チタン合金

チタンとチタン合金のシームレスパイプに関するASTM国際規格では、以下の合金を参照し、以下の処理を要求しています:

「合金は以下の状態で供給することができる。 グレード5、23、24、25、29、35、または36の焼鈍または熟成、グレード9、18、28、または38の冷間加工および応力除去または焼鈍、グレード9、18、23、28、または29の変形ベータ状態、グレード19、20、または21の溶体化処理または溶体化処理および熟成。

「注1-H等級材料は、より高い最低保証UTSを除いて対応する数値等級(つまり、等級2H=等級2)と同一であり、常に対応する数値等級の要件を満たしていると認定される可能性があります」。 グレード2H、7H、16H、26Hは主に圧力容器用として意図されています。

“Hグレードはユーザー協会の要求に応じて、5200以上の商用グレード2、7、16、26のテストレポートに基づき、99%以上が58ksi最小UTSを満たしている場合に加えられました”

グレード1は最も延性があり柔らかいチタン合金の一つです。 それは、冷間成形や腐食環境に対する良い解決策となります。 ASTM/ASME SB-265は、商業的な純チタン板とプレートの規格を提供しています。 グレード2 非合金チタン、標準酸素。 等級2H 非合金チタン(最小UTS58ksiの等級2)。 等級3 合金無しチタン、中程度の酸素。 グレード1-4は非合金で、商業的純度または “CP “とみなされています。 一般的に、これらの「純」グレードの引張強度と降伏強度はグレード番号と共に上昇します。 物理的特性の違いは、主に間質性元素の量に起因します。 コスト、加工性、溶接性が重要視される耐食用途に使用される。 グレード5もTi6Al4V、Ti-6Al-4VまたはTi 6-4として知られているTi-6Al-4V-ELI(グレード23)と混同しないように、最も一般的に使用される合金である。 化学組成は、アルミニウム6%、バナジウム4%、鉄0.25%(最大)、酸素0.2%(最大)、残りはチタンです。 市販の純チタン(グレード1~4)と同等の剛性と熱特性(熱伝導率を除く、グレード5のチタンはCPチタンより約60%低い)を持ちながら、大幅に強度が向上しています。 その多くの利点の中で、熱処理が可能です。 このグレードは、強度、耐食性、溶接性、加工性を兼ね備えた優れた材料です。

「このα-β合金は、チタン業界の主力合金である。 この合金は、15mmまでの断面サイズで完全に熱処理が可能で、約400℃(750°F)まで使用されます。 最も一般的に使用される合金であり、溶解した全合金等級の70%以上がTi6Al4Vのサブグレードであるため、その用途は多くの航空宇宙の機体やエンジン部品、また特に海洋、オフショア、発電産業などの非航空宇宙の主要用途に及びます。”

“Applications: ブレード、ディスク、リング、エアフレーム、ファスナー、コンポーネント。 容器、ケース、ハブ、鍛造品。

一般にTi-6Al-4Vは400℃までの用途に使用されます。 密度はおよそ4420 kg/m3、ヤング率は120 GPa、引張強度は1000 MPaである。 一方、焼鈍済みの316ステンレス鋼は、密度が8000kg/m3、ヤング率が193GPa、引張強度が570MPaであり、焼鈍済みの316ステンレス鋼は、密度が8000kg/m3、ヤング率が193GPa、引張強度が570MPaである。 6061アルミニウム合金の焼戻しは、密度2700kg/m3、弾性率69GPa、引張強さ310MPaである。 Ti-6Al-4Vの標準仕様は以下の通りです。

  • AMS: 4911, 4928, 4965, 4967, 6930, 6931, T-9046, T9047
  • ASTM: B265, B348, F1472
  • MIL.Ti-6Al-4V MIL.Ti-6Al-4V MS: B265, F1472
  • MS: B265, B348, F1472

