Zastosowanie materiałów ze stopów tytanu w chińskich łącznikach lotniczych

Stop tytanu jako nowy materiał konstrukcyjny pojawił się i rozwinął w połowie XX wieku ze względu na doskonałą odporność na korozję, wysoką wytrzymałość właściwą i niemagnetyczność. Szereg zalet w przemyśle lotniczym i innych wysokiej klasy sektorach przemysłowych były szeroko stosowane. W latach pięćdziesiątych Stany Zjednoczone zaczęły wykorzystywać materiały ze stopów tytanu do produkcji elementów złącznych dla lotnictwa, Chiny w latach osiemdziesiątych zaczęły wykorzystywać materiały ze stopów tytanu do produkcji niewielkiej liczby inżynieryjnych elementów złącznych dla lotnictwa; po wejściu w XXI wiek, z ogólnym poziomem technologii produkcji przemysłu lotniczego w Chinach, lotnictwo Elementy złączne wykonane z materiałów ze stopu tytanu oraz ich technologia przetwarzania i produkcji w celu uzyskania systematycznego i wyspecjalizowanego rozwoju.

Tytan i stopy tytanu mają wyjątkowe zalety, takie jak wysoka wytrzymałość właściwa, dobra odporność na korozję i odporność na wysokie temperatury, co czyni je obiecującymi materiałami konstrukcyjnymi w nowoczesnym przemyśle lotniczym. Od lat pięćdziesiątych w Stanach Zjednoczonych po raz pierwszy zastosowano stop Ti-6Al-4V śruby ze stopu tytanu stosowane w bombowcach B-52 osiągnęły bardzo dobry efekt redukcji masy; kraje rozwinięte w przemyśle lotniczym wprowadziły na rynek elementy złączne ze stopu tytanu badania i zastosowania inżynieryjne. Łączniki ze stopu tytanu, zamiast większości niższej wytrzymałości niż łączniki stalowe, redukcja masy samolotu osiągnęła bardzo znaczące wyniki. Takie jak łączniki samolotu Boeing 747 do tytanu zamiast stali, jego jakość strukturalna została zmniejszona o 1814 kg; rosyjski samolot IL-96, z 142 000 sztuk łączników ze stopu tytanu, redukcja masy stali do 600 kg; liczba 204 samolotów z 940 kg łączników ze stopu tytanu BT16, redukcja stali o 688 kg. Stopy tytanu mają pozytywny potencjał, który jest taki sam jak kompozyty z włókna węglowego, dopasowując wytrzymałość elementów złącznych ze stopu tytanu. Pozytywna potencjalna wydajność stopu tytanu odpowiada materiałom kompozytowym z włókna węglowego, skutecznie zapobiegając korozji galwanicznej elementów złącznych, dzięki czemu stop tytanu jest najlepszym materiałem łączącym dla materiałów kompozytowych. Dlatego wraz ze wzrostem ilości stopu tytanu i materiałów kompozytowych stosowanych w zaawansowanych samolotach wojskowych i cywilnych rośnie zapotrzebowanie na elementy złączne ze stopu tytanu. Zastosowanie temperatury stopu aluminium jest wyższa niż 150-200 ℃; dla struktury samolotu, ze względu na wysoką temperaturę pracy i nie może używać części łączników ze stopu aluminium, stop tytanu będzie lepszym wyborem. Ponadto stop tytanu ma wrodzoną dobrą elastyczność i jest niemagnetyczny, aby zapobiec poluzowaniu śrub mocujących, a interferencja antymagnetyczna ma również bardzo ważną rolę.
W wojskowych i cywilnych samolotach Stanów Zjednoczonych elementy złączne ze stopu tytanu zastąpiły elementy złączne ze stali stopowej. Zastosowanie zagranicznych elementów złącznych ze stopu tytanu jest bardzo powszechne; ilość elementów złącznych ze stopu tytanu dla dużych samolotów cywilnych osiągnęła setki tysięcy sztuk, podczas gdy różne rodzaje nowych elementów złącznych ze stopu tytanu są również stale rozwijane. Historia rozwoju łączników ze stopu tytanu w Chinach sięga 1965 r.; Chengdu Aircraft Design Institute, zgodnie z potrzebami nowego samolotu, zaproponował opracowanie nitów ze stopu tytanu, w latach 70. odpowiednich jednostek nitów ze stopu tytanu i zastosowanie prac badawczych w latach 80. w niektórych chińskich samolotach wojskowych drugiej generacji zaczęło się od niewielkiej liczby nitów ze stopu tytanu, śrub i innych elementów złącznych. Pod koniec lat 90-tych, wraz z trzecią generacją zagranicznych linii produkcyjnych ciężkich samolotów bojowych i nitów ze stopu tytanu, śrub i innych elementów złącznych. Pod koniec lat 90-tych, wraz z wprowadzeniem zagranicznych linii produkcyjnych ciężkich myśliwców trzeciej generacji i rozwojem krajowych myśliwców trzeciej generacji, a także wielu firm produkcyjnych podwykonawców lotniczych, chiński przemysł lotniczy zaczął stosować niektóre elementy złączne ze stopów tytanu. W ostatnich latach wraz z rozwojem chińskiego przemysłu lotniczego, krajowe odpowiednie jednostki ukierunkowane na przeprowadzenie dużej liczby podstawowych materiałów i technologii produkcji elementów złącznych prac badawczo-rozwojowych, obecnie niezależne chińskie badania i rozwój oraz produkcja elementów złącznych ze stopów tytanu były w Chinach zmodyfikowany samolot i nowy projekt samolotu, aby uzyskać dużą liczbę zastosowań inżynieryjnych.

