用β型钛合金制备飞机用铆接盘丝的方法技术

本发明专利技术公开了一种用β型钛合金制备飞机用铆接盘丝的方法，采用锻造开棒坯－热轧开条坯－热旋锻－冷旋锻制成丝材－固溶处理后磨光表面－表面涂抹化学涂层等工艺进行制备。制得出来的盘丝有较高的室温拉伸性能、剪切强度和剪切疲劳性能；盘条丝材经２５０摄氏度暴露３００小时、３００摄氏度暴露２００小时后金相组织和机械性能稳定。同时具有满意的冷铆工艺塑性，能很好的进行冷手铆、冷压铆，铆接后均能形成理想的镦头。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于航空材料
，涉及一种用e型钛合金制备飞机用铆接盘丝的方法。
技术介绍
飞机的制造材料以铝及钛合金为主，冷加工的铝及钛合金有良好的机械性能，而 铝、钛合金的焊接难度较大，而且焊接易变形，易退火，变软，降低机械性能，所以飞机上工 件主要采用铆接。在铆接的过程中，需要使用到钛合金铆接盘丝材料。钛合金铆接盘丝材 料生产起源于上世纪六十年代，七十年代研制成功并工业化生产。作为超音速飞机使用的 钛合金铆钉，热稳定性是一个很重要的性能元素指标。 一直以来钛合金铆接盘丝使用的是 TC4材料，在较高温度下暴露，材料的热稳定性会降低，这是因为1、在热暴露过程中有时 效相析出；2、较高温度热暴露时，表面被空气中所含的氮、氢、氧等元素污染而产生一层很 薄的硬而脆的硬化层。所以，在使用TC4材料制备成的钛合金铆接盘丝材料在热暴露下抗 拉强度、剪切强度、断面收縮率和剪切疲劳寿命都大幅度降低，这将严重影响飞机的安全性 能。近年来，也在积极寻找替代TC4材料的其它耐高温钛合金，但由于新的钛合金成份难于 控制，且制造盘丝的工艺上存在缺陷，制造出来的盘丝成品率极低，无法生产适合自动冷铆 接的盘条丝材。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种用13型钛合金制备飞机用铆接盘丝的方法，制备出来 的盘丝材料热稳定性好，在高温下仍然具有较高的抗拉强度、剪切强度、断面收縮率和剪切 疲劳寿命，适合冷铆接。 本专利技术所采用的技术方案是，一种用13型钛合金制备飞机用铆接盘丝的方法，按 以下步骤进行 步骤l，选取|3型钛合金坯料，按质量百分比，由以下组份组成Mo9. 5% -11%， V7. 5% -8. 5%， FeO. 8% -1. 2%， Al 2. 7% -3. 5%，其余为Ti，以上组份总量为100% ; 步骤2， 将步骤1取得的|3型钛合金坯料割成90 X 90 X 210mm的块料，用砂轮打磨棱角， 然后进行锻造开坯，选择碳矽棒炉、油炉或电炉加热，在105(TC时保温2小时，期间用750Kg 空冷锤进行锻造，将规格为90X90X10mm钛合金锻造为55 X 55 X 570mm，然后在105(TC保 温30分钟，再经过拔长、倒棱、甩圆锻造，锻造成规格为①60X610mm的钛合金锻棒； 步骤3， 取步骤2得到的钛合金锻棒，经车床扒皮、平头后进行热轧；扒皮后尺寸由①61变 为①55mm，热轧设备为厢式电阻炉，加热时间为55-60分钟，温度为1050°C，采用可逆真空 轧机，将材料依次通过方形、菱形的孔型进行交错轧制11道次，将规格为①55mm钛合金变成28X28mm的方形；然后再依次通过菱形、方形、椭圆形、圆形的孔型进行交错轧制10道 次，规格变为①17mm，表面通过砂轮修磨；最后采用250线材轧机，依次通过方形、方形、椭 圆形、圆形、椭圆形、圆形、椭圆形、圆形的孔型进行交错轧制8道次，加工为①8mm，表面再 