Ti6Al4Vチタン合金の物理的特性

Ti6Al4Vチタン合金優れた機械的特性と耐食性で知られている一般的に使用されているチタン合金材料です。 航空宇宙、自動車製造、医療機器、その他の分野で広く使用されています。 Ti6Al4Vチタン合金の主な特徴には、優れた総合性能と優れた加工特性があります。 Ti6Al4Vチタン合金は、中程度の室温強度と高温強度、優れたクリープ抵抗と熱安定性、海水中の高い疲労抵抗と亀裂成長抵抗、満足のいく破壊靭性を備えています。-196 °Cから450 °Cの広い温度範囲内で動作するさまざまな部品の製造に適した、熱い塩応力腐食に対する耐性、 特に損傷耐性の原則を使用して設計されたコンポーネントの場合。 Ti6Al4Vチタン合金は、優れたプロセス可塑性と超可塑性を備えており、さまざまな圧力処理方法、溶接、および機械加工に適しています。

Ti6Al4Vチタン合金の主な半製品には、バー、鍛造品、厚板、薄板、プロファイル、ワイヤーが含まれます。 この合金は通常、アニールされた状態で使用されますが、溶液の老化処理によってある程度強化することができます。ただし、クエンチングセクションは通常25mmを超えません。 合金は、さまざまな圧力処理成形方法に適した優れたプロセス可塑性と超可塑性を備えています。 さらに、さまざまな方法を使用して溶接および機械加工することができます。

Ti6Al4Vチタン合金の化学成分 (%)

Ti6Al4Vチタン合金の機械特性

Ti6Al4Vチタン合金の物理的特性

Ti6Al4Vチタン合金の溶融および鋳造プロセス

インゴット溶融プロセスは、少なくとも2つの真空消耗電極アーク炉の溶融によって実行する必要があります。 エンジンローター部品の原料は3つの溶融を受けるべきです。 合金元素Vは、Al-V中間合金の形で添加する必要があります。 消耗電極を溶接するためのタングステン不活性ガス溶接の使用は禁止されています。代わりに、アルゴンガスシールドプラズマ溶接を使用する必要があります。

Ti6Al4Vチタン合金の酸化抵抗

加熱温度が上昇すると、Ti6Al4Vチタン合金に形成された酸化膜は厚くなりますが、その保護特性は低下します。 合金を700 ℃ で2時間加熱すると、酸化膜の厚さは25μmに達する。 800 ℃ 以上に加熱すると、形成された酸化層はよりまばらになります。 合金を1000 ℃ で1時間加熱した後、酸化層の厚さは0.65mmに達する。

Ti6Al4Vチタン合金の溶接性能

1. Ti6Al4V合金は、アルゴンアーク溶接、スポット溶接、ろう付け、電子ビーム溶接、プラズマ溶接などのさまざまな方法を使用して溶接できます。溶接されたジョイントの強さはベースメタルに似ています。

2. 550〜650 °Cで実行されるTi6Al4V合金の溶接後の応力緩和アニーリングは、溶接応力の70% 〜80% を排除できます。 板金部品の溶接には、真空炉または保護雰囲気炉で応力緩和アニーリングを行うのが最適です。

3. Ti6Al4V合金は優れた拡散ボンディング特性を有し、拡散ボンディングプロセスは真空環境で実行する必要があります。 典型的な拡散結合プロセスパラメータには、820〜1040 °Cの加熱温度、35〜70MPaのプレス圧力、および0.5〜6時間の保持時間が含まれます。

Ti6Al4Vチタン合金の熱処理プロセス

熱処理はチタン合金加工の不可欠な部分であり、機械的特性、強度、硬度、および耐食性を向上させます。

典型的な熱処理プロセス:

1.アニーリング:

シート: 700〜850 ℃ で0.5〜2時間、次いで空気冷却する。

バーと鍛造品: 700〜800 °Cで1〜2時間アニールした後、空冷します。

2.真空アニーリング:

700-800 °Cで0.5-2時間アニーリングし、次に炉を200 °C未満に冷却します。取り外しの後の空気冷却のために吹く。 炉内の絶対圧力は0.09Paを超えてはならない。

3.ソリューション処理:

910〜940 ℃ で0.5〜2時間の溶液処理を行い、続いて水クエンチを行う。

4.老化:

520〜550 °Cで2〜4時間熟成した後、空冷します。

5.ストレス解消アニーリング:

完全なストレスリリーフアニーリング: 600〜650 °Cで1〜4時間アニーリングし、その後空冷します。

不完全なストレスリリーフアニーリング: 500〜600 °Cで0.5〜3時間アニーリングし、その後空冷します。

応力緩和アニーリングは、空気炉または真空炉で行うことができる。

Ti6Al4Vチタン合金の表面処理プロセス

1.ショットピーニング:

耐疲労性を高めるために、直径2〜5mmのスチールショットを使用してショットピーニング処理を実行し、約785MPaの圧縮応力を生成し、約200μmの表面強化深さを実現します。疲労抵抗を著しく改善する。

2.耐摩耗性向上:

耐摩耗性を向上させるために、炭化タングステンや炭化クロムなどの溶融困難な粒子コーティングを、ファンブレードの減衰面などの簡単に摩耗する領域に適用できます。プラズマまたは爆発的なスプレー方法を使用する。 この方法は、摩耗した部品の修理にも使用できます。

3.摩擦および付着防止:

動作中のかじりや接着を防ぐために、摩擦接触とねじの組み合わせを備えた部品に、陽極酸化、クロムメッキ、化学ニッケルメッキ、または窒化処理を実行できます。

Ti6Al4Vチタン合金の用途

チタン、アルミニウム、亜鉛、鉄で構成されるTi6Al4Vチタン合金は、その高強度、低密度、優れた耐食性、および良好な靭性で知られています。多くの分野でそれを広く適当にすること。

航空宇宙:

Ti6Al4Vチタン合金は、航空宇宙分野で航空機、ミサイル、ロケットの部品を製造するために広く使用されています。 その高強度と低密度は航空機を軽量化し、燃費を向上させ、その優れた耐食性は過酷な空気環境に適しています。

医療機器:

Ti6Al4Vチタン合金は、人工関節、歯科修復材料、インプラント、およびその他の医療機器の製造に使用されます。 それは良好な生体適合性を持ち、拒絶のリスクを減らし、その優れた耐食性と機械的特性は医療機器の要件を満たしています。

化学工業:

Ti6Al4Vチタン合金は、原子炉、熱交換器、貯蔵タンク、およびその他の機器の化学産業で広く使用されています。 その耐食性はそれをさまざまな酸、アルカリおよび化学物質に耐えるのに適し、装置の安全な操作を保証します。

自動車製造:

Ti6Al4Vチタン合金は、エンジン部品、シャーシ部品、その他の部品の自動車製造に使用されています。 その高い強度と低密度は車両の重量を減らし、性能を向上させますが、その耐熱性と耐摩耗性は複雑な作業条件の要求を満たします。

スポーツ用品:

Ti6Al4Vチタン合金は、ゴルフクラブ、自転車フレームなどのスポーツ用品に広く使用されています。 その高い強度と優れた弾力性は、より良い打撃力と衝撃吸収を提供し、その耐食性は屋外での使用に適しています。

要約すると、Ti6Al4Vチタン合金の優れた特性により、航空宇宙、医療機器、化学産業、自動車製造、スポーツ用品、その他の分野で高い評価を得ています。