航空・海洋工学におけるチタン合金

チタン合金は「空気金属」または「海洋金属」と呼ばれ、船舶や海洋石油などの航空海洋工学に広く使用されています。航空海洋工学におけるチタン合金には、9つの特徴があります。

1. 密度が低い：航空用チタン合金は、3大軽金属「アルミニウム、マグネシウム、チタン」の1つで、密度は4.51kg/m3です。

2. 引張強度、クリープ強度、疲労強度など、強度がより高い。密度が低いことと相まって、比強度の面でより大きな優位性を発揮します。これはまさに、海洋工学におけるチタン合金が軽量化において重要な役割を果たすことができる核心要素です。

3. 優れた耐食性。次の表に示すように、優れた海水耐食性もその 1 つです。

4. 動作温度範囲が広く、航空分野におけるチタン合金の動作温度はマイナス 269 度からマイナス 600 度以上までの範囲です。

5. 弾性変形能力が大きい

6. 優れた耐衝撃性。海洋工学におけるチタン合金は、高い耐衝撃性と実弾耐性を備えています。衝突に耐える能力があります。

7. 膨張係数が低い この特徴は、部品やコンポーネントの使用中に寸法変化を制御するという航空および海軍発電所の要件に特に適しています。

8. 非磁性で、航空や船舶における一部の検出、通信、制御方法の通常の使用に適しています。

9. プロセスパフォーマンスの向上

通常、鋳造、鍛造、溶接、3Dプリントなどの加工特性が優れており、これが航空および船舶工学の材料を選択するプロセスで勝てるかどうかを決定する要因となります。

チタン合金の使用

1. 航空分野におけるチタン合金の応用

航空分野におけるチタン合金は、長い間、航空エンジンのコールドエンドの主な位置を占めてきました。中国の一部の航空エンジンで使用されるチタン合金の量は継続的に増加しており、海外の先進レベルに近づいています。

開発中の新型軍用ターボファンエンジンに使用されるチタン合金の量は30％から35％と推定されています。新型民生用ターボファンエンジンのチタン合金重量は約23％になると予想されています。

2. 海洋工学におけるチタン合金の応用

この分野では米国とノルウェーが主導的な立場にあります。掘削プラットフォームによっては、数百トンのチタンが使用されています。米国のRMI Titanium Companyは、ノルウェーのConocoPhillipsに海洋工学ドリルパイプ用のチタン合金を供給しており、数十の油井にうまく適用され、システムコストを40％削減しました。

北海油田ノルウェー支部のハイドゥン油田半潜水浮体式掘削プラットフォームは、海洋工学ライザーにチタン合金を使用し、システム全体の重量を50％、ライザー揚力63％、システムコストを40％削減し、予想耐用年数を25年に延長できます。

米国のグラント・プライデコ社は、2000年に海洋工学におけるチタン合金をドリルパイプに適用し、掘削ツールの揚力は30％、トルクは30～40％削減した。

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