Titaanisulamite kasutamine Hiina lennunduskinnitites

Titaanisulam kui arenev konstruktsioonimaterjal ilmus ja arenes 20. sajandi keskel, kuna see on väga korrosioonikindel, kõrge eritugevusega ja mittemagnetiline. Lennundus- ja kosmosetööstuses ning teistes kõrgtehnoloogilistes tööstussektorites on laialdaselt kasutatud mitmeid eeliseid. 1950ndatel aastatel hakkasid Ameerika Ühendriigid kasutama titaanisulamite materjale lennunduskinnitite valmistamiseks, 1980ndatel aastatel hakkas Hiina kasutama titaanisulamite materjale väikese hulga insener-tehniliste lennunduskinnitite valmistamiseks; pärast 21. sajandisse sisenemist, Hiina lennundus- ja kosmosetööstuse tootmistehnoloogia üldise tasemega, lennundus titaanisulamist materjalidest valmistatud kinnitusdetailid ning nende töötlemise ja valmistamise tehnoloogia, et saavutada süstemaatiline ja spetsialiseeritud areng.

Titaanil ja titaanisulamitel on silmapaistvad eelised, nagu suur eritugevus, hea korrosioonikindlus ja kõrge temperatuurikindlus, mis muudab need kaasaegses lennundustööstuses paljutõotavateks metallkonstruktsioonimaterjalideks. Alates 1950. aastatest on Ameerika Ühendriikides esmakordselt Ti-6Al-4V titaanisulamist poldid mida kasutatakse B-52 pommitajate puhul, saavutasid väga hea kaalu vähendamise efekti; lennundustööstus arenenud riikides on käivitanud titaanisulamist kinnitusdetailid teadus- ja insenerirakendused. Titaanisulamist kinnitusdetailid, selle asemel, et enamik väiksema tugevusega kui terasest kinnitusdetailid, õhusõiduki kaalu vähendamine saavutatud väga olulisi tulemusi. Näiteks Boeing 747 õhusõiduki kinnitusdetailid titaani asemel terasest, selle struktuuriline kvaliteet vähenes 1814kg; Venemaa IL-96 lennuk, 142 000 tükki titaanisulamist kinnitusdetaile, terase kaalu vähendamine kuni 600kg; joonis 204 lennukid 940kg BT16 titaanisulamist kinnitusdetailidega, terase vähendamine 688kg. Titaanisulamid on positiivne potentsiaalne jõudlus, mis on sama kui süsinikkiust komposiitide, mis vastab titaanisulamist kinnitusdetailide tugevusele. Titaanisulami positiivne potentsiaalne jõudlus vastab süsinikkiust komposiitmaterjalidele, mis takistab tõhusalt kinnitusdetailide galvaanilist korrosiooni, muutes titaanisulami parimaks ühendusmaterjaliks komposiitmaterjalide jaoks. Seetõttu suureneb nõudlus titaanisulamist kinnitusdetailide järele, kuna täiustatud sõjalistes ja tsiviillennukites kasutatakse üha rohkem titaanisulamit ja komposiitmaterjale. Alumiiniumsulami temperatuur on kõrgem kui 150-200 ℃; õhusõiduki struktuuri jaoks on kõrge töötemperatuuri tõttu ja ei saa kasutada alumiiniumsulamist kinnitusdetailide osi, titaanisulam on parem valik. Lisaks sellele on titaanisulamile omane hea elastsus ja mittemagnetiline, et vältida kinnituspoltide lõdvenemist, ja ka antimagnetilistel häiretel on väga oluline roll.
Ameerika Ühendriikide sõjaväe- ja tsiviillennukites on titaanisulamist kinnitusdetailid asendanud legeeritud terasest kinnitusdetailid. Välismaiste titaanisulamist kinnitusdetailide kasutamine on olnud väga levinud; suurte tsiviillennukite titaanisulamist kinnitusdetailide kogus on jõudnud sadadesse tuhandetesse tükkidesse, samas kui pidevalt töötatakse välja ka mitmesuguseid uusi titaanisulamist kinnitusdetaile. Hiina titaanisulamist kinnitusdetailide arengulugu võib jälgida tagasi 1965. aastasse; Chengdu Aircraft Design Institute tegi vastavalt uue õhusõiduki vajadustele ettepaneku titaanisulamist neetide arendamiseks, 1970. aastate titaanisulamist neetide asjakohased üksused ja 1980. aastate uurimistöö rakendamine mõnes Hiina teise põlvkonna sõjalennukis hakkas väike arv titaanisulamist neete, poltide ja muude kinnitusdetailide jaoks. 1990ndate lõpus, koos kolmanda põlvkonna välismaiste raskete lahingulennukite tootmisliinide ja titaanisulamist neetide, poltide ja muude kinnitusdetailide tootmisega. 1990ndate aastate lõpus, koos välismaiste kolmanda põlvkonna raskete lahingumasinate tootmisliinide kasutuselevõtuga ja kodumaiste kolmanda põlvkonna hävitajate arendamisega, samuti paljude lennunduse alltöövõtu tootmisettevõtetega, hakkas Hiina lennundustööstus kasutama mõningaid titaanisulamist kinnitusdetaile. Viimastel aastatel Hiina lennundustööstuse arenguga on kodumaiste asjaomaste üksuste eesmärk olnud viia läbi suur hulk alusmaterjalide ja kinnitusdetailide tootmise tehnoloogia uurimis- ja arendustööd, praegu on Hiina sõltumatu teadus- ja arendustegevus ja titaanisulamist kinnitusdetailide tootmine olnud Hiina muudetud õhusõidukites ja õhusõiduki uue disaini saamiseks suur hulk insenerirakendusi.

