一种飞机起落架合金材料的制作方法
【专利摘要】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。
【专利说明】
一种飞机起洛架合金材私?
技术领域
[0001] 本发明属于铁基合金领域，具体设及一种飞机起落架合金材料。
【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、高强铁合金及侣合金等高性能材料，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 焰喷涂鹤钻合金，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] 目前国内对铁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】
[0005] 为了克服上述现有技术缺陷，本发明的目的在于提供一种飞机起落架合金材料， 具有优良的抗压性能，耐高溫，硬度大，能够有效地解决上述问题。
[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: 0.27〇/〇~0.35〇/〇,Mn: 0.6〇/〇~1.05〇/〇，P: 0.03〇/〇~0.04〇/〇，S: 0.04〇/〇~0.05〇/〇，Si : 0.35〇/〇~0.55〇/〇， Cu: 0.04〇/〇~0.10〇/〇，Cr: 13.0〇/〇~16.0〇/〇，Ni : 4.0〇/〇~10.0〇/〇，Mo : 0.12〇/〇~0.20〇/〇，V: 0.3〇/〇~0.4〇/〇，师： 0.02〇/〇~0.04〇/〇，W: 0.01〇/〇~0.02〇/〇，Sc: 0.25〇/〇~0.30〇/〇，其余为化。
[0007] 进一步的，所述W的含量为:0.01%~0.16%。
[000引进一步的，所述Sc的含量为:0.28%~0.300/0。
[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%，加：0.05%，吐：15.0%，Ni :8.0%，M〇: 0.19%，V:0.35%，Nb:0.03%，W:0.015%，Sc :0.29%,其余为化。
[0010] W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 成中设及的％指质量％。
[OOW 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诱蚀;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%。
[001 ^ Mn: O . 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1.00/0。
[0013] P: 0.03%~0.04%，S: 0.04%~0.05%，憐、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0.04〇/〇。
[0014] Si : 0.35%~0.55%，Si可强化铁素体，提高耐热性和耐蚀性，降低初性和塑性;在合 金中能降低烙点，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] 化:0.04%~0.10%，铜能提高钢材合金的强度和初性，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，本发明将化含量规定为0.04%~0.10%，优选为0.05%。
[0016] Cr: 13.0%~16.0%，化在结构钢和工具钢中，铭能显著提高强度、硬度和耐磨性，但 同时降低塑性和初性。铭又能提高钢的抗氧化性和耐腐蚀性，因而是不诱钢，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%，儀在合金中能提高合金的强度和硬度，降低耐蚀性。儀能减少合 金对模具的烙蚀，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% O
[0018] Mo: 0.12%~0.20%，钢能使钢的晶粒细化，提高泽透性和热强性能，在高溫时保持足 够的强度和抗蠕变能力。结构钢中加入钢，能提高机械性能，还可W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%，鹤烙点高，比重大，是贵生的合金元素。鹤与碳形成碳化鹤有很高 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0.015〇/〇。
[0021] Nb:0.02%~0.04%，妮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 塑性和初性有所下降。在普通低合金钢中加妮，可提高抗大气腐蚀及高溫下抗氨、氮、氨腐 蚀能力。妮可改善焊接性能。在奥氏体不诱钢中加妮，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 0.03〇/〇。
[0022] Sc: 0.25%~0.30%，Sc是稀±元素，稀±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，使合金烙铸时增加成分过冷，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。还可降低烙体表面张力，增加流动性，有利于诱注成锭， 对工艺性能有着明显的影响；稀±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 0.29〇/〇。
[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、将待烙炼的(：、]?11、？、5、51、〇1、化、化、]\1〇、￥、师、胖、化单质，加入水冷铜相蜗的真 空室内，抽真空，将各单质烙融； 步骤n、再加入Sc，采用离屯、诱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。
[0024] 进一步的，所述离屯、诱铸具体为:铸造预热溫度为450°C~500°C，离屯、转速47化pm~ 500巧m，诱铸过程在6~10秒完成。
[00巧]进一步的，所述静压处理具体为：在1080°C~1100°C，热等静压180~的条件 下，保压^化。
