チタンってどんな物質？

チタン合金は、その組織に応じて 3 つのカテゴリーに分類できます。 (1 アルミニウムと錫の元素を含むチタン。2 アルミニウム クロム モリブデンやバナジウムなどの合金元素を含むチタン。3 アルミニウムとバナジウムなどの元素を含むチタン。) チタン合金は、高強度、低密度、良好な機械的性質、靱性、耐食性を備えています。抵抗は非常に良いです。 さらに、チタン合金の加工性能が悪く、切断や加工が困難です。 熱処理では、水素、酸素、窒素、炭素、その他の不純物が非常に吸収されやすくなります。 耐摩耗性も悪く、製造工程も複雑です。 チタン合金から他の元素からなるチタンベースの合金。 チタンの工業生産は 1948 年に始まりました。航空産業の発展の必要性により、チタン産業は年平均約 8% の成長率を示しています。 現在、世界のチタン合金加工材料の年間生産量は、ほぼ30種類のチタン合金グレードで40、000トン以上に達しています。 最も広く使用されているチタン合金は、Ti-6Al{{10}}V (TC4)、Ti-5Al-2.5Sn (TA7)、および工業用純チタンです。 (TA1、TA2、TA3)。 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、続いてロケット、ミサイル、高速航空機の構造部品にも使用されます。{{20}} 年代中期には、チタンとその合金が一般的に使用されるようになりました。産業用途としては、電気分解産業用の電極、発電所用のコンデンサー、石油精製所用のヒーター、海水淡水化、および環境汚染防止装置などがあります。 チタンとその合金は耐食性の構造材料となっています。 水素貯蔵材料や形状記憶合金の製造にも使用されます。 中国は 1956 年にチタンとチタン合金の研究を開始しました。 チタンの工業生産は-1960年代中期に始まり、TB2合金が開発されました。 特徴 チタン合金は他の金属材料と比較して次のような利点があります。 ①比強度（引張強さ/密度）が高く（表参照）、引張強さは100～140kgf/mm2にも達し、密度は鋼の60％に過ぎません。 ②中温での強度が高く、アルミニウム合金よりも数百度高い温度を使用し、中間温度でも必要な強度を維持でき、450-500度の温度で長時間作業できます。 。 ③ 優れた耐食性、大気中でのチタンの表面は均一で緻密な酸化膜を即座に形成し、さまざまな媒体の侵食に耐えます。 通常、チタンは酸化性媒体および中性媒体中で優れた耐食性を持っていますが、海水、湿った塩素ガス、および塩化物溶液中での耐食性はさらに優れています。 しかし、塩酸やその他の溶液などの還元媒体中では、チタンの耐食性は劣ります。 ④ 良好な低温性能、TA7 などの非常に低いギャップ元素のチタン合金は、-253 度である程度の塑性を維持できます。 ⑤ 弾性率が低く、熱伝導率が小さく、非強磁性です。 合金元素 チタンには均質結晶と不均質結晶の 2 種類があります。1 つは 882 度以下の緻密な六方晶構造を持つチタン、もう 1 つは 882 度以上の体心立方構造を持つチタンです。 合金元素は、相転移温度への影響に応じて次の 3 つのカテゴリに分類できます。 ① 相の安定化、元素の相転移温度を上げるため、安定化元素としてアルミニウム、炭素、酸素、窒素などを使用します。 。 アルミニウムはチタン合金の主な合金元素であり、室温および高温での合金の強度の向上、比重の軽減、弾性率の増加に明らかな効果があります。 ② 相の安定化、安定化元素の相転移温度を低下させ、等晶質と共晶の 2 種類に分けることができます。 前者にはモリブデン、ニオブ、バナジウムなどが含まれます。 後者には、クロム、マンガン、銅、鉄、シリコンなどが含まれます。 ③ 相転移温度にほとんど影響を与えない元素は、ジルコニウム、錫などの中性元素です。 