1. Materiały ze stopu tytanu dla nitowanych elementów złącznych

Elementy złączne powszechnie stosowane w przemyśle lotniczym obejmują głównie nity, śruby i specjalne elementy złączne w 3 kategoriach. W przypadku nitów najważniejszą rzeczą jest plastyczność materiału na zimno; tylko plastyczność na zimno wyprodukowanych nitów może być instalacją nitowania na zimno. Zwykle wymagania dotyczące wytrzymałości nie są zbyt wysokie, a wysokie wymagania dotyczące odporności na korozję części nitów ze stopu tytanu, stop tytanu typu β ze względu na stan roztworu stałego dla pojedynczego ziarna β, a ponieważ ma on sześcienny układ struktury atomowej skoncentrowany na ciele, dzięki czemu ten rodzaj stopu ma bardzo doskonałe właściwości obróbki na zimno, bardzo odpowiednie do produkcji nitów ze stopu tytanu.

1.1 Stop tytanu TB2

Rozwój łączników ze stopu tytanu w Chinach to nity ze stopu tytanu TB2 dla rozwoju punktu wyjścia. 1965, Chengdu Aircraft Design and Research Institute, w rozwoju nowego samolotu, plan jest użycie nitów ze stopu tytanu w tytanowych elementów konstrukcyjnych kadłuba i przedstawić demonstrację i projekt. W 1970 r., przy współpracy z Tianjin Metallurgical Bureau Materials Research Institute i Nonferrous Metals Research Institute, Chengdu Aircraft Design Institute i Chengdu Aircraft Corporation wspólnie rozpoczęły badania nad rozwojem i zastosowaniem nitów ze stopu tytanu TB2 i sukcesywnie zakończyły rozwój materiałów ze stopu tytanu TB2, badania nad badaniem spęczania na zimno materiałów drutowych i nitów, badania testowe nitowania itp. i zakończyły ocenę techniczną odpowiednich prac w 1979 r. i sformułowały tymczasowe warunki techniczne. Stop tytanu TB2 jest podstabilnym stopem tytanu β, skład nominalny stopu Ti-3Al-8Cr-5Mo-5V. Stop w stanie obróbki roztworem stałym ma doskonałe właściwości formowania na zimno i wydajność spawania; Chiny są używane głównie do produkcji satelitarnych falistych powłok, gwiazd i strzałek łączących oraz wszelkiego rodzaju nitów na zimno, a czasami również do produkcji małych śrub. Podczas produkcji elementów złącznych dla lotnictwa ich temperatura użytkowania wynosi zwykle poniżej 300 ℃; elementy złączne dla lotnictwa mogą być używane w krótkim okresie do 500 ℃.
W 1986 r. Chiny ogłosiły pierwsze specjalne normy dotyczące elementów złącznych ze stopu tytanu, GJB120-1986 "nity ze stopu tytanu", w 1990 r. Chiny ogłosiły drugie i trzecie specjalne normy techniczne dotyczące elementów złącznych ze stopu tytanu GJB856-90 "specyfikacja nitów z rowkiem pierścieniowym ze stopu tytanu" i GJB857.1-90 "100 ° z łbem stożkowym stopu tytanu do nitów z rowkiem pierścieniowym", które trzy normy są specjalnymi standardami technicznymi nitów ze stopu tytanu TB2, we wszystkich typach specyfikacji nitów TB2 dla jasnej specyfikacji dla jego inżynieryjnej produkcji seryjnej i zastosowania standardowej podstawy. Nity ze stopu tytanu TB2 zostały wyprodukowane w chińskim przemyśle lotniczym w kilku modelach, aby uzyskać dużą liczbę zastosowań; w tym samym czasie, w modelu lotniczym, produkty również uzyskały pewną liczbę zastosowań i osiągnęły dobre wyniki.