1. Titaanisulamite materjalid neetitud kinnitusdetailide puhul

Kinnitusdetailid lennukitööstuses kasutatakse peamiselt neete, poltide ja erikinnitite 3 kategooriasse. Neetide puhul on kõige olulisem materjali külm plastilisus; ainult materjali külmast plastilisusest valmistatud neete saab külma neetimise paigaldada. Tavaliselt ei ole tugevusnõuded liiga kõrged ja titaanisulamist neetide osade kõrged korrosioonikindlusnõuded, β-tüüpi titaanisulam, mis on tingitud ühe β tera tahke lahuse olekust ja kuna sellel on aatomi struktuuri kehakeskne kuubiline paigutus, nii et seda tüüpi sulamil on väga suurepärased külmtöötlemise omadused, mis sobivad väga hästi titaanisulamite neetide valmistamiseks.

1.1 TB2 titaanisulam

Hiina titaanisulamist kinnitusdetailide arendamine on TB2 titaanisulamist neetide arendamiseks lähtepunktiks. 1965, Chengdu Aircraft Design and Research Institute, uue õhusõiduki arendamisel on kavas kasutada titaanisulamist neete rümba titaanist konstruktsioonielementides ning esitada tutvustus ja disain. 1970. aastal alustasid Chengdu õhusõidukite projekteerimise instituut ja Chengdu Aircraft Corporation koostöös Tianjini metallurgiabüroo materjalide uurimisinstituudi ja värviliste metallide uurimisinstituudiga ühiselt TB2 titaanisulamist neetide arendamise ja kohaldamise uurimistööd ning lõpetasid järjestikku TB2 titaanisulamist materjalide arendamise, traatmaterjalide ja neetide külma ärakukkumise uurimise, neetimiskatsete uurimise jne ning lõpetasid 1979. aastal asjakohase töö tehnilise hindamise ja sõnastasid esialgsed tehnilised tingimused. TB2 titaanisulam on substabiilne β-titaanisulam, sulami nominaalne koostis Ti-3Al-8Cr-5Mo-5V. Sulamil on tahke lahustöötluse olekus suurepärased külmvormimise omadused ja keevitustulemused; Hiinas kasutatakse peamiselt satelliitide laineliste kestade, tähtede ja noolte ühenduslintide ning igasuguste külmade neetide valmistamiseks ning mõnikord ka väikesemõõtmeliste poltide valmistamiseks. Lennunduskinnitite valmistamisel on nende kasutustemperatuur tavaliselt alla 300 ℃; lennunduskinnititusi võib kasutada lühikese aja jooksul kuni 500 ℃.
1986. aastal kuulutas Hiina välja esimesed titaanisulamist kinnitusdetailide eristandardid GJB120-1986 "titaanisulamist neetid", 1990. aastal kuulutas Hiina välja teise ja kolmanda titaanisulamist kinnitusdetailide spetsiaalsed tehnilised standardid GJB856-90 "tõmbetehnilised titaanisulamist rõngassoonte neetide spetsifikatsioon" ja GJB857.1-90 "100 ° süvistatud pea tõmbetugevuse titaanisulamist rõngas soon neetide", mis kolm standardid on TB2 titaanisulamist neetide erilised tehnilised standardid, kõigi TB2 neetide spetsifikatsioonide kohta selge spetsifikatsioon oma projekteeritud partiide tootmise ja standardi kohaldamise kohta. TB2 valmistatud titaanisulamist neetid on olnud Hiina lennundustööstuses mitmes mudelis, et saada suur hulk rakendusi; samal ajal on lennunduse mudelis tooted saanud ka teatud arvu rakendusi ja saavutanud häid tulemusi.

