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鈦合金材料在我國航空緊固（gù）件中的應用

2014-1-22 來（lái）源：數控機床市場網作者（zhě）：張利軍王幸運郭啟義謝田薛祥義　

鈦合金材料作（zuò）為一種 20 世紀中期出現並（bìng）發（fā）展起來（lái）的新興結構材料（liào），因其具有優異的耐腐蝕性、高（gāo）的比強度以及無磁性等一係（xì）列優點，在（zài）航（háng）空航天等端工業部門（mén）獲（huò）得了廣泛應用。在 20 世（shì）紀 50 年（nián）代，美國就已經（jīng）開始（shǐ）使用鈦（tài）合（hé）金材料製造航空緊固件，我國從20世紀 80 年代開（kāi）始才陸（lù）續使用鈦合金材料製造少量的工程用航空航天緊固件，進入（rù） 21 世紀之後，隨著我國航空航天（tiān）工業製造技（jì）術水平的整（zhěng）體提升，緊固件用鈦合金材料及其（qí）加工製造技術獲得了係統化、專業化（huà）的發展。

關鍵詞：緊固件鈦合金航空

鈦及鈦合金（jīn）由於具有比強度高、抗腐蝕性好、耐高溫等一係（xì）列突（tū）出優點，使其發展成為現代航空航天工業中廣有前途的金屬結構材料。自從 20 世紀 50 年（nián）代美國首次將（jiāng） Ti-6Al-4V 鈦合金螺（luó）栓（shuān）應用於 B-52 型轟炸機上，並取得了非（fēi）常（cháng）好的減重（chóng）效果後，各航空工業發達國家都紛紛展開了鈦合金緊固件的研究及工程應用。鈦合金緊固（gù）件代替大部分比強度較低的鋼製緊固件後，對飛行器減重取得非常顯著的效果。如波音 747 飛機緊固件以（yǐ）鈦代鋼後，其結構質量減輕了1814 kg；俄羅斯的伊爾 -96 飛機，一架（jià）用 14.2 萬（wàn）件鈦合（hé）金緊（jǐn）固（gù）件，較鋼件重量減（jiǎn）輕達 600kg ；一架圖 204 飛機上采用 940kg 的BT16 鈦合金緊固件，較鋼件減輕（qīng） 688kg[4]。鈦合金的（de）正電位性能恰好與碳纖維複（fù）合（hé）材料相匹配，有效地防止了緊固（gù）件的電（diàn）偶腐蝕，使鈦合金成為複合材料的最佳連接材料（liào）。因此（cǐ），隨（suí）著先進軍民用飛機鈦合金和複合材料用量的不斷增加，對鈦合（hé）金緊固件的（de）需求日益增加。鈦合金比鋁合金的使用（yòng）溫度（dù）高出 150~200℃，對於在飛行器結構中因工作溫度過（guò）高而不能采（cǎi）用鋁合金緊（jǐn）固件的部位，鈦合金將是一（yī）種更好的選擇。此（cǐ）外，鈦合金所固有的（de）良好彈性和無磁性，對（duì）防止緊固螺（luó）栓的鬆（sōng）動和防（fáng）磁場幹擾也具有非常重要的作用。

在美國（guó）軍民（mín）用飛機上，鈦合金緊固件（jiàn）已基本取代了合金鋼緊固（gù）件（jiàn）。國外鈦合金緊固件（jiàn）的應（yīng）用已經非常普遍，大型民用飛機單機鈦合金緊固件的用量達到數十萬（wàn）件，同時各類新型的鈦合金緊固件也被不斷地研製開（kāi）發出來。我國鈦合（hé）金緊固件的研製曆史可追溯到 1965年（nián），成都飛（fēi）機設計（jì）研究所根據新（xīn）機需要提出研製鈦合金鉚釘，20 世紀 70 年代相（xiàng）關單位進行了鈦合金鉚釘及應用研究工（gōng）作，20 世紀 80 年代在我國部分第二代軍用飛機上（shàng）開始少量使用鈦合金鉚釘、螺（luó）栓等緊固件。20世紀 90 年代後期，隨著國外第三代重型戰鬥機生產線的（de）引進和國產（chǎn）第三代戰鬥機的研（yán）製，以及大（dà）量航（háng）空轉包生產業務的開展，我國航空工（gōng）業中開始使用一些（xiē）鈦合金緊固件（jiàn）。近年來隨著我國航空航天工業的發展，國內相關單位有針對（duì）性地開展了大量基礎材料與緊固件製造（zào）技術（shù）方麵的研究開發工作，目前（qián）我國自主研製生（shēng）產的鈦合金緊（jǐn）固件已經在我國的改型飛（fēi）機和新設計的（de）飛（fēi）機中獲得了大量工（gōng）程（chéng）應用（yòng）。

