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鈦合金材料在航空緊固件中的應(yīng)用
2021-08-24
鈦合金具有良好的耐腐蝕性、無磁性以及比強度高等優(yōu)點，迅速引起了航空部門的重視，并得到了大量的應(yīng)用。上世紀(jì)五十年代，美國在B-52型轟炸機上應(yīng)用了鈦合金螺栓，得到了良好的減重效果，鈦合金材料便引起了各個國家航空工業(yè)部門的重視。實踐證明，采用鈦合金材料制造的航空緊固件能夠大幅度減輕飛行器的重量，如波音747采用鈦合金緊固件后其重量減輕1814kg.鈦合金材料具有良好的正電位性能，能夠有效防止電偶腐蝕，同時鈦合金又具有良好的耐高溫、彈性以及無磁性，因此，在航空工業(yè)中被廣泛使用。 1、航空工業(yè)中鈦合金鉚釘類緊固件的應(yīng)用 對航空工業(yè)中的鉚釘來說，其材料的冷態(tài)塑性非常重要，是冷鉚接安裝的前提。鈦合金鉚釘通常被應(yīng)用于耐腐要求高且強度要求不高的部位，β型具有非常良好的冷加工性能，是航空鉚釘制造的上好材料，能夠滿足各方面的要求。 1.1 Ti-45Nb合金 TI-45Nb的伸長率可達到20%以上，具有較好的可塑性和冷加工性能，其剪切和抗拉的強度都要優(yōu)于純鈦，而冷變形抗力又低于純鈦，是復(fù)合材料連接用鉚釘?shù)淖罴巡牧线x擇。在美國的航空工業(yè)中，Ti-45Nb已經(jīng)取代了純鈦來進行鉚釘類緊固件的制造，得到了廠泛的應(yīng)用。在剪切強度要求高的部位，-般采用Ti- -6AI-4V釘桿和TI-45Nb頭部組成的雙金屬鈦臺金鉚釘，TI-45Nb 的可塑性和Ti-6A1-4V的高強度形成了完美的組合，適用于各種飛機的鈦臺金構(gòu)件以及復(fù)合材料構(gòu)件的連接，不光減輕了重量，還降低了成本，近年來我國也對這種雙金屬鉚釘開始大量使用。 1.2 TB2鈦合金 TB2鈦合金材料是我國航空工業(yè)對鈦合金材料緊固件研究的起點。在上世紀(jì)60年代，成都飛機設(shè)計研究所提出了采用鈦臺金鉚釘?shù)脑O(shè)想，并于1970年開始對TB2鈦合金鉚釘進行研制，1979年終于完成了技術(shù)鑒定，并制定了暫行技術(shù)條件。TB2鈦合金是一種亞穩(wěn)定型β鈦臺金，在固溶處理狀態(tài)下具有優(yōu)異的冷成形性能和焊接性能，目前被用于航天工業(yè)的各種冷鐓鉚釘和一些小規(guī)格螺栓的制造。上世紀(jì)80-90年代，我國相繼頒布了《鈦合金鉚釘》、《抗拉型鈦合金環(huán)槽鉚釘規(guī)范》以及《1000沉頭抗拉型鈦合金環(huán)槽鉚釘》等3部針對TB2鈦臺金鉚釘?shù)募夹g(shù)標(biāo)準(zhǔn)，規(guī)定了相關(guān)使用技術(shù)規(guī)范。目前，TB2鈦合金材料的鉚釘因其優(yōu)越的性能特點已經(jīng)在我國的航空航天工業(yè)中被大量使用。 1.3 TB5鈦合金 TB5鈦合金屬于亞穩(wěn)定β型鈦合金，名義成分為Ti-15V-3Cr-3Sn-3A1，最早是由美國空軍研究開發(fā)YMET公司進行生產(chǎn)的。TB5鈦合金具有與純鈦相當(dāng)?shù)睦涑尚涡阅?，能夠在固溶狀態(tài)下進行各種復(fù)雜零件的冷成形，并且具有優(yōu)異的室溫拉伸強度和抗腐蝕性，其缺點是抗氧化性能不足，只適用于低于200C的環(huán)境。在實際應(yīng)用中，美國B1B轟炸機中TB5鈦合金的鉚釘類緊固件應(yīng)用較多，其次在波音飛機上的應(yīng)用也較為廣泛，我國對于TB5鈦合金材料也有一定的應(yīng)用，如衛(wèi)星發(fā)動機部件、殲擊機平梁等。 |