Ti-1023 チタン丸棒

Ti-1023チタン丸棒およびビレット（Ti-10V-2Fe-3Al、UNS R56410）は、鍛造用素材および機械加工用棒材として供給されるニアベータ系チタン合金であり、AMS 4983およびAMS 4984の合金および溶解要件に準拠しており、 引張強度は、焼鈍状態で970 MPa、溶体化処理および時効処理済み状態で1,193～1,260 MPa（173～183 ksi）の範囲です。 この合金は、ボーイング777の主着陸装置の主要な指定材料であり、優れた深部焼入れ性とニアネットシェイプの鍛造性が求められる重要な機体用鍛造品や高サイクル疲労を受ける構造部品に広く指定されています。.

主な仕様

Ti-1023チタンとは何ですか？

Ti-1023（Ti-10V-2Fe-3Al）は、名目上10 wt%のバナジウム、 2 wt%の鉄、および3 wt%のアルミニウムを含有する近ベータ・準安定ベータチタン合金であり、密度は4.65 g/cm³、ベータ転移温度は約800°C (1,472°F)である。.

もともとTIMET（Titanium Metals Corporation）によって開発され、「TIMETAL 10-2-3」として販売されていたこの合金は、 この合金は1970年代初頭に航空宇宙用途の認定を受け、ボーイング777の主着陸装置の主要構造用合金となった。この用途では、Ti-6Al-4Vなどの従来のアルファ・ベータ系合金では達成できない、大断面における断面全域にわたる硬化が要求される。 777の主着陸装置において、4340M鋼をTi-1023鍛造品に置き換えたことで、システム重量を約270 kg削減することができました。.

主な特徴：

• 深い焼入れ性: 約100 mm（4インチ）までの鍛造品は、溶体化処理および時効処理（AMS 4986／AMS 4987の条件）により全層焼入れが可能であり、これにより厚肉構造用鍛造品の製造が可能となる
• ニアネットシェイプ成形性: この合金の広い熱間金型鍛造範囲により、他の高強度チタン合金と比較して、材料の除去量と機械加工コストを削減できる
• 高い比強度: 溶体化処理および時効処理を施したTi-1023は、AMS 4984規格に基づき、密度4.65 g/cm³において最低引張強度1,193 MPa（173 ksi）を達成しており、強度対重量比において鋼を大幅に上回っている
• 準安定β相の保持: バナジウム含有量が高いため、焼入れ時のマルテンサイト生成が抑制され、時効による析出硬化を制御することが可能となる

Ti-1023は、中国国家規格（GB/T 2965）ではTB6とも指定されており、UNS番号はR56410です。 この合金には、ASTMの「グレード番号」（CPグレード1～4に相当）は存在せず、製品仕様は完全にAMSシステムに基づいて規定されています。.

化学組成

AMS 4984 に基づく Ti-1023 の化学成分（重量％）：

アルミニウムの含有量はアルファ相を安定化させ、固溶強化をもたらす。バナジウムは主要なベータ相安定化元素であり、焼入れ性を制御する。鉄は補助的なベータ相安定化元素として作用し、特にマルテンサイト開始温度に大きな影響を与えるため、合金規格において鉄の含有量は最も厳密に管理される変数となっている。.

機械的特性

Ti-1023の特性は、熱処理条件に大きく依存する。AMSの4つの鍛造規格（4983、4984、4986、4987）では、鍛造部品の時効温度を変えることで得られる、それぞれ異なる強度・靭性の組み合わせが規定されている。.

焼鈍／溶体化処理済み状態

最終時効処理前の棒材／ビレットで測定された物性値 — これらは、その後の鍛造および熱処理に供される材料の代表的な値である：

AMS 4984 条件 — ピーク強度（173 ksi）

溶体処理および時効処理を施した鍛造品：482～510°C（900～950°F）で時効処理、最大断面径76 mm（3インチ）：

AMS 4986 / AMS 4987 条件 — より高い靭性

肉厚の部材や損傷許容設計の場合（510～593°Cでの時効処理、最大断面寸法 102 mm / 4 in.）：

標準的な熱処理パラメータ：

• 処理条件：ベータ転移点（約800°C）より28～56°C（50～100°F）低い温度で、最低30分間保持し、水冷を行う（断面が25 mm / 1 in.未満の場合は、空気冷却も可）。
• AMS 4984：482～510°C（900～950°F）で8時間加熱し、自然冷却
• AMS 4986：510～538°C（950～1,000°F）で8時間加熱し、自然冷却
• AMS 4987：566～593°C（1,050～1,100°F）で8時間加熱し、自然冷却

物理的性質

利用可能なサイズと公差

Ti-1023の丸棒およびビレットは、以下の標準仕様でご用意しております。直径や切断長さの特注にも対応しておりますが、最低注文数量が設定されています。.

