TC4 ELIパウダー

TC4 ELIパウダーはチタン6アルミニウム4バナジウムELIパウダーとしても知られ、様々な高性能アプリケーションに使用される先進的なチタン合金パウダーです。本ガイドはTC4 ELIパウダーの包括的な概要、特性、用途、サプライヤー、グレード、他のチタンパウダーとの比較を提供します。

TC4 ELIパウダーの概要

 

 

TC4 ELI粉末は、6%のアルミニウム、4%のバナジウム、および低量の鉄と酸素を含むTC4チタン合金の高純度超低間充てん（ELI）変種です。

他のチタン合金と比較して、TC4 ELIは高強度、軽量、優れた耐食性、生体適合性という優れた組み合わせを提供します。ELIグレードは最大の延性と靭性を保証します。

TC4 ELIは、積層造形、金属射出成形、その他の粉末冶金用途に適しています。その微粉末は、3Dプリントや焼結部品の複雑な形状や薄壁を可能にします。

TC4 ELIパウダーの主な特性と特徴：

TC4 ELI パウダーの特性

プロパティ	説明
構成	6% Al、4% V、0.08% max Fe、0.13% max O
密度	4.43 g/cc
融点	1604°C
強さ	895-930 MPa 極限引張強さ
延性	10-15% 伸長
疲労強度	500-550 MPa
ヤング率	110 GPa
熱伝導率	6.7 W/m-K
電気抵抗率	178 μΩ-cm
熱膨張係数	8.9 μm/m-°C

TC4 ELIは、高強度重量比、破壊靭性、耐疲労性、耐食性を最適なバランスで実現している。高いアルミニウムとバナジウム含有量は、固溶強化と析出硬化熱処理による高強度化に寄与している。

格子間レベルが低いため、標準的な TC4 グレードと比較して延性と破壊靭性が向上しています。脆化を避けるため、酸素は最大0.13%に制限されている。鉄含有量も制限されています。

全体として、TC4 ELIの特性は、航空、宇宙、防衛、モータースポーツ、医療、石油・ガスなどの重要な用途に適している。

TC4 ELIパウダーの用途と使用例

TC4 ELI粉末は、積層造形、金属射出成形、熱間静水圧プレス、その他の粉末冶金技術による高性能部品の製造に使用される。

TC4 ELIパウダーの主な用途と使用例には以下のようなものがある：

TC4 ELIパウダーの用途

エリア	アプリケーション
航空宇宙	航空機構造、エンジン部品、宇宙打ち上げシステム
インプラント	整形外科インプラント、歯科インプラント、顎顔面インプラント
自動車	モータースポーツコンポーネント、ターボチャージャーホイール
インダストリアル	舶用金具、海洋掘削部品、バルブ、ポンプ
エネルギー	坑口部品、ダウンホールツール、パイプライン
ディフェンス	弾道防具、武器部品、防具

航空宇宙分野では、TC4 ELIの高い強度対重量比が、機体、タービン、着陸装置などの飛行に不可欠な静止部品や回転部品に適している。部品は、3Dプリントまたは焼結によりニアネットシェイプにすることができます。

医療分野では、TC4 ELIの生体適合性と耐食性が、整形外科の人工関節や歯科インプラントへの使用を可能にした。股関節ステム、膝関節インプラント、頭蓋プレートの製造が可能である。

モータースポーツでは、TC4 ELIはコネクティングロッド、インテークバルブ、ターボチャージャーホイール、ドライブシャフト、シャーシ部品など、より軽量で強度の高い部品を製造することができる。

石油・ガス用途では、TC4 ELIは腐食環境に対する耐性から選ばれている。坑口金物、バルブ、ポンプ、スリーブ、プラグ、ボール、シートなどの消耗品を生産できる。

防衛分野では、重量を最小限に抑えながら弾丸や榴散弾を食い止める弾道装甲板の製造にTC4 ELIが利用されている。その他の軍事用途としては、航空部品や銃身、レシーバー、レール、トリガーなどの武器部品がある。

