發(fā)明人davidj.bryan本申請(qǐng)是申請(qǐng)日為2011年09月07日、申請(qǐng)?zhí)枮?01180043325.2、發(fā)明名稱為“高強(qiáng)度α/β鈦合金緊固件和緊固件坯料”的發(fā)明專利申請(qǐng)的分案申請(qǐng)。相關(guān)申請(qǐng)的交叉引用本申請(qǐng)是部分繼續(xù)申請(qǐng)，依據(jù)美國(guó)法典第35篇第120條的規(guī)定要求2010年9月23日提交、發(fā)明名稱為“highstrengthalpha/betatitaniumalloyfastenersandfastenerstock”的共同待決的美國(guó)專利申請(qǐng)?zhí)?2/888,699的優(yōu)先權(quán)，該申請(qǐng)的全部公開(kāi)內(nèi)容以引用方式并入本文中。本發(fā)明涉及機(jī)械緊固件和緊固件坯料，確切地說(shuō)，涉及包括α/β鈦合金的緊固件和緊固件坯料。
背景技術(shù)：
：鈦合金通常具有高強(qiáng)度重量比、耐腐蝕，并且在適度高溫下耐蠕變。出于這些原因，鈦合金被用于各種航天與航空應(yīng)用，包括，例如，起落架構(gòu)件、發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)架以及機(jī)械緊固件。減輕飛機(jī)重量能夠節(jié)省燃料，因此航天工業(yè)中存在減輕飛機(jī)重量的強(qiáng)勁需求。鈦和鈦合金由于具有高強(qiáng)度重量比，因此是在飛機(jī)應(yīng)用中實(shí)現(xiàn)減輕重量的優(yōu)良材料。目前，鈦合金緊固件被用于要求不高的航天應(yīng)用中。在某些航天應(yīng)用中，如果鈦合金的強(qiáng)度不足以滿足特定應(yīng)用的特殊機(jī)械要求，則使用較重的鐵基和鎳基合金緊固件。用于航天應(yīng)用中的多數(shù)鈦合金零件由ti-6al-4v鈦合金(astmgrade5、unsr56400、ams4965)制成，這種鈦合金是α/β鈦合金。小直徑ti-6al-4v緊固件坯料，即，直徑小于0.5英寸(1.27cm)的緊固件坯料的典型最低規(guī)格是根據(jù)astme8/e8m–09(“standardtestmethodsfortensiontestingofmetallicmaterials”，astminternational，2009)確定的170ksi(1,172mpa)極限拉伸強(qiáng)度(uts)，以及根據(jù)nasm1312-13(“method13-doubleshear”、aerospaceindustriesassociation-nationalaerospacestandard(metric)，2003年2月1日)確定的103ksi(710mpa)雙剪切強(qiáng)度(dss)。鐵基和鎳基超合金，例如，a286鐵基超合金(unss66286)是具有下一等級(jí)強(qiáng)度的用于航天緊固件應(yīng)用中的代表材料。冷拉和時(shí)效a286金屬緊固件的典型最低強(qiáng)度規(guī)格是180ksi(1,241mpa)uts和108ksi(744mpa)dss。合金718鎳基超合金(n07718)是具有最高等級(jí)強(qiáng)度的用于航天緊固件中的材料。冷拉和時(shí)效合金718超合金緊固件的典型規(guī)格下限是220ksi(1,517mpa)uts和120ksi(827mpa)dss。此外，目前用作或者考慮用作高強(qiáng)度緊固件材料的兩種β鈦合金具有180ksi(1,241.1mpa)的最低極限拉伸強(qiáng)度以及108ksi(744.6mpa)的最低dss。