直径範囲

長さ

• 標準：914～3,048 mm（36～120 インチ）
• 延長：ご要望に応じて最大6,000 mm（236インチ）まで対応可能
• オーダーメイドの長さ切り：公差 ±1.6 mm

状態の選択肢

• 焼なまし済み（鍛造用素材）
• 溶液処理および時効処理済み（AMS 4984 機械的特性要件）
• 圧延仕上げ、表面スケール除去済み

Ti-1023 対 Ti-6Al-4V：適切な合金の選定

Ti-1023とTi-6Al-4V（グレード5）は、いずれも航空宇宙分野向けの高性能チタン合金ですが、それぞれ異なる構造上の要件を満たしています。以下の比較では、航空宇宙構造設計における主要な選定基準について解説します。.

Ti-1023を指定すべき場合：

• 断面厚さが最大100 mmで、全層焼入れを必要とする厚肉構造用鍛造品（着陸装置、隔壁、フレーム）
• 許容可能な破壊靭性を備え、引張降伏強度（UTS）が1,100 MPaを超えることが求められる用途
• ビレットの利用率と機械加工コストの削減が極めて重要な、ニアネットシェイプ鍛造プログラム

Ti-6Al-4Vを指定すべき場合：

• 深い焼入れ深さが不要な、肉厚の薄い部分
• 溶接や板・プレートの成形を必要とする用途
• 引張強度よりも破壊靭性を優先する用途

アプリケーション

Ti-1023チタン丸棒およびビレットは、高強度、軽量、および断面サイズの焼入れ性が主要な設計制約となる重要な構造用途向けに指定されています：

• 航空機の着陸装置: ボーイング777の主脚アセンブリの主要材料。4340M鋼の代わりにTi-1023鍛造品を採用したことで、主脚の重量を約270 kg軽減した。また、軍用輸送機C-17 グローブマスターIIIの着陸装置にも認定されている。.
• 機体主要構造: 1,100 MPaを超える引張強度が要求される、民間および軍用航空機の重要な耐荷重フレーム、スパー、隔壁、および取り付け金具
• ヘリコプターの構造フレーム: スーパー・リンクスおよび類似の回転翼機――特にメインローターヘッドの鍛造部品――において、高強度チタンが主要な動的構造部の軽量化に寄与している
• 鍛造用ビレットの原料: 航空宇宙用ブラケット、継手、構造接合部向けのニアネットシェイプ金型鍛造品。Ti-1023ビレットは、ほとんどのアルファ-ベータ系合金に比べて熱間金型鍛造の温度範囲が広く、ニアネットシェイプ加工の適用性を向上させている
• 高サイクル疲労を受ける部品: 繰返し荷重を受ける構造部材。AMS 4984規格のTi-1023は、10⁷サイクルの繰返し荷重下で約945 MPa（137 ksi）の疲労強度を発揮する。

規格および認証

Ti-1023用AMS鍛造仕様書

この合金に関する4つのAMS規格はすべて、鍛造品を対象としています。棒材およびビレットは、これらの規格が定める合金の化学成分および溶解要件を満たす鍛造用素材として供給されます。.

その他の規格および識別子

品質システム

当製品は、以下の認証を取得した品質マネジメントシステムに基づき、製造・供給されています：

• ISO 9001:2015
• AS9100 Rev. D （航空宇宙品質マネジメントシステム）

すべての出荷品には、以下の内容を網羅したEN 10204 3.1 工場試験証明書（MTC）が添付されています：

• 化学分析結果（熱処理／バッチ別）
• 機械的試験結果（引張強さ、降伏強さ、伸び）
• 硬度調査
• 該当するAMS化学要件への適合証明書

初回製品検査（FAI）の書類は、ご要望に応じてご提供いたします。.

よくある質問

Ti-1023チタン合金とは何ですか？

Ti-1023は、公称組成がTi-10V-2Fe-3Al（バナジウム10重量％、鉄2重量％、アルミニウム3重量％）のニアベータ（準安定ベータ）チタン合金であり、 UNS R56410です。もともとはTIMET社によって「TIMETAL 10-2-3」という商品名で開発され、完全焼入れを必要とする厚肉航空宇宙用鍛造品向けに設計されました。これは、Ti-6Al-4Vなどのアルファ-ベータ合金では大断面において実現できない特性です。 また、中国国家規格ではTB6と指定されている。.

