カテゴリー別アーカイブ: チタン辞典

強誘電性

外部電場がないときでも、物質中の正電荷と負電荷の分布の中心がずれているために、自発分極を生じていて、かつ分極の方向が外部電場の方向に変化にともなって反転する性質。強誘電性を示す物質を強誘電体という。強誘電体は強磁性体のようなP-Eヒステリシス特性を示す。また、温度が上昇すると、ある温度以上で強誘電性を示さなくなる。強誘電性を示す代表的な物質にはチタン酸バリウム(BaTiO3)がある。これはコンデンサー・圧電素子などに使われる。

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ブルッカイト

板チタン石ともいう。酸化チタン(TiO2)の結晶の一つ。埋蔵量は少なく、鉱石としては採掘されていない。

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深絞り成形

板状素材の成形加工の一つ。ダイの上に置かれた板をポンチにより穴の中に押し込み、フランジ部が縮み変形を受けながら材料が流入して、ポンチ形状に成形する加工。深絞り性を定量的に表すのに限界絞り比がよく使われる。限界絞り比LDRは、各種の直径をもつ円盤状素板を、直径dのポンチで穴の中に深絞り成形し、破断なく絞り抜ける最大素板直径をDとすれば、その比D/dで表す。純チタン板の深絞り性は、非常に優れており、普通鋼やステンレス鋼よりよい性質を示す。LDRで比較すれば、純チタンの1種は2.7。アルミニウム2.0。銅2.0である。純チタン板のすぐれた深絞り性は、純チタンの高いr値と密接な関係がある。高いr値の材料では、フランジ部の縮み変形が容易となり、逆に側壁肩部の板厚変形がしにくく、ポンチ穴への材料が流入しやすくなり、深絞り性が向上する。カメラボディや各種容器など、チタンの成形加工ではもっとも多く使用されている。

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加工熱処理

塑性加工と熱処理とを組み合わせて適用し、それぞれ単独で加えた場合には得られない性質を発現できる処理。チタン材料は変態による駆動力が小さいので、熱処理だけでの組織制御には限界がある。例えば、等軸組織に制御するにはα-β二相共存温度域での加工を加える必要があり、一度針状組織が形成されると熱処理のみではもとの等軸組織に戻すことはできない。必然的に加工と熱処理の同時付与が必要不可欠な材料でチタン合金では広範に加工熱処理が適用されている。

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延性-脆性遷移温度

[ductile-brittle transition temperature]

破壊挙動が延性破壊から脆性破壊に遷移する温度。金属材料の多くは、高温では延性が大きいので、応力を加えると、十分に塑性変形をしてから破壊に至る。これを延性破壊という。低温では、ある温度を境に、ほとんど延性を示さずに破壊する。この温度は、引張試験では判定がむずかしいので、衝撃試験を行って、吸収エネルギー(衝撃値)と温度との関係から、吸収エネルギーが急激に低下する温度を遷移温度とする。

工業用純チタンやα型チタン合金では、常温以下で、温度の低下とともに強度は上昇するが、靭性はそれほど低下しないため、低温材料として使われる。とくに、酸素・窒素・水素の少ないELI材の合金は低温での靭性にすぐれており、代表的な合金にTi-5Al-2.5Sn合金(ELI)がある。

 

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チューブ

[tube]管のこと。薄肉の管とか小径の管をいう場合が多い。アメリカの規格ASTMでは、寸法に関係なく復水器と熱交換器用管のみをチューブ(tube)という。→パイプ →管

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ビレット

棒より大きい断面積をもち、断面の最大長さより大きい長さをもった中間素材。アメリカの規格ASTMでは、断面積が10322m㎡より大きく、幅が厚みの5倍より小さい材料と規定している。丸ビレットの場合、直径が115mm以上となる。

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スポンジチタンケーキ

多孔質・スポンジ状のチタンの塊。現行のクロール法によるチタン地金製造では、還元・真空分離の工程が終わると容器内に多孔質・スポンジ状のチタンの大塊ができ、冷却後これを押し抜き法で容器からとりだす。このとりだした円柱形に近いスポンジ状のチタンの塊を、スポンジチタンケーキという。現在、大型のものは、直径約2m、高さ約3m、重量約10トン。

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高サイクル疲労

104回以上の繰返し応力負荷(降伏点以下の応力の繰返し)で破壊する疲労現象。鉄鋼材料のように、ある応力振幅以下では破壊がおこらない限界応力が存在する材料では、疲労破壊がおこるかどうかの限界応力値、すなわち疲労限度が問題となる。一方、チタン合金などのように疲労限界のあらわれない金属材料では、107あるいは108回までの繰返し応力負荷に対する、疲労強度(破壊応力)が問題となる。

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誘電性

ある種の物質に静電場を加えると誘電分極を生じ、この分極がエネルギーを失うことなく維持される性質。すなわち直流電流が流れない性質を誘電性という。なお、この誘電性を示す物質を誘電体という。誘電性を示すチタン材料には、強誘電体(→強誘電性)であるチタン酸バリウム(BaTiO3)などがある。

