瀏覽數量: 11 作者: 本站編輯 發布時間: 2022-11-09 來源: 本站
近年來,隨著我國經濟的高速發展,各個行業遍地開花,閥門作為一種必不可少的通用機械設備,產品的市場需求量不斷增加,我國閥門產業也得到了快速的發展。
閥門通常由閥體、閥蓋、閥瓣、閥桿、熱片、填料及驅動件組成,閥體、閥蓋所選材料為主體材料,閥瓣(閘板)、球體、閥座、閥桿和密封座等所選材料稱為內件材料,另外還有緊固件材料;閥門常見選材有灰鑄鐵、球墨鑄鐵、合金鋼和銅合金等,可選擇性多樣化。但隨著生產的進一步需要,研究人員發現在一些惡劣的工作環境和復雜特殊的工況下,常規的閥門材料無法滿足生產和科研需要。這時鈦及鑄造鈦合金因為優越的性能引起了人們的注意,鈦制閥門得到了一定的發展。
海水管路系統所處的工作環境十分惡劣,船用閥門的性能直接影響管路系統的安全乃至總體性能。早在 20 世紀 60 年代,俄羅斯便開始了艦船鈦合金的研究,隨后又開發了船用 β 鈦合金,用到之后的軍用艦船管道系統中,其中涉及的鈦合金閥門有截止閥、止回閥和球閥等,使用種類繁多,數量巨大;同時,民用船舶管路系統也開始使用鈦制閥門。相比于之前采用的銅合金、鋼等,之后的下水試驗也表明采用鑄造鈦合金后,自身結構強度和耐腐蝕等諸多方面都有了很高的可靠性,使用壽命也得到大幅度延長,從原先的 2~5 年可以延長至 2 倍以上,引起了大家的廣泛重視。
航空航天鈦質閥門
在航空航天方面,鑄造鈦合金也有著不俗的表現,這歸功于其良好的耐熱性和強度。同樣是 60 年代這段時期,美國航空首次試用鈦鑄件。經過一段時間的研究,從 1972 年鑄造鈦合金開始正式應用在飛機上(波音 757、767 及 777 等),不僅采用了較多的靜止結構鈦合金鑄件,而且也開始用于關鍵位置,增加了安全性和可靠性,同時由于鈦合金相對于其他合金,密度較小,重量僅為同等強度鋼材的 60%左右,因此其廣泛應用可以促使飛機向著高強度、輕量化的方向穩步邁進。
目前來看,航空航天閥門主要應用于氣動、液動、燃油和潤滑等諸多控制系統,比較適合耐腐蝕和環境溫度較高的環境,是航天飛行器、發動機等至關重要的部門零件之一。傳統的閥門經常需要進行階段性更換,甚至無法滿足需求,所以鈦質閥門因其優越的性能所占份額也在不斷上升。
化工行業鈦質閥門
化工類的閥門一般都在高溫、高壓、耐腐蝕和壓差大等普遍惡劣環境中使用,因此合適的材料選擇對于閥門化工行業的應用顯得至關重要,早期選材多以碳素鋼、不銹鋼等為主,使用一段時間會發生銹蝕現象,需要進行更換維護。隨著鑄造鈦合金技術的不斷發展和其優越性能逐漸被人發現,鈦質閥門也出現在人們的眼里。
鑄造鈦合金在閥門市場的應用不僅僅局限于上述行業,其他方面發展有著不錯的發展,比如日本研制開發的新型鑄造鈦合金 Ti-33.5Al-1Nb-0.5Cr-0.5Si,具有低密度,高蠕變強度和較好的耐磨性等諸多優點,將其用在汽車發動機后排氣閥,可以改善發動機的安全性能,同時延長使用壽命。
鑄造鈦合金在其他行業的應用
相比于鑄造鈦合金在閥門行業的應用來說,鑄造鈦合金的其他應用更為廣泛。鈦和鈦合金都具有良好的耐腐蝕性能,因此對于石油化工等有腐蝕性要求的行業是有重要意義的。醫學領域方面,由于鈦是世界公認的安全無毒、無重金屬析出的安全金屬,因此很多醫療輔助器械、人體假肢等都是以鑄造鈦合金作為材質的,尤其是在牙科醫療上,幾乎全部試用過的牙科醫療鑄件都是由工業純鈦和 Ti-6Al-4V 合金制成的,有著良好的生物相容性、機械性能和抗腐蝕性能。
另一方面,由于鈦及鈦合金密度小、性能好等優點,廣泛運用在高爾夫球桿、球頭、網球拍、羽毛球拍和釣具等眾多運動器械,用其制成的產品重量輕,有質量保證,很受大眾的歡迎。
從20 世紀末期開始,鑄造鈦合金在石油化工、航天航空、生物醫學、汽車工業和運動休閑等領域已從最初的初步試探到現在的極力推廣發展,逐步形成產業化和規模化。
應用的局限性
雖然以鑄造鈦合金、純鈦等鈦材作為主體的閥門和其他產品,在諸多領域都有著廣闊的應用前景,但也有一定的局限性。相比于其他金屬材料,鈦作為一種新興金屬,其發展時間是很短暫的,鈦合金應用距今也不過短短 70 年的時間,因此目前可供參考的技術資料十分有限,仍處于摸索的階段。一方面由于金屬鈦的冶煉難度很大,成本居高不下;另一方面由于鈦及鈦合金、鑄造鈦合金的加工成本很高,加工時間較長,加工成本是其材料價值的數倍,甚至高達數十倍,是公認的最難加工的材料之一,無法做到大規模的推廣使用。因此提高金屬鈦的冶煉技術,同時尋找合適的加工方法也是日前的當務之急。