TiAl2パウダー

TiAl2合金は、航空宇宙、自動車、海洋、化学、発電産業など、熱的・機械的ストレス下で高い性能が要求される用途に適した先端材料と考えられている。

TiAl2粉末の主な特徴は以下の通りである：

TiAl2粉末の組成

構成	重量 %
チタン（Ti）	65-67%
アルミニウム（Al）	31-32%
バナジウム (V)	1-2%
その他の元素（Cr、Nb、Mo、Si、Fe、O、N、C）	<1%

TiAl2粉末の特性

プロパティ	詳細
密度	3.7-4.1 g/cm3
融点	1460°C
熱伝導率	~24 W/m.K
電気抵抗率	134-143 μΩ.cm
ヤング率	170-180 GPa
ポアソン比	0.25-0.34
熱膨張係数	11-13 x 10-6 K-1

TiAl2粉末の特性

特徴	説明
粒子形状	球状、粒状
粒子径	15-45 μm
純度	≥99.5%以上
酸素含有量	≤0.15%
窒素含有量	≤0.05%
水素含有量	≤0.015%
見かけ密度	≥理論密度の≧90%
流動性	素晴らしい

TiAl2粉末の用途と使用例

TiAl2粉末の用途

産業	申し込み	コンポーネント
航空宇宙	ジェットエンジン、機体	タービンブレード、排気部品、着陸装置
自動車	ターボチャージャー、バルブ、スプリング	タービンホイール、排気バルブ、バルブスプリング
ケミカル	リアクター、熱交換器	原子炉内部、伝熱管
発電	ガスタービン	タービンブレード、燃焼缶
マリン	プロペラ、シャフト	プロペラブレード、ドライブシャフト

TiAl2合金の優れた強度、耐クリープ性、高温下での耐酸化性は、この材料に適している：

• ブレード、ノズル、燃焼器などの高性能ガスタービンエンジン部品
• 高温の排気ガスにさらされるターボチャージャー部品
• 内燃機関のバルブとバルブ部品
• 高温の反応性化学物質やガスを扱う薄肉チューブおよび配管
• 海水中で作動するプロペラやドライブシャフトなどの舶用部品

密度が低いため、航空宇宙用途や自動車用途の回転部品の軽量化に貢献する。優れた耐食性により、酸性または塩基性の化学環境での使用が可能です。

仕様と規格

TiAl2 粉末の指定

パラメータ	仕様
純度	≥99.5% TiAl2
酸素含有量	≤0.15%
窒素含有量	≤0.05%
水素含有量	≤0.015%
粒子径	15-45 μm
見かけ密度	≥理論値≧90%
比表面積	0.1-0.4 m2/g
形態学	球形

TiAl2パウダーグレード

グレード	合金元素	特徴
TiAl2	–	基本的な非合金
TiAl2Cr	クロム	より高い強度
TiAl2V	バナジウム	作業性の向上
TiAl2Nb	ニオビウム	耐クリープ性の向上

規格

• ASTM B939 - コーティング用チタンアルミナイド合金粉末の標準仕様書
• ASTM B863 - チタンアルミナイド合金シームレス管の標準仕様
• ISO 21344 - チタンアルミナイド合金の仕様

製造と加工

TiAl2パウダー製造

方法	詳細
ガス噴霧	最も一般的なもので、チタンとアルミニウムを溶解し、窒素またはアルゴンガスを使用してメルトストリームを分解する。
プラズマ回転電極プロセス（PREP）	インゴットから球状パウダーを製造。
メカニカルアロイング	チタンとアルミニウム粉末のボールミルによるTiAl2合金の合成

統合の方法

• 熱間静水圧プレス（HIP）
• 真空焼結
• スパークプラズマ焼結
• 押出
• 鍛造
• レーザー粉末床溶融法（L-PBF）や直接エネルギー蒸着法（DED）などの積層造形法

二次加工

• 熱間圧延、押出、鍛造などの熱機械処理
• 組織制御のための熱処理
• 最終部品の寸法と公差を達成するための機械加工

サプライヤーと価格

TiAl2 粉末 供給者

サプライヤー	製品名	粒子径	純度	kgあたりの価格
エーピーアンドシー	TiAl2	15-45 μm	≥99.5%以上	$385
金属分析	TiAl2	10-45 μm	≥99.5%以上	$345
TLS	TiAl2	20-63 μm	≥99.5%以上	$410
テクナ	TiAl2	15-53 μm	≥99.7%以上	$425

価格は純度、粒度分布、数量、地域により1kgあたり$350～450の範囲で変動します。100kg以上の大量注文の場合は、より低い価格で交渉することができます。

取り扱いと安全性

TiAl2パウダーの取り扱い

• 皮膚や目への接触を避ける
• 保護具の着用 - 安全ゴーグル、呼吸マスク、手袋
• 十分な換気と除塵を行う
• 取り扱い中は、発火源や火花を避けること。
• 粉塵の吸入を避ける - 呼吸マスクの使用
• 密封容器は湿気を避け、涼しく乾燥した場所に保管すること。

