鈦合金緊固件的優(yōu)缺點及應(yīng)用

鈦合金的密度一般在4.5g/cm3左右，僅為鋼的60％，純鈦的強(qiáng)度才接近普通鋼的強(qiáng)度，一些高強(qiáng)度鈦合金超過了許多合金結(jié)構(gòu)鋼的強(qiáng)度。因此鈦合金的比強(qiáng)度(強(qiáng)度/密度)遠(yuǎn)大于其他金屬結(jié)構(gòu)材料，可制出單位強(qiáng)度高、剛性好、質(zhì)輕的零、部件。目前飛機(jī)的發(fā)動機(jī)構(gòu)件、骨架、蒙皮、緊固件及起落架等都使用鈦合金。

鈦合金在惡劣的環(huán)境下展示出了優(yōu)越的抗腐蝕性能，這也是它應(yīng)用于化工設(shè)備制造的主要原因。它有較好的高低溫特性、不可磁化性和較低的熱傳導(dǎo)系數(shù)和熱膨脹系數(shù)。從它的消極方面來講，鈦制緊固件加工非常困難。而且在螺紋緊固件的安裝和鎖緊時，螺紋輕易擦傷或卡死。這里有一些在適當(dāng)高溫下鈦合金對應(yīng)力腐蝕敏感的例子。但是這種情況可以通過一些特殊的工藝來得到緩和。

純鈦是不可熱處理的。一般來說，幾乎沒有緊固件采用純鈦作為原料。有很多鈦合金，大部分是專賣的。研究表明，僅有一小部分刨光的鈦合金適合制造螺紋類緊固件。Ti-6Al-4V是重負(fù)荷合金，這種鈦合金緊固件的最小抗拉強(qiáng)度為135，000psi，有很高的強(qiáng)度和令人滿足的韌性。Ti-6Al-4Mn有很大的抗蠕變能力，易于鑄造。其強(qiáng)度特性與Ti-6Al-4V合金相當(dāng)，但韌性稍差。Ti-1Al-8V-5Fe的抗拉強(qiáng)度約為200，000psi。要夸大的是它突出的強(qiáng)-質(zhì)比，這種合金制成的緊固件的緊固力與有著350，000psi抗拉強(qiáng)度的同質(zhì)量鋼制緊固件相當(dāng)。另外兩種鈦合金——Ti-6Al-12Zr和Ti-6Al-6V-2Sn有時也會用于緊固件的制造。

鈦最吸引人的特性在于它們極高的強(qiáng)-質(zhì)比。它們的質(zhì)量只有同體積鋼的57%，強(qiáng)度卻可以和經(jīng)過熱處理的鐵碳合金相媲美。鈦是制造航空航天、噴氣式飛機(jī)和導(dǎo)彈的理想材料。但它最大的缺點就是造價過高。除非別無選擇，否則是不鼓勵采用鈦作為緊固件的材料的。