1　鉚釘類（lèi）緊固件用鈦合金（jīn）材料

航（háng）空航天工業中常用的緊固件主要包括鉚釘、螺栓及特種緊固件 3 大類。對鉚（mǎo）釘來說，最重要的是材料的冷態塑性（xìng），隻有（yǒu）冷態塑（sù）性好的材料（liào）製造的鉚釘，才（cái）能夠進行冷鉚接安裝。通常在對強度要求不太高而對耐蝕性能要求高的部位采用鈦合金鉚（mǎo）釘，β 型鈦合金由於在固溶狀態下為單一的β晶粒、且由於其具有體（tǐ）心立方的原（yuán）子結構排列，所以該（gāi）類合金具有十（shí）分優異的冷加（jiā）工性能，非（fēi）常適用於製造鈦合金鉚釘

1.1 TB2 鈦（tài）合金

我國鈦合金緊固件的研製就是以 TB2 鈦合金鉚釘的研製工作（zuò）為起點的。1965 年（nián），成都飛機（jī）設計（jì）研究所在新（xīn）機研製時提出（chū），計劃在其後機身鈦結構件上采用鈦合金（jīn）鉚釘，並提出了論證和設計。從 1970 年開始，在天津冶金局材料研究所（suǒ）和有色金屬研究院等單位的配合下，成都飛機設計研究所與成飛公司聯合展開了 TB2 鈦合（hé）金鉚釘的研製及（jí）應用研究工作，先後完成了 TB2 鈦合金材料研製、絲材冷鐓成形研究、鉚釘鉚（mǎo）接試驗研究（jiū）等工作，並於 1979 年完成了相關工作技術鑒定，製訂了暫行（háng）技術條件。TB2 鈦合金是一種亞穩定型 β 鈦合（hé）金，合金名義成分 Ti-3Al-8Cr-5Mo-5V。該合金在固溶處理（lǐ）狀態下具有優異的冷成形性能和焊接性（xìng）能，我國目（mù）前主要（yào）用作製造衛星波紋殼體、星箭連（lián）接帶及各（gè）類冷鐓鉚釘，有時也用於小規格螺栓的製造。製造航空緊固件時，其使用溫度一般在 300℃以下（xià），航天（tiān）緊固件可在短時間內使用到 500℃。

1986 年，我國頒布了第一部（bù）鈦合金緊固件專用（yòng）標準 GJB120-1986《鈦合金鉚釘》，1990 年我國頒布了第2部及（jí）第3部鈦合（hé）金（jīn）緊固件專用技術標（biāo）準（zhǔn）GJB856-90 《抗拉型鈦合金環槽鉚釘規（guī）範》與 GJB857.1-90《100°沉頭抗拉型鈦合金進環槽鉚釘》，這 3 部標準（zhǔn）都是 TB2 鈦合金鉚釘的專用技術標準，就各類規格的 TB2 鉚（mǎo）釘進行了明確規範，為其工程化批產及應用奠定了標準基礎。目前 TB2 製造的鈦合金（jīn）鉚釘（dìng）已經在（zài）我國航天工業中的多個型號獲得了大（dà）量應用，同時在航空型號產品（pǐn）中也獲（huò）得了一定數量的應用（yòng），均取得了良好（hǎo）的（de）效（xiào）果。

