Application des alliages de titane dans les fixations aéronautiques chinoises

L'alliage de titane en tant que matériau structurel émergent est apparu et s'est développé au milieu du 20e siècle en raison de son excellente résistance à la corrosion, de sa résistance spécifique élevée et de son caractère non magnétique. Une série d'avantages dans l'aérospatiale et d'autres secteurs industriels haut de gamme ont été largement utilisés. Dans les années 1950, les États-Unis ont commencé à utiliser des alliages de titane pour fabriquer des fixations aéronautiques, et la Chine, dans les années 1980, a commencé à utiliser des alliages de titane pour fabriquer un petit nombre de fixations techniques pour l'aérospatiale ; après l'entrée dans le XXIe siècle, les alliages de titane ont été utilisés pour la fabrication de fixations aéronautiques, avec le niveau général de la technologie de fabrication de l'industrie aérospatiale chinoise, l'aviation les fixations en alliage de titane et leur technologie de traitement et de fabrication afin d'obtenir un développement systématique et spécialisé.

Le titane et les alliages de titane présentent des avantages exceptionnels, tels qu'une résistance spécifique élevée, une bonne résistance à la corrosion et une résistance aux températures élevées, ce qui en fait des matériaux de structure métallique prometteurs dans l'industrie aérospatiale moderne. Depuis les années 1950, aux États-Unis, pour la première fois, les alliages de titane Ti-6Al-4V boulons en alliage de titane utilisé dans les bombardiers B-52 a permis une très bonne réduction du poids ; les pays développés de l'industrie aéronautique ont lancé un programme d'amélioration de la qualité de l'air et de la sécurité. fixations en alliage de titane la recherche et les applications d'ingénierie. Les fixations en alliage de titane, au lieu de la plupart des fixations moins résistantes que les fixations en acier, ont permis de réduire considérablement le poids des avions. Par exemple, les fixations de l'avion Boeing 747 en titane au lieu de l'acier ont permis de réduire sa qualité structurelle de 1814 kg ; l'avion russe IL-96, avec 142 000 pièces de fixations en alliage de titane, a permis de réduire le poids de l'acier de 600 kg ; le chiffre de 204 avions avec 940 kg de fixations en alliage de titane BT16, a permis de réduire le poids de l'acier de 688 kg. Les alliages de titane ont un potentiel de performance positif équivalent à celui des composites en fibre de carbone, ce qui correspond à la résistance des fixations en alliage de titane. Les performances potentielles positives de l'alliage de titane correspondent à celles des matériaux composites en fibre de carbone, empêchant efficacement la corrosion galvanique des fixations, ce qui fait de l'alliage de titane le meilleur matériau de connexion pour les matériaux composites. Par conséquent, avec la quantité croissante d'alliage de titane et de matériaux composites utilisés dans les avions militaires et civils de pointe, la demande de fixations en alliage de titane augmente. La température de l'alliage d'aluminium est supérieure à 150-200 ℃ ; pour la structure de l'avion, en raison de la température de fonctionnement élevée et de l'impossibilité d'utiliser des pièces de fixation en alliage d'aluminium, l'alliage de titane sera un meilleur choix. En outre, l'alliage de titane a une bonne élasticité inhérente et est non magnétique pour empêcher le desserrage des boulons de fixation, et l'interférence anti-magnétique a également un rôle très important.
Dans les avions militaires et civils des États-Unis, les fixations en alliage de titane ont remplacé les fixations en acier allié. L'application des fixations étrangères en alliage de titane est très courante ; la quantité de fixations en alliage de titane pour les grands avions civils a atteint des centaines de milliers de pièces, tandis que divers types de nouvelles fixations en alliage de titane sont également développés en permanence. L'histoire du développement des fixations en alliage de titane en Chine remonte à 1965 ; l'Institut de conception aéronautique de Chengdu, en fonction des besoins du nouvel avion, a proposé le développement de rivets en alliage de titane, les unités concernées des années 1970 des rivets en alliage de titane et l'application des travaux de recherche dans les années 1980 dans certains avions militaires chinois de deuxième génération ont commencé à un petit nombre de rivets, de boulons et d'autres fixations en alliage de titane. À la fin des années 1990, avec la troisième génération d'avions de combat lourds étrangers, les lignes de production ont commencé à utiliser des rivets, boulons et autres éléments de fixation en alliage de titane. À la fin des années 1990, avec l'introduction de lignes de production étrangères d'avions de combat lourds de troisième génération et le développement d'avions de combat nationaux de troisième génération, ainsi que de nombreuses entreprises de production de sous-traitance aéronautique, l'industrie aéronautique chinoise a commencé à utiliser certains éléments de fixation en alliage de titane. Ces dernières années, avec le développement de l'industrie aérospatiale chinoise, les unités nationales concernées ont entrepris un grand nombre de travaux de recherche et de développement sur les matériaux de base et la technologie de fabrication des fixations. À l'heure actuelle, les activités indépendantes de recherche, de développement et de production de fixations en alliage de titane ont été mises en œuvre dans les avions chinois modifiés et dans la nouvelle conception des avions pour obtenir un grand nombre d'applications techniques.

