航空钛合金的钣金工艺及热处理模板.doc
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1、 航空钛合金钣金工艺 刘文 10号 飞机0902班摘要:介绍航空钛及钛合金,关键对钛及钛合金钣金成形工艺进行介绍。关键字:钛合金 钣金成形工艺 冷成型 热成型1钛及钛合金发展及特征1-1钛及钛合金发展: 钛是20世纪50年代发展起来一个关键结构金属,钛合金因含有比强度高、耐蚀性好、耐热性高等特点而被广泛用于各个领域。世界上很多国家全部认识到锨合金材料关键性,相继对其进行研究开发,并得到了实际应用。 第一个实用钛合金是1954年美国研制成功Ti-6Al-4V合金,因为它耐热性、强度、塑性、韧性、成形性、可焊性、耐蚀性和生物相容性均很好,而成为钛合金工业中王牌合金,该合金使用量已占全部钛合金758
2、5。其它很多钛合金全部能够看做是Ti-6Al-4V合金改型。 20世纪5060年代,关键是发展航空发动机用高温钛合金和机体用结构钛合金,70年代开发出一批耐蚀钛合金,80年代以来,耐蚀钛合金和高强钛合金得到深入发展。耐热钛合金使用温度已从50年代400提升到90年代600650。A2(Ti3Al)和r(TiAl)基合金出现,使钛在发动机使用部位正由发动机冷端(风扇和压气机)向发动机热端(涡轮)方向推进。结构钛合金向高强、高塑、高强高韧、高模量和高损伤容限方向发展。 另外,20世纪70年代以来,还出现了Ti-Ni、Ti-Ni-Fe、Ti-Ni-Nb等形状记忆合金,并在工程上取得日益广泛应用。 现
3、在,世界上已研制出钛合金有数百种,最著名合金有2030种,如Ti-6Al-4V、Ti-5Al-2.5Sn、Ti-2Al-2.5Zr、Ti-32Mo、Ti-Mo-Ni、Ti-Pd、SP-700、Ti-6242、Ti-1023、Ti-10-5-3、Ti-1023、BT9、BT20、IMI829、IMI834等2,4。 钛合金能够分为、+、型合金及钛铝金属间化合物(TixAl,此处x=1)四类。1-2,钛通常特征:(1)比强度高钛合金密度通常在4.5g/cm3左右,仅为钢60,纯钛强度才靠近一般钢强度,部分高强度钛合金超出了很多合金结构钢强度。所以钛合金比强度(强度/密度)远大于其它金属结构材料,可
4、制出单位强度高、刚性好、质轻零、部件。现在飞机发动机构件、骨架、蒙皮、紧固件及起落架等全部使用钛合金。(2)热强度高使用温度比铝合金高几baidu,在中等温度下仍能保持所要求强度,可在450500温度下长久工作这两类钛合金在150500范围内仍有很高比强度,而铝合金在150时比强度显著下降。钛合金工作温度可达500,铝合金则在200以下。(3)抗蚀性好钛合金在潮湿大气和海水介质中工作,其抗蚀性远优于不锈钢;对点蚀、酸蚀、应力腐蚀抵御力尤其强;对碱、氯化物、氯有机物品、硝酸、硫酸等有优良抗腐蚀能力。但钛对含有还原性氧及铬盐介质抗蚀性差。(4)低温性能好钛合金在低温和超低温下,仍能保持其力学性能。
5、低温性能好,间隙元素极低钛合金,如TA7,在-253下还能保持一定塑性。所以,钛合金也是一个关键低温结构材料。(5)化学活性大钛化学活性大,和大气中O、N、H、CO、CO2、水蒸气、氨气等产生强烈化学反应。含碳量大于0.2时,会在钛合金中形成硬质TiC;温度较高时,和N作用也会形成TiN硬质表层;在600以上时,钛吸收氧形成硬度很高硬化层;氢含量上升,也会形成脆化层。吸收气体而产生硬脆表层深度可达0.10.15 mm,硬化程度为2030。钛化学亲和性也大,易和摩擦表面产生粘附现象。(6)导热系数小、弹性模量小钛导热系数=15.24W/(m.K)约为镍1/4,铁1/5,铝1/14,而多种钛合金导
6、热系数比钛导热系数约下降50。钛合金弹性模量约为钢1/2,故其刚性差、易变形,不宜制作细长杆和薄壁件,切削时加工表面回弹量很大,约为不锈钢23倍,造成刀具后刀面猛烈摩擦、粘附、粘结磨损。1-3钛物理性质:物理性质 状态:纯钛为有光泽白色金属,强度是钢两倍,比刚轻45,比铝重60。 熔 点(): 1660 沸 点(): 3287 比 热/J/gK : 0.52 蒸发烧/KJ/mol : 421熔化热/KJ/mol: 15.45 导电率106/cm : 0.0234导热系数W/cmK: 0.2192.钛和钛合金钣金成形2-1冷成形钛合金选择冷成形 工艺方法,通常是形状简单,变形率小零件。 在室温下
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