純チタンは 882 度 (1620 度 F) で同素体変態を受けます。 882度以下→チタンは-Ti（アルファチタン）として存在します 882 度を超える → チタンは -Ti (ベータチタン) に変化します この相変態は、強度、延性、耐疲労性、耐熱性の大幅に異なる組み合わせを実現するためにチタン合金を設計できる最も重要な理由の 1 つです。 相（アルファチタン）: 安定、耐腐食性、溶接可能- アルファ チタンは六方最密充填（HCP）結晶構造を持っています。{0} 主な利点 優れた耐食性 優れた溶接性 優れた耐クリープ性 優れた高温安定性- 優れた生体適合性 制限事項 熱処理による大幅な強化はできない 先進合金と比較して中程度の強度 代表的な用途 化学処理装置 海水熱交換器 医療機器 淡水化システム 一般的なアルファ合金 グレード 1 チタン グレード2チタン グレード 7 チタン (Pd- 強化耐食性) 相 (ベータチタン): 成形可能、熱処理可能、超高強度- ベータチタンは体心立方晶（BCC）結晶構造を持っています。{0} 主な利点 優れた冷間成形性 深い焼入性 熱治療の反応- 非常に高い強度の可能性 一部の生物医学用途向けに弾性率が低い 制限事項 アルファ合金よりも熱安定性が低い 合金添加により高価になる 代表的な用途 航空宇宙用ファスナー 歯列矯正用ワイヤー 着陸装置コンポーネント 高強度のスプリング- 一般的なベータ合金 ベータ C (Ti-3Al-8V-6Cr-4Mo-4Zr) Ti-15V-3Cr-3Sn-3Al Ti-5553 Ti-10V-2Fe-3Al + チタン合金: 両方の長所を生かした 最も広く使用されているチタン合金には、アルファ相とベータ相の両方が含まれています。 これらの合金は以下を組み合わせています。 高強度 優れた耐疲労性 良好な溶接性 優れた耐食性 熱処理能力- 最も人気のある合金: Ti-6Al-4V (グレード 5 / TC4) Ti-6Al-4V は世界のチタン合金消費の大部分を占めています。 アルミニウム（Al）は相を安定化します バナジウム(V)は相を安定化します アプリケーション 航空機構造部品 タービン部品 整形外科用インプラント 船舶用ハードウェア 3Dプリントされたチタンパーツ 医学的変異 Ti-6Al-4V ELI (グレード 23、ASTM F136) 元素の合金: 誰が何を安定させるのか? スタビライザー これらはアルファ-から-への変態温度を上昇させます。 アルミニウム(Al) 酸素(O) 窒素(N) カーボン(C) スタビライザー これらは変態温度を下げ、室温でベータ相を保持できます。 同形ベータ安定剤 バナジウム(V) モリブデン(Mo) ニオブ(Nb) タンタル(Ta) 共析ベータ安定剤 鉄(Fe) クロム(Cr) マンガン(Mn) 中立的な要素 ジルコニウム(Zr) 錫(Sn) これらにより、位相バランスを大きく変えることなく、全体的な機械的特性が向上します。 チタン合金の分類 アルファ合金 例：TA1、TA2、グレード1、グレード2 特徴： 優れた耐食性 優れた溶接性 安定した微細構造 アルファ-ベータ合金 例: TC4、Ti-6Al-4V、Ti-6242 特徴： バランスの取れた強度と靭性 熱処理可能 航空宇宙および医療分野で広く使用されています ベータ合金 例: TB5、Ti-5553、ベータ C 特徴： 超-高強度 優れた冷間成形性 高度な航空宇宙アプリケーション 3D プリントにおいてアルファ段階とベータ段階が重要な理由 レーザー粉末床融合（LPBF）と電子ビーム溶解（EBM）では、冷却速度がアルファ-相の進化に大きく影響します。 メーカーは以下を使用しています: 溶体化処理と時効処理 熱間静水圧プレス (HIP) 歪取り焼鈍 制御するには： マルテンサイト変態 疲労性能 残留応力 微細構造の均一性 これは、航空宇宙分野の-認定を受けたインプラント-グレードの積層造形にとって重要です。 医療用インプラントにおいてなぜ重要なのか 現代のインプラント設計者は、次のような利点があるため、ベータチタン合金を使用することが増えています。 弾性率が低い 応力シールドの低下 オッセオインテグレーションの向上 MRI互換性 優れた生体適合性 人気のある生体用合金には次のようなものがあります。 Ti-6Al-4V ELI Ti-13Nb-13Zr Ti-24Nb-4Zr-8Sn 航空宇宙において重要な理由 航空宇宙エンジニアは位相バランスを調整して以下を最適化します。 比強度 耐疲労性 破壊靱性 耐クリープ性 ダメージ耐性 例: 機体用Ti-6Al-4V コンプレッサー部品用 Ti-6242 着陸装置および構造鍛造品用の Ti-17 および Ti-5553 簡単なまとめ アルファとベータは結晶構造であり、別個の金属ではありません。 882度は純チタンの相変態温度です。 アルファ相は安定性、耐食性、溶接性を提供します。 ベータ相は、成形性と熱処理可能な超高強度を備えています。{0} Ti-6Al-4V などのアルファ-ベータ合金は、最高の全体的なパフォーマンスを提供します。 位相制御は、航空宇宙、医療、海洋、積層造形におけるチタン合金設計の基礎です。