賓夕法尼亞州jenkintown的spstechnologies提供一種鈦合金緊固件，所述緊固件由符合ti-3al-8v-6cr-4zr-4mo鈦合金(ams4958)的化學(xué)組成的優(yōu)化β鈦合金制成。還市售有直徑最大為1英寸(2.54cm)的sps螺栓。alcoafasteningsystems(afs)已開(kāi)發(fā)出一種高強(qiáng)度鈦緊固件，所述緊固件由符合ti-5al-5mo-5v-3cr-0.5fe鈦合金(也稱為ti-5553、uns未指定)的標(biāo)稱化學(xué)組成的鈦合金制成，所述ti-5al-5mo-5v-3cr-0.5fe鈦合金為近β鈦合金。據(jù)稱，afsti-5553合金緊固件具有190ksi(1,309mpa)的拉伸強(qiáng)度，大于10％的伸長(zhǎng)率，以及對(duì)于無(wú)涂層零件113ksi(779mpa)的最低dss和對(duì)于有涂層零件108ksi(744mpa)的最低dss。β鈦合金通常包括高合金含量，因此部件和加工成本高于α/β鈦合金。β鈦合金的密度通常也高于α/β鈦合金。例如，atiα/β鈦合金的密度為約0.161lbs/in3(4.5g/cm3)，而β鈦合金ti-3al-8v-6cr-4zr-4mo的密度為約0.174lbs/in3(4.8g/cm3)，近β合金ti-5al-5mo-5v-3cr-0.5fe的密度為約0.168lbs/in3(4.7g/cm3)。用密度較小鈦合金制造的緊固件能夠進(jìn)一步節(jié)省航天應(yīng)用的重量。此外，固溶處理的時(shí)效α/β鈦合金等中獲得雙模態(tài)微結(jié)構(gòu)能夠提供優(yōu)于β鈦合金的機(jī)械性質(zhì)，例如，高周疲勞。α/β鈦合金的β轉(zhuǎn)變溫度(tβ)也高于β鈦合金。例如，atiα/β鈦合金的tβ為約1,800℉(982.2℃)，而ti-5al-5mo-5v-3cr-0.5feβ鈦合金的tβ為約1,500℉(815.6℃)。這兩種形式鈦合金的tβ差異能夠增大α/β鈦合金的α/β相場(chǎng)中的熱機(jī)械加工和熱處理的溫度窗口。由于不斷需要通過(guò)減輕飛機(jī)重量來(lái)節(jié)省燃料消耗，因此需要改進(jìn)航天應(yīng)用中的輕質(zhì)緊固件。具體來(lái)說(shuō)，強(qiáng)度大于由ti-6al-4vα/β鈦合金制成的當(dāng)代航天緊固件的輕質(zhì)α/β鈦合金航天緊固件和緊固件坯料更具優(yōu)勢(shì)。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：在根據(jù)本發(fā)明的非限制實(shí)施方案中，一種選自鈦合金緊固件和鈦合金緊固件坯料的制品包括α/β鈦合金，所述α/β鈦合金包括(按重量百分比計(jì))：3.9至4.5的鋁；2.2至3.0的釩；1.2至1.8的鐵；0.24至0.3的氧；多達(dá)0.08的碳；多達(dá)0.05的氮；鈦；以及總共多達(dá)0.3的其它元素。在一個(gè)非限制實(shí)施方案中，所述α/β鈦合金緊固件或緊固件坯料具有至少170ksi(1,172mpa)的極限拉伸強(qiáng)度和至少103ksi(710.2mpa)的雙剪切強(qiáng)度。在根據(jù)本發(fā)明的另一非限制實(shí)施方案中，一種選自鈦合金緊固件和鈦合金緊固件坯料的制品包括α/β鈦合金，所述α/β鈦合金基本上由以下成分組成(按重量百分比計(jì))：3.9至4.5的鋁；2.2至3.0的釩；1.2至1.8的鐵；0.24至0.3的氧；多達(dá)0.08的碳；多達(dá)0.05的氮；總共多達(dá)0.3的其它元素；鈦；附帶雜質(zhì)；并且其中所述其它元素基本上由以下元素中的一種或多種組成：錫、鋯、鉬、鉻、鎳、硅、銅、鈮、鉭、錳和鈷，其中每一個(gè)這樣的元素的重量百分?jǐn)?shù)為0.1及以下；以及硼和釔，其中每一個(gè)這樣的元素的重量百分?jǐn)?shù)為0.005以下。