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钛合金紧固件加工件工艺介绍
2023-03-10

钛合金紧固件在飞机上使用不仅可以达到减重、耐腐蚀的目的,而且是钛合金、碳纤维复合材料等结构件必须的连接件。随着钛合金及复合材料在先进飞机上用量的不断扩大,钛合金紧固件的用量也在不断增加。目前,世界各国在飞机上应用的钛合金紧固件主要有两个体系:美国等西方国家一般采用通用型合金Ti-6-4(Ti-6Al-4V)制造紧固件;而俄罗斯则采用BT16(Ti-3Al-5Mo-4.5V)这一专用合金生产紧固件。Ti-6-4属α-β两相型合金,采用该钛加工件制造螺栓必须采用热镦工艺,再经过真空固溶时效处理,生产成本较高。

BT16钛合金制造紧固件的优点是可以在冷镦后或再进行冷变形强化后直接使用,其生产成本和工作量大致是Ti-6-4按热镦工艺制造类似零件的二分之一到三分之一。在BT16钛合金紧固件的长期使用过程中,钛加工件厂家对其成分控制、加工工艺及成形性能等方面积累了丰富的经验,分析该合金紧固件的成形工艺。

从对BT16钛合金自锁螺母和丝材的显微组织、硬度的对比分析来看,BT16紧固件的组织形貌及硬度均与退火状态下的丝材一致,表明紧固件是在退火状态下使用的。为进一步验证这一推断,对φ8mm丝材按BT16紧固件典型固溶时效热处理制度(800℃,0.5h,水冷+560℃,6h,空冷)进行了补充固溶+时效处理,显微组织SEM照片见图5。由图可见,经800℃固溶处理后,合金中初生α相含量略有降低(白色析出相为α相),时效后β相中有大量次生α相析出,与退火状态下的显微组织有明显差异,从而证明紧固件是在退火状态下直接使用的,没有经过固溶时效强化处理。