チタン-6Al-4V

Ti-6Al-4V（UNS指定R56400 ）は、 TC4、Ti64、^[1] 、またはASTMグレード5とも呼ばれ、高い比強度と優れた耐食性を備えたアルファベータチタン合金です。最も一般的に使用されているチタン合金の1つであり、航空宇宙産業や生体力学的用途（インプラントやプロテーゼ）など、低密度と優れた耐食性が求められる幅広い用途に使用されています。

装甲に使用されるチタン合金の研究は、1950年代にウォータータウン兵器廠で始まり、その後陸軍研究所の一部となった。^{[2] [3]}

1948年にMITを卒業したスタンリー・アブコウィッツ（1927-2017）はチタン業界の先駆者であり、1950年代初頭にアメリカ陸軍のウォータータウン兵器廠研究所に在籍中にTi-6Al-4Vを発明したとされています。^[4]

チタン/アルミニウム/バナジウム合金は、軍事戦略上重要な大きな進歩として歓迎されました。これは最も商業的に成功したチタン合金であり、今日でも使用されており、数多くの産業および商業用途に使用されています。^[5]

チタン合金は、従来のステンレス鋼やコバルト系合金に比べて弾性率が低く、生体適合性に優れ、耐腐食性も向上しているため、生体材料としての使用が増えています。^[6]これらの魅力的な特性が、α（cpTi）合金やα+β（Ti-6Al-4V）合金の早期導入の原動力となり、最近では新しいTi合金組成や整形外科用準安定bチタン合金が開発されました。後者は、生体適合性が向上し、弾性率が低く、ひずみ制御疲労耐性とノッチ疲労耐性に優れています。^[7] しかし、チタン合金のせん断強度と耐摩耗性が低いため、生体医学での使用は制限されています。b-Ti合金の耐摩耗性はa#b合金に比べていくらか改善されていますが、整形外科用チタン合金を摩耗部品として最終的に利用するには、摩耗メカニズムのより完全な基礎的理解が必要です。

（重量％）^[8]

Ti-6Al-4V チタン合金は、通常、hcp結晶構造のアルファ相 (SG : P63/mmc) とbcc結晶構造のベータ相 (SG : Im-3m) で存在します。機械的特性は合金の熱処理条件の関数であり、特性に応じて変化する可能性がありますが、適切に処理された Ti-6Al-4V の一般的な特性範囲を以下に示します。^{[9] [10] [11]} アルミニウムはアルファ相を安定化し、バナジウムはベータ相を安定化します。^{[12] [13]}

Ti-6Al-4Vは室温での熱伝導率が6.7～7.5 W/m·Kと非常に低く、 ^{[14] [15]、}加工性が比較的悪いという問題があります。^[15]

この合金は冷間疲労に対して脆弱である。^{[16] [17]}

Ti-6Al-4Vは、合金中の相の量と微細構造を変化させるために熱処理される。微細構造は、熱処理と処理方法によって大きく変化する。一般的な熱処理プロセスは、ミルアニーリング、デュプレックスアニーリング、溶体化処理と時効処理の3つである。^[18]${\displaystyle \alpha}$${\displaystyle \beta}$

• 航空宇宙構造。ボーイング787は重量の15％がチタンでできており^[19]、エアバスA350は14％である^{[20] 。}
• 生体医療用インプラントおよび補綴物^[21]
• 高性能レースカー
• 高級自転車
• 付加製造^[22]
• Apple iPhone 15 Pro (Max) ケース、iPhone 16 Proおよび Pro Max ケース、Apple Watch Series 10チタンおよびUltra 2ケース
• 海洋用途：Ti-6Al-4Vグレード5は、海水環境での優れた耐食性のため、海洋用途で広く使用されています。[ 23 ] ^{Ti -6Al-4Vは、}造船、沖合の石油・ガスプラットフォーム、海中機器など、海洋雰囲気や水中環境にさらされる部品に使用されています。 ^{[24] [25]}その耐腐食性は、メンテナンスコストの削減と海洋機器の寿命の延長に役立ちます。^[26]

• 国連番号: R56400
• AMS規格：4928 ^[27]
• ASTM規格: F1472
• ASTM規格：B265グレード5 ^[28]