[發明專利]高強度α/β 鈦合金緊固件和緊固件坯料

有效

• 申請號: 201180043325.2
• 申請日: 2011-09-07
• 公開（公告）號: CN103097560A
• 公開（公告）日: 2013-05-08
• 發明（設計）人: D·J·布賴恩
• 申請（專利權）人: ATI資產公司
• 主分類號: C22C14/00
• 分類號: C22C14/00;C22F1/18;A61L27/06;B62D29/00
• 代理公司: 北京市柳沈律師事務所 11105
• 代理人: 張平元

發明人

David?J.Bryan

相關申請的交叉引用

本申請是部分繼續申請，依據美國法典第35篇第120條的規定要求2010年9月23日提交、發明名稱為“High?Strength?Alpha/Beta?Titanium?Alloy?Fasteners?and?Fastener?Stock”的共同待決的美國專利申請號12/888,699的優先權，該申請的全部公開內容以引用方式并入本文中。

技術背景

技術領域

本發明涉及機械緊固件和緊固件坯料，確切地說，涉及包括α/β鈦合金的緊固件和緊固件坯料。

發明背景

鈦合金通常具有高強度重量比、耐腐蝕，并且在適度高溫下耐蠕變。出于這些原因，鈦合金被用于各種航天與航空應用，包括，例如，起落架構件、發動機機架以及機械緊固件。

減輕飛機重量能夠節省燃料，因此航天工業中存在減輕飛機重量的強勁需求。鈦和鈦合金由于具有高強度重量比，因此是在飛機應用中實現減輕重量的優良材料。目前，鈦合金緊固件被用于要求不高的航天應用中。在某些航天應用中，如果鈦合金的強度不足以滿足特定應用的特殊機械要求，則使用較重的鐵基和鎳基合金緊固件。

用于航天應用中的多數鈦合金零件由Ti-6Al-4V鈦合金（ASTM?Grade5、UNS?R56400、AMS4965）制成，這種鈦合金是α/β鈦合金。小直徑Ti-6Al-4V緊固件坯料，即，直徑小于0.5英寸（1.27cm）的緊固件坯料的典型最低規格是根據ASTM?E8/E8M-09（“Standard?Test?Methods?for?Tension?Testing?of?Metallic?Materials”，ASTM?International，2009）確定的170ksi（1,172MPa）極限拉伸強度（UTS），以及根據NASM1312-13（“Method13-Double?Shear”、Aerospace?Industries?Association-National?Aerospace?Standard（Metric），2003年2月1日）確定的103ksi（710MPa）雙剪切強度（DSS）。

鐵基和鎳基超合金，例如，A286鐵基超合金（UNS?S66286）是具有下一等級強度的用于航天緊固件應用中的代表材料。冷拉和時效A286金屬緊固件的典型最低強度規格是180ksi（1,241MPa）UTS和108ksi（744MPa）DSS。

合金718鎳基超合金（N07718）是具有最高等級強度的用于航天緊固件中的材料。冷拉和時效合金718超合金緊固件的典型規格下限是220ksi（1,517MPa）UTS和120ksi（827MPa）DSS。

此外，目前用作或者考慮用作高強度緊固件材料的兩種β鈦合金具有180ksi（1,241.1MPa）的最低極限拉伸強度以及108ksi（744.6MPa）的最低DSS。賓夕法尼亞州Jenkintown的SPS?Technologies提供一種鈦合金緊固件，所述緊固件由符合Ti-3Al-8V-6Cr-4Zr-4Mo鈦合金（AMS4958）的化學組成的優化β鈦合金制成。還市售有直徑最大為1英寸（2.54cm）的SPS螺栓。Alcoa?Fastening?Systems（AFS）已開發出一種高強度鈦緊固件，所述緊固件由符合Ti-5Al-5Mo-5V-3Cr-0.5Fe鈦合金（也稱為Ti-5553、UNS未指定）的標稱化學組成的鈦合金制成，所述Ti-5Al-5Mo-5V-3Cr-0.5Fe鈦合金為近β鈦合金。據稱，AFS?Ti-5553合金緊固件具有190ksi（1,309MPa）的拉伸強度，大于10%的伸長率，以及對于無涂層零件113ksi（779MPa）的最低DSS和對于有涂層零件108ksi（744MPa）的最低DSS。