チタンの伝説: 航空宇宙材料から日常生活に至るまでの金属革命

 チタンの発見と命名

チタンは1791年に英国の鉱物学者グレゴールによって発見され、1795年にドイツの化学者クラプルスによってギリシャ神話のタイタンにちなんで命名されました。チタンは地殻に豊富に存在し、140 以上の鉱物が知られていますが、産業用途はイルメナイトとルチルに集中しています。中国のイルメナイト埋蔵量は世界全体の28％を占め、世界第1位となっている。

 チタンの性質と価値

チタンは無毒な金属として認識されていますが、採掘コストが高いため高価です。{0}高温・低温耐性、強い酸・アルカリ耐性、高強度、低密度という特徴があり、NASAのロケット衛星用の特殊素材となっており、中国のYutu、J-20、山東船などのプロジェクトにも使用されている。前世紀の 80 年代に、チタンはその静菌特性と生体親和性により民間分野に参入し、食器業界では「名誉金属王」として知られていました。

 中国のチタン産業の発展

中国のチタン産業は20世紀の50年代に始まり、60年代には淳義と宝鶏にスポンジチタンとチタン加工工場が建設され、世界のチタン産業大国の一つとなった。 21世紀以降、中国のチタン生産能力は世界トップクラスに位置し、その製品は航空宇宙、航空、民生分野で幅広く使用されている。

 

 

 

純チタンは不純物含有量に応じてグレード分けされており、プレス加工や溶接性に優れており、その強度は酸素と窒素の含有量によって決まります。チタン合金はチタンをベースに他の元素を加えたもので、軽量、強度、高温耐性があり、主に航空エンジンやロケットの部品に使用されています。-チタンの同素体等結晶構造は、882 度以下で六方晶系に密に配置され、その上は体心立方体であり、合金元素を調整することで性能を最適化できます。{4}

 

 

TA1-Gr1 延性に優れ、チタン板、チタンチューブの容易な成形に最適

TA2-Gr2 産業の主力、やや強度高め 建設、発電、医療産業

TA3-Gr3 より強力、航空宇宙、化学処理、海洋産業で使用

TA4-Gr4 耐食性が高く、機体部品、極低温容器、熱交換器などに使用

Ti6Al-4V-Gr5 最も一般的に使用されているチタン合金、世界の使用量の 50% 航空機タービン、医療用インプラント

Ti6Al-4V ELI-Gr23 高純度、生物医学的インプラントに使用 生物医学的インプラント

 チタン合金の用途

チタン合金は製錬が難しいため高価ですが、最先端の分野で広く使用されています。{0}化学工業でアルカリおよび塩の製造装置の寿命を延ばすために使用されます。航空宇宙分野で航空機の構造部品やエンジン部品に使用されます。航空宇宙分野の宇宙船やロケットの部品に使用されます。船舶の分野では、中国の「暁龍」などの原子力潜水艦や深潜水艦に採用されている。

 チタン合金の課題と展望

チタン合金の開発は 3 つの大きな課題に直面しています。1 つは中国には高品質の製品がほとんどないことと、特殊な性能のチタンの種類が不足していることです。{0}高温でのパフォーマンスが制限される。-コスト競争力が弱い。今後は自動車や日用品などの民生分野への応用拡大とプロセスの最適化によるコスト削減が必要です。 3Dプリンティングなどの新技術の応用により、医療用インプラントやスポーツ用品などの分野でチタン合金の可能性がさらに発揮されます。

 チタン合金の将来性

技術の進歩により、チタン合金はより多くの分野で従来の材料に取って代わると予想されています。中国は「第14次五カ年計画」を通じてチタン産業の高度化を推進しており、ハイエンドチタン素材の開発に重点を置いている。-将来的には、チタン合金が「宇宙金属」の重要な素材として社会に浸透する可能性があります。