1.2 TB5 titaanisulam

TB5 titaanisulam on substabiilne β-tüüpi titaanisulam; selle nominaalne koostis on Ti-15V-3Cr-3Sn-3Al. Sulam töötati algselt välja USA õhujõudude rahalisel toetusel, Lockheed Martin määras koostise ja TIMET teostas mastaapse tootmise. Sulamil on suurepärased külmvormimise omadused, selle külmvormimise võime ja puhas titaan, võib olla tahke lahuse olekus mitmesuguste külmvormimise keeruliste osade jaoks (näiteks neetide neetimine), vananemise toatemperatuuril tõmbetugevus kuni 1000MPa või rohkem, sulam tänu oma V-elemendi kõrgele sisaldusele, antioksüdantide toime on halb, üldiselt 200 ℃ allpool töökeskkonda, kuid sulamil on suurepärane korrosioonikindlus.
Pratt & Whitney Ameerika Ühendriikides oma lennukimootori tootmisel suurel hulgal Ti-15V-3Cr-3Sn-3Al titaanisulamist kinnitusena, USA B-1B pommitaja Ti-15V-3Cr-3Sn-3Al titaanisulamist osad, mille kogus on üle 1000, Ti-15V-3Cr-3Sn-3Al titaanisulamist kinnitused Boeing Airplane on kasutatud ka palju aastaid. Meie riik kasutab TB5 titaanisulamit 30CrMnSiA asendamiseks, et valmistada teatud hävituslennuki vihmavarjupalk ja valmistada satelliidimootori laineline plaat ja muud osad, kasutades samal ajal TB5 titaanisulamit hävituslennuki vihmavarjupalgi ja satelliidi lainelise plaadi tootmiseks, mis toetavad külmpealse neetide kasutamist.

