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チタン合金は、チタンをベースに他の元素を添加した合金です。チタンは 1950 年代に開発された重要な構造金属です。チタン合金は高強度、優れた耐食性、高い耐熱性を持っています。 。チタンには均質結晶と不均質結晶の 2 種類があります。882℃以下では緻密な六方晶構造を持つαチタン、882℃以上では体心立方構造を持つβチタンです。 1 882℃以上では体心立方体βチタン1になります。これら2つの構造の異なる特性に応じて、適切な合金元素を追加することで、さまざまな組織のチタン合金を得ることができます。 以下は、さまざまな組織のチタン合金のリストです。
チタン合金は湿気の多い大気や海水の媒体で動作し、その耐食性はステンレス鋼よりもはるかに優れています。孔食、酸腐食、応力腐食に対する耐性が特に強い。アルカリ、塩化物、塩素系有機物、硝酸、硫酸などに対する耐食性に優れています。 。さらに、チタン合金は低温および極低温でも機械的特性を維持できます。 .
チタン合金は主に航空機エンジンのコンプレッサー部品の製造に使用され、程度は低いですが、ロケット、ミサイル、高速航空機の構造部品にも使用されます。 。したがって、チタン合金は航空宇宙工学にとって理想的な構造材料です。 。世界の多くの国がチタン合金材料の重要性を認識し、研究開発を重ね、実用化されてきました。 チタン合金が初めて実用化されたのは1959年です。最初に実用化されたチタン合金は、1954年にアメリカが開発したTi-6Al-4V合金です。 最初の実用的なチタン合金は、1954 年に米国で開発された Ti-6Al-4V 合金でした。他の多くのチタン合金は、Ti-6Al-4V 合金の改良版とみなすことができます。 1950 年代と 1960 年代には、航空機エンジン用の高温チタン合金と機体用の構造用チタン合金の開発が主な焦点でした。 1970年代には数多くの耐食チタン合金が開発され、1980年代以降はさらに耐食チタン合金や高強度チタン合金が開発されました。 1980年代以降、耐食性チタン合金や高強度チタン合金がさらに開発されました。
• α型チタン合金： これには、工業的に純粋なチタンや、アルファ安定化元素のみを含む合金が含まれます。 .
• ニアアルファチタン合金: ベータ安定化元素の含有量が C1 未満の合金。 .
• マルテンサイト系α+βチタン合金: C1 から Ck までの範囲の β 安定化元素を含む合金。α+β チタン合金と呼ばれます。 マルテンサイト系α+β型チタン合金。
• ほぼ準安定なβ型チタン合金: Ck から C3 までのβ安定化元素を含む合金。ニアβ型チタン合金と呼ばれます。 近β型チタン合金。
• 準安定化β型チタン合金: C3 から Cβ までの範囲の β 安定化元素を含む合金。β 型チタン合金と呼ばれます。 β型チタン合金。
• 安定化β型チタン合金： Cβ を超えるβ 安定化元素を含む合金。フル β 型チタン合金と呼ばれます。 .
また、チタン合金は、耐熱合金、高強度合金、耐食合金、低温合金、特殊機能合金（チタン鉄水素吸蔵材料、チタンニッケル形状記憶合金など）に分類できます。 、など、用途に応じて選択できます。 以下に、特殊な機能に使用できるチタン合金の例をいくつか示します。
中国では、一般的なチタン合金のグレードは TA、TB、TC などで、さまざまなタイプのチタン合金と組織構造を表しています。 。例えば、TA1やTA2などのチタン合金のTAシリーズは、その加工性や成形性、溶接性の良さから、航空宇宙用の各種プレート部品や油圧チューブ、民生用の自転車製品などに使用されています。 TB2 や TB5 などの TB シリーズ チタン合金は、優れた冷間圧延特性と冷間成形特性を備えており、適度に複雑な板金部品を室温で成形でき、700 ℃ 以上で超塑性加工も可能で、冷間据え込みリベットやボルトにも使用できます。 TC1 や TC4 などの TC シリーズ チタン合金は、優れた総合性能と良好な熱間加工プロセス性能を備えており、航空宇宙産業で広く使用されています。 TCシリーズチタン合金
TA、TB、および TC はチタン合金のグレードであり、チタン合金のさまざまな種類と組織を表します。 :
タ: α型チタン合金の略。α相固溶体からなる単相合金であり、常温および実用化された高温においても組織が安定である。 組織は安定している。500℃～600℃の温度下では強度と耐クリープ性を維持しますが、熱処理によって強化することができず、室温強度は高くありません。 室温強度は高くありません。
TB: ベータ型チタン合金の略。β相が固溶した単相合金で、熱処理をしなくても強度が高く、焼入れ時効によりさらに強度が高くなります。 焼き入れと時効の後、合金はさらに強化されます。ただし、熱安定性が低いため、高温では使用しないでください。 ただし、熱安定性が悪く、高温での使用には適していません。