通过砂轮修磨，得到热轧后的丝材； 步骤4 采用厢式电阻炉，将步骤3得到热轧后的丝材在温度73(TC下保温15分钟，然后在 81(TC保温30分钟后，空冷处理，接着喷砂、酸洗、打磨精整，然后进行冷旋锻加工； 步骤5 将步骤4冷旋锻加工后的丝材在滚道炉内进行成品固溶处理将丝材放入2500mm 的槽钢内，分散均匀用手来回摆动，热炉装料，80(TC保温30分钟以后出炉，放置于平垫板 上，空冷； 步骤6 将步骤5冷却后的丝材通过M1040无芯磨床进行磨削，采用硬度为软或中软、粒度 为80目的绿色碳化硅质砂轮，并同时采用皂化水溶液冷却，丝材的总磨削控制在0. 5mm以 内，每道次磨削量为0. 05-0. 07mm，最后一道磨削量为0. 01-0. 02mm ; 步骤7 对步骤6磨削后的丝材进行化学涂层处理先将丝材表面经稀硝酸去油，再分别 取氟硼酸钾0. 8Kg，氧化钡0. 8Kg，硝酸铵0. 4Kg与10升水在塑料布或其他塑料陶瓷容器内 混合，配置成混合溶液，然后用水蒸气加热至70-9(TC后，把待处理的丝材放入溶液内浸泡 30-90分钟，待丝材表面呈现一层致密的灰黑色薄膜后取出，用清水冲洗，即制得。 采用本专利技术的用13型钛合金制备飞机用铆接盘丝的方法，制得出来的盘丝有较 高的室温拉伸性能、剪切强度和剪切疲劳性能；盘条丝材经250度暴露300小时、300度暴 露200小时后金相组织和机械性能稳定。同时具有满意的冷铆工艺塑性，能很好的进行冷 手铆、冷压铆，铆接后均能形成理想的镦头。具体实施例方式下面通过具体实施方式对本专利技术进行详细说明。 本专利技术用|3型钛合金制备飞机用铆接盘丝的方法，采用锻造开棒坯-热轧开条 坯_热旋锻_冷旋锻制成丝材_固溶处理后磨光表面_表面涂抹化学涂层等工艺，具体按 以下步骤进行 步骤l，选取|3型钛合金坯料，成份为Ti-10Mo-8V-lFe-3. 5A1，按质量百分比，由 以下组份组成 Mo9. 5% -11%， V7. 5% -8. 5%， FeO. 8% -1. 2%， Al 2. 7% -3. 5%，其余为Ti，以 上组份总量为100%。 Mo范围在9. 5% _11%内，可以大幅增加材料高温性能； V范围在7. 5% -8. 5%内，可以大幅增加材料塑性； Fe范围在0.8X _1. 2%内，可以适当提高材料强度，增加一定的刚性； Al范围在2. 7% -3. 5%内，就像钢中加碳一样，起强化相的作用。它可以稳定a相、提高相转变温度，对提高合金的常温和高温强度、降低比重、增加弹性模量有明显效果。 步骤2， 将步骤1取得的型钛合金坯料割成90X90X210mm的块料，将不规则的棱角用 砂轮打磨掉，然后进行锻造开坯，开坯过程选择的加热设备为碳矽棒炉、油炉或电炉，在 1050。C时保温2小时，在此期间用750Kg空冷锤进行锻造，将规格为90X920X10mm锻 造为55X55X570mm，然后在1050°C保温30分，再经过拔长、倒棱、甩圆锻造，将规格为 55X55X570mm锻造为①60X610mm的锻棒。 步骤3， 取步骤2得到的锻棒，经车床扒皮、平头后进行热轧，扒皮后坯料尺寸由①60变 为①55mm;热轧设备为厢式电阻炉，加热时间为55-60分钟，温度为1050°C，通过可逆真空 轧机，依次通过方形、菱形的孔型进行交错轧制ll道次，将①55mm规格变成28X28mm的方 形；然后再依次通过菱形、方形、椭圆形、圆形的孔型进行交错轧制10道次，从28X28mm变 为①17mm，表面砂轮修磨，去除棒材出现纵向沟合摺叠；最后在250线材轧机上进行，依次 通过方形、方形、椭圆形、圆形、椭圆形、圆形、椭圆形、圆形的孔型进行交错轧制8道次，从 ①17mm规格加工为①8mm，表面砂轮修磨，去除棒材出现纵向沟合摺叠。 