1.3 Ti-45Nb sulam

Ti-45Nb sulam on omamoodi eriline materjal neetide jaoks; selle silmapaistvad eelised on kõrge plastilisus (venivus võib olla kuni rohkem kui 20%, lõike kahanemine on nii suur kui 60%-80%), suurepärane külmtöötlemisvõime, selle nihketugevus (τ ≥ 350MPa) ja tõmbetugevus (σ_b ≥ 450MPa) on suuremad kui puhta titaani puhul. Vastupidavus külmale deformatsioonile on madalam kui puhta titaani puhul, mis sobib komposiitmaterjalide ühenduste neetide valmistamiseks. Materjal. Ameerika Ühendriigid on Ti-45Nb sulami jaoks teinud palju alusuuringuid; tehnoloogia areng on küpsem ja 1974. aastal lisati see AMS4982 spetsifikatsiooni, mis 2002. aastal muudeti AMS 4982C-ks, ja seda on laialdaselt kasutatud. Ameerika Ühendriikides on Ti-45Nb sulam lennunduses kasutatavate neetide puhul täielikult asendatud puhta titaaniga. Sulam ja Ti-6Al-4V sulam, mis on valmistatud bimetallist neetidest, on olnud Airbus ja Boeing lennukites paljude rakenduste saamiseks.
Kõrge nihketugevuse nõuete täitmiseks ei võimalda paigaldusprotsess neetide deformeerumist, tavaliselt kasutatakse bimetallilisi titaanniite, bimetallilised titaanniidid koosnevad Ti-6Al-4V naeltest ja Ti-45Nb peast, pärast inertset hõõrdkeevitust, tihedalt sulatatud, et moodustada kogu tahke neet. Ainult väike löök võib Ti-45Nb neetpea plastilise deformatsiooni tekitada selle bimetallniidi neetimise korral, samas kui Ti-6Al-4V neetvarre ei deformeeru. Bimetallilised titaanisulamist neetid B-1 pommitajate, Boeingi ja teiste lennukite puhul kasutatakse laialdaselt neetitud titaanisulamist komponentide ja komposiitkomponentide puhul. Näiteks USA F-14 hävituslennukite tiiva esiservas kasutatakse 4000 bimetallniiti; selle väsimustõhusust ja kõrge lukustuspoldid, mis on võrreldavad kuludega, saab vähendada 50%, 30% -40% kergemini, sellise bimetallniidi maksumus on madalam kui muud β-tüüpi titaanisulamist neetid. Viimastel aastatel on Hiina välja töötanud ka bimetall- ja Ti-45Nb-niite, mis on olnud uue põlvkonna lennukite komposiitnahkade neetimise tehnilistes rakendustes.

2. Titaanisulamist materjalidega poldikinnitid

Suurimas koguses titaanisulamipoldid, titaanisulamipoldid võib jagada vastavalt nende kasutamisele tavalisteks poltideks, kõrge lukustusega poltideks ja interferentsipoltideks. Kuna titaanisulamipoltide valmistamisel on selle kuumtöötluse üldised nõuded kõrge tõmbetugevuse ja nihketugevuse saavutamiseks tavaliselt nõutavad selle tugevuse taset ja 30CrMnSiA kõrgtugevast legeeritud terasest võrreldavat.

2.1 TC4 titaanisulam (σ_b ≥ 1100MPa tase)

TC4 (USA klassi Ti-6Al-4V / UNS R56400 / ASTM Grade 5 / Ti64) titaanisulamit töötasid Ameerika Ühendriigid esmakordselt välja 1954. aastal, on kujunenud rahvusvaheliseks titaanisulamiks, on praegu kõige põhjalikum ja põhjalikum uuring selle titaanisulami kohta. Lennundus-, kosmose-, tsiviil- ja muudes tööstusharudes on laialdaselt kasutatud. Seda on laialdaselt kasutatud talade, raamide, maandumisvarustuse, kinnitusvahendite, lennukimootorite ventilaatorite, kompressorikettide, ajakirjade, labade jne valmistamisel. Seda kasutatakse ka paljudes muudes tööstusharudes, moodustades üle poole titaanisulamite tootmisest. Sulamil on hea protsessi plastilisus ja üliplastilisus, sulami α + β / β üleminekutemperatuur 980-1010 ° C ja pikaajaline töötemperatuur kuni 400 ° C. 1973. aastast alates alustas Hiina koostöös turbofan-8 lennukimootori TC4 titaanisulami labade arendamisega sulami uurimist ja tehnilisi rakendusi.
1956. aastal kasutasid Ameerika Ühendriigid TC4 (Ti-6Al-4V) titaanisulamit, valmistades maailma esimese partii titaanisulamipoldid, mida kasutati esmakordselt B-52 pommitajal (algse 30CrMnSiA poldi asemel), kuna mõju kasutamine on väga hea ja peagi populariseeritud. Peaaegu kõik lääne lennukitootjad valmistavad poldid paljudes TC4 (Ti-6Al-4V) titaanisulamites. Kuid kuna TC4 (Ti-6Al-4V) on α+β duplekssulam, ei saa seda moodustada külma löömisega; selle naelapea peab olema kuumutatud löömine, kuumtöötlus vajab vaakumvee kustutamist ja vananemist, töötlemisseadmete ja tehnoloogia nõuded on kõrged. 1980. aastate lõpus uurisid Hiina asjaomased üksused TC4 titaanisulamist kinnitusdetailide kuumkeermestamise tehnoloogiat ja arendasid järjestikku kuumkeermestamise tööpinke. Nad realiseerisid TC4 titaanisulamist kinnitusdetailide industrialiseerimise 1990ndatel. TC4 titaanisulamist kinnitusdetailide tööstuslik tootmine viidi ellu 1990. aastatel. Praegu on paljudel Hiina lennunduslike standardosade tehastel olemas TC4 poldide massitootmise kuumkeermestusseadmed ja tehniline võimekus ning TC4 titaanisulamist valmistatud poldid on kasutatud paljudes tehnilistes rakendustes Hiina uue põlvkonna sõjalennukites, kosmosesõidukites ja satelliitides.

