標準件按種類可將標準件分為螺栓,螺釘、螺柱、螺母、木螺釘、自攻螺釘、墊圈、鉚釘、銷、擋圈、鏈接副和標準件-組合件等13大類。表1列出了標準件用鈦合金與鋼鐵材料的性能比較。
材料名稱 | 密度/
(g·cm-3) | 熔點/℃ | 模量/GPa | 相對抗沖擊強度/MPa | 磁導(dǎo)率(H·m-1) | 熱膨脹
系數(shù)/℃-1 | 比強度/cm | 屈強比 |
Ti-5111 | 4.43 | - | 110 | 2.3 | 1.0 | 9.4 | 17.5×105 | 0.88 |
Ti-6Al-4V | 4.43 | 1649 | 114 | 2.6 | 1.0 | 9.2 | 19.8×105 | 0.83 |
Ti-6Al-4VEIL | 4.43 | 1649 | 110 | 2.5 | 1.0 | 9.6 | 19.0×105 | 0.86 |
416 不銹鋼 | 7.80 | 1500 | 200 | 1.4 | 700~1000 | 11.0 | 10.9×105 | 0.75 |
SAE Grade 5 鋼 | 7.80 | 1140 | 212 | 1.0 | 500~2500 | 13.0 | 8.4×105 | 0.77 |
SAE Grade 8 鋼 | 7.80 | 1140 | 212 | 1.5 | 1500~2500 | 13.0 | 11.7×105 | 0.86 |
中揚金屬將鈦標準件的性能及應(yīng)用優(yōu)勢,整理為以下幾點:
1、密度小
鈦合金的密度顯著小于鋼鐵材料的密度,所以鈦合金標準件比鋼制標準件材料質(zhì)量輕。
2、比強度高
鈦合金是常見金屬材料中比強度較高的金屬材料。利用比強度高的優(yōu)點,也可以采用鈦合金替代質(zhì)量較輕的鋁合金材料,當外加載荷相同情況下,鈦合金零部件的幾何尺寸更小,能有效地節(jié)省空間,這種材料利用理念對航空航天領(lǐng)域具有十分重要的意義。
3、熔點高
鈦合金的熔點顯著高于鋼鐵材料,所以鈦合金標準件的耐熱性比鋼制標準件耐熱性好。
4、熱膨脹系數(shù)和彈性模量小
根據(jù)熱應(yīng)力計算公式:
△σ=Eα△T 式(1)
式中:E為彈性模量;α為熱膨脹系數(shù);△T為溫度變化。
由式(1)可知,鈦合金材料的熱膨脹系數(shù)和彈性模量比鎳合金和鋼鐵材料小,在相同溫度變化區(qū)間內(nèi),鈦合金產(chǎn)生的熱應(yīng)力很小,所以鈦合金具有較高的熱疲勞性能。

5、無磁
鈦合金的磁導(dǎo)率十分小,幾乎可以忽略,所以鈦合金標準件都是無磁的,能夠有效防止磁場的干擾。奧氏體不銹鋼也是無磁的,但后續(xù)冷加工會增加其磁性,而鈦合金的熱或冷加工均不改變其磁性,這使得鈦合金可以應(yīng)用在航電設(shè)備中。
6、屈強比高
承受拉伸載荷的標準件設(shè)計臨界強度標準就是屈服強度,其次才是抗拉強度,因為一旦標準件產(chǎn)生屈服變形,就會失去緊固作用。與鋼鐵材料相比,鈦合金的屈服強度與抗拉強度接近,屈強比較高,所以鈦合金標準件的安全性較高。
7、電極電位與碳纖維復(fù)合材料相匹配
在標準件上,鈦合金用量十分巨大的重要原因就是鈦合金電極電位與碳纖維復(fù)合材料電極電位相匹配,有效阻止了電偶腐蝕現(xiàn)象的出現(xiàn)。
8、鈦合金還具有優(yōu)異的耐蝕性、較高的蠕變抗力等優(yōu)點。
相關(guān)鏈接