TC: はα+β型合金を表します。これは、良好な全体性能、良好な組織安定性、良好な靭性、可塑性、および高温変形特性を備えた二相合金であり、より優れた熱間圧力加工が可能であり、焼入れ、時効処理により合金を強化することができます。 熱処理後の合金の強度は焼きなましの約1.5倍になります。熱処理後の強度は、焼きなまし状態よりも約 50% ～ 100% 高くなります。高温強度が高く、400℃～500℃の温度で長時間使用でき、αチタン合金に次ぐ熱安定性を誇ります。 熱安定性はαチタン合金に比べて劣ります。
タ: TA1、TA2などのTAシリーズのチタン合金は、加工・成形性や溶接性の良さから、航空宇宙用の各種シート部品や油圧チューブ、民生用自転車製品などに使用されています。 TA15 合金は航空宇宙産業で広く使用されており、主に溶接構造部品、耐荷重構造部品、航空機、ミサイル、キャリアロケット、人工衛星用の大型一体部品の製造に使用されています。 TA15 合金は航空宇宙産業で広く使用されています。
TB: TB2 や TB5 などの TB シリーズのチタン合金は、優れた冷間圧延特性と冷間成形特性を備えており、室温で適度に複雑な板金部品に成形できるだけでなく、700°C を超える温度で超塑性加工することもできます。冷間圧造リベットおよびボルト用。 TB6 合金は主に航空機の胴体、翼、着陸装置構造の鍛造部品の製造に使用されます。 TB6 合金は、主に航空機の胴体や翼、着陸装置の構造の鍛造部品の製造に使用されます。
TC: TC1 や TC4 などの TC シリーズのチタン合金は、優れた総合性能と優れた熱間加工プロセス性能を備えており、航空宇宙産業で広く応用されています。 。たとえば、電力業界のガスタービンブレード、造船業界の船舶プロペラ、海洋工学の海洋石油掘削プラットフォーム、化学業界のさまざまな耐食ポンプ、医療の人工インプラント、さまざまな防弾防具、ゴルフなどです。スポーツ用品のヘッド。 本製品は以下の業界で使用されております。
高強度： チタン合金の密度は一般に約 4.5g/cm3 で、鋼の密度の 60% にすぎませんが、一部の高強度チタン合金の強度は多くの合金構造用鋼の強度を上回ります。
高い熱強度: チタン合金は中程度の温度でも必要な強度を維持でき、450 ～ 500°C の温度での長期作業に使用できます。.
優れた耐食性: チタン合金は湿気の多い雰囲気や海水媒体でも使用でき、耐食性はステンレス鋼よりもはるかに優れています。孔食、酸腐食、応力腐食に対する耐性が特に強い。アルカリ、塩化物、塩素系有機物、硝酸、硫酸などに対する耐食性に優れています。 .
高い化学活性: チタンは化学的に活性であり、大気中のO、N、H、CO、CO2、水蒸気、アンモニアなどと強く反応します。 .
熱伝導率が小さく、弾性率が小さい： チタンの熱伝導率 λ = 15.24W/(mK)、チタン合金製品はニッケルの約1/4、鉄の1/5、アルミニウムの1/14と、チタンの熱伝導率に比べて各種チタン合金の熱伝導率が異なります。チタンは約50％減少しました。 .
熱伝導率が小さい： チタン合金の熱伝導率は非常に小さく、鋼鉄のわずか 1/7、アルミニウムの 1/16 です。 1 2 。そのため、加工時の切削温度が非常に高くなり、切削時に発生した熱がワークに逃げにくくなります。 .
化学活性: チタンは化学活性が大きく、高温で酸素、水素、窒素と相互作用しやすいため、強度は増加しますが、可塑性は低下し、加熱鍛造工程で酸素に富んだ層が形成されるため、機械加工が困難になります。 加熱鍛造時に酸素を多く含む層が形成されると、加工が困難になります。
小さい変形係数: これはチタン合金切削の重要な特徴であり、変形係数は 1 未満または 1 に近い値です。前面の切りくずの滑り摩擦距離が大幅に増加し、工具の摩耗が促進されます。 チップ前面の滑り摩擦距離が大幅に増加し、工具の摩耗が加速します。
工具は摩耗しやすいです: 工具材料に対するチタン合金の強い化学親和性により、工具は、高い切削温度と単位面積当たりの高い切削抵抗の条件下で結合摩耗を受けやすくなります。 .
低弾性率: チタン合金は弾性率が小さいため加工面の反発が起こりやすく、特に薄肉部の加工では反発が大きく、後刃面と加工面との間に強い摩擦が発生しやすく摩耗が発生します。工具とチッピング。 工具が磨耗して欠けてしまいます。
航空宇宙: チタン合金は、航空機エンジン部品、ロケット、ミサイル、高速航空機の構造部品など、航空宇宙分野で幅広い用途に使用されています。
化学および石油化学: チタン合金は、主にその優れた耐食性により、海水配管システム、海洋石油・ガス開発、港湾建設、沿岸発電所などの化学および石油化学産業で使用されています。
医療業界: チタン合金は、人工関節や歯科インプラントの製造など、主に歯科および医療用補綴物の分野で医療産業で使用されています。
スポーツとレジャー: チタン合金は、高級スポーツ用品やアウトドア用品の製造など、スポーツおよびレジャー産業でも使用されています。
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