真鍮についての興味深いこと

チタン合金のマーク

ロシアの合金の最初の文字は、開発会社の名前を反映しています。「マルカ В.Т.」は「VIAMチタン」、「OT」はVIAMとヴェルフネサルディンスク冶金生産連合(ВСМПО)が共同で開発した「実験的チタン」を意味します。中国では、技術的チタンとアルファ合金を「ТА」の文字で表示し、米国ではアルファ合金チタンを「A」の文字で表示します。

製造

最も純度の高いチタンは、ヨウ化物法または電解法で得られます。この方法で得られる不純物の内容は以下の通りです:

不純物の割合 С N Fe Cr Mn Si Zr O Ti
ヨウ化物法 0.001 0.002 0.002 0.002 0.003 0.005 0.05 0.03–0.06 99.87
電解法 0.008 0.004 0.009 0.073 0.003 0.002 <0.001 ≤0.037 99.837

チタン合金の製造の基盤は、マグネシウム熱法で得られるチタンスポンジにあります。チタンスポンジは、1.5–2.0 g/cm3のかさ密度と非常に高い粘度を持つ多孔質の灰色物質です。

チタン合金におけるAlの役割

チタン合金は、アルミニウムの含量の増加順に分類されます。アルミニウムは軽量で、炭素が鋼にとって重要であるのと同様に、チタンの標準にとって重要です。アルミニウムはチタンより軽いため、合金内では弾性率と比強度を増加させ、塑性の損失を最小限に抑えます。アルミニウムの割合が増えるとチタンの耐熱性は向上し、水素脆化の傾向を減少させますが、塩害腐食に対する感受性が高くなります。そのため、250–550°Cの範囲で塩化ナトリウム溶液と接触する際には、アルミニウム含量が最低のマルカを選びます。耐腐食性を高めるために、パラジウム、プラチナ、ルテニウムが合金に添加されます。また、Alは熱安定性を減少させます。ローゼンバーグによると、アルファチタン合金はアルミニウムが9%まで含まれていても熱安定性を保持します。

分類

ВТ1–0は、アルファ安定化剤(AL, Ga, In、非金属では炭素、窒素、酸素)で飽和されたアルファ合金に属します。これらはチタンの多形変態温度を増加させます。よく知られているように、チタンは880.5°CまでHCP構造(アルファ相)を保持し、880.5°Cから融点まではBCC構造(ベータ相)を呈します。アルファ合金の他に、擬似アルファ合金(ОТ4–0, ОТ4–1, ОТ4—モリブデンで飽和)、アルファ+ベータ合金(ВТ6, ВТ6с, ВТ6кт—バナジウムで飽和)、遷移型合金(ВТ22, ВТ22И, ВТ30)、擬似ベータ合金(ВТ-35, ВТ32)、そしてベータ合金(4201)が存在します。

アルファ合金
チタンのマルカ 酸素 窒素 炭素 ケイ素 アルミニウム
ВТ1–00(非常に高純度) 0.1 0.04 0.05 0.08 0.2 0.8
ВТ1–0(高純度) 0.12 0.04 0.07 0.1 0.2 1.2

ВТ1–0の利点

このチタンのマルカは、高純度の軽量耐熱金属であり、灰色でt°pb=1668°Cの融点を持っています。わずかな熱膨張係数、低密度(4.505 g/cm3)、非常に高い20–80%の可塑性により、任意の形状の部品を製造することが可能です。表面の酸化物層の存在により、錆びにくさと化学的安定性はステンレス鋼の耐久性を超え、海水中では4000年で紙の厚さと同じ薄さの層が溶けるだけです。

欠点

製造には高い労力が必要です。チタンは液体状態で大気中のすべてのガスと強く反応するため、真空中または不活性ガス環境でしか溶融できません。ВТ1–0は加工が難しく、強度は390–540 MPa程度ですが、これは十分に高いとは見なされません。比較として、АТ6やВТ20の強度は1000 MPaを超えます。アルミニウム含有量が減ると、比強度と耐熱性が低くなり、水素脆化の傾向が増えます。

用途

耐熱性、耐腐食性、軽量性、高い可塑性があるため、ВТ1–0は航空宇宙産業や航空機製造(45–48%)、化学工業、造船、エネルギー(20%まで)において、パイプやプレス加工部品、鋳造部品の製造に理想的な材料です。航空業界でのチタンの需要の増加は以下の表に示されています。

20世紀の航空機(機体重量に対するTiの割合) 21世紀の航空機(機体重量に対するTiの割合)
Ан-24 0.48%  
Ту-334 8.7%
Ту-154 2% 5%
Ил-86 3% 9%
Ил-62М 4%  
Ту-204 9%
Ан-124 6%
Ил-76-Т 12%

小さな熱膨張係数が、建設においてガラスや石材、他の素材と組み合わせることを可能にします。大半の金属と異なり、ВТ1–0は高い電気抵抗性を持ち、非磁性であるため、ラジオエレクトロニクスや電気技術において重要な役割を果たします。人体に無害であるため、医療、特に外科や歯科で使用されています。

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