鋳造チタン合金とバルブ産業におけるその用途の特性
Aug 13, 2025
従来の合金材料と比較して、チタン合金は、低密度、高い特異的強度、腐食抵抗、優れた高温および低温性能など、多くの利点を提供します。したがって、彼らは、石油化学産業、海洋環境、生物医学、航空宇宙、自動車産業、造船など、幅広い分野で広範なアプリケーションを見つけています。鋳造チタン合金は、チタン合金を希望の形に鋳造することによって得られます。最も広く使用されている合金はZTC4（TI-6AL-4V）で、安定した加工性能、優れた強度、および骨折の靭性（350度以下）を提供します。
さまざまな特別な環境および特殊な流体媒体のパイプライン輸送システムの主要な制御コンポーネントとして、バルブは多くの生産機器の重要なコンポーネントとなっており、ほぼすべての業界にとって不可欠です。さまざまな業界で環境、温度、メディアの要件が異なるため、バルブ材料の選択は重要であり、広く評価されています。主にチタン合金と鋳造チタン合金で作られたバルブは、腐食抵抗、優れた高温および低温性能、高強度など、優れた特性のために、バルブ産業の幅広い見通しを保持しています。
1.一般的に使用される鋳造チタン合金
1.1タイプ
技術の進歩と生産ニーズにより、さまざまな鋳造チタン合金が開発および適用されています。写真の構成に基づいて、鋳造チタン合金は、強度に基づいて、+ .の3つのタイプに分けることができます。動作温度に基づいて、低温チタン合金（室温またはそれ以下）、中程度のチタン合金（400度）、高温チタン合金（500度以上）、および火炎耐性チタン合金に分けることができます。ご覧のとおり、鋳造チタン合金には幅広い用途があり、ほぼすべての側面をカバーし、高い市場価値を持っています。
1.2機械的特性
CASTチタン合金には、Zta1、Zta2、Zta5、およびZTC4が含まれ、それぞれ、Ta、Tc、およびTbとして国内で指定された、および +タイプを含みます。
最も広く使用されているZTC4鋳造チタン合金を例にとると、そのAL含有量は5.5％から6.75％、Vコンテンツは3.5％から4.5％、残りはTIです。表1に示すように、ZTC4キャストチタン合金の引張強度は895 MPaで、降伏強度は825 MPaです。その機械的特性は、中程度および高強度鋼の特性に匹敵し、鋼に適した代替品となっています。さらに、わずか4.4 g/cm³である密度は、鋼の密度よりもはるかに低く、体重減少を促進します。同時に、鋼に欠けている特性であるチタン合金の優れた腐食抵抗を保持します。
したがって、将来の工業生産では、生産ニーズのために減量が必要な場合、交換用の適切な鋳造チタン合金を選択することは優れた選択肢です。これにより、パフォーマンスを維持しながら製品の重量を効果的に削減できるため、良い選択になります。
2。バルブ産業における鋳造チタン合金のアプリケーション
2.1海洋チタンバルブ
近年、私の国の経済が急速に発展しているため、さまざまな産業が繁栄しています。本質的な汎用機械装置として、バルブは市場の需要の増加を見ており、私の国のバルブ産業も急速な発展を経験しています。バルブは通常、ボディ、ボンネット、ディスク、茎、熱交換器、梱包、およびアクチュエーターで構成されています。ボディとボンネットは主要な材料と見なされますが、ディスク（ゲート）、ボール、シート、茎、シールは内部材料と見なされます。ファスナーも考慮されます。一般的なバルブ材料には、灰色の鋳鉄、延性鉄、合金鋼、銅合金が含まれており、幅広いオプションを提供しています。しかし、生産の需要が増加するにつれて、研究者は、従来のバルブ材料が、いくつかの厳しい動作環境と複雑で専門的な労働条件での生産と研究には不十分であることを発見しました。その結果、チタンとカストのチタン合金は、優れた性能のために注目を集めており、チタンバルブの開発につながりました。
海水パイプラインシステムは非常に厳しい環境で動作し、海洋バルブの性能はパイプラインシステムの安全性と全体的な性能に直接影響します。早くも1960年代、ロシアは造船用のチタン合金に関する研究を開始し、その後海洋グレードのベータチタン合金を開発しました。これらの合金は、その後、軍事船配管システムで使用されました。これらには、大量に使用される多種多様なバルブが含まれています。同時に、チタンバルブも民間船配管システムで使用され始めました。その後の打ち上げテストは、鋳造チタン合金の使用が、以前に使用されていた銅合金や鋼と比較して、構造強度と腐食抵抗の観点から優れた信頼性を提供することを実証しました。この大幅なサービス寿命は、2〜5年から2倍以上になり、広範囲にわたる注目を集めました。私の国である私の国であるルオヤンにある中国造船産業公社（CSIC）725研究所から供給されたトリプルエクセントリックバタフライバルブは、TI80などの材料を使用して、材料の選択と設計の変化を具体化しています。これにより、バルブのサービス寿命が25年以上に及び、バルブ用途の信頼性と実用性が向上し、中国の技術的ギャップが埋められました。
2.2航空宇宙用のチタンバルブ
カストチタン合金は、優れた耐熱性と強度のおかげで、航空宇宙でもうまく機能しています。また、1960年代に、アメリカン航空は最初にチタン鋳造を実験しました。研究の期間の後、1972年に鋳造チタン合金（ボーイング757、767、777など）で公式に使用され始めました。チタン合金鋳物は、固定構造で広く使用されているだけでなく、重要なパイピングシステムのバルブコントロールなどの重要な場所でも使用されました。一般的なバルブには、安全バルブとチェックバルブ、航空機の製造コストの削減、安全性と信頼性の向上が含まれます。さらに、チタン合金は他の合金よりも密度が低いため、重量は同等の強度の鋼の約60％しかないため、それらの広範な使用は、高強度で軽量の航空機に向かって着実に進歩を促進しています。
