Ti-48Al-2Cr-2Nb は、高温用途に優れた特性を持つ高度な金属間合金です。この記事では、Ti-48Al-2Cr-2Nbの組成、特性、用途、仕様、価格、取り扱い、検査、他の合金との比較など、Ti-48Al-2Cr-2Nbの包括的な概要を説明します。
Ti-48Al-2Cr-2Nb組成
Ti-48Al-2Cr-2Nbの典型的な組成は以下の通りである：
| エレメント | 重量 |
|---|---|
| チタン（Ti） | 48% |
| アルミニウム（Al） | 48% |
| クロム（Cr） | 2% |
| ニオブ | 2% |
このチタンアルミナイド合金は、チタンとアルミニウムがほぼ同量で、わずかにクロムとニオブが加えられている。
アルミニウムの含有量が高いため、金属間化合物素材としては軽量である。クロムは高温での耐酸化性を向上させる。ニオブは固溶体強化により合金を強化し、微細な析出物を生成する。
Ti-48Al-2Cr-2Nbの特性
Ti-48Al-2Cr-2Nbは、望ましい特性の組み合わせを持っている：
| プロパティ | 詳細 |
|---|---|
| 密度 | 3.7g/cm3と、ニッケル超合金に比べて非常に低い。 |
| 融点 | 1400℃以上 |
| 強さ | 常温でも高温でも優れている。 |
| 耐酸化性 | 700℃まで良好 |
| 耐食性 | 多くの化学薬品に耐性がある |
| 熱伝導率 | 低い、約16W/m・K |
| 熱膨張 | 妥当な低さ |
| ダメージ耐性 | 他の金属間化合物より優れている |
| 耐クリープ性 | グッド |
| 疲労強度 | 10^7サイクルで110MPa |
| 破壊靭性 | 20MPa・m^1/2前後 |
Ti-48Al-2Cr-2Nbの特性は、700℃までの多くの高温構造用途に適している。密度が低いため、比強度が高い。
Ti-48Al-2Cr-2Nb 用途
Ti-48Al-2Cr-2Nbが使用されている：
- ガスタービンエンジン部品
- ターボチャージャーホイール
- 自動車用バルブ
- 機体および航空宇宙構造
- 高温用ファスナー
- 化学処理用部品
この合金は、高温での高い強度対重量比から航空機エンジンに広く使用されている。また、自動車のターボチャージャー部品にも使用されています。
Ti-48Al-2Cr-2Nb 仕様
Ti-48Al-2Cr-2Nbは以下の規格でカバーされている：
| スタンダード | 詳細 |
|---|---|
| AMS 4988 | 化学組成と特性 |
| AMS 4989 | シート、ストリップ、プレート |
| AMS 4990 | バー、ビレット、ワイヤー |
| AMS 4991 | 鍛造品 |
| AMS 4992 | 鋳物 |
この合金は、板、薄板、棒、ビレット、線材、鍛造品、鋳造品など、さまざまな製品形態で入手できる。
一般的なサイズは、板厚0.010～4.0インチ、直径0.25～16インチの丸棒である。
Ti-48Al-2Cr-2Nb 供給者
Ti-48Al-2Cr-2Nbの世界的な大手サプライヤーには、以下のようなものがある：
| サプライヤー |
|---|
| VSMPO |
| アレゲニー・テクノロジーズ |
| 特殊金属株式会社 |
| 超合金 |
| 西オーストラリア特殊合金 |
Ti-48Al-2Cr-2Nbは、標準的なチタングレードよりも高コストの特殊合金です。価格は製品のサイズ、形状、品質、注文量により$50/lbから$200/lb以上まで変動します。
Ti-48Al-2Cr-2Nbの取り扱いと保管
Ti-48Al-2Cr-2Nbは、損傷、汚染、変形を避けるため、取り扱いに注意する必要がある：
- 清潔な工具を使用し、取り扱う際は手袋を着用すること
- 仕上げ面に傷やカジリをつけない。
- 涼しく乾燥した場所に保管し、袋や箱に密封して保管する。
- 保管中の化学物質への暴露を防ぐ
- 加工後、部品が完全に冷めてから保管する。
この合金は取り扱いを誤ると割れやすい。落下、衝撃、過度の曲げ応力が加わらないように注意すること。
Ti-48Al-2Cr-2Nbの検査と試験
Ti-48Al-2Cr-2Nbの部品と材料は、以下の方法で試験と検査が可能です：
| 方法 | 目的 |
|---|---|
| 目視検査 | 欠陥や不完全さをチェックする |
| 液体浸透探傷検査 | 表面のひび割れや気孔を検出 |
| 超音波検査 | 内部欠陥検出 |
| 渦電流試験 | 表面および表面近傍の欠陥を検出 |
| プルーフテスト | 強度を確認し、亀裂を明らかにする |
| 引張試験 | 引張特性の測定 |
| メタログラフィー | 微細構造と欠陥分析 |
