Použitie materiálov zo zliatiny titánu v čínskych leteckých spojovacích materiáloch

Zliatina titánu sa ako nový konštrukčný materiál objavila a vyvinula v polovici 20. storočia vďaka svojej vynikajúcej odolnosti proti korózii, vysokej špecifickej pevnosti a nemagnetickému charakteru. V leteckom a kozmickom priemysle a v iných špičkových priemyselných odvetviach sa široko využíva rad výhod. V 50. rokoch 20. storočia začali Spojené štáty používať materiály zo zliatiny titánu na výrobu leteckých spojovacích materiálov, Čína v 80. rokoch 20. storočia začala používať materiály zo zliatiny titánu na výrobu malého počtu technických leteckých spojovacích materiálov; po vstupe do 21. storočia, s celkovou úrovňou výrobnej technológie čínskeho leteckého priemyslu, letectvo spojovací materiál z materiálov zo zliatiny titánu a technológia jeho spracovania a výroby s cieľom dosiahnuť systematický a špecializovaný vývoj.

Titán a zliatiny titánu majú výnimočné výhody, ako je vysoká špecifická pevnosť, dobrá odolnosť proti korózii a vysoká teplotná odolnosť, vďaka čomu sú sľubnými materiálmi kovových štruktúr v modernom leteckom a kozmickom priemysle. Od 50. rokov minulého storočia sa v Spojených štátoch po prvýkrát objavil Ti-6Al-4V skrutky zo zliatiny titánu používané v bombardéroch B-52 dosiahli veľmi dobrý efekt zníženia hmotnosti; vyspelé krajiny leteckého priemyslu začali spojovací materiál zo zliatiny titánu výskumné a technické aplikácie. Spojovacie prvky zo zliatiny titánu, namiesto väčšiny spojovacích prvkov s nižšou pevnosťou ako oceľové spojovacie prvky, dosiahli veľmi výrazné zníženie hmotnosti lietadla. Napríklad spojovací materiál lietadla Boeing 747 s titánom namiesto ocele sa znížil o 1814 kg; ruské lietadlo IL-96 so 142 000 kusmi spojovacieho materiálu zo zliatiny titánu znížilo hmotnosť ocele až o 600 kg; 204 lietadiel s 940 kg spojovacieho materiálu zo zliatiny titánu BT16 znížilo hmotnosť ocele o 688 kg. Titánové zliatiny majú pozitívny potenciálny výkon, ktorý je rovnaký ako kompozitné materiály z uhlíkových vlákien a zodpovedá pevnosti spojovacích prvkov z titánových zliatin. Pozitívny potenciálny výkon titánovej zliatiny zodpovedá kompozitným materiálom s uhlíkovými vláknami, čo účinne zabraňuje galvanickej korózii spojovacích prvkov, vďaka čomu je titánová zliatina najlepším spojovacím materiálom pre kompozitné materiály. Preto s rastúcim množstvom titánovej zliatiny a kompozitných materiálov používaných v moderných vojenských a civilných lietadlách rastie dopyt po spojovacích materiáloch z titánovej zliatiny. Teplota použitia hliníkovej zliatiny je vyššia ako 150 - 200 ℃; pre konštrukciu lietadla je vzhľadom na vysokú prevádzkovú teplotu a nemožno použiť spojovacie časti z hliníkovej zliatiny lepšou voľbou zliatina titánu. Okrem toho má titánová zliatina prirodzenú dobrú pružnosť a je nemagnetická, aby sa zabránilo uvoľneniu upevňovacích skrutiek, a veľmi dôležitú úlohu má aj antimagnetické rušenie.
Vo vojenských a civilných lietadlách Spojených štátov nahradili spojovacie prvky zo zliatiny titánu spojovacie prvky zo zliatiny ocele. Použitie zahraničných spojovacích materiálov zo zliatiny titánu je veľmi bežné; množstvo spojovacích materiálov zo zliatiny titánu pre veľké civilné lietadlá dosiahlo stovky tisíc kusov, pričom sa neustále vyvíjajú aj rôzne typy nových spojovacích materiálov zo zliatiny titánu. História vývoja spojovacích materiálov z titánovej zliatiny v Číne siaha až do roku 1965; Chengdu Aircraft Design Institute podľa potrieb nového lietadla navrhol vývoj nitov z titánovej zliatiny, v 70. rokoch príslušné jednotky nitov z titánovej zliatiny a aplikácia výskumných prác v 80. rokoch v niektorých čínskych vojenských lietadlách druhej generácie začala s malým počtom nitov z titánovej zliatiny, skrutiek a iných spojovacích materiálov. Koncom 90. rokov 20. storočia, s výrobnými linkami tretej generácie zahraničných ťažkých bojových lietadiel a nitmi, skrutkami a iným spojovacím materiálom zo zliatiny titánu. Koncom 90. rokov 20. storočia, so zavedením zahraničných výrobných liniek tretej generácie ťažkých bojových lietadiel a vývojom domácich stíhačiek tretej generácie, ako aj mnohých subdodávateľských výrobných podnikov v oblasti letectva, začal čínsky letecký priemysel používať niektoré spojovacie prvky zo zliatiny titánu. V posledných rokoch s rozvojom čínskeho leteckého priemyslu sa domáce príslušné jednotky zamerali na vykonávanie veľkého množstva výskumných a vývojových prác v oblasti základných materiálov a technológie výroby spojovacích materiálov, v súčasnosti sa čínsky nezávislý výskum a vývoj a výroba spojovacích materiálov z titánovej zliatiny nachádzajú v čínskych modifikovaných lietadlách a v novom dizajne lietadiel, aby získali veľký počet technických aplikácií.