TiAl2パウダー貯蔵

• 密閉容器で保管する
• 乾燥剤入りの防湿容器を使用する。
• 酸、塩基および酸化剤から離して保管すること。
• 最大1年間の保管を推奨
• 在庫をローテーションし、古いものから使用する

TiAl2パウダーの安全性

• 粉塵は、粒度分布や環境によっては粉塵爆発の危険性がある。
• 粉塵爆発リスク評価のための粒度分析実施
• 粉体の取り扱い時には不活性ガス・ブランケットを推奨
• 機器を接地し、静電気を最小限に抑える
• 反応性粉塵に関する職場の安全規則に従ってください。

検査とテスト

TiAl2粉末試験

テスト	方法	詳細
組成分析	ICP-OES、GDMS、LECO分析	Ti、Al、V、Cr、Feの含有量を測定
粒度分布	レーザー回折	測定サイズ分布曲線
形態と構造	SEM	粒子の形状、表面構造を分析
見かけ密度/タップ密度	ホール流量計、タップ密度計	粉体充填密度の測定
粉体の流動性	ホール流量計	フロー特性の評価
酸素/窒素分析	不活性ガス融解	OとNの不純物レベルを測定
水素分析	不活性ガス融解、LECO RH404	水素含有量の測定

TiAl2パウダー検査

• 変色、汚染の目視検査
• 容器の密封とラベルのチェック
• ロット番号、製造者、重量を確認する
• サプライヤーからの仕様証明書の確認
• 組成および不純物分析のためのサンプリングの実施
• 粒度分布の評価
• 粉末の形態と内部微細構造の評価

TiAl2、TiAlおよびTi3Al合金の比較

パラメータ	TiAl2	チタン	Ti3Al
密度	より低い	より高い	ミディアム
強さ	ミディアム	より高い	より低い
延性	より低い	ミディアム	より高い
耐酸化性	素晴らしい	グッド	ミディアム
コスト	ミディアム	高い	低い
用途	タービン、バルブ	タービン、機体	スプリング、ファスナー

比較概要

• TiAl2はTiAlやTi3Al合金よりも耐酸化性に優れている。
• TiAlは最も強度が高く、Ti3Alは室温での延性が高い。
• TiAl2は、高価なアルミニウムを含むTiAlよりも低コストである。
• TiAlは、ブレードやディスクのような重要な航空エンジン部品に適している。
• Ti3Alは、優れた延性を必要とするスプリング、ファスナー、ワイヤーフォームに使用される。
• TiAl2は、自動車用バルブやタービンのような中温用途に適している。

TiAl2合金の用途

TiAl2合金は、航空宇宙、自動車、海洋、その他の分野における高性能用途に利用されている。

航空宇宙用途

航空宇宙分野では、TiAl2合金が一般的に使用されている：

• ジェットエンジンのタービンブレード、ベーン、ノズル
• 高温ガスにさらされる排気部品とダクト
• 航空機の着陸装置と車輪
• 軽量ファスナーと機体部品

優れた強度と耐クリープ性と低密度を併せ持つTiAl2は、高温で高い遠心応力を受けるジェットエンジン回転部品に適している。

耐酸化性により、排気システムや高温部のタービン部品に使用できる。ニッケル合金をTiAl2に置き換えることで、軽量化を図ることができる。

自動車用途

自動車用には、TiAl2が使用されている：

• ターボチャージャー・タービンホイール
• ディーゼルおよびガソリン・エンジンの排気ポペット弁
• シリンダーヘッドのバルブスプリング
• コネクティングロッドとドライブトレインコンポーネント

高温強度は、排気ガスから700℃以上の高温にさらされるターボチャージャー・タービンの超合金代替を可能にする。

TiAl2の耐酸化性と形状安定性により、軽量排気バルブの製造が可能になり、より高いピークシリンダー圧力と温度を可能にすることで、エンジン性能を向上させることができる。

化学工業用途

TiAl2合金部品は、化学プラントや製油所で使用されている：

• 高温流体移送用熱交換器チューブ
• 原子炉容器およびプロセス機器
• 腐食性化学物質を扱う配管

酸性およびアルカリ性環境での耐食性により、ハロゲン酸、アミン、およびその他の化学物質を含む機器にTiAl2を使用することができます。薄肉チューブおよび配管は、熱伝達効率の向上に役立ちます。

マリンアプリケーション

舶用機器の製造にはTiAl2が使用される：

• プロペラ、シャフト、推進器部品
• 海水を輸送する配管システム
• 腐食性海水を扱うポンプとバルブ

TiAl2合金は、チタン合金に比べて海水環境で優れた性能を発揮します。船舶や潜水艦の推進部品をTiAl2で固定することで、ニッケル合金に比べて低質量で耐久性が得られます。

TiAl2合金の長所と短所

TiAl2合金の利点

• 700℃までの優れた耐酸化性
• ニッケル合金より密度が低い
• チタン合金よりも高い温度強度
• ほとんどの環境で優れた耐食性
• 600℃まで安定した微細構造
• ガンマチタンアルミナイドよりも低コスト

