[发明专利]一种高强度铝合金螺栓

说明书

本发明涉及一种高强度铝合金螺栓。该高强度铝合金螺栓，由包括以下步骤的方法制备而成：固溶处理：将铝合金螺栓毛坯在380～400℃保温40～50min，然后升温至440～460℃保温40～50min，冷却至室温，得到固溶处理工件；时效处理：将固溶处理工件在150～170℃保温7.5～8.5h，然后升温至200～220℃保温11.5～12.5h，冷却至室温，即得。本发明提供的高强度铝合金螺栓，对铝合金螺栓毛坯经双级固溶处理和双级时效处理后，可满足产品σ_b≥630MPa的强度要求，并可达到优异的塑性，断后伸长率可以达到8％以上，具有重量轻、强度高的特点。

技术领域

本发明属于紧固件领域，具体涉及一种高强度铝合金螺栓。

背景技术

在航空航天领域，为了增强螺纹连接的强度，通常使用质量高、强度高的钢制螺栓，如钢45螺栓、钢30CrMnSiA螺栓等，但钢制螺栓在实际应用时存在以下不足：一是钢制螺栓材料的密度大、质量重，使用时会增加机器的整体重量，不适用于飞机、卫星、箭体的轻质化要求；二是钢制螺栓通常采用镀锌钝化或镀铬钝化来达到防腐要求，但由于电镀溶液中含有大量的氢，导致电镀过程吸氢，虽然产品强度较高，但使用时会存在氢脆、铬脆的风险，螺纹容易发生脆断，引起事故的发生。

铝合金材料是公知的轻质材料，但普通铝合金材料的强度较低，无法满足高承载要求。开发一种高强度铝合金螺栓，从而能够替代钢制螺栓在航空航天领域使用，具有重要的现实意义。

发明内容

本发明的目的在于提供一种高强度铝合金螺栓，从而解决钢制螺栓在应用时存在的质量重、氢脆或铬脆的问题。

为实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：

一种高强度铝合金螺栓，由包括以下步骤的方法制备而成：

1)固溶处理：将铝合金螺栓毛坯在380～400℃保温40～50min，然后升温至440～460℃保温40～50min，冷却至室温，得到固溶处理工件；

2)时效处理：将固溶处理工件在150～170℃保温7.5～8.5h，然后升温至200～220℃保温11.5～12.5h，冷却至室温，即得。

本发明提供的高强度铝合金螺栓，对铝合金螺栓毛坯经双级固溶处理和双级时效处理后，可满足产品σ_b≥630MPa的强度要求，并可达到优异的塑性，断后伸长率可以达到8％以上；相关强度性能能够满足航空航天紧固件的承载需求，优异的塑性能够满足螺栓的机械加工要求，螺栓性能检测结果表明，该高强度铝合金螺栓能够替代钢制螺栓使用，具有重量轻、强度高的特点。

步骤1)中，螺纹加工在所述铝合金螺栓毛坯进行时效处理后进行。螺纹加工可采用滚丝加工。经上述热处理制度处理后的铝合金螺栓毛坯，表现出良好的可加工性，在热处理后再进行滚丝加工，一方面可以提高螺纹的加工质量和加工效率，另一方面也可将螺栓的抗拉强度提高20～30MPa，进一步实现抗拉强度σ_b≥660MPa的强度要求。

所述螺纹为M螺纹或MJ螺纹。将螺栓加工成MJ螺纹，螺纹牙底圆弧半径加工，通过头下圆角强化，能提高抗疲劳性能，施加一定抗拉疲劳载荷，可以实现13万次疲劳试验要求。