1.2　TB5 鈦合金

TB5 鈦合金是一種亞穩定 β 型鈦合金，其名義（yì）成分為 Ti-15V-3Cr-3Sn-3Al。該合金最初是在（zài）美國空軍的資助下開發的，由洛克希（xī）德·馬丁公（gōng）司確定成（chéng）分、TIMET公司進行規模化生產。該合金具有（yǒu）優（yōu）異的冷成（chéng）形性能，其冷成形能力與純（chún）鈦相當，可在固溶狀態下進行各種複雜零件的冷成形（如鉚釘鉚接），時效後室溫（wēn）拉伸強度可達（dá） 1000MPa 以上，該合金由（yóu）於其 V 元素含量高，抗氧化性能較差，一般在 200℃以下的工作環（huán）境中使用，但是該合金（jīn）具（jù）有優異的抗腐蝕性能。

美國普惠（huì）公司在其生產的（de）航空發動機上（shàng）大量使用Ti-15V-3Cr-3Sn-3Al 鈦合金作（zuò）為托架，美國 B-1B 轟炸機上 Ti-15V-3Cr-3Sn-3Al 鈦合金零（líng）件的用量達到1000 多個， Ti-15V-3Cr-3Sn-3Al 鈦合金緊固件在波音（yīn）飛機上也應（yīng）用（yòng）了很多年。我國使用 TB5 鈦合金替代30CrMnSiA 製造某殲擊機傘梁以及製造衛星發動機波紋板等部（bù）件，同時采用（yòng） TB5 鈦合金製造與殲擊機傘梁和衛星波紋板配套（tào）使用的冷鐓鉚釘。1.3　Ti-45Nb 合金Ti-45Nb 合金作為一種鉚釘專用材（cái）料，其突出的優點是塑性高（gāo）（伸長（zhǎng）率可達 20% 以上，斷麵收縮率高達 60%~80%），冷加工性能優異，其剪切強度（τ ≥ 350MPa）和抗拉強度（σb≥ 450MPa）均高於純鈦，並且冷變形抗力低於純鈦，非常（cháng）適（shì）合做（zuò）複合材料連接用鉚釘材（cái）料。美國（guó）針對 Ti-45Nb 合金進行了大量的基礎研究工作，研製技（jì）術較為（wéi）成熟，並於（yú） 1974 年列入AMS4982 規（guī）範，2002 年修訂為 AMS4982C，至今獲得廣泛（fàn）使用。美國在航（háng）空航天鉚釘產品中，Ti-45Nb 合金已經全麵取代純鈦。該合金（jīn）與 Ti-6Al-4V 合金（jīn）搭配，製成的雙金（jīn）屬鉚釘，已經在空客和波音飛機上獲得大量應（yīng）用。

對於要（yào）求剪切強度高，在安裝（zhuāng）過程（chéng）中不允許鉚釘杆（gǎn）變形的鉚釘，一般采用雙金屬鈦（tài）合金鉚釘，雙（shuāng）金屬鈦合金鉚（mǎo）釘是（shì）由（yóu） Ti-6Al-4V 釘杆和 Ti-45Nb 頭部組（zǔ）成，經過慣性摩擦焊接，緊密融合在一起而形成了一個整體實心鉚釘。這種雙（shuāng）金屬（shǔ）鉚釘在鉚接時，隻需用較小的衝擊力就可以使 Ti-45Nb 鉚釘（dìng）頭產生塑性變（biàn）形，而 Ti-6Al-4V鉚釘杆卻不變形（xíng）。雙金屬鈦合金鉚釘在 B-1 轟炸機、波音等飛機上廣泛用於鈦合金構件及複合材料構件的鉚接。如美國 F-14 戰鬥機（jī）機翼前緣使用 4000 隻該雙（shuāng）金屬（shǔ）鉚釘，其疲勞性能與高鎖螺栓相當，而成本（běn）可降低50%，重量輕 30%~40%，這種雙金（jīn）屬鉚釘的成本要低於其他 β 型鈦合金鉚釘。近（jìn）年來我國也相繼研製開發（fā）了該型雙金屬鉚釘和 Ti-45Nb 鉚釘，已經在（zài）新一代飛機的複合材料蒙皮鉚接（jiē）中獲得了工程應用。

