鈦合金緊固件主要采用三類(lèi)材料:第一類(lèi)是低Mo當(dāng)量的α-β型兩相合金,如Ti-6Al-4V;第二類(lèi)是亞穩(wěn)定β合金,有美國(guó)的βIII,Ti-44.5Nb,Ti-15-3以及我國(guó)的TB2,TB3和TB8;第三類(lèi)是亞臨界成分的α-β型兩相合金,如俄羅斯的BT16l。
第一類(lèi)Ti-6Al-4V是低Mo當(dāng)量α-β型兩相合金,在三類(lèi)合金中β穩(wěn)定系數(shù)最低(只有0.27),而鋁當(dāng)量則最高(達(dá)到6)。所以在退火狀態(tài)的β相含量只有7%(體積分?jǐn)?shù))。它的優(yōu)點(diǎn)是密度最低,強(qiáng)度和疲勞性能最好,成分最簡(jiǎn)單,半成品成本最低。但由于室溫塑性沒(méi)有達(dá)到足夠高,所以加工緊固件時(shí)需要采用感應(yīng)加熱進(jìn)行熱鐓成形,以及真空固溶處理加時(shí)效處理,加工成本較高。
第二類(lèi)為β合金(如TB2,TB3,TB5,TB8等),與α-β型合金完全不同,Bβ穩(wěn)定系數(shù)很高,在1.15~1.97范圍內(nèi),而鋁當(dāng)量則降低到3左右。所以在固溶處理時(shí)可獲得單一β相,從而能在室溫下冷鐓成形螺栓和鉚釘,加工成本低,缺點(diǎn)是密度高,強(qiáng)度雖與Ti-6Al-4V相當(dāng),但疲勞性能不如Ti-6Al-4v,而且成分復(fù)雜,半成品成本高。由于同樣需要進(jìn)行真空時(shí)效處理,所以成品緊固件的成本仍要高于Ti-6Al-4V,而使用溫度也比Ti-6Al-4V低。
第三類(lèi)是BT16合金的密度比Ti-6Al-4V要略高一些,但顯著低于β合金。BT16合金β穩(wěn)定系數(shù)為0.83,介于上述兩類(lèi)之間,接近臨界成分(β穩(wěn)定系數(shù)為1)。在β穩(wěn)定元素和Ti組成的二元合金中,隨著β穩(wěn)定元素含量的增加,晶粒尺寸逐漸減小,在l臨界濃度附近,α相和β相數(shù)量相等,晶粒尺寸達(dá)到最小。穩(wěn)定元素進(jìn)一步增加時(shí),晶粒尺寸增加。較小的p晶粒和在退火狀態(tài)下高達(dá)25%(體積分?jǐn)?shù))的β相含量決定了BT16合金具有優(yōu)異的室溫T藝塑性。所以BT16合金具備了室溫條件下完成緊固件頭部的快速鐓粗的條件,即冷鐓。




