海洋工程材料丛书--海洋工程钛金属材料 下载 mobi epub pdf 电子书 2024

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编辑推荐

适读人群 ：本书可供从事海洋工程钛合金材料研究开发、生产及应用相关的技术人员使用，可为海洋工程装备设计技术人员在装备设计时提供选材参考，同时也可作为相关专业学生的学习参考书。
《海洋工程材料丛书》是我国近30位院士，百余位海洋工程及材料领域的技术专家、学者共同完成的大型出版工程项目,共10卷。 是国家出版基金项目、“十三五”国家重点图书。
本书是其中的一个分册，编者们在多年来在海洋工程用钛金属材料的研究开发、生产及应用实际经验的基础上，结合中国工程院“中国海洋工程材料研发现状及发展战略初步研究”咨询项目和“海洋工程中关键材料发展战略研究”重点咨询项目的调研和研讨成果，从海洋实际使用工况及要求出发，对海洋钛金属材料体系、合金制备加工及性能、部件成型及焊接、钛合金的腐蚀与防护、钛合金的应用等全链条进行了较为详尽的描述和总结。

内容简介

《海洋工程钛金属材料》是国家出版基金项目“海洋工程材料丛书”的分册之一。
本书在海洋工程钛金属材料的研究开发、生产及应用实际经验的基础上，结合中国工程院“中国海洋工程材料研发现状及发展战略初步研究”咨询项目和“海洋工程中关键材料发展战略研究”重点咨询项目的调研和研讨成果，从海洋实际使用工况及要求出发，对海洋工程钛金属材料体系、合金加工及性能、部件成形及焊接、钛合金的防腐蚀与防污损、钛合金的应用等进行了较为详尽的描述和总结。本书内容实用、指导性强，有利于读者了解和学习海洋工程钛金属材料从设计到应用的全过程。
本书可供从事海洋工程钛合金材料研究开发、生产及应用相关的技术人员使用，可为海洋工程装备设计技术人员在装备设计时提供选材参考，同时也可作为相关专业学生的学习参考书。

作者简介

常辉，男，1969年生，中法双博士，长期从事钛及钛合金材料及技术开发与工程化研究工作。1992年7月至2006年11月在西北有色金属研究院工作，曾任西北有色金属研究院钛合金研究所高强钛合金部部长、科技处副处长、处长。期间，1997年2月至1998年2月赴日本进行访问研究，2006年4月至10月赴法国国立洛林理工大学南锡矿业学院金属材料科学工程实验室从事钛合金相变动力学及组织控制研究工作。2006年12月-2013年6月，为西北工业大学材料学院材料系副教授。2013年7月调至南京工业大学工作，现为南京工业大学材料科学与工程学院教授、副院长，兼任先进金属材料研究院副院长，重点开展海洋工程钛合金材料及技术研究、钛合金先进加工成型技术研究等研究工作。学术兼职：中国材料研究学会青年委员会理事，中国有色金属学会材料科学与工程学术委员会委员，全国钛及钛合金学术交流会组委会委员。先后承担国家“973”计划项目课题（钛铝合金高洁净度熔炼技术）、“863”计划项目（钛合金连铸连轧技术探索）、国防科工委重点工程项目（高强高韧耐蚀钛合金研究）、配套项目及省市重点科技攻关项目10余项，发表学术论文100余篇，SCI收录50余篇，授权国家发明专利14项，曾获国家国防科工委协作配套先进个人、西安经济技术开发区科技创新带头人等荣誉称号，曾担任第十二届世界钛会（Ti-2011）秘书长，现任中国工程院重点咨询项目“海洋工程关键材料发展战略研究”钛金属组组长。

目录

第1章海洋与钛金属材料
1.1海洋的战略地位1
1.2海洋及海洋环境2
1.2.1海水温度2
1.2.2海水的盐类和盐度2
1.2.3海水的运动3
1.2.4地震及海啸4
1.2.5海冰4
1.2.6海水的腐蚀性4
1.2.7海洋大气的腐蚀性4
1.2.8海生物污损4
1.3海洋装备5
1.4典型海洋装备服役工况6
1.4.1船舶装备工况条件6
1.4.2深海装备工况条件6
1.4.3海洋工程装备工况条件6
1.5海洋装备及船体结构对材料的要求7
1.6钛及钛金属材料概述7
1.6.1钛金属材料特点及其海洋适应性8
1.6.2海洋钛金属材料概念11