1. Materiály zo zliatiny titánu pre nitované spojovacie prvky

Spojovací materiál bežne používané v leteckom priemysle zahŕňajú najmä nity, skrutky a špeciálne spojovacie prvky v 3 kategóriách. V prípade nitov je najdôležitejšia plasticita materiálu za studena; len pri plasticite materiálu vyrobeného za studena možno nity inštalovať za studena. Zvyčajne nie sú požiadavky na pevnosť príliš vysoké a vysoké požiadavky na odolnosť proti korózii častí nitov zo zliatiny titánu, zliatiny titánu typu β v dôsledku stavu tuhého roztoku pre jedno zrno β a pretože má kubické usporiadanie atómovej štruktúry s centrovaným telom, takže tento typ zliatiny má veľmi vynikajúce vlastnosti pri práci za studena, veľmi vhodné na výrobu nitov zo zliatiny titánu.

1.1 Zliatina titánu TB2

Čínsky vývoj spojovacích materiálov z titánovej zliatiny je pre vývoj východiskového bodu nity z titánovej zliatiny TB2. 1965, Chengdu Aircraft Design and Research Institute, pri vývoji nového lietadla je plánom použiť nity zo zliatiny titánu v titánových konštrukčných prvkoch trupu a predložiť demonštráciu a návrh. V roku 1970 v spolupráci s Výskumným ústavom materiálov Tianjin Metallurgical Bureau a Výskumným ústavom neželezných kovov, Chengdu Aircraft Design Institute a Chengdu Aircraft Corporation spoločne začali výskum vývoja a použitia nitov z titánovej zliatiny TB2 a postupne dokončili vývoj materiálov z titánovej zliatiny TB2, výskum štúdie rozrušovania drôtených materiálov a nitov za studena, skúšobné štúdie nitovania atď. a v roku 1979 dokončili technické posúdenie príslušných prác a sformulovali predbežné technické podmienky. Titánová zliatina TB2 je substabilná β titánová zliatina, menovité zloženie zliatiny Ti-3Al-8Cr-5Mo-5V. Zliatina v stave úpravy tuhým roztokom má vynikajúce vlastnosti tvárnenia za studena a zváracie vlastnosti; v Číne sa používa najmä na výrobu satelitných vlnitých plášťov, hviezdicových a šípových spojovacích pásov a všetkých druhov nitov na rozrušovanie za studena a niekedy sa používa aj na výrobu skrutiek malých rozmerov. Pri výrobe leteckých spojovacích materiálov je teplota ich použitia zvyčajne nižšia ako 300 ℃; letecké spojovacie materiály sa môžu používať v krátkom čase až do 500 ℃.
V roku 1986 Čína vyhlásila prvé špeciálne normy pre spojovacie materiály zo zliatiny titánu, GJB120-1986 "nity zo zliatiny titánu", v roku 1990 Čína vyhlásila druhú a tretiu špeciálnu technickú normu pre spojovacie materiály zo zliatiny titánu GJB856-90 "špecifikácia prstencovej drážky na nity zo zliatiny titánu v ťahu" a GJB857.1-90 "100° zapustená hlava ťahovej titánovej zliatiny do krúžkovej drážky nity", ktoré tri normy sú TB2 nity z titánovej zliatiny špeciálne technické normy, na všetky typy špecifikácií TB2 nity pre jasnú špecifikáciu pre jeho navrhnutú sériovú výrobu a uplatňovanie štandardného základu. Nity z titánovej zliatiny TB2 vyrobené v čínskom leteckom priemysle boli v niekoľkých modeloch na získanie veľkého počtu aplikácií; zároveň v leteckom modeli výrobky získali aj určitý počet aplikácií a dosiahli dobré výsledky.