2　螺栓類緊（jǐn）固件用鈦合金材料

航空航天緊固件中（zhōng）使用量最大的是鈦合金螺栓，鈦合金螺栓按其用途可分為普通（tōng）螺（luó）栓、高鎖螺栓及幹涉型螺栓（shuān）等（děng）。以來製造（zào）螺栓的鈦合金材料，一般要求（qiú）其（qí）熱處理後獲得高（gāo）的抗（kàng）拉強度和剪切強度，通常要求其強度水（shuǐ）平與 30CrMnSiA 高強度合金鋼（gāng）相當。

2.1　TC4 鈦合金（jīn）（σb≥ 1100MPa 級）TC4（美國牌號 Ti-6Al-4V）鈦合金（jīn）最初由美國在1954 年首先研製成功，目前已經（jīng）發展（zhǎn）成為（wéi）一種國際性的鈦合金，是目前人們對其研究最為全麵、最為深入的鈦合金。在航空、航天、民用等工業中得到了廣泛應用。已經廣泛用（yòng）於製（zhì）造飛機結構中的梁、框、起落（luò）架、緊固件，航空發動機風扇、壓氣機盤、機（jī）匣、葉片等，同時也大量用於（yú）其他行業中，目前占鈦合金產量的一半以上。該合金（jīn）具有良好的工藝塑性和超塑性，合金 α+β/β 轉變（biàn）溫度980~1010℃，長期工作溫度可達400℃。1973年（nián）開始，為配合渦扇 -8 航空發動機 TC4 鈦合（hé）金葉片的（de）研製工作（zuò），我國開始了（le）該合金的研究與工程應（yīng）用。

1956 年，美（měi）國采用 TC4（Ti-6Al-4V）鈦合（hé）金製造了當今（jīn）世界（jiè）上第一批鈦合金螺栓，首先用在 B-52 轟（hōng）炸（zhà）機上（代替原 30CrMnSiA 螺（luó）栓），由於使用效果非常好（hǎo），很快（kuài）就被推（tuī）廣應用，現在西方幾乎所有（yǒu）的飛（fēi）機都在大量采用 TC4（Ti-6Al-4V）鈦合（hé）金製造其（qí）螺栓。但是由於TC4（Ti-6Al-4V）是 α+β 雙相合金，不能冷鐓成形、其釘（dìng）頭必須加熱鐓製（zhì），熱處理需真空水淬（cuì）和時效，對加工（gōng）設備及工藝要求高。20 世紀 80 年代後期，我國相關單位開展了 TC4 鈦合金緊固件（jiàn）熱鐓技術研究，先後開發出（chū）了熱鐓機床，與 20 世紀 90 年代實現了（le） TC4 鈦合金（jīn）緊固件的工（gōng）業化生產。目前（qián）我國多個航空航（háng）天標準件廠都（dōu）具有批量生產 TC4 螺栓的熱鐓設（shè）備與技術能力，采用TC4 鈦合金製造的螺栓已（yǐ）經在我國新一代軍機、航天飛行器、衛星中（zhōng）獲得了大（dà）量工程應用。