| 密度測定 | 組成と品質をチェックする |
| 硬度試験 | 機械的特性の測定 |
Ti-48Al-2Cr-2Nb部品の高温使用前の品質確認には、非破壊法と破壊法の両方が使用される。
Ti-48Al-2Cr-2NbとTi-47Al-2Cr-2Nbの比較
Ti-48Al-2Cr-2Nbは、アルミニウム含有量がTi-47Al-2Cr-2Nb合金とわずかに異なる：
| 合金 | アル・コンテンツ | 特性と応用 |
|---|---|---|
| Ti-48Al-2Cr-2Nb | 48 wt | 強度が高く、ターボチャージャーや機体に使用される |
| Ti-47Al-2Cr-2Nb | 47 wt | ファスナーやエンジンに使用される。 |
Ti-48Al-2Cr-2Nbの1%高いアルミニウムは、Ti-47Al-2Cr-2Nbよりも高温強度をわずかに向上させるが、室温での延性はわずかに低い。それ以外の点では2つの合金は非常によく似ている。
Ti-48Al-2Cr-2NbとTi-46Al-2Cr-2Nbの比較
Ti-48Al-2Cr-2Nbは、Ti-46Al-2Cr-2Nbと以下のように比較できる：
| 合金 | アル・コンテンツ | 特性と用途 |
|---|---|---|
| Ti-48Al-2Cr-2Nb | 48 wt | タービンや構造物の強度を向上 |
| Ti-46Al-2Cr-2Nb | 46 wt | 延性に優れ、薄板や鍛造品に使用される。 |
Ti-48Al-2Cr-2Nbは、Ti-46Al-2Cr-2Nbより アルミニウム量が多く、強度は高いが室温成形性は 低い。Ti-46Al-2Cr-2Nbは、薄板や鍛造部品に多く使用されている。
Ti-48Al-2Cr-2NbとTi-48Al-2Crの比較
Ti-48Al-2Cr-2NbとTi-48Al-2Crの主な違い：
| 合金 | Nbコンテンツ | 特性への影響 |
|---|---|---|
| Ti-48Al-2Cr-2Nb | 2% | 高い強度と耐クリープ性 |
| Ti-48Al-2Cr | – | 強度が低く、析出硬化が少ない |
2%のニオブの添加は、ニオブを含まないTi-48Al-2Cr-2Cr合金と比較して、Ti-48Al-2Cr-2Nbにおいて著しい強化効果を有する。このため、重要な回転部品に好まれる。
Ti-48Al-2Cr-2NbとTi-47Al-2Mn-2Nbの比較
Ti-48Al-2Cr-2NbとTi-47Al-2Mn-2Nbにはこのような違いがある：
| 合金 | 主要合金元素 | 特性と応用 |
|---|---|---|
| Ti-48Al-2Cr-2Nb | クロム | より高い温度性能 |
| Ti-47Al-2Mn-2Nb | マンガン | 室温での延性が大きい |
Ti-48Al-2Cr-2Nb中のクロムは高温での耐酸化性を向上させ、Ti-47Al-2Mn-2Nb中のマンガンは室温での成形性を向上させる。
Ti-48Al-2Cr-2Nbの利点
Ti-48Al-2Cr-2Nbの主な利点は以下の通り：
- 優れた強度対重量比
- 優れた高温強度
- 700℃までの十分な耐酸化性
- ニッケル超合金より低密度
- 鋳造、鍛造、機械加工が可能
- 他の金属間化合物よりも優れた耐損傷性
低密度、優れた強度、適度な延性を併せ持つこの合金は、航空機エンジンやその他の高性能用途に適している。
Ti-48Al-2Cr-2Nbの限界
Ti-48Al-2Cr-2Nbの限界には次のようなものがある：
- チタン合金より低い室温延性
- 低温での脆性挙動
- 標準的なチタン合金より高価
- 製品形状によっては成形や機械加工が難しい。
- 取り扱いを誤ると割れやすい。
- 700℃以上での使用には適さない
この合金は本質的に延性と破壊靭性が低いため、設計によっては使用が制限されることがあり、慎重な加工が要求される。
Ti-48Al-2Cr-2Nbプロセス
Ti-48Al-2Cr-2Nbは、以下の方法で加工・製造できる：
- インベストメント鋳造
- 鍛造 – クローズド ダイまたは等温
- 熱間圧延
- 熱処理 – 溶解およびエージング
- 機械加工 – 旋盤加工、フライス加工、ドリル加工
この合金は、最適な組織と特性を得るために熱間加工と熱処理を必要とする。鋳造と鍛造が一般的な製造方法である。
Ti-48Al-2Cr-2Nb 機械加工
Ti-48Al-2Cr-2Nbは、金属間化合物材料としては良好な被削性を有する：
- 旋盤加工、ドリル加工、フライス加工が可能
- 剛性の高いセットアップと、ポジティブレーキの高い鋭利なツールを使用する。
- 適度な切削速度と送りが必要
- フラッドクーラントまたは高圧クーラントジェットを使用する。
