積層造形アルファ チタン合金の引張特性 アルファ チタン合金には、通常、室温でベータ相が非常に少量 (5 vol% 未満) しか含まれていません。通常、高濃度のアルファ 安定剤 (Al、Zr、Sn) で構成され、少量のベータ 安定剤 (Mo、Ta、Nb、W、V、Cr、Ni、Mn、Co、Fe) が添加されます。市販のアルファチタン合金には主に Τi-8Al-1Mo-1V、Ti-5Al-2.5Sn、Ti-6Al-2Sn-4Zr-2Mo (Ti-6242)、Ti-6Al-2Zr-1Mo-1V (TA15) および Ti-5.8Al-4Sn-3.5Zr-0.7Nb - 0.5Mo - 0.35Si が含まれます- 0.06 - C (IMI 834) など
ベータ安定化元素が不足しているため、アルファチタン合金は他の 2 種類の合金よりもベータ相変態温度が高くなります。したがって、アルファチタン合金は満足のいく耐クリープ性と適度な高温機械的安定性 (～600 度まで) を備えており、タービン エンジン部品の適切な候補となっています。たとえば、IMI 834 合金は、作動温度が 600 度にも達するエアバス A330 航空機のトレント 700 エンジンのコンプレッサー ディスクと後軸に非常にうまく使用されています。また、アルファ相の DBTT が低い (通常 -150 度未満) ため、アルファチタン合金は低温用途に最も有望な構造材料であり、エネルギー低温工学 (液体水素ポンプのインペラなど) で長年使用されてきました。
In the sedimentary state, there are significant differences in the tensile strength of different L-PBF α titanium alloys, with CP Ti having the lowest ultimate tensile strength (UTS) (about 700 MPa), while Ti-6242S has the highest UTS (>1500MPa）。ほとんどの堆積性 L-PBF チタン合金の全伸び (EL) は比較的安定しており、通常は 10% 未満です。 1 つの例外は CP Ti で、その EL は 20% を超えています。
490-890 度の範囲で焼鈍した後、L-PBF CP Ti の可塑性はわずかに増加するだけ (3% 以内) でしたが、その強度は熱処理温度の上昇とともに減少し続けました。対照的に、L-PBF Ti-6242 は、直接時効処理によって UTS を堆積状態の 1381 MPa から 1438 MPa まで増加させることができます。これは、塑性の大幅な低下を伴いますが、熱処理によって L- PBF チタン合金の強度を向上させることに成功した数少ない研究の 1 つです (L- PBF Ti-6242 は降伏する前に破壊します)。一般的に使用される溶体化時効処理や新しい循環加熱方法など、より最適化された熱処理プロセスを通じて、L-PBF チタン合金はより優れた強度と塑性のマッチングを実現できます。たとえば、960 度から 860 度までの 140 分間の繰り返し熱処理の後、L-PBF Ti-6242 の全伸びは 15% 以上に大幅に増加し、降伏応力値は 1000 MPa 以上になります。
さらに、堆積状態と処理後の状態の両方で、L-PBF チタン合金は引張特性において顕著な異方性を示します。 L-PBF 以外の積層造形技術を使用して製造されたアルファチタン合金については、現在、CP Ti、Ti-6Al-2Zr-1Mo-1V、Ti-6Al-2Sn-4Zr-2Mo などの材料に焦点を当てた研究はほんのわずかであり、それらの機械的特性は一般に平凡です。
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