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常見的航空鈦合金緊固件材料

2021-10-18 18:40:38
    在航空領域,早在20世紀50年代,鈦合金Ti-6Al-4V緊固件被美國Z早應用於B-52轟炸機上,隨後如蘇聯、法國等航空發達國家,也緊跟著開始了自己的鈦合金緊固件研製與生產。
  而我國起步較晚,在20世紀70十年代,有相關單位開始開展了鈦合金鉚釘的研究;20世紀80年代,有少量的鈦合金螺栓和鉚釘應用於第二代軍用飛機上;
  20世紀90年代後期,隨著我國引進國外第三代重型戰鬥機生產線和國產第三代戰鬥機的自主製造,漸漸深入了對鈦合金緊固件的研究。

  而近年來,我國航天事業大規模發展,各單位部門都開始了大量的鈦合金材料和工藝的研究,在航天航空領域,軍用和民用飛機上,鈦合金緊固件也都得到了大量的應用,據相關資料,C919飛機需鈦合金緊固件約20萬件左右。

     鈦存在兩種同素異構形式a和b,鈦的密度小(4.51),強度質量比高,熔點高,高溫下高強度質量比能保持到550~600oC附近;

  耐蝕性能較好,在室溫下能夠形成一層極好保護性能的鈍化層;低溫性能很好,在液氮溫度下也能保持良好的塑性和韌性;導熱係數與熱膨脹係數較低,使用時容易產生溫度梯度,不利於熱加工。
  通常條件下,根據合金元素成分和常溫組織形貌將鈦合金大致分為三類:
  a-鈦合金
  顯微組織是a組織,含有a相穩定元素和中性強化元素,例如Al元素,純鈦是典型的a鈦,典型的鈦合金有Ti-8Al-1Mo-1V
  b-鈦合金
  顯微組織是b組織,有大量的b相穩定合金元素,如V、Ni、Mo等,其室溫強度可以達到a+b 鈦合金的水平,並且同時能夠擁有更好的工藝性能,但是在高溫下,其性能更差。典型代表有TB3(Ti-10Mo-8V-1Fe-3.5Al )、TB5(Ti-15V - 3Cr-3Sn-3Al)等。
  a+b 鈦合金
  同時含有較多的a相和b相穩定元素,具有a+b相混合組織結構,經過特殊熱處理後能夠達到很高的強度水平。目前航空領域使用Z廣泛的就是a+b 鈦合金TC4(Ti-6Al-4V)。
  相較與常規緊固件,由於航空夜里十大禁用软件APP下载上緊固件服役環境的特殊性,對其各方麵性能要求普遍更高。在航空夜里十大禁用软件APP下载中,為了提高飛機的能源使用效率,優化機身架構,減輕整體質量,在各部件的材料的選擇上,都追求輕量化和高比強度。
  其次,由於飛機在飛行過程中承擔的高風險,對於零部件質量一致性、均勻性的要求極高。值得注意的是,服役過程中頻繁的交變應力是導致零件失效的Z主要原因,航天緊固件材料選用時對於疲勞性能的要求也特別高。
  另外,服役過程中因為飛行高度變化導致的溫度跨度,以及發動機內部的高溫環境,相較於普通緊固件,航天緊固件一般要求更高的服役溫度。麵臨諸多不利因素,鈦合金是在航天緊固件特別理想的結構材料。
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