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ワイヤーロープ

複数の線をねじり1本にした縄(ロープ)。

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温間成形

[warm forming]

板を常温より高い温度に加熱して行う成形加工。一般に、金属は常温より温間の方が伸びが大きく成形性が向上するので、常温での成形がむずかしい場合に温間成形加工を行う。温間より高い温度の場合を熱間成形という。温間と熱間の境界温度は金属により異なり、チタンの場合は通常約600度以下を温間という。

純チタン板の温間成形を行う場合、約200℃まで伸びは向上し成形性は大きく改善するが、約200℃から約500℃の温度間では成形性が低下することがあるので注意を要する。この現象が特に比較的純度の高い1種と2種(JISまたはASTM)に見られるのは、変形に制限を受けるからである。チタン合金板の場合は、通常、温間よりさらに高温で成形される。温度が高いほど成形性は向上し、純チタンのような挙動は示さない。

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耐候性

屋外の自然環境にさらされた材料が、大気・太陽光・雨や霧などの水分、各種の汚染物質による酸化・変色・腐食などの老化作用に耐える性質。これによって、屋外で使う材料の耐用年数が決まる。
 純チタンやチタン合金は、実用金属材料中では、もっとも耐候性に優れている。

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管継手

管を接続するのに使用する部品。

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CVD法

CVDはchemical vapor deposi-tionの略。化学蒸着法ともいう。表面処理の一つ。ガス状態で化学反応または熱分解をおこさせ、その生成物を材料表面に蒸着させること。一般に、高温度で行う。

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継目無管

シームレス管ともいう。溶接管などに見られる継目の跡のない、押出しなどで製造した管。溶接管に対する語である。
純チタンの継目無管は、通常ガラス潤滑の熱間押出し法(ユジン・セジュルネ法)とその後の冷間圧延または冷間抽伸(引抜き加工)により製造する。製造可能な概略寸法は肉厚1~10mm、直径16~100mmであるが、それより厚肉・太径の管は穿孔圧延製管法による。化学工業用にチタンが用いられた当初はよく使用されたが、チタン溶接管の製造技術が進歩するにつれ、溶接部の耐食性が母材と変わらないことや安価なことから溶接管が多く使用されるようになった。
チタン合金では、Ti-3Al-2.5V合金が航空機の油圧配管に使用されている。押出しおよび冷間圧延により製造されている。海底油田に使われるライザーチューブはTi-6Al-4V合金で穿孔圧延製管法により製造している。

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スラブ

鋳塊から板状圧延製品をつくる際の中間素材で、平たい長方体、通常、約100㎜以上の厚みを有する。純チタンのスラブは、直径720~1230㎜、高さ1950~2800㎜の鋳塊から鍛造または圧延、あるいは両方の組合せにより、厚さ100~260㎜、幅600~1310㎜の寸法に製造されている。長いものでは10m以上もある。その後、表面の酸化硬化層を砥石研削または機械加工により除去し、連続熱間圧延または厚板圧延に供する。チタン合金の場合は、変形抵抗が高いがほぼ同様に製造できる。アメリカでは電子ビーム溶解によりスラブが製造されている。

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スパッタリング

PVD法による表面処理の一つ。アルゴンガスを少量含む真空中において、材料を陽極に、被覆したい物質を陰極にして電圧をかけると、励起されたアルゴンガスイオンにより陰極の物質の原子が飛び出し、陽極の材料表面に堆積し膜を生成すること。被覆する陰極の物質をターゲットという。ターゲットの形に加工できれば、高融点の材料でも材料表面に成膜できる。スパッタリング中に反応ガスを入れれば、酸化物など高融点の物質を成膜できる。 純チタンをターゲットとして、窒素ガスを導入しスパッタリングを行うと窒化チタン(TiN)の皮膜が得られる。工具刃コーティングに利用されている。

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穿孔圧延製管

丸素材を回転するロールの間で、心棒を中心部に押し込みながら圧延する継目無管の製造方法。純チタン及びチタン合金は、直径が約100mm以上の比較的厚肉と直径の大きい継目無管の製造に用いる。

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n値

[n value]

加工硬化指数ともいう。JISでは、「真応力σと対数伸びεとの関係をσA=Cεnで近似させたときのnの値。薄鋼板では、通常、ε=5~15%、ε=10~20%などの全伸びの範囲について近似したときのnの値を、プレス成形性に関連する特性値として用いる」と定めている。

板材の成形時における加工硬化の程度を表す目安になる数値であり、n値が大きいほど局部的なくびれの発生が抑制され張出し成形が容易になる。

純チタンはステンレス鋼や普通鋼と比較してn値は小さいため、変形が局部に集中しやすく、成形限界も低く、張出し成形の際には注意を要する。

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