チタンの10の特性と3つの特別な機能

通常、アルミニウムは 150 度、ステンレス鋼は本来の性能が失われる 310 度、チタン合金は 500 度程度で良好な機械的特性を維持します。航空機の速度が音速の2.7倍に達すると、航空機構造の表面温度は230度に達し、アルミニウム合金やマグネシウム合金は使用できなくなりますが、チタン合金は要件を満たすことができます。チタンは耐熱性に優れており、航空エンジンのコンプレッサーのディスクやブレード、航空機の後部胴体外板などに使用されています。

特定のチタン合金（Ti-5AI-2.5SnELI など）は、温度が低下すると強度が増加しますが、可塑性はあまり低下せず、低温でも良好な延性と靭性を維持するため、適切です。超低温での使用に適しています。乾燥液体水素や液体酸素のロケットエンジンや、超低温コンテナや貯蔵タンクを使用する有人宇宙船で使用できます。

チタンには磁性があるのでしょうか？もちろんそうではありません。チタンは、不対電子を持たない独特の結晶構造に由来する非磁性特性で知られており、反磁性で磁場の影響を受けません。この固有の特性により、チタンは磁気の影響を受けず、不対電子を持ち、磁力にさらされると磁気特性を示す鉄、コバルト、ニッケルなどの金属とは顕著に対照的です。磁気干渉がないため、チタンは、磁気の中立性が動作の完全性と安全性にとって重要である医療機器、航空宇宙工学、化学処理産業における重要な用途の模範的な選択肢となっています。チタン合金は鉄で汚染されると磁性を示す可能性がありますが、純チタンは非磁性の性質を保持しており、磁場が危険をもたらしたり機器の性能に干渉したりする可能性のある環境において信頼性が高く安定した材料となります。したがって、磁場への干渉がないことを優先する産業にとって、チタンは、強度、軽量性、耐食性と必須の非磁性特性を組み合わせた比類のない利点を提供し、敏感な用途における機能性と安全性の両方を保証します。

チタンと他の金属の熱伝導率の比較を次の表に示します。

チタンの熱伝導率は小さく、鋼の1/5、アルミニウムの1/13、銅の1/25しかありません。チタンは熱伝導率が低いという欠点がありますが、状況によってはこのチタンの特性を利用することもできます。

チタンと他の金属の弾性率の比較

チタンの弾性率は鋼の55%に過ぎず、構造材料として使用する場合、弾性率が低いことが欠点となります。

Ti-6AI-4V チタン合金の引張強さは 960MPa、降伏強さは 892MPa、両者の差はわずか 58MPa です。次の表を参照してください。

チタンは水素や酸素との結合が強いため、酸化や水素の吸収を防ぐことが重要です。チタン溶接は、汚染を防ぐためにアルゴン保護下で実行する必要があります。チタン管や薄板の熱処理は真空下で行う必要があり、チタン鍛造品の熱処理では若干の酸化性雰囲気を管理する必要があります。

チタンやその他の金属素材（銅、鋼）を使用して、全く同じ形状とサイズのベルを作ります。それぞれのベルを同じ強さで叩いてみると、チタン製のベルは振動する際に音が長く持続する、つまり打撃によってベルに与えられたエネルギーが消えにくいことがわかります。したがって、チタンは減衰性能が低いと言えます。

これは、Ti-50%Ni (原子) 合金が特定の温度条件下で元の形状を回復する能力を指し、この材料を形状記憶合金と呼びます。

Nb-Ti合金を指します。温度が絶対零度近くまで下がると、ワイヤーで作られたNb-Ti合金は抵抗を失い、大きな電流が流れてもワイヤーは加熱せず、エネルギー消費もありません。Nb-Tiはとして知られています。超電導材料

これは、大量の水素を吸収する能力がある Ti-50%Fe (原子) 合金を指します。 Ti-Feのこの特性を利用して、水素を貯蔵するために鋼製の高圧シリンダーを使用する必要がなく、水素を安全に貯蔵することができます。特定の条件下では、Ti-Fe を使用して水素を放出することもでき、Ti-Fe はエネルギー貯蔵材料と呼ばれます。