航空機や宇宙機において、チタン合金はどこで使用されているのでしょうか？

チタンは、航空機の主要な構造材料であり、特にエンジンのファン、コンプレッサーディスク、およびブレードに使用されています。その耐荷重性、耐熱性、軽量性、および信頼性を兼ね備えていることから、打ち上げロケット、宇宙ステーション、宇宙船、ミサイル、その他の過酷な条件にさらされるシステムにも活用されています。.

機体用合金は一般的に350°C以下の環境で使用され、高い比強度、靭性、耐疲労性、および溶接性が求められます。代表的な部品には、着陸装置、フレーム、梁、外板、および熱シールドなどがあります。エンジン用途としては、コンプレッサーディスク、ブレード、ドラム、ローター、ケーシングなどが挙げられます。 イリューシン Il-76 では、着陸装置や荷重を支えるビームに高強度の BT22 チタンが使用されており、F-22 では高温となる後部胴体周辺に薄肉チタン構造が採用されている。J-20 の機体構造において、チタンは重量比で約 20% を占めている。 チタン製締結部品には、リベット、ボルト、ロックボルト、チタン・ニオブ合金リベット、および接着ナットなどがある。.

航空宇宙設計者がチタンを選ぶ理由

1. 構造荷重の低減： チタンの密度は低い一方で、その強度は中強度鋼に匹敵する。その高い比強度により、設計者は着陸装置や梁、その他の構造物において鋼材の代わりにチタンを使用することができる。.
2. 高温対応能力： Ti-6Al-4Vは350°C前後で長期間にわたって使用可能である一方、Ti-6.5Al-3.5Mo-1.5Zr-0.3Siはコンプレッサーの構成部品として500°C前後で使用できる。空力加熱が高まるにつれて、チタンはマグネシウムやアルミニウムよりも強度を維持しやすい。.
3. 複合材料との適合性： 同様の剛性・強度の設計挙動と、比較的近い電気化学電位により、軽量化が促進され、ガルバニック腐食のリスクが低減される。.
4. 耐食性と耐用年数： 高い疲労寿命と耐食性により、長寿命で高信頼性の航空機およびエンジンの実現を支えています。.

代表的な用途