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チタン合金の使用

Oct 12, 2021

チタン合金は、高強度、低密度、優れた機械的特性、靭性、耐食性を備えています。 さらに、チタン合金はプロセス性能が低く、切断が困難です。 熱間加工では、水素、酸素、窒素、炭素などの不純物を吸収しやすくなっています。 また、耐摩耗性が低く、製造プロセスが複雑です。 チタンの工業生産は1948年に始まりました。航空産業の発展には、チタン産業が約8%の平均年間成長率で発展することが必要です。 世界'のチタン合金加工材料の年間生産量は40,000トンを超え、30近くのチタン合金グレードがあります。 最も広く使用されているチタン合金は、Ti-6Al-4V(TC4)、Ti-5Al-2.5Sn(TA7)、および工業用純チタン(TA1、TA2、TA3)です。

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、ロケット、ミサイル、高速航空機の構造部品がそれに続きます。 1960年代半ば、チタンとその合金は、一般産業で電気分解産業の電極、発電所のコンデンサー、石油精製および海水淡水化用のヒーター、および環境汚染防止装置の製造に使用されてきました。 チタンとその合金は、一種の耐食性構造材料になっています。 さらに、水素貯蔵材料の製造や形状記憶合金にも使用されます。

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。 1960年代半ばに、チタン材料の工業化された生産が始まり、TB2合金に発展しました。

チタン合金は、航空宇宙産業で使用される新しい重要な構造材料です。 比重、強度、使用温度はアルミと鋼の中間ですが、アルミや鋼よりも強度が高く、耐海水腐食性に優れ、超低温性能を発揮します。 1950年、米国はF-84戦闘爆撃機で、後部胴体の熱シールド、ウィンドデフレクター、テールカバーなどの非耐荷重コンポーネントとして初めて使用しました。 1960年代以降、チタン合金の使用は後部胴体から中央胴体に移行し、構造用鋼を部分的に置き換えて、隔壁、梁、フラップスライドなどの重要な耐荷重コンポーネントを作成しました。 軍用機に使用されるチタン合金の量は急速に増加しており、航空機構造の重量の20%から25%に達しています。 1970年代以降、民間航空機はチタン合金を大量に使用し始めました。 たとえば、ボーイング747旅客機は、3,640キログラムを超えるチタンを使用していました。 マッハ数が2.5を超える航空機は、構造重量を減らすために鋼の代わりにチタンを使用しています。 別の例として、US SR-71高高度および高速偵察機(マッハ数3、飛行高さ26212メートル)、チタンは航空機構造の重量の93%を占め、いわゆる& quot ;全チタン& quot; 航空機。 航空エンジンの推力重量比が4-6から8-10に増加し、コンプレッサー出口温度が200-300°Cから500-600°Cに上昇すると、元の低圧コンプレッサーディスクとブレードアルミニウム製は、代わりにチタン合金を使用するか、ステンレス鋼の代わりにチタン合金を使用して高圧コンプレッサーディスクとブレードを作成し、構造重量を減らす必要があります。 1970年代には、航空エンジンで使用されるチタン合金の量は、一般に構造物の総重量の20%から30%を占めていました。 これは主に、鍛造チタンファン、コンプレッサーディスクとブレード、鋳造チタンコンプレッサーケーシング、および中間材などのコンプレッサーコンポーネントの製造に使用されていました。 ケース、ベアリングハウジングなど。宇宙船は主にチタン合金の高い比強度、耐食性、低温耐性を利用して、さまざまな圧力容器、燃料タンク、留め具、計器ストラップ、構造物、ロケットシェルを製造しています。 人工地球衛星、月着陸船、有人宇宙船、スペースシャトルもチタン合金シート溶接部品を使用しています。


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