航空用固接式管接头的研制

　　航空管接头性能指标

　　孔径记忆恢复率≥6%；记忆恢复应力≥300Mpa；工作温度-55℃~200℃；

　　被连接的导管材料：1Cr18Ni9Ti、LF2、TA18

　　管接头规格：φ5～φ32

　　导管连接件按HB标准要求进行各项试验。

　　鑫晨航空按成飞公司、哈工大、北京有色院等单位的要求，进行了记忆合金管接头的长期研制。

　　航空用固接式管接头的结构设计

　　记忆合金管接头的结构设计，主要是根据记忆特性来确定管接头的内径、牙高、壁厚、长度等尺寸由于被接管的材质不同，有不锈钢、钛合金与铝合金等，所需的尺寸规格与连接性能要求也相差很大为此，需要针对被接管情况来设计管接头尺寸。

飞机燃油系统铝导管用管接头的装配结构

　　连接各规格导管的记忆合金管接头结构尺寸

　　航空用固接式管接头的工艺路线

　　航空管接头的规格≥D10时推荐使用管料。记忆合金管接头的切削加工，按Q/XC S0001-2023进行。

 　　加工管接头用专用刀具

　　由于记忆合金材料特殊的难切削加工性，我们开展了《记忆合金的切削加工研究》，成功研制出了适合于记忆合金性能特点的系列专用刀具。包括中心钻、钻头、扩孔钻、铰刀、镗刀和外圆车刀等，为顺利进行记忆合金管接头的加工提供了保障。

　　总的来说，各刀具的共同特点就是须刃口锋利，即具有较大的前后角。

　　下面列出了部分刀具的设计状态图。这些刀具虽然是我公司自行设计和制造的专用刀具，但是为了让记忆合金这类材料的加工不再困难，我们正在进行该系列刀具的标准化工作，以期体现鑫晨航空具有的强大技术实力，并为制造行业做出贡献。

记忆合金加工用中心钻

记忆合金加工用钻头

记忆合金加工用铰刀

记忆合金加工用外圆车刀

　　管接头的真空热处理

　　Ni47Ti44Nb9合金管接头在切削加工完成后，可以通过热处理工艺来消除切削应力并调整相变温度。实验证明，热处理冷却速度越快，则相变温度越高,反之亦然；而热处理工艺的变化对合金材料的记忆恢复率、记忆恢复力的影响不大，综合性能仍保持在较高水平，符合指标要求。

　　通过实验研究，我们已经完全掌握不同处理制度下合金的记忆特性变化规律，制定了本公司的技术标准《记忆合金NiTiNb管接头的真空热处理》Q/XC SR0001-2023。按照该规范要求，目前能够为我们提供真空热处理服务的合格单位有哈工大、北京有色院、中航凯天公司和成都万可公司等。

　　对于热处理质量合格性的判断，在低温扩径后进行。

　　管接头的低温扩径

　　记忆合金管接头的低温扩径，采用鑫晨公司自行研制的扩径装置、低温容器和挤压棒，按Q/XC SQ0001-2023工艺规范要求进行。

　　低温扩径工序需要注意的是扩径变形比例和扩径温度的控制。研究结果证明，扩径比按16％，扩径温度按相变点Ms+30℃为理想值。下面的关系曲线就是规律。

管接头用扩径装置

形变量与记忆恢复率、相变滞后宽度的关系曲线

扩径温度与记忆恢复率、相变滞后宽度的关系

　　记忆合金管接头的装配连接

　　由于相变点的不同，NiTiFe记忆合金管接头的装配连接不需要进行特别的加热。而NiTiNb管接头则需要通过专门的加热装置，加热至A‘f温度以上才能实现连接。导管的加热连接工艺，是影响导管组合件气密性和连接强度等性能的关键因素之一。因此，我们研制了便携式加热装置。

　　本装置是根据成飞公司需求而设计制造。其整个控制系统集成在一个便携式仪器箱内，采用手动面板操作方式。加热夹头小巧灵活，采用电缆插接，操作简便。

　　这个用于记忆合金管接头加热连接的工艺技术装备，获得了实用新型专利的授权。

　　记忆合金管接头的研制小结

　　Ni47Ti44Nb9记忆合金管接头在Ms+30℃的温度下，形变16%，可使记忆恢复率和相变滞后宽度得到最佳匹配，达到并超过管接头设计的性能指标要求。

　　鑫晨航空通过实验研究，建立了记忆合金管接头切削工艺、真空热处理、低温扩径和连接技术构成的完整技术体系，为记忆合金连接件的研制奠定了良好的技术基础。

　　在20多年的研制活动中，我们为国内各单位制备提供了数千个不同规格的记忆合金管接头。所有交付的记忆合金管接头成品，均符合用户规定的质量要求。用以连接导管后的各组合件，最终满足各项性能试验要求。

　　我们的研制成果，已经被611所采纳并制定了记忆合金管接头的产品标准Q/611S 308-2013。

　　根据不同被接管材质，设计出不同航空管接头形式。对于TA18等高强度导管，可以直接采用单个管接头连接。对于大直径的铝管采用记忆合金管接头连接时，需配置整体或分体式内衬，这样就解决了大直径薄壁软质管路的连接问题。

　　航空用管接头的研制成功，在国内开启了将NiTiNb宽滞后形状记忆合金管接头应用到飞机环控系统、液压系统和燃油系统中的工程实践。

　　我们的研究成果，具有显著的创新性与先进性。我们已经解决了这项新技术所涉及的各个关键技术问题，对实现Ti44Ni47Ni9合金紧固连接件的工程开发和应用，奠定了良好的工艺技术基础。鑫晨航空愿与同行们继续携手。