熱間押出し中のチタン合金ロッドの構造変化

一般に機械的特性として知られているチタンの機械的特性は、純度と密接に関連しています。 高純度チタンは、機械加工性に優れ、伸び・収縮性に優れていますが、強度が低く、構造材料には適していません。 工業用純チタンは、適切な不純物を含み、強度と可塑性が高く、構造材料の製造に適しています。 チタンおよびチタン合金ブランクの熱伝導率は低く、熱間押出し時に表層と内層の間に大きな温度差が生じます。 押出バレルの温度が400度の場合、温度差は200〜250度に達する可能性があります。 吸引強化とブランク部分の大きな温度差の複合的な影響下で、ブランクの表面と中央の金属は非常に異なる強度と塑性特性を生み出し、押し出しプロセス中に非常に不均一な変形を引き起こします。 それは大きな追加の引張応力を生成し、それが押し出された製品の表面の亀裂および亀裂の原因となる。 チタンおよびチタン合金製品の熱間押出プロセスは、アルミニウム合金、銅合金、さらには鋼よりも複雑であり、チタンおよびチタン合金の特殊な物理的および化学的特性によって決定されます。

これまでのところ、チタンロッドの押し出しプロセスでは潤滑剤を使用する必要があります。 主な理由は、チタンが980度と1030度の温度で鉄ベースまたはニッケルベースの合金金型材料と可融性の共晶を形成し、それによって金型が強く摩耗するためです。 グラファイト潤滑剤を使用すると、製品の表面に深い縦方向の引っかき傷が形成される可能性があります。これは、 機械加工-チタン 型にくっついているロッドとチタン合金ロッド。 ガラス潤滑剤でプロファイルを押し出すと、新しいタイプの欠陥「ピッチング」、つまり製品の表層の亀裂が発生します。 研究によると、「マーカー」の出現は、チタンおよびチタン合金の熱伝導率が低く、ビレットの表層が激しく冷却され、可塑性が急激に低下するためです。

チタン合金は、低強度、高塑性、中強度、高強度に分類され、200（低強度）〜1300（高強度）MPaの範囲ですが、一般的にチタン合金は高強度合金と見なすことができます。 。 それらは中程度の強度であると考えられているアルミニウム合金よりも強く、特定の種類の鋼の強度を完全に置き換えることができます。 150°Cを超える温度でのアルミニウム合金の強度の急激な低下と比較して、一部のチタン合金は600°Cでも良好な強度を維持できます。コンパクトな金属チタンは、軽量で強度が高いため、航空業界から高く評価されています。高温でアルミニウムよりも高い強度を維持できるアルミニウム合金。 チタンの密度は鋼の57％であるため、比強度（強度/重量比または強度/密度比を比強度と呼びます）が高く、耐食性、耐酸化性、耐疲労性に優れています。 チタン合金の3/4が航空構造用合金に代表される構造材料として使用され、主に耐食性合金として使用されています。 チタン合金は、高強度、低密度、優れた機械的特性、優れた靭性、耐食性を備えています。 さらに、チタン合金はプロセス性能が低く、切断が困難です。 熱間加工では、水素、酸窒化物、炭素などの不純物を非常に吸収しやすくなります。 また、耐摩耗性が低く、製造工程が複雑です。 チタンの工業生産は1948年に始まりました。航空産業の発展の必要性により、チタン産業は平均年間約8％の成長率で成長することができました。 現在、世界のチタン合金加工材の年間生産量は、約40,000種類のチタン合金グレードで30万トン以上に達しています。 最も広く使用されているチタン合金は、Ti-6Al-4V（TC4） 'Ti-5Al-2.5Sn（TA7）および工業用純チタン（TA1、TA2、TA3）です。

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