高温チタン合金と様々なタイプのチタン合金: 分类と特性

高温チタン合金

首尾よく開発された世界の最初の高温チタン合金はあったTi-6Al-4V、300〜350 ℃ のサービス温度で。 その後、IMI550やBT3-1などの使用温度が400 °Cまでの合金が開発され、続いてIMI679、IMI685、Ti-6246、Ti-6242などの合金が開発されました。これは450〜500 ℃ で操作できます。 最近、英国のIMI829とIMI834、米国のTi-1100、ロシアのBT18YとBT36などの新しい高温チタン合金が航空機エンジンにうまく適用されています。 近年、国際的な研究は、急速凝固/粉末冶金技術と繊維または粒子強化複合材料を使用した高温チタン合金の開発に焦点を当てています。650 ℃ 以上にチタン合金の操作温度を上げることを目指しています。 米国のマクドネルダグラスは、760 °Cで強度を維持する急速凝固/粉末冶金技術を使用して、高純度、高密度のチタン合金の開発に成功しました。室温で现在のチタン合金に匹敌する。

チタン-アルミニウム化合物に基づくチタン合金

従来のチタン合金と比較して、Ti3Al (α2) やTiAl (γ) などのチタン-アルミニウム化合物をベースにしたチタン合金優れた高温性能 (それぞれ816 °Cと982 °Cのサービス温度) 、強力な耐酸化性、優れたクリープ抵抗などの利点があります。そして低い重量 (密度はニッケル基の超合金の半分だけです)。 これらの利点により、将来の航空宇宙エンジンや航空機構造コンポーネントの競争力のある材料になります。 現在、2つのTi3Al-basedチタン合金、Ti-21Nb-14AlとTi-24Al-14Nb # v-0.5Moが米国で大量に生産されています。 他の最近開発されたTi3Al-basedチタン合金には、Ti-24Al-11Nb、Ti-25Al-17Nb-1Mo、およびTi-25Al-10Nb-3V-1Moが含まれる。 TiAl (γ) ベースのチタン合金の焦点は、TAl-(1-10)M (at。%) 、ここで、Mは、V、Cr、Mn、Nb、Mn、Mo、およびWからの少なくとも1つの元素を表す。 最近、Ti-65Al-10NiなどのTiAl3-basedチタン合金が注目を集め始めています。

高力、高靭性 β 型チタン合金

最も初期の β 型チタン合金は、mid-1950s米国のクルーシブル社によって開発されたB120VCA (Ti-13V-11Cr-3Al) でした。 Β 型チタン合金は、高温および低温加工性に優れており、鍛造、ロール、溶接が容易であり、溶液老化処理を通じて高い機械的特性と良好な環境抵抗を実現できます。強さと破壊靭性の優れた組み合わせで。 代表的な新しい高力、高靭性の β 型チタン合金は次のとおりです。

Ti1023 (Ti-10V-2Fe-# Al): 航空機構造部品に一般的に使用されている高強度構造鋼30CrMnSiAと同等で、優れた鍛造特性を備えています。

Ti153 (Ti-15V-3Cr-3Al-3Sn): 商業的に純粋なチタンよりも低温加工性が優れており、熟成後の室温引張強度は1000 MPaを超えます。

Β21S (Ti-15Mo-3Al-2.7Nb-0.2Si): 米国のTitanium Metals CorporationのTimet部門によって開発されたこの新しい超高強度チタン合金は、優れた耐酸化性、優れた高温および低温加工性を備えています。そして0.064mmの薄いホイルに作ることができます。

SP-700 (Ti-4.5Al-3V-2Mo-2Fe): 日本のNKKによって開発されたこの合金は、最大2000% の高強度と超塑性伸びを持ち、超塑性成形温度はTi-6Al-4Vより140 °C低く、さまざまな航空宇宙コンポーネントの超プラスチック成形拡散結合 (SPF/DB) 技術のTi-6Al-4Vの潜在的な代替品になります。

BT-22 (Ti-5V-5Mo-1Cr-5Al): ロシアで開発され、引張強度は1105 MPaを超えています。

耐炎性チタン合金

従来のチタン合金は、特定の条件下で燃焼する傾向があり、その用途が大幅に制限されます。 この問題に対処するために、さまざまな国が難燃性チタン合金の研究を行い、一定のブレークスルーを達成しました。 合金Cは、Ti-50V-35Cr-15Cr (質量分率) とも呼ばれ、中国で開発された難燃性のチタン合金で、持続燃焼に鈍感で、F119エンジンで使用されています。 BTT-1とBTT-3はロシアで開発された難燃性チタン合金で、どちらもTi-Cu-Alベースで、優れた熱変形処理性能を備えており、複雑な部品の製造に適しています。

医療用チタン合金

チタンは無毒で軽量で丈夫で、生体適合性に優れているため、インプラントなどの医療用途に理想的な材料となっています。 現在、医療分野で広く使用されている合金はまだTi-6Al-4V ELIですが、微量のバナジウムおよびアルミニウムイオンを放出し、細胞の適合性を低下させ、人体に害を及ぼす可能性があります。 この問題は、医学界では長い間懸念されてきました。 米国は、mid-1980sで整形外科手術用のアルミニウムフリー、バナジウムフリー、生体適合性チタン合金の開発を開始しました。 日本、英国、その他の国々も広範な研究を行い、いくつかの新しい進歩を遂げました。 たとえば、日本は、優れた腐食強度、疲労強度、Ti-15Zr-4Nb-4Ta-0.2Pd、Ti-15Zr-4Nb-4Ta-0.2Pd-0.20、Ti-15Sn-4Nb-2Ta-0.2Pd、Ti-15Sn-4Nb-2Ta-0.2Pd-0.20など、優れた生体適合性を備えた一連の α β チタン合金を開発しました。そしてTi-6Al-4V ELIと比較される耐食性。 Α β チタン合金と比較して、 β チタン合金はより高い強度、より優れたノッチ性能、および靭性を持ち、インプラントにより適しています。 米国では、5つの β チタン合金が医療用途に推奨されています: TMZFTM (Ti-12Mo-^ Zr-2Fe) 、Ti-13Nb-13Zr、Timetal 21SRx (Ti-15Mo-2.5Nb-0.2Si) 、Tiadyne 1610 (Ti-16Nb-9.5Hf) 、およびTi-15Mo。 近い将来、これらの高强度、低弾性率、優れた成形性と耐腐食性の β チタン合金は、医療分野で広く使用されているTi-6Al-4V ELI合金に取って代わる可能性があります。

2007年に設立されたBaoji Yesheng Titanium Industry Co. 、Ltd。は、チタンおよびチタン合金、ニッケル、ジルコニウムの製造、加工、販売を統合するハイテク企業です。そして他の非鉄要素。 それは中国の "チタンバレー"-宝鶏に位置しています。 プレート、バー、ワイヤー、チューブ、標準部品、鍛造品、機器、チタンおよびチタン合金が主な製品です。 ニッケル、ジルコニウム、合金も重要です。あなたの相談を歓迎します。