チタンの開発動向分析

チタンの開発動向

1.航空機製造業では、製造に使用する材料は、軽量で強度が高いことが求められます。 一般に、比強度（密度に対する材料の強度の比率）で表されます。 比率が大きいほど、チタンはこの要件を満たします。 チタンの比強度は現在使用されている材料の中で最大で、ステンレス鋼の3倍、アルミニウム合金の1.3倍です。 したがって、航空機製造業において、チタンは非常に重要な材料です。 航空産業の発展に伴い、飛行機の速度はますます速くなっています。 速度が速いほど、航空機と空気の間の摩擦によって引き起こされる航空機の表面温度が高くなります。 音速の2.2倍に達すると、アルミニウム合金は能力を失い、鋼は重すぎるため、チタン合金のみで作られています。 ですから、製造材料としてチタン合金がなければ、音速の2.5倍以上の超音速機を開発することは不可能だという人もいます。

2.宇宙航海では、宇宙船の飛行速度は飛行機よりもはるかに速く、作業環境はより変化するため、材料の要件もより高く、より厳しくなります。 たとえば、有人宇宙船を月に輸送するためにロケットを使用するには、高温から超低温へのプロセスが必要です。 地面に戻ると、超低温から高温になります。 宇宙船が大気圏に入ると、宇宙船の表面温度は540度-650度に上昇します。 宇宙船を作るために使用される材料は、そのような急激な温度変化に適応する必要があり、チタン合金はこれらの要件を満たすことができます。 宇宙航法では、チタンを使用することで航空機の重量を大幅に減らすことができます。 経済的な観点から、構造重量の削減により、多くの燃料を節約すると同時に、ロケットやミサイルの建設と打ち上げのコストを大幅に削減することができます。

3.チタンの耐食性は非常に強く、特に海水に対する耐食性があります。、プラチナに匹敵する可能性があります。 誰かがチタン金属を4年半の間海水に浸したことがあります。 取り出したところ、ほとんど腐食しておらず、元の金属光沢を保っていることがわかりました。 したがって、チタンは船を作るための良い材料です。 チタンは耐食性のある素材として、誕生以来、すべての国で高く評価されてきました。 たとえば、米国では1963年から1975年にかけて、耐食性材料に使用されるチタンの量が10倍に増加しました。 日本で使用されているチタンのうち、90％が耐食性に使用されています。 チタンの耐食性はステンレス鋼の150倍です。 チタンと酸素は強い結合力を持っています。 チタンを空気にさらすと、すぐに薄くて安定した酸化皮膜が表面に形成され、特殊な耐食性を備えています。 （この膜の層が機械的に損傷すると、薄膜が再形成されます。）現在、電解槽では、国内外でグラファイトの代わりにチタンが使用されています。 現在、海外の一部の国では、原子力発電所では、安全のためにすべてのチタンコンデンサーを使用する必要があると規定されています。 この点で、使用されるチタンの量はかなりのものです。 たとえば、600 KWの発電能力を持つ火力発電所は60トンのチタンを必要としますが、110KWの発電能力を持つ原子力発電所は150トンものチタンを必要とします。

4.合金鋼に少量のチタンを添加すると、鋼の性能が大幅に向上し、鋼の強度、靭性、耐食性が向上します。たとえば、最も一般的な18-8ステンレス鋼には、約1パーセントのチタンが含まれています。 非鉄金属湿式製錬では、チタンを使用した後、良好な結果も得られています。 例えば、金属ニッケルの電解製造では、母板としてステンレス板の代わりにチタン板が使用されてきました。 ステンレス板は約1年、チタン板は10年以上使用でき、耐用年数は10倍になります。 長期的な実験により、チタンは人体に毒性がなく、人体の分泌物に作用せず、あらゆる滅菌方法に適しており、磁性がないことが証明されています。 そのため、チタンは国内外で整形外科材料や医療機器として使用されてきました。

5.超電導材料は、将来的に大きな発展が見込める材料の一種です。 約50パーセントのチタンと50パーセントのニオブで作られた合金は、現在最も研究され、使用されている超電導材料です。ニオブチタン合金は、米国で毎年生産される100トンを超える超電導材料の90％を占めています。 人工的に調製されたチタン酸バリウム（BaTiO3）は特殊な特性を持ち、誘電率が高く、それから作られたコンデンサはより大きな容量を持っています。 現在、チタンはステンレス鋼の2〜3倍の価格ですが、寿命は一般的にステンレス鋼の10倍以上です。 つまり、チタンの使用は1回の投資で費用がかかりますが、使用時間が長いため、結局のところ経済的です。 近い将来、チタンは鉄鋼、銅、アルミニウムと同じように、私たちの日常生活に欠かせない金属になることが期待されています。

我が国の豊富なチタン資源は、チタン産業の発展に優れた条件を提供し、また、さまざまな分野でのチタンの幅広い応用に明るい展望を開くでしょう。