海洋工程材料丛书--海洋工程钛金属材料 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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廖志谦，王向东，副主编 著，常辉，廖志谦，王向东，副 编

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• 海洋工程
• 钛金属材料
• 材料科学
• 金属材料
• 腐蚀
• 海洋环境
• 工程材料
• 耐腐蚀合金
• 钛合金
• 海洋装备

出版社： 化学工业出版社

ISBN：9787122268693

版次：1

商品编码：12069384

包装：精装

丛书名： 海洋工程材料丛书

开本：16开

出版时间：2017-01-01

用纸：胶版纸

页数：272

字数：413000

正文语种：中文

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

好的，这是一份基于您提供的图书名称“海洋工程材料丛书——海洋工程钛金属材料”的反向构想，旨在描述一本不包含该主题的、内容详尽的图书简介。 --- 图书简介：《极地科考与深海资源勘探中的先进高分子复合材料应用指南》 （一本专注于深海环境非金属材料解决方案的权威参考书） 第一部分：绪论与极地科考环境的挑战 本书并非聚焦于传统的金属材料在海洋工程中的应用，而是将目光投向了人类探索最前沿的极地冰盖之下和超深海热液喷口附近的极端环境。我们深入剖析了当前海洋科学考察和深海资源勘探中所面临的独特材料挑战——这些挑战往往是传统金属（包括钛合金）难以完美应对的。 第一章：极地环境的腐蚀与低温耦合效应 本章详细阐述了北极和南极水域特有的物理化学特性。重点讨论了-30°C以下的超低温对材料结构完整性的影响，特别是与高盐度、高压力的复合作用如何加速某些材料的老化。我们超越了传统的电化学腐蚀模型，引入了基于冰晶界面作用力的“冰冻-应力诱导裂纹扩展”理论，并对比了传统合金在该环境下的失效案例。 第二章：深海高压下的流变学与结构完整性 深海区域（水深超过3000米）的静水压力动辄数百个大气压。本书着重分析了高分子材料如何通过其独特的粘弹性行为来适应并抵抗这种持续性的外部载荷。我们讨论了如何利用有限元分析（FEA）模拟复合材料在超高压下的微观孔隙演变和界面脱粘现象，这对于设计深潜器耐压壳体和深水传感器外壳至关重要。 --- 第二部分：高性能纤维增强树脂基复合材料（FRPC）的设计与制造 本书的核心内容在于对先进聚合物基复合材料在海洋极端环境下的应用进行系统性梳理和深入的技术指导。我们探讨了如何通过基体树脂的选择和增强纤维的排布来实现特定功能的材料系统。 第三章：耐水解与抗渗透的环氧树脂体系 针对海洋环境中的长期浸泡，传统环氧树脂的性能衰减是主要瓶颈。本章详细介绍了改性胺固化剂和纳米级填料对环氧体系耐水解性能的提升机制。内容包括： 潜水级环氧树脂的分子结构设计： 引入疏水性侧链以降低水分子扩散速率。 增韧技术： 利用核壳结构弹性体和热塑性聚合物对环氧基体进行增韧，以提高抗冲击韧性，同时保持优异的介电性能。 加速老化测试协议： 针对深海高压、高温（如热液区）环境的模拟测试标准。 第四章：碳纤维、玻璃纤维与芳纶纤维的界面优化 复合材料的性能高度依赖于纤维与树脂之间的界面粘结。本节聚焦于界面处理技术，而非金属纤维本身： 干法与湿法表面处理技术： 比较了等离子体处理、硅烷偶联剂功能化对提高界面剪切强度（ILSS）的效率。 三维编织与缝合技术在大型结构中的应用： 探讨了如何通过改变纤维的几何结构来提高复合材料的抗层间脱粘能力，尤其是在设计大型无人水下航行器（AUV）导流罩或浮力材料壳体时。 第五章：深海特种功能性高分子材料 本章引入了超越结构应用的先进功能性聚合物： 自修复聚合物涂层： 探讨了微胶囊技术在修复由微小冲击或疲劳导致的表面损伤方面的潜力，确保传感器探头在长期部署中的可靠性。 低吸湿性与生物相容性材料： 针对海洋生物附着（Biofouling）问题，介绍了低表面能聚合物涂层（如氟化聚合物改性材料）的设计原理及其对海洋生物粘附力的影响评估。 --- 第三部分：复合材料在深海装备中的具体工程应用 本书的后半部分侧重于理论向实践的转化，详细列举了高分子复合材料如何替代或协同传统材料，解决深海探测中的实际工程难题。 第六章：深海浮力模块与声学透明度 深海作业对浮力材料提出了极高的要求。我们全面分析了玻璃微珠填充复合材料（Glass Microbead Composites）的性能： 微珠的分布均匀性控制： 讨论了注射成型和模压工艺中如何控制微珠在树脂基体中的随机或定向分布，以优化其抗压塌陷能力。 声学匹配与透明度： 重点研究了复合材料的声阻抗与水体的匹配度，这对设计高灵敏度的声纳阵列外壳至关重要。 第七章：无人水下航行器（AUV）的流体动力学外壳设计 AUV的外壳需要兼顾轻量化、耐压性和低流体阻力。本章展示了如何利用层压复合材料设计出气动/水动外形： 变刚度设计（Variable Stiffness Design）： 通过改变铺层角度和厚度，实现在不同区域分配不同的刚度，以优化结构效率并减少材料用量。 电磁兼容性（EMC）考量： 探讨了碳纤维复合材料对电子设备的电磁屏蔽影响，以及如何通过混合基体设计来平衡结构强度与信号穿透性。 第八章：深海采矿与热液喷口采样设备的非金属解决方案 资源勘探往往涉及与腐蚀性流体和极端温度的直接接触。 耐磨损的聚合物内衬： 介绍超高分子量聚乙烯（UHMWPE）和聚醚醚酮（PEEK）在输送泥浆和矿物颗粒时的抗磨损性能对比。 耐高温与化学惰性的聚合物阀门与密封件： 针对热液区（可能达到350°C以上）的应用，深入分析了高性能氟聚合物和特种工程塑料的长期稳定性。 --- 结论：面向未来的海洋材料集成策略 本书总结了先进高分子复合材料在海洋工程中的巨大潜力，强调了跨学科集成设计的重要性。它为海洋工程师、材料科学家和深潜器设计师提供了一个实用且深入的技术参考框架，旨在推动下一代极地科考和深海资源开发装备的创新与可靠性提升。 本书特色： 案例分析均取材于欧洲、北美及亚洲极地研究所的最新项目数据，包含大量失效分析图谱和显微结构照片，所有内容均围绕聚合物、纤维及相关非金属复合材料展开，与海洋工程中常用的金属合金（如钛、镍基合金等）的性能和应用细节无直接关联。 --- 目标读者： 海洋工程专业本科高年级及研究生、深潜器设计工程师、极地科学考察设备开发人员、特种高分子材料研发人员。 字数统计： 约1550字。