在一個(gè)非限制實(shí)施方案中，所述α/β鈦合金緊固件或緊固件坯料具有至少170ksi(1,172mpa)的極限拉伸強(qiáng)度和至少103ksi(710.2mpa)的雙剪切強(qiáng)度。在根據(jù)本發(fā)明的另一非限制實(shí)施方案中，一種用于制備鈦合金緊固件坯料的方法包括：提供α/β鈦合金，所述α/β鈦合金包括(以重量百分?jǐn)?shù)計(jì))：3.9至4.5的鋁；2.2至3.0的釩；1.2至1.8的鐵；0.24至0.3的氧；多達(dá)0.08的碳；多達(dá)0.05的氮；鈦；以及總共多達(dá)0.3的其它元素。對(duì)進(jìn)行所述α/β鈦合金熱軋，之后在1小時(shí)至2小時(shí)的退火時(shí)間內(nèi)和1,200℉(648.9℃)至1,400℉(760℃)的退火溫度下使其退火。退火之后，用空氣冷卻所述α/β鈦合金，然后將其加工成預(yù)定尺寸。隨后在0.5小時(shí)至2小時(shí)的固溶處理時(shí)間內(nèi)和1,500℉(815.6℃)至1,700℉(926.7℃)的固溶處理溫度下對(duì)所述α/β鈦合金進(jìn)行固溶處理。固溶處理之后，在至少等于空氣冷卻速率的冷卻速率下冷卻所述α/β鈦合金，然后在4小時(shí)至16小時(shí)的時(shí)效時(shí)間內(nèi)和800℉(426.7℃)至1,000℉(537.8℃)的時(shí)效處理溫度下對(duì)其進(jìn)行時(shí)效處理。時(shí)效處理之后，用空氣冷卻所述鈦合金。在一個(gè)非限制實(shí)施方案中，根據(jù)前述方法實(shí)施方案制成的α/β鈦合金具有至少170ksi(1,172mpa)的極限拉伸強(qiáng)度和至少103ksi(710.2mpa)的雙剪切強(qiáng)度。附圖說(shuō)明參考以下附圖可以更清楚地了解本文所述方法的特征和優(yōu)點(diǎn)，其中：圖1是根據(jù)本發(fā)明的緊固件的非限制實(shí)施方案的示意圖；圖2是用于制備根據(jù)本發(fā)明的緊固件和緊固件坯料的方法的非限制實(shí)施方案的流程圖；圖3是通過(guò)根據(jù)本發(fā)明的非限制實(shí)施方案制成的緊固條材和線材的極限拉伸強(qiáng)度圖，將這些性質(zhì)與ti-6al-4v鈦合金緊固條材和線材的要求進(jìn)行比較；圖4是通過(guò)根據(jù)本發(fā)明的非限制實(shí)施方案制成的緊固條材和線材的屈服強(qiáng)度圖，將這些性質(zhì)與ti-6al-4v鈦合金緊固條材和線材的要求進(jìn)行比較；以及圖5是通過(guò)根據(jù)本發(fā)明的非限制實(shí)施方案制成的緊固條材和線材的伸長(zhǎng)率圖，將這些性質(zhì)與ti-6al-4v鈦合金緊固條材和線材的要求進(jìn)行比較。在考慮以下對(duì)本發(fā)明方法的特定非限制實(shí)施方案的詳細(xì)說(shuō)明之后，讀者將了解前述細(xì)節(jié)以及其它內(nèi)容。具體實(shí)施方式在本非限制實(shí)施方案說(shuō)明中，除了操作實(shí)例之外或除非另作說(shuō)明，否則表示數(shù)量或性質(zhì)的所有數(shù)字均理解成在任何情況下由“約”修飾。因此，除非指出相反意思，否則以下說(shuō)明中的所有數(shù)值參數(shù)均為近似值，可以隨著意圖獲得的目標(biāo)材料性質(zhì)以及根據(jù)本發(fā)明的方法而變。至少，并且不意圖限制權(quán)利要求范圍等效物教義的應(yīng)用，每個(gè)數(shù)值參數(shù)應(yīng)至少符合報(bào)告的有效數(shù)位的數(shù)目，并且使用普通四舍五入技術(shù)。