ヒドゥミニウム

ハイデュミニウム合金またはRR合金は、高強度、高温のアルミニウム合金シリーズで、第二次世界大戦前にロールスロイス社（「RR」）が航空機用に開発しました。^{[1]これらはハイ}デューティー アロイ社によって製造され、後に開発されました。[ ^1]ハイデュミニウムという名前は、ハイデューティーアルミニウム合金に由来しています。

これらのハイドミニウム合金の最初のものは「RR50」と呼ばれました。^[1]この合金は、最初はモーターレーシングピストン用に開発され、^[2] 後に航空機エンジン用に採用されました。これは、ニッケル含有軽アルミニウム合金の最初のものである、以前のY合金の開発でした。^[3] これらの合金は、高強度アルミニウム合金の3つの主要グループの1つであり、ニッケルアルミニウム合金は高温でも強度を維持するという利点があり、ピストンに特に適しています。

この合金は1929年までに航空機に限定的に使用され、シュナイダートロフィー水上飛行機レースで成功を収めたロールスロイスRエンジンに使用されました。他のメーカーにもすぐに広まり、1931年にはABCがホーネットエンジンに採用しました。^[4]クランクケースにはRR50合金が使用され、ピストンにはRR53合金が使用されました。

最初の大量生産は、 1933年のアームストロング・シドレー・スペシャル・サルーンカーで使用されました。 ^[2]アームストロング・シドレーは、すでに航空エンジン事業でこの合金の経験があり、製造業者に資金を投資していました。

これらの合金の利点は世界中で認められました。イタリアのバルボ元帥の大西洋横断飛行にハイドゥミニウムRR59合金のピストン576個が使用されたとき、^[5]ハイデューティーアロイは自社の広告にそれを使用しました。^[6]

ハイデューティーアロイズ社は1927年にスラウのファーナムロードにWCデヴェルー大佐によって設立されました。^{[7] [8]}

同社は、第一次世界大戦時の航空機エンジン製造会社であったウォルサムストウのピーター・フッカー社の廃墟から始まった。^[9]フッカー社は、とりわけノームエンジンのライセンス生産を行い、航空機エンジンについてはブリティッシュ・ノーム・アンド・ル・ローヌ・エンジン社として知られることを選んだ。 [ ^10]同社はY合金の加工の専門家となった。^[11]戦後の需要の減少と戦争余剰エンジンの豊富な供給により、すべてのエンジンおよび部品メーカーにとって厳しい時代となった。1920年初頭に同社を買収した後、BSAは業務を見直し、フッカー社を清算することを決定した。数年間の自主清算の後、フッカー社の事業は1927年後半に工場が売却されて終了した。

その頃、アームストロング・シドレー・ジャガーエンジン用のピストン数千個の大量注文があった。アームストロング・シドレーにはこれらのピストンを供給できる適切な供給元が他になかったため、フッカー工場長のWC・デヴリューは、この注文を完了するために新しい会社を設立することを提案した。ジョン・シドレーは、必要な機器を再購入し、フッカーからスタッフの一部を再雇用するために資金を貸し付けた。^[9]建物はすでに売却されていたため、新しい会社はスラウに施設を見つけた。

ロールスロイスからの需要により、後にレディッチの工場への拡張が行われた。これらの資材は航空機生産にとって非常に重要であったため、第二次世界大戦の勃発とともに、ホワイトヘブン近郊のディスティントンにあるカンバーランド（現在のカンブリア）の辺鄙な地域に影の工場が設立された。^[7]

製造には、原料合金のインゴットの生産だけでなく、初期の鍛造または鋳造プロセスも含まれていました。仕上げの機械加工は顧客が担当しました。ヒドゥミニウムは大成功を収め、第二次世界大戦中はイギリスの主要な航空エンジンメーカーすべてで使用されていました。

1934年、レイノルズチューブ社は、ハイデューティーアロイ社から供給されたRR56合金を使用して、航空機の機体用押し出し構造部品の生産を開始しました。バーミンガムのタイズリーにある工場に、専用の新工場が建設されました。^[12]やがて、戦後のレイノルズ社は、すでに自転車のスチールフレームチューブで知られていましたが、平時の市場で生き残りを図り、高級アルミ製自転車クランクとブレーキ用のハイドミニウム合金部品を供給するようになりました。^[13]

