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チタン合金の鍛造技術


チタン合金の鍛造技術

チタン合金 高強度、優れた耐食性、非磁性、優れた溶接性能などの優れた特性に加えて、超電導、水素貯蔵、メモリなどの一連の利点があります。したがって、チタン合金 航空宇宙、軍事産業、海洋開発、石油化学などの最先端分野で広く使用されています。さまざまなチタン合金製品の用途では、鍛造品は主に、高強度、靭性、および高信頼性を必要とするガスタービンコンプレッサーディスクおよび医療用人工骨に使用されます。そのため、鍛造品には高い寸法精度だけでなく、優れた特性と安定性を備えた材料が求められます。この記事では、チタン合金の鍛造技術について見ていきます。 。

チタン合金の鍛造技術

先に進む前に、チタン合金鍛造品のいくつかの用途を見てみましょう。

チタン合金鍛造品の用途

1。航空宇宙分野

世界のチタン材料の50%が航空宇宙分野で使用されています。軍用機の機体の30%はチタン合金を使用しており、民間航空機のチタンの量は徐々に増加しています。報告によると、ボーイング787は15%以上のチタンを使用しています。ボディに使用されているチタン合金は、 Ti-6Al-4V で表されています。 安全性が最も高い合金。航空宇宙分野では、ロケットや衛星推進エンジンの燃料タンク、液体燃料ターボポンプのブレード、サクションポンプのインレットセクションにチタン合金の鍛造品が使用されています。

2。発電用タービンブレード

火力発電用の蒸気タービンのブレードの長さを長くすることは、発電効率を改善するための効果的な手段ですが、ブレードを長くすると、ローターの負荷が増加します。ブレードとしてチタン合金鍛造品を使用すると、負荷を軽減でき、長さ1mの Ti-6Al-4V を使用できます。 高速回転蒸気タービンの端部にある合金ブレードは、1991年に実用化されました。

チタン合金の鍛造技術

チタン合金の熱処理では、加熱温度が非常に重要です。温度が低いほど変形抵抗が大きくなり、クラックなどの欠陥が発生しやすくなります。同時に、熱間加工プロセス中の変形速度にも大きく依存します。チタン合金の精密熱間金型加工では、鍛造金型の温度が鍛造品と同等以上に加熱されるため、鍛造中の鍛造品の温度低下を抑えることができます。

1。エンジンディスク部品の鍛造技術

航空機エンジンのディスク部品には、高い疲労強度と破壊靭性、および Ti-6Al-2Sn-4Zr-6Mo が必要です。 700K中温域では合金メッキ部品を使用しています。従来の加工方法はα-β帯での鍛造であり、その構造はβ相、等軸α結晶粒、細針状α二相構造であり、破壊靭性値が低い。この点を改善するために、ベータゾーンで加熱するベータ鍛造法が開発されました。

β鍛造法は、β相転移温度以上に鍛造品を加熱することで再結晶化するため、鍛造温​​度と加工変形が材料特性に大きな影響を与えます。変形を止めるために鍛造中に再加熱することはできません。

したがって、β鍛造では鍛造温度と変形量を厳密に制御する必要があります。 Ti-6Al-2Sn-4Zr-Mo合金の場合、加工温度は1073〜1323Kの範囲であり、十分な加工変形が必要であり、鍛造構造はすべて針状であり、破壊靭性値が向上します。

2。タービンブレード鍛造技術

タービンブレードは非常に薄く、鍛造プロセス中に温度が急速に低下するため、金型を正確に設計する必要があります。現在、上下のブローエネルギーを有効に利用してブレード表面を成形するプロセスが開発されています。平面鍛造を最初に行い、次に曲げ成形、最後に精密鍛造成形を行います。

3。リング製造技術

エンジンファンシェルとコンプレッサーシェルはすべてTi-6Al-4V合金圧延プロセスを使用しています。材料費が比較的高いチタン合金製品の場合、材料投入量の削減はコスト削減に非常に効果的です。一般的に、ニアネットシェイプ技術が使用されます。この技術により、材料の量が55%以上削減されます。厚いリングを加工する場合、クラックを避けるために、できるだけ圧力をかける必要があり、加工中のリングの構造や温度低下の制御に注意を払う必要があります。

要するに、チタン合金鍛造品の製造には、高品質の鍛造品を得るために適切な加工温度と適切な変形が必要です。このため、チタン鍛造品の製造工程では、チタン合金の特性を十分に発揮する必要があります。高品質の鍛造品を得るには、製造時に鍛造温度と塑性変形を適切に制御する必要があります。

結論

記事をお読みいただきありがとうございます。チタン合金の鍛造技術をより深く理解するのに役立つことを願っています。 。チタンおよびチタン合金について詳しく知りたい場合は、高融点金属(ARM)にアクセスすることをお勧めします。 詳細については。

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