チタンおよびチタン合金の表面に脆化層はどのようにして形成されるのでしょうか?

チタンおよびチタン合金の表面に脆化層はどのようにして形成されるのでしょうか?

チタンは重要な金属材料であり、チタン合金は航空宇宙、防衛などの分野で幅広く応用されており、主に航空機の部品やエンジンの製造に使用されています。高温鍛造はチタン合金を成形するための重要なプロセス方法です。高温の塑性加工プロセス中に、チタンおよびチタン合金の表面に脆性層が形成されます。この脆い層はチタン合金部品の品質に重大な影響を与えます。

チタンおよびチタン合金の表面に脆性層はどのようにして形成されるのでしょうか?チタンが高温にさらされると、チタンへの酸素の拡散により、アルファ層と呼ばれる硬くて脆い層が形成されます。

チタンは非常に強い金属であり、アルファ層により、亀裂が生じる前に表面が耐えられるひずみの量が減少します。チタンおよびチタン合金の表面に亀裂が生じると亀裂が発生し、最終的には部品の破損につながる可能性があります。部品の故障は飛行機の墜落や怪我につながる可能性があります。チタン上のアルファ層の形成に対処するには、防止、最小化、または除去という 3 つの異なるアプローチが考えられます。この問題に対処するために業界で現在使用されているプロセスは、化学ミリングによる除去です。

ケミカルミリングは基本的に、強酸、フッ酸、または硝酸を満たした容器に鍛造製品を浸漬して、アルファ層を除去します。現在、航空業界には非常に厳しい規制があり、化学粉砕のコストが非常に高くなるため、化学粉砕プロセスは問題に対する理想的な解決策ではありません。また、極端な場合には化学物質の流出により従業員や周囲の環境に悪影響を与える可能性があるため、関係する企業は法的リスクにさらされることになります。さらに、廃フッ化水素酸を処分しなければならないため、環境への懸念がさらに高まります。

現在の進捗状況を考慮すると、いくつかの側面についてはまだ徹底的に取り組む必要があります。まず、α層生成のメカニズムを解明し、α層形成の予防と緩和を探ることを目的としています。第二に、α層に対するさまざまなコーティングの効果。より優れた保護コーティングを探索することを目的としています。第三に、チタンおよびチタン合金の表面のα層の評価方法は、α層の深さを正確に決定し、正しいケミカルミリングプロセスの形成を支援します。

この問題の研究は、チタンおよびチタン合金鍛造品の安全性の向上と、チタン合金のα層除去プロセスの経済性の向上に役立ちます。