1937年型パワージェッツWU ジェットエンジンのインペラ（コンプレッサー）とコンプレッサーケーシングは、それぞれRR.56とRR.55で作られた。その後のパワージェッツW.1では、コンプレッサーの材質がRR.59に変更された。^[14] 1943年までに、大量生産された最初の英国製ジェットエンジンであるデ・ハビランド ゴブリンが開発中であった。このエンジンの遠心コンプレッサーは、RR.50の500ポンドの「チーズ」として始まり、これが最大の鍛造品であった。機械加工後、これらは109ポンドに減らされた。この鍛造品のサイズが非常に大きかったため、中心部の冷却速度が合金の冶金特性に影響を与えた。デベローはシリコン含有量を0.25%未満に減らすことを勧め、この低シリコンRR.50合金はゴブリン生産全体で使用された。

1948年ロンドンオリンピックのトーチ1,600本は同社によって鋳造された。^[15]

ジュラルミン合金は、すでに高強度アルミニウム合金として実証されていました。Y合金の長所は、高温でも高い強度を維持できることです。RR合金は、ロールスロイスのホール＆ブラッドベリーによって開発されました^[3]。その目的の1つは、RR合金を使用した部品の製造を簡素化することでした。物理的特性を制御するために、複数のステップからなる意図的な熱処理プロセスが使用されました。

組成に関して言えば、Y 合金には通常 4% の銅と 2% のニッケルが含まれています。RR 合金では、これらをそれぞれ半分の 2% と 1% に減らし、鉄を 1% 加えています。

構成例:

多くのアルミニウム合金と同様に、Y合金は溶体化熱処理後、常温で自然に時効硬化します。対照的に、RR合金はその後も柔らかいままで、人工時効のために析出硬化によって意図的に再度熱処理されます。 ^[3]これにより、特に部品ブランクが下請け業者によって製造され、機械加工前に別の場所に出荷する必要がある場合に、軟らかい状態での機械加工が簡単になります。RR56の場合、溶体化処理は530℃から急冷し、時効は175℃で行われます。^[3] RR50の場合、溶体化処理を省略して、金属を直接析出硬化（155℃～170℃）にすることができます。^[16]

溶体化処理後、合金の引張強度は増加するが、ヤング率は低下する。人工時効処理の第二段階では強度がわずかに増加するが、ヤング率も回復または改善される。^[17]

RR50シリーズでは様々な合金が生産されました。^{[18]これらは鋳造や鍛造で加工できましたが、板材として圧延したり、}棒材から一般的な機械加工をしたりすることを意図していませんでした。

合金の数は、さまざまな用途や加工技術に対応するために拡大しました。 1953年のパリ航空ショーで、ハイデューティーアロイは、20、50、56、58、66、77、80、90の8種類以上のヒドゥミニウムRR合金を展示しました。^[20]また、ヒドゥミニウム製のガスタービンコンプレッサーとタービンブレード、およびマグヌミニウム合金シリーズの製品も展示されました。

RR58はアルミニウム2618としても知られ、銅2.5%、マグネシウム1.5%、鉄1.0%、ニッケル1.2%、シリコン0.2%、チタン0.1%、残りはアルミニウムで構成され、もともとジェットエンジンのコンプレッサーブレード用として意図されていたが、ハイデューティーアロイ社から供給され、コンコルドの機体の主な構造材料として使用され、プロジェクトのフランス側ではAU2GNとしても知られていた。^[21]

その後、RR66などの合金は、深絞り加工が可能な高強度の合金が求められる板材に使用されるようになった。^[22]戦後のジェット機の高速化に伴い、遷音速圧縮性などの問題が重要となり、この点はますます重要になった。今や、単に桁やその下のフレームだけでなく、航空機の被覆材も強度が求められるようになった。

RR350は砂型鋳造可能な高温合金で、ゼネラル・エレクトリックYJ93ジェットエンジンに使用され、後に中止されたアメリカのボーイング2707SSTプロジェクト向けのゼネラル・エレクトリックGE4にも使用されました。^[23]

• 1936年のハイデューティーアロイ社RR 56合金の広告
• 1941年のヒドゥミニウム合金の広告
• 「ヒドゥミニウムで製造された 10,000,000 番目のブレード」 -タービンブレード材料としてのヒドゥミニウムの 1954 年の広告