1. Matériaux en alliage de titane pour les attaches rivetées

Fixations Les fixations couramment utilisées dans l'industrie aérospatiale comprennent principalement les rivets, les boulons et les fixations spéciales, répartis en trois catégories. Pour les rivets, l'élément le plus important est la plasticité à froid du matériau ; seule la plasticité à froid du matériau utilisé pour la fabrication des rivets peut permettre l'installation de rivets à froid. Habituellement, les exigences de résistance ne sont pas trop élevées, et les exigences de résistance à la corrosion des pièces des rivets en alliage de titane, l'alliage de titane de type β en raison de l'état de solution solide pour un seul grain β, et parce qu'il a un arrangement cubique centré sur le corps de la structure atomique de sorte que ce type d'alliage a d'excellentes propriétés de travail à froid, très approprié pour la fabrication de rivets en alliage de titane.

1.1 Alliage de titane TB2

Le développement des fixations en alliage de titane en Chine a commencé par les rivets en alliage de titane TB2. En 1965, l'Institut de conception et de recherche aéronautique de Chengdu a prévu d'utiliser des rivets en alliage de titane dans les composants structurels en titane du fuselage et a présenté la démonstration et la conception du nouvel avion. En 1970, avec la coopération de l'Institut de recherche sur les matériaux du Bureau métallurgique de Tianjin et de l'Institut de recherche sur les métaux non ferreux, l'Institut de conception aéronautique de Chengdu et la Chengdu Aircraft Corporation ont entamé conjointement des recherches sur le développement et l'application des rivets en alliage de titane TB2 et ont successivement achevé le développement des matériaux en alliage de titane TB2, les recherches sur l'étude du refoulement à froid des matériaux en fil et des rivets, les études sur les essais de rivetage, etc. et ont achevé l'évaluation technique des travaux pertinents en 1979, et ont formulé les conditions techniques provisoires. L'alliage de titane TB2 est un alliage de titane β sub-stable, dont la composition nominale est Ti-3Al-8Cr-5Mo-5V. L'alliage dans l'état de traitement de solution solide a d'excellentes propriétés de formage à froid et de performance de soudage ; la Chine est principalement utilisée pour la fabrication de coques ondulées de satellites, de bandes de connexion d'étoiles et de flèches, et de toutes sortes de rivets de refoulement à froid, et parfois aussi pour la fabrication de boulons de petite taille. Lors de la fabrication d'éléments de fixation pour l'aviation, la température d'utilisation est généralement inférieure à 300 ℃ ; les éléments de fixation pour l'aérospatiale peuvent être utilisés pendant une courte période jusqu'à 500 ℃.
En 1986, la Chine a promulgué les premières normes spéciales pour les fixations en alliage de titane, GJB120-1986 "rivets en alliage de titane", en 1990 la Chine a promulgué les deuxième et troisième normes techniques spéciales pour les fixations en alliage de titane GJB856-90 "spécification des rivets à gorge annulaire en alliage de titane à traction" et GJB857.1-90 "100 ° tête fraisée en alliage de titane dans les rivets à gorge annulaire," ces trois normes sont des normes techniques spéciales pour les rivets en alliage de titane TB2, sur tous les types de spécifications des rivets TB2 pour une spécification claire pour sa production par lots techniques et l'application de la base de la norme. Les rivets en alliage de titane TB2 ont été utilisés dans l'industrie aérospatiale chinoise dans plusieurs modèles pour obtenir un grand nombre d'applications ; en même temps, dans le modèle de l'aviation, les produits ont également obtenu un certain nombre d'applications et de bons résultats.

