اتصالات، به عنوان یک جزء اساسی مهم و همه‌منظوره، نقش مهمی در صنعت ایفا می‌کنند. اتصالات بر اساس حوزه‌های کاربردی‌شان به اتصالات عمومی و اتصالات هوافضایی طبقه‌بندی می‌شوند. در زمینه هوانوردی، روش اتصال هواپیما همچنان عمدتاً اتصال مکانیکی است و مونتاژ اتصال هواپیما به تعداد زیادی از اتصالات مختلف متکی است. در زمینه هوافضا، اتصال بین بخش‌های هواپیما نیز به اتصالات متکی است. با توسعه سبک‌سازی تجهیزات، اتصالات هوافضایی بیشتری به مواد آلیاژ تیتانیوم تمایل پیدا می‌کنند.
مزایای استفاده از مواد تیتانیوم
چگالی کم:چگالی آلیاژ تیتانیوم به طور قابل توجهی کمتر از مواد فولادی است، بنابراین اتصالات آلیاژ تیتانیوم از نظر وزن مواد سبک‌تر از اتصالات فولادی هستند.
مقاومت ویژه بالا:آلیاژ تیتانیوم یک ماده فلزی با مقاومت ویژه نسبتاً بالا در میان مواد فلزی رایج است. با بهره‌گیری از مقاومت ویژه بالای آن، آلیاژ تیتانیوم همچنین می‌تواند جایگزین ماده آلیاژ آلومینیوم سبک‌تر شود. تحت بار خارجی یکسان، ابعاد هندسی قطعات آلیاژ تیتانیوم کوچکتر است که می‌تواند فضای موثری را ذخیره کند. این مفهوم استفاده از مواد برای زمینه هوافضا بسیار مهم است.
نقطه ذوب بالا:نقطه ذوب آلیاژ تیتانیوم به طور قابل توجهی بالاتر از مواد فولادی است، بنابراین مقاومت حرارتی اتصالات آلیاژ تیتانیوم بهتر از اتصالات فولادی است. ضریب انبساط حرارتی و مدول الاستیسیته کوچک است.
مواد آلیاژ تیتانیوم که معمولاً برای اتصالات استفاده می‌شوند
آلیاژ تیتانیوم TC4
آلیاژ تیتانیوم TC4 یک آلیاژ تیتانیوم دو فازی با استحکام متوسط است و همچنین پرکاربردترین و مورد مطالعه‌ترین ماده آلیاژ تیتانیوم است. اکثر مواد آلیاژ تیتانیوم مورد استفاده در اتصالات، آلیاژ تیتانیوم TC4 هستند. هنگامی که از آلیاژ تیتانیوم TC4 برای ساخت اتصالات استفاده می‌شود، فقط می‌توان از سرزنی گرم استفاده کرد و باید از تجهیزات سرزنی گرم و تجهیزات گرمایشی تخصصی استفاده شود. این نه تنها بر راندمان تولید تأثیر می‌گذارد، بلکه منجر به نرخ استفاده از مواد نسبتاً کم می‌شود. برای اتصالات با استحکام بالا، استحکام اتصالات آلیاژ تیتانیوم TC4 نمی‌تواند الزامات را برآورده کند. مقاومت کششی آلیاژ پس از پیری محلول می‌تواند به 1100 مگاپاسکال برسد و مقاومت برشی حدود 650 مگاپاسکال است. با توجه به سختی‌پذیری ضعیف آلیاژ تیتانیوم TC4، اندازه مقطع اتصالات آلیاژ تیتانیوم TC4 معمولاً در طول پیری محلول زیر 19 میلی‌متر است. اتصالات آلیاژ تیتانیوم TC4 شامل پیچ‌ها، پیچ‌های قفل‌شونده، گل‌میخ‌ها، پیچ‌ها و پرچ‌های شیاردار حلقه‌ای و غیره است. در میان آنها، اکثر پیچ‌های TC4 به طور گسترده در هواپیماهای داخلی، موتورها، تجهیزات هوابرد، وسایل نقلیه هوافضا و ماهواره‌ها استفاده شده‌اند.
آلیاژ تیتانیوم TC6
آلیاژ تیتانیوم TC6 یک آلیاژ تیتانیوم دوگانه از نوع مارتنزیتی (α+β) با عملکرد جامع عالی است. ترکیب اسمی آن Ti-6Al-2.5Mo-1.5Cr-0.5Fe-0.3Si است. این آلیاژ به طور کلی در حالت آنیل شده استفاده می‌شود و همچنین می‌تواند از طریق عملیات حرارتی تقویت شود. همچنین مقاومت خوبی در برابر اکسیداسیون دارد.
آلیاژ تیتانیوم TC16
آلیاژ تیتانیوم TC16 یک آلیاژ تیتانیوم دو فازی معمولی است که با پیری محلول تقویت شده است، با ترکیب اسمی Ti-3Al-5Mo-4.5V. پس از عملیات محلول، این آلیاژ دارای شکل‌پذیری بالایی در دمای اتاق است، بنابراین عملکرد سرزنی سرد خوبی دارد، با نسبت کوبش 1:4. در ساخت اتصالات، آلیاژ تیتانیوم TC16 را می‌توان مستقیماً با سرزنی سرد یا با سرزنی گرم شکل داد. در حال حاضر، اتصالات آلیاژ تیتانیوم TC16 شامل پیچ‌ها، پیچ‌ها و مهره‌های خود قفل‌شونده و غیره است.
روند توسعه آینده
با توسعه صنعت هوافضا، سطح فناوری اتصال اتخاذ شده توسط هواپیماها و وسایل نقلیه فضایی جدید دائماً در حال بهبود است و الزامات جدیدی نیز برای اتصالات جدید مطرح می‌شود. یکی از روندهای توسعه آینده، توسعه اتصالات آلیاژ تیتانیوم با استحکام فوق‌العاده بالا با مقاومت کششی بین 1200 تا 1500 مگاپاسکال و مقاومت برشی ≥750 مگاپاسکال در آینده است.
اتصالات تیتانیومی، این اجزای به ظاهر کوچک، در واقع یک ریزنمونه از پیشرفت در فناوری هوافضا هستند. از کاهش وزن هواپیما تا اطمینان از ایمنی ساختاری، از مقاومت در برابر دمای بالا و مقاومت در برابر خوردگی تا سازگاری الکترومغناطیسی، اتصالات آلیاژ تیتانیوم، با ژست «بازیکنان همه‌کاره»، از رویای بشر برای کاوش آسمان حمایت می‌کنند. در آینده، با ادغام عمیق علم مواد و فناوری ساخت، اتصالات تیتانیومی مطمئناً فصل‌های پیشرفت بیشتری را در زمینه هوافضا خواهند نوشت و به یک نیروی محرکه پایدار برای انقلاب عملکرد هواپیما تبدیل خواهند شد.
