鈦螺絲作為一種重要的通用基礎(chǔ)件，在工業(yè)中具有舉足輕重的作用，被稱為“工業(yè)之米”。我國著名的ARJ21-700飛機(jī)總設(shè)計(jì)師吳光輝先生也盛贊緊固件“數(shù)以萬計(jì)，類以群分，連結(jié)構(gòu)，接系統(tǒng)，小物大為。按種類可將緊固件分為螺栓、螺釘、螺柱、螺母、木螺釘、自攻螺釘、墊圈、鉚釘、銷、擋圈、鏈接副和緊固件組合件等13大類；根據(jù)應(yīng)用領(lǐng)域，將緊固件分為一般用途緊固件和航空航天緊固件。在航空領(lǐng)域，飛機(jī)的連接方式仍以機(jī)械連接為主，飛機(jī)的連接裝配依靠大量的各類緊固件；在航天領(lǐng)域，飛行器部段之間的連接也要靠緊固件連接。隨著裝備輕量化發(fā)展，越來越多的航空航天緊固件青睞于鈦合金材料。在國外，鈦合金緊固件的應(yīng)用歷史可追溯到20世紀(jì)50年代，美國率先將Ti-6Al-4V螺栓應(yīng)用于B-52轟炸機(jī)，取得了顯著的減重效果，鈦合金緊固件在航空航天領(lǐng)域的應(yīng)用由此發(fā)端。目前，美國、法國等歐美發(fā)達(dá)國家，鈦合金緊固件95％以上都采用國際上公認(rèn)的Ti-6Al-4V材料制造，一些先進(jìn)機(jī)型用的鈦合金緊固件已經(jīng)完全替代了30CrMnSiA鋼。美國C-5A軍用運(yùn)輸機(jī)采用鈦合金緊固件后，質(zhì)量減輕4500kg左右；民用機(jī)波音747緊固件以鈦替代鋼后，質(zhì)量減輕1814kg。俄羅斯鈦合金緊固件和合金體系已經(jīng)應(yīng)用于伊爾-76、伊爾-86、伊爾-96、圖-204、安-72和安-124等機(jī)型中，明顯減輕了飛機(jī)質(zhì)量。例如圖204飛機(jī)上采用了940kg的BT16鈦合金緊固件，質(zhì)量減輕688kg；伊爾-76飛機(jī)用鈦合金緊固件14.2萬件，質(zhì)量減輕600kg。

我國鈦合金螺絲的研制歷史可以追溯到1965年，20世紀(jì)70年代相關(guān)單位進(jìn)行了鈦合金鉚釘及應(yīng)用研究工作；20世紀(jì)80年代，我國部分第二代軍用飛機(jī)上開始使用鉚釘和螺栓等少量鈦合金緊固件；20世紀(jì)90年代后期，隨著國外第三代重型戰(zhàn)斗機(jī)生產(chǎn)線的引進(jìn)和國產(chǎn)第三代戰(zhàn)斗機(jī)的研制，我國開始使用了一些鈦合金緊固件；近年來，隨 著我國航空航天事業(yè)的發(fā)展，各單位相繼開展了緊固件用鈦合金材料的研制和緊固件制造工藝技術(shù)研發(fā)，鈦合金緊固件率先在航空航天領(lǐng)域中大量應(yīng)用，在民機(jī)上的用量也十分可觀。據(jù)資料顯示，每架國產(chǎn)C919飛機(jī)約需鈦合金緊固件20萬件，按計(jì)劃2018年年產(chǎn)150架大飛機(jī)計(jì)算的話，每年需要3000萬件鈦合金緊固件。

以下為幾種航空用鈦緊固件（鈦合金螺絲）的鈦合金材料。

1、TC4鈦合金

TC4鈦合金是一種中等強(qiáng)度的兩相鈦合金，也是研究和應(yīng)用最多的鈦合金材料，緊固件用鈦合金材料大多數(shù)是TC4鈦合金。TC4鈦合金制造緊固件時(shí)，只能采用熱鐓，且必須采用專門的熱鐓設(shè)備和加熱設(shè)備，不但影響生產(chǎn)效率，且材料利用率較低。

針對(duì)高強(qiáng)緊固件，TC4鈦合金緊固件強(qiáng)度不能滿足要求，合金固溶時(shí)效后的抗拉強(qiáng)度最高達(dá)到1100MPa，剪切強(qiáng)度在650MPa左右，由于TC4鈦合金淬透性差，固溶時(shí)效時(shí)，TC4鈦合金緊固件截面尺寸一般在19mm以下。TC4鈦合金緊固件包括螺栓、高鎖螺栓、抽釘、螺釘和環(huán)槽鉚釘?shù)?，其中TC4大多數(shù)螺栓已經(jīng)在國內(nèi)飛機(jī)、發(fā)動(dòng)機(jī)、機(jī)載設(shè)備、航天飛行器和衛(wèi)星中獲得了大量應(yīng)用。