2.2 TC6 titaanisulam (σ_b≥980MPa)

Lennumootorite kõrge temperatuuri nõuete täitmiseks on Pekingi Lennundustehnika Uurimisinstituut välja töötanud kõrge temperatuurikindluse kuni 500 ℃ alla TC6 (vene materjal BT3-1) titaanisulamist kinnitusvahendid, võrreldes TC4 titaanisulamiga; materjal on temperatuuri suhtes tundlikum, kinnitusvahendeid on raskem valmistada. Sulam on Nõukogude Liidus välja töötatud BT3-1 titaanisulam, nominaalkoostis Ti-6Al-2,5Mo-1,5Cr-0,5Fe-0,3Si, mida praegu Venemaal laialdaselt kasutatakse. Hiina 1979. aastal koos WP13 lennukimootori TC6 titaanisulamist sabavarda ja muude komponentide ning kinnitusvahendite arendamise toetamise, sulami jäljendustöö ja uurimistööde rakendamise abil.
TC6 sulam on hea martensiitilise α + β tüüpi dupleks-titaanisulam, mida tavaliselt kasutatakse lõõmutatud olekus ja mida saab ka sobiva kuumtöötlusega tugevdada. Sulamil on head omadused, oksüdatsioonikindlus ja korrosioonikindlus on väga hea ning selle valmistatud osad võivad töötada pikka aega 400 ℃ juures üle 6000h ja 450 ℃ juures üle 2000h. Isotermiline lõõmutamine toatemperatuuril tõmbetugevus üle 980MPa, voolavuspiir üle 840MPa, venivus üle 10%, lõike kahanemine üle 25%. 400 ℃ kõrge temperatuuriga tõmbetugevus üle 720MPa, venivus üle 14%, lõike kahanemine üle 40%. See võib olla ka "tahke lahus + vananemine", et parandada selle tugevust veelgi.

