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钛标准件相对于不锈钢标准件的性能优势

发布时间:2020-12-03 17:48:17 浏览次数 :

标准件按种类可将标准件分为螺栓,螺钉、螺柱、螺母、木螺钉、自攻螺钉、垫圈、铆钉、销、挡圈、链接副和标准件-组合件等13大类。表1列出了标准件用钛合金与钢铁材料的性能比较。

材料名称密度/    (g·cm-3)熔点/℃模量/GPa相对抗冲击强度/MPa磁导率(H·m-1)热膨胀 系数/℃-1比强度/cm屈强比
Ti-51114.43-1102.31.09.417.5×1050.88
Ti-6Al-4V4.4316491142.61.09.219.8×1050.83
Ti-6Al-4VEIL4.4316491102.51.09.619.0×1050.86
416 不锈钢7.8015002001.4700~100011.010.9×1050.75
SAE Grade 5 钢7.8011402121.0500~250013.08.4×1050.77
SAE Grade 8 钢7.8011402121.51500~250013.011.7×1050.86

中扬金属将钛标准件的性能及应用优势,整理为以下几点:

1、密度小

钛合金的密度显著小于钢铁材料的密度,所以钛合金标准件比钢制标准件材料质量轻。

2、比强度高

钛合金是常见金属材料中比强度较高的金属材料。利用比强度高的优点,也可以采用钛合金替代质量较轻的铝合金材料,当外加载荷相同情况下,钛合金零部件的几何尺寸更小,能有效地节省空间,这种材料利用理念对航空航天领域具有十分重要的意义。

3、熔点高

钛合金的熔点显著高于钢铁材料,所以钛合金标准件的耐热性比钢制标准件耐热性好。

4、热膨胀系数和弹性模量小

根据热应力计算公式:

△σ=Eα△T   式(1)

式中:E为弹性模量;α为热膨胀系数;△T为温度变化。

由式(1)可知,钛合金材料的热膨胀系数和弹性模量比镍合金和钢铁材料小,在相同温度变化区间内,钛合金产生的热应力很小,所以钛合金具有较高的热疲劳性能。

钛标准件

5、无磁

钛合金的磁导率十分小,几乎可以忽略,所以钛合金标准件都是无磁的,能够有效防止磁场的干扰。奥氏体不锈钢也是无磁的,但后续冷加工会增加其磁性,而钛合金的热或冷加工均不改变其磁性,这使得钛合金可以应用在航电设备中。

6、屈强比高

承受拉伸载荷的标准件设计临界强度标准就是屈服强度,其次才是抗拉强度,因为一旦标准件产生屈服变形,就会失去紧固作用。与钢铁材料相比,钛合金的屈服强度与抗拉强度接近,屈强比较高,所以钛合金标准件的安全性较高。

7、电极电位与碳纤维复合材料相匹配

在标准件上,钛合金用量十分巨大的重要原因就是钛合金电极电位与碳纤维复合材料电极电位相匹配,有效阻止了电偶腐蚀现象的出现。

8、钛合金还具有优异的耐蚀性、较高的蠕变抗力等优点。

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