チタン

鋼鉄のような外観を持ち、銀灰色の光沢を持つチタンは遷移金属であり、過去には希少金属と見なされてきました。チタンは希少金属ではなく、地球の地殻におけるチタンは総重量の約 0.42% を占め、銅、ニッケル、鉛、亜鉛を合わせた 16 倍です。金属の世界で 7 番目にランクされ、チタンを含む鉱物は 70 種類以上あります。チタンは強度が高く、密度が低く、硬度が高く、融点が高く、耐食性が強いです。高純度のチタンは可塑性が優れていますが、不純物が存在すると脆く硬くなります。

チタン合金は、主に組織構造、使用温度、用途、特性などに基づいて、さまざまな分類方法に従って分類できます。12

構造分類によると、チタン合金はチタン合金、+チタン合金、チタン合金に分けられます。 -チタン合金は単相-相固溶体合金で、微細構造が安定しており、耐摩耗性と耐酸化性が強いですが、室温では強度が高くありません。 -チタン合金は単相-相固溶体合金で、熱処理なしでも強度が高く、熱処理後にさらに強化できますが、熱安定性が悪いです。 +チタン合金は、靭性、可塑性、高温変形特性などの総合特性が良好な二相合金で、熱処理によって強化できます。

用途温度による分類：チタン合金は、航空機構造用チタン合金、エンジン構造用チタン合金などに分類され、具体的な用途温度や性能要件に応じて選択されます。

用途と特性による分類：チタン合金は、さまざまな分野や用途のニーズを満たすために、低強度チタン合金、中強度チタン合金、高強度チタン合金、超高強度チタン合金、損傷許容チタン合金、低コスト高性能チタン合金などにさらに細分化されます。

製造工程による分類：チタン合金は、具体的な製造・加工技術によって、鋳造チタン合金、変形チタン合金、粉末チタン合金に分類されます。

焼鈍組織による分類：チタン合金は焼鈍組織に応じてチタン合金、+チタン合金、εチタン合金の3つのカテゴリーに分類されます。

チタン合金は、高強度、優れた耐腐食性、耐熱性などの優れた総合特性を備えているため、航空、宇宙、化学工業、海洋開発などの分野で広く使用されています。さまざまな種類のチタン合金には、さまざまなアプリケーションシナリオのニーズを満たす独自の特性と利点があります。

チタン材料の応力または荷重に対する機械的応答。荷重温度、変形速度、環境媒体は​​すべて機械的特性に影響します。主な機械的特性は、降伏強度と破壊強度、伸び、表面収縮と衝撃仕事、疲労強度と疲労限界、破壊靭性、疲労亀裂成長速度、クリープ抵抗です。

降伏強度（σ0.2）と破壊強度（σF）工業用純チタンおよびチタン合金の強度（de）は、材料中の隙間位置（de）元素[O]、[N]、[C]およびその他の（de）元素の含有量に関係しており、これらの元素は通常一緒に統合され、当量酸素[O]eqとして指定され、次のように計算されます：[O]eq=[O]+2[N]+0.75[C]（原子パーセント）。[O]eq（de）の増加に伴い、チタン材料の降伏強度（de）は大幅に増加します。降伏強度は微細構造と密接に関係しており、たとえば、+チタン合金（Ti-6Al-4V）の微細（de）等尺構造（de）の最高の降伏強度と破壊強度は、それぞれ1120MPaと1505MPaに達します。

一次等方相と微細針状（またはシート）（de）の混合物は二形組織と呼ばれ、その破壊強度（1455MPa）は粗大な等方相（de）（0MPa）の破壊強度よりも高くなります。完全な針状組織（de）σ0.2が最も低くなります。Ti-15V-3Cr-3Sn-3Alなどの準安定チタン合金の破壊強度は、冷間圧延変形、溶体化処理、冷却速度（de）の影響を受けます。

伸び、収縮、衝撃エネルギー[O]eqの増加は、チタンの常温での伸び（de）を低下させます。[N]（de）の影響が最も大きく、次に[O]、[C]の順になります。長時間（500時間）焼鈍すると、工業用純チタンの表面収縮と衝撃仕事（de）が500度付近で最低値に現れることがあります。高温での伸びは500度付近で、最小値も現れます。引張速度εが2.7×10-5 / sのとき、工業用純チタンの性能は特に顕著です。微細結晶（6μm）チタンの高温での伸びは低下しませんでした。