1.2 Alliage de titane TB5

L'alliage de titane TB5 est un alliage de titane sub-stable de type β ; sa composition nominale est Ti-15V-3Cr-3Sn-3Al. L'alliage a été initialement développé avec le soutien financier de l'armée de l'air américaine, Lockheed Martin a déterminé la composition et TIMET a réalisé la production à grande échelle. L'alliage a d'excellentes propriétés de formage à froid, sa capacité de formage à froid, et le titane pur, peut être dans un état de solution solide pour une variété de pièces complexes du formage à froid (tels que les rivets rivetés), vieillissement température ambiante résistance à la traction jusqu'à 1000MPa ou plus, l'alliage en raison de la teneur élevée de son élément V, la performance antioxydante est faible, généralement dans le 200 ℃ en dessous de l'environnement de travail, mais l'alliage a une excellente résistance à la corrosion.
Aux États-Unis, Pratt & Whitney produit des moteurs d'avion en utilisant un grand nombre d'alliages de titane Ti-15V-3Cr-3Sn-3Al comme supports. Le bombardier américain B-1B utilise plus de 1 000 pièces en alliage de titane Ti-15V-3Cr-3Sn-3Al, et les fixations en alliage de titane Ti-15V-3Cr-3Sn-3Al sont également utilisées depuis de nombreuses années dans l'avion Boeing. Notre pays utilise l'alliage de titane TB5 pour remplacer le 30CrMnSiA dans la fabrication d'une certaine poutre de parapluie d'avion de chasse et d'une plaque ondulée de moteur de satellite et d'autres pièces, tout en utilisant l'alliage de titane TB5 pour fabriquer la poutre de parapluie d'avion de chasse et la plaque ondulée de satellite en soutenant l'utilisation de rivets de frappe à froid.