1.2 Zliatina titánu TB5

Titánová zliatina TB5 je substabilná titánová zliatina typu β; jej nominálne zloženie je Ti-15V-3Cr-3Sn-3Al. Zliatina bola pôvodne vyvinutá s finančnou podporou amerického letectva, zloženie určila spoločnosť Lockheed Martin a výrobu vo veľkom meradle uskutočnila spoločnosť TIMET. Zliatina má vynikajúce vlastnosti tvárnenia za studena, jej schopnosť tvárniť za studena a čistý titán, môže byť v stave tuhého roztoku pre rôzne zložité časti tvárnenia za studena (ako sú nity nitované), pevnosť v ťahu pri izbovej teplote starnutia až do 1000 MPa alebo viac, zliatina vzhľadom na vysoký obsah jej V-prvku, antioxidačné vlastnosti sú slabé, všeobecne v 200 ℃ pod pracovným prostredím, ale zliatina má vynikajúcu odolnosť proti korózii.
Pratt & Whitney v Spojených štátoch pri výrobe leteckého motora na veľkom množstve titánovej zliatiny Ti-15V-3Cr-3Sn-3Al ako konzoly, americký bombardér B-1B Ti-15V-3Cr-3Sn-3Al titánovej zliatiny v množstve viac ako 1 000 kusov, Ti-15V-3Cr-3Sn-3Al titánovej zliatiny v lietadle Boeing sa tiež používa už mnoho rokov. Naša krajina používa titánovú zliatinu TB5 na nahradenie 30CrMnSiA na výrobu určitého dáždnikového nosníka stíhacieho lietadla a výrobu vlnitej dosky satelitného motora a iných častí, pričom zároveň používa titánovú zliatinu TB5 na výrobu dáždnikového nosníka stíhacieho lietadla a satelitnej vlnitej dosky podporujúcej použitie nitov so studenou hlavou.

