1、材料简介
新一代飞机不断向高减重、长寿命和低成本方向发展,大大增加了先进复合材料和钛合金材料的用量,Ti45Nb钛合金能够作为钛合金和复合材料的连接件而越来越得到重视-2-50。我国“十一五”期间开展了T45Nb钛合金应用研究,并已确定Ti45Nb钛合金作为复合材料连接的主要铆钉材料,技术标准规定的Ti45Nb钛合金化学成分见表1。
Ti45Nb钛合金属于β型钛合金,具有塑性高(伸长率可达20%以上,断面收缩率高达60%~80%)、耐腐蚀、冷加工性能优异等特点,而且剪切强度、抗拉强度高于纯钛,变形抗力低于纯钛。
国外针对Ti45Nb钛合金进行了大量的研究工作,技术较为成熟,并于1974年列入AMS 4982规范, 在航空航天产品中, 已全面取代纯钛铆钉材料, 尤其是该合金与Ti6A14V合金搭配制成的双金属铆钉,不仅提高了铆钉的剪度,而且能进行冷铆。这种综合性能优良的铆钉已在空客和波音飞机上大量应用。
表1 Ti45Nb 钛合金化学成分 %(质量分数)
主要成分 | 杂质,不大于 |
Nb | Ti | C | N | H | O | Si | Fe | Cr | Mg | Mn | 其他元素 |
单个 | 总和 |
42.00~47.00 | 余量 | 0.04 | 0.03 | 0.0035 | 0.16 | 0.03 | 0.03 | 0.02 | 0.01 | 0.01 | 0.10 | 0.40 |
2、相变及组织
Ti45Nb钛合金主相为bcc结构, 形成体心立方的TiN b固溶体β相, 如图1所示。
不同规格Ti45Nb钛合金丝材的XRD图谱
(1)加工态组织。加工态Ti45Nb钛合金丝材由于采用冷拉变形,冷拉后晶界处存在大量滑移带,晶粒沿着拉伸方向呈纤维状,如图2所示。
(a),(b)横向截面;(c),(d)纵向截面。
(2)退火态组织。Ti45Nb钛合金丝材组织在退火后已经获得回复并发生再结晶,晶粒呈等轴状,晶界清晰,如图3所示。
(a),(b)横向截面;(c),(d)纵向截面。
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