カテゴリー別アーカイブ: か行

型打鍛造

希望する形状をもつ型を使用して、プレス・ハンマーなどで成形する鍛造。自由鍛造に対していう。航空機機およびエンジン用チタン合金鍛造品は。主として型打鍛造により作られる。チタン合金の型打鍛造は、ステンレス鋼など他の金属用と同じ型打プレスや型打ハンマーを使用することができる。加熱炉は厳密な温度管理が必要で、通常電気炉が使用される。ガスや石油然焼炉を使う場合は、炎が直接あたらないようにマッフルなどの中で加熱する。型打鍛造は、通常α-β鍛造で有り、加工温度範囲が狭く、材料の熱容量が小さいために冷えやすい。温度が下がると極端に変形抵抗が上がり、割れやすくなる。したがって、金型を300~400℃に予熱しておき、材料を加熱炉からすばやく取り出し鍛造する。チタン合金の高温変形抵抗は、ひずみ速度が大きいほど高くなるので、型打プレスの方が有効だが、冷却しにくい点からは型打ハンマーが有効で、両方ともチタン合金に使用されている。

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恒温鍛造

型打鍛造において金型を鍛造する材料と同じ温度に保持して行う鍛造。材料の温度低下がないので鍛造荷重は従来の1/5~1/8に低減でき、加熱回数は大幅に少なくなる。材料表面の温度低下がないので肉流れ性がよく、最終機械加工製品に近い形状(ニアネットシェイプ)まで形作ることができるので、素材投入重量は従来の1/5~1/6でよい。同じ温度で加工するので製品の内部組織は均一で、品質特製のばらつきが少ない。

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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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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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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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管継手

管を接続するのに使用する部品。

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高温強度

常温以上の温度における強度。高温で使われる機器を構成している材料の引張強さ・破壊靱性値・クリープ強さ・疲労強度などの機械的性質が、温度の上昇にともなってどのように変化(低下)していくのかを知ることは、高温用機器の設計にあたって重要な情報となる。

一般に、金属材料の強度は温度の上昇にともなって低下するが、TiAlやNi3Alなどの金属間化合物の引張強さは、常温から800℃前後までは上昇し、以後低下するので、1000℃以上の高温で使われる機械部品にとっては将来有望な材料である。

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光輝仕上げ

金属光沢をもち、輝きのある板表面の状態またはその表面処理。チタンの場合は通常、真空焼きなまし上がりの表面のことをいう。光輝肌・真空焼きなまし肌ともいう。
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クリープ強さ

一定の温度のもとで、規定した試験時間後に、材料に規定したひずみを生じさせる応力。一般的には1000時間で1%、0.1%、0.01%のひずみを生じさせる応力が用いられる。クリープ強さを調べる試験では、温度を一定に保って、応力とひずみの時間変化との関係を求め、これを複数の温度条件について行い、規定時間後に規定ひずみを生じる応力をその温度でクリープ強さとする。なお、一定温度のもとで一定時間経過後に破断するときの応力はクリープ破断強という。

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金属射出成形

MIM(ミム)ともいう。金属粉末をバインダーとまぜた後、スクリューシリンダー内に供給し、ノズル(口)から押し出して型に充填して成形し、脱バインダー・焼結して粉末製品をつくる方法。比較的小さい複雑形状のものを大量につくる場合に適する。チタンの粉末が安価に多量供給されるようになると広く使われる可能性がある。

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型材

圧延または押出しにより製造した各種の断面をもつ材料。L字型断面をアングル、コの字型断面をチャンネルという。その他、複雑な断面形状の型材が多くある。純チタンの型材は、主として熱間圧延により製造され、厚み3~10mmのアングル、厚み3~6mmのチャンネルが市販されている。アングル、チタン合金の型材は、主として熱間押出しで製造され、航空宇宙用に多種多様な形状の型材が製造されている。

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減圧吸引鋳造

大気圧に近いアルゴン雰囲気下で溶解し、真空引きした減圧下の鋳型に鋳込む方法。歯科用や評価用ボタン鋳塊など小さい鋳物では、タングステン電極アーク溶解や高周波誘導溶解が用いられ、レビテーション溶解を用いた例もある。減圧下に鋳込む方法としては、底に穴の開いたるつぼ内で溶解しパワーアップして底をぬく方法、上方へ吸い上げる方法などがある。
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拡散接合

溶接したい素材の清浄にした界面をつき合せ、加熱と加圧により接合面の間で原子の拡散をおこし、固体のまま接合すること。拡散接合はまず、接合面の点状に接触する部分が変形して、表面の皮膜が破壊され接触面ができる。この接触面で金属原子の拡散がおきる。高温の為クリープ変形もおきて接触面積が広がり、拡散が進む。接合面が大きくなり残存ボンドが消滅し、結晶粒界の移動がおこり、接合が完了する。接合界面に他の金属を入れる場合もある。固体のまま接合するので、高融点金属や異種金属の接合が他の方法と比較して容易である。残存する熱ひずみや応力が少ない。また、複数部品を同時に接合して複雑な形状の製品をつくることができる。

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クラーク数

地球の表層部(気圏・水圏と深さ約16kmまでの地殻、合計は地球全質量の約0.7%)に存在すると推定される各元素の量を質量%で表した値。

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コーティング

材料表面に他の材料を塗布または接着すること。
コーティングには(1)スプレー塗装などの塗装、(2)電気めっきなどの湿式めっき、(3)PVD法・CVD法などの乾式処理がある。→ 表面処理

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工業用純チタン

略称CPチタン。純チタンとも言う。純金属が工業材料として広範に用いられているのはチタンのみで、この状況を強調して名付けられた名称。スポンジチタンの製造工程では、酸素・窒素・炭素・水素などが残留し、また反応容器から鉄などが混入し、スポンジチタンにはかなりの不純物元素がふくまれている。

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完全焼きなまし

β焼きなましとも言う。残留応力と組成組織の不均一を完全に除く為に高温で処理される焼きなまし処理。チタンではβトランザス以上の温度に加熱して、除冷する処理である。同時に等軸α組織から針状α組織に変化する。破壊靱性や疲労亀裂の伝播特性の改善が特に重要である場合に適用される。

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干渉色

単色で干渉縞を生ずる光学素子(薄膜)に白色光を当てたとき、波長によって明暗の条件が異なるために生ずる色。純チタンでは、陽極酸化によって表面に薄い酸化皮膜をつけると、厚さの微妙な調整が可能なので色々な干渉色を生じさせることが出来る。すなわち優れた発色性がある。

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海水淡水化装置

海水を約120℃にまで加熱し、減圧したセクションに導入、沸騰・冷却を繰り返し、効率的に真水を得る装置。構造的に発電所内の復水器に酷似し、純チタン製の熱伝達管の中を冷たい海水を流し、その管外表面で水蒸気を冷却凝縮させ真水を得ている。

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海洋温度差発電

海洋温度差発電とは海面近くの海水と深海海水の温度差を利用する発電システムである。熱帯地方では海面海水温度が約30℃にも達し、数百mの深海海水は数℃である。この冷水を用いてアンモニア等の低沸点媒体を液化し、高温の海面海水で気化させ、そのエネルギーで発電機を駆動し電気を得ようとするものである。ハワイ州政府が中心になって開発を行い、1979年に最大出力35kWに成功している。日本では佐賀大学を中心に開発が進められている。この発電装置の熱交換器などに純チタン(工業用純チタン)が耐食性の点から使われている。

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