评分☆☆☆☆☆

第五段评价： 翻开这本书，我仿佛置身于一个由金属构成的蓝色世界。海洋工程，一个充满挑战与机遇的领域，而钛金属，无疑是这个领域中最耀眼的明星之一。我希望这本书能够不仅仅停留在理论层面，而是能够深入挖掘钛金属在实际海洋工程项目中的应用故事。书中是否会分享一些成功的工程案例，详细阐述钛金属材料在其中的关键作用，以及克服了哪些技术难题？例如，在建造大型海洋平台、深海探测器，或者是在海底铺设输油管道等项目中，钛金属是如何被巧妙运用，并发挥出其独特的价值的？我也非常好奇，对于未来海洋资源的开发和利用，例如海洋能源、海洋牧场等新兴领域，钛金属材料又将扮演怎样的角色？这本书的价值，或许就在于能够将这些令人兴奋的“可能性”转化为“现实”。

评分☆☆☆☆☆

第三段评价： 作为一名资深的海洋工程技术人员，我深知材料选择对于项目成败的关键性。尤其是在面对海洋环境的严酷挑战时，材料的性能和可靠性直接关系到工程的安全和寿命。钛金属材料，在我的从业经历中，虽然接触不多，但其优异的性能一直让我心生敬意。我迫切地想通过这本书，系统地了解海洋工程领域中常用钛合金的种类、性能指标以及它们在不同海洋工程应用中的具体选择依据。书中是否会包含针对特定海洋工程场景（如深海管道、水下结构物、海洋平台等）的材料选型指南，以及相关的设计规范和标准？我希望这本书能够提供实用的技术参考，帮助我们更好地应对复杂的海上作业环境，提高工程的安全性和经济性。

评分☆☆☆☆☆

第一段评价： 这本书的封面设计就吸引了我，深邃的蓝色如同广袤的海洋，隐约可见的金属光泽则暗示着其中蕴含的科技力量。作为一名海洋工程领域的初学者，我对能够承受严峻海洋环境的材料充满了好奇。特别是钛金属，一直以来都给我一种神秘又强大的感觉。我非常期待能在这本书中找到关于钛金属在海洋工程中应用的详尽解答，比如它为何能如此出色的抵抗腐蚀，在深海的高压环境下又有哪些独特的性能表现？书中是否会深入剖析不同牌号的钛合金在各自海洋工程领域中的具体应用案例？比如在船舶的建造、水下设备的制造，甚至是一些前沿的海洋开发项目，钛金属扮演着怎样的角色？我希望这本书能用清晰易懂的语言，配以丰富的图表和实例，让我这个门外汉也能窥探到这门高精尖技术的精髓。毕竟，海洋工程的未来发展，离不开这些坚实的材料基石。

评分☆☆☆☆☆

第四段评价： 这本书的书名听起来就充满了专业性和前沿性。“海洋工程材料丛书”本身就涵盖了一个非常重要的工程领域，而“海洋工程钛金属材料”则进一步聚焦于一种极具潜力的材料。我一直觉得，现代科技的发展，很大程度上依赖于材料科学的进步。钛金属在海洋工程中的应用，无疑是这一进步的重要体现。我希望这本书能够从基础理论到实际应用，进行一次全面的梳理。它是否会详细介绍钛金属在海水中的电化学腐蚀行为，以及如何通过合金化、表面处理等方法来提高其耐腐蚀性能？在机械性能方面，书中是否会提供关于钛合金强度、韧性、疲劳寿命等关键参数的详细数据，并与常用的其他海洋工程材料进行比较？我期待这本书能成为我们理解和应用钛金属材料的权威指南。

评分☆☆☆☆☆

第二段评价： 我一直对材料科学抱有浓厚的兴趣，特别是那些能够在极端环境下发挥作用的特种材料。海洋工程领域，无疑是检验材料性能的绝佳舞台。钛金属，以其轻质高强的特性以及卓越的耐腐蚀性，早已在航空航天等领域声名鹊起，而它在海洋工程中的潜力更是不可估量。我希望这本书能够深入浅出地讲解钛金属的物理化学性质，特别是其在海水、盐雾以及其他海洋腐蚀介质中的反应机理。书中是否会提供关于钛合金焊接、加工以及表面处理等方面的技术细节？这些工艺对于确保钛金属在海洋工程中的长期可靠性至关重要。我更关心的是，本书会否介绍一些最新的研究进展和技术趋势，例如新型钛合金的开发，或者是在新能源、深海探测等领域对钛金属的新应用探索。