チタン合金の鍛造プロセスは、航空および航空宇宙製造で広く使用されています。
チタン合金の主な特徴は、小さな比重、高強度、および良好な耐熱性および耐食性である。それらは航空機の重量を大幅に減らす現代の航空機応力部品の主要材料となっています。その中で、TC4(Ti-6AL-4V)およびTC4(Ti-6AL-4V)およびTB6チタン合金鍛造品は、航空製造において広く使用されている。
チタン合金の分類と鍛造工程
室温での微細組織によれば、チタン合金は、α型合金、α+β型合金およびβ型合金の3つのタイプに分けることができる。このうち、α型合金やα+β型合金の熱可塑性は変形速度とほとんど関係がなく、β型合金は変形速度とほとんど関係がありません。鍛造性は良好であるが、温度が低すぎるとα相析出を引き起こすことがある。
チタン合金の鍛造工程は、鍛造温度とβ変態温度の関係により、従来の鍛造と高温鍛造に分かれています。
チタン合金の従来の鍛造
一般的に変形したチタン合金は、通常、従来の鍛造と呼ばれるベータ変態温度以下で鍛造される。(α+β)相領域におけるビレットの加熱温度に応じて、鍛造用の上部二相領域と鍛造用下部二相領域とに細分化することができる。
下部二相鍛造
下部二相域での鍛造は、一般に、β変態温度より40〜50°C低いところで加熱鍛造することにより行われる。このとき、一次α相とβは同じであり、変形に関与する。変形温度が低いほど、変形に関与するα相の数が多くなります。β領域の変形と比較して、下層の二相領域におけるβ相の再結晶過程が急速に加速され、再結晶によって形成された新たなβ粒は、変形した元のβ粒界に沿って析出するだけでなく、β粒界およびα板においても析出する。中間層内β内で発生します。このプロセスによって製造される鍛造品は、高強度および良好な可塑性を有するが、それらの破壊靭性およびクリープ特性は依然として大きな可能性を秘めている。
上部二相鍛造
β/(α+β)変態点より10~15°C低い温度で鍛造を開始します。変形後の最終的な微細組織は、微細組織のクリープ性能および破壊靭性を改善し、チタン合金に可塑性、強度および靭性の両方を持たせることができる、より多くのβ変態微細組織を含む。
チタン合金の高温鍛造
「ベータ鍛造」としても知られており、2つのタイプに分けられます:1つ目はビレットをベータ領域で加熱し、ベータ領域で鍛造を開始して完了するプロセス方法です。2つ目は、ビレットがベータ領域で加熱され、鍛造がベータ領域で開始されることです。二相領域における鍛造工程を完結させるために多量の変形を制御し、「サブベータ鍛造」と呼ぶ。二相域鍛造と比較して、β鍛造はより高いクリープ強度および破壊靭性を得ることができ、チタン合金の周期疲労特性の改善にも有益である。
チタン合金の等温鍛造
このプロセスは、材料の超塑性とクリープ機構を使用してより複雑な鍛造品を製造し、金型を予熱して760〜980°Cの範囲に維持する必要があります。油圧プレスは所定値で圧力を加え、プレスの作動速度はブランクによって決定される。変形抵抗は自動的に調整されます。金型は加熱に変わるので、焼入れを避けるためにこのような高速移動ビームを使用する必要はありません。航空機に使用される鍛造品の多くは薄肉と高リブの特性を有するため、このプロセスは、特定のタイプの国内航空機用のTB6チタン合金の等温精密金型鍛造プロセスなど、航空製造に適用されています。
