Ti-6Al-4V(グレード 5) は、強度、耐食性、軽量性の優れた組み合わせにより、積層製造において最も広く使用されているチタン合金です。長期的な耐久性と疲労強度が求められる航空宇宙、医療、産業環境において信頼性の高い性能を発揮します。
チタンの 3D プリンティング を利用することで、Ti-6Al-4V は航空機用ブラケット、整形外科用インプラント、軽量構造部品などの高性能部品の効率的な生産を可能にし、精度と機械的完全性の両方を実現します。
国/地域 | 規格 | グレードまたは呼称 |
|---|---|---|
米国 | ASTM | グレード 5 |
米国 | UNS | R56400 |
中国 | GB | TC4 |
ロシア | GOST | BT6 |
カテゴリ | 特性 | 値 |
|---|---|---|
物理的特性 | 密度 | 4.43 g/cm³ |
融点範囲 | 1604–1660°C | |
熱伝導率 (20°C) | 6.7 W/(m·K) | |
熱膨張率 (20–500°C) | 8.6 µm/(m·K) | |
化学成分 (%) | チタン (Ti) | 残部 |
アルミニウム (Al) | 5.5–6.75 | |
バナジウム (V) | 3.5–4.5 | |
鉄 (Fe) | ≤0.30 | |
酸素 (O) | ≤0.20 | |
機械的特性 | 引張強さ | ≥950 MPa |
降伏強さ (0.2%) | ≥880 MPa | |
破断伸び | ≥10% | |
ヤング率 | 110 GPa | |
硬さ (HRC) | 32–36 |
Ti-6Al-4V は、選択性レーザー溶融法(SLM)、直接金属レーザー焼結法(DMLS)、電子ビーム溶融法(EBM)に対応しており、これらはいずれも航空宇宙、医療、産業用途向けの高品质な荷重支持部品を生産します。
技術 | 精度 | 表面品質 | 機械的特性 | 適用用途 |
|---|---|---|---|---|
SLM | ±0.05–0.2 mm | 優れている | 優れている | 航空宇宙、医療、工具 |
DMLS | ±0.05–0.2 mm | 非常に良い | 優れている | プロトタイピング、精密部品 |
EBM | ±0.1–0.3 mm | 良い | 非常に良い | 大型航空宇宙および産業用 |
SLM は、航空宇宙用ブラケットや手術用器具など、厳密な公差(±0.05–0.2 mm)が求められる精密部品に最適です。
DMLS は、優れた機械的性能と微細なディテールを持つ機能性プロトタイプ、複雑な形状、医療グレード部品の製造に最適です。
EBM は、大型構造部品に最適であり、熱的に過酷なアプリケーション向けに優れた微細組織制御と高い造形速度を提供します。
温度勾配により残留応力や変形が発生する可能性があります。これらは、最適化されたサポート構造 および 920–950°C、100–150 MPa での熱間等方圧加圧(HIP) によって軽減され、疲労強度を向上させ内部空隙を除去します。
気孔率は、調整されたレーザーパラメータ(250–400 W、走査速度 600–1000 mm/s)とそれに続く HIP 処理により低減され、部品密度は 99.9% を超えます。
表面粗さ(Ra 8–15 µm)は疲労や摩耗に影響します。CNC 加工 と電解研磨 により表面を Ra 0.4–1.0 µm まで仕上げ、航空宇宙および医療要件を満たします。
酸素の取り込みを防ぐために環境管理が不可欠であり、粉末は O₂ < 200 ppm かつ RH < 5% の条件下で処理する必要があります。
Ti-6Al-4V は以下の分野で広く使用されています:
航空宇宙: ブラケット、フレーム、ダクトシステム、衛星部品。
医療: 大腿骨ステム、外傷用プレート、歯科アバットメント、整形外科用インプラント。
産業: 工具、バルブ、耐食性構造部品。
最近の航空宇宙アプリケーションでは、SLM で製造された Ti-6Al-4V 製ブラケットが、機械加工された代替品と比較して重量を 25% 削減し、疲労性能を 30% 向上させ、認証を加速しコストを削減しました。
Ti-6Al-4V(グレード 5)が 3D プリンティングで最も一般的な合金である理由は何ですか?
3D プリンティングされたグレード 5 チタン部品から最も恩恵を受ける業界はどこですか?
航空宇宙および医療分野における Ti-6Al-4V の主な利点は何ですか?
Ti-6Al-4V 部品の主要な後処理方法は何ですか?
積層製造において、Ti-6Al-4V は Ti-6Al-4V ELI と比較してどうですか?