2.3 TC16 (σ_b≥1030MPa tase)

Praegu töödeldakse enamikku teraskinnitistest külmtõmbamise teel ja ainult mõned suuremad suurused töödeldakse kuumtõmbamise teel. Külmtõmbeprotsess võimaldab kinnitusdetailide pidevat tootmist suurtes kogustes. Enamikku tööstuslikke titaanisulameid ei saa siiski töödelda külmvormimise teel, kuna nende külmvormimise omadused on halvad. Seetõttu toodetakse lääneriikides TC4 titaanisulamist kinnitusdetailid peamiselt kuumkeermestamise teel; kuumkeermestamise puudused on järgmised: toorikute kuumutamisel võib kergesti tekkida kohalikke põletusi ja ülekuumenemist ning pinna oksüdeerumist, samal ajal ei ole lihtne realiseerida pideva ümberkujundamise automatiseerimist, madal tootmise tõhusus. Titaanisulamist kinnitusdetailide tootmise tõhususe ja nende kvaliteedi stabiilsuse parandamiseks töötas endine Nõukogude Liit välja BT16 titaanisulamit kinnitusdetailide külmpealse töötlemise jaoks, mis realiseeris titaanisulamist kinnitusdetailide külmpealse töötlemise tehnoloogia arendamise ja hüppelise arengu. See sai palju tehnilisi rakendusi IL76, IL86, IL96, AN124, Su27-seeria ja teiste nõukogude (vene) lennukite puhul.
BT16 (meie imitatsiooniklass TC16) titaanisulam nimikoostis Ti-3Al-5Mo-4,5V, sulam on martensiitne α + β-tüüpi dupleksne titaanisulam, β stabiliseerimise koefitsient 0,83, mis on kriitilise koostise lähedal. Titaanisulamit kasutatakse peamiselt lennunduslike kinnitusvahendite valmistamisel, mille töötemperatuur on 350 °C või vähem, ja sulami α+β/β üleminekutemperatuur on (860 ± 20) °C. Titaanisulami väiksemad β-terad ja kõrgem α+β üleminekutemperatuur (860±20)°C on samuti olulised. Väiksem β tera ja lõõmutatud olekus kuni 25% β-faasi mahuosa määrab, et BT16 sulamil on suurepärane toatemperatuuril töötlemise plastilisus, nii et sulamit saab lõpetada külma üleslükatava kinnitusdetaili pea toatemperatuuril, parandades seega oluliselt selle poltide tootmise tõhusust, vähendades tootmiskulusid ja seejärel selle tugevuse kuni 1030-1180 MPa järgnevas tahke lahuse vananemise kuumtöötlemisel. Venemaa (endine Nõukogude Liit) (endine Nõukogude Liit) titaanisulamist poltide kinnitusdetailid on aastakümnete jooksul valmistatud peamiselt BT16 titaanisulamit kasutades, ilma et oleks esinenud mingeid kvaliteediprobleeme. Hiina, 1990. aastatel võttis Venemaa kasutusele Su-27 õhusõiduki tootmisliini; Su-27 õhusõiduki lokaliseerimisvajaduste rahuldamiseks viisid asjaomased kodumaised üksused kohe läbi BT16 titaanisulami ja selle kinnitusvahendite lokaliseerimise; meie riik jäljendas TC16 titaanisulami nime. Hiina sõltumatu TC16 titaanisulamist poltide arendamine ja tootmine on olnud kodumaistes kolmanda põlvkonna hävitajatel paljudes tehnilistes rakendustes.

2.4 TB3 (σ_b ≥ 1100MPa klass)

1970-ndatel ja 1980-ndatel aastatel valmistati lääne tööstusriikides, näiteks Ameerika Ühendriikides, lennunduses kasutatavate 1100MPa klassi titaanisulamipoldid peamiselt TC4 (Ti-6Al-4V) titaanisulamist, mida toodeti kuumvormimise teel. 1970ndate lõpus ja 1980ndate alguses vajas meie riik hädasti 1100MPa titaanisulamist polte ja kinnitusdetaile komposiitkonstruktsioonide ühendamiseks, kuid kuumkeermestusseadmete piiratuse tõttu (tol ajal ei olnud Hiinas kuumkeermestusseadmeid) ei suutnud me arendada ja toota 1100MPa klassi TC4 (Ti-6Al-4V) polte ning me keskendusime peamiselt β-tüüpi titaanisulami arendamisele, mida saab otse külmkeermestada. TB3 titaanisulam töötati välja selle taustal; TB3 sulami koostis on kavandatud seoses Ti-8Mo-8V-2Fe-3Al titaanisulamiga, mille töötas välja Ameerika Titanium Metal Company 20. sajandil.
TB3 titaanisulam on kuumtöödeldav tugevdatud substabiilne β-tüüpi titaanisulam; nominaalne koostis on Ti-10Mo-8V-1Fe-3,5Al. Selle sulami peamine eelis on see, et tahke lahuse töötlemise seisundil on suurepärased külmvormimisomadused, selle külmast korrastumise suhe (Dt/D0) on kuni 2,8, "tahke lahus + vananemine" süsteem võib pärast töötlemist saavutada suure tugevuse. Pärast töötlemist on võimalik saavutada suur tugevus, mida kasutatakse peamiselt 1100MPa klassi kõrgtugevate lennundus- ja kosmosetööstuslike kinnitusdetailide valmistamiseks, mille kasutustemperatuur on alla 300 °C. 1982. aasta oktoobris alustas Hiina TB3 titaanisulamist poltide arendamist ja 1985. aastal tehti arendustegevusega edusamme ning koostati asjakohased tehnilised spetsifikatsioonid. 1980. aastate keskel ja lõpus valmistati kodumaisest TB3 titaanisulamist kõrge lukustusega poldid ja interferentsipoldid, mis paigaldati Hiina titaanisulamist poltide ja kinnitusdetailide jaoks lennukite komposiitkonstruktsioonidesse ja metallkonstruktsioonidesse, et leida teatud kogemuste baas. Seda sulamit kasutatakse nüüd laialdaselt 1100MPa titaanisulamipoltide valmistamisel ning seda on edukalt rakendatud Y-7, J-8 ja J-10 õhusõidukites ja mõnedes kosmosesõidukites. TB3 titaanisulamist on saanud Hiinas tööstuslikult toodetavate kosmosesõidukite titaanisulamist poltide kinnitusvahendite peamine materjal. Samal ajal kasutatakse titaanisulamit ka neetide valmistamisel; Hiinas kuulutati 2006. aastal välja standardisse ametlikult kaasatud TB3 titaanmaterjalis neetidena GJB120-2006 "titaan ja titaanisulamite neetid".

