水素化チタンの熱分解反応を利用した純チタン粉末材の創製;水素化チタンの熱分解反応を利用した純チタン粉末材の創製;Fabrication of Powder Metallurgy Pure Ti Material by Using Thermal Decomposition of TiH2

チタン材料は高い比強度と優れた耐食性を有する こと から、航空・宇宙、石油・化学プラント、火力・原子力 発電設備といった様々な産業分野で使用されている。なか でも航空機産業におけるチタンの使用量は多く、エアバス A380では機体重量の約 9 %、最新鋭機ボーイング B787で は約 15 %をチタン材料が占めている 。これは、近年の 最新型航空機に多用されている炭素繊維強化プラスチッ ク (CFRP)などの複合材料とチタンの組み合わせにおいて は、線膨張係数がほぼ等しいため、複合材との結合部に余 計な負荷がかからないこと、および電気化学的な作用に起 因した接触腐食が起こらないことなどの利点があるためで ある。以上のように、チタンは優れた性質を有している が、一方で、製錬工程における膨大なエネルギー消費や難 加工性による高コストは依然として大きな課題であり、広 範囲へのチタン材料の普及を妨げている。このような高 コストを回避する手法の一つとして、粉末冶金法 (Powder metallurgy)を挙げることができる。粉末冶金法は金属粉末 を成形型内に充填、加圧した後、溶融温度以下で焼結し て製品を得る方法である。本手法の大きな特徴は、最終形 状に近い製品を高い寸法精度で得られる点にあり、これ によって切削加工を大幅に省略することができる。そのコ ストダウン効果は、鉄系焼結材において 20 %以上(鋳造 材比較)になるとの報告もある 。よって、難加工材であ るチタンに粉末冶金法を適用することは、経済性において 非常に効果的であるといえる。他方、粉末冶金法において 課題となるのは、原料粉末の高コストである。先の鉄系焼 結材のケースでも、材料歩留りの良さと機械加工の省略に よって、最終的にはコストダウンに結びついているものの、 原料粉末のコストは鋳造原材料の約 2倍となっている。こ のことから、原料粉末コストを抑えることができれば、粉 末冶金法はコスト面において大きな利点を有する製造プロ セスになり得る。そこで本研究では、純チタン粉末に比べ (Received September 9, 2011)