1.3 Alliage Ti-45Nb

L'alliage Ti-45Nb est un type de matériau spécial pour les rivets ; ses principaux avantages sont une grande plasticité (l'allongement peut être supérieur à 20%, le retrait de section est aussi élevé que 60%-80%), d'excellentes performances de travail à froid, sa résistance au cisaillement (τ ≥ 350MPa) et sa résistance à la traction (σ_b ≥ 450MPa) sont plus élevées que celles du titane pur. La résistance à la déformation à froid est inférieure à celle du titane pur, ce qui convient à la fabrication de rivets pour les assemblages de matériaux composites. Matériau. Aux États-Unis, l'alliage Ti-45Nb a fait l'objet de nombreux travaux de recherche fondamentale ; le développement technologique est plus avancé et, en 1974, il a été inclus dans la spécification AMS4982, révisée en AMS 4982C en 2002, et a été largement utilisé. Aux États-Unis, l'alliage Ti-45Nb a été entièrement remplacé par le titane pur dans les produits rivetés destinés à l'aérospatiale. L'alliage et l'alliage Ti-6Al-4V, composé de rivets bimétalliques, ont été utilisés dans les avions Airbus et Boeing pour de nombreuses applications.
Pour répondre aux exigences de résistance élevée au cisaillement, le processus d'installation ne permet pas la déformation des barres de rivets, on utilise généralement des rivets bimétalliques en titane, composés d'une barre de clouage en Ti-6Al-4V et d'une tête en Ti-45Nb, qui, après soudage par friction inertielle, sont étroitement fusionnés pour former un rivet solide. Seul un petit impact peut provoquer une déformation plastique de la tête du rivet en Ti-45Nb dans ce rivetage bimétallique, alors que la tige du rivet en Ti-6Al-4V n'est pas déformée. Les rivets bimétalliques en alliage de titane du bombardier B-1, de Boeing et d'autres avions sont largement utilisés dans les composants rivetés en alliage de titane et les composants composites. Par exemple, le bord d'attaque de l'aile du chasseur américain F-14 utilise 4000 rivets bimétalliques ; ses performances en matière de fatigue et ses boulons à haute résistance comparables au coût peuvent être réduites de 50%, 30% -40%, le coût d'un tel rivet bimétallique étant inférieur à celui d'autres rivets en alliage de titane de type β. Ces dernières années, la Chine a également mis au point des rivets bimétalliques et des rivets en Ti-45Nb, qui ont été utilisés dans une nouvelle génération de rivets pour la peau composite des avions dans les applications d'ingénierie.

2. Boulons de fixation en alliage de titane

Les boulons en alliage de titane peuvent être divisés en boulons ordinaires, boulons à haute résistance et boulons d'interférence en fonction de leur utilisation. Depuis la fabrication des boulons en alliage de titane, les exigences générales du traitement thermique pour obtenir une résistance élevée à la traction et au cisaillement requièrent généralement un niveau de résistance comparable à celui de l'acier allié à haute résistance 30CrMnSiA.

2.1 Alliage de titane TC4 (σ_b Niveau ≥ 1100MPa)

L'alliage de titane TC4 (grade américain Ti-6Al-4V/UNS R56400/ASTM Grade 5/Ti64) a été développé pour la première fois par les États-Unis en 1954 et est devenu un alliage de titane international. Il a été largement utilisé dans l'aviation, l'aérospatiale, l'industrie civile et d'autres industries. Il a été largement utilisé dans la fabrication de poutres, de cadres, de trains d'atterrissage, d'attaches, de ventilateurs de moteurs d'avion, de disques de compresseurs, de chargeurs, d'aubes, etc. Il est également utilisé dans de nombreuses autres industries, représentant plus de la moitié de la production d'alliages de titane. L'alliage possède une bonne plasticité et superplasticité, une température de transition α + β / β de 980-1010 ° C, et une température de travail à long terme allant jusqu'à 400 ° C. En 1973, pour coopérer avec le développement des pales en alliage de titane du turbofan-8 TC4, la Chine a commencé la recherche sur l'alliage et ses applications d'ingénierie.
En 1956, les États-Unis ont utilisé l'alliage de titane TC4 (Ti-6Al-4V) et ont fabriqué le premier lot au monde de boulons en alliage de titane, utilisés pour la première fois dans le bombardier B-52 (à la place des boulons originaux en 30CrMnSiA), l'effet de l'utilisation étant très bon, il a rapidement été popularisé. Presque tous les avions occidentaux fabriquent des boulons dans de nombreux alliages de titane TC4 (Ti-6Al-4V). Mais comme le TC4 (Ti-6Al-4V) est un alliage duplex α+β, il ne peut pas être formé par refoulement à froid ; sa tête de clou doit être refoulée à chaud, le traitement thermique nécessite une trempe à l'eau sous vide et un vieillissement, les exigences en matière d'équipement de traitement et de technologie sont élevées. À la fin des années 1980, les unités chinoises concernées ont mené des recherches sur la technologie de la frappe à chaud des éléments de fixation en alliage de titane TC4 et ont développé successivement des machines-outils pour la frappe à chaud. Elles ont réalisé l'industrialisation des fixations en alliage de titane TC4 dans les années 1990. La production industrielle d'éléments de fixation en alliage de titane TC4 a été réalisée dans les années 1990. À l'heure actuelle, de nombreuses usines chinoises de pièces standard pour l'aérospatiale disposent de l'équipement de frappe à chaud et des capacités techniques nécessaires à la production de masse de boulons TC4. Les boulons en alliage de titane TC4 ont été utilisés dans un grand nombre d'applications techniques dans les avions militaires, les véhicules aérospatiaux et les satellites de nouvelle génération de la Chine.