現在、航空宇宙バルブは、主に空気圧、油圧、燃料、潤滑システムを含むさまざまな制御システムで使用されています。それらは特に腐食抵抗と高温環境に適しているため、航空宇宙車やエンジンにとって重要な成分になります。従来のバルブはしばしば定期的な交換を必要とし、需要を満たすことができない場合があります。さらに、急速に拡大している航空宇宙バルブ市場では、パフォーマンスが優れているため、チタンバルブがますます市場シェアを獲得しています。
2.3化学産業用のチタンバルブ
化学バルブは、一般に、高温、高圧、耐食性、および大きな圧力差を特徴とする過酷な環境で使用されます。したがって、化学産業のバルブアプリケーションにとって、適切な材料選択が重要です。炭素鋼やステンレス鋼などの初期の材料がよく使用されました。これらの材料は時間の経過とともに錆び、交換とメンテナンスが必要です。チタン合金鋳造技術の継続的な開発とその優れた性能の徐々に認識されることで、チタンバルブも前面に出ました。
化学繊維産業の精製されたテレフタル酸（PTA）生産ユニットを例として摂取すると、作業培地は主に酢酸と水臭素酸であり、非常に腐食性です。停止バルブ、ボールバルブなどを含む約8,000バルブを使用する必要があり、さまざまな種類と膨大な量を使用する必要があります。したがって、チタンバルブが適切に選択され、使用の信頼性と安全性が向上します。一般的に言えば、尿素の腐食性により、尿素合成塔の出口と入口のバルブは、1年間のサービス寿命を満たし、使用要件を満たすことができます。しかし、Shanxi Luliang Fertilizer Plant、Shandong Tengzhou Fertilizer Plant、Henan Lingbao Fertilizer Plantなどの企業は多くの試みを試み、最終的に高圧チェックバルブなどのチタンバルブを選択しました。尿素合成塔の入口。サービス寿命は2年以上であり、これは良好な腐食抵抗を反映し[9]、バルブの交換頻度と使用コストを削減します。
バルブ市場での鋳鉄合金の適用は、前述の産業に限定されません。また、他の分野で大きな成長を経験しています。たとえば、日本で開発された新しいキャストチタン合金TI-33.5AL-1NB-0.5CR-0.5SIは、低密度、高いクリープ強度、優れた耐摩耗性など、多くの利点を誇っています。自動車エンジン排気バルブでの使用は、エンジンの安全性を向上させ、サービスの寿命を延ばすことができます。
3。他の産業における鋳物チタン合金の用途
バルブ業界での鋳造チタン合金の適用と比較して、鋳造チタン合金には幅広い用途があります。チタンとその合金はどちらも優れた腐食抵抗を持っているため、石油化学産業などの腐食要件を持つ産業にとって重要です。これらの産業内では、ポジティブ変位ポンプ、熱交換器、コンプレッサー、原子炉などの大規模な産業機器が腐食耐性のチタン鋳物を利用し、最大の市場需要を表します。医療分野では、チタンは世界中で重度の金属放出のない安全で無毒の金属として認識されています。したがって、多くの医療支援装置と義足は、鋳造チタン合金で作られています。
これは、ほとんどすべてのテスト済みの歯科鋳物が商業的に純粋なチタンとTi-6AL-4V合金で作られている歯科で特に当てはまり、優れた生体適合性、機械的特性、腐食抵抗性を示しています。さらに、密度が低く、パフォーマンスが低いため、チタンとその合金は、ゴルフクラブ、クラブヘッド、テニスラケット、バドミントンラケット、釣りタックルなど、さまざまなスポーツ用具で広く使用されています。チタンから作られた製品は軽量で、品質が保証されており、一般の人々の間で非常に人気があります。たとえば、Nippon Kogan Co.、Ltd。（N104）が開発したSP-700チタン合金は、Taylor 300シリーズのゴルフヘッドの表面材料として使用され、世界的なヒットです。
20世紀後半以来、石油化学、航空宇宙、生物医学、自動車産業、スポーツとレジャーなどの畑での鋳造チタン合金の使用は、初期の探査から広範な昇進と開発へと進歩し、徐々に工業化と規模を達成しています。
チタンとその合金は優れた性能を提供し、それらを鋼などの多くの材料に理想的な代替品にします。さらに、チタン資源は豊富で、多くの研究者の注目を集めています。チタンの資源の採掘や製錬や加工の難しさなど、課題は残っていますが、バルブ産業とチタン産業は活気に満ちており、急速に発展しています。チタンの採掘と生産の将来の安定性、および新しいプロセスの導入と改良により、バルブ業界での鋳造チタン合金と鋳物の適用は、他の業界でも幅広いアプリケーションの見通しとともに成熟し、より広くなります。
同社は、以下を含む国内のチタン処理生産ラインを誇っています。
ドイツ語で輸入された精密チタンチューブ生産ライン（年間生産能力：30,000トン）;
日本語テクノロジーチタンホイルローリングライン（最も薄い6μm）;
完全に自動化されたチタンロッド連続押出線。
インテリジェントチタンプレートとストリップ仕上げ工場。
MESシステムは、生産プロセス全体のデジタル制御と管理を可能にし、±0.01μmの製品寸法精度を達成します。
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