1.2 Stop tytanu TB5

Stop tytanu TB5 to niestabilny stop tytanu typu β; jego nominalny skład to Ti-15V-3Cr-3Sn-3Al. Stop został początkowo opracowany przy wsparciu finansowym Sił Powietrznych Stanów Zjednoczonych, Lockheed Martin określił skład, a TIMET przeprowadził produkcję na skalę. Stop ma doskonałe właściwości formowania na zimno, jego zdolność do formowania na zimno i czysty tytan, może być w stanie roztworu stałego dla różnych złożonych części formowania na zimno (takich jak nity nitowane), wytrzymałość na rozciąganie w temperaturze pokojowej do 1000 MPa lub więcej, stop ze względu na wysoką zawartość pierwiastka V, działanie przeciwutleniające jest słabe, ogólnie w 200 ℃ poniżej środowiska pracy, ale stop ma doskonałą odporność na korozję.
Pratt & Whitney w Stanach Zjednoczonych w produkcji silników lotniczych na dużą liczbę Ti-15V-3Cr-3Sn-3Al stopu tytanu jako wspornik, US B-1B bombowiec Ti-15V-3Cr-3Sn-3Al części ze stopu tytanu w ilości ponad 1000, Ti-15V-3Cr-3Sn-3Al łączniki ze stopu tytanu w Boeing Airplane jest również używany od wielu lat. Nasz kraj używa stopu tytanu TB5 do zastąpienia 30CrMnSiA do produkcji pewnej belki parasolowej samolotu myśliwskiego i produkcji płyty falistej silnika satelitarnego i innych części, jednocześnie używając stopu tytanu TB5 do produkcji belki parasolowej samolotu myśliwskiego i satelitarnej płyty falistej wspierającej stosowanie nitów na zimno.

1.3 Stop Ti-45Nb

Stop Ti-45Nb jest rodzajem specjalnego materiału na nity; jego wyjątkowe zalety to wysoka plastyczność (wydłużenie może wynosić do ponad 20%, skurcz przekroju jest tak wysoki jak 60%-80%), doskonała wydajność obróbki na zimno, jego wytrzymałość na ścinanie (τ ≥ 350MPa) i wytrzymałość na rozciąganie (σ_b ≥ 450 MPa) są wyższe niż w przypadku czystego tytanu. Odporność na odkształcenia na zimno jest niższa niż w przypadku czystego tytanu, który nadaje się do wykonywania nitów do połączeń materiałów kompozytowych. Materiał. Stany Zjednoczone dla stopu Ti-45Nb przeprowadziły wiele podstawowych prac badawczych; rozwój technologii jest bardziej dojrzały, aw 1974 r. Włączony do specyfikacji AMS4982, zmienionej na AMS 4982C w 2002 r., Był szeroko stosowany. W Stanach Zjednoczonych, w produktach nitów lotniczych, stop Ti-45Nb został w pełni zastąpiony czystym tytanem. Stop i stop Ti-6Al-4V, wykonane z nitów bimetalicznych, znalazły wiele zastosowań w samolotach Airbus i Boeing.
Ze względu na wymagania dotyczące wysokiej wytrzymałości na ścinanie, proces instalacji nie pozwala na odkształcenie nitów prętowych, ogólnie stosowane bimetaliczne nity tytanowe, bimetaliczne nity tytanowe składają się z pręta gwoździa Ti-6Al-4V i łba Ti-45Nb, po bezwładnościowym zgrzewaniu tarciowym, ściśle stopione w celu utworzenia całego litego nitu. Tylko niewielkie uderzenie może spowodować odkształcenie plastyczne łba nitu Ti-45Nb w tym bimetalicznym nitowaniu, podczas gdy trzon nitu Ti-6Al-4V nie ulega deformacji. Bimetaliczne nity ze stopu tytanu w bombowcu B-1, Boeingu i innych samolotach są szeroko stosowane w nitowanych elementach ze stopu tytanu i elementach kompozytowych. Takich jak USA F-14 skrzydła myśliwca krawędzi czołowej wykorzystuje 4000 nitów bimetalicznych; jego wydajność zmęczeniowa i wysokie śruby blokujące porównywalne do kosztów można zmniejszyć o 50%, 30% -40% lżejsze, koszt takiego nitu bimetalicznego być niższe niż inne nity ze stopu tytanu typu β. W ostatnich latach Chiny opracowały również nity bimetaliczne i nity Ti-45Nb, które znalazły się w nowej generacji nitowania kompozytowej skóry samolotu w zastosowaniach inżynieryjnych.

