チタンシリコンパウダー

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目次

概要 チタンシリコンパウダー

チタンシリコンパウダーは、チタンとシリコンからなる合金粉末です。ユニークな特性の組み合わせにより、幅広い用途に適しています。

チタンシリコンパウダーの主な利点は以下の通りです:

  • 高い強度対重量比
  • 優れた耐食性と耐酸化性
  • 高温に耐える能力
  • 低熱膨張係数
  • 無毒性、生体適合性

チタンシリコン粉末は、ガスアトマイズ、メカニカルアロイング、熱プラズマ合成など、さまざまな方法で製造することができる。Ti/Si比や製造パラメーターを調整することにより、組成や特性を調整することができる。

チタンシリコンパウダー
チタンシリコンパウダー 3

チタンシリコンパウダーの種類

チタンシリコンパウダーは、製造方法や用途に応じて様々な組成、粒子径、形態で提供されている:

タイプ典型的な構成粒子サイズ形態学
Ti-6Si6%Si、バランスTi15-45 μm球形
チタン-10Si10%Si、バランスTi106-250 μm不規則
Ti-15Si15% Si, バランス Ti45-106 μm薄っぺらい

Ti-6Si 小さな球状粒子を持つパウダーは、積層造形において良好な流動性を提供する。 チタン-10Si 不規則な粉末は溶射に適している。 Ti-15Si 薄片状形態は、焼結用途に表面積の増加をもたらす。

チタンシリコンパウダー組成

チタンシリコンパウダー中のシリコン含有量は6%から15%である。シリコンはチタンの強度、弾性率、高温特性を向上させます。また、微細構造を微細化し、延性と破壊靭性を向上させます。

シリコンの添加量が多くなると、加工が難しくなったり、脆性が増したりといった問題が出てくる。そのため、最適なSi添加量は用途に依存する。積層造形では約6%、溶射では約10%、焼結では約15%である。

製造工程で発生するチタンシリコンパウダー中の微量不純物には、以下のようなものがある:

不純物典型的な構成
酸素 (O)0.15%
窒素(N)0.05%
カーボン(C)0.08%
鉄(Fe)0.30%

不純物は機械的性質に悪影響を及ぼす可能性があるため、不純物レベルの管理は粉末の品質にとって極めて重要である。

チタンシリコンパウダーの特性

チタンシリコンパウダーの主な特性は以下の通り:

プロパティ代表値
密度4.1-4.5 g/cm3
融点1600-1700°C
熱伝導率6.7-10.5 W/mK
電気抵抗率1.7-1.75 μΩ.m
ヤング率110-160 GPa
ポアソン比0.32-0.34
耐酸化性空気中で最高700°C

シリコン含有量が高くなると、密度、弾性率、比抵抗が増加し、熱伝導率は低下する。これらの特性を最適化することで、チタンシリコンパウダーの応用範囲が広がります。

チタンシリコンパウダー 用途

チタンシリコンパウダーの主な用途には以下のようなものがある:

産業用途メリット
航空宇宙タービンブレード、着陸装置高強度、耐熱性
自動車エンジン部品、バルブ耐摩耗性と耐腐食性
バイオメディカルインプラント、器具生体適合性、無毒性
付加製造3Dプリント部品低密度、良好な印刷適性
サーマルスプレーコーティング高い硬度と耐摩耗性

チタンシリコンパウダーの調整された組成と特性は、産業全般にわたるこれらの重要な用途に適しています。

チタンシリコンパウダー
チタンシリコンパウダー 4

チタンシリコンパウダー仕様

チタンシリコンパウダーは、様々な国際規格や工業規格の下で入手可能です:

スタンダードグレード粒子サイズ不純物
ASTM B981グレード5、2363-150 μmFe、C、N制限
AMS 4995タイプA、B、C45-125 μmO、N、C制限
AP&CTSi6、TSi1020-63 μmカスタム・コンポジション

規格は、粒度分布、形態、流動特性、見かけ密度、および不純物に関する厳しい制限を規定する。認証基準を満たすことは、品質管理の保証に不可欠です。

チタンシリコンパウダー市場サプライヤー

チタンシリコンパウダーの主な世界的サプライヤーには以下のようなものがある:

会社概要生産能力価格
AP&C1500トン/年kgあたり55~75ドル
TLSテクニーク年間1000トンkgあたり45-90ドル
アメテック年間500トンkgあたり60~120ドル
サンドビック年間250トンkgあたり75-150ドル

価格設定は、注文量、粉体組成、粒子特性、仕様書通りの品質管理レベルによって決定されます。大口注文の場合、標準ロットの小口注文に比べ、価格交渉の余地が大きくなる傾向があります。

長所と短所 チタンシリコンパウダー

長所短所
高い強度対重量比スチールに比べて高価
優れた耐食性高温での酸素との反応性
優れた高温特性純チタンより低い延性
低毒性機械加工が難しいコンポジションもある
カスタマイズ可能なプロパティ限られたサプライヤーと生産能力

組成と製造方法を最適化することで、チタンシリコン粉末は、いくつかの制約はあるものの、比類ない性能を発揮する。

代替案との比較

対ステンレススチール: より高価だが、強度対重量比がはるかに高く、より高い温度に耐えられる。

対アルミニウム合金: 密度は高いが、環境安定性と機械的特性は高い

対チタン合金: より脆いが、優れた高温クリープ抵抗と弾性率

対タングステン合金: 密度が低く加工しやすいが、放射線遮蔽挙動に劣る

競合する先端合金の中で、 チタンシリコンパウダー シリコンをチタンと合金化することによって可能になる、テーラーメイドの特性ミックスに基づいて際立つ。

よくある質問

チタンシリコンパウダーに関するよくある質問をまとめました:

Q: チタンシリコンパウダーは何に使われるのですか?

A: チタンシリコンパウダーは、その優れた強度、耐熱性、生体適合性により、航空宇宙、自動車、生体医療機器、積層造形、溶射コーティングなどの高性能部品の製造に使用されている。

Q: チタンシリコンパウダーはチタンとシリコンを含んでいますか?

A: Ti-6Si、Ti-10Siなど様々な比率のチタンとケイ素からなる合金粉末です。

Q:チタンシリコンパウダーはどのような加工方法で使用できますか?

A: 主な加工ルートには、積層造形(3Dプリンティング)、粉末射出成形、溶射、プレス&スタンプを含む粉末冶金、焼結、熱間静水圧プレス(HIP)、熱処理などがある。

Q: チタンシリコンパウダーの機械的特性は?

A: 密度は4.1~4.5g/cm3、弾性率は110~160GPa、強度は500~1100MPa、伸びは5~15%、最高使用温度は空気中で700℃までである。特性は組成と加工に依存する。

Q: チタンシリコンパウダーは特別な保管や取り扱いが必要ですか?

A: 500℃を超えると急速に酸化し、脆い表面酸化物を形成する。そのため、コンタミネーションを抑制するためには、保管中や取り扱い中に不活性ガスを封入し、湿気を制限する必要がある。

Q:チタンシリコンパウダーに代わるものはありますか?

A: 代替材料としては、ステンレス鋼、チタン合金、アルミニウム合金、タングステン合金などがある。しかし、チタンシリコンは、強度、密度、剛性、生体適合性、高温安定性のバランスの取れた最高の特性を備えています。

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