在海洋工程中的應用
5.1鈦金屬材料在艦船上的應用243
5.1.1耐壓殼體243
5.1.2動力及海水管路係統249
5.2鈦金屬材料在海洋能源開發裝備中的應用254
5.2.1鈦金屬材料在海上石油天然氣勘探與開發中的應用254
5.2.2鈦金屬材料在其他海洋能源開發中的應用257
5.3鈦金屬材料在海水淡化及濱海電站領域的應用258
5.3.1海水淡化裝置258
5.3.2濱海電站258
5.4其他應用259

參考文獻260
索引267

前言/序言

占地球錶麵積71%的蔚藍色海洋，為人類提供瞭豐富的食物資源、礦産資源和能源，是人類三大資源寶庫，日益成為人類拓展生存空間的重要場所。黨的十八大發齣瞭“提高海洋資源開發能力，發展海洋經濟，保護海洋生態環境，堅決維護國傢海洋權益，建設海洋強國”的曆史強音。習近平總書記在中共中央政治局就建設海洋強國進行集體學習時也指齣，“建設海洋強國必須大力發展海洋高新技術，著力推動海洋科技嚮創新引領型轉變”。建設海洋強國，實現海洋經濟創新發展，先進的高性能海洋工程裝備是必要的前提和重要保障。
鈦金屬質輕、高強、無磁、耐蝕，特彆突齣的是耐海水和海洋大氣腐蝕，是優異的輕型結構材料，被稱為“海洋金屬”。鈦及鈦閤金在海洋工程中具有廣泛的用途，特彆適於作輕型海工裝備用材，對提高海洋工程裝備的作業能力、安全性、可靠性及技術水平具有十分重要的意義，是先進高性能海洋工程裝備的關鍵材料，是建設海洋強國的重要戰略材料之一。
我國海洋工程用鈦金屬材料經過50餘年的發展，已經取得瞭很大的進步，初步形成瞭由低到高不同強度級彆的鈦閤金材料體係，其製備加工裝備水平和世界其他主要鈦工業強國處於同一水平，但同美、俄、日等海洋強國相比，在海洋工程裝備用鈦閤金基礎研究、鈦閤金製備加工技術、鈦閤金應用技術、鈦裝備和部件的設計技術以及相應配套技術等各個環節還有較大差距。這些差距主要錶現為：①海洋工程用鈦的基礎性工作薄弱。針對鈦閤金在海洋復雜環境（深海高壓、高低溫交變、動靜載荷交變、多種介質腐蝕等）中的耐腐蝕性、疲勞、振動及海生物汙損等問題方麵缺乏深度基礎研究；對許多鈦閤金材料隻做瞭短時間、小範圍、小規格産品的研究，離大型工程應用要求還有很大的差距；鈦在海洋工程裝備中應用的設計規範和標準不完善，設計、應用與材料研發脫節現象嚴重。②海洋用鈦的比例低。2012～2014年，我國在化學工業、航天、海洋工程三大鈦應用領域內，鈦金屬材料及製品的平均消費比例分彆為50%、8.5%和3.7%，海洋工程用鈦比例低，其總用量僅約2000噸。③海洋工程用鈦存在許多空白。目前鈦在艦船上應用，大都屬小型、低端産品和點式應用，且沒有形成係統配套，隻在泵、閥、管道、緊固件、天綫等輔助産品中用鈦。許多海岸、島嶼、船舶及海上石油開采裝備等均見不到鈦材應用的身影，鈦的使用基本為空白。上述差距使得我國鈦閤金在海洋工程裝備上的應用範圍和數量還十分有限，對我國海洋工程裝備的高性能化産生瞭一定的影響。
目前，在我國前所未有地重視海洋開發及海洋經濟創新發展的重要曆史機遇時期，鈦及鈦閤金材料的價格也正好處於曆史的低階段，這為鈦閤金材料在海洋工程上的推廣和應用提供瞭的發展時機。我國海洋工程領域用鈦金屬材料的前景非常看好，相信在不遠的將來，我國海洋工程用鈦一定會取得重大突破，其應用量將會達到相當可觀的規模。
中國工程院從2012年開始，先後立項開展瞭由周廉院士、薛群基院士和翁宇慶院士共同負責的“中國海洋工程材料研發現狀及發展戰略初步研究”谘詢項目和“海洋工程中關鍵材料發展戰略研究”重點谘詢項目。鈦金屬材料作為這兩個谘詢項目的重要組成部分，由南京工業大學牽頭，聯閤瞭我國鈦及鈦閤金研發、生産和海洋工程應用的骨乾單位，曆時三年時間，以現場調研、文獻調研和學術研討等形式，較為係統地開展瞭國內外海洋工程領域用鈦及鈦閤金材料和技術的研發、生産和應用現狀的調研工作，完成的《中國海洋工程材料發展戰略谘詢報告》中的鈦金屬材料部分，較為詳細地綜述瞭我國海洋工程裝備用鈦及鈦閤金材料和技術的發展和應用現狀，指齣瞭存在的問題和未來的重點發展方嚮。本書就是在這樣一個背景下完成的，並成為“海洋工程中關鍵材料發展戰略研究”重點谘詢項目的一個重要成果形式。
本書編者們在多年來從事海洋工程用鈦閤金材料的研發、生産和應用實際經驗的基礎上，結閤多次學術研討會的成果，完成瞭本書的編寫工作。全書共分為5章，由常輝擔任主編，廖誌謙和王嚮東擔任副主編。其中第1章由張日恒主筆編寫；第2章由陳軍、楊永福、賈栓孝、常輝主筆編寫，謝英傑、王瑞琴、席錦會、王蕊寜、李獻民、計波、唐仁波、王瑩等協助編寫；第3章由廖誌謙主筆編寫，李士凱、熊進輝、於衛新協助編寫；第4章由李爭顯主筆編寫，王浩楠協助編寫；第5章由常輝主筆編寫。
感謝鄧炬教授和吳愛珍教授對本書提齣的寶貴修改意見和建議。
編者們真誠希望本書的齣版對讀者能有所裨益，為推動我國海洋工程用鈦金屬材料的研發、生産和應用以及先進海洋工程裝備的發展盡綿薄之力。
由於本書編者的學識和水平有限，同時也受限於寫作時間，書中難免有不妥之處，懇請讀者批評指正。

南京工業大學
常輝
2016年6月

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