2、TC6鈦合金

TC6鈦合金是一種綜合性能優(yōu)異的馬氏體型（α＋β）型雙相鈦合金，名義成分為Ti-6Al-2.5Mo-1.5Cr-0.5Fe-0.3Si，該合金一般在退火狀態(tài)下使用，也能通過熱處理進(jìn)行強(qiáng)化，還具有良好的抗氧化性能。

3、TC16鈦合金

TC16鈦合金是典型的固溶時(shí)效強(qiáng)化型兩相鈦合金，名義成分為Ti-3Al-5Mo-４.5V。固溶處理后，該合金具有較高的室溫塑性，所以具有良好的冷鐓性能，鐓鍛比達(dá)到１:４。在緊固件制造方面，TC16鈦合金既可以直接冷鐓成形，也可以采用熱鐓成形。目前，TC16鈦合金緊固件有螺栓、螺釘和自鎖螺母等。

4、TB2鈦合金

TB2鈦合金是一種亞穩(wěn)定β型鈦合金，合金名義成分為Ti-3Al-8Cr-5Mo-5V。在固溶狀態(tài)下，TB2鈦合金具有優(yōu)異的冷成形性能和焊接性能。目前，主要用作制造衛(wèi)星波紋殼體、星箭連接帶及各類冷鐓鉚釘以及螺栓，尤其是TB2鈦合金鉚釘已經(jīng)在航空航天領(lǐng)域重點(diǎn)型號(hào)產(chǎn)品上得到大量應(yīng)用。

5、TB3鈦合金

TB3鈦合金是一種可熱處理強(qiáng)化的亞穩(wěn)定β型鈦合金，合金名義成分為Ti-10Mo-8V-1Fe-3.5Al。該合金的主要優(yōu)點(diǎn)是固溶處理狀態(tài)具有優(yōu)異的冷成形性能，其冷鐓比可達(dá)2.8，合金固溶時(shí)效后可獲得較高的強(qiáng)度，主要用于制造1100MPa級(jí)高強(qiáng)度航空航天鈦螺絲。

6、TB5鈦合金

TB5鈦合金是一種亞穩(wěn)定β型鈦合金，其名義成分為Ti-15V-3Cr-3Sn-3Al。TB5鈦合金具有優(yōu)異的冷成形性能，可以與純鈦的冷成形能力媲美。

固溶后，可進(jìn)行多種緊固件的冷成形；時(shí)效后室溫抗拉強(qiáng)度可達(dá)1000MPa。波音公司已經(jīng)將TB5鈦合金緊固件應(yīng)用在波音飛機(jī)上，我國也采用TB5鈦合金制造與殲擊機(jī)傘梁和衛(wèi)星波紋板配套使用的冷鐓鉚釘。

7、TB8鈦合金

TB8鈦合金是一種亞穩(wěn)定β21S，其名義成分為Ti-3Al-2.7Nb-15Mo。這種鈦合金具有優(yōu)異的冷熱加工性能、淬透性好，同時(shí)具有優(yōu)異的抗蠕變性能和抗腐蝕性能。由于該合金采用了高熔點(diǎn)、自擴(kuò)散系數(shù)小的同晶型β穩(wěn)定元素Mo和Nb，所以TB8鈦合金具有較高的高溫抗氧化性能，其抗氧化性能比Ti-15-3合金高100倍。

目前，TB8鈦合金高強(qiáng)螺栓已經(jīng)廣泛應(yīng)用于我國航空領(lǐng)域重點(diǎn)型號(hào)產(chǎn)品上。

8、Ti-45Nb合金

Ti-45Nb合金屬于一種穩(wěn)定β型鈦合金，是一種鉚釘專用鈦合金材料。最初，鉚釘用鈦合金材料主要以純鈦為主，但是純鈦緊固件強(qiáng)度太低，在一些高承載部位，純鈦緊固件無法滿足要求，所以急需一種塑性接近于純鈦，而強(qiáng)度高于純鈦的鈦合金材料，常用的亞穩(wěn)定β型鈦合金變形抗力大，室溫塑性與純鈦相差較大。后來，人們研制出了Ti-45Nb合金，這種合金室溫塑性高，室溫伸長率可達(dá)20％，斷面收縮率高達(dá)60％，冷加工能力十分優(yōu)異。

與純鈦相比，Ti-45Nb合金具有較高的抗拉強(qiáng)度和剪切強(qiáng)度，分別達(dá)到450MPa和350MPa。

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