1.3 Zliatina Ti-45Nb

Zliatina Ti-45Nb je druh špeciálneho materiálu pre nity; jej výnimočnými výhodami sú vysoká plasticita (predĺženie môže byť až väčšie ako 20%, zmrštenie prierezu je až 60%-80%), vynikajúce vlastnosti pri spracovaní za studena, jej pevnosť v strihu (τ ≥ 350 MPa) a pevnosť v ťahu (σ_b ≥ 450 MPa) sú vyššie ako v prípade čistého titánu. Odolnosť voči deformácii za studena je nižšia ako u čistého titánu, ktorý je vhodný na výrobu nitov pre spoje z kompozitných materiálov. Materiál. Spojené štáty pre zliatinu Ti-45Nb vykonali množstvo základných výskumných prác; vývoj technológie je vyspelejší a v roku 1974 bol zahrnutý do špecifikácie AMS4982, ktorá bola v roku 2002 revidovaná na AMS 4982C, a je široko používaná. V Spojených štátoch bola zliatina Ti-45Nb vo výrobkoch pre letecký a kozmický priemysel plne nahradená čistým titánom. Zliatina a zliatina Ti-6Al-4V, vyrobená z bimetalických nitov, bola v lietadlách Airbus a Boeing na získanie mnohých aplikácií.
Pre požiadavky na vysokú pevnosť v strihu proces inštalácie neumožňuje deformáciu nitovacích nitov, všeobecne sa používajú bimetalické titánové nity, bimetalické titánové nity sa skladajú z klincovej tyče Ti-6Al-4V a hlavy Ti-45Nb, po zotrvačnom trecom zváraní sa pevne spoja a vytvoria celý pevný nit. Len malý náraz môže spôsobiť plastickú deformáciu hlavy nitu Ti-45Nb pri tomto bimetalickom nitovaní, zatiaľ čo stonka nitu Ti-6Al-4V sa nedeformuje. Bimetalické nity z titánovej zliatiny v bombardéri B-1, Boeingu a iných lietadlách sa široko používajú v nitovaných komponentoch z titánovej zliatiny a kompozitných komponentoch. Napríklad na nábežnej hrane krídla americkej stíhačky F-14 sa používa 4000 bimetalických nitov; jeho únavový výkon a vysoké poistné skrutky porovnateľné s nákladmi sa môžu znížiť o 50%, 30% -40% ľahšie, náklady na takýto bimetalický nit majú byť nižšie ako iné nity z titánovej zliatiny typu β. V posledných rokoch Čína vyvinula aj bimetalické nity a nity Ti-45Nb, ktoré boli v novej generácii nitovania kompozitných plášťov lietadiel v technických aplikáciách.

2. Spojovacie prvky so skrutkami zo zliatiny titánu

Letecký spojovací materiál v najväčšom množstve skrutiek zo zliatiny titánu, skrutky zo zliatiny titánu možno rozdeliť na bežné skrutky, skrutky s vysokým zámkom a interferenčné skrutky podľa ich použitia. Od výroby skrutiek zo zliatiny titánu si všeobecné požiadavky na ich tepelné spracovanie na dosiahnutie vysokej pevnosti v ťahu a pevnosti v šmyku zvyčajne vyžadujú porovnateľnú úroveň pevnosti a vysokopevnostnú legovanú oceľ 30CrMnSiA.

2.1 Titánová zliatina TC4 (σ_b ≥ 1100 MPa)

Titánová zliatina TC4 (americká trieda Ti-6Al-4V/UNS R56400/ASTM Grade 5/Ti64) bola prvýkrát vyvinutá Spojenými štátmi v roku 1954, vyvinula sa do medzinárodnej titánovej zliatiny, v súčasnosti je najkomplexnejšou a najhlbšou štúdiou jej titánovej zliatiny. Široko sa používa v letectve, kozmonautike, civilnom a inom priemysle. Vo veľkej miere sa používa pri výrobe nosníkov, rámov, podvozkov, spojovacích materiálov, ventilátorov leteckých motorov, diskov kompresorov, zásobníkov, lopatiek atď. Používa sa aj v mnohých ďalších priemyselných odvetviach, pričom tvorí viac ako polovicu výroby titánových zliatin. Zliatina má dobrú procesnú plasticitu a superplasticitu, teplotu prechodu zliatiny α + β / β 980 - 1010 °C a dlhodobú pracovnú teplotu až 400 °C. Od roku 1973 začala Čína spolupracovať na vývoji lopatiek titánovej zliatiny TC4 pre turbovrtuľový letecký motor 8, začala výskum a technické aplikácie zliatiny.
V roku 1956 Spojené štáty použili titánovú zliatinu TC4 (Ti-6Al-4V) a vyrobili prvú dávku skrutiek z titánovej zliatiny na svete, ktorá sa prvýkrát použila v bombardéri B-52 (namiesto pôvodných skrutiek 30CrMnSiA), v dôsledku čoho je účinok veľmi dobrý a čoskoro sa spopularizuje. Takmer všetky západné lietadlá vyrábajú skrutky z mnohých titánových zliatin TC4 (Ti-6Al-4V). Ale pretože TC4 (Ti-6Al-4V) je duplexná zliatina α+β, nemôže sa formovať rozrušením za studena; jej hlava klinca sa musí rozrušiť zahriatím, tepelné spracovanie si vyžaduje kalenie vo vákuu a starnutie, požiadavky na spracovateľské zariadenia a technológie sú vysoké. Koncom 80. rokov príslušné čínske jednotky skúmali technológiu výroby spojovacích materiálov z titánovej zliatiny TC4 za tepla a postupne vyvíjali obrábacie stroje na výrobu spojovacích materiálov za tepla. V deväťdesiatych rokoch 20. storočia realizovali industrializáciu spojovacích materiálov zo zliatiny titánu TC4. Priemyselná výroba spojovacích materiálov zo zliatiny titánu TC4 sa realizovala v 90. rokoch. V súčasnosti má mnoho tovární na výrobu štandardných dielov pre letecký priemysel v Číne zariadenia na výrobu za tepla a technické schopnosti na hromadnú výrobu skrutiek TC4 a skrutky vyrobené z titánovej zliatiny TC4 sa používajú vo veľkom počte technických aplikácií v čínskych vojenských lietadlách novej generácie, leteckých vozidlách a satelitoch.

