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Ti-8Al-1Mo-1V(20 級)

高剛性のニアアルファ型チタン合金で、航空宇宙分野の 3D プリンティングにおいて優れた耐熱性とクリープ強度を発揮します。

Ti-8Al-1Mo-1V(20 級)は、455°C までの高剛性、クリープ抵抗、および熱安定性のために開発されたニアアルファ型チタン合金です。優れた耐食性と溶接性で知られ、持続的な熱負荷にさらされる航空宇宙用構造部材に一般的に使用されます。

チタン合金の 3D プリンティングにより、20 級は軽量な機体部品、外皮、および高温用ファスナーの製造に利用されます。積層造形は材料効率を向上させ、最適化された形状を持つ高性能部品の生産を可能にします。

Ti-8Al-1Mo-1V 類似グレード表

国/地域

規格

グレードまたは呼称

米国

ASTM

Grade 20

米国

UNS

R54820

ロシア

GOST

BT18

中国

GB

TA18

Ti-8Al-1Mo-1V 総合特性表

カテゴリ

特性

物理的特性

密度

4.37 g/cm³

融点範囲

1635–1675°C

熱伝導率 (20°C)

7.0 W/(m·K)

熱膨張率 (20–500°C)

8.5 µm/(m·K)

化学組成 (%)

チタン (Ti)

残部

アルミニウム (Al)

7.5–8.5

モリブデン (Mo)

0.7–1.3

バナジウム (V)

0.7–1.3

鉄 (Fe)

≤0.30

酸素 (O)

≤0.15

機械的特性

引張強さ

≥965 MPa

降伏強さ (0.2%)

≥895 MPa

破断伸び

≥10%

ヤング率

125 GPa

硬さ (HRC)

32–36

Ti-8Al-1Mo-1V の 3D プリンティング技術

Ti-8Al-1Mo-1V は、選択的レーザー溶融法(SLM)、直接金属レーザー焼結法(DMLS)、および電子ビーム溶融法(EBM)と互換性があり、それぞれが航空宇宙用途向けに最適化された機械的特性を持つ高分解能の造形を提供します。

適用プロセス表

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

航空宇宙用外皮、ファスナー

DMLS

±0.05–0.2 mm

非常に良い

優れている

構造パネル、機体部品

EBM

±0.1–0.3 mm

良い

非常に良い

大型の熱負荷部品

Ti-8Al-1Mo-1V 3D プリンティングプロセス選定原則

SLMは、厳密な公差(±0.05–0.2 mm)と軽量構造設計を必要とする精密な航空宇宙部品に推奨されます。特にファスナー、薄肉フレーム、および荷重伝達コネクタに適しています。

DMLSは、中程度の複雑さと高い強度を持つ中サイズの航空宇宙部品(荷重支持ブラケットや曲面外皮構造など)に理想的です。

EBMは、熱応力を持つ大規模部品に最適であり、バルクヘッドリングや翼根部などのように、安定した微細組織と耐高温能力を提供します。

Ti-8Al-1Mo-1V 3D プリンティングの主要課題と解決策

熱勾配に起因する応力と部品の反りが主要な問題です。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)は、疲労強度と寸法精度を向上させます。

性能を維持するためには気孔率を最小限に抑える必要があります。最適化されたレーザーパラメータ(出力:250–400 W、走査速度:600–900 mm/s)と HIP を組み合わせることで、99.8% 以上の部品密度を実現し、クリープ特性と疲労特性を維持します。

表面仕上げ(Ra 8–15 µm)は部品の寿命に影響します。CNC 加工電解研磨を使用して Ra 0.4–1.0 µm を達成し、航空宇宙基準を満たします。

粉末は、長期的な性能を損なう可能性のある汚染を避けるため、不活性条件下(O₂ < 200 ppm、RH < 5%)で保管する必要があります。

業界適用シナリオと事例

Ti-8Al-1Mo-1V は以下の分野で広く適用されています:

  • 航空宇宙:翼桁、胴体パネル、エンジンフェアリング、および高温ゾーン用ファスナー。

  • 防衛:ミサイル本体構造、熱遮蔽板、および UAV フレーム。

  • 航空エンジン:圧縮機ケーシングおよび熱疲労にさらされるサブコンポーネント。

最近の航空宇宙プログラムでは、SLM で製造された 2 級の翼リブ構造を採用し、精密な形状と HIP によって強化された微細組織により、重量を 18% 削減し、疲労寿命を 25% 以上延長しました。

よくある質問(FAQ)

  1. 航空宇宙用途における Ti-8Al-1Mo-1V による 3D プリンティングの主な利点は何ですか?

  2. 構造部材において、Ti-8Al-1Mo-1V は Ti-6Al-4V と比較してどうですか?

  3. 20 級合金に最も効果的な 3D プリンティング方法はどれですか?

  4. Ti-8Al-1Mo-1V 部品を最適化するために必要な後処理は何ですか?

  5. Ti-8Al-1Mo-1V の熱性能から最も恩恵を受けるアプリケーションは何ですか?

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