2.2　TC6 鈦合金（σb≥ 980MPa 級）

為滿足航空（kōng）發動機高溫使用（yòng）要求，北京航（háng）空製造工程研究所研製出了可耐 500 ℃以下高溫的 TC6（俄羅斯（sī）材料 BT3-1）鈦合金緊固件，與 TC4 鈦合金相比，該（gāi）材料對溫度具有較高的敏感性，其緊固件製（zhì）造更困難。該合（hé）金是前蘇聯研製的 BT3-1 鈦合（hé）金，名義成分為 Ti-6Al-2.5Mo-1.5Cr-0.5Fe-0.3Si，目前在俄羅斯（sī）得到廣泛應用。我國在（zài） 1979 年為（wéi）配合 WP13 航空發動機TC6 鈦合（hé）金（jīn）尾杆等（děng）部件及配套緊固件的研製工作，進行了該合金的（de）仿製工作及應用研究工作。TC6 合金是一種綜（zōng）合性能良好的馬氏體型（xíng） α+β型雙相鈦合金，一（yī）般在（zài）退火（huǒ）狀態下使用，也可進（jìn）行適當的熱處理強化。該合金具（jù）有良好的（de）性（xìng）能，抗氧化（huà）性能和耐腐蝕性能非常優異，其製造的零部件可在 400℃下長時間工作 6000h 以上、450℃下長時間工作（zuò） 2000h 以上。等溫（wēn）退火處理（lǐ）後室溫抗拉（lā）強度大於 980MPa，屈服強度大於 840MPa、延伸率（lǜ）大於 10%、斷麵收縮（suō）率大於 25%。400℃高溫（wēn）拉強度大於 720MPa、延伸率大於 14%、斷麵（miàn）收縮率（lǜ）大（dà）於 40%。為了進一步提（tí）高其使用強度，也可進行“固溶 + 時效” 處理。

2.3　TC16（σb≥ 1030MPa 級）

目前對（duì）於鋼製緊固件，大（dà）部分都采用冷鐓成形加（jiā）工，隻有少數（shù）尺寸較大的采用熱鐓成形加工，冷鐓工藝使緊（jǐn）固件實現了大批量連續生產。但是大部分工業鈦合（hé）金由於冷成形性能差，無法進（jìn）行冷鐓成形（xíng）加工。因此，在西方國家，TC4 鈦（tài）合金緊固（gù）件（jiàn）主（zhǔ）要采用熱鐓成形（xíng）工藝方法生產，熱鐓工藝的缺點（diǎn）在於：坯料加熱時易出現局部燒傷和過熱以（yǐ）及表麵氧化，同時不易實現自（zì）動化連續鐓製、生產效率低。為了提高鈦合金緊固件生（shēng）產效（xiào）率（lǜ）及其質量的穩定性，前蘇聯研（yán）製開發了緊（jǐn）固件專（zhuān）用冷鐓（duì）用BT16 鈦合（hé）金，實現了鈦合金緊固件冷鐓技（jì）術的（de）發展和跨越，並在伊爾 76、伊爾 86、伊爾（ěr） 96、安 124、Su27 係列等蘇製（俄製）飛機上獲得了大量工（gōng）程應用。

BT16（我國仿製牌號 TC16）鈦合金名義成分 Ti-3Al-5Mo-4.5V，該合（hé）金是（shì）馬氏體型 α+β 型（xíng）雙相鈦合金，β 穩定（dìng）係數（shù）為 0.83，接近臨界成分。該鈦合（hé）金主（zhǔ）要用於製造工作溫度 350℃以下的航空緊固件，合金α+β/β 轉變溫度（860±20）℃。較小的 β 晶粒和在退火狀態（tài）下高達 25 % 的 β 相體積分（fèn）數決定了 BT16 合金具有（yǒu）優異的室溫工藝塑性，所以該合金可在室溫條件（jiàn）下完成緊固件（jiàn）頭部的冷鐓成（chéng）形，因而明顯提高了其螺栓（shuān）生產效率、降低（dī）了生產成本，隨後在固溶時效熱處理後其強度可達 1030~1180MPa。俄羅斯（前蘇聯）鈦合金螺栓類（lèi）緊固件主要采（cǎi）用 BT16 鈦合金製造（zào），使用了幾十年沒有出現（xiàn）任何質量事故（gù）。我國 20 世紀 90 年代（dài）從俄羅斯引進了 Su-27 飛機生產線，為了滿足 Su-27 飛機的國產化需求，國內相關單（dān）位隨即開展了 BT16 鈦合（hé）金及（jí）其緊固（gù）件的國產化工作，我國仿製後命名為 TC16 鈦合金（jīn）。目前，我國自主研製生產的 TC16 鈦合金螺栓已經在國產的第（dì）三代戰鬥機上獲得了大（dà）量工程應用。

