アルファチタン合金：組織、物性、熱処理

アルファチタン合金は主にアルファ相を含み、フルアルファ合金またはニアアルファ合金に分類される。ベータ相がほとんどないか全くないため、従来の熱処理による強化は不可能であり、固溶強化と結晶粒微細化が主な強化メカニズムとなる。Al、O、Zr、Sn、Siは重要な添加元素である。 アルミニウム含有量は、脆い秩序α2（Ti3Al）相の形成を抑制するため、一般的に6%未満に抑えられている。酸素は強力な格子間強化をもたらすが、延性を低下させる。また、ニアアルファ合金では、シリコンを用いて耐クリープ性を向上させている。.

商業用純チタン

商業用純チタン（CPチタン）は、国際的には一般的にASTMグレード1～4として分類されていますが、これらはあくまで一般的な枠組みとして提示されているものであり、中国のグレードと一対一で置き換えられるものではありません。.

完全アルファ微細構造

完全アルファ合金は、溶接性、耐食性、延性、ノッチ靭性、および−253°Cという低い延性から脆性への転移温度を備えています。 等軸結晶粒は、α-β加工に続いて再結晶焼鈍を行うことで形成されます。強度は結晶粒微細化に比例し、酸素含有量が最も低いCPグレードの場合、その関係式は「降伏強度 = 231 MPa + 10.5d」となります。^−1/2. ベータ相からの急速冷却では、針状または板状のアルファプライムマルテンサイトが生成される一方、緩慢な冷却では粗大なラメラ状コロニーが生成される。ラメラ構造は、引張強度や疲労強度、延性を犠牲にする代わりに、より優れた破壊靭性と耐クリープ性を備えている。.

Ti-5Al-2.5Snは、高い極低温強度と靭性を兼ね備えており、約−253°Cの液体窒素貯蔵容器に使用されています。.

ニア・アルファ合金

ニアアルファ合金は、ガスタービン圧縮機用途において、約600°Cまでの耐クリープ性、耐酸化性、および強度を備えています。 その例としては、Ti-1100、IMI 834、BT18yなどが挙げられる。Mo、Nb、またはVを少量添加すると、ベータ相の形成が抑制され、鍛造性が向上する。ZrおよびSnはアルファ相を強化し、Si、C、および希土類元素の添加はクリープ耐性を向上させることができる。.

アルファ-ベータ領域での鍛造および熱処理により、一次等軸アルファと、二次ラメラ状アルファを含む変態ベータからなる二峰性組織が形成される。この組織は、クリープ、破壊靭性、および疲労特性のバランスを保つ。.

ベータ相溶液処理後の冷却を速く行うと、アルファ相の薄板状組織が形成され、強度は高まるが、延性は低下する。IMI 834においてベータ相の含有量を増やすと、クリープ特性は改善される可能性があるが、疲労性能は低下する。時効処理や長時間の暴露により、秩序あるα2相およびTi5Si3シリサイドが析出することがあり、これにより常温および高温での強度は向上するが、延性は低下する。.