2.2 Alliage de titane TC6 (σ_b≥980MPa)

Pour répondre aux exigences de haute température des moteurs d'aviation, l'Institut de recherche en ingénierie de fabrication de l'aviation de Pékin a mis au point des fixations en alliage de titane TC6 (matériau russe BT3-1) résistant à des températures de 500 ℃ inférieures à celles de l'alliage de titane TC4 ; le matériau est plus sensible à la température, les fixations sont plus difficiles à fabriquer. L'alliage est le matériau soviétique Union-a développé l'alliage de titane BT3-1, dont la composition nominale est Ti-6Al-2,5Mo-1,5Cr-0,5Fe-0,3Si, actuellement largement utilisé en Russie. En 1979, la Chine a mis au point la tige de queue en alliage de titane TC6 du moteur aéronautique WP13 et d'autres composants, et a soutenu le développement d'éléments de fixation, le travail d'imitation de l'alliage et l'application des travaux de recherche.
L'alliage TC6 est un alliage de titane duplex martensitique de type α + β, généralement utilisé à l'état recuit, et peut également être renforcé par un traitement thermique approprié. L'alliage a de bonnes performances, la résistance à l'oxydation et la résistance à la corrosion est très excellente, et ses pièces fabriquées peuvent travailler pendant une longue période à 400 ℃ pendant plus de 6000h et 450 ℃ pendant une longue période à 450 ℃ pendant plus de 2000h. Traitement de recuit isotherme température ambiante résistance à la traction supérieure à 980MPa, limite d'élasticité supérieure à 840MPa, allongement supérieur à 10%, retrait de section supérieur à 25%. 400 ℃ résistance à la traction à haute température supérieure à 720MPa, allongement supérieur à 14%, retrait de section supérieur à 40%. Il peut également subir un traitement "solution solide + vieillissement" pour améliorer encore sa résistance.

2,3 TC16 (σ_bNiveau ≥1030MPa)

