チタン入門
前回の記事では、チタンとは何か、そしてその発展の歴史についてご紹介しました。1948年、アメリカのデュポン社がマグネシウム法でチタンスポンジを製造し、これがチタンスポンジの工業生産の始まりとなりました。チタン合金は、高い強度、優れた耐食性、そして高い耐熱性を持つことから、様々な分野で広く利用されています。
チタンは地殻中に豊富に存在し、銅、亜鉛、スズといった一般的な金属よりもはるかに高い第9位の含有量を誇ります。チタンは多くの岩石、特に砂や粘土に広く含まれています。
チタンの特性
● 低密度。チタン金属の密度は 4.51 g/cm³ です。
●高強度。アルミニウム合金の1.3倍、マグネシウム合金の1.6倍、ステンレス鋼の3.5倍の強度を持ち、金属素材の最高峰です。
● 高い耐熱性。使用温度はアルミニウム合金より数百度高く、450～500℃で長時間使用できます。
● 耐食性が良好です。酸、アルカリ、大気腐食に強く、特に孔食、応力腐食に対する耐性が強いです。
● 優れた低温性能。チタン合金TA7は格子間元素が非常に少なく、-253℃でも一定の可塑性を維持します。
● 化学的に活性。高温で化学的に活性であり、空気中の水素、酸素、その他のガス状不純物と容易に反応して硬化層を形成します。
● 非磁性・無毒性。チタンは非磁性金属で、非常に強い磁場でも磁化されず、無毒性で、人体組織や血液との適合性も良好であるため、医療現場で使用されています。
● 熱伝導率が低く、弾性率も小さい。熱伝導率はニッケルの約1/4、鉄の約1/5、アルミニウムの約1/14であり、各種チタン合金の熱伝導率はチタンの約50%低くなります。チタン合金の弾性率は鋼の約1/2です。
チタンおよびチタン合金の産業用途
1航空宇宙分野に応用されるチタン材料
チタン合金は、低密度と高い比強度といった優れた特性を有しており、航空宇宙構造物に最適な材料です。航空宇宙分野では、胴体断熱パネル、エアダクト、尾翼、圧力容器、燃料タンク、ファスナー、ロケットシェルなどの製造に使用されています。
2. 海洋分野における応用。
チタンは化学的に活性な元素であり、酸素との親和性が強い。空気中に置かれると酸素と反応し、表面にTiO2の緻密な保護膜を形成し、チタン合金を外部媒体から保護する。チタン合金は優れた耐食性を有し、酸、アルカリ、酸化性媒体に対して化学的に安定している。その耐食性は既存のステンレス鋼やほとんどの非鉄金属よりも優れており、白金にも匹敵する。チタン合金は船舶、特に米国とロシアで広く使用されており、その研究は明らかに世界をリードしている。
3. 化学産業における応用
産業におけるチタンの応用
チタンは優れた耐食性を有し、化学薬品などの腐食性媒体で使用される最も重要な構造材料の一つです。ステンレス鋼、ニッケル基合金、その他の希少金属の代わりにチタン合金を使用することで、運用コストを効果的に削減し、設備寿命を延ばし、製品品質を向上させ、エネルギーを節約できます。中国の化学産業におけるチタン合金材料は、主に蒸留塔、反応器、圧力容器、熱交換器、フィルター、計測機器、タービンブレード、ポンプ、バルブ、パイプライン、塩素アルカリ製造用電極などに使用されています。
生活におけるチタンとチタン合金の応用
1.医療マーケティングへの応用
医療市場におけるチタン材料の応用
チタンは医療用途に最適な金属材料であり、優れた生体適合性を備えています。整形外科用インプラント、医療機器、義肢、人工臓器などに広く使用されています。日常生活においても、チタン製の鍋、フライパン、カトラリー、魔法瓶などが人気を集めています。
3. 宝飾品業界における応用
ジュエリーに使われるチタン
金やプラチナなどの貴金属と比較すると、チタンは新しい宝飾品の素材として絶対的な価格優位性があるだけでなく、他の利点も持っています。
①軽量、チタン合金の密度は金の27％です。
②チタンは耐食性に優れています。
③生体適合性が良好です。
④チタンは着色が可能です。
⑤ チタンは硬度が高く、変形しにくいです。
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投稿日時: 2022年7月18日