被描述成以引用方式全文或部分并入本文的任何專利、出版物或其它公開(kāi)材料必須滿足以下前提：并入的材料不得與本公開(kāi)內(nèi)容中闡明的現(xiàn)有定義、聲明或其它公開(kāi)材料沖突。因此，在必要情況下，本文中闡明的公開(kāi)內(nèi)容優(yōu)先于以引用方式并入本文的任何沖突材料。被描述成以引用方式并入本文中、但與本文闡明的現(xiàn)有定義、聲明或其它公開(kāi)材料沖突的任何材料，或者這些材料的任何部分，僅在并入材料與現(xiàn)有公開(kāi)材料之間不存在沖突的情況下并入?，F(xiàn)在參照?qǐng)D1，本發(fā)明的一方面涉及一種選自鈦合金緊固件10和鈦合金緊固件坯料(未圖示)的制品。在一個(gè)非限制實(shí)施方案中，所述制品包括α/β鈦合金，所述α/β鈦合金包括(以重量百分?jǐn)?shù)計(jì))：3.9至4.5的鋁；2.2至3.0的釩；1.2至1.8的鐵；0.24至0.3的氧；多達(dá)0.08的碳；多達(dá)0.05的氮；鈦；以及總共多達(dá)0.3的其它元素。在本發(fā)明的非限制實(shí)施方案中，合金成分中提及的其它元素包括或基本上由以下元素中的一種或多種組成：錫、鋯、鉬、鉻、鎳、硅、銅、鈮、鉭、錳和鈷，每種元素各自的最大濃度為0.1重量％；以及硼和釔，每種元素各自的最大濃度為0.005重量％，所有其它元素的總和不超過(guò)0.3重量％。在一個(gè)非限制實(shí)施方案中，對(duì)于直徑在0.18英寸(4.57mm)至1.25英寸(31.8mm)的緊固件，根據(jù)本發(fā)明的α/β鈦制品具有至少170ksi(1,172mpa)的極限拉伸強(qiáng)度以及至少103ksi(710.2mpa)的雙剪切強(qiáng)度(dss)。在本發(fā)明的非限制實(shí)施方案中，緊固件可以具有盡可能小的直徑。在非限制實(shí)施方案中，根據(jù)本發(fā)明的緊固件具有至少10％的伸長(zhǎng)率。在某些非限制實(shí)施方案中，根據(jù)本發(fā)明的緊固件或緊固件坯料中包括的α/β鈦合金的元素成分被美國(guó)專利號(hào)5,980,655(“'655專利)中公開(kāi)的合金成分包括在內(nèi)，所述專利以引用方式全文并入本文中。'655專利公開(kāi)了一種具有下表1中所示成分的合金。表1'655專利中合金的商業(yè)版是ati合金，所述合金可購(gòu)自atiaerospace，所述公司隸屬于賓夕法尼亞州pittsburgh的alleghenytechnologies。具有'655專利中公開(kāi)的元素成分的合金的極限拉伸強(qiáng)度在130至133ksi(896至917mpa)范圍內(nèi)。但是，本發(fā)明人驚奇地發(fā)現(xiàn)，本發(fā)明中顯著較窄的化學(xué)成分范圍所制成的α/β鈦緊固件可具有本文中公開(kāi)的顯著較高的極限拉伸強(qiáng)度。在一個(gè)非限制實(shí)施方案中，本文公開(kāi)的、由本文所公開(kāi)的合金成分制成的緊固件的極限拉伸強(qiáng)度多達(dá)比'655專利中公開(kāi)的uts大最多22％。在不意圖受限于任何操作理論的情況下，據(jù)信，本文公開(kāi)的極高強(qiáng)度緊固件合金成分可能至少部分起因于鋁和氧含量顯著高于'655專利中公開(kāi)的最低含量，這可以提高α/β鈦合金中的主導(dǎo)α相的強(qiáng)度。本發(fā)明人也驚奇地發(fā)現(xiàn)，相對(duì)于'655專利中公開(kāi)的合金，收縮本文公開(kāi)的緊固件合金中的鋁、釩、鐵、氧、碳和氮的允許范圍能夠減小本文公開(kāi)的緊固件合金的機(jī)械性質(zhì)的變化性以及β轉(zhuǎn)變溫度的變化性。