R58210 チタン合金ロッド

R58210はチタンを母材とする準安定チタン合金で、公称組成Ti-15Mo-3Al-2.7Nb-0.2Siで、国内グレードのTB8に相当します。この合金は、比強度、溶接性、耐クリープ性、高温酸化耐性、耐食性に優れています。-熱処理により高強度も得られます。 R58210 チタン合金は、溶体化処理と溶体化時効の両方の状態で使用できます。-溶体化処理状態での使用温度は200度、溶体化処理後の冷間成形状態での使用温度は150度、溶体化時効状態での最高使用温度は550度です。 R58210 チタン合金は、その優れた総合性能により、航空宇宙用ファスナーに理想的な材料となっており、GJB 2219「ファスナー用チタン合金バー (ワイヤ) 仕様」の改訂版に含まれる予定です。

1. 化学組成は表 1 に記載されています。

2. 作製したφ10mmロッドからサンプルを採取し、780℃～850℃で7グループに分け、温度間隔10℃で溶体化処理を行いました。ロッドサイズが小さいため、溶体化処理時間は一律0.5時間とし、空冷とした。さらに、相変態点以下で、800 度と 830 度の 2 つの温度を選択し、0.5 時間から 1.5 時間の範囲の継続時間、0.5 時間の時間間隔で溶体化処理実験を実施しました。具体的な溶体化処理パラメータと対応する特性を表 2 に示します。

3. 溶体化処理は 800 度、0.5 時間として選択されました。時効温度は460度から620度、時効時間は8.5時間とし、温度間隔10度で合計9セットの時効処理を行った。同時に、溶体化処理および時効温度を同一の条件で、１時間間隔で６～１２時間の時効処理を行った。具体的な溶液処理レジメンと特性を表 3 に示します。

表 2 に示すように、連続圧延によって製造された R58210 チタン合金棒材は、相変態点より 40 度高い範囲で溶体化処理すると、短い溶体化処理時間と狭い温度範囲により比較的安定した結晶粒径を有し、溶体化処理温度は棒材の機械的特性にほとんど影響を与えません。相変態点より 30 度低い温度で溶体化処理を行うと、溶体化処理温度が低下するにつれて棒材の強度は低下する傾向にありますが、可塑性は徐々に増加し、この温度範囲内では機械的特性に大きな変化は見られません。

同時に、相変態点付近の温度範囲内で R58210 チタン合金棒の溶体化処理時間を延長しても、機械的特性に大きな影響はありません。したがって、工業生産においては、-サイズのロッドを使用することで溶体化処理時間を適切に短縮でき、コスト効率の点で有利になります。その後の試験では、800 度/0.5 時間、AC 溶体化処理で処理されたロッドの粒度評価は 7、せん断強度は 620 MPa であることが示されました。冷間鍛造プロセスでは、鍛造後の高さと鍛造前の高さの比率が 1:3 の場合、ロッドの表面には亀裂は見られません。{8}これは、航空宇宙用ファスナーに使用されるロッドの要件を完全に満たしています。

表 3 に示すように、時効温度は R58210 チタン合金棒の機械的特性に大きな影響を与えます。時効温度が低下すると、強度は増加しますが、可塑性は減少します。ただし、エージング時間を延長しても機械的特性には大きな影響はありません。時効温度を調整することにより、異なる強度レベルの棒材を得ることができます。

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