第2章海洋工程钛金属材料的性能
2.1概述12
2.1.1船用钛合金材料15
2.1.2能源开发用钛合金材料18
2.2海洋工程用钛合金材料熔炼与加工19
2.2.1海洋工程用钛合金熔炼19
2.2.2海洋工程用钛合金半成品锻造25
2.2.3海洋工程用钛合金材料的加工26
2.3低强钛合金的性能28
2.3.1工业纯钛28
2.3.2TA940
2.3.3TA1047
2.3.4TA1655
2.3.5TA2260
2.4中强钛合金的性能68
2.4.1TA568
2.4.2TA1773
2.4.3TA1877
2.4.4TA2487
2.5高强钛合金的性能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章海洋工程钛金属材料成形加工技术
3.1钛及钛合金的机械加工技术153
3.1.1车削154
3.1.2铣削154
3.1.3磨削154
3.1.4钻削155
3.1.5铰削155
3.1.6攻丝155
3.2钛及钛合金的铸造成形技术156
3.2.1钛及其合金的铸造设备156
3.2.2钛铸件的造型材料及造型方法156
3.2.3国内海洋工程用钛合金铸件的力学性能157
3.3钛及钛合金的锻造成形技术157
3.3.1钛合金锻造前的加热158
3.3.2钛合金的自由锻159
3.3.3钛合金的模锻与等温锻造162
3.4钛及钛合金板材的成形技术163
3.4.1无模多点成形技术163
3.4.2拉形技术164
3.4.3橡皮成形技术165
3.4.4喷丸成形技术166
3.4.5热冲压成形技术与装备166
3.4.6超塑成形/扩散连接技术与装备166
3.5钛及钛合金管件的成形技术167
3.5.1液压成形167
3.5.2热推成形168
3.5.3缩径/扩径成形168
3.6钛及钛合金表面处理技术169
3.6.1钛合金构件高温及耐磨涂层制备技术169
3.6.2钛合金构件减摩、耐磨涂层制备技术170
3.6.3金属构件绝缘涂层制备技术170
3.7成形技术发展趋势171
3.7.1铸造成形171
3.7.2塑性成形技术171
3.8钛及钛合金焊接技术171
3.8.1概述171
3.8.2钛及钛合金的焊接特点171
3.8.3各种合金元素对焊接接头性能的影响172
3.8.4杂质元素对钛焊接性的影响173
3.8.5钛及钛合金的焊接材料174
3.8.6钛及钛合金焊接工艺的制定175
3.8.7典型焊接方法176
3.8.8焊接残余应力与变形188
3.9钛合金焊接件的无损检测技术190
3.9.1钛合金焊缝射线探伤190
3.9.2钛合金焊缝超声波探伤196
3.9.3钛合金材料常用的无损检测标准202
3.10焊接技术发展趋势203

第4章海洋工程钛金属材料的腐蚀、污损与防护技术
4.1钛金属材料海水腐蚀行为204
4.1.1钛金属材料耐腐蚀性能204
4.1.2海洋环境中钛的耐腐蚀性能207
4.2钛金属海洋环境下的防护219
4.2.1防缝隙腐蚀方法219
4.2.2防电偶腐蚀方法222
4.3钛金属材料海洋生物防护225
4.3.1钛金属材料海洋生物污损状况225
4.3.2钛金属材料海洋生物污损危害227
4.3.3钛金属材料海洋生物附着防护方法231

第5章钛金属材料在海洋工程中的应用
5.1钛金属材料在舰船上的应用243
5.1.1耐压壳体243
5.1.2动力及海水管路系统249
5.2钛金属材料在海洋能源开发装备中的应用254
5.2.1钛金属材料在海上石油天然气勘探与开发中的应用254
5.2.2钛金属材料在其他海洋能源开发中的应用257
5.3钛金属材料在海水淡化及滨海电站领域的应用258
5.3.1海水淡化装置258
5.3.2滨海电站258
5.4其他应用259