2,5 TB8 titaanisulam (σ_b ≥ 1280MPa klass)

Kiire arenguga lennundustehnoloogia sõjalise ja tsiviillennukite kasutatud mehaaniline ühendus tehnoloogia nõuded on suurem ja suurem, tehniline sisu standard osad kasutatakse ka suurem ja suurem, ja selle roll õhusõiduki ei ole ainult "kinnitus", "ühendus" rolli. Siiski on see muutunud oluliseks osaks õhusõiduki jõudluse realiseerimisel. Pigem on sellest saanud oluline konstruktsioonikomponent kogu masina jõudluse realiseerimiseks. Lennundustehnoloogia tulevane arengusuund nõuab uut tüüpi kinnitusvahendeid, millel on suur eritugevus, st kerge ja kõrge tugevus. Seetõttu arendavad Ameerika Ühendriigid, Venemaa, Prantsusmaa ja teised maailma lennundusriigid aktiivselt 1200MPa tõmbetugevust ületavaid kõrge tugevusega titaanisulamite materjale ja nende kinnitusvahendeid. Viimastel aastatel on Alcoa välja töötanud Timetal555 titaanisulamite kõrgtugevusega poldid, selle lahuse vananemise tõmbetugevus 1300MPa või rohkem, kahekordne nihketugevus üle 745MPa, venivus üle 10%, jõudlusnäitajad vastavad täielikult tüüpilistele 1250MPa kaadmiumiga kaetud legeeritud terasest kinnitusdetailide spetsifikatsiooni nõuetele. PS Aviation Fastener Group kasutab SPSTITANTM761 titaanisulamist töötlemiseks ja tootmiseks poldid Aerlite180, selle tõmbetugevus kuni 1240MPa, nihketugevus kuni 745MPa, jõudnud paljude legeeritud terasest ja korrosioonikindlate sulamite kinnitusvahendite tase tugevus ja samal ajal vähendada kaalu 40%.
Selleks, et järgida rahvusvahelise arenenud lennundus- ja kosmosetehnika titaanisulamist kinnitusdetailide arengusuundumusi, on XITU superkristalliline ettevõte ja Xinyang Aerospace standardvaruosade tehas viimastel aastatel ühiselt välja töötanud spetsiaalsete TB8 titaanisulamist varraste ja traatidega kinnitusdetaili ning selle 1280MPa kõrgjõudlusega poldid ja kinnitusvahendid, mille spetsifikatsioonid on φ4-φ25. TB8 titaanisulam on Hiina imitatsioon Ameerika Ühendriikide β21S titaanisulamist, Ti - 3Al - 2 nominaalkoostis.7 Nb-15Mo, β21S sulam on Ameerika Ühendriikide titaanimetalli ettevõte (Timent) 1989. aastal NASP programmi jaoks, et arendada substabiilset β-tüüpi titaanisulamit, β21S titaanisulamil on suurepärased kuuma ja külma mehaanilise töötlemise omadused, sügav karastatavus, kõrge möödalaskmise vastupidavus, kõrge oksüdatsioonikindlus ja hea korrosioonikindlus, nii et lennukikonstruktorid ja tootjad tunnustasid sulamit 1994. aastal suurepärase lennundustehnilise konstruktsioonimaterjalina. Suurepärased kosmosesõidukite konstruktsioonimaterjalid 1994. aastal lisati esmakordselt Ameerika Ühendriikide ASTM-i standarditesse; Ameerika Ühendriigid kasutavad sulamit peamiselt kosmosesüstikute valmistamiseks titaanist komposiitmaterjalidega ja Boeing 777 ja teiste õhusõidukite mootori kapsli komponentide valmistamiseks. Hiina, alates 1990. aastatest, hakkas teostama sulami jäljendamist tööd, lõpetas teatud tüüpi õhusõidukite konstruktsioonikomponentide TB8 titaanisulamist sepistatud ja lehtmetallist osade arendamise ja kohaldamise uurimistöö, kuna lõpuks puudub juurdepääs insenerirakendustele, ainult GB / T3620.1-2007 "titaani ja titaanisulamite klassid ja keemiline koostis", selle klasside ja koostise spetsifikatsioon, selle materjalid ja tooted ei moodustanud riikliku standardi, riikliku sõjalise standardi ja lennunduse standardi spetsifikatsiooni.
Xinyang Aerospace Standard Parts Factory ja XITU superkristalliline ettevõte on ühiselt välja töötanud 1280MPa klassi TB8 titaanisulamist poldid füüsiline foto joonisel 1; peamised jõudlusnäitajad on näidatud tabelis 1. Tänu sulami β-stabiliseerivate elementide kasutamisele kõrge sulamistemperatuuriga oksüdatsioonikindla molübdeeni ja nioobiumi, mitte TB2 ja TB3 titaanisulamite, mida kasutatakse halva vanaadiumi oksüdeerumisel, sulam, mis on valmistatud kinnituse pikaajalise kasutamise temperatuuriga kuni 550 ℃, on täielik lahendus traditsioonilistele kõrge tugevusega β titaanisulamist kinnitustele, mis kasutavad madala temperatuuri (mitte üle 300 ℃) probleemi. Praegu on 1280MPa klassi TB8 kõrge tugevusega titaanisulamist poltide arendamist kasutatud Hiina uue põlvkonna lennukitehnika rakendustes, saavutades hea kaalu vähendamise ja ühilduvuse komposiitmaterjalidega.

