紧固件用Ti5523合金热处理与成型工艺的研究

本文摘要：概要钛合金具备质量重、比强度低、耐腐蚀、耐高温等出色的性能，因此被广泛应用在航空航天产业上。随着航空航天产业的市场需求快速增长，各种新型钛合金材料层出不穷。 目前，研究需要替代航空航天用高强度钢材料的高强钛合金材料是热门方向，而需要将这些高强钛合金材料实际应用于到航空航天产业堪称重中之重。

概要钛合金具备质量重、比强度低、耐腐蚀、耐高温等出色的性能，因此被广泛应用在航空航天产业上。随着航空航天产业的市场需求快速增长，各种新型钛合金材料层出不穷。

目前，研究需要替代航空航天用高强度钢材料的高强钛合金材料是热门方向，而需要将这些高强钛合金材料实际应用于到航空航天产业堪称重中之重。Ti5523合金是我国自律研制的高强钛合金材料，本论文是利用紧固件用Ti5523合金研制航空航天用高强度钛合金紧固件，为国内高强度钛合金紧固件的生产获取参照，具体内容如下：1、对紧固件用Ti5523材料的热处理制度展开研究，制订出有了能在实际生产过程中使该材料符合高强度钛合金紧固件用于拒绝的热处理制度。2、对Ti5523型钛合金紧固件制订出有生产工艺流程，并在实际生产过程中不断改进优化工艺流程。

3、针对紧固件研制过程中的重要环节，在冷镦环节设计了适合于镦制为Ti5523型紧固件的模具，并调整热镦工艺参数使紧固件头部成型合格；在滚丝环节要针对热处理后材料的力学性能不断改进滚丝工艺参数使紧固件螺纹合格；在冷挤R环节要通过工艺参数研究挤迫R参数与紧固件疲惫性能的关系。通过对紧固件生产重点环节中材料的微观的组织研究的组织与性能之间的关系。

关键词：钛合金；高强度；热处理；热镦；滚丝；冷挤R1绪论1.1钛及钛合金阐述地壳中钛含量极高，地壳元素排名第10（氧、硅、铝、铁、钙、钠、钾、镁、氢、钛）。十八世纪九十年代左右钛被找到。但它并非如铁的找到一样需要很更容易的被萃取出来。

这主要是由于钛的化学性质较为开朗，且它的熔点较高所以高纯度的钛很难冶炼。少见的显钛锭的生产工艺路线闻图1.1，一般来说来说，军品用钛合金都要使用三次冶炼工艺。此外，β钛合金皆使用三次冶炼的方法，用来确保合金元素的均匀分布性。

钛合金有如下优点[4]：①钛合金的比强度要低于其他金属材料。钛合金密度仅有为钢的一般，显钛的强度却能与一般钢材漆强度非常。

有些高强度钛合金强度早已超过高强度钢的强度。②钛合金在高温和低温环境中展现出较好。在高温时，以航空航天少见TC4材料为事例，TC4钛合金在350℃时还具备较好的性能展现出。

高温钛合金如Ti60、Ti55可以在600℃左右的高温保持稳定的力学性能[5]。在低温时，例如TA7ELI合金，在-253℃还可维持一定的力学性能。

③抗腐蚀性能出色。钛合金除可以被氢氟酸等少数强酸生锈外，其他腐蚀剂完全都无法生锈钛合金。

钛合金能在干燥的环境和海洋中低盐度地区应用于，工业显钛在射流10～20m/s下的海水中生锈83天减压为0mg/cm2，而不锈钢减压在0.9mg/cm2，性能近高于不锈钢。5结论与未来发展5.1结论本论文通过用于对紧固件用Ti5523合金热处理的方法使热处理后的合金力学性能符合高强钛合金紧固件的性能拒绝。并针对热处理后的合金性能展开紧固件成型工艺的研究，重点针对热镦、滚丝、冷挤R三个方面展开了研究，得出结论如下：1、通过在工厂实践经验找到，Ti5523合金在770℃固溶1h，485℃时效8h后抗拉强度≥1300MPa，剪切强度≥745MPa，符合高强钛合金紧固件的性能拒绝，并将此热处理制度作为紧固件生产时所用的热处理制度。

2、研究找到为Ti5523合金设计的冷镦模具符合紧固件头部加工的拒绝，当冷镦工艺参数为冷却9s，保温1s，电流35A时紧固件头部热镦成形性合格。3、将倒角角度设计为20°±5°，过度圆弧半径R划为0.9mm，螺纹引领处小圆直径掌控在Φ3.70-0.3mm。

并将滚丝参数另设为进给速度时，滚压的螺纹合格。4、挤迫R满足要求时，疲惫寿命在参数下平均13万次不脱落。5.2未来发展随着航空航天产业的发展，适合于生产钛合金紧固件的材料大大经常出现，它对材料明确提出了更高的拒绝，既拒绝钛合金材料要有更佳的坚韧匹配度，有拒绝材料性价比更高。

同时，针对钛合金紧固件的生产难题大大开发新工艺，使紧固件的生产更为顺利。当前，航空航天紧固件的先进设备技术依然掌控在少数发达国家手中，如美国的美铝公司、SPS公司等，国内对钛合金高强紧固件生产能力严重不足，航空航天用高强度紧固件大部分还必须从国外进口，浪费了大量财力物力，研究高强钛合金紧固件的任务任重而道远。

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