- アニール処理された材料は、老化した材料よりも切断しやすい。
- 高速度鋼よりも超硬工具を推奨
この合金は硬く研磨性が高いため、標準的なチタン合金と比較して、低速度と送り速度、十分な冷却が必要です。焼きなましは材料を柔らかくし、加工性を向上させます。
Ti-48Al-2Cr-2Nb溶接
Ti-48Al-2Cr-2Nbの溶接性は限られている：
- ガス・タングステン・アーク（GTAW）またはプラズマ・アーク法による溶接が可能。
- クラッキングの感度には非常に厳しい管理が必要
- 溶接前の焼鈍または応力除去が必要
- 母材とフィラーの組成を合わせる
- 一般的に溶接後の熱処理が必要
- 抵抗溶接や電子ビーム溶接も可能
熱影響部は溶接割れを起こしやすいため、継手設計、 溶接パラメーター、溶接後処理は、これを防止す るように設計されなければならない。
Ti-48Al-2Cr-2Nb コスト
Ti-48Al-2Cr-2Nbは従来のチタン合金よりも高価である：
- 価格は$50/lbから$200/lb以上である。
- コストが高いため、パフォーマンスが重要な用途に限定される
- 大量注文はポンド単価を下げることができる
- コストも製品のサイズ、形状、品質要件によって異なる。
- インベストメント鋳造のグレードは、溶製材の製品よりも高いことが多い。
Ti-48Al-2Cr-2Nbは、特殊な組成、加工、低歩留まり、航空宇宙用途のため、標準的なチタン材種と比較して高い価格設定となっています。
Ti-48Al-2Cr-2Nb – よくある質問
以下は、Ti-48Al-2Cr-2Nbに関する一般的な質問への回答です：
Q: Ti-48Al-2Cr-2Nb 合金とは何ですか？
A：Ti-48Al-2Cr-2Nbは、チタン約48％、アルミニウム約48％、クロム約2％、ニオブ約2％からなる先進的な軽量金属間合金です。700℃までの高温で高い強度を持ち、密度が低い。
Q: Ti-48Al-2Cr-2Nb の典型的な用途は何ですか？
A: Ti-48Al-2Cr-2Nb は、コンプレッサーブレード、ターボチャージャーホイール、エアフレーム、ファスナー、バルブ、その他強度重量比が重要な高温構造物などの航空機エンジン部品に使用されています。
Q: Ti-48Al-2Cr-2Nb の主な特性は何ですか？
A: 主な特性は、低密度、良好な高温強度、十分な耐酸化性、金属間化合物としては適度な室温延性と破壊靭性である。チタンやニッケル合金をはるかに上回る比強度を持つ。
Q: Ti-48Al-2Cr-2Nb と Ti-6Al-4V の比較は？
A: Ti-48Al-2Cr-2Nb は、Ti-6Al-4V チタン合金よりも密度が低く、使用温度は高いが、室温での延性と破壊靭性は低い。Ti-6Al-4Vはより靭性が高く、より成形しやすい。
Q: Ti-48Al-2Cr-2Nb は溶接可能ですか？
A: Ti-48Al-2Cr-2Nbは、凝固割れしやすいため、 溶接性は限られている。継手設計、予熱、溶接パラメーター、溶接後の熱処理に特別な注意が必要です。
Q: Ti-48Al-2Cr-2Nb にはどのような熱処理が施されますか？
A: 典型的な熱処理は、ガンマトランザス以上の溶体化処理と800～850℃の時効処理で、析出硬化により最適な強度と延性が得られます。
Q: Ti-48Al-2Cr-2Nb のコストは？
A：Ti-48Al-2Cr-2Nbは標準的なチタン合金よりもかなり高価で、価格設定は量、品質、製品のサイズ/形状によって50ドル/ポンドから200ドル/ポンド以上となります。
Q: Ti-48Al-2Cr-2Nb に代わる材料は？
A:Ti-45Al-2Mn-2Nb、Ti-47Al-2Cr-2Nb、Ti-46Al-2Cr-2Nbのような他のガンマチタンアルミナイドは、室温特性と高温特性の様々な組み合わせを提供します。ニッケル超合金も高温で機能する。
Q:Ti-48Al-2Cr-2Nbを加工する場合、どのような注意が必要ですか？
A:Ti-48Al-2Cr-2Nbは、剛性の高いセットアップ、鋭い工具、適度な速度と送り、豊富な冷却を必要とし、加工性を向上させるために最初にアニールすることが望ましい。工具の摩耗や合金の損傷を避けるために、慎重なプロセスエンジニアリングが必要である。
Q:Ti-48Al-2Cr-2Nbについての要点をまとめていただけますか？
A: Ti-48Al-2Cr-2Nb は、700℃までの良好な強度、低密度、耐酸化性、他の金属間化合物よりも優れた延性を持つ軽量高温チタンアルミナイド合金です。航空機エンジンに使用可能ですが、標準的なチタン合金よりはるかに高価です。割れを避けるためには、適切な加工と取り扱いが重要です。