参考文献260
索引267

前言/序言

占地球表面积71%的蔚蓝色海洋，为人类提供了丰富的食物资源、矿产资源和能源，是人类三大资源宝库，日益成为人类拓展生存空间的重要场所。党的十八大发出了“提高海洋资源开发能力，发展海洋经济，保护海洋生态环境，坚决维护国家海洋权益，建设海洋强国”的历史强音。习近平总书记在中共中央政治局就建设海洋强国进行集体学习时也指出，“建设海洋强国必须大力发展海洋高新技术，着力推动海洋科技向创新引领型转变”。建设海洋强国，实现海洋经济创新发展，先进的高性能海洋工程装备是必要的前提和重要保障。
钛金属质轻、高强、无磁、耐蚀，特别突出的是耐海水和海洋大气腐蚀，是优异的轻型结构材料，被称为“海洋金属”。钛及钛合金在海洋工程中具有广泛的用途，特别适于作轻型海工装备用材，对提高海洋工程装备的作业能力、安全性、可靠性及技术水平具有十分重要的意义，是先进高性能海洋工程装备的关键材料，是建设海洋强国的重要战略材料之一。
我国海洋工程用钛金属材料经过50余年的发展，已经取得了很大的进步，初步形成了由低到高不同强度级别的钛合金材料体系，其制备加工装备水平和世界其他主要钛工业强国处于同一水平，但同美、俄、日等海洋强国相比，在海洋工程装备用钛合金基础研究、钛合金制备加工技术、钛合金应用技术、钛装备和部件的设计技术以及相应配套技术等各个环节还有较大差距。这些差距主要表现为：①海洋工程用钛的基础性工作薄弱。针对钛合金在海洋复杂环境（深海高压、高低温交变、动静载荷交变、多种介质腐蚀等）中的耐腐蚀性、疲劳、振动及海生物污损等问题方面缺乏深度基础研究；对许多钛合金材料只做了短时间、小范围、小规格产品的研究，离大型工程应用要求还有很大的差距；钛在海洋工程装备中应用的设计规范和标准不完善，设计、应用与材料研发脱节现象严重。②海洋用钛的比例低。2012～2014年，我国在化学工业、航天、海洋工程三大钛应用领域内，钛金属材料及制品的平均消费比例分别为50%、8.5%和3.7%，海洋工程用钛比例低，其总用量仅约2000吨。③海洋工程用钛存在许多空白。目前钛在舰船上应用，大都属小型、低端产品和点式应用，且没有形成系统配套，只在泵、阀、管道、紧固件、天线等辅助产品中用钛。许多海岸、岛屿、船舶及海上石油开采装备等均见不到钛材应用的身影，钛的使用基本为空白。上述差距使得我国钛合金在海洋工程装备上的应用范围和数量还十分有限，对我国海洋工程装备的高性能化产生了一定的影响。
目前，在我国前所未有地重视海洋开发及海洋经济创新发展的重要历史机遇时期，钛及钛合金材料的价格也正好处于历史的低阶段，这为钛合金材料在海洋工程上的推广和应用提供了的发展时机。我国海洋工程领域用钛金属材料的前景非常看好，相信在不远的将来，我国海洋工程用钛一定会取得重大突破，其应用量将会达到相当可观的规模。
中国工程院从2012年开始，先后立项开展了由周廉院士、薛群基院士和翁宇庆院士共同负责的“中国海洋工程材料研发现状及发展战略初步研究”咨询项目和“海洋工程中关键材料发展战略研究”重点咨询项目。钛金属材料作为这两个咨询项目的重要组成部分，由南京工业大学牵头，联合了我国钛及钛合金研发、生产和海洋工程应用的骨干单位，历时三年时间，以现场调研、文献调研和学术研讨等形式，较为系统地开展了国内外海洋工程领域用钛及钛合金材料和技术的研发、生产和应用现状的调研工作，完成的《中国海洋工程材料发展战略咨询报告》中的钛金属材料部分，较为详细地综述了我国海洋工程装备用钛及钛合金材料和技术的发展和应用现状，指出了存在的问题和未来的重点发展方向。本书就是在这样一个背景下完成的，并成为“海洋工程中关键材料发展战略研究”重点咨询项目的一个重要成果形式。
本书编者们在多年来从事海洋工程用钛合金材料的研发、生产和应用实际经验的基础上，结合多次学术研讨会的成果，完成了本书的编写工作。全书共分为5章，由常辉担任主编，廖志谦和王向东担任副主编。其中第1章由张日恒主笔编写；第2章由陈军、杨永福、贾栓孝、常辉主笔编写，谢英杰、王瑞琴、席锦会、王蕊宁、李献民、计波、唐仁波、王莹等协助编写；第3章由廖志谦主笔编写，李士凯、熊进辉、于卫新协助编写；第4章由李争显主笔编写，王浩楠协助编写；第5章由常辉主笔编写。
感谢邓炬教授和吴爱珍教授对本书提出的宝贵修改意见和建议。
编者们真诚希望本书的出版对读者能有所裨益，为推动我国海洋工程用钛金属材料的研发、生产和应用以及先进海洋工程装备的发展尽绵薄之力。
由于本书编者的学识和水平有限，同时也受限于写作时间，书中难免有不妥之处，恳请读者批评指正。

南京工业大学
常辉
2016年6月
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