2. Łączniki śrubowe z materiałami ze stopu tytanu

Elementy złączne lotnicze w największej ilości śrub ze stopu tytanu, śruby ze stopu tytanu można podzielić na zwykłe śruby, wysokie śruby blokujące i śruby wciskowe w zależności od ich zastosowania. Od czasu produkcji śrub ze stopu tytanu, ogólne wymagania dotyczące obróbki cieplnej w celu uzyskania wysokiej wytrzymałości na rozciąganie i ścinanie zwykle wymagają porównywalnego poziomu wytrzymałości i stali stopowej o wysokiej wytrzymałości 30CrMnSiA.

2.1 Stop tytanu TC4 (σ_b ≥ 1100MPa)

TC4 (amerykański gatunek Ti-6Al-4V/UNS R56400/ASTM Grade 5/Ti64) stop tytanu został po raz pierwszy opracowany przez Stany Zjednoczone w 1954 roku, rozwinął się w międzynarodowy stop tytanu, jest obecnie najbardziej wszechstronnym i dogłębnym badaniem stopu tytanu. Lotnictwo, przemysł lotniczy, cywilny i inne branże były szeroko stosowane. Jest szeroko stosowany w produkcji belek, ram, podwozi, elementów złącznych, wentylatorów silników lotniczych, dysków sprężarek, magazynów, łopatek itp. Jest również stosowany w wielu innych gałęziach przemysłu, stanowiąc ponad połowę produkcji stopów tytanu. Stop ma dobrą plastyczność procesu i superplastyczność, temperaturę przejścia stopu α + β / β 980-1010 ° C i długotrwałą temperaturę pracy do 400 ° C. Począwszy od 1973 r., Aby współpracować z rozwojem łopatek ze stopu tytanu TC4 silnika turbofan-8, Chiny rozpoczęły badania stopu i zastosowania inżynieryjne.
W 1956 r. Stany Zjednoczone wykorzystały stop tytanu TC4 (Ti-6Al-4V), produkując pierwszą na świecie partię śrub ze stopu tytanu, po raz pierwszy zastosowaną w bombowcu B-52 (zamiast oryginalnych śrub 30CrMnSiA), w wyniku zastosowania efekt jest bardzo dobry i wkrótce zostanie spopularyzowany. Prawie wszystkie zachodnie samoloty produkują śruby z wielu stopów tytanu TC4 (Ti-6Al-4V). Ale ponieważ TC4 (Ti-6Al-4V) jest stopem α+β duplex, nie może być formowany przez spęczanie na zimno; jego łeb gwoździa musi być podgrzewany, obróbka cieplna wymaga próżniowego hartowania w wodzie i starzenia, sprzęt do przetwarzania i wymagania technologiczne są wysokie. Pod koniec lat 80-tych odpowiednie chińskie jednostki badały technologię łączenia na gorąco elementów złącznych ze stopu tytanu TC4 i sukcesywnie opracowywały obrabiarki do obróbki na gorąco. W latach 90-tych zrealizowali industrializację elementów złącznych ze stopu tytanu TC4. Uprzemysłowiona produkcja elementów złącznych ze stopu tytanu TC4 została zrealizowana w latach 90-tych. Obecnie wiele fabryk standardowych części lotniczych w Chinach posiada sprzęt do obróbki na gorąco i możliwości techniczne do masowej produkcji śrub TC4, a śruby wykonane ze stopu tytanu TC4 zostały wykorzystane w wielu zastosowaniach inżynieryjnych w chińskich samolotach wojskowych nowej generacji, pojazdach kosmicznych i satelitach.

