1。井戸を超えて-既知の高強度-と-重量比、航空宇宙および医療産業の重要な材料とするチタン合金を作る他の基本的な特性は何ですか？
強度-と-重量比は最重要ですが、チタン合金の他のいくつかの内因性特性は、これらの高い-パフォーマンスセクターにとって等しく重要です。
例外的な腐食抵抗：チタンは自然に密な、接着性、安定した酸化物層（Tio₂）を形成し、損傷した場合に即座に改革します。これにより、チタンバーは、塩水、体液、塩化物、多くの化学物質を含む幅広い環境に非常に耐性があり、特定の培地でアルミニウムやステンレス鋼をはるかに超えています。
生体適合性：これが医療インプラントの鍵です。チタンは非-有毒であり、人体によって拒否されていません。そのオッセオインテグレーション能力{-骨がチタン表面に成長して接着する能力-は、脊髄棒、股関節茎、骨ネジで使用される整形外科バーに理想的な材料になります。
疲労性能：チタン合金は優れた疲労強度を示します。つまり、故障前に多数の循環荷重サイクルに耐えることができます。これは、ジェットエンジン（たとえば、コンプレッサーディスク）と加圧サイクルの対象となる機体コンポーネントの部品を回転させるためには絶対に不可欠です。
弾性率：チタン弾性率は鋼の約半分であり、より柔軟性があることを意味します。この制御された柔軟性は、骨の弾性係数に近い一致すると、ストレスシールドを減らすのに役立つ整形外科インプラントなどの用途で有益です。
2.グレードTi-6AL-4V（グレード5）および商業的に純粋なチタン（グレード2）が最も一般的です。エンジニアはいつより強いTi-6AL-4V合金よりもCPチタンのバーを指定しますか？
CPチタンとTi - 6AL-4Vの選択は、強度、形成性、耐食性の間の古典的なトレードオフです。
CPチタン（グレード1 - 4）を指定しますが、最も高いレベルのフォーカビリティ、延性、および耐食性が必要であり、極端な機械的強度が主要なドライバーではありません。 CPチタンは、コールドフォーム、曲がり、溶接が簡単です。化学処理装置（たとえば、熱交換器シェル、配管）、海洋成分、および医療用インプラントに指定されています。ここでは、合金のより高い強度（頭蓋板）の強度なしで最大の柔軟性と生体適合性が必要です。
Ti - 6Al - 4V（グレード5）を指定します。高強度、疲労抵抗、および温度パフォーマンスの上昇（最大400度 / 750度F）が重要です。これは、航空宇宙構造コンポーネント（着陸装置ビーム、エンジンマウント）、タービンエンジンコンポーネント、大腿骨茎や整形外科外傷装置などの高ストレス医療インプラントのための主力です。トレードオフは、CPチタンよりも延性がなく、形成および機械が困難であることです。
3.チタン合金バーに関連する主要な機械加工の課題は何ですか？また、それらを克服するために使用される戦略は何ですか？
マシンチタンは、その材料特性のために難しいことで有名です。
低熱伝導率：切断中に発生した熱は、チップやワークピースに消散しません。代わりに、それは切削工具の端に集中し、迅速なツールの摩耗と故障につながります。
高い化学反応性：機械加工中に遭遇した高温では、チタンは道具材料（炭化物など）と反応し、胆汁、接着、拡散摩耗を引き起こし、ツールを分解します。
作業硬化：チタンは切断中に-硬化し、その後のパスをさらに困難にし、管理しないと表面仕上げが不十分になります。
これらの課題を克服するための戦略は次のとおりです。
シャープツール：シャープ、ポジティブ- rake -角度ツールを使用して、摩擦と熱を減らすために特殊なコーティング（例えば、ティアン）を備えた角度ツールを使用します。
低速、高飼料速度：熱の発生を管理するために低い切断速度を使用しますが、より高い飼料レートを使用して、-硬化ゾーンよりもツールを先に保ちます。
High -圧力冷却剤：High -圧力クーラントを使用して、切断界面に正確に向けられた圧力冷却剤が重要です。熱を除去し、切断を潤滑し、チップを洗い流し、re -切断を防ぎます。
リジッドセットアップ：工作機械、ワーク、フィクスチャの極端な剛性を確保して、チタンの弾力を打ち、おしゃべりを避けます。
4.チタン合金バーの微細構造（例えば、アルファ、ベータ、アルファ-ベータ）は、アプリケーションの機械的特性と選択にどのように影響しますか？
合金要素と結果として生じる微細構造は、チタン合金の能力を定義します。 3つの主なクラスは次のとおりです。
アルファ合金（例、cp ti、ti、ti - 5al - 2.5Sn）：これらは非-熱処理可能であり、主に固形溶液の強化によって強化されます。それらは、優れた溶接性、高温でのクリープ抵抗、および良好な腐食抵抗を示します。これらは通常、化学処理および極低温アプリケーションで使用されます。
Alpha -ベータ合金（例：Ti-6al-4V）：これは最も一般的なクラスです。それらは、形質転換されたベータマトリックス内の細かいアルファ粒子を沈殿させる熱処理（溶液処理と老化）によって強化できます。これにより、強度、延性、疲労強度の優れたバランスが得られます。これらは、ほとんどの航空宇宙および医療アプリケーションのデフォルトの選択肢です。
ベータ合金（例：ti - 10V - 2fe-3al、ti-15v-3cr-3sn-3al）：これらはベータ安定剤が豊富です（eg、v、mo、cr）。彼らは非常に高い強度（クラスの最高）、厚いセクションで優れた硬化性、溶液処理された状態での形成性の向上を提供します。ただし、延性が低く、より密度が高い可能性があります。それらは、着陸装置やスプリングなどの高強度航空宇宙コンポーネントで使用されます。
5。添加剤製造（AM）の文脈では、伝統的に製造されたチタン合金バーの役割は何ですか？
複雑なチタン部品を生産するためのAM（または3Dプリント）の成長にもかかわらず、伝統的な錬鉄製のバーは絶対に不可欠であり、しばしば補完的なものです。
AM用の原料：多くの金属AMプロセス、特に指示されたエネルギー堆積（DED）は、チタン合金バーストックを原料として使用します。バーは、エネルギー源（レーザー/電子ビーム）によって溶けるようにワイヤとして機械に供給されます。
鍛造用のビレット：重要な航空宇宙コンポーネントは、多くの場合、大きなチタンバー（ビレット）から鍛造されており、特に優れた機械的特性を実現します。 AM部品は、多くの場合、同様の密度を達成するために高温等吸着プレス（股関節）ステップを必要とします。
バーストックからの機械加工：多くのアプリケーションでは、より経済的で高速であり、特により単純な幾何学、高-ボリューム生産、または錬金術棒の異方性特性のために、ソリッドバーからコンポーネントを単純に機械加工するためのより良い特性を提供します。
ハイブリッド製造：一般的なアプローチは、AMを使用して、- net -形状のpreformを構築することです。この機械加工の固定具とツールは、多くの場合、高-強度チタンバーストックから作られています。