Actuellement, la plupart des éléments de fixation en acier sont traités par frappe à froid, et seuls quelques éléments de plus grande taille sont traités par frappe à chaud. Le procédé de frappe à froid permet de produire de grandes quantités d'éléments de fixation en continu. Cependant, la plupart des alliages de titane industriels ne peuvent pas être traités par frappe à froid en raison de leurs mauvaises propriétés de déformation à froid. Par conséquent, dans les pays occidentaux, les fixations en alliage de titane TC4 sont principalement produites par le procédé de frappe à chaud ; les inconvénients du procédé de frappe à chaud sont les suivants : des brûlures locales et une surchauffe, ainsi qu'une oxydation de la surface peuvent facilement se produire lorsque les ébauches sont chauffées ; en même temps, il n'est pas facile de réaliser l'automatisation du refoulement continu, ce qui réduit l'efficacité de la production. Pour améliorer l'efficacité de la production des fixations en alliage de titane et la stabilité de leur qualité, l'ex-Union soviétique a développé l'alliage de titane BT16 pour la frappe à froid des fixations, ce qui a permis de développer la technologie de la frappe à froid des fixations en alliage de titane et de faire un bond en avant. Il a trouvé de nombreuses applications techniques sur les avions IL76, IL86, IL96, AN124, la série Su27 et d'autres avions soviétiques (russes).
L'alliage de titane BT16 (notre imitation TC16) a une composition nominale de Ti-3Al-5Mo-4,5V, l'alliage est un alliage de titane duplex martensitique de type α + β, un coefficient de stabilisation β de 0,83, proche de la composition critique. L'alliage de titane est principalement utilisé dans la fabrication de fixations aérospatiales dont la température de fonctionnement est inférieure ou égale à 350 °C, et l'alliage a une température de transition α+β/β de (860±20) °C. Les grains β plus petits et la température de transition α+β plus élevée de (860±20)°C dans l'alliage de titane sont également importants. Des grains β plus petits et dans l'état recuit de jusqu'à 25% de la fraction de volume de la phase β détermine l'alliage BT16 a une excellente plasticité de processus à température ambiante, de sorte que l'alliage peut être complété à des conditions de température ambiante de la tête de fixation des fixations de refoulement à froid, améliorant ainsi de manière significative l'efficacité de sa production de boulons, réduisant le coût de production, et par la suite dans le traitement thermique de vieillissement de solution solide de sa résistance de jusqu'à 1030-1180 MPa. La Russie (ex-Union soviétique) (ex-Union soviétique) fabrique principalement des boulons en alliage de titane à l'aide de l'alliage de titane BT16 depuis des décennies, sans aucun incident de qualité. Dans les années 1990, la Russie a introduit la chaîne de production de l'avion Su-27 ; pour répondre aux besoins de localisation de l'avion Su-27, les unités nationales concernées ont immédiatement procédé à la localisation de l'alliage de titane BT16 et de ses fixations ; notre pays a imité le nom de l'alliage de titane TC16. Le développement et la production indépendants de boulons en alliage de titane TC16 par la Chine ont été utilisés dans de nombreuses applications techniques des avions de combat nationaux de troisième génération.

2,4 TB3 (σ_b ≥ 1100MPa)

Dans les années 1970 et 1980, les boulons en alliage de titane de qualité 1100MPa pour les applications aérospatiales dans les pays industrialisés occidentaux tels que les États-Unis étaient principalement fabriqués en alliage de titane TC4 (Ti-6Al-4V) produit par un processus de formage à chaud. À la fin des années 1970 et au début des années 1980, notre pays avait un besoin urgent de boulons et de fixations en alliage de titane 1100MPa pour la connexion des structures composites, mais en raison des limites de l'équipement de formage à chaud (à cette époque, il n'y avait pas d'équipement de formage à chaud en Chine), nous n'étions pas en mesure de développer et de produire des boulons TC4 (Ti-6Al-4V) de 1100MPa, et nous nous sommes principalement concentrés sur le développement de l'alliage de titane de type β qui peut être directement formulé à froid. L'alliage de titane TB3 a été développé dans ce contexte ; la composition de l'alliage TB3 a été conçue à partir de l'alliage de titane Ti-8Mo-8V-2Fe-3Al, qui a été développé par l'American Titanium Metal Company au 20e siècle.
L'alliage de titane TB3 est un alliage de titane de type β renforcé par traitement thermique et sub-stable ; la composition nominale est Ti-10Mo-8V-1Fe-3,5Al. Le principal avantage de cet alliage est que l'état de traitement en solution solide possède d'excellentes propriétés de déformation à froid, son rapport de déformation à froid (Dt/D0) peut atteindre 2,8, le système "solution solide + vieillissement" peut obtenir une résistance élevée après le traitement. Après traitement, il est possible d'obtenir une résistance élevée. Il est principalement utilisé pour fabriquer des attaches aérospatiales à haute résistance de qualité 1100MPa dont la température de service est inférieure à 300°C. En octobre 1982, la Chine a commencé à développer des boulons en alliage de titane TB3. En 1985, les travaux de développement ont progressé et les spécifications techniques correspondantes ont été élaborées. Entre le milieu et la fin des années 1980, l'alliage de titane TB3 national a été transformé en boulons à haute résistance et en boulons d'interférence, installés dans la structure composite de l'avion et dans la structure métallique pour que les boulons et les fixations en alliage de titane de la Chine acquièrent une certaine base d'expérience. L'alliage est désormais largement utilisé dans la fabrication de boulons en alliage de titane 1100MPa et a été appliqué avec succès aux avions Y-7, J-8 et J-10 ainsi qu'à certains véhicules spatiaux. L'alliage de titane TB3 est devenu le principal matériau de fixation des boulons en alliage de titane pour les véhicules aérospatiaux qui peuvent être produits industriellement en Chine. Parallèlement, l'alliage de titane est également utilisé pour la fabrication de rivets ; en Chine, la norme GJB120-2006 "rivets en titane et en alliage de titane" a été promulguée en 2006 et le matériau de titane TB3 est officiellement inclus dans la norme.

