一种飞机起落架合金材料 |
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| 申请号 | CN201610295929.0 | 申请日 | 2016-05-07 | 公开(公告)号 | CN105861953A | 公开(公告)日 | 2016-08-17 |
| 申请人 | 惠安县泰达商贸有限责任公司; | 发明人 | 王少平; | ||||
| 摘要 | 本 发明 提供一种飞机 起落架 合金 材料，所述合金材料的化学元素成分及其 质量 百分比为：C：0.27%~0.35%，Mn：0.6%~1.05%，P：0.03%~0.04%，S：0.04%~0.05%，Si：0.35%~0.55%，Cu：0.04%~0.10%，Cr：13.0%~16.0%，Ni：4.0%~10.0%，Mo：0.12%~0.20%，V：0.3%~0.4%，Nb：0.02%~0.04%，W：0.01%~0.02%，Sc：0.25%~0.30%，其余为Fe。本发明在 真空 条件下熔融、浇铸，经热 等静压 处理得到的飞机起落架合金材料成品，抗压性能优良，耐 腐蚀 ，硬度大。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种飞机起落架合金材料，其特征在于，所述合金材料的化学元素成分及其质量百分比为： |
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| 说明书全文 | 一种飞机起落架合金材料技术领域背景技术[0002] 飞机起落架作为飞机重要安全功能部件，是用于飞机起飞、着陆、地面滑行和停放的重要支持系统，是飞机的主要承力构件。它吸收和耗散飞机在着陆及滑行过程中与地面形成的冲击能量，保证飞机在地面运动过程中的使用安全。起落架的技术水平和可靠度对于飞机整体性能和使用安全具有重要影响。由于起落架在保证飞机产品性能和使用安全性方面担负着极重要的角色，其发展受到世界各国的重视。 [0003] 大型军民用机的普遍要求，其寿命一般要求达到3万~6万起落。因此，国外民机起落架选材主要应用300M钢、4340钢、高强钛合金及铝合金等高性能材料，在工艺技术方面广泛采用先进的表面强化、表面防护等新工艺技术。如波音757型飞机起落架上就应用高速火焰喷涂钨钴合金，空客A320/A340起落架轮轴（300M钢）的非配合表面采用了金属陶瓷防腐涂层等高性能防腐技术。 [0004] 目前国内对钛合金构件在起落架上的应用尚处于初期阶段，大面积的应用实践积累还不多，技术储备还不够充分，尤其是起落架的材料，是决定起落架质量的关键，直接影响到航空安全。但是，目前对于飞机起落架材料的研究非常有限，如何选取合适的合金材料来制备飞机起落架，是本行业技术人员所面临的一大难题。 发明内容[0006] 为了解决上述技术问题，本发明采取如下的技术方案：一种飞机发动机起落架用合金，所述合金材料的化学元素成分及其质量百分比为： C：0.27%~0.35%，Mn：0.6%~1.05%，P：0.03%~0.04%，S：0.04%~0.05%，Si：0.35%~0.55%，Cu：0.04%~0.10%，Cr：13.0%~16.0%，Ni：4.0%~10.0%，Mo：0.12%~0.20%，V：0.3%~0.4%，Nb： 0.02%~0.04%，W：0.01%~0.02%，Sc：0.25%~0.30%，其余为Fe。 [0007] 进一步的，所述W的含量为：0.01%~0.16%。 [0008] 进一步的，所述Sc的含量为：0.28%~0.30%。 [0009] 更进一步的，所述合金材料的化学元素成分及其质量百分比为：C：0.28%，Mn：1.0%，P：0.035%，S：0.04%，Si：0.40%，Cu：0.05%，Cr：15.0%，Ni：8.0%，Mo： 0.19%，V：0.35%，Nb：0.03%，W：0.015%，Sc：0.29%，其余为Fe。 [0010] 以下，对本发明中采用的合金的化学元素成分组成的限定理由进行说明，成分组成中涉及的% 指质量%。 [0011] C：0.27%~0.35%，合金中含碳量增加，屈服点和抗拉强度升高，但塑性和冲击性降低，碳量高还会降低合金的耐大气腐蚀能力，在露天料场的高碳钢就易锈蚀；此外，碳能增加合金的冷脆性和时效敏感性。