  • DMS: 1592, 1570

6級はアルミニウム5%、スズ2.5%を含んでいます。 Ti-5Al-2.5Snとしても知られています。 この合金は溶接性が良く、高温での安定性と強度があるため、航空機のフレームやジェットエンジンに使用されています。 7級は0.12~0.25%のパラジウムを含んでいます。 このグレードはグレード2に似ている。 少量のパラジウム添加により、低温と高pHでの耐隙間腐食性が強化されています。 グレード7Hはグレード7と同じで、耐食性を向上させたものです。 グレード9はアルミニウムを3.0%、バナジウムを2.5%含んでいます。 このグレードは、溶接や製造が容易な「ピュア」グレードと高強度のグレード5の間の妥協点です。 航空機の油圧用チューブや運動器具によく使用されている。 グレード11は、0.12~0.25%のパラジウムを含有しています。 このグレードは耐腐食性が向上しています。 グレード12は0.3%のモリブデンと0.8%のニッケルを含有しています。 グレード13、14、15は、いずれもニッケル0.5%、ルテニウム0.05%を含んでいます。 グレード16は0.04~0.08%のパラジウムを含んでいます。 このグレードは耐腐食性が向上しています。 16Hは0.04~0.08%のパラジウムを含む。 17は、0.04~0.08%のパラジウムを含有する。 耐食性を向上させたグレードです。 18はアルミニウム3%、バナジウム2.5%、パラジウム0.04%から0.08%を含む。 機械的特性はグレード9と同じです。 パラジウムが添加されているため、耐食性が向上しています。 19はアルミニウム3%、バナジウム8%、クロム6%、ジルコニウム4%、モリブデン4%を含有しています。 20は、アルミニウム3%、バナジウム8%、クロム6%、ジルコニウム4%、モリブデン4%、パラジウム0.04%〜0.08%を含んでいます。 21はモリブデン15%、アルミニウム3%、ニオブ2.7%、シリコン0.25%を含む。 グレード23は、Ti-6Al-4V-ELIまたはTAV-ELIとして知られており、6%のアルミニウム、4%のバナジウム、0.13%(最大)の酸素を含んでいます。 ELIはExtra Low Interstitialの略です。 格子間元素である酸素と鉄を減らすことで、延性と破壊靭性を向上させ、強度を多少低下させることができます。 TAV-ELIは、医療用インプラントグレードチタン合金として最も一般的に使用されている合金です。 Ti-6Al-4V-ELI 標準仕様は以下の通りです:

  • AMS: 4907, 4930, 6932, T9046, T9047
  • ASTM: B265, B348, F136
  • MIL: T9046 T9047

24級はアルミニウム6%、バナジウム4%、パラジウム0.04%~0.08%を含みます。 25はアルミニウム6%、バナジウム4%、ニッケル0.3%~0.8%、パラジウム0.04%~0.08%です。 グレード26、26H、27はいずれも0.08~0.14%のルテニウムを含む。 28は、アルミニウム3%、バナジウム2.5%、ルテニウム0.08~0.14%を含む。 29はアルミニウム6%、バナジウム4%、ルテニウム0.08~0.14%を含有する。 グレード30と31は0.3%のコバルトと0.05%のパラジウムを含む。 32はアルミニウム5%、スズ1%、ジルコニウム1%、バナジウム1%、モリブデン0.8%を含有します。 グレード33と34は、ニッケル0.4%、パラジウム0.015%、ルテニウム0.025%、クロム0.15%を含む。 35はアルミニウム4.5%、モリブデン2%、バナジウム1.6%、鉄0.5%、シリコン0.3%を含む。 グレード36は45%のニオブを含む。 37は1.5%のアルミニウムを含む。 38はアルミニウム4%、バナジウム2.5%、鉄1.5%を含む。 このグレードは1990年代に装甲メッキとして開発されました。 鉄はベータ安定剤として必要なバナジウムの量を減らすことができます。 その機械的特性はグレード5に非常に似ていますが、グレード9に似た良好な冷間加工性を持っています。

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