所述變化性的減小對(duì)于工藝和微結(jié)構(gòu)優(yōu)化，從而實(shí)現(xiàn)本文公開(kāi)的精良機(jī)械性質(zhì)而言至關(guān)重要。在另一個(gè)非限制實(shí)施方案中，本文公開(kāi)的鈦合金緊固件和鈦合金緊固件坯料包括多達(dá)0.75英寸(1.91cm)的直徑，并且具有至少180ksi(1,241mpa)的極限拉伸強(qiáng)度和至少108ksi(744.6mpa)的雙剪切強(qiáng)度。在一個(gè)非限制實(shí)施方案中，根據(jù)本發(fā)明的緊固件或緊固件坯料的極限拉伸強(qiáng)度多達(dá)比'655專利中公開(kāi)的極限拉伸強(qiáng)度大最多約26％。再次參照?qǐng)D1，根據(jù)本發(fā)明的另一非限制方面，一種選自鈦合金緊固件10和鈦合金緊固件坯料(未圖示)的制品包括α/β鈦合金，所述α/β鈦合金基本上由以下成分組成(以重量百分比計(jì))：3.9至4.5的鋁；2.2至3.0的釩；1.2至1.8的鐵；0.24至0.3的氧；多達(dá)0.08的碳；多達(dá)0.05的氮；總共多達(dá)0.3的其它元素；其余部分為鈦；以及附帶雜質(zhì)。在本發(fā)明的非限制實(shí)施方案中，合金成分中提及的其它元素包括或者基本上由以下元素中的一種或多種組成：錫、鋯、鉬、鉻、鎳、硅、銅、鈮、鉭、錳和鈷，其中每種此類元素的重量百分?jǐn)?shù)為0.1及以下；以及硼和釔，其中每種此類元素的重量百分?jǐn)?shù)為小于0.005，所有其它元素的總和不超過(guò)0.3重量％。在一個(gè)非限制實(shí)施方案中，所述制品具有至少170ksi(1,172mpa)的極限拉伸強(qiáng)度和至少103ksi(710.2mpa)的雙剪切強(qiáng)度。在一個(gè)非限制實(shí)施方案中，根據(jù)本發(fā)明的鈦緊固件和鈦合金緊固件坯料包括多達(dá)0.75英寸(1.91cm)的直徑、至少180ksi(1,241mpa)的極限拉伸強(qiáng)度，以及至少108ksi(744.6mpa)的雙剪切強(qiáng)度。本文所用術(shù)語(yǔ)“緊固件”是指將兩個(gè)或更多個(gè)物體機(jī)械地連接或附接在一起的硬件裝置。緊固件包括，但不限于，螺栓、螺母、螺柱、螺釘、鉚釘、墊圈和鎖緊墊圈。本文所用術(shù)語(yǔ)“緊固件坯料”是指能夠被加工成一個(gè)或多個(gè)緊固件的制品。參見(jiàn)圖2，本發(fā)明的一個(gè)非限制方面是用于制備鈦合金緊固件或緊固件坯料的方法20。所述方法包括提供(21)α/β鈦合金，所述α/β鈦合金包括(以重量百分?jǐn)?shù)計(jì))：3.9至4.5的鋁；2.2至3.0的釩；1.2至1.8的鐵；0.24至0.3的氧；多達(dá)0.08的碳；多達(dá)0.05的氮；鈦；以及總共多達(dá)0.3的其它元素。在本發(fā)明的非限制實(shí)施方案中，合金成分中提到的其它元素包括或者基本上由以下元素中的一種或多種組成：錫、鋯、鉬、鉻、鎳、硅、銅、鈮、鉭、錳和鈷，其中每種此類元素的重量百分?jǐn)?shù)為0.1及以下；以及硼和釔，其中每種此類元素的重量百分?jǐn)?shù)為小于0.005，所有其它元素的總和不超過(guò)0.3重量％。在所述α/β鈦合金的α/β相場(chǎng)中，在特定溫度下對(duì)所述α/β鈦合金進(jìn)行熱軋22。在一個(gè)非限制實(shí)施方案中，熱軋溫度至少比α/β鈦合金的β轉(zhuǎn)變溫度低50℉(27.8℃)，但是多達(dá)比α/β鈦合金的β轉(zhuǎn)變溫度低600℉(333.3℃)。