高純度チタン合金 チタンをベースに他の元素を添加したもの。チタンには 2 つの同形結晶があります。882℃未満では最密六方晶系αチタン、882℃以上では體心立方晶系βチタンです。
合金元素は、相転移溫度への影響に応じて 3 つのカテゴリに分類できます。
①α相を安定化し、相転移溫度を上昇させる元素は、アルミニウム、炭素、酸素、窒素などのα安定化元素です。中でも、アルミニウムはチタン合金の主な合金元素であり、合金の常溫および高溫強度の向上、比重の低減、弾性率の増加に明らかな効果をもたらします。
②β相を安定化し、相転移溫度を下げる元素がβ安定化元素であり、同形元素と共析元素の2種類に分けられます。前者にはモリブデン、ニオブ、バナジウムなどが含まれます。後者には、クロム、マンガン、銅、鉄、シリコンなどが含まれます。
③ 相転移溫度にほとんど影響を與えない元素は、ジルコニウム、錫などの中性元素です。
酸素、窒素、炭素、水素はチタン合金の主な不純物です。酸素と窒素はα相への溶解度が高く、チタン合金に大きな強化効果をもたらしますが、可塑性が低下します。通常、チタン中の酸素含有量は0.15～0.2％、窒素含有量は0.04～0.05％以下と規定されている。α相中の水素の溶解度は非常に小さいため、チタン合金中に水素が溶解しすぎると水素化物が生成され、チタン合金が脆くなります。一般に、チタン合金中の水素含有量は 0.015% 以下に制御されます。チタンへの水素の溶解は可逆的であり、真空アニールによって除去できます。