鈦及鈦合金換熱器生產(chǎn)技術(shù)現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)

用鈦制作換熱器具有優(yōu)良的耐腐蝕性、傳熱效率高、表面光潔無(wú)結(jié)垢層、比重小、強(qiáng)度高、設(shè)備體積和重量小等特點(diǎn)，鈦合金材料廣泛應(yīng)用于航空、宇宙開(kāi)發(fā)、海洋工程、石油、化工、輕工、食品加工、冶金、電子、醫(yī)藥衛(wèi)生、儀器儀表等部門(見(jiàn)表1)。

鈦對(duì)氯具有很強(qiáng)的抗腐蝕性。是海水淡化設(shè)備換熱器的首選材料。目前，管殼式換熱器約占全部換熱器的70％左右。在強(qiáng)調(diào)高效、環(huán)保、節(jié)能的今天，板式換熱器在熱交換領(lǐng)域的優(yōu)勢(shì)已經(jīng)日益明顯最初板式換熱器僅用于食品加工方面，后來(lái)在石油化工、制藥、造紙、機(jī)械、冶金、造船、發(fā)電等部門都得到廣泛的應(yīng)用。近幾年，在機(jī)場(chǎng)、酒店、商廈、軌道交通、船舶等場(chǎng)合，已部分地替代了傳統(tǒng)的管殼式熱交換器，取得了良好的效果。

1、鈦材軋制技術(shù)

鈦換熱器等設(shè)備的制造水平與鈦板材、帶材、卷材的軋制水平有關(guān)。國(guó)內(nèi)與國(guó)外在鈦軋制技術(shù)上的差距主要在以下幾個(gè)方面： 

(1)鈦軋制技術(shù)：板材、卷材、帶材種類不全，國(guó)內(nèi)缺乏薄板、卷材軋制技術(shù)及裝備。我國(guó)鈦板的生產(chǎn)還沿用片式生產(chǎn)，不能進(jìn)行帶式生產(chǎn)。更不能實(shí)現(xiàn)連軋：國(guó)際上普遍采用斜軋穿孔技術(shù)制造無(wú)縫鈦管，而國(guó)內(nèi)仍然延續(xù)“銅包套一擠壓”制坯技術(shù)。我國(guó)鈦材的成品率與美國(guó)差10％以上：生產(chǎn)的薄鈦板仍不能滿足生產(chǎn)鈦焊管的需要。

(2)鈦軋制設(shè)備：落后于國(guó)外，目前仍然不能生產(chǎn)用于制造薄壁鈦焊管的板材。這類板材仍依賴進(jìn)口。鈦型材的生產(chǎn)在國(guó)內(nèi)仍為空白。

2、鈦材焊接技術(shù)

大多數(shù)鈦合金可以使用氧乙炔焊的方法進(jìn)行焊接：幾乎所有的鈦合金均可以使用固態(tài)焊接方法，如TIG、MIG、等離子弧焊、激光焊、電子束焊和電阻焊等，進(jìn)行焊接。其中，以TIG焊和激光焊的焊接質(zhì)量最好。鈦合金激光焊接，因?yàn)楹附幼冃涡?，生產(chǎn)效率高．而且比電子束焊和TIG焊的自動(dòng)化程度高，因此，其應(yīng)用日趨廣泛。摩擦焊接因?yàn)椴粫?huì)產(chǎn)生氣孔，殘余應(yīng)力小，焊接質(zhì)量高。也適于對(duì)鈦合金進(jìn)行焊接。已經(jīng)用于汽車、潛艇及飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)鈦部件焊接。釬焊則用于鈦及其合金與其它金屬的連接。亦可用于鈦及鈦合金的微型復(fù)雜件的連接。

鈦材的焊接技術(shù)在鈦設(shè)備中起著非常重要的作用。未來(lái)鈦焊接技術(shù)的發(fā)展方向主要是：易于操作：焊接過(guò)程自動(dòng)化、智能化，從而提高焊接生產(chǎn)率；焊接質(zhì)量穩(wěn)定性好節(jié)約能源，有利于環(huán)境保護(hù)等。

3、鈦材表面處理技術(shù)

任何材料都有它的優(yōu)缺點(diǎn)，為了進(jìn)一步達(dá)到提高鈦合金耐蝕性、耐磨性、抗微動(dòng)磨損性、高溫抗氧化性等目的，對(duì)鈦合金進(jìn)行表面處理是進(jìn)一步擴(kuò)大鈦合金使用范圍的有效途徑，可以這么說(shuō)目前對(duì)金屬的表面處理方法幾乎全部應(yīng)用到了鈦合金的表面處理上，包括金屬電鍍、化學(xué)鍍、熱擴(kuò)散、陽(yáng)極氧化、熱噴涂、低壓離子工藝、電子和激光的表面合金化、非平衡磁控濺射鍍膜、離子氮化、PVD法制膜、離子鍍膜、納米技術(shù)等。

鈦及鈦合金表面處理技術(shù)從以熱滲擴(kuò)、電鍍、真空鍍膜等為代表的傳統(tǒng)表面強(qiáng)化、耐磨處理技術(shù)，發(fā)展到現(xiàn)階段以等離子滲、離子束、電子束、激光束的應(yīng)用為標(biāo)志的現(xiàn)代表面處理技術(shù)，如表面氮化(氣體氮化等離子氮化)、表面滲元素合金化、激光熔覆等。目前．鈦及鈦合金表面強(qiáng)化技術(shù)正朝著多種表面技術(shù)的綜合應(yīng)用以及多層復(fù)合膜層的研究制備方向發(fā)展。

4、鈦近凈成形技術(shù)

鈦制品的近凈成形技術(shù)，是以海綿鈦+鈦屑或鈦及鈦合金粉末作為原材料，利用PAM單錠熔煉技術(shù)制備鑄錠，或粉末冶金等方法制備坯料；然后通過(guò)軋制或擠壓直接出成品。已廣泛用于生產(chǎn)鈦合金氣門、連桿、簡(jiǎn)體、高爾夫球頭等。因?yàn)椴恍杌騼H需少量后續(xù)加工，在減少產(chǎn)品生產(chǎn)周期和節(jié)省原材料的同時(shí)，可大大降低生產(chǎn)成本。將會(huì)有力推動(dòng)鈦合 金的應(yīng)用．是今后鈦合金成型技術(shù)的主要發(fā)展方向。

5、鈦加工的數(shù)值模擬技術(shù)

鈦及鈦合金材料制備過(guò)程的計(jì)算機(jī)模擬技術(shù)的發(fā)展，對(duì)鈦合金及其產(chǎn)品的研制和開(kāi)發(fā)，開(kāi)創(chuàng)了更廣闊的空間。先進(jìn)國(guó)家先后展開(kāi)了對(duì)鈦及鈦合金材料熔煉、鑄造以及加工制造過(guò)程、熱處理等方面的計(jì)算機(jī)模擬技術(shù)的研究和相關(guān)軟件的設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā)。通過(guò)計(jì)算機(jī)的模擬計(jì)算來(lái)設(shè)計(jì)加工工藝，可以避免傳統(tǒng)設(shè)計(jì)中的許多缺點(diǎn)，節(jié)省了人力、物力，同時(shí) 極大地提高了新材料制備和加工工藝設(shè)計(jì)的準(zhǔn)確性。