チタンアルミナイド

チタンアルミナイド（化学式TiAl）は、一般にガンマチタンと呼ばれ、金属間 化合物です。軽量で酸化^[1]と熱に強いですが、延性は低いです。γ-TiAlの密度は約4.0 g/cm ³です。航空機、ジェットエンジン、スポーツ用品、自動車など、さまざまな用途に使用されています。^[要出典] TiAlベースの合金の開発は1970年頃に始まりました。この合金がこれらの用途に使用されるようになったのは、2000年頃からです。

チタンアルミナイドには、ガンマチタンアルミナイド（ガンマTiAl、γ-TiAl）、アルファ2-Ti ₃ Al、TiAl ₃という3つの主要な金属間化合物があります。この3つのうち、ガンマTiAlが最も注目され、最も多く使用されています。

ガンマ TiAl は、高温 (600 °C 以上) での優れた機械的特性と耐酸化性および耐腐食性を備えているため、航空機タービンエンジンの従来のNiベースの超合金 部品の代替品として使用できます。

TiAl ベースの合金は、航空機エンジンの推力対重量比を高める可能性があります。これは、特にエンジンの低圧タービンブレードと高圧コンプレッサーブレードに当てはまります。これらは、伝統的に Ni ベースの超合金で作られており、TiAl ベースの合金のほぼ 2 倍の密度があります。一部のガンマチタンアルミナイド合金は、従来のチタン合金の動作温度限界よりも 400 °C 高い 1000 °C まで強度と耐酸化性を維持します。^{[検証するには不十分です] [3]}

ゼネラル・エレクトリックは、ボーイング787とボーイング747-8航空機に動力を供給するGEnxエンジンの低圧タービンブレードにガンマTiAlを使用しています。これは、2011年に就航した民間ジェットエンジンでこの材料が初めて大規模に使用された例でした^[4]。[5] TiAl LPTブレードは、 Precision Castparts Corp.とAvio spaによって鋳造されています。ステージ6の機械加工とステージ7のLPTブレードは、Moeller Manufacturingによって行われます。^{[6] [要出典]}積層造形を使用してGEnxおよびGE9xエンジン用のガンマTiAlブレードを製造するための代替経路が検討されています。^[7]

2019年にオメガ シーマスター腕時計の55 グラムの軽量版が新たに作られ、ケース、裏蓋、リューズにはガンマチタンアルミナイドが使用され、文字盤と機構はTi 6/4（グレード5）のチタンが使用されました。この時計の小売価格は37,240ポンドで、ベーシックなシーマスターの9倍で、ムーンフェイズ機能を備えた最高級のプラチナケース版に匹敵します。^[8]

TiAl ₃は、密度が 3.4 g/cm ³と最も低く、マイクロ硬度が 465～670 kg/mm ₂と最も高く、1,000 °C でも最高の耐酸化性を備えています。しかし、TiAl ₃のエンジニアリングおよび航空宇宙分野での用途は、その延性の低さによって制限されています。さらに、常温での延性の喪失は、通常、延性粒内破壊から脆性粒界破壊または脆性劈開への破壊モードの変化を伴います。靭性を向上させるために多くの強化戦略が開発されているにもかかわらず、機械加工品質は依然として取り組むのが難しい問題です。ニアネットシェイプ製造技術は、このような材料を準備するための最良の選択肢の 1 つと考えられています。{date=July 2022} ^{[引用が必要]}

• ガンマチタンアルミナイド部品の加工 - Moeller Manufacturing
• 高速民間輸送におけるチタンアルミナイドの応用
• チタンアルミナイド - 金属間化合物（azom.com より）
• パワーハウス（GEnx TiAl LPTブレード発表）
• Edward A. Loria (2001). 「ガンマチタンアルミナイドの行く末」Intermetallics . 9 (12): 997– 1001. doi :10.1016/S0966-9795(01)00064-4.
• Donachie, Matthew J (2000)。『チタン：技術ガイド』ASM International。p. 131。ISBN 978-0-87170-686-7。
• Kassner, Michael E, Pérez-Prado, María-Teresa (2004)。金属および合金のクリープの基礎。Elsevier。p. 175。ISBN 978-0-08-043637-1。