为适应航空条件及飞机起落架的特殊需求，本发明将C含量规定为0.27%~0.35%，优选为0.28%。 [0012] Mn：0.6%~1.05%，Mn是一种弱脱氧剂合金中添加Mn，不但有利于合金的抗蚀性，而且还能使合金的强度提高，并能降低热裂纹倾向，改善合金的抗腐蚀性能和焊接性能。随着Mn含量增加，合金强度有所提高，为适应航空条件及飞机起落架的特殊需求，本发明将Mn含量规定为0.6%~1.05%，优选为1.0%。 [0013] P：0.03%~0.04%，S：0.04%~0.05%，磷、硫对提高碳素钢的抗拉强度有一定的作用，但同时又都增加钢的脆性。为适应航空条件及飞机起落架的特殊需求，本发明将P含量规定为0.03%~0.04%，优选为0.035%；S含量规定为0.04%~0.05%，优选为0.04%。 [0014] Si：0.35%~0.55%，Si可强化铁素体，提高耐热性和耐蚀性，降低韧性和塑性；在合金中能降低熔点，改善流动性。为适应航空条件及飞机起落架的特殊需求，本发明将Si含量规定为0.35%~0.55%，优选为0.40%。 [0015] Cu：0.04%~0.10%，铜能提高钢材合金的强度和韧性，特别是大气腐蚀性能。为适应航空条件及飞机起落架的特殊需求，本发明将Cu含量规定为0.04%~0.10%，优选为0.05%。 [0016] Cr：13.0%~16.0%，Cr在结构钢和工具钢中，铬能显著提高强度、硬度和耐磨性，但同时降低塑性和韧性。铬又能提高钢的抗氧化性和耐腐蚀性，因而是不锈钢，耐热钢的重要合金元素。为适应航空条件及飞机起落架的特殊需求，本发明将Cr含量规定为13.0%~16.0%，优选为15.0%。 [0017] Ni：4.0%~10.0%，镍在合金中能提高合金的强度和硬度，降低耐蚀性。镍能减少合金对模具的熔蚀，提高合金的焊接性能。为适应航空气候条件及发动机的特殊需求，为适应航空条件及飞机起落架的特殊需求，本发明将材质中Ni含量规定为4.0%~10.0%，优选为8.0%。 [0018] Mo：0.12%~0.20%，钼能使钢的晶粒细化，提高淬透性和热强性能，在高温时保持足够的强度和抗蠕变能力。结构钢中加入钼，能提高机械性能，还可以抑制合金钢由于火而引起的脆性。为适应航空条件及飞机起落架的特殊需求，本发明将Mo规定为0.12%~0.20%，优选为0.19%。 [0019] V：0.3%~0.4%，V可增大合金力度、硬度和抗震能力，防止产生颗粒，提高钢铁微观组织的均匀性，也可提高冶炼过程中回火的稳定性。为适应航空条件及飞机起落架的特殊需求，本发明将材料中V含量规定为0.3%~0.4%，优选为0.35%。 [0020] W：0.01%~0.02%，钨熔点高，比重大，是贵生的合金元素。钨与碳形成碳化钨有很高的硬度和耐磨性。考虑到航空的具体实际，适应航空条件及飞机起落架的特殊需求，本发明将W含量规定为0.01%~0.02%，优选为0.015%。 [0021] Nb：0.02%~0.04%，铌能细化晶粒和降低钢的过热敏感性及回火脆性，提高强度，但塑性和韧性有所下降。在普通低合金钢中加铌，可提高抗大气腐蚀及高温下抗氢、氮、氨腐蚀能力。铌可改善焊接性能。在奥氏体不锈钢中加铌，可防止晶间腐蚀现象。为适应航空气候条件及飞机起落架的特殊需求，本发明将合金材料中Nb含量规定为0.02%~0.04%，优选为0.03%。 [0022] Sc：0.25%~0.30%，Sc是稀土元素，稀土元素加入合金中，能够提高合金材料的机械强度和抗腐蚀性，使合金熔铸时增加成分过冷，细化晶粒，减少二次晶间距，减少合金中的气体和夹杂，并使夹杂相趋于球化。还可降低熔体表面张力，增加流动性，有利于浇注成锭，对工艺性能有着明显的影响；稀土金属还能消除磁场、宇宙射线及复杂的气候环境对飞机的不良影响，从何提高了飞机的使用寿命；同时在承力相同的条件下，明显减轻结构件重量。为适应航空气候条件及飞机起落架的特殊需求，本发明将合金材料中Sc含量规定为0.25%~0.30%，优选为0.29%。 [0023] 本发明的另一个目的，在于提供一种飞机起落架合金材料的制备方法，包括如下制作步骤：步骤Ⅰ、将待熔炼的C、Mn、P、S、Si、Cu、Cr、Ni、Mo、V、Nb、W、Fe单质，加入水冷铜坩埚的真空室内，抽真空，将各单质熔融； 步骤Ⅱ、再加入Sc，采用离心浇铸的方法铸造飞机起落架合金材料，经过热等静压处理得到飞机起落架合金材料成品。 [0025] 进一步的，所述静压处理具体为：在1080℃~1100℃，热等静压180~210MPa的条件下，保压1~2h。 [0026] 本发明的优点是：本发明所提供的合金具有优良的抗压性能，耐腐蚀，硬度大，更加符合飞机起落架合金材料的需求。 具体实施方式[0027] 以下给出本发明的具体实施例，用来对本发明作进一步详细说明。 [0028] 实施例1原料组分： C：0.43%，Mn：0.88%， P：0.040%，S：0.03%，Si：0.35%，Cr：18.0%，Mo：0.21%， Ni：11.0%，Cu：0.28%， Zn：0.39%，Sn：0.030%，La：0.17%，Rh：0.02%，Ba：0.02%，Sr：10.0%，B：1.50%，Ge： 0.27%，Al：0.29%， Rh：0.018%，其余为Fe。 [0029] 通过如下方法制备：将待熔炼的Fe、C、Mn、P、S、Si、Cu、Cr、Ni、Mo、V、Nb、W单质原材料加入水冷铜坩埚的真空室内，抽真空，以580℃/min的加热速度加热至熔融，保温15min，铸造预热温度为470℃，离心转速480rpm，浇铸过程在8秒完成；然后在1090℃，热等静压180MPa的条件下，保压1h，得到飞机起落架合金材料成品。 [0030] 实施例2原料组分： C：0.37%，Mn：0.65%，P：0.035%，S：0.03%，Si：0.15%，Cr：18.0%，Mo：0.15%，Ni：9.0%，Cu： 0.21%，Zn：0.31%，Sn：0.015%，La：0.10%，Rh：0.01%，Ba：0.01%，Sr：8.0%，B：0.50%，Ge：0.25%，Al：0.20%，Rh：0.01%，其余为Fe。 [0031] 通过如下方法制备：将待熔炼的C、Mn、P、S、Si、Cu、Cr、Ni、Mo、V、Nb、Fe、W单质原材料加入水冷铜坩埚的真空室内，抽真空，以590℃/min的加热速度加热至熔融，保温18min，铸造预热温度为490℃，离心转速480rpm，浇铸过程在8秒完成；然后在1100℃，热等静压200MPa的条件下，保压1.5h，得到飞机起落架合金材料成品。 [0032] 实施例3原料组分： C：0.49%，Mn：1.10%，P：0.045%，S：0.04%，Si：0.355%，Cr：20.0%，Mo：0.25%，Ni：12.0%，Cu：0.30%，Zn：0.42%，Sn：0.040%，La：0.20%，Rh：0.02%，Ba：0.02%，Sr：11.0%，B：2.0%，Ge： 0.30%，Al：0.50%，Rh：0.02%，其余为Fe。 [0033] 通过如下方法制备：将待熔炼的C、Fe、Mn、P、S、Si、Cu、Cr、Ni、Mo、V、Nb、W单质原材料加入水冷铜坩埚的真空室内，抽真空，以600℃/min的加热速度加热至熔融，保温20min，铸造预热温度为500℃，离心转速500rpm，浇铸过程在8秒完成；然后在1100℃，热等静压210MPa的条件下，保压2h，得到飞机起落架合金材料成品。 [0034] 实施例4原料组分： C：0.43%，Mn：0.65%~1.10%，P：0.087%，S：0.035%，Si：0.25%，Cr：19.0%，Mo：0.20%，Ni： 11.0%，Cu：0.27%，Zn：0.37%，Sn：0.017%，La：0.15%，Rh：0.015%，Ba：0.015%，Sr：9.5%，B： 1.25%，Ge：0.28%，Al：0.30%，Rh：0.015%，其余为Fe。 [0035] 通过如下方法制备：将待熔炼的C、Fe、Mn、P、S、Si、Cu、Cr、Ni、Mo、V、Nb、W单质原材料加入水冷铜坩埚的真空室内，抽真空，以600℃/min的加热速度加热至熔融，保温20min，铸造预热温度为500℃，离心转速500rpm，浇铸过程在8秒完成；然后在1100℃，热等静压210MPa的条件下，保压2h，得到飞机起落架合金材料成品。 [0036] 实验例1将本发明实施例1~4所制飞机起落架合金材料与普通飞机起落架合金材料的基本金属特性相比较，其性能结果如下表1。 [0037] 表1基本金属特性性能比较 |
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