2.2 Titánová zliatina TC6 (σ_b≥980MPa)

Na splnenie vysokoteplotných požiadaviek leteckých motorov vyvinul Výskumný ústav leteckej výroby v Pekingu spojovací materiál z titánovej zliatiny TC6 (ruský materiál BT3-1) odolný voči vysokým teplotám až do 500 ℃ v porovnaní s titánovou zliatinou TC4; materiál má vyššiu citlivosť na teplotu, spojovací materiál sa ťažšie vyrába. Zliatina je titánová zliatina BT3-1 vyvinutá v Sovietskom zväze, menovité zloženie Ti-6Al-2,5Mo-1,5Cr-0,5Fe-0,3Si, v súčasnosti široko používaná v Rusku. Čína v roku 1979 s WP13 letecký motor TC6 titánová zliatina chvostová tyč a iné komponenty a podpora vývoja spojovacích materiálov, imitácia zliatiny a aplikácia výskumných prác.
Zliatina TC6 je komplexný výkon dobrej martenzitickej zliatiny titánu typu α + β, ktorá sa zvyčajne používa v žíhanom stave a môže byť tiež posilnená vhodným tepelným spracovaním. Zliatina má dobrý výkon, odolnosť proti oxidácii a odolnosť proti korózii je veľmi vynikajúca a jej vyrábané časti môžu dlhodobo pracovať pri 400 ℃ viac ako 6 000 h a 450 ℃ dlhší čas pri 450 ℃ viac ako 2 000 h. Izotermické žíhanie pri izbovej teplote má pevnosť v ťahu vyššiu ako 980 MPa, medzu klzu vyššiu ako 840 MPa, predĺženie vyššie ako 10%, zmrštenie prierezu vyššie ako 25%. 400 ℃ pevnosť v ťahu pri vysokej teplote vyššia ako 720 MPa, predĺženie väčšie ako 14%, zmrštenie úseku väčšie ako 40%. Môže byť tiež ošetrený "pevným roztokom + starnutím", aby sa ďalej zlepšila jeho pevnosť.

