チタンアルミナイドターボチャージャー鋳造の研究

チタン合金は、その独特の高い強度重量比、耐破壊性、優れた耐食性により、工業生産分野で広く使用されています。より優れた耐燃焼性と高温での長時間作業が可能であるため、インペラやブレードの製造に TC4 の代わりにチタン合金 TC11 を使用することを好む企業が増えています。チタン合金は、高温で維持される固有の高い強度と、高い切削温度をもたらす低い熱伝導率により、古典的な加工が難しい材料です。インペラなどの一部の航空エンジン部品は表面がねじれているため、フライス加工だけではますます高度な表面品質の要件を満たすことが困難になります。

自動車の内燃機関において、ターボチャージャーローターは、追加の燃料を消費することなく排気ガスが吸気効率を促進するため、出力効率の向上と燃料削減の両方に貢献してきました。しかし、ターボチャージャーのローターには、2000 rpm 以下でのターボチャージャーの定常状態の動作を遅らせる「ターボラグ」と呼ばれる致命的な欠点があります。チタンアルミナイドにより、従来のターボチャージャーに比べて重量を半分に減らすことができます。さらに、TiAl 合金は、低密度、高比強度、優れた機械的特性、耐熱性を兼ね備えています。したがって、TiAl 合金はターボラグの問題を解決できます。これまでターボチャージャーの製造には粉末冶金や鋳造法が取り入れられてきました。しかし、粉末冶金法は健全性や溶接性が悪いため、ターボチャージャーの製造に適用することは困難です。

コスト効率の高いプロセスの観点から、インベストメント鋳造は、TiAl 合金の経済的なネットシェイプ技術とみなすことができます。しかし、ターボチャージャーには曲率や薄肉部品が混在しており、金型温度や溶融温度、遠心力による鋳造性や流動性など適切な情報がありません。鋳造のモデリングは、さまざまな鋳造パラメーターの有効性を研究するための強力でコスト効率の高い方法を提供します。

参照

ロリアEA。有望な構造材料としてのガンマチタンアルミナイド。金属間化合物 2000;8:1339e45。