アルミニウムおよびアルミニウム合金の金属組織学的作製

初期の製造プロセスの監視から始まり、鋳造品の気孔率の評価に近づき、さらに熱処理の制御に至るまで、金属組織学はチタンとその合金の品質において重要な役割を果たします。また、チタン合金や製品の研究開発においても重要な役割を果たしています。

市販のチタンのグレードと合金は 4 つのグループに分類されます。

チタンは 882°C の温度で、低温で閉じた六方晶系構造 α の同位体変化を受け、体心立方晶相 β に変わります。この変態により、アルファ、ベータ、またはアルファ/ベータ混合微細構造を持つ合金が生成され、熱的および熱機械的に処理できます。

したがって、比較的少ない合金成分でさまざまな特性を得ることができます。ただし、望ましい微細構造と特性の組み合わせを確保するには、処理を厳密に制御し続けることが重要です。このため、金属組織学が非常に重要になります。

チタンとその合金を扱う場合、熱間成形、熱処理、微細構造、物理的特性の関係は非常に複雑です。最も一般的なタイプのチタン微細構造の例を以下に示します。

図1:

市販の純チタンと同様の粒子組織があり、曲げなどの機械的変形に依存しています。機械的変形により、偏光下では二重成形が確認できます。

図2:

エッチャントとしてクロール試薬を使用し、アニール状態で鍛造されたα-β Ti-6Al-4V 構造を 400 倍で観察しました。これは特定の状況です。

図3: α-β Ti-6Al-4Vは、白く脆い「αケース」の表層を持つ物質です。エッチングに使用する試薬はWeck試薬です。熱成形プロセスは制御された雰囲気で実行されますが、チタン材料は比較的低温でも酸素を吸収するため、表面に硬化領域が形成されます。これがαケースです。これは非常に脆い層であり、機械的にのみ除去できます。スケールは50倍です。

図4:

Ti-15V-3Al-3Sn-3Crと呼ばれる合金板は縦断面にベータ組織を持っています。優れた機械的特性を備えたこの合金は、航空宇宙産業で使用されています。エッチング液は熱着色されており、倍率は 50 倍です。