2,5 Alliage de titane TB8 (σ_b ≥ 1280MPa)

Avec le développement rapide de la technologie aérospatiale dans les avions militaires et civils utilisés dans la technologie de connexion mécanique, les exigences sont de plus en plus élevées, le contenu technique des pièces standard utilisées est également de plus en plus élevé, et son rôle dans l'avion n'est pas seulement un rôle de "fixation", de "connexion". Il n'en reste pas moins qu'il est devenu un élément important de la réalisation des performances de l'aéronef. Il s'agit plutôt d'un élément structurel important qui permet de réaliser les performances de l'ensemble de la machine. La tendance future du développement de la technologie aérospatiale exige un nouveau type d'attaches à haute résistance spécifique, c'est-à-dire légères et très résistantes. C'est pourquoi les États-Unis, la Russie, la France et d'autres puissances aéronautiques mondiales développent activement une résistance à la traction de 1200MPa au-dessus des matériaux en alliage de titane à haute résistance et de leurs fixations. Ces dernières années, Alcoa a développé les boulons à haute résistance en alliage de titane Timetal555, dont la résistance à la traction lors du vieillissement est de 1300MPa ou plus, la résistance au double cisaillement est supérieure à 745MPa, l'allongement est supérieur à 10%, les indicateurs de performance répondent pleinement aux exigences de la spécification typique des fixations en acier allié plaqué au cadmium de 1250MPa. PS Aviation Fastener Group utilise l'alliage de titane SPSTITANTM761 pour le traitement et la fabrication des boulons Aerlite180. Sa résistance à la traction peut atteindre 1240MPa, sa résistance au cisaillement peut atteindre 745MPa, ce qui lui permet d'atteindre le niveau de résistance de nombreux aciers alliés et d'alliages résistants à la corrosion, tout en réduisant le poids de 40%.
Pour suivre la tendance internationale de développement des fixations en alliage de titane pour l'aérospatiale, ces dernières années, XITU super crystal company et Xinyang Aerospace standard parts factory ont développé conjointement une fixation avec des tiges et des fils spéciaux en alliage de titane TB8 et ses boulons et fixations à haute résistance 1280MPa, dont les spécifications vont de φ4-φ25. L'alliage de titane TB8 est une imitation chinoise de l'alliage de titane β21S des États-Unis d'Amérique, dont la composition nominale est Ti - 3Al - 2.7 Nb-15Mo, l'alliage β21S est la société américaine de titane métallique (Timent) qui a développé en 1989 pour le programme NASP un alliage de titane sub-stable de type β. L'alliage de titane β21S possède d'excellentes propriétés d'usinage à chaud et à froid, une trempabilité profonde, une résistance élevée au fluage, une résistance élevée à l'oxydation et une bonne résistance à la corrosion, de sorte que l'alliage a été reconnu par les concepteurs et les fabricants d'avions comme un excellent matériau structurel aérospatial en 1994. Les excellents matériaux de structure aérospatiale de 1994 ont été inclus pour la première fois dans les normes ASTM américaines ; les États-Unis utilisent principalement un alliage pour fabriquer des navettes spatiales avec des matériaux composites en titane et des composants de nacelles de Boeing 777 et d'autres moteurs d'avion. À partir des années 1990, la Chine a commencé à imiter l'alliage, a réalisé un certain type de composants structurels d'avions avec des pièces forgées en alliage de titane TB8 et des pièces de tôlerie pour le développement et l'application des travaux de recherche, en raison de l'absence éventuelle d'accès aux applications techniques, seule la norme GB/T3620.1-2007 "titanium and titanium alloys grades and chemical composition" (titane et alliages de titane - qualités et composition chimique) spécifie ses qualités et compositions, ses matériaux et produits n'ont pas formé la norme nationale, la norme militaire nationale et la spécification de la norme aéronautique.
Xinyang Aerospace Standard Parts Factory et XITU super-crystal company ont développé conjointement des boulons en alliage de titane TB8 de grade 1280MPa ; la photo physique de la figure 1 ; les principaux indicateurs de performance sont présentés dans le tableau 1. En raison de l'utilisation de l'alliage des éléments β-stabilisateurs pour le molybdène et le niobium résistant à l'oxydation à point de fusion élevé, plutôt que TB2, et TB3 alliages de titane utilisés dans l'oxydation de vanadium pauvre, l'alliage fait de l'utilisation à long terme de la fixation Température jusqu'à 550 ℃, une solution complète à la haute résistance traditionnelle β fixations en alliage de titane utilisant la basse température (pas plus de 300 ℃) problème. À l'heure actuelle, le développement des boulons à haute résistance en alliage de titane TB8 de qualité 1280MPa a été utilisé dans la nouvelle génération d'applications d'ingénierie aéronautique en Chine, permettant une bonne réduction du poids et une bonne compatibilité avec les matériaux composites.