熱軋22之后，選擇性地對(duì)所述α/β鈦合金進(jìn)行冷拉和退火，以在不顯著改變所述α/β鈦合金的機(jī)械性質(zhì)的情況下縮小大小。在一個(gè)非限制實(shí)施方案中，冷拉將鈦合金工件的截面積縮小10％以下。在冷拉之前，所述α/β鈦合金可以涂覆有固體潤(rùn)滑劑，例如，但不限于，二硫化鉬(mos2)。在一個(gè)非限定實(shí)施方案中，在熱軋22之后，對(duì)所述α/β鈦合金進(jìn)行退火23和冷卻24，以提供α/β鈦合金緊固件坯料。在一個(gè)非限制實(shí)施方案中，退火23包括在1,200℉至1,400℉(649℃至760℃)的退火溫度范圍中的特定退火溫度下使熱軋的α/β鈦合金退火。在另一個(gè)非限制實(shí)施方案中，退火時(shí)間為約1小時(shí)至約2小時(shí)。在另一個(gè)非限制實(shí)施方案中，退火23包括在約一個(gè)小時(shí)的時(shí)間內(nèi)，在約1,275℉(690.6℃)的溫度下使熱軋的α/β鈦合金退火。在一個(gè)非限制實(shí)施方案中，在退火23之后，使退火的α/β鈦合金冷卻24到室溫或環(huán)境溫度。在特定非限制實(shí)施方案中，在退火23之后，用空氣或水將退火的α/β鈦合金冷卻到室溫或環(huán)境溫度。在退火23和冷卻24之后，在一個(gè)非限制實(shí)施方案中，將所述α/β鈦合金緊固件坯料加工25成有效尺寸，以用所述坯料制成緊固件。可任選地，可以在加工之前將涂層涂覆到所述α/β鈦合金緊固件坯料上。傳統(tǒng)的加工涂層是本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的，本文中無(wú)需進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。在一個(gè)非限制實(shí)施方案中，在0.5小時(shí)至2小時(shí)的固溶處理時(shí)間內(nèi)，在1,500℉(815.6℃)至1,700℉(926.7℃)的固溶處理溫度下對(duì)所加工的鈦合金緊固件坯料進(jìn)行固溶處理26。在特定非限制實(shí)施方案中，在約1610℉(876.7℃)的固溶處理溫度下對(duì)所加工的鈦合金緊固件坯料進(jìn)行固溶處理26。在固溶處理26之后，使所加工的鈦合金緊固件坯料冷卻27。在非限制實(shí)施方案中，冷卻27可以通過(guò)空氣冷卻、水冷卻和/或水淬火實(shí)現(xiàn)，并且可以稱為“快速冷卻”。優(yōu)選地，冷卻27期間的冷卻速率與空氣冷卻相等。在一個(gè)非限制實(shí)施方案中，冷卻27包括至少每分鐘1,000℉(555.6℃)的冷卻速率。在一個(gè)非限制實(shí)施方案中，冷卻27包括實(shí)現(xiàn)指定冷卻速率的本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的任何冷卻方法?？焖倮鋮s27用于維持固溶處理26所得的微結(jié)構(gòu)。在一個(gè)非限制實(shí)施方案中，在約4小時(shí)至約16小時(shí)的時(shí)效處理時(shí)間范圍中的特定時(shí)效處理時(shí)間內(nèi)，在約800℉(426.7℃)至約1,000℉(537.8℃)的時(shí)效處理溫度范圍中的特定時(shí)效處理溫度下對(duì)經(jīng)過(guò)固溶處理26和快速冷卻27的鈦合金緊固件進(jìn)行時(shí)效處理28。在特定非限制實(shí)施方案中，在10小時(shí)內(nèi)，在850℉(454.4℃)下對(duì)經(jīng)過(guò)固溶處理26和快速冷卻27的鈦合金緊固件坯料進(jìn)行時(shí)效處理28。在特定非限制實(shí)施方案中，在時(shí)效處理28之后，對(duì)所述α/β鈦合金緊固件坯料進(jìn)行空氣冷卻29或快速冷卻，以制備本文公開(kāi)的α/β鈦合金緊固件。