Ti-6.5Al-1Mo-1V-2Zr (TA15) 超合金鋳造 高温反応炉部品 会社

中核技術：TA15の真空精密鋳造

TA15部品は、冶金学的完全性と酸化制御を確保するために真空精密鋳造を用いて製造されます。合金は約1650°Cで溶解され、セラミックシェル型（8〜10層）に注入され、型は1000〜1050°Cで予熱されます。30〜70°C/minの凝固速度により、結晶粒微細化（0.5〜2 mm）が確保され、収縮欠陥が最小限に抑えられ、アルファケース汚染が排除されます。

TA15合金の材料特性

Ti-6.5Al-1Mo-1V-2Zr (TA15)は、高温酸化耐性と優れたクリープ強度を特徴とするニアアルファチタン合金です。航空宇宙およびエネルギー設備の高温部構造に一般的に使用されます。主な特性は以下の通りです：

TA15の高温下での強度保持性は、反応炉内部構造物、構造筐体、熱遮蔽部品に理想的です。

事例研究：TA15反応炉部品製造

プロジェクト背景

ある原子力熱電開発者は、モジュラー高温ガス炉（HTGR）向けにクリープ耐性合金筐体およびフランジ部品を必要としていました。TA15は、500°C以上での長時間性能のために選定されました。当社は、RCC-M原子力仕様を満たし、鋳造後熱処理を通じて最適化された結晶粒構造と±0.05 mmの寸法平坦度を持つ真空鋳造部品を納品しました。

代表的な高温反応炉用途

• HTGR入口フランジ： HTR-PMなどのガス冷却炉の一次冷却材ループ接続用に設計されたTA15フランジで、熱サイクル下での優れたシール性能を提供します。

• 反応炉圧力境界シールド： 容器内部構造物を熱および中性子誘起応力から保護・支持するために使用される鋳造TA15パネル。

• ヘリウムガス拡散器部品： コンパクトな原子炉炉心内で>500°Cの高速ヘリウム流にさらされる耐酸化鋳造構造物。

• 燃料取扱機構フレーム： 高フラックス領域での可変熱勾配下で精密な位置合わせを提供する軽量で寸法安定性の高い鋳造品。

これらの部品は、腐食性の高温反応炉環境下で、長期間の運転中に最小限の歪みで機械的性能を維持します。

TA15部品の製造ソリューション

鋳造工程 ワックスパターンを形成しセラミックシェルに埋め込み、約1650°Cで真空鋳造します。型の予熱と冷却速度は厳密に制御され、熱割れを回避し複雑形状の完全充填を確保します。

後処理 ホットアイソスタティックプレス（HIP）を約920°C、100 MPaで実施し、気孔率を低減します。時効および焼鈍サイクルを適用し、長期クリープ耐久性のためのアルファ微細構造を安定化させます。

後加工 CNC加工は、フランジ、ボルトインターフェース、シール面に使用されます。放電加工（EDM）および深穴加工は、高アスペクト比の冷却チャネルやアクセスポートの加工に適用されます。

表面処理 酸化耐性を向上させるため、TA15部品には陽極酸化処理またはセラミック系熱遮断コーティングが施される場合があります。ショットピーニングは表面硬度と疲労寿命を向上させるために利用可能です。

試験・検査 すべての部品は、X線非破壊検査、CMM寸法検証、高温引張試験、および金属組織検査を受け、微細構造、結晶粒配向、相安定性を確認します。

中核的な製造上の課題

• アルファケースや収縮割れのない薄肉鋳造品の達成。

• 熱サイクルにさらされる大型鋳造パネルでの寸法公差の維持。

• 20,000時間以上の運転寿命におけるクリープ耐性と酸化保護の確保。

結果と検証

• 3D CMMスキャンにより検証された±0.05 mm以内の寸法平坦度および真円度。

• HIP後達成された気孔率<1%、ラジオグラフィ検査により確認。

• 長時間試験により確認された500°Cでのクリープ耐性≥180 MPa。

• SEMおよび光学金属組織検査により検証された微細構造の均一性。

よくある質問

1. TA15が高温原子力および航空宇宙用途に適している理由は何ですか？

2. チタン鋳造中にアルファケースの形成を回避する方法は？

3. TA15部品はHTR-PMやVHTRのようなモジュラー反応炉設計向けにカスタマイズできますか？

4. TA15鋳造品に対して利用可能な後加工能力は何ですか？

5. TA15部品に対してどのような品質基準と試験手順が遵守されていますか？