2.2 Stop tytanu TC6 (σ_b≥980MPa)

Aby spełnić wymagania wysokotemperaturowe silników lotniczych, Beijing Aviation Manufacturing Engineering Research Institute opracował elementy złączne ze stopu tytanu TC6 (rosyjski materiał BT3-1) odporne na wysoką temperaturę do 500 ℃ poniżej, w porównaniu ze stopem tytanu TC4; materiał ma wyższą wrażliwość na temperaturę, elementy złączne są trudniejsze w produkcji. Stop ten jest radzieckim Unia-Opracowany stop tytanu BT3-1, skład nominalny Ti-6Al-2.5Mo-1.5Cr-0.5Fe-0.3Si, obecnie szeroko stosowany w Rosji. Chiny w 1979 roku z WP13 silnika lotniczego TC6 stopu tytanu ogon pręta i innych elementów i wspieranie rozwoju elementów złącznych, stopu imitacji pracy i stosowania prac badawczych.
Stop TC6 to kompleksowa wydajność dobrego martenzytycznego stopu tytanu typu duplex α + β, zwykle stosowanego w stanie wyżarzonym, a także może być wzmocniony odpowiednią obróbką cieplną. Stop ma dobrą wydajność, odporność na utlenianie, a odporność na korozję jest bardzo doskonała, a jego wyprodukowane części mogą pracować przez długi czas w temperaturze 400 ℃ przez ponad 6000 godzin i 450 ℃ przez długi czas w temperaturze 450 ℃ przez ponad 2000 godzin. Izotermiczne wyżarzanie w temperaturze pokojowej wytrzymałość na rozciąganie większa niż 980 MPa, granica plastyczności większa niż 840 MPa, wydłużenie większe niż 10%, skurcz przekroju większy niż 25%. 400 ℃ wytrzymałość na rozciąganie w wysokiej temperaturze większa niż 720 MPa, wydłużenie większe niż 14%, skurcz przekroju większy niż 40%. Może to być również obróbka "roztwór stały + starzenie" w celu dalszej poprawy wytrzymałości.

