鈦及鈦合金是1950年代開發(fā)的新材料。隨著海軍裝備的發(fā)展，對海軍裝備的要求越來越高，傳統(tǒng)的鋼、鐵、鋁、鎂等金屬及其合金已不能滿足許多領域的要求。鈦合金以其優(yōu)異的性能越來越受到船舶和海洋工程設備的重視，被稱為“海洋金屬”。潛艇作為“海軍裝備”的核心，是戰(zhàn)略核力量的中堅力量，發(fā)揮著舉足輕重的作用。使用鈦合金制造潛艇能否給潛艇性能帶來新的突破？就簡單分析一下鈦合金在潛艇上的優(yōu)越性。

優(yōu)勢-高比強度

“比強度”是指材料強度與密度的比值。比強度越大，同等強度設計下獲得的結(jié)構(gòu)重量越小，同等結(jié)構(gòu)質(zhì)量下獲得的強度越高。高比強度可使設備設計更加緊湊，大大降低結(jié)構(gòu)質(zhì)量，提高設備的安全性。

高比強度對耐壓殼的影響

潛艇結(jié)構(gòu)計時時，潛艇的極限下潛深度與殼體材料屈服強度與殼體厚度的乘積成正比。通過加厚壓力殼來增加下潛深度會降低潛艇的有效載荷。如果保持有效載荷，潛艇的尺寸就會增加到無法實際使用的程度，從而降低潛艇的整體性能。因此，必須考慮使用更高比強度的材料。

深海耐壓船體材料性能數(shù)據(jù)

從上表幾種深潛耐壓船體材料的性能數(shù)據(jù)可以看出，鈦合金的屈服強度雖然不如高強鋼，但密度較低，比強度較高。它目前可用于潛艇船體。該材料的性能是好的，因此鈦合金作為潛艇和深潛器的耐壓外殼材料非常有利。現(xiàn)實中，兩艘俄羅斯鈦合金潛艇的下潛深度可達800-1000米；世界上大多數(shù)深潛器的耐壓殼都是用鈦合金制成的。

高比強度對螺旋槳的影響

現(xiàn)代潛艇為了追求安靜性能，多采用大直徑、低速、七葉、大傾角螺旋槳，結(jié)構(gòu)更大，重量更重。潛艇本身的螺旋槳軸是懸臂梁。當自由端的重量較大時，螺旋槳軸會彎曲，船尾軸承會受到負載。另外，當傳動軸本身的重量較大時，會加劇軸系的彎曲。使用比強度更高的材料來制造傳動軸和螺旋槳，可以減少軸承湍流引起的軸承載荷不均勻和由此引起的軸振動問題。

第二個優(yōu)勢——優(yōu)異的耐腐蝕性

鈦在中性和氧化環(huán)境以及許多惡劣環(huán)境中比其他常用金屬材料具有更高的耐腐蝕性，特別是對海水中的氯離子。它具有很強的耐腐蝕性。鈦表面可形成極薄而堅固的氧化膜，可使鈦鈍化而不受海水腐蝕。鈦鈍化膜具有良好的自愈性能，在受到損壞或劃傷后可快速自動修復，形成新的保護膜。正是這種氧化膜保護鈦免受海水腐蝕。沒有化學變化和污染，鈦可以完全抵抗天然海水的腐蝕。

優(yōu)異的耐腐蝕性影響管道和閥門

海水對船體的腐蝕性很強，但隨著防腐技術的發(fā)展，船體采用了耐腐蝕鋼、防腐漆、電化學防腐等手段來保證船體在使用過程中的安全。它的生命周期。但是，潛艇的管道系統(tǒng)非常復雜，容易造成工藝不完善，管道內(nèi)流速高又加劇腐蝕。根據(jù)相關測試，錫青銅閥門和70/30銅鎳合金管在4.5m/s的水速下使用15個月，閥門和管道穿孔；而全鈦管道系統(tǒng)在 6m/s 的水速下使用 36 個月，沒有任何可見的變化。