ベータチタン合金には、格子結合を弱め、弾性率を低下させるベータ安定化元素が最も高い割合で含まれています（弾性率は 45 GPa にも達します）。この特性により、ベータチタン合金は生物医学インプラント用途にとって特に魅力的になります。これらの元素は、室温まで急冷（水冷など）した場合にも、高温のベータ相を完全に保存できます。-その後の時効処理により、ベータ相マトリックス中に小さなアルファ相 (および他の準安定相) が析出し、それによって強化効果が得られます。時効ベータチタン合金の極限引張強度は、アルファチタン合金およびアルファ + ベータチタン合金の極限引張強度よりも大幅に高くなる可能性があるため、航空機産業、特に主要な耐荷重コンポーネントの分野におけるチタン合金の用途全体において特別な位置を占めています。-たとえば、Ti-5Al-2Sn-2Zr-4Mo-4Cr (Ti-17) の降伏強度は 1000 ～ 1200 MPa で、主に航空機エンジンの高強度ファン ディスクとして使用されます。
対照的に、冷間圧延され時効処理された Ti-3Al-8V-6Cr-4Mo-4Zr (ベータ-C) の室温降伏強さは 1500 MPa に達する可能性があり、航空機のスプリング、ファスナー、耐圧シェルに応用できます. 3 - タイプのチタン合金の現在の研究は主に Ti-6Al-2Sn-4Zr-6Mo です。 (Ti-6246)、Ti-5Al-2Sn-2Zr-4Mo-4Cr (Ti-17)、Ti-5Al-5Mo-5V-1Cr-1Fe (Ti-55511)、Ti-5Al-5Mo-5V-3Cr-1Zr (Ti-55531)、Ti-5Al-5V-5Mo-3Cr (Ti-5553) などの合金系Ti-3Al-8V-6Cr-4Mo-4Zr (ベータ-C)。ほぼすべての積層造形ベータチタン合金の極限引張強度 (UTS) は、堆積したままの状態で 1000 MPa 未満ですが、15% 以上の非常に優れた伸びを示します。
積層造形後の熱処理により、- チタン合金の引張特性 (特に引張強度) が大きく変化する可能性があります。溶体化処理温度が相転移点より高いか低いかに関係なく、時効処理と組み合わせることで、合金強度（降伏強度 YS および極限引張強度 UTS）を大幅に向上させることができ、その強度値は積層造形 Ti-6Al-4V 合金の強度値をはるかに超えることができます。
相領域での固溶体および時効処理によって処理されたレーザー指向性エネルギー堆積（L-DED）Ti-55531 合金は、極限引張強さ 1352 メガパスカル、総伸び 5.9% を持っています。レーザー粉末床溶解 (L-PBF) ベータ C 合金は、直接時効処理により 1600 メガパスカルを超える引張強度 (UTS) と約 5% の均一伸びを達成できます。これは現在、チタン合金の積層造形で報告されている最高の強度値です。
ただし、固溶+時効処理および直接時効処理は通常、可塑性の低下につながります。たとえば、固溶+時効処理後の L-PBF Ti-55531 の伸びは 2% 未満です。この目的を達成するために、研究者らは、L-DED Ti-55531 の三重焼鈍プロセス (相領域での固溶体および /2-} 相領域での固溶体 + 時効) を開発しました。これにより、総伸びが固溶体時効状態の 5.9% から 8.5% に増加しました。 L-PBF Ti-55511 および L-PBF Ti-17 に関する研究では、時効温度を上げると可塑性 (450 度時効での降伏前の脆性破壊から 650 度時効での約 8% 伸びまで) が向上することが示されました。さらに、L-DED Ti-55511 は、900 度のベータ場予熱処理と炉冷却、その後のアニーリングを経た後、約 1100 メガパスカルの UTS と約 12% の伸びを得ることができます。
For alloys with low content of beta stabilizing elements (such as Ti-6Al-2Sn-4Zr-6Mo), annealing at 600-900 ℃ is usually carried out to promote the decomposition of alpha martensite into alpha and beta phases, thereby achieving high yield strength (from about 450 megapascals to about 1050 megapascals) while maintaining good plasticity (>15%).
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