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Ti-13V-11Cr-3Al (TC11) チタン合金 LENS レーザー溶融堆積 (LMD) 3D プリンティング

TC11 チタン合金 LMD 積層造形技術の概要

TC11 チタン合金のためのレーザー溶融堆積

LMD プロセス能力

TC11 材料の性能と特性

TC11 が LMD 用途に最適である理由

事例研究：TC11 航空宇宙エンジンパイロン部品の LMD 修復

プロジェクト背景

製造ワークフロー

後処理と検査

結果と検証

よくある質問 (FAQs)

TC11 チタン合金 LMD 積層造形技術の概要

Ti-13V-11Cr-3Al (TC11) は、高い比強度、優れた焼入れ性、そして卓越した熱安定性を特徴とする準β型チタン合金です。レーザエンジニアードネットシェーピング (LENS) とも呼ばれるレーザー溶融堆積 (LMD) プロセスにより、ニアネットシェイプの高い効率で大型の TC11 部品の製造および修復が可能になります。

Neway Aerotechでは、当社のチタン 3D プリンティングサービスにおいて、構造的耐久性と耐高温性が求められる航空宇宙、エネルギー、工具用途向けに、TC11 向けの高度な LMD 製造をサポートしています。

TC11 チタン合金のためのレーザー溶融堆積

LMD プロセス能力

パラメータ	値	説明
層厚	300–800 µm	高い堆積レートと大型形状に適しています
堆積レート	10–30 cm³/h	構造体の構築や部品修復に効率的です
レーザー出力範囲	500–2000 W	肉厚や特徴サイズに応じて調整可能
雰囲気	不活性アルゴンまたは窒素	溶融プール形成中の酸化を防止します
粉末粒径	45–105 µm	同軸粉末供給システムに理想的な流動性

TC11 材料の性能と特性

特性	値	応用上の利点
引張強さ	1150–1250 MPa	航空宇宙用およびエンジンブラケットなどの荷重支持部材
降伏強さ	約 1050 MPa	静荷重下での高い構造剛性
伸び	10–15%	重要な航空宇宙用継手部における延性の維持
使用温度	最大 500°C	機体構造やタービン関連部品に使用
焼入れ性	β相組織により優れている	厚肉部の構築において信頼性が高い

TC11 が LMD 用途に最適である理由

TC11 は優れた溶接性と熱加工応答性を示し、部品の製造およびコンポーネントの修復の両方において、LENS/LMD システムとの適合性があります。
Ti-6Al-4V などのα+β合金と比較して、TC11 は高温環境下で優れた強度とクリープ耐性を提供します。
LMD におけるこの合金の安定性は、延性の低い材料で一般的に見られる熱亀裂を回避します。

事例研究：TC11 航空宇宙エンジンパイロン部品の LMD 修復

プロジェクト背景

航空宇宙メンテナンスの顧客は、取付ボス近傍で微動疲労と表面侵食を生じていた鍛造製 TC11 エンジンパイロンブラケットの構造修復を必要としていました。この形状は曲率が高く、疲労感受性ゾーンを含んでいたため、低歪みの加工が求められました。

製造ワークフロー

粉末原料：TC11 チタン粉末、ガスアトマイズ法、D50 = 70 μm、供給速度 10 g/min。
システム：同軸粉末供給装置と 4 軸テーブルを備えた 1.2 kW LENS システム。
修復戦略：損傷部位をスキャンし、モデルを再構築。8 mm の肉厚を再構築するためのツールパスを生成。
堆積：各層 500 μm で 4 層堆積。層間温度を 200–250°C に維持。
熱処理：強度回復のため、900°C で固溶化処理後、560°C で 6 時時間時効処理を実施。

後処理と検査

機械加工：表面を平面度±0.02 mm、穴位置精度±0.05 mm までフライス加工。
X 線非破壊検査 (NDT)：堆積材に融合不良や気孔欠陥は見られませんでした。
超音波検査：界面と母材の健全性を確認しました。
三次元測定機 (CMM)：再構築されたすべての寸法が±0.03 mm の精度内に収まっていることを確認しました。

結果と検証

修復された TC11 ブラケットは、フルエンジン負荷シミュレーション下で 100 万サイクルの振動疲労試験に合格しました。機械試験では、極限強度が 1220 MPa であり、堆積域全体で硬度の均一性が示されました。この LMD ソリューションにより、使用可能性が回復し、部品寿命が 300% 以上延長されました。