+チタン合金の微細等軸組織（de）の伸びまたは破断は、1088Kで4V溶解後に水で急冷されます。変形中に相がマルテンサイトに誘導され、シャルピー衝撃エネルギーと動的破壊靭性が223K（de）で大幅に改善されることがわかります。同時に、伸びと破壊ひずみも増加します。新しい水素処理プロセスを使用することで、Ti-5Al-2.5FeおよびTi-6Al-4V合金（de）の降伏強度、破壊強度、伸びは、それぞれ8％〜15％、5％〜13％、7％〜14％増加できます。

疲労強度と疲労限度 工業用純チタンには一定の疲労限度（de）があり、当量酸素の増加とともに増加し、結晶粒の粗大化とともに減少します。 Ti-6Al-4V（de）の疲労強度（σN）（すなわち、107週間（de）応力範囲の寿命）は、合金の構造（de）と試験中の周囲媒体（de）の両方に依存します。 粗い等軸構造（de）のσNは最も低く、500MPa未満であり、空気および3.5％NaCl溶液では、2次元構造（de）のσNはより高く、650〜700MPaに達します。 チタン合金では、等軸+ミクロ組織の滑らかなサンプル（de）の疲労特性は、変態ミクロ組織（de）のものよりも優れており、前者の疲労亀裂発生（de）寿命は長くなります。 ただし、変態組織（de）の疲労亀裂伝播抵抗は大きくなります。

チタン合金の平面ひずみ破壊靭性（de）は、その微細構造と密接に関係しています。強度レベルに関係なく、加工によって形成された破壊靭性KICは、同じ強度（de）の等半球構造よりも高くなりますが、従来の（de）伸びが損なわれます。 +チタン合金の組成は決定されていますが、異なる熱処理（de）経験により、非常に異なる（de）微細構造が現れることがあります。降伏強度はほぼ同じですが、異なる配向材料の破壊靭性（de）は非常に異なります。 Ti-6Al-4V厚板のTL配向（de）では、粗大組織（de）のKICは微細組織（de）のKICより22％高かった。破壊靭性と従来の伸びの適切なバランスを実現するために、2状態構造（de）を得るための熱処理を行うことができます。 Ti-6Al-4V合金(de)の微細構造が、緩やかな亀裂成長(de)の引裂弾性率(TR)(de)に与える影響は、破壊靭性(JIC)(de)よりも大きい。合金に準安定相がある場合、変形中に誘発される「マルテンサイト」は、低温(de)での破壊靭性を向上させるのに役立つ。-型チタン合金(de)の破壊靭性は、2(Ti3Al)析出(de)の影響を受け、強度が増加し、KICは減少する。

チタン合金の破壊靭性は、主に（de）相からの（de）相の析出によって決まります。Ti-15-3合金は高温で時効処理され、その後低温で時効処理され、ミクロ組織には粗大相と微細（de）相の両方が存在し、強度と破壊靭性のバランスが良好です。鋳造Ti-15-3チタン合金（de）KICとTi-6Al-4Vチタン合金は同等です。チタン合金の破壊靭性（de）を向上させることは冶金学的要因であり、疲労亀裂成長速度（da / dN）（de）を低減する要因でもあります。

ほぼチタン合金の耐クリープ性は400〜500度の高温（de）チタン合金であり、相領域（de）での熱処理後に室温まで冷却することで最高の耐クリープ性が得られます。高温で（de）チタン合金を使用すると、冶金学的不安定性、秩序相Ti3Xの析出、ケイ酸塩の析出、酸素に富む表面層の形成が発生し、機械的特性が損なわれます。

チタン金属の用途は何ですか?
チタン合金は人体との適合性も優れているため、人工骨としても使用できます。ジルコニウムは原子力産業や高温高圧下での耐腐食性材料として使用される化学物質ですが、溶液中の活性はナトリウムに次ぐものです。

20 年にわたり中国でトップクラスのチタン製造業者およびサプライヤーとして活躍してきた当社は、中国製のチタンを当社工場からご購入いただくことを心より歓迎いたします。すべての製品は高品質で、価格も競争力があります。