Ti-1023には、どのようなAMS規格が適用されますか？

Ti-1023に関する4つのAMS規格（AMS 4983、4984、4986、および4987）は、いずれも鍛造品を対象としています。 AMS 4984（引張強さ 173 ksi 以上、断面最大 76 mm）は、着陸装置などの高強度用途で最も一般的に指定されています。 AMS 4986（160 ksi、最大断面 102 mm）および AMS 4987（140 ksi、最大断面 102 mm）は、損傷許容設計向けに、より低い強度でより優れた破壊靭性を提供します。 棒材およびビレットは、これらの仕様の合金化学成分および溶解要件を満たす鍛造用素材として供給されます。.

Ti-1023チタンはどのような用途に使われますか？

Ti-1023は、主に航空宇宙分野の着陸装置や重要な機体構造部に使用されています。最もよく挙げられる用途はボーイング777の主着陸装置であり、ここではTi-1023が4340M鋼に取って代わり、主着陸装置の重量を約270 kg削減しました。 軍用輸送機C-17 グローブマスターIIIやヘリコプター「スーパーリンクス」（メインローターヘッドの鍛造品）も、主要構造部にTi-1023を採用している。 この合金は、1,100 MPaを超える引張強度、厚肉部における深い焼入れ性、およびニアネットシェイプでの鍛造性が同時に求められるあらゆる場面で指定されています。.

Ti-1023の密度はどれくらいですか？

Ti-1023（Ti-10V-2Fe-3Al）の密度は 4.65 g/cm³（0.168 lb/in³）です。 バナジウム含有量が高いため、これはTi-6Al-4V（4.43 g/cm³）よりもわずかに高い値ですが、 しかし、時効処理後の引張強度が著しく高いこと（1,193+ MPa 対 AMS 4928 に基づく Ti-6Al-4V の最低値約 895 MPa）により、厚肉で荷重を受ける構造用途において優れた比強度を発揮します。.

AMS 4984、AMS 4986、およびAMS 4987の違いは何ですか？

これら3つはいずれもTi-1023の鍛造仕様です。これらは時効温度と、その結果として得られる強度・靭性のバランスが異なります。 AMS 4984は最も低い時効温度（482～510°C）を採用しており、断面径76 mmまでの部材において最高強度（引張強さ最低173 ksi、破壊靭性40 ksi・√in）を実現します。 AMS 4986 は中程度の時効温度（510～538°C）を採用しており、断面径 102 mm までの部材において、強度（160 ksi）と靭性（55 ksi·√in）のバランスを実現しています。 AMS 4987 は、最高の高温処理温度（566～593°C）を採用しており、断面径 102 mm までの部材において、最低の強度（140 ksi）で最高の靭性（80 ksi·√in）を実現します。.

Ti-1023のベータ・トランスス温度はいくらですか？

Ti-1023（Ti-10V-2Fe-3Al）のベータ転移温度は約800°C（1,472°F）である。AMS 4984の溶体化熱処理では、ベータ転移温度（通常744～772°C）より28～56°C （50～100°F）低い温度（通常は744～772°C）で最低30分間保持した後、水冷を行い、時効処理前に一次α相を保持する。 溶体化処理中にベータ転移点を上回ると、完全にラメラ状の微細組織となり、疲労性能が低下する。.

Ti-1023は溶接可能ですか？

焼鈍状態のTi-1023は、不活性ガスシールド下でのGTAW（TIG）溶接により接合可能ですが、構造用接合部には電子ビーム（EB）溶接が推奨されます。 溶体化処理および時効処理された状態（AMS 4984）の Ti-1023 は、溶接熱影響部をその場（in situ）で再時効処理して元の機械的特性を回復させることができないため、構造用途での溶接には一般的に推奨されません。 拡散接合および慣性／摩擦溶接は、特殊な航空宇宙分野の接合プログラムで使用されています。.

Ti-1023の棒材・ビレットは在庫がありますか、それとも受注生産ですか？

25.4～76.2 mm（1.0～3.0インチ）の範囲の標準径の製品は、鍛造用素材として迅速に出荷できるよう、通常、焼きなまし状態で常時在庫されています。 これより大きな直径の製品やSTA処理済みの棒材は、通常、受注生産となり、直径や数量に応じて納期は4～12週間となります。現在の在庫状況および正式な見積依頼への回答については、直径、長さ、状態、数量を明記の上、営業チームまでお問い合わせください。.