Ti-6.5Al-1Mo-1V-2Zr (TA15) チタン選択的レーザー溶融 (SLM) 3D プリンティング
TA15 チタン合金の積層造形に関する概要
TA15 (Ti-6.5Al-1Mo-1V-2Zr) は、高強度、優れたクリープ耐性、および卓越した溶接性を目的として開発された準α型チタン合金です。SLM 3D プリンティングにより、TA15 を使用して複雑な形状を持つ軽量で高性能な航空宇宙用および構造部品の製造が可能になります。
Neway Aerotechでは、当社のSLM チタン 3D プリンティングサービスにより、航空機、エネルギー、防衛グレードの用途に最適化された高精度な TA15 部品を提供しています。
TA15 チタン合金向けの SLM 技術
プロセス能力とパラメータ
パラメータ | 値 | 説明 |
|---|---|---|
層厚 | 30–50 μm | 複雑な航空宇宙形状に対する微細な解像度 |
ビルドチャンバ雰囲気 | 不活性アルゴン | 酸化およびアルファケースの形成を防止 |
レーザー出力 | 200–400 W | 均一な溶融と最小限の気孔率のために最適化 |
相対密度 | ≥ 99.5% | 構造完全性の確保 |
熱処理 | 800–850°C で焼鈍 | 微細組織の改良と残留応力の低減 |
TA15 材料特性と性能
特性 | 値 | アプリケーションにおける関連性 |
|---|---|---|
引張強さ | 1100–1200 MPa | 航空宇宙フレームにおける高い荷重容量 |
降伏強さ | ~1000 MPa | 動的応力下での構造支持 |
密度 | 4.48 g/cm³ | 鋼やニッケル合金と比較して軽量 |
疲労限度 (R=0.1) | ~550 MPa | 繰返し環境下での長寿命 |
作動温度 | 最大 500°C | エンジンおよび機体部品のための熱安定性 |
積層造形に TA15 を選ぶ理由
TA15 は準α合金の強度と優れた溶接性を兼ね備えており、SLM 3D プリンティングに理想的です。
そのクリープ耐性と低い酸素感受性は、高高度および熱変動条件下での安定性を保証します。
Ti-6Al-4V とは異なり、TA15 は向上した高温強度を提供し、高速航空機やロケット構造において広く使用されています。
事例研究：航空宇宙機体向け TA15 SLM 3D プリントトラス支持ブラケット
プロジェクト背景
航空宇宙系の OEM メーカーから、トポロジー最適化と軽量化を図った高強度・軽量のトラス支持ブラケットの要望がありました。このブラケットは、480°C において 40 kN の軸方向荷重に耐える必要があり、機械加工には適さない幾何学的制約がありました。
製造ワークフロー
設計: STL 形式でインポートされたトポロジー最適化形状。最小肉厚 1.2 mm。溶融信頼性のためのフィレットおよび半径 1 mm 超。
材料: TA15 チタン粉末、D50 約 35 µm、アルゴン霧化。
印刷プロセス: 層厚 40 µm、レーザー出力 350 W、アルゴン雰囲気、スキャン速度 200 mm/s で SLM 実施。
後処理: 920°C / 100 MPa で 2 時間 HIP（熱間等方圧加圧）処理を実施。応力緩和のため 830°C で焼鈍。
機械加工＆組付: 取付穴およびフランジ面を 5 軸 CNC により±0.01 mm の公差で仕上げ。
表面仕上げと検査
マイクロブラストおよび機械研磨により、表面粗さ Ra を 14 μm から 3 μm に低減。
CMM 検査により、幾何精度が±0.02 mm 以内であることを確認。
X 線 CT スキャンにより、内部気孔または溶融欠陥がないことを検出。
500 MPa で 10⁷サイクルの疲労試験を実施し、破損なし。
結果と検証
SLM により製造された TA15 ブラケットは、鍛造アルミニウム同等品と比較して重量を 38% 削減し、引張試験（1150 MPa）および疲労試験（10⁷サイクル）の両方に合格しました。顧客は、模擬高度および熱負荷条件での認定を経て、飛行搭載機器としての生産を承認しました。
よくある質問 (FAQ)
機械的および熱的性能において、TA15 は Ti-6Al-4V と比較してどうですか？
SLM により製造された TA15 部品におすすめの後処理熱処理は何ですか？
TA15 は、安全上重要な荷重がかかる航空宇宙構造部品に使用できますか？
TA15 を使用して SLM で内部ラティス構造をどの程度微細に印刷できますか？
TA15 印刷部品の疲労寿命を向上させるために最適な表面仕上げは何ですか？