2.3 TC16 (σ_b≥1030MPa)

Obecnie większość stalowych elementów złącznych jest przetwarzana metodą walcowania na zimno, a tylko kilka większych rozmiarów jest przetwarzanych metodą walcowania na gorąco. Proces obróbki na zimno umożliwia ciągłą produkcję dużych ilości elementów złącznych. Jednak większość przemysłowych stopów tytanu nie może być przetwarzana metodą walcowania na zimno ze względu na ich słabe właściwości formowania na zimno. W związku z tym w krajach zachodnich elementy złączne ze stopu tytanu TC4 są produkowane głównie w procesie walcowania na gorąco; wadami procesu walcowania na gorąco są: miejscowe oparzenia i przegrzanie, a utlenianie powierzchni jest łatwe do wystąpienia, gdy półfabrykaty są podgrzewane, jednocześnie nie jest łatwo zrealizować automatyzację ciągłego spęczania, niską wydajność produkcji. Aby poprawić wydajność produkcji elementów złącznych ze stopu tytanu i stabilność ich jakości, były Związek Radziecki opracował stop tytanu BT16 do zimnej pozycji elementów złącznych, który zrealizował rozwój technologii zimnej pozycji elementów złącznych ze stopu tytanu i leapfrog. Zyskał on wiele zastosowań inżynieryjnych w samolotach IL76, IL86, IL96, AN124, serii Su27 i innych radzieckich (rosyjskich) samolotach.
BT16 (nasza imitacja gatunku TC16) stop tytanu o nominalnym składzie Ti-3Al-5Mo-4.5V, stop jest martenzytycznym stopem tytanu typu duplex α + β, współczynnik stabilizacji β wynosi 0,83, blisko składu krytycznego. Stop tytanu jest stosowany głównie w produkcji elementów złącznych lotniczych o temperaturze roboczej 350 ° C lub niższej, a stop ma temperaturę przejścia α + β / β wynoszącą (860 ± 20) ° C. Istotne są również mniejsze ziarna β i wyższa temperatura przejścia α+β wynosząca (860 ± 20) ° C w stopie tytanu. Mniejsze ziarno β i w stanie wyżarzonym do 25% ułamka objętościowego fazy β określa stop BT16 ma doskonałą plastyczność procesu w temperaturze pokojowej, dzięki czemu stop można ukończyć w warunkach temperatury pokojowej łba łącznika łączników na zimno, co znacznie poprawia wydajność jego produkcji śrub, zmniejszając koszty produkcji, a następnie w późniejszej obróbce cieplnej starzenia roztworu stałego o wytrzymałości do 1030-1180 MPa. Rosja (były Związek Radziecki) (były Związek Radziecki) łączniki śrubowe ze stopu tytanu są produkowane głównie przy użyciu stopu tytanu BT16 od dziesięcioleci bez żadnych incydentów jakościowych. Chiny, 1990, Rosja wprowadziła linię produkcyjną samolotów Su-27; aby zaspokoić potrzeby lokalizacyjne samolotów Su-27, odpowiednie jednostki krajowe natychmiast przeprowadziły lokalizację stopu tytanu BT16 i jego elementów złącznych; nasz kraj naśladował nazwę stopu tytanu TC16. Niezależny chiński rozwój i produkcja śrub ze stopu tytanu TC16 znalazły zastosowanie w krajowych myśliwcach trzeciej generacji w wielu zastosowaniach inżynieryjnych.

2.4 TB3 (σ_b ≥ 1100MPa)

W latach siedemdziesiątych i osiemdziesiątych XX wieku śruby ze stopu tytanu o wytrzymałości 1100 MPa do zastosowań lotniczych w zachodnich krajach uprzemysłowionych, takich jak Stany Zjednoczone, były wykonane głównie ze stopu tytanu TC4 (Ti-6Al-4V) wytwarzanego w procesie formowania na gorąco. Pod koniec lat siedemdziesiątych i na początku lat osiemdziesiątych nasz kraj pilnie potrzebował śrub i elementów złącznych ze stopu tytanu o wytrzymałości 1100 MPa do łączenia konstrukcji kompozytowych, ale ze względu na ograniczenia sprzętu do formowania na gorąco (w tym czasie w Chinach nie było sprzętu do formowania na gorąco), nie byliśmy w stanie opracować i wyprodukować śrub TC4 (Ti-6Al-4V) o wytrzymałości 1100 MPa i skupiliśmy się głównie na rozwoju stopu tytanu typu β, który można bezpośrednio formować na zimno. Na tym tle opracowano stop tytanu TB3; skład stopu TB3 został zaprojektowany w odniesieniu do stopu tytanu Ti-8Mo-8V-2Fe-3Al, który został opracowany przez American Titanium Metal Company w XX wieku.
Stop tytanu TB3 to poddawany obróbce cieplnej wzmocniony podstabilny stop tytanu typu β; skład nominalny to Ti-10Mo-8V-1Fe-3.5Al. Główną zaletą tego stopu jest to, że stan obróbki roztworem stałym ma doskonałe właściwości formowania na zimno, jego współczynnik spęczania na zimno (Dt/D0) wynosi do 2,8, system "roztwór stały + starzenie" może uzyskać wysoką wytrzymałość po obróbce. Po obróbce można uzyskać wysoką wytrzymałość, stosowaną głównie do produkcji wysokowytrzymałych elementów złącznych lotniczych klasy 1100 MPa o temperaturze roboczej poniżej 300 ° C. W październiku 1982 r. Chiny rozpoczęły rozwój śrub ze stopu tytanu TB3, aw 1985 r. Prace rozwojowe poczyniły postępy i stworzyły odpowiednie specyfikacje techniczne. W połowie i pod koniec lat 80-tych, krajowy stop tytanu TB3 został wykonany w wysokiej śruby blokujące i śruby interferencyjne, zainstalowane w strukturze kompozytowej samolotu i konstrukcji metalowej dla chińskich śrub i elementów złącznych ze stopu tytanu, aby dowiedzieć się zastosowanie pewnej bazy doświadczenia. Stop jest obecnie szeroko stosowany w produkcji śrub ze stopu tytanu 1100MPa i został z powodzeniem zastosowany w samolotach Y-7, J-8 i J-10 oraz niektórych pojazdach kosmicznych. Stop tytanu TB3 stał się głównym materiałem łączników śrubowych ze stopu tytanu do pojazdów lotniczych, które mogą być produkowane przemysłowo w Chinach. Jednocześnie stop tytanu jest również wykorzystywany do produkcji nitów; w Chinach w 2006 r. ogłoszono GJB120-2006 "nity z tytanu i stopów tytanu" w materiale tytanowym TB3 jako nity formalnie uwzględnione w normie.

