チタンは軽量かつ高強度な金属として、その独特の利点をさまざまな分野で発揮しています。航空宇宙から医療、海洋工学からスポーツ用品に至るまで、チタンは重要な役割を果たしています。ただし、他の素材と同様に、チタンも 100% 完璧ではありません。次にチタンのメリットとデメリットを見ていきます。
利点
1. Low density and high strength
The density of titanium is 4.51g/cm3, which is 57% of steel. It is only a little more than half of steel and less than twice that of aluminum. Its strength is three times greater than aluminum. The specific strength of titanium alloy is the largest among commonly used industrial alloys. Titanium The specific strength of the alloy is 3.5 times that of stainless steel, 1.3 times that of aluminum alloy, and 1.7 times that of magnesium alloy.
2. Excellent corrosion resistance
チタンの不動態は酸化皮膜の存在によって決まります。酸化性媒体における耐食性は還元性媒体よりもはるかに優れており、還元性媒体では高速腐食が発生する可能性があります。チタンは、海水、湿った塩素、亜塩素酸塩および次亜塩素酸塩の溶液、硝酸、クロム酸、金属塩化物、硫化物、有機酸などの一部の腐食性媒体では腐食しません。
3. Good heat resistance
一般に、アルミニウムは150℃、ステンレス鋼は310℃で本来の高い機械的特性を失いますが、チタン合金は約500℃でも良好な機械的特性を維持します。チタンは耐熱性に優れており、航空機エンジンのコンプレッサーのタービンディスクやブレード、航空機後部胴体の外板などに適しています。
4. Biocompatible, non-magnetic
チタンは非磁性金属であり、大きな磁場中では磁化されません。無毒で、人間の組織や血液との適合性が良好です。
5. Small thermal conductivity
チタンの熱伝導率は小さく、鋼の1/5、アルミニウムの1/13、銅の1/25しかありません。
6. Small elastic modulus
チタンの弾性率は鉄の約55%です。
7. Low damping resistance
チタンのこの特性を利用して、音叉や医療用超音波粉砕機の振動部品、高級オーディオスピーカーの振動膜などに利用されています。
短所
1. High cost
チタンは一般に他の種類の金属よりも高価であり、チタンの価格はステンレス鋼の5〜10倍です。
2. Difficulty in processing
金属チタンの加工には通常、特殊な工程や設備が必要であり、加工品質と効率を確保するには高度な技術と経験が必要です。
3. Difficult to weld
チタンは、反応性が高く、融点が高く、熱伝導率が低いなどの理由から、溶接品質を確保するには特別な溶接技術とプロセスが必要です。
4. Poor thermal conductivity
格子構造、電子構造、格子欠陥などの要因の影響により、チタンは熱伝導率が低いため、熱伝達を必要とする特定の用途には適していません。
5. Low surface hardness
ステンレス鋼と比較すると、純チタンの表面硬度は約HRC20ですが、ステンレス鋼は通常HRC56〜58に達するため、使用中に傷がつきやすくなります。
結論
チタンには多くの利点がありますが、避けられない欠点もいくつかあります。強度があり、耐食性があり、生体適合性が良好です。ただし、ステンレスや他の金属に比べて高価であることが最大の欠点です。この記事が、チタン素材を選ぶ際の正しい選択の一助となれば幸いです。
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