全国统一热线:133-7208-5858

钛合金材料在航空紧固件中的应用
2021-08-24

      钛合金具有良好的耐腐蚀性、无磁性以及比强度高等优点,迅速引起了航空部门的重视,并得到了大量的应用。上世纪五十年代,美国在B-52型轰炸机上应用了钛合金螺栓,得到了良好的减重效果,钛合金材料便引起了各个国家航空工业部门的重视。实践证明,采用钛合金材料制造的航空紧固件能够大幅度减轻飞行器的重量,如波音747采用钛合金紧固件后其重量减轻1814kg.钛合金材料具有良好的正电位性能,能够有效防止电偶腐蚀,同时钛合金又具有良好的耐高温、弹性以及无磁性,因此,在航空工业中被广泛使用。


  1、航空工业中钛合金铆钉类紧固件的应用

  对航空工业中的铆钉来说,其材料的冷态塑性非常重要,是冷铆接安装的前提。钛合金铆钉通常被应用于耐腐要求高且强度要求不高的部位,β型具有非常良好的冷加工性能,是航空铆钉制造的上好材料,能够满足各方面的要求。


  1.1 Ti-45Nb合金

  TI-45Nb的伸长率可达到20%以上,具有较好的可塑性和冷加工性能,其剪切和抗拉的强度都要优于纯钛,而冷变形抗力又低于纯钛,是复合材料连接用铆钉的最佳材料选择。在美国的航空工业中,Ti-45Nb已经取代了纯钛来进行铆钉类紧固件的制造,得到了厂泛的应用。在剪切强度要求高的部位,-般采用Ti- -6AI-4V钉杆和TI-45Nb头部组成的双金属钛台金铆钉,TI-45Nb 的可塑性和Ti-6A1-4V的高强度形成了完美的组合,适用于各种飞机的钛台金构件以及复合材料构件的连接,不光减轻了重量,还降低了成本,近年来我国也对这种双金属铆钉开始大量使用。


  1.2 TB2钛合金

  TB2钛合金材料是我国航空工业对钛合金材料紧固件研究的起点。在上世纪60年代,成都飞机设计研究所提出了采用钛台金铆钉的设想,并于1970年开始对TB2钛合金铆钉进行研制,1979年终于完成了技术鉴定,并制定了暂行技术条件。TB2钛合金是一种亚稳定型β钛台金,在固溶处理状态下具有优异的冷成形性能和焊接性能,目前被用于航天工业的各种冷镦铆钉和一些小规格螺栓的制造。上世纪80-90年代,我国相继颁布了《钛合金铆钉》、《抗拉型钛合金环槽铆钉规范》以及《1000沉头抗拉型钛合金环槽铆钉》等3部针对TB2钛台金铆钉的技术标准,规定了相关使用技术规范。目前,TB2钛合金材料的铆钉因其优越的性能特点已经在我国的航空航天工业中被大量使用。


  1.3 TB5钛合金

  TB5钛合金属于亚稳定β型钛合金,名义成分为Ti-15V-3Cr-3Sn-3A1,最早是由美国空军研究开发YMET公司进行生产的。TB5钛合金具有与纯钛相当的冷成形性能,能够在固溶状态下进行各种复杂零件的冷成形,并且具有优异的室温拉伸强度和抗腐蚀性,其缺点是抗氧化性能不足,只适用于低于200C的环境。在实际应用中,美国B1B轰炸机中TB5钛合金的铆钉类紧固件应用较多,其次在波音飞机上的应用也较为广泛,我国对于TB5钛合金材料也有一定的应用,如卫星发动机部件、歼击机平梁等。