2,5 TB8 stop tytanu (σ_b ≥ 1280MPa)

Wraz z szybkim rozwojem technologii lotniczej w wojskowych i cywilnych statkach powietrznych stosowanych w technologii połączeń mechanicznych wymagania są coraz wyższe, zawartość techniczna stosowanych standardowych części jest również coraz wyższa, a ich rola w samolocie to nie tylko "mocowanie", "połączenie" rola. Mimo to stał się ważną częścią realizacji osiągów samolotu. Stał się raczej ważnym elementem konstrukcyjnym, który zapewnia wydajność całej maszyny. Przyszły trend rozwoju technologii lotniczej wymaga nowego typu elementów złącznych o wysokiej wytrzymałości właściwej, tj. lekkich i o wysokiej wytrzymałości. Dlatego Stany Zjednoczone, Rosja, Francja i inne światowe potęgi lotnicze aktywnie rozwijają wytrzymałość na rozciąganie 1200 MPa powyżej wysokowytrzymałych materiałów ze stopu tytanu i ich elementów złącznych. W ostatnich latach firma Alcoa opracowała wysokowytrzymałe śruby ze stopu tytanu Timetal555, których wytrzymałość na rozciąganie po starzeniu w roztworze wynosi 1300 MPa lub więcej, podwójna wytrzymałość na ścinanie większa niż 745 MPa, wydłużenie większe niż 10%, wskaźniki wydajności w pełni spełniają typowe wymagania specyfikacji elementów złącznych ze stali stopowej pokrytej kadmem 1250 MPa. PS Aviation Fastener Group wykorzystuje przetwarzanie stopu tytanu SPSTITANTM761 i produkcję śrub Aerlite180, jego wytrzymałość na rozciąganie do 1240MPa, wytrzymałość na ścinanie do 745MPa, osiągnęła wiele stali stopowych i odpornych na korozję stopów łączników o poziomie wytrzymałości, a jednocześnie zmniejszyć wagę o 40%.
Aby podążać za międzynarodowym trendem rozwoju zaawansowanych lotniczych łączników ze stopu tytanu, w ostatnich latach firma XITU super crystal i fabryka standardowych części Xinyang Aerospace wspólnie opracowały łącznik ze specjalnymi prętami i drutami ze stopu tytanu TB8 oraz śrubami i łącznikami o wysokiej wytrzymałości 1280 MPa, jego specyfikacje od φ4-φ25. Stop tytanu TB8 jest chińską imitacją stopu tytanu β21S w Stanach Zjednoczonych Ameryki, nominalnego składu Ti - 3Al - 2.7 Nb-15Mo, stop β21S jest amerykańską firmą tytanowo-metalową (Timent) w 1989 r. W ramach programu NASP w celu opracowania niestabilnego stopu tytanu typu β, stop tytanu β21S ma doskonałe właściwości obróbki na gorąco i na zimno, głęboką hartowność, wysoką odporność na pełzanie, wysoką odporność na utlenianie i dobrą odporność na korozję, więc stop został uznany przez projektantów i producentów samolotów za doskonałe materiały konstrukcyjne dla przemysłu lotniczego w 1994 roku. Doskonałe lotnicze materiały konstrukcyjne 1994 zostały po raz pierwszy uwzględnione w amerykańskich normach ASTM; Stany Zjednoczone używają stopu głównie do produkcji promów kosmicznych z tytanowymi materiałami kompozytowymi oraz Boeinga 777 i innych elementów silnika samolotu. Chiny, od 1990 roku, zaczął wykonywać pracę imitacji stopu, ukończył pewien rodzaj elementów konstrukcyjnych samolotu z TB8 odkuwek ze stopu tytanu i blachy części rozwoju i stosowania prac badawczych, ze względu na ostateczny brak dostępu do zastosowań inżynieryjnych, tylko w GB/T3620.1-2007 "tytanu i stopów tytanu gatunków i składu chemicznego", specyfikacja jego gatunków i kompozycji, jego materiały i produkty nie tworzą normy krajowej, krajowej normy wojskowej i lotnictwa standardowej specyfikacji.
Xinyang Aerospace Standard Parts Factory i XITU super-crystal company wspólnie opracowały 1280MPa klasy TB8 stopu tytanu śruby fizyczne zdjęcie na rysunku 1; główne wskaźniki wydajności przedstawiono w tabeli 1. Ze względu na zastosowanie w stopie elementów stabilizujących β dla odpornego na utlenianie molibdenu i niobu o wysokiej temperaturze topnienia, a nie TB2 i TB3 stopów tytanu stosowanych w utlenianiu słabego wanadu, stop wykonany z długotrwałego stosowania łącznika Temperatura do 550 ℃, kompletne rozwiązanie tradycyjnych elementów złącznych ze stopu tytanu β o wysokiej wytrzymałości przy użyciu niskiej temperatury (nie wyższej niż 300 ℃) problem. Obecnie, rozwój śrub o wysokiej wytrzymałości ze stopu tytanu TB8 klasy 1280MPa został wykorzystany w nowej generacji zastosowań inżynierii lotniczej w Chinach, osiągając dobrą redukcję masy i kompatybilność z materiałami kompozytowymi.