已證實(shí)，根據(jù)本發(fā)明制備的緊固件坯料的機(jī)械性質(zhì)高于由ti-6-4鈦合金制成的緊固件坯料。因此，在相同應(yīng)用中，可以使用根據(jù)本發(fā)明的制成的尺寸較小的緊固件來(lái)替代ti-6-4緊固件。這能夠減輕重量，而減輕重量對(duì)于航天應(yīng)用而言至關(guān)重要。還證實(shí)，在某些應(yīng)用中，根據(jù)本發(fā)明制成的緊固件能夠替代相同尺寸的鋼合金緊固件，并且實(shí)現(xiàn)對(duì)航天應(yīng)用而言至關(guān)重要的重量減輕。以下的實(shí)例意圖進(jìn)一步描述某些非限制實(shí)施方案，而不限制本發(fā)明的范圍。本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員將認(rèn)識(shí)到，可能存在在本發(fā)明范圍內(nèi)的以下實(shí)例的變化形式，本發(fā)明的范圍僅由權(quán)利要求書(shū)限定。實(shí)例1使用雙真空電弧重熔(var)技術(shù)，用原材料制成的壓塊制備鑄塊。從所述鑄塊中取樣以進(jìn)行化學(xué)分析，所述鑄塊的測(cè)量平均化學(xué)組成如表2所示。合金的β轉(zhuǎn)變溫度被確定為1,785℉(973.9℃)。表2alvfeonc其余成分4.062.521.710.2840.0080.017ti和附帶雜質(zhì)實(shí)例2在約1,600℉(871.1℃)的熱軋溫度下對(duì)具有根據(jù)本發(fā)明的化學(xué)成分的若干爐次中的鈦合金鑄塊進(jìn)行熱軋。在1,275℉(690.6℃)下使經(jīng)過(guò)熱軋的材料退火1小時(shí)，并對(duì)其進(jìn)行空氣冷卻。將經(jīng)過(guò)退火的材料的加工成具有約0.25英寸(6.35mm)至約3.5英寸(88.9mm)中的多個(gè)直徑的緊固件坯料條材和線材。在約1,610℉(876.7℃)下對(duì)緊固件坯料條材和線材進(jìn)行固溶處理約1小時(shí)，并且對(duì)其進(jìn)行水淬火處理。在固溶處理和水淬火之后，在約850℉(454.4℃)下對(duì)緊固件坯料條材和線材進(jìn)行時(shí)效處理約10小時(shí)，并且對(duì)其進(jìn)行空氣冷卻。實(shí)例3在室溫下對(duì)實(shí)例2中的緊固件坯料條材和線材進(jìn)行拉伸試驗(yàn)。緊固件條材和線材的極限拉伸強(qiáng)度如圖3所示。緊固件條材和線材的屈服強(qiáng)度如圖4所示，并且緊固件條材和線材的伸長(zhǎng)率如圖5所示。航天緊固件應(yīng)用(ams4965)中的固溶處理和時(shí)效ti-6al-4v合金所需的最低極限拉伸強(qiáng)度、屈服強(qiáng)度和伸長(zhǎng)率分別如圖3至圖5所示。如圖3所示，在所有測(cè)量的直徑大小中，針對(duì)根據(jù)本發(fā)明的緊固件坯料條材和線材測(cè)量的極限拉伸強(qiáng)度顯著超出所示ti-6al-4v合金規(guī)格約20ksi(138mpa)。此外，如圖5所示，具有根據(jù)本發(fā)明的化學(xué)成分的緊固件坯料具有至少10％至約19％的伸長(zhǎng)率范圍。實(shí)例4對(duì)直徑為約0.25英寸(6.35mm)、具有實(shí)例1中的化學(xué)成分，并且經(jīng)過(guò)實(shí)例2中的固溶處理和時(shí)效處理的緊固件坯料進(jìn)行拉伸試驗(yàn)。拉伸試驗(yàn)的結(jié)果如表3所示。