酸素、窒素、炭素、水素はチタン合金の主な不純物です。 α相中の酸素と窒素は溶解度が高く、チタン合金は顕著な強化効果を発揮しますが、可塑性は低下します。 通常、チタン中の酸素含有量は0.{46}}.2%、窒素含有量は0.{49}}.05%と規定されています。 α相中の水素の溶解度は非常に小さいため、水素が過剰に溶解するとチタン合金は水素化物を生成し、合金が脆くなります。 通常、チタン合金中の水素含有量は0.015%未満に管理されます。 チタンへの水素の溶解は可逆的であり、真空アニールによって除去できます。 カテゴリー チタン合金は相の組成に応じて - 合金、( + ) 合金、 - 合金の 3 つのカテゴリーに分類でき、中国ではそれぞれ TA、TC、TB と表されます。 ① - 合金には一定量の安定な - 相元素が含まれており、平衡状態は主に - 相で構成されます。 -合金は比重が小さく、良好な熱強度、良好な溶接性、優れた耐食性を備えていますが、室温強度が低いという欠点があり、通常は耐熱材料および耐食材料として使用されます。 -合金は、完全合金（TA7）、準合金（Ti-8Al-1Mo-1V）、および少数の合金に分類できます。合金 (Ti-2.0%) と合金 (Ti-2.4%) の化合物。 (Ti-2.5Cu)。 ② ( + ) 合金には、 と の相を安定させる元素が一定量含まれており、平衡状態では と の相で組織されます。 ( + ) 合金は中程度の強度を持ち、熱処理により強化することができますが、溶接性は劣ります。 ( + ) 合金は広く使用されており、チタン材料全体のうち Ti-6Al-4V 合金の生産量が半分以上を占めます。 ③ 合金には安定相元素が多く含まれており、高温相はすべて室温まで保持されます。 合金は、熱処理可能な合金（準安定合金および準準安定合金）と熱安定化合金に分類できます。 熱処理可能な合金は、焼き入れ状態で優れた可塑性を有し、130-140 kgf/mm2 の引張強さまで時効させることができます。 -合金は通常、高強度、高靭性の材料として使用されます。 欠点は、大型でコストが高く、溶接性能が悪く、切断や加工が難しいことです。 チタン合金は、耐熱合金、高強度合金、耐食合金（チタン - モリブデン、チタン - パラジウム合金など）、低温合金、および特殊機能合金（チタン - 鉄、水素）に分類できます。蓄電材料やチタン - ニッケル形状記憶合金など）。 代表的な合金の組成と特性を表に示します。 熱処理 チタン合金は、熱処理プロセスを調整することにより、異なる相組成および組織を得ることができます。 一般に、微細な等軸組織は可塑性、熱安定性、疲労強度が優れていると考えられています。 針状組織は耐久強度、クリープ強度、破壊靱性が高くなります。 アイソメトリック組織と針状組織を混合すると、全体的なパフォーマンスが向上します。 一般的な熱処理方法としては、焼鈍処理、溶体化処理、時効処理があります。 アニーリングは、全体的なパフォーマンスを向上させるために、内部応力を除去し、可塑性と組織の安定性を向上させるために行われます。 通常、合金および（+）合金の焼鈍温度は、（+）-→相転移点120〜200度以下で選択されます。 溶体化および時効処理は、マルテンサイト相と準安定相を得るために高温領域から急冷し、その後中温領域で保温してこれらの準安定相の分解を行います。 、目的の合金を強化するために、点の第 2 相の微細分散などの相または化合物を取得します。 通常、（+）合金の急冷は（+）-→相転移点40〜100度未満で、準安定合金の急冷は（+）-→相転移点40〜80度以上です。 時効処理温度は一般に｛｛１２２｝｝度である。 さらに、ワークピースの特別な要件を満たすために、業界では二重焼鈍、等温焼鈍、熱処理、変形熱処理、その他の金属熱処理プロセスも使用されます。