2.3 TC16 (σ_b≥1030MPa)

V súčasnosti sa väčšina oceľových spojovacích materiálov spracováva za studena a len niekoľko väčších rozmerov sa spracováva za tepla. Proces výroby za studena umožňuje nepretržitú výrobu veľkých množstiev spojovacích materiálov. Väčšina priemyselných titánových zliatin sa však nemôže spracúvať za studena kvôli ich zlým vlastnostiam pri tvárnení za studena. Preto sa v západných krajinách spojovacie materiály zo zliatiny titánu TC4 vyrábajú najmä procesom horúcej hlavy; nevýhody procesu horúcej hlavy sú: lokálne popáleniny a prehriatie a oxidácia povrchu sa ľahko vyskytujú, keď sa polotovary zahrievajú, zároveň nie je ľahké realizovať automatizáciu kontinuálneho rozrušovania, nízka účinnosť výroby. Na zlepšenie efektívnosti výroby spojovacích materiálov z titánových zliatin a stability ich kvality bývalý Sovietsky zväz vyvinul titánovú zliatinu BT16 na studené ohýbanie spojovacích materiálov, ktorá realizovala vývoj technológie studeného ohýbania spojovacích materiálov z titánových zliatin a skok. Získala mnoho technických aplikácií na lietadlách IL76, IL86, IL96, AN124, Su27 a iných sovietskych (ruských) lietadlách.
BT16 (naša imitácia triedy TC16) titánová zliatina s nominálnym zložením Ti-3Al-5Mo-4,5V, zliatina je martenzitická duplexná titánová zliatina typu α + β, koeficient stabilizácie β 0,83, blízko kritického zloženia. Titánová zliatina sa používa najmä pri výrobe leteckých spojovacích materiálov s prevádzkovou teplotou 350 °C alebo nižšou a zliatina má teplotu prechodu α+β/β (860 ± 20) °C. Dôležité sú aj menšie zrná β a vyššia teplota prechodu α+β (860±20)°C v titánovej zliatine. Menšie β zrná a v žíhanom stave až 25% objemového podielu β fázy určujú, že zliatina BT16 má vynikajúcu procesnú plasticitu pri izbovej teplote, takže zliatina môže byť dokončená pri izbových teplotných podmienkach hlavy spojovacieho prvku za studena, čím sa výrazne zvyšuje efektívnosť výroby jej skrutiek, znižujú sa náklady na výrobu a následne pri následnom tepelnom spracovaní starnutím v tuhom roztoku jej pevnosť dosahuje až 1030 - 1180 MPa. V Rusku (bývalý Sovietsky zväz) (bývalý Sovietsky zväz) sa skrutkové spojovacie prvky z titánovej zliatiny vyrábajú najmä s použitím titánovej zliatiny BT16 už desaťročia bez akýchkoľvek incidentov s kvalitou. V Číne v 90. rokoch 20. storočia Rusko zaviedlo výrobnú linku lietadiel Su-27; s cieľom uspokojiť potreby lokalizácie lietadiel Su-27 príslušné domáce jednotky okamžite vykonali lokalizáciu titánovej zliatiny BT16 a jej spojovacích materiálov; naša krajina napodobnila názov titánovej zliatiny TC16. Nezávislý čínsky vývoj a výroba skrutiek z titánovej zliatiny TC16 boli v domácich stíhačkách tretej generácie na mnohých technických aplikáciách.

2.4 TB3 (σ_b ≥ 1100 MPa)

V 70. a 80. rokoch 20. storočia sa skrutky z titánovej zliatiny triedy 1100 MPa pre letecké a kozmické aplikácie v západných priemyselne vyspelých krajinách, ako sú Spojené štáty, vyrábali najmä z titánovej zliatiny TC4 (Ti-6Al-4V), ktorá sa vyrábala procesom tvárnenia za tepla. Koncom 70. a začiatkom 80. rokov 20. storočia naša krajina naliehavo potrebovala skrutky a spojovací materiál zo zliatiny titánu s tlakom 1100 MPa na spojenie kompozitných konštrukcií, ale kvôli obmedzeniu zariadení na tvárnenie za tepla (v tom čase v Číne neexistovalo žiadne zariadenie na tvárnenie za tepla) sme neboli schopní vyvinúť a vyrábať skrutky triedy TC4 (Ti-6Al-4V) s tlakom 1100 MPa a zamerali sme sa hlavne na vývoj zliatiny titánu typu β, ktorá sa dá priamo tvárniť za studena. Na základe toho bola vyvinutá titánová zliatina TB3; zloženie zliatiny TB3 bolo navrhnuté v súvislosti s titánovou zliatinou Ti-8Mo-8V-2Fe-3Al, ktorú vyvinula americká spoločnosť Titanium Metal Company v 20. storočí.
Titánová zliatina TB3 je tepelne spracovateľná zosilnená substabilná titánová zliatina typu β; menovité zloženie je Ti-10Mo-8V-1Fe-3,5Al. Hlavnou výhodou tejto zliatiny je, že stav spracovania v tuhom roztoku má vynikajúce vlastnosti tvárnenia za studena, jej pomer rozrušenia za studena (Dt/D0) je až 2,8, systémom "tuhý roztok + starnutie" možno po spracovaní dosiahnuť vysokú pevnosť. Po spracovaní možno získať vysokú pevnosť, ktorá sa používa najmä na výrobu vysokopevnostných leteckých spojovacích materiálov triedy 1100 MPa s prevádzkovou teplotou pod 300 °C. V októbri 1982 začala Čína s vývojom skrutiek z titánovej zliatiny TB3 a v roku 1985 vývojové práce pokročili a vytvorili príslušné technické špecifikácie. V polovici až na konci 80. rokov sa z domácej titánovej zliatiny TB3 vyrobili skrutky s vysokým zámkom a interferenčné skrutky, ktoré sa inštalovali do kompozitnej štruktúry lietadla a kovovej konštrukcie pre čínske skrutky a spojovací materiál z titánovej zliatiny, aby sa zistila aplikácia určitej skúsenostnej základne. Zliatina sa teraz široko používa pri výrobe skrutiek z titánovej zliatiny s tlakom 1100 MPa a úspešne sa použila v lietadlách Y-7, J-8 a J-10 a v niektorých kozmických vozidlách. Titánová zliatina TB3 sa stala hlavným materiálom spojovacích prvkov zo zliatiny titánu pre letecké a kozmické vozidlá, ktoré sa môžu priemyselne vyrábať v Číne. Zároveň sa titánová zliatina používa aj pri výrobe nitov; v Číne bola v roku 2006 vyhlásená norma GJB120-2006 "nity z titánu a titánových zliatin" v titánovom materiáli TB3 ako nity formálne zahrnuté do normy.