Rysunek 1 Zdjęcie śruby ze stopu tytanu TB8 o wytrzymałości 1280 MPa
Tabela.1 Wskaźnik wydajności śrub ze stopu tytanu TB8 klasy 1280MPa.

Pozycje dotyczące wydajności	Indeks	Uwagi
Wytrzymałość na rozciąganie/MPa	≥1280	Zgodnie z normą GJB715.23A-2008
Współczynnik wydłużenia/% (ten sam materiał pieca)	≥8	Wydłużenie próbek z tej samej partii materiałów w piecu nie jest wymagane dla śrub
Podwójna wytrzymałość na ścinanie/MPa	≥755	Zgodnie z normą GJB715.26A-2008
Żywotność/czas zmęczenia	≥130000	Zgodnie z normą GJB715.30A-2002, obciążenie: 12MPa

3. Podsumowanie

Można zauważyć, że badania i zastosowanie łączników lotniczych ze stopu tytanu od momentu pojawienia się przemysłowych stopów tytanu; Stany Zjednoczone, Rosja (były Związek Radziecki) i inne kraje rozwinięte w przemyśle lotniczym na bardzo wczesnym etapie zostały utworzone zgodnie z ich łącznikami technologicznymi z systemem materiałów ze stopu tytanu, łączniki ze stopu tytanu w dziedzinie produkcji lotniczej zyskały dużą liczbę zastosowań. Lotnictwa Chin z tytanu stopu łączników badań i aplikacji rozpoczął się późno, są w silnik samolotu lub samolotu kopii, technologii zapożyczenia lub wprowadzenie procesu pasywnej poprawy, produkcji elementów złącznych ze stopu tytanu materiały są zapożyczone lub imitacja Rosji (byłego Związku Radzieckiego), Stanów Zjednoczonych, w tym samym czasie, naszego kraju lotnictwa elementów złącznych w tytanu elementów złącznych w posiadaniu stosunkowo niewielkiej ilości elementów złącznych. Wraz z szybkim rozwojem chińskiego przemysłu lotniczego i ciągłym doskonaleniem wymagań dotyczących wydajności samolotów, przyszłość wysokowydajnych elementów złącznych dla lotnictwa do produkcji materiałów ze stopów tytanu stawia wyższą wytrzymałość, wyższą odporność na pękanie i wyższe wymagania dotyczące zmęczenia.
Autor: Zhang Lijun, Wang Luck