Figure.1 Photo d'un boulon en alliage de titane TB8 de grade 1280MPa
Tableau 1 Indice de performance des boulons en alliage de titane TB8 de grade 1280MPa.

Points de performance	Index	Remarques
Résistance à la traction/MPa	≥1280	Selon la norme GJB715.23A-2008
Taux d'allongement/% (même matériau de four)	≥8	L'allongement des échantillons provenant du même lot de matériaux dans le four n'est pas nécessaire pour les boulons.
Résistance au cisaillement double/MPa	≥755	Selon la norme GJB715.26A-2008
Durée de vie/temps de fatigue	≥130000	Conformément à la norme GJB715.30A-2002, charge : 12MPa

3. Résumé

On peut constater que la recherche et l'application des fixations aéronautiques en alliage de titane ont commencé dès l'apparition des alliages de titane industriels ; les États-Unis, la Russie (l'ex-Union soviétique) et d'autres pays développés dans l'industrie aéronautique à un stade très précoce ont été formés conformément à leur système technologique de fixations en alliage de titane, et les fixations en alliage de titane dans le domaine de la fabrication aéronautique ont acquis un grand nombre d'applications. La recherche et l'application des fixations en alliage de titane dans l'aviation chinoise ont commencé tardivement, dans le moteur de l'avion ou la copie de l'avion, l'emprunt de technologie ou l'introduction du processus d'amélioration passive, la fabrication des fixations en alliage de titane sont empruntées ou imitées de la Russie (l'ex-Union soviétique), des États-Unis, en même temps, les fixations d'aviation de notre pays dans les fixations en titane dans la possession d'une quantité relativement faible de fixations. Avec le développement rapide de l'industrie aéronautique chinoise et l'amélioration continue des exigences de performance des avions, l'avenir des fixations aéronautiques de haute performance pour la fabrication de matériaux en alliage de titane présente des exigences plus élevées en matière de résistance, de ténacité à la rupture et de performance de fatigue.
Auteur : Zhang Lijun, Wang Luck