全体として、TC4 ELI粉末は、最新の製造技術を活用することで、セーフティクリティカルな産業における軽量で高性能な金属部品を可能にする。

TC4 ELIパウダーの仕様

TC4 ELIパウダーは、様々な粒度分布（粒度範囲とも呼ばれる）で市販されている。粉末の形態は、球状、角状、ブレンドのいずれでも可能です。

TC4 ELIパウダーの代表的な仕様は以下の通り：

TC4 ELIパウダー仕様

パラメータ	詳細
粒子径範囲	15-45ミクロン、45-105ミクロン、105-250ミクロン
粒子形状	球状、角状、ブレンド
サイズ分布	D10、D50、D90の値
見かけ密度	2.5-3.5 g/cc
タップ密度	3.5-4.5 g/cc
流量	ホール流量計による測定
化学分析	Al, V, Fe, O, N, C, H, Ti
ロット番号	トレーサビリティ
パッケージング	25kgまでのバイアル、ジャー

複雑な形状を印刷し、滑らかな表面仕上げを実現するには、15～45ミクロンの微細な粒度分布が好ましい。100ミクロンを超える大きな粒径は、より速い造形速度を可能にします。

球状粉末は流動性、充填密度、焼結挙動を改善します。角型粉末やブレンド粉末は、粒子間の機械的な密着性を向上させます。

見掛け密度とタップ密度は、一定の体積を充填するのに必要なパウダーの量を決定します。流量は、印刷や射出成形時の分注のしやすさを示します。

化学分析により、元素組成がグレード仕様に適合していることを確認。ロット番号は、品質管理のためのトレーサビリティを提供します。適切な包装により、取り扱いおよび保管中の粉末の完全性を維持します。

TC4 ELIパウダーのグレード

TC4ELI粉末は、ガスアトマイズ後の後処理方法を変えることにより、異なるグレードで製造される。これは微細構造と機械的特性に影響を与える。

主なグレードは以下の通り：

TC4 ELIパウダー・グレード

グレード	説明
アトマイズ	ガスアトマイズ後の後処理なし
アニール	熱処理による残留応力の緩和
熱間静水圧プレス	高温高圧での連結
プラズマ焼結	プラズマ放電による急速焼結
ISO-S	ガスアトマイズによる球状粉末

アズアトマイズグレードは、急速な凝固による残留応力を含んでいます。アニーリングはこれらの応力を除去し、印刷や成形時の粉末の取り扱いを容易にします。

ヒッピングとプラズマ焼結は密度を高め、最終部品の微細構造と機械的特性を向上させる。

球状グレード（ISO-S）は、高品質な3Dプリントのために、より優れた流動性と充填密度を提供します。

適切なTC4 ELI粉末グレードは、使用される特定の積層造形または粉末冶金プロセスに基づいて選択される。

TC4 ELIパウダーのサプライヤー

TC4 ELI粉末は、大手金属粉末メーカーや添加剤製造用粉末の専門サプライヤーから供給されている。主なサプライヤーは以下の通り：

TC4 ELI 粉末サプライヤー

会社概要	国名
エーピーアンドシー	カナダ
カーペンター・テクノロジー	アメリカ
サンドビック	スウェーデン
プラクセア	アメリカ
TLSテクニーク	ドイツ
アメテック	アメリカ
LPWテクノロジー	英国
CNPC 粉末グループ	中国

これらの企業は、ガスアトマイゼーションを用いてTC4 ELI粉末を製造し、粒度分布を厳密に制御している。また、粉末の特性を向上させるために、アニール、ヒッピング、焼結などのカスタム後加工を行うサプライヤーもある。

高純度原料、厳格な品質管理、特殊なパッケージングにより、重要な用途向けの信頼性が高く安定したTC4 ELIパウダーを保証します。大規模な生産能力により、TC4 ELIパウダーの大量供給が可能です。

TC4 ELIパウダーの価格

高度なチタン合金として、TC4 ELI粉末はTi-6Al-4Vのような基本的なチタングレードよりも高価です。価格は以下によって異なります：

• 粒子径範囲
• 注文量
• 追加加工／品質
• 純度レベル
• 地理的位置

価格帯の目安

TC4 ELIパウダー価格

粒子径	kgあたりの価格
15-45ミクロン	$80 – $120
45～105ミクロン	$60 – $90
105-250ミクロン	$40 – $70

一般に、粒子径が小さいほど、ガス噴霧の制御が厳しくなるため、価格は高くなる。また、小ロットの場合、大量注文に比べてキログラムあたりの単価も高くなる。

地域的には、中国製TC4 ELIパウダーの価格は、ヨーロッパ/アメリカ製パウダーよりも低い。ただし、品質管理は異なる場合がある。

アディティブ・マニュファクチャリングの普及に伴い、TC4 ELIパウダーの価格は下がってきているが、従来のチタン合金よりは高いままである。長期契約と大量注文は、競争力のある価格を確保するのに役立ちます。

