Ti-6al-4V グレード 5 Eli チタン プレート

Ti-6Al-4V は TC4 としても知られ、90% のチタン (Ti)、6% のアルミニウム (Al)、および 4% のバナジウム (V) で構成される合金です。いくつかの重要な要因により、純チタンよりも大幅に強度が高くなります。

1. 合金元素: Ti-6Al-4V 合金にアルミニウムとバナジウムを添加すると、固溶強化と析出硬化のメカニズムが導入されます。アルミニウムはチタンと固溶体を形成し、材料の強度を高めます。バナジウムはチタンマトリックス内で析出物を形成し、合金をさらに強化します。これらの合金元素は、純チタンと比較して、Ti-6Al-4V の全体的な強度と硬度を向上させます。

2. 結晶構造: 純チタンは六方最密 (HCP) 結晶構造を持っており、塑性変形を受ける能力が制限されています。対照的に、Ti-6Al-4V は、合金元素の存在により、HCP と体心立方晶 (BCC) の結晶構造が混在しています。この二相微細構造により、延性が向上し、変形挙動が改善され、強度と靭性が向上します。

3. 粒子サイズの制御: Ti-6Al-4V 合金の合金元素は、製造プロセス中の粒子サイズの制御に役立ちます。粒子サイズが小さいほど、強度と硬度が向上します。アルミニウムとバナジウムの添加により結晶粒構造が微細化され、純チタンと比較してより強力な材料が得られます。

4. 固溶体強化: 固溶体強化メカニズムは、合金元素がチタンマトリックスに溶解し、格子の歪みを生み出し、転位の動きを妨げるときに発生します。Ti-6Al-4V 合金中のアルミニウムとバナジウム原子はチタンと固溶体を形成し、材料の強度と硬度を高めます。

5. 析出硬化: Ti-6Al-4V 合金にバナジウムが存在すると、析出硬化が可能になります。熱処理中にバナジウム原子がチタンマトリックス内に析出物を形成し、転位の移動を妨げて材料の変形に対する抵抗力を高めることで合金をさらに強化します。

全体として、Ti-6Al-4V 合金の合金元素、結晶構造、粒径制御、固溶体強化および析出硬化メカニズムの組み合わせにより、純チタンと比較して強度が大幅に向上します。このため、Ti-6Al-4V は、航空宇宙、自動車、生物医学産業など、高強度、耐食性、軽量が必要とされる用途において好ましい選択肢となっています。