2.5 Zliatina titánu TB8 (σ_b ≥ 1280MPa)

S rýchlym rozvojom leteckej technológie vo vojenských a civilných lietadlách používaných v mechanických požiadavkách na spojovacie technológie sú vyššie a vyššie, technický obsah používaných štandardných dielov je tiež vyšší a vyšší a jeho úloha v lietadle nie je len "upevňovacia", "spojovacia" úloha. Napriek tomu sa stala dôležitou súčasťou realizácie výkonu lietadla. Skôr sa stal dôležitou konštrukčnou súčasťou na realizáciu výkonu celého stroja. Budúci trend vývoja leteckej techniky si vyžaduje nový typ spojovacích prvkov s vysokou špecifickou pevnosťou, t. j. s nízkou hmotnosťou a vysokou pevnosťou. Preto Spojené štáty, Rusko, Francúzsko a ďalšie svetové letecké veľmoci aktívne vyvíjajú materiály zo zliatiny titánu s vysokou pevnosťou v ťahu nad 1200 MPa a ich spojovacie prvky. V posledných rokoch spoločnosť Alcoa vyvinula vysokopevnostné skrutky zo zliatiny titánu Timetal555, ktorých pevnosť v ťahu pri starnutí v roztoku je 1300 MPa alebo viac, dvojitá pevnosť v šmyku je väčšia ako 745 MPa, predĺženie je väčšie ako 10%, výkonnostné ukazovatele plne spĺňajú typické požiadavky špecifikácie spojovacích materiálov z kadmiovanej legovanej ocele 1250 MPa. Skupina PS Aviation Fastener Group používa titánovú zliatinu SPSTITANTM761 na spracovanie a výrobu skrutiek Aerlite180, jej pevnosť v ťahu až 1240MPa, pevnosť v šmyku až 745MPa, dosiahla mnohé spojovacie prvky z legovanej ocele a zliatiny odolné voči korózii na úrovni pevnosti a zároveň znížila hmotnosť o 40%.
V posledných rokoch spoločnosť XITU super crystal a továreň na výrobu štandardných dielov Xinyang Aerospace spoločne vyvinuli spojovací prvok so špeciálnymi tyčami a drôtmi z titánovej zliatiny TB8 a jeho vysokopevnostné skrutky a spojovacie prvky s pevnosťou 1280 MPa, jeho špecifikácie od φ4-φ25. Titánová zliatina TB8 je čínskou imitáciou titánovej zliatiny β21S zo Spojených štátov amerických, ktorej nominálne zloženie je Ti - 3Al - 2.7 Nb-15Mo, zliatina β21S je titánová kovová spoločnosť Spojených štátov amerických (Timent) v roku 1989 pre program NASP na vývoj substabilnej titánovej zliatiny typu β, titánová zliatina β21S má vynikajúce vlastnosti pri obrábaní za tepla a za studena, hlbokú kaliteľnosť, vysokú odolnosť proti tečeniu, vysokú odolnosť proti oxidácii a dobrú odolnosť proti korózii, takže zliatina bola v roku 1994 uznaná konštruktérmi a výrobcami lietadiel ako vynikajúci letecký konštrukčný materiál. Vynikajúce letecké konštrukčné materiály z roku 1994 boli prvýkrát zahrnuté do amerických noriem ASTM; Spojené štáty používajú zliatinu najmä na výrobu raketoplánov s titánovými kompozitnými materiálmi a na výrobu komponentov motorov lietadiel Boeing 777 a iných lietadiel. Čína od 90. rokov 20. storočia začala vykonávať práce na imitácii zliatiny, dokončila určitý typ konštrukčných komponentov lietadiel s výkovkami z titánovej zliatiny TB8 a plechovými časťami vývoja a aplikácie výskumných prác, kvôli prípadnému nedostatočnému prístupu k technickým aplikáciám, len v GB/T3620.1-2007 "Titán a titánové zliatiny, triedy a chemické zloženie", špecifikácia jeho tried a zloženia, jeho materiály a výrobky netvorili národnú normu, národnú vojenskú normu a špecifikáciu leteckej normy.
Xinyang Aerospace Standard Parts Factory a spoločnosť XITU super-crystal spoločne vyvinuli skrutky z titánovej zliatiny triedy TB8 s fyzikálnou fotografiou 1280 MPa na obrázku 1; hlavné ukazovatele výkonu sú uvedené v tabuľke 1. Vďaka použitiu β-stabilizačných prvkov zliatiny pre vysoký bod topenia odolný voči oxidácii molybdénu a nióbu, skôr ako TB2 a TB3 titánové zliatiny používané pri oxidácii slabého vanádu, zliatina vyrobená z dlhodobého používania spojovacieho prvku Teplota až 550 ℃, úplné riešenie tradičných vysokopevnostných β spojovacích prvkov z titánovej zliatiny s použitím nízkej teploty (nie vyššej ako 300 ℃). V súčasnosti sa vývoj vysokopevnostných skrutiek z titánovej zliatiny triedy TB8 s tlakom 1280 MPa používa v novej generácii čínskych leteckých technických aplikácií, čím sa dosahuje dobré zníženie hmotnosti a kompatibilita s kompozitnými materiálmi.

