I. 相組成と合金の分類
チタン882 度未満では相 (hcp、最密六方晶) として存在し、882 度を超えると相 (bcc、体心立方晶) として存在します。-合金元素の添加により相転移温度が変化し、その結果、異なるマトリックスの微細構造が生じます。
/near- 合金 (TA シリーズ。near- の例には、Ti-6242、Ti-834、IMI シリーズなど): Al、O、N、C、Zr、Sn が相を安定化します。準合金には、Mo、Nb、Si などの安定化元素が少量含まれています。これらの合金は、安定した微細構造、良好な溶接性、耐クリープ性を備えています。ただし、時効によって大幅に強化することはできず、強度の上限は + または合金の上限よりも低くなります。
+ 合金 (TC シリーズ、例: GR5/Ti-6Al-4V、TC11、TC18 の特定の条件): Al は相を安定させ、V/Mo/Fe/Mn/Cr/Cu は相を安定させます。これらの合金は溶体化処理と時効硬化を受けることができ、強度、延性、靱性の最適な組み合わせを提供します。これらは航空宇宙構造の主力です。
/near- /準安定合金 (TB シリーズ、例: Ti-55531、TB18、Ti-15Mo、Ti-13Nb-13Zr): 高 Mo/V/Cr/Fe/Nb 含有量。相変態温度が低い。溶液急冷は準安定状態を保ちます。エージングにより、微細な/ω/金属間化合物相が析出します。超高強度を達成することは可能ですが、延性と熱安定性の間のトレードオフが必要です。
特殊シリーズ: Ti-Al 金属間化合物 (₂/Ti₃Al、/TiAl)、生体適合性低弾性率合金 (Nb/Zr/Ta/Mo)、耐食性-純チタン/チタン-パラジウム合金など。これらは、主要なチタン シリーズの従来の構造枠組みには従いませんが、共通の微細構造と特性の関係を共有しています。
II.典型的な微細構造のタイプと性能パターン
+ チタンの最も一般的に使用される「4 つの微細構造タイプ」の比較が適用されます。この結論は、- および - のラメラ系に拡張することもできます。等軸微細構造: 低温鍛造/圧延とそれに続く + 相領域での焼鈍により、一次等軸 > 50% が得られ、残りは変態されます。この微細構造は、最高の可塑性、高-および低-サイクル疲労耐性、熱安定性、耐ノッチ性を提供します。ただし、破壊靱性、耐クリープ性、耐クリープ性{10}}は比較的低いです。等軸微細構造を備えた GR5 は、疲労が重要な部品や機体の接合部に一般的に使用されています。-
二相-/デュオ-相構造: 2 相領域の上部または相変態点の近くで処理されます。-孤立した一次等軸（通常は<50%, usually 25–30%) and plate-like secondary α in the β-transformed matrix. Balances fatigue strength and toughness; in high-temperature titanium alloys, primary α is often controlled at 15–20% or 25–30% to balance creep, fatigue, and toughness. Near-α/high-temperature titanium dual-phase structures can adjust creep and LCF by controlling the primary α fraction.
バスケットウィーブ微細構造: 領域内の変形または相境界を越えた処理によって形成され、ラメラがバスケット状のパターンに織り込まれています。-連続した粗い粒界や薄い粒界は存在しない。二相/等軸構造と比較して、総合的な強度と靭性、亀裂伝播抵抗、耐クリープ性に優れ、ウィドマンシュテッテン構造よりも優れた延性を備えています。- GR5 バスケットウィーブは、その総合的な特性により好まれることがよくあります。
ワイス/完全ラメラ微細構造: 相変態温度を超える温度での溶体化処理または鍛造とその後の徐冷により、粗大な一次粒子 + 粒子間 + 平行な粒子内-束が形成されます。束内では、ラメラは同じ配向を共有し、ラメラ間に残ります。この微細構造は、最高の破壊靱性、耐クリープ性、耐久性を提供します。しかし、可塑性と耐疲労性は最も劣っており、過度に厚い粒界と過度に大きな束によってさらに悪化します。
マルテンサイト/準安定微細構造（積層造形、焼入れ）: 急速凝固または水焼入れにより、' (六方晶系マルテンサイト) および '' (斜方晶系、-安定化元素が豊富) が生成され、その後、焼鈍および焼鈍時に分解します。 SLM GR5 は通常、高い異方性を備えた柱状のプライア - と針状の ' を示します。 750 ～ 950 度で焼鈍すると、応力が軽減され、延性が向上します。
マルチ-レベルのラメラ構造（-に近い/高-強度）: 元の粒子→バンドル→ラメラ→中間層→細かく熟成。溶体化処理温度が上昇すると、前-とバンドルが粗大化します。ラメラは、冷却および老化条件に応じて、より細かくなったり粗くなったりすることがあります。粒界の厚みが増すと延性が低下しますが、より広い束とより細かいラメラは界面の強化を高めます。
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