表3極限拉伸強(qiáng)度范圍為約196ksi至約200ksi(1351mpa至1379mpa)，高于ti-6al-4v緊固件坯料170ksi(1,172mpa)uts和103ksi(710mpa)dss的最低要求。還觀察到，這些性質(zhì)符合公認(rèn)的實(shí)證關(guān)系，即dss＝0.6xuts。實(shí)例5對(duì)直徑為約0.75英寸(1.91cm)、具有實(shí)例1中的化學(xué)組成，并且經(jīng)過(guò)實(shí)例2中的熱處理的緊固件坯料進(jìn)行拉伸試驗(yàn)。拉伸試驗(yàn)的結(jié)果如表4所示。表40.75英寸(1.91cm)緊固件坯料條材的平均極限拉伸強(qiáng)度為186ksi(1,282mpa)，滿足由a286鐵基超合金制成的緊固件的最低規(guī)格?；谏鲜鰀ss與uts之間的公認(rèn)實(shí)證關(guān)系，預(yù)期0.75英寸(1.91cm)條材也滿足由a286鐵基超合金制成的緊固件的108ksi(744mpa)dss要求。實(shí)例6對(duì)具有實(shí)例1中的化學(xué)成分的鑄塊進(jìn)行實(shí)例2中的熱軋、退火和加工，以形成直徑為約0.75英寸(1.91cm)的緊固件坯料。將所述緊固件坯料計(jì)算機(jī)數(shù)控加工成螺柱形狀的緊固件。對(duì)所述螺柱進(jìn)行實(shí)例2中的固溶處理和時(shí)效處理，以形成本發(fā)明的緊固件的非限制實(shí)施方案。實(shí)例7對(duì)具有實(shí)例1中的化學(xué)成分的鑄塊進(jìn)行實(shí)例2中的熱軋、退火和加工，以形成直徑為約1英寸(2.54cm)的緊固件坯料。對(duì)所述緊固件坯料刻螺紋，并切成長(zhǎng)度為約2英寸(5.08cm)的零件。對(duì)這些零件進(jìn)行冷鍛，以形成六角頭螺栓。對(duì)所述六角頭螺栓進(jìn)行實(shí)例2中的固溶處理和時(shí)效處理，以形成根據(jù)本發(fā)明的緊固件的非限制實(shí)施方案。實(shí)例7對(duì)具有實(shí)例1中的化學(xué)成分的鑄塊進(jìn)行實(shí)例2中的熱軋、退火和加工，以形成直徑為約1英寸(2.54cm)的緊固件坯料。對(duì)緊固件坯料的中心進(jìn)行加工，以形成0.5英寸(1.27cm)直徑的孔。隨后將緊固件坯料切成厚度為0.125英寸(0.318cm)的零件。對(duì)所述緊固件坯料進(jìn)行實(shí)例2中的固溶處理和時(shí)效處理，以形成根據(jù)本發(fā)明的墊圈形式的緊固件的非限制實(shí)施方案。盡管已參考各種示例性、說(shuō)明性和非限制實(shí)施方案來(lái)描述本發(fā)明。但本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員將認(rèn)識(shí)到，可以在不脫離本發(fā)明范圍的情況下得出任何所公開(kāi)的實(shí)施方案(或這些實(shí)施方案的一部分)的各種替代形式、修改形式或組合，本發(fā)明的范圍僅由權(quán)利要求書(shū)限定。因此，預(yù)期并了解到，本發(fā)明包括本文未明確說(shuō)明的其它實(shí)施方案。例如，此類實(shí)施方案可以通過(guò)組合和/或修改本文公開(kāi)的實(shí)施方案的任何公開(kāi)步驟、成分、組分、部件、元件、特征、方面等得到。因此，本發(fā)明不限于各種示例性、說(shuō)明性和非限制實(shí)施方案的說(shuō)明，而是僅由權(quán)利要求書(shū)限定。通過(guò)這種方式，應(yīng)了解，在實(shí)行本專利申請(qǐng)期間，可以對(duì)權(quán)利要求做出修改，以向本文中以不同方式描述的本發(fā)明添加特征。當(dāng)前第1頁(yè)12