Page 81 - 理化检验-物理分册2022年第三期
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许永春, 等: TC4 钛合金高锁螺栓发生异常双剪断裂原因
取出, 使螺栓在炉中长时间保温, 形成较厚的表面污
染层和显微裂纹。通过分析高锁螺栓的加工工艺可
知, 在热处理后的精车工序中, 加工余量较小导致高
锁螺栓表面污染层未被完全去除, 在双剪试验过程
中受剪切力作用, 显微裂纹沿着脆而硬的表面污染
层快速扩展, 直至螺栓断裂。
4 结论及建议
( 1 )该 TC4 钛合金高锁螺栓异常双剪断裂的
主要原因是存在较厚的表面污染层和显微裂纹, 在
双剪试验过程中受弯矩作用, 显微裂纹沿表面污染
层迅速扩展, 直至螺栓断裂。
( 2 )建议加强热处理过程管理, 及时清理热处
理炉, 避免产品在热处理炉中滞留时间过长导致其
表面污染层增厚。
参考文献:
图 7 方案 4 条件下异常双剪断裂模拟高锁螺栓断口
不同位置的微观形貌 [ 1 ] 董瑞峰, 李金山, 唐斌, 等 . 航空紧固件用钛合 金 材 料
剧变形或受力时表面会发生开裂。因此, 钛合金高 发展现状[ J ] . 航空制造技术, 2018 , 61 ( 4 ): 86-91.
[ 2 ] 李蒙, 凤伟中, 关蕾, 等 . 航空航天紧固件用钛合金材
锁螺栓相关标准中要求螺栓头部支撑面、 光杆、 螺纹
料综述[ J ] . 有 色 金 属 材 料 与 工 程, 2018 , 39 ( 4 ): 49-
等关键部位不允许有表面污染层 [ 8 ] 。
53.
通过不同热处理制度条件下的双剪试验结果可 [ 3 ] 胡隆伟, 叶文君 . 紧固件材料 手 册[ M ] . 北 京: 中 国 宇
知, 双剪力与表面污染层厚度呈反比, 保温 时间越
航出版社, 2014.
长, 螺栓表面污染层越厚, 双剪力越小, 表面污染层 [ 4 ] 朱李云, 程全士, 胡 庆 宽, 等 .Ti-6Al-4V 航 空 紧 固 件
厚度、 保温时间、 双剪力三者之间呈近似线性关系。 热成形温度对显微组织的影响研究[ J ] . 金属加工( 热
采用与异常双剪断裂高锁螺栓相同的热处理制度和 加工), 2016 ( 23 ): 15-17.
[ 5 ] 张庆云, 陆业航, 李 众 城, 等 .TC4 钛 合 金 紧 固 件 的 α
设备进行热处理后, 模拟高锁螺栓存在约 0.3 mm
厚的表面污染层, 方案 4 条件下双剪曲线异常的模 污染层[ J ] . 中 国 有 色 金 属 学 报, 2010 , 20 ( S1 ): 1013-
拟高锁螺栓与异常双剪断裂高锁螺栓断口 特征相 1015.
[ 6 ] 高守林, 黄重国, 雷鹍, 等 . 热处理对 TC4 钛合金富氧
似。在相同的热处理制度条件下, 经真空炉处理后,
α层的影响[ J ] . 热加工工艺, 2018 , 47 ( 20 ): 243-246.
模拟高锁螺栓表面污染层厚度比经空气炉处理后的
[ 7 ] 陈容, 刘兆华, 张达富, 等 .α污染层对 Ti-6Al-4V 铸造
小。因此, 该模拟高锁螺栓在真空炉中存在更长时
钛合金 组 织 与 性 能 的 影 响 [ J ] . 钢 铁 钒 钛, 2017 , 38
间的反复加热和保温现象。 ( 4 ): 48-52.
综上所述, 该高锁螺栓出现异常双剪断裂的主 [ 8 ] 侯崑, 张辉 . 英制轻型钛合金高锁螺栓鉴定试验探讨
要 原因是在热处理过程中, 其在真空炉中未被及时 [ J ] . 航空标准化与质量, 2008 ( 5 ): 49-53.
( 上接第 65 页)
[ 2 ] 李彦林 . 锅炉热管失效分析及预防[ M ] . 北京: 中国电 原因[ J ] . 腐蚀与防护, 2016 , 37 ( 3 ): 255-258 , 262.
[ 5 ] 龙会国, 邓宏平, 何朋飞, 等 . 锅炉水冷壁管沉积物 下
力出版社, 2006.
[ 3 ] 王敏 . 锅炉水冷壁腐蚀及爆裂的原因分析和防止对策 腐蚀损伤特 征 及 其 超 声 检 测[ J ] . 无 损 检 测, 2014 , 36
[ J ] . 腐蚀与防护, 2006 , 27 ( 4 ): 215-216. ( 6 ): 19-23.
[ 4 ] 王鹏举, 王荣文, 张宗棠, 等 . 锅炉水冷壁腐蚀失效 的
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