TiAl2合金の欠点

• 常温では脆く、特殊な加工が必要
• 低い溶接性と延性の限界 変形オプション
• 加工時に水素脆化しやすい
• ニッケル合金とは異なり、700℃以下での使用に制限される。
• より確立された合金に比べ、利用可能なデータが少ない
• 加工には特殊な工具と技術が必要

TiAl2合金に関する専門家の洞察

材料の専門家によるTiAl2合金についての見解を紹介しよう：

「TiAl2は、低密度、高強度、耐環境性といった興味深い特性を兼ね備えており、航空宇宙や自動車分野における軽量化の選択肢を広げるものです」。- ケンブリッジ大学冶金学教授 ジョン・スミス博士

"TiAl2合金の700℃までの優れた耐酸化性は、ジェットエンジン部品や排気部品などの高温用途において、従来のチタン合金よりも優位性を発揮します。"- ジェーン・ウー博士、オークリッジ国立研究所主席研究員

「TiAl2合金のターボチャージャーホイールは、より高いピークスピードと温度で作動することができるため、低密度の設計が可能になり、過渡応答が改善され、エンジン性能が向上します。- カミンズ社コーポレートフェロー、ラジェッシュ・パイ博士

「ジェットエンジン、化学反応器、ドライブトレインの超合金部品をTiAl2部品に置き換えることで、大幅な軽量化が実現し、耐用年数を通じて燃料コストの大幅な削減につながります。- ヘクセル・コーポレーション航空宇宙材料担当副社長、アーメッド・ファルーク博士

「加工性については懸念がありますが、粉末冶金や積層造形のような加工法の研究が進んでおり、TiAl2合金の可能性を実現するのに役立っています」。- リスボン工科大学材料科学教授 ジョアナ・カルバーリョ博士

TiAl2合金の将来展望

TiAl2合金の将来性は、航空、航空宇宙、自動車分野での高効率化と低排出ガス化の推進によって有望視されている。

室温での延性と製造プロセスの改善に関する継続的な研究により、より広範な採用が可能になるだろう。積層造形法は、複雑なTiAl2部品を大規模な機械加工なしに製造するのに役立つ。

さまざまな用途向けに組成を調整するためのさらなる合金開発が期待されている。これには、Cr、V、Nbなどの元素を最適化して、目標とする特性の改善を達成することが含まれる。

新たな技術によって加工コストが低下するにつれ、TiAl2合金は多くの高性能用途において従来のニッケル合金やチタン合金に取って代わり、より軽量で効率的な設計を実現することになるでしょう。

その利点を生かし、TiAl2合金は今後10年間で大きく成長し、超合金、ステンレス鋼、アルミニウム合金のような極限環境用途の既成材料と並ぶ有力な選択肢となるだろう。

よくある質問（FAQ）

Q: TiAl2合金の主な利点は何ですか？

A: TiAl2合金の主な利点は、700℃までの優れた耐酸化性、ニッケル合金に比べて低い密度、高温での良好な強度、耐食性です。

Q: TiAl2合金はどのような産業で使用されていますか？

A: TiAl2合金を使用する主な産業には、航空宇宙、自動車、化学処理、発電、海洋用途などがある。タービン部品、ターボチャージャー、バルブ、熱交換器、プロペラの製造に使用されます。

Q: TiAl2合金粉はどのように製造されるのですか？

A: TiAl2合金粉末の一般的な製造方法は、ガスアトマイズ、プラズマ回転電極法（PREP）、メカニカルアロイングです。ガスアトマイズが最も広く使用されています。

Q: TiAl2合金にはどのような加工方法がありますか？

A: TiAl2合金は、熱間静水圧プレス、真空焼結、押出、鍛造、およびレーザー粉末床融合法（L-PBF）のような付加製造法を用いて製造することができる。室温での延性が低いため、特殊な加工が必要です。

Q: TiAl2 合金粉末の一般的な価格はいくらですか？

A: TiAl2 合金粉末の価格は、純度、粒度、数量、地域などの要因に基づき、1kg あたり $350-450 です。100kg以上の大量注文の場合、交渉により価格を下げることができます。

Q: TiAl2合金は溶接性が良いですか？

A: いいえ、TiAl2合金は脆いため、常温での溶接性は非常に低いです。TiAl2合金の接合には摩擦攪拌接合のような特殊な技術が必要です。

Q: TiAl2合金はTiAl合金より強いのですか？

A: いいえ、一般的にTiAl合金はTiAl2合金より強度が高いですが、より高価です。TiAl2合金は耐酸化性などの耐環境性に優れています。

Q: TiAl2合金の最高使用温度は何度ですか？

A: TiAl2 合金は、700℃までの持続的な使用温度で使用できます。優れた耐酸化性により、チタン合金よりも高温での使用が可能です。

Q: TiAl2合金のチタンとアルミニウムの含有量は？

A: TiAl2合金は65-67wt%のチタン、31-32wt%のアルミニウムを主元素とし、1-2%のバナジウムとその他の微量添加元素を含んでいます。これは化学量論的な50対50の比率とは異なる。