1,一次加工：鉱石から加工可能なビレットまで
これはチタン産業チェーン全体の中で最も高価なリンクです。
スポンジチタンの製造（主にクロール法）：
チタン鉱石（ルチルまたはイルメナイト）をスポンジチタン（多孔質純チタン）に変換します。
プロセス: チタン鉱石 → 四塩化チタン (TiCl ₄) への塩素化 → マグネシウムの熱還元 (クロール法) → 真空蒸留 → スポンジチタン。
特徴: 複雑なプロセス、膨大なエネルギー消費、断続的な生産は、チタン合金の価格が高い根本的な理由の 1 つです。 FFC ケンブリッジ プロセスなどの新興の電解法は、エネルギー消費とコストの削減を目的としていますが、まだ大規模には商業化されていません。
2)。溶融：
真空または不活性ガス (アルゴン) 保護下でスポンジ チタン、合金元素、材料を溶解し、均一に構成されたインゴットに戻します。
主な技術：
真空消耗式アーク溶解（VAR）：最も主流の方法。電極は真空チャンバー内でアークによって溶かされ、水冷された銅るつぼに落とされて凝固します。-純度と均一性を確保するために、通常は 2 回または 3 回の溶解プロセスが実行されます。
コールド ベッド炉溶解 (CHM): 電子ビーム コールド ベッド炉 (EBCHM) およびプラズマ アーク コールド ベッド炉 (PACHM) を含みます。これは高密度/低密度の不純物を効果的に除去でき、ハイエンドの航空グレードのチタン インゴットやチタン ビレットの製造に一般的に使用されます。{{1}
2,成形製造：ブランクを目的の形状に成形します。
チタン合金加工の難しさを反映したコアリンクです。
A. 塑性加工
従来の鍛造：空気炉で加熱後、鍛造ハンマーやプレスを用いて成形します。表面酸化層（α脆化層）が生成しやすいため、後で除去する必要があります。
等温/熱間型鍛造：チタン合金の精密鍛造のキーテクノロジー。金型をビレットと同様の温度 (通常は 800 ～ 1000 ℃) に加熱し、ゆっくりと圧力をかけながら成形します。これにより、変形抵抗、温度降下、表面反応が大幅に低減され、複雑な形状、高精度、合理的な流線分布のニアネットシェイプ鍛造品の製造が可能となります。しかし、金型 (通常はニッケル基超合金またはモリブデン基合金で作られる) のコストとエネルギー消費は非常に高くなります。
ローリング：プレート、ストリップ、バー、パイプの製造。熱間圧延は、酸化を防ぐために保護雰囲気またはコーティング中で行われます。冷間圧延では、加工硬化を除去するために中間焼鈍が必要です。
絞り：プロファイルやパイプの製造に使用されます。ビレットを加熱した後、高圧下で金型を通して押し出します。ガラスの潤滑剤と保護コーティングは、金型の固着や酸化を防ぐために必要です。
超塑性成形 (SPF):特定の温度/速度でのチタン合金の超塑性（極めて高い伸び）を利用し、空気圧と組み合わせて吹きガラスのように金型にフィットさせることで、複雑な薄肉部品を一度に成形できます。{0}}多くの場合、拡散接合 (DB) と組み合わせて SPF/DB テクノロジーを形成し、航空宇宙用途の多層中空構造の製造に使用されます。-
B. キャスティング
真空精密鋳造：主に真空消耗式アーク凝縮炉で行われます。電極は真空下でアーク状に溶け、セラミックモールドシェルに流れ込みます。チタンとほぼすべての成形材料との反応のため、特殊な耐火材料（酸化イットリウム表面層など）を使用する必要があります。
用途: エンジン ケーシング、ポンプ本体、ハイエンド ゴルフ ボール ヘッドなど、大規模な機械加工を必要としない非常に複雑な形状の静的構造コンポーネントの製造に適しています。{0}}
C. 積層造形 (3D プリンティング) - 革新的なテクノロジー
チタン合金粉末またはワイヤ材料を層ごとに直接使用して固体部品を製造することは、複雑な構造、軽量設計、および小バッチのカスタマイズに特に適しています。
主な技術：
レーザー選択溶解 (SLM)/レーザー粉末床溶解 (LPBF): 不活性雰囲気チャンバー内で、微細レーザーを使用して粉末床上のチタン合金粉末を点ごとに溶解します。精度が高く、表面品質も良好です。
電子ビーム溶解 (EBM): 真空環境で電子ビームを使用して粉末を溶解します。成形速度が速く、熱応力が低く、部品の性能は鍛造品に近いですが、表面は比較的粗いです。
利点: 材料利用率が非常に高く (ほぼ 100%)、非常に複雑な格子、ハニカム、統合された中空冷却チャネルなどのトポロジー最適化構造を実現します。これは、航空宇宙 (軽量足場、冷却チャネル付きブレード) および医療 (カスタマイズされた多孔質骨インプラント) の分野ではかけがえのないものです。
3,その後の処理と取り扱い
1) 機械加工:
チタン合金は、熱伝導率が低い（工具に熱がこもりやすい）、化学親和性が高い（工具素材と反応しやすい）、弾性率が低い（工具や振動が発生しやすい）ため、代表的な難削材です。
対策: 十分な冷却のために、高剛性の工作機械、特別にコーティングされた超硬合金または PCD 切削工具、低い切削速度、大きな送り速度、高圧および高流量の切削液を使用します。{0}
熱処理：
アニーリング: 内部応力を除去し、構造を安定させ、可塑性を向上させます。最も一般的に使用される熱処理です。
溶体化処理 + 時効: +2- 相チタン合金 (Ti-6Al-4V など) に使用され、分散強化が得られ、焼入れと低温時効によって強度が向上します。
表面処理
洗浄: サンドブラストと酸洗浄 (一般的に HF-HNO ∝ 混酸を使用) により、酸化スケールと汚染層を除去します。
強化/機能化: マイクロ アーク酸化 (MAO) によりセラミック コーティングが生成され、耐摩耗性と耐食性が向上します。窒化/窒化により表面硬度が向上します。陽極酸化処理により着色し、耐食性を向上させます。溶射（WC Co の溶射など）により耐摩耗性が向上します。
接続技術:
溶接: 高純度アルゴンガスまたは真空保護下で行う必要があります。{0}一般的な方法には、タングステン不活性ガス溶接 (GTAW/TIG)、電子ビーム溶接 (EBW)、およびレーザー溶接 (LBW) があります。溶接前に厳密な洗浄が必要です。
拡散接合 (DB): 高温高圧下での相互拡散による接触表面原子の接続。SPF/DB コンポーネントの製造に使用されます。