Joonis.1 1280MPa klassi TB8 titaanisulamist poldi foto
Tabel.1 1280MPa klassi TB8 titaanisulamist poltide toimivusindeks.

3. Kokkuvõte

Võib näha, et lennunduse titaanisulamist kinnitusdetailide uurimine ja rakendamine alates tööstusliku titaanisulami tekkimisest on alanud; Ameerika Ühendriigid, Venemaa (endine Nõukogude Liit) ja teised arenenud riigid lennundustööstuses väga varases etapis on moodustatud kooskõlas nende tehnoloogia kinnitusdetailidega titaanisulamist materjalisüsteemiga, titaanisulamist kinnitusdetailid oma lennundustööstuse valdkonnas on saanud suure hulga rakendusi. Hiina lennunduse titaanisulamist kinnitusdetailide teadusuuringute ja kohaldamise algas hilja, on õhusõiduki mootori või õhusõiduki koopia, tehnoloogia laenamine või kasutuselevõtt protsessi passiivse parandamise, tootmise kinnitusdetailide titaanisulamist materjalid on laenatud või imitatsiooni Venemaa (endine Nõukogude Liit), Ameerika Ühendriigid, samal ajal, meie riigi lennunduse kinnitusdetailid titaanist kinnitusdetailide valduses suhteliselt väike kogus kinnitusdetailid. Hiina lennundustööstuse kiire arengu ja õhusõiduki jõudlusnõuete pideva täiustamisega on tulevased suure jõudlusega lennunduskinnitid titaanisulamist materjalide valmistamiseks esitanud suurema tugevuse, suurema purunemiskindluse ja kõrgemate väsimusnäitajate nõuded.
Autor: Zhang Lijun, Wang Luck