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航空标准件常用的钛合金材料类型有哪些?

发布时间:2020-12-03 19:53:26 浏览次数 :

1、TC4钛合金

TC4钛合金是一种中等强度的两相钛合金,也是研究和应用最多的钛合金材料,标准件用钛合金材料大多数是TC4钛合金。TC4钛合金制造标准件时,只能采用热镦,且必须采用专门的热敏设备和加热设备,不但影响生产效率,且材料利用率较低。

针对高强标准件,TC4钛合金标准件强度不能满足要求, 合金固溶时效后的抗拉强度最高达到1100MPa,剪切强度在650MPa左右, 由于TC 4钛合金淬透性差,固溶时效时,TC4钛标准件截面尺寸一般在19mm以下。TC4钛合金标准件包括螺栓、高锁螺栓、抽钉、螺钉和环槽铆钉等,其中TC4大多数螺栓已经在国内飞机、发动机、机载设备、航天飞行器和卫星中获得了大量应用。

钛合金螺丝

2、TC6钛合金

TC6钛合金是一种综合性能优异的马氏体型(α+B)型双相钛合金,名义成分为Ti-6Al-2.5Mo-1.5Cr-0.5Fe-0.3Si,该合金一般在退火状态下使用,也能通过热处理进行强化,还具有良好的抗氧化性能。

3、TC16钛合金

TC16钛合金是典型的固溶时效强化型两相钛合金,名义成分为Ti-3A1-5Mo-4.5V。固溶处理后,该合金具有较高的室温塑性,所以具有良好的冷镦性能,镦锻比达到1:4。在标准件制造方面,TC16钛合金既可以直接冷镦成形,也可以采用热徽成形。目前,TC16钛合金标准件有螺栓、螺钉和自锁螺母等。

4、TB2钛合金

TB2钛合金是一种亚稳定β型钛合金,合金名义成分为Ti-3Al-8Cr-5Mo-5V。在固溶状态下,TB2钛合金具有优异的冷成形性能和焊接性能。

目前,主要用作制造卫星波纹壳体、星箭连接带及各类冷镦铆钉以及螺栓,尤其是TB2钛合金铆钉已经在航空航天领域重点型号产品上得到大量应用。

5、TB3钛合金

TB3钛合金4是一种可热处理强化的亚稳定β型钛合金,合金名义成分为Ti-10Mo-8V-1Fe-3.5Al。该合金的主要优点是固溶处理状态具有优异的冷成形性能,其冷镦比可达2.8,合金固溶时效后可获得较高的强度, 主要用于制造1100MPa级高强度航空航天标准件。

6、 TB5钛合金

TB5钛合金是一种亚稳定β型钛合金,其名义成分为Ti-15V-3Cr-3Sn-3Al。TB5钛合金具有优异的冷成形性能,可以与纯钛的冷成形能力媲美。固溶后,可进行多种标准件的冷成形;时效后室温抗拉强度可达1000MPa。波音公司已经将TB5钛合金标准件应用在波音飞机上,我国也采用TB5钛合金制造与歼击机伞梁和卫星波纹板配套使用的冷敏铆钉。

7、TB8钛合金

TB8钛合金是一种亚稳定β21S钛合金,其名义成分为Ti-3Al-2.7Nb-15Mo。这种钛合金具有优异的冷热加工性能、淬透性好,同时具有优异的抗蠕变性能和抗腐蚀性能。由于该合金采用了高熔点、自扩散系数小的同晶型β稳定元素Mo和Nb,所以TB8钛合金具有较高的高温抗氧化性能,其抗氧化性能比Ti-15-3合金高100倍,具体数据见表1。

目前,TB8钛合金高强螺栓已经广泛应用于我国航空领域重点型号产品上。

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8、Ti-45Nb合金

Ti-45Nb合金属于一种稳定β型钛合金,是一种铆钉专用钛合金材料。最初,铆钉用钛合金材料主要以纯钛为主,但是纯钛标准件强度太低,在一些高承载部位,纯钛标准件无法满足要求,所以急需一种塑性接近于纯钛,而强度高于纯钛的钛合金材料,常用的亚稳定β型钛合金变形抗力大,室温塑性与纯钛相差较大。后来,人们研制出了Ti-45Nb合金,这种合金室温塑性高,室温伸长率可达20%,断面收缩率高达60%,冷加工能力十分优异。

与纯钛相比,Ti-45Nb合金具有较高的抗拉强度和剪切强度, 分别达到450MPa和350MPa。

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