航空航天紧固件用Ti-6Al-4V合金丝材性能分析

发布时间：2021-07-07 14:36:55 丨 浏览次数：

在航空航天设备中，无论是从数量上来讲，还是从范围上来讲，紧固件都无疑是诸多通用零件中使用最多的。然而，我国由于基础科学研究的滞后，导致航空航天紧固件的质量水平与国外企业对比还存在着较大的差距。钛及钛合材料由于比强度高、耐蚀性好及良好的加工塑性等特点,在航空航天紧固件领域有着较好的发展前景。

1航空航天紧固件相关 内容简述

紧固件，顾名思义就是起到紧固连接作用的元件，其涉及行业广泛，属于基础性的机械零件。航空航天紧固件是指使用在航空.航天这两个领域内的紧固件,其主要使用在结构和发动机这两大组成部分，用在这两个部分的紧固件主要有螺栓、螺母、铆钉和抽钉等。

由于航空航天的特殊性,其相较于其它行业,对紧固件的要求更高。主要有以下五点内容。一、就是航空航天用紧固件的螺纹主要采用MJ或UNJ两种形制。二就是紧固件中的螺母和螺栓这两大类依据强度和温度进行了一定的分级。三就是航空航天用的紧固件的强度和质量一般都处在一个较高的水准上,其中前者通常大于900MPa,有时甚至可达到1800MPa.四就是其精度要求较高，同时对其一致性和可靠性有相当高的要求。最后一点也是比较明显的一点,就是其所面临的环境较复杂，因此其需要具备很好的适应性。

在实际的使用过程中，航空航天用的紧固件常常存在氢脆、电化学腐蚀等质量上的问题。立足于此,再结合上述航空航天用紧固件的特点,在选用时,就要从强度、刚度、螺纹、重量、涂镀层等方面来综合考虑,确保其在上述的各个方面均达到相应的要求。

2航空航天紧固件用TI-6AI- -4V合金丝材性能分析

2.1 Ti-6AI-4V 合金简介

当前用作航空航天紧固件材料的钛合金主要有三类，即Ti-6Al-4V类的低Mo当量的α-β型两相合金. TB2类的亚稳定β合金和BT16类的亚临界成分的a- β型两相合金,这三者各有优缺点,综合来说，前者各方面优势较多,因而是当前我国在航空航天紧固件领域中主要使用的材料12。不同的热处理工艺，会影响Ti-6Al-4V合金丝材的性能。

2.2实验

实验材料:退火态,直径为4.8mm的Ti-6Al-4V合金丝材。实验设备:气氛保护炉和真空炉。研究对象:不同固溶温度、时效温度下Ti-6Al-4V合金丝材的力学性能。实验过程:实验主要是固溶+时效热处理工艺。实验安排见表1。

实验结果:不同固溶和时效温度热处理后Ti-6A1-4V合金丝材拉伸试验结果见表2、表3、图1和图2。

2.3实验分析

由上述图表可知，经过固溶和时效热处理后的Ti-6AI-4V合金丝材,在不同固溶温度下, Ti-6Al-4V合金丝材的抗拉强度和延伸率有- -定的变化,断面收缩率的变化不大。总体来说，试样固溶处理温度处在935*C和965C时,抗拉强度较好;试样固溶处理温度处在905°C和935C时,延伸率较好。在不同的时效温度下, Ti-6Al-4V合金丝材的抗拉强度、延伸率和断面收缩率都有着比较大的变化。其中随着时效温度的升高,抗拉强度逐渐下降。而在500C以上时,时效温度与延伸率和断面收缩率为正比关系。

3结语

为了提升产品的机械性能,就要不断的开发新材料和新工艺,特别是针对紧固件的研究和开发。钛及钛合金由于其优良的性能，逐渐被大量的应用到航空航天领域中。在这个过程中，Ti-6AI-4V台金丝材因其综合性能较好,而成为国内紧固件企业主要的研究方向。在不同的热处理工艺下, Ti-6Al-4V合金丝材的力学性能随之相应的变化。总的来说，需要针对产品的用途来选择热处理工艺。