標(biāo)準(zhǔn)件用鈦合金材料與標(biāo)準(zhǔn)件的制造工藝和用途密切相關(guān)。一方面,鈦合金標(biāo)準(zhǔn)件的制造工藝主要包括3部分:首先,塑性變形,例如頂鐓、減徑和滾螺紋等;其次,表面強(qiáng)化,例如螺栓承力面與直桿過(guò)渡區(qū)的強(qiáng)化等;最后,機(jī)械加工,例如車(chē)、銑和磨等。
另一方面,鈦標(biāo)準(zhǔn)件的用途不同,所需材料的性能要求也不同,這就需要使用不同的鈦合金材料。以鉚釘和螺栓為例,鉚釘在安裝過(guò)程中需要一端或者兩端頭,所以鉚接過(guò)程對(duì)材料的塑性要求較高。螺栓一般要求具有較高的強(qiáng)度,其強(qiáng)度水平與30CrMnSiA高強(qiáng)度合金鋼接近, 所以通常采用高強(qiáng)鈦合金材料。綜合以上兩方面的因素,標(biāo)準(zhǔn)件用鈦合金材料也主要分為工業(yè)純鈦、(α+B)型和β型鈦合金三類(lèi),具體見(jiàn)表2。由表2可知,工業(yè)純鈦主要是TA1和TA2.(α+B)型鈦合金主要包括TC4,TC6和Ti-662等。β型鈦合金以亞穩(wěn)定β型鈦合金為主,這是因?yàn)閬喎€(wěn)定β型鈦合金鉬當(dāng)量一般在10%左右。鉬當(dāng)量小于10%的近:型鈦合金熱處理強(qiáng)化效果不足;鉬當(dāng)量大于10%的穩(wěn)定β型鈦合金在時(shí)效熱處理過(guò)程中,B相穩(wěn)定性會(huì)較高,難以分解,所以亞穩(wěn)定β型鈦合金材料的強(qiáng)化效果最明顯。
此外,亞穩(wěn)定β型鈦合金具有優(yōu)異的冷成形性,可以進(jìn)行冷鐓,避免采用專(zhuān)業(yè)的加熱設(shè)備和氣體保護(hù)介質(zhì),生產(chǎn)效率和材料利用率高,成形后的標(biāo)準(zhǔn)件尺寸精度高、表面質(zhì)量好。而(α+β)型鈦合金標(biāo)準(zhǔn)件只能采用熱敏成形,需要專(zhuān)門(mén)的加熱設(shè)備和氣體介質(zhì),生產(chǎn)效率和材料利用率低,也容易出現(xiàn)加熱溫度不均勻的現(xiàn)象。
合金牌號(hào) | 名義化學(xué)成分 | 合金類(lèi)型 |
TA1 | 工業(yè)純鈦 | α型 |
TA2 | 工業(yè)純鈦 | α型 |
TC4 | Ti-6Al-4V | (α+β)型 |
TC6(BT3-1) | Ti-6Al-1.5Cr-2.5Mo-0.5Fe-0.3Si | (α+β)型 |
Ti-662 | Ti-6Al-6V-2Sn | ((α+β)型 |
Ti-62222 | Ti-6Al-2Cr-2Mo-2Fe-2Sn | (α+β)型 |
Ti-5111 | Ti-5A1-1Sn-1Zr-1V-0.8Mo | (α+β)型 |
TC16(BT16) | Ti-2.5Al-5.0Mo-5.0V | a+β型 |
SP-700 | Ti-4.5Al-3V-2Fe-2Mo | 近β型 |
Ti-555 | Ti-5Al-5V-5Mo-3Cr | 近β型 |
VT16-1 | Ti-3Al-5V-3Cr-5Mo | 近β型 |
TB6(Ti-10-2-3) | Ti-10Fe-2V-3Al | 近β型 |
Ti-3253 | Ti-3Al-2V-5Mo-3Fe | 亞穩(wěn)定β型 |
β-Ⅲ | Ti-11.5Mo-6Zr-4Sn | 亞穩(wěn)定β型 |
TB2 | Ti-5Mo-5V-8Cr-3A1 | 亞穩(wěn)定β型 |
TB3 | Ti-10Mo-8V-1Fe-3.5Al | 亞穩(wěn)定β型 |
B120VCA | Ti-13V-11Cr-3Al | 亞穩(wěn)定β型 |
TB4(Ti-47121) | Ti-4Al-7Mo-10V-2Fe-1Zr | 亞穩(wěn)定β型 |
TB5(Ti-15-3) | Ti-15V-3Cr-3Al-3Sn | 亞穩(wěn)定β型 |
TB8(B21S) | Ti-15Mo-3Al-2.7Nb-0.2Si | 亞穩(wěn)定β型 |
TB9(BC) | Ti-3Al-8V-6Cr-4Mo-4Zr | 亞穩(wěn)定β型 |
Ti45Nb | Ti45Nb | 穩(wěn)定β型 |
表3和表4分別列出了鉚釘和螺栓用鈦合金材
料的力學(xué)性能。由表3可知,鉚釘用純鈦抗拉強(qiáng)度在
350MPa以上, 剪切強(qiáng)度在240~350MPa; (α+B) 型
鈦合金鉚釘以退火態(tài)使用,β型鈦合金在固溶態(tài)
使用,且兩種合金的抗拉強(qiáng)度基本相同,為800~
950MPa, 剪切強(qiáng)度在600MPa以上。螺栓用鈦合金
材料除了TC4鈦合金以外,全部是亞穩(wěn)定:型鈦合
金,且都在固溶+時(shí)效態(tài)使用,除了TB8,TB9和
Ti-555合金材料的抗拉強(qiáng)度能達(dá)到1200MPa以上,
大部分β型鈦合金的抗拉強(qiáng)度一般都為1100MPa
左右, 剪切強(qiáng)度為650~700MPa。


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