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TZM合金高溫緊固件

什麼是TZM合金高溫緊固件?

可以重複往返大氣層的空間飛行器和高超音速飛機的耐熱結構零件和部件的連接和固定都需要使用各種緊固件,它們必須能夠承受得住1300℃的高溫,其中包括氧化環境和結構載荷引起的應力。

在完成使命的整個過程中,亦應考慮靜態拉伸和剪切應力作用,但是,以飛行過程中的受熱更為重要。蠕變行為也是一個重要的高溫設計判據。在發射之前,飛行器還在地面上短時間地受到火箭發動機的作用,構件受到震動和音響激發的高頻疲勞載荷的作用。疲勞載荷引起的週期應力對緊固件產生影響;由於應力振幅很少,必須正確地處理這種情況。

事實表明,可能存在的局部缺陷會導致形成疲勞裂紋及其擴展等間題。在可供選擇的各種金屬及其合金緊固件中,因為貴金屬及其合金價格昂貴,所以選材對象只局限於TZM合金(Mo-0.6% Zr-0.4%Ti)Cb-752合金或者Ta-10W鉬合金。

其中,TZM合金具有最高的強度,相對地說,在高達1600℃的溫度下,TZM合金在強度方面保持優越性;在室溫到1600℃溫度範圍內,Cb-752和Ta-10W兩種合金之間相對小的強度差異幾乎保持不變。在靜態強度數值的基礎上,當溫度不超過1600℃時,TZM合金提供了與Cb-752和Ta-10W相比更加優越的性能;

但是,鉬合金的高溫氧化行為有可能造成災難性的後果。不過,由於TZM合金相對地比較便宜,所以人們還是試圖利用這種難熔金屬合金材料來製造在惰性氣氛中使用的一些高溫緊固件。目前,已經生產了名義直徑為6mm的幾種緊固件、特殊的螺母和墊圈;並且成功開發了改進的矽化物塗層,從而保證了使用中的安全可靠性。

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