Obrázok.1 Fotografia skrutky z titánovej zliatiny triedy TB8 s tlakom 1280 MPa
Tabuľka.1 Index výkonnosti skrutiek z titánovej zliatiny triedy TB8 s tlakom 1280 MPa.

3. Zhrnutie

Je vidieť, že výskum a aplikácia leteckých spojovacích materiálov zo zliatiny titánu od vzniku priemyselných zliatin titánu sa začala; Spojené štáty, Rusko (bývalý Sovietsky zväz) a ďalšie rozvinuté krajiny v leteckom priemysle vo veľmi skorej fáze boli vytvorené v súlade s ich technologickými spojovacími materiálmi so systémom materiálov zo zliatiny titánu, spojovacie materiály zo zliatiny titánu vo svojej oblasti leteckej výroby získali veľký počet aplikácií. Čínske letectvo so spojovacími materiálmi zo zliatiny titánu začalo výskum a aplikáciu neskoro, sú v motore lietadla alebo v kópii lietadla, technológia vypožičiavania alebo zavedenie procesu pasívneho zlepšovania, výroba spojovacích materiálov zo zliatiny titánu je vypožičaná alebo napodobňovaná z Ruska (bývalý Sovietsky zväz), Spojené štáty, zároveň je v našej krajine letecký spojovací materiál v titánových spojovacích materiáloch v držbe relatívne nízkeho množstva spojovacích materiálov. S rýchlym rozvojom čínskeho leteckého priemyslu a neustálym zlepšovaním výkonnostných požiadaviek lietadiel budúcnosť vysoko výkonných leteckých spojovacích materiálov na výrobu materiálov z titánovej zliatiny kladie vyššie požiadavky na pevnosť, vyššiu lomovú húževnatosť a vyššiu únavovú výkonnosť.
Autor: Mgr: Zhang Lijun, Wang Luck