步骤4 采用厢式电阻炉，在温度73(TC下，保温15分钟，再将步骤3加工得到的规格大 于。6. 5mm的丝材用B203旋锻机锻造，规格小于。6. 5mm的丝材用B202旋锻机。然后经 81(TC保温30分钟后，空冷处理，以及喷砂、酸洗、打磨精整，然后进行冷旋锻加工，规格大 于。4. Omm的丝材用B202旋锻机，规小于。4. Omm的丝材用B201旋锻机加工。 步骤5 将通过步骤4本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用β型钛合金制备飞机用铆接盘丝的方法，其特征在于，按以下步骤进行：步骤１，选取β型钛合金坯料，按质量百分比，由以下组份组成：Ｍｏ９．５％－１１％，Ｖ７．５％－８．５％，ＦｅＯ．８％－１．２％，Ａｌ２．７％－３．５％，其余为Ｔｉ，以上组份总量为１００％；步骤２，将步骤１取得的β型钛合金坯料割成９０×９０×２１０ｍｍ的块料，用砂轮打磨棱角，然后进行锻造开坯，选择碳矽棒炉、油炉或电炉加热，在１０５０℃时保温２小时，期间用７５０Ｋｇ空冷锤进行锻造，将规格为９０×９０×２１０ｍｍ钛合金锻造为５５×５５×５７０ｍｍ，然后在１０５０℃保温３０分钟，再经过拔长、倒棱、甩圆锻造，锻造成规格为Φ６０×６１０ｍｍ的钛合金锻棒；步骤３，取步骤２得到的钛合金锻棒，经车床扒皮、平头后进行热轧；扒皮后尺寸由Φ６１变为Φ５５ｍｍ，热轧设备为厢式电阻炉，加热时间为５５－６０分钟，温度为１０５０℃，采用可逆真空轧机，将材料依次通过方形、菱形的孔型进行交错轧制１１道次，将规格为Φ５５ｍｍ钛合金变成２８×２８ｍｍ的方形；然后再依次通过菱形、方形、椭圆形、圆形的孔型进行交错轧制１０道次，规格变为Φ１７ｍｍ，表面通过砂轮修磨；最后采用２５０线材轧机，依次通过方形、方形、椭圆形、圆形、椭圆形、圆形、椭圆形、圆形的孔型进行交错轧制８道次，加工为Φ８ｍｍ，表面再通过砂轮修磨，得到热轧后的丝材；步骤４采用厢式电阻炉，将步骤３得到热轧后的丝材在温度７３０℃下保温１５分钟，然后在８１０℃保温３０分钟后，空冷处理，接着喷砂、酸洗、打磨精整，然后进行冷旋锻加工；步骤５将步骤４冷旋锻加工后的丝材在滚道炉内进行成品固溶处理：将丝材放入２５００ｍｍ的槽钢内，分散均匀用手来回摆动，热炉装料，８００℃保温３０分钟以后出炉，放置于平垫板上，空冷；步骤６将步骤５冷却后的丝材通过Ｍ１０４０无芯磨床进行磨削，采用硬度为软或中软、粒度为８０目的绿色碳化硅质砂轮，并同时采用皂化水溶液冷却，丝材的总磨削控制在０．５ｍｍ以内，每道次磨削量为０．０５－０．０７ｍｍ，最后一道磨削量为０．０１－０．０２ｍｍ；步骤７对步骤６磨削后的丝材进行化学涂层处理：先将丝材表面经稀硝酸去油，再分别取氟硼酸钾０．８Ｋｇ，氧化钡０．８Ｋｇ，硝酸铵０．４Ｋｇ与１０升水在塑料布或其他塑料陶瓷容器内混合，配置成混合溶液，然后用水蒸气加热至７０－９０℃后，把待处理的丝材放入溶液内浸泡３０－９０分钟，待丝材表面呈现一层致密的...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：马宝林，杨彦昌，徐冰，
申请(专利权)人：宝鸡市创信金属材料有限公司，
类型：发明
国别省市：61[中国|陕西]