2.4　TB3（σb≥ 1100MPa 級）

20 世紀七八十年代，美國等西（xī）方工業發達國家的航（háng）空航天用 1100MPa 級鈦合金螺栓主要采用 TC4（Ti-6Al-4V）鈦合金材料製（zhì）造，都是（shì）采用熱鐓成形工藝生產。我國 20 世紀 70 年代末 80 年代初應複合材料結構連接需求（qiú），急需 1100MPa 的（de）鈦合金（jīn）螺栓類緊固（gù）件，由於受到熱鐓設備的限製（當時（shí）國（guó）內沒有熱鐓成形設備），無法研製生產 1100MPa 級的 TC4（Ti-6Al-4V）螺栓，為此主要集中精力研製可以直接冷鐓的 β 型（xíng）鈦合金，TB3 鈦合金（jīn）就是在這（zhè）種背景條件下（xià）研製開發出來的。TB3 合金的成分設（shè）計參照了美（měi）國鈦金屬公司 20 世紀研製開發的Ti-8Mo-8V-2Fe-3Al 鈦合金。

TB3 鈦（tài）合金是一種可熱處（chù）理強化的亞穩定 β 型（xíng）鈦合金，合（hé）金名義成分為（wéi） Ti-10Mo-8V-1Fe-3.5Al。該合金的主（zhǔ）要優點是固溶處理狀態具有優異的冷成形性能，冷鐓（duì）比（Dt/D0）可達 2.8，“固溶 + 時效” 製度處理後可獲得（dé）高的強（qiáng）度，主（zhǔ）要（yào）用於製造使用溫（wēn）度低於 300℃的 1100MPa 級高強度（dù）航空航（háng）天緊固件。1982 年 10 月，我國開始了 TB3 鈦合金螺栓的研製工作，1985 年研製工（gōng）作取得進展，並形成了相關技術規範。在（zài） 20 世紀（jì） 80年代中後期國產 TB3 鈦合金先後製成高鎖螺栓和幹（gàn）涉型螺栓，裝於飛機複合材料（liào）結構與金屬結構，為我國鈦（tài）合金螺栓類緊固件的應用（yòng）摸索出了一定經驗基礎。該合金現已廣泛用（yòng）做 1100MPa 鈦合（hé）金螺栓的製造（zào），並已成（chéng）功應用於 Y-7、J-8、J-10 飛機及某些航天飛行器上。

目前，TB3 鈦合金已成為我國能夠工業化生產的宇航（háng）飛行器用鈦（tài）合金螺（luó）栓類緊固件的（de）主要材料（liào）。同時，該鈦合金也（yě）用於鉚釘的製造，我國在 2006 年頒布的 GJB120-2006《鈦及鈦合金鉚釘》中也將 TB3 鈦材作為鉚釘用料正式（shì）列（liè）入標準。

2.5　TB8 鈦（tài）合金（jīn）（σb≥ 1280MPa 級）

隨著航空航天技（jì）術的飛（fēi）速發展，在軍民用（yòng）飛機上所采用的機械連接技術要求越來越高，其所采用的標準件技術含量也越來越高，其在整機上所起的作用已不僅（jǐn）是 “緊固” 、“連（lián）接” 作用（yòng），而是成為實現整機性能的重要結構件。未來航空航天技術的發展趨勢要求新型緊固件的比（bǐ）強度高，即要求重量輕、強度高。所以美（měi）國、俄羅斯、法（fǎ）國等世（shì）界（jiè）航（háng）空強國都在積極開發抗拉強度1200MPa 以上的高強度鈦合金材（cái）料及其緊固件。近（jìn）年來，美鋁（lǚ）公司開發出了 Timetal555 鈦合金高（gāo）強螺栓，其固溶時效（xiào）後抗拉強度（dù）達 1300MPa 以上、雙（shuāng）剪強度大於745MPa、延伸（shēn）率大於 10%，各項性能指標完全達到了典型的 1250MPa 鍍鎘合金鋼（gāng）緊固件規範的要求。SPS 航（háng）空緊固件（jiàn）集團采用 SPS TITANTM761 鈦合金加工製（zhì）造（zào）的螺栓產品 Aerlite180，其抗拉強度可達 1240MPa、剪（jiǎn）切強度可達 745MPa，達到了許多合金鋼和耐蝕合金緊固件的強度水平，同時減重 40% 。

