航空用ファスナー用チタン合金の開発状況を紹介
チタン合金ファスナーは、密度が低く、比強度が高く、耐食性があるため、航空宇宙で広く使用されています。航空機用ファスナー用チタン合金材の開発状況をレビューします。ファスナー用チタン合金の開発と併せて、ファスナー用チタン合金の国内外での適用状況を紹介し、ファスナー用チタン合金素材の性能特性を比較・分析します。同時に、高性能ファスナーに対する高度な航空機の要件と組み合わせて、ファスナーとそのファスナー処理技術のためのいくつかの高強度と靭性のチタン合金材料が導入されています。
ボルト、スタッド、ネジ、ナット、ワッシャー、ピン、リベット、その他の留め具は、航空機で広く使用されています。航空機で使用されるファスナーと弾性要素の数は、数十万から数百万もの数です。たとえば、ロシアのil-96航空機で使用されている留め具の数は142000で、1人の航空旅客A380の数は100万を超え、ボーイング787の数は100万を超えています。ファスナーの不足。航空機の高度な性質の向上に伴い、ファスナー材料の要件がますます高くなっています。重量損失が大きく、耐食性があり、非磁性で、複合材との相溶性に優れたチタン合金は、高度な航空機用ファスナー材料の最初の選択肢となっています。チタン合金ファスナーは、F-16、F-18、F-35、F-22、C-17などの軍用戦闘機や輸送機で広く使用されており、[1-3]は良い結果を達成しています。F -15。戦闘機のチタン合金ファスナーは、航空機ファスナー全体の73％を占めています。423000チタン合金ピンと241000チタン合金ボルトは、C-17大型軍用輸送機に使用されています。図-204の旅客機に940kgのBT16チタン合金ファスナーを使用すると、航空機の重量は688kgに減少します。ボーイング747の航空機では、合金鋼ファスナーの代わりにチタン合金ファスナーが使用された後、1台の機械の総重量が1814kg減少しました[2]。戦闘機のチタン合金ファスナーは、航空機のファスナー全体の73％を占めています。423000チタン合金ピンと241000チタン合金ボルトは、C-17大型軍用輸送機に使用されています。図-204の旅客機に940kgのBT16チタン合金ファスナーが使用された後、航空機の重量は688kgに減少しました。ボーイング747の航空機では、合金鋼ファスナーの代わりにチタン合金ファスナーが使用された後、1台の機械の総重量が1814kg減少しました[2]。戦闘機のチタン合金ファスナーは、航空機ファスナー全体の73％を占めています。423000チタン合金ピンと241000チタン合金ボルトは、C-17大型軍用輸送機に使用されています。図-204の旅客機に940kgのBT16チタン合金ファスナーが使用された後、航空機の重量は688kgに減少しました。合金鋼ファスナーの代わりにチタン合金ファスナーがボーイング747航空機で使用された後、1台の機械の総重量は1814kg削減されます[2]。
近年、米軍および民間航空機の合金鋼ファスナーは、基本的にチタン合金ファスナーに置き換えられています。しかし、中国の航空宇宙用ファスナー用のチタン合金材料の技術開発は比較的遅れており、長い間輸入に依存しています。ファスナー用チタン合金の局在化工程の加速に伴い、ファスナー用チタン合金素材がさらにコーミングされます
そして、技術の開発は非常に必要です。
国内外のチタン合金ファスナーの適用状況をレビューに基づいて、本論文は、ファスナーのためのチタン合金材料の性能特性を比較して分析した。高性能ファスナーに対する高度な航空機の要件と組み合わせて、ファスナーおよびファスナー加工技術用のいくつかの高強度で靭性のあるチタン合金材料が導入されています。
ファスナー用チタン合金の開発と応用
1.1海外でのファスナー用チタン合金の開発と応用
ボルトはファスナーで広く使用されています。チタン合金ボルトのせん断強度と引張強度は、高強度鋼30CrMnSiAのレベルに到達する必要があります。チタン合金ファスナーの最初の使用は、1950年代までさかのぼることができます。米国は最初にB-52爆撃機にTi-6Al-4V（ti-64）ボルトを使用し、大幅な重量削減効果を達成しました[4]。Ti-64は、密度が低く、強度と疲労特性が良好で、合金組成が単純で、半製品のコストが低いため、広く使用および開発されています。1955年には100万本のti-64チタン合金ボルトが使用され、1958年には2000万本のボルトが使用され、徐々に米国および西ヨーロッパの航空宇宙部門で使用される主要なファスナー材料になりました。ただし、ti-64の冷間塑性は非常に低く、そのファスナー成形は熱間でしか変形できません。また、真空溶解（水冷）、エージングなどの特殊設備が必要となり、製造コストが高くなります。同時に、硬化性が低く、大きな断面で性能の一貫性を確保できないため、ボルトのサイズは制限されており、一般にφ19mmを超えません。その後、米国はti-3al-8v-6cr-4mo-4zr（β-C）を使用して強度レベル1150mpaのファスナーを準備し始めました。その優れた硬化性により、直径が38mm [5]。通常φ19mm以下です。その後、米国はti-3al-8v-6cr-4mo-4zr（β-C）を使用して強度レベル1150mpaのファスナーを準備し始めました。その優れた硬化性により、直径が38mm [5]。通常φ19mm以下です。その後、米国はti-3al-8v-6cr-4mo-4zr（β-C）を使用して強度レベル1150mpaのファスナーを準備し始めました。その優れた硬化性により、直径が38mm [5]。
BT16（Ti-3Al-5Mo-4.5V）は、ロシアのメインファスナーです。α＋β型高強度チタン合金の強度レベルは1030mpaです。主な半製品は、冷間圧造用の熱間圧延バーおよび研磨ロッドとワイヤーです。それらは主にボルト、ねじ、ナット、リベットなどのファスナーの製造に使用されます。最高使用温度は350℃です。BT16チタン合金の溶液時効状態での強度は、ti-64合金の強度よりわずかに低くなります。BT16チタン合金の主な利点は、焼鈍状態で冷間据え込み加工が可能であり、生産効率が大幅に向上することです[6-7]。したがって、冷間変形によって製造されたBT16ファスナーは、ロシアの機械製造業界で広く使用されており、ロシアの航空宇宙部門で使用される主要な標準材料となっています。
A380およびその他の高度な民間航空機の普及により、ヨーロッパとアメリカの国々は、Inconel718、a286、およびmp35n超合金に代わる高強度ファスナーの研究を開始しました。候補合金には、β-LCB、ti-153、β21s、ti-3553などのチタン合金が含まれます。しかし、ファスナーへの実際の適用に関する報告はありません。