TC4 ELI粉末と他のチタン合金との比較

TC4 ELIは、強度、靭性、耐食性において、Ti-6Al-4Vのような他の一般的なチタン合金よりも優れています。

TC4 ELIと他のチタン合金の比較

合金	強さ	タフネス	耐食性	コスト
Ti-6Al-4V	ミディアム	ミディアム	ミディアム	低い
Ti-6Al-7Nb	ミディアム	ミディアム	高い	ミディアム
Ti-555 (Ti-5Al-5V-5Mo-3Cr)	非常に高い	低い	ミディアム	高い
TC4 ELI (Ti-6Al-4V-0.08Fe-0.13O)	非常に高い	高い	非常に高い	高い

他のチタン合金に対するTC4 ELIの主な利点

• Ti-6Al-4VおよびTi-6Al-7Nbより高い強度
• Ti-555よりも優れた破壊靭性と延性
• 過酷な環境下での優れた耐食性
• 極端な温度でも優れた特性を維持
• スチール合金より密度が低い
• ステンレス鋼よりも優れた生体適合性
• 陽極酸化によるカラー仕上げが可能

TC4 ELIの限界は以下の通り：

• Ti-6Al-4Vより高コスト
• Ti-6Al-4Vよりも加工が難しい。
• カジリやすい
• 従来の溶融溶接では溶接不可
• アルミニウム合金よりまだ重い

全体として、卓越した機械的特性、耐食性、低密度、生体適合性の組み合わせにより、TC4 ELIは、コストが高いにもかかわらず、重要な用途に選ばれる先端材料となっている。

TC4 ELIパウダーに関するよくある質問

TC4 ELIパウダーに関するよくある質問にお答えします：

TC4 ELIパウダーに関するFAQ

Q: TC4 ELIパウダーのELIとは何の略ですか？

A: ELIはextra low interstitial contentの略です。これは、粉末組成中の酸素と鉄のレベルが最小であることを意味します。

Q: TC4 ELIパウダーの理想的な粒径は？

A: 15-45ミクロンのパウダーは、細かい形状や薄い壁の印刷に最適です。45-105ミクロンは造形速度が速いですが、解像度は低くなります。

Q: TC4 ELIパウダーにはどのような後処理が可能ですか？

A: アニール、熱間静水圧プレス、プラズマ焼結、球状粉末製造は粉末特性を向上させます。

Q: TC4 ELI粉末はTi-6Al-4Vよりも3Dプリントに適していますか？

A: はい、TC4 ELIはTi-6Al-4Vと比較して、印刷状態でも後処理状態でも高い強度と靭性を持っています。

Q: TC4 ELIパウダーは、積層造形後に熱間静水圧プレスが必要ですか？

A: HIP処理によって内部孔をなくし、耐疲労性を向上させることができます。しかし、重要でない部品には、TC4 ELIをそのまま印刷すれば十分でしょう。

Q: TC4 ELIパウダーは、金属3Dプリントでどの程度の精度を達成できますか？

A: TC4 ELIプリント部品は、使用するAMプロセスによって±0.1%の公差が可能です。

Q: TC4 ELIの部品は、3Dプリント後に機械加工できますか？

A:はい、しかしTC4 ELIは加工が難しく、その硬さのために厳密なセットアップと鋭利な工具が必要です。

Q: TC4 ELI AM部品はどのような仕上げが可能ですか？

A: 印刷されたままの表面粗さは工程によって異なりますが、研削、放電加工、研磨などの仕上げ工程では、滑らかな仕上げが可能です。

結論

TC4 ELI 粉末は、6% アルミニウム、4% バナジウム、0.08% 鉄、0.13% 酸素の低間充てんチタン合金組成により、高強度、靭性、耐食性の優れた組み合わせを有しています。

航空宇宙、医療、エネルギー、防衛分野の重要な用途に使用される軽量で高性能な金属部品を製造する能力を持つTC4 ELIは、他のチタン合金にはないユニークな能力を提供します。

TC4 ELI粉末は、最新の積層造形技術と粉末冶金技術を用いた次世代エンジニアリング部品の設計の可能性を広げました。粉末の供給量が増加し、コストがさらに低下するにつれて、TC4 ELIの使用量は産業界全体で増加し続け、新たなレベルの性能を引き出すことが期待される。