為了緊跟國（guó）際先進航空航天鈦合金緊固件發展趨勢，近年來西工大超晶公司與信陽航天標準件廠聯合（hé）研製開發了（le）緊固件專用（yòng） TB8 鈦（tài）合金棒絲材及其（qí） 1280MPa 高強螺栓類緊固件，其規格從φ4~φ25。TB8 鈦合金是我國仿製美國（guó）的 β21S 鈦合金，其名義成分為 Ti-3Al-2.7Nb-15Mo，β21S 合金是美國鈦金屬（shǔ）公（gōng）司（Timent）1989 年為 NASP 計劃研（yán）製（zhì）開發的（de）亞穩定 β 型鈦合金，β21S鈦合（hé）金（jīn）具有優異的冷熱加工性能（néng）、深的淬（cuì）透性、高的抗蠕變性能、高的抗氧化性能和良好的抗（kàng）腐蝕性能，所以該（gāi）合金得到（dào）了飛機設計者（zhě）和（hé）製造者的認可，作為優良的宇（yǔ）航結構材料於 1994 年首先被列入美國（guó）的 ASTM 標準中，美國（guó）主要使用該（gāi）合金製造航天飛機用（yòng）鈦基複合材料及（jí）波音 777 等飛機發動機吊（diào）艙部件。我國從 20 世紀 90 年代開始進（jìn）行了該合金（jīn）的仿製工作，完成了某型飛機結構件用（yòng） TB8 鈦合金鍛件（jiàn）及鈑金件的研製及應用研究工作，由於（yú）最終沒有獲得工程化應用，僅在 GB/T3620.1-2007《鈦及鈦合金牌（pái）號和化學成分》中對其牌號及成分（fèn）進行規範，其材料及產品沒有形成國標、國軍標（biāo）以及（jí）航標規範。

信（xìn）陽航（háng）天標準件廠與西（xī）工大超晶公司聯合研製開發的 1280MPa 級 TB8 鈦合金螺栓實物照片見圖 1，主要性能指標（biāo）見表（biǎo） 1。由於該合金的采用的 β 穩定元素為高熔點、抗氧化的（de）鉬元素和铌（ní）元素，而非 TB2、TB3 鈦合金采用的抗（kàng）氧化性能差的釩元素（sù），所以該合金製造的緊固件長時間使用溫度可（kě）達 550℃，徹底解決了傳統高強 β 鈦（tài）合金緊固件使用溫度低（不高於 300℃）的問（wèn）題。目前，研製開發的該 1280MPa 級 TB8 鈦合金高強螺栓已經在我國新一代飛機中獲得了工（gōng）程（chéng）應用（yòng），取得了（le）良好（hǎo）的減重效果和與複合材料相容性效果。

3　總結

可以（yǐ）看出，航空（kōng）用鈦合金緊固件的研究與應用自工業鈦（tài）合金出現（xiàn）就已（yǐ）經開始，美國、俄（é）羅斯（前蘇聯）等航空工業發達（dá）國家在很早就已經形成了（le）符合自身工藝（yì）技術的緊固件用鈦合金材料體係，鈦合（hé）金（jīn）緊固件已（yǐ）經（jīng）在其航空製造領域獲得了大量應用。而我（wǒ）國航空用（yòng）鈦合金緊固件的研究及應用起步較晚，都是在航空發動機或飛機的（de）仿製、技術借鑒或引（yǐn）進改進過程中被動進行的，製造緊固件的鈦合金材料基本都是借鑒或仿製（zhì）俄羅斯（前蘇聯）、美國的，同時我們國家航空緊固件中鈦合金緊固件的占有量相對（duì）較低。隨著（zhe）我國航（háng）空工業的迅速發展及對飛行器性（xìng）能要求的不斷（duàn）提高（gāo），未來高性能航空緊固件對其製造鈦（tài）合金材料提出了更高強度、更高斷裂韌性、更高疲勞性能要求。

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