[00%]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] W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%，吐：18.0%，M〇:0.21%，Ni : 11.0〇/〇， Cu:0.28%， ai:0.39%，Sn:0.030%，La:0.17%Jh:0.02%，Ba:0.02%，Sr:10.0%，B:1.50%，Ge: 0.27%，Al: 0.29%，化:0.018%，其余为化。
[0029] 通过如下方法制备： 将待烙炼的化、C、Mn、P、S、Si、Cu、Cr、Ni、Mo、V、Nb、W单质原材料加入水冷铜相蜗的真空 室内，抽真空，W580°C/min的加热速度加热至烙融，保溫15min，铸造预热溫度为470°C，离 屯、转速48化pm，诱铸过程在8秒完成;然后在1090°C，热等静压180M化的条件下，保压化，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%，M〇:0.15%，Ni:9.0%，Cu: 0.21%，Zn:0.31%，Sn: 0.015%，La:0.10%，化：0.01%，Ba:0.01%，Sr: 8.0%，B: 0.50%，Ge:0.化％， Al: 0.20%，化:0.01%，其余为化。
[0031] 通过如下方法制备： 将待烙炼的〔、]?11、？、5、51、〇1、化、化、]\1〇、￥、佩、。6、胖单质原材料加入水冷铜相蜗的真空 室内，抽真空，W590°C/min的加热速度加热至烙融，保溫18min，铸造预热溫度为490°C，离 屯、转速48化pm，诱铸过程在8秒完成;然后在1100°C，热等静压200M化的条件下，保压I.化， 得到飞机起落架合金材料成品。
[0032] 实施例3 原料组分： C:0.49〇/〇，Mn: 1.10〇/〇，P:0.045〇/〇,S:0.04〇/〇,Si :0.355〇/〇，Cr: 20.0〇/〇，Mo:0.25〇/〇，Ni : 12.0〇/〇， 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%，化:0.02%，其余为化。
[0033] 通过如下方法制备： 将待烙炼的〔、化、]?11、？、5、51、〇1、吐、化、]\1〇、￥、抓、胖单质原材料加入水冷铜相蜗的真空 室内，抽真空，W600°C/min的加热速度加热至烙融，保溫20min，铸造预热溫度为500°C，离 屯、转速50化pm，诱铸过程在8秒完成;然后在1100°C，热等静压210M化的条件下，保压化，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%,8:0.035%,Si :0.25%,Cr :19.0%,!〇：0.20%,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%，化：0.015%，其余为化。
[0035] 通过如下方法制备： 将待烙炼的〔、化、]?11、？、5、51、〇1、吐、化、]\1〇、￥、抓、胖单质原材料加入水冷铜相蜗的真空 室内，抽真空，W600°C/min的加热速度加热至烙融，保溫20min，铸造预热溫度为500°C，离 屯、转速50化pm，诱铸过程在8秒完成;然后在1100°C，热等静压210M化的条件下，保压化，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^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
由上述试验例可见，本发明合金材料的各项性能均高于普通飞机起落架合金材料，更 加适合用于飞机起落架的材料。
[0038] W上仅为本发明的优选实施例及实验例而已，并不用于限制本发明，对于本领域 的技术人员来说，本发明可W有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任 何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
【主权项】
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： 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%,W： 0 · 01%~0 · 02%，Sc: 0 · 25%~0 · 30%，Nb: 0 · 02%~0 · 04%，其余为 Fe。2. 根据权利要求1所述合金材料，其特征在于，所述W的含量为0.01%~0.16%。3. 根据权利要求1所述合金材料，其特征在于，所述Sc的含量为0.28%~0.30%。4. 根据权利要求1所述合金材料，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： C：0.28%,Mn：1.0%,P：0.035%,S：0.04%,Si：0.40%,Cu：0.05%,Cr：15.0%,Ni：8.0%,M〇： 0.19%，V:0.35%，Nb:0.03%，￥:0.015%，5。：0.29%，其余为卩〇。5. -种根据权利要求1~4任一项所述合金材料的制备方法，其特征在于，包括如下制作 步骤： 步骤I、将待熔炼的(：、]?11、？、3、3丨、〇1、0、附、]\1〇、￥、他、1、？6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Π 、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。6. 根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，步骤I中，所述熔融的加热速度为：以 550 °C/min~600 °C/min。7. 根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，步骤Π 中，所述加入Sc的条件为:各金 属恪融后加入Sc，并保温lOmin~20min，搅拌均勾。8. 根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，步骤Π 中，所述离心浇铸具体为:铸造 预热温度为450°0500°C，离心转速470rpm~500 rpm，浇铸过程在6~10秒完成。9. 根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，步骤Π 中，所述热等静压处理具体为： 在1080°01100°C，热等静压180~210MPa的条件下，保压1~2h。
【文档编号】C21D7/13GK105861953SQ201610295929
【公开日】2016年8月17日
【申请日】2016年5月7日
【发明人】王少平
【申请人】惠安县泰达商贸有限责任公司