JPH05255780A - 均一微細組織をなす高強度チタン合金 - Google Patents
均一微細組織をなす高強度チタン合金Info
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- JPH05255780A JPH05255780A JP34716391A JP34716391A JPH05255780A JP H05255780 A JPH05255780 A JP H05255780A JP 34716391 A JP34716391 A JP 34716391A JP 34716391 A JP34716391 A JP 34716391A JP H05255780 A JPH05255780 A JP H05255780A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 本発明は、α型，α＋β型およびβ型チタン
合金において、常温および高温における強度を向上させ
た均一微細組織をなすチタン合金を提供する。 【構成】 α型，α＋β型およびβ型チタン合金におい
て、重量％にてＦｅを０．１〜３．０％添加し、かつ
Ｐ，Ａｓ，Ｓｂ，Ｂｉ，Ｓ，Ｓｅ，Ｔｅ，Ｂの１種また
は２種以上を重量％にて０．００１〜０．５％添加した
ことを特徴とする均一微細組織をなす高強度チタン合
金。
合金において、常温および高温における強度を向上させ
た均一微細組織をなすチタン合金を提供する。 【構成】 α型，α＋β型およびβ型チタン合金におい
て、重量％にてＦｅを０．１〜３．０％添加し、かつ
Ｐ，Ａｓ，Ｓｂ，Ｂｉ，Ｓ，Ｓｅ，Ｔｅ，Ｂの１種また
は２種以上を重量％にて０．００１〜０．５％添加した
ことを特徴とする均一微細組織をなす高強度チタン合
金。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はα型、α＋β型およびβ
型チタン合金において、常温および高温における強度を
向上させた均一微細組織をなすチタン合金に関するもの
である。
型チタン合金において、常温および高温における強度を
向上させた均一微細組織をなすチタン合金に関するもの
である。
【０００２】
【従来の技術】チタン合金は比強度が高く耐食性に優
れ、かつ耐熱性も備えていることから、航空機用部材を
はじめ多くの構造材料分野で使用されており、近時その
用途は拡大しつつある。このように注目されているチタ
ン合金には、その金属組織が六方晶のα相からなるα
型、α相と体心立方晶のβ相からなるα＋β型、および
β相からなるβ型の３種類がある。
れ、かつ耐熱性も備えていることから、航空機用部材を
はじめ多くの構造材料分野で使用されており、近時その
用途は拡大しつつある。このように注目されているチタ
ン合金には、その金属組織が六方晶のα相からなるα
型、α相と体心立方晶のβ相からなるα＋β型、および
β相からなるβ型の３種類がある。
【０００３】α型合金にはＴｉ−５Ａｌ−２．５Ｓｎ，
Ｔｉ−５．５Ａｌなどがある。純チタンにくらべて強度
が高くβ変態点以下では常に安定であるため、高温にお
ける熱安定性および耐クリープ性に優れており、航空機
のエンジンケースなどに使用される。α＋β型合金には
Ｔｉ−６Ａｌ−４Ｖ，Ｔｉ−３Ａｌ−２．５Ｖ，Ｔｉ−
６Ａｌ−２Ｓｎ−４Ｚｒ−２ＭｏおよびＴｉ−６Ａｌ−
２Ｓｎ−４Ｚｒ−６Ｍｏ合金などがある。これらは二相
合金であるため加工性および溶接性などの部材製造性
と、強度および耐疲労性などの製品特性の両面で優れた
特性を有するバランスのとれた材料であり、各種構造部
材に使用される。β型合金にはＴｉ−１５Ｖ−３Ｃｒ−
３Ｓｎ−３Ａｌ，Ｔｉ−３Ａｌ−８Ｖ−６Ｃｒ−４Ｍｏ
−４Ｚｒなどがある。これらは常温までβ相を残留させ
ることができるので冷間加工性に優れ、また熱処理によ
り高強度が得られるため、近年盛んに開発され各種分野
で使用されるようになってきた。
Ｔｉ−５．５Ａｌなどがある。純チタンにくらべて強度
が高くβ変態点以下では常に安定であるため、高温にお
ける熱安定性および耐クリープ性に優れており、航空機
のエンジンケースなどに使用される。α＋β型合金には
Ｔｉ−６Ａｌ−４Ｖ，Ｔｉ−３Ａｌ−２．５Ｖ，Ｔｉ−
６Ａｌ−２Ｓｎ−４Ｚｒ−２ＭｏおよびＴｉ−６Ａｌ−
２Ｓｎ−４Ｚｒ−６Ｍｏ合金などがある。これらは二相
合金であるため加工性および溶接性などの部材製造性
と、強度および耐疲労性などの製品特性の両面で優れた
特性を有するバランスのとれた材料であり、各種構造部
材に使用される。β型合金にはＴｉ−１５Ｖ−３Ｃｒ−
３Ｓｎ−３Ａｌ，Ｔｉ−３Ａｌ−８Ｖ−６Ｃｒ−４Ｍｏ
−４Ｚｒなどがある。これらは常温までβ相を残留させ
ることができるので冷間加工性に優れ、また熱処理によ
り高強度が得られるため、近年盛んに開発され各種分野
で使用されるようになってきた。
【０００４】これらチタン合金はさらなる高強度化、ま
た耐熱用途においては高温環境における耐熱強度、さら
に疲労強度の向上などから金属組織が均一微細であるこ
とが要求される。近時、用途の拡大に伴って従来の使用
環境よりも常温から高温にいたるまで高強度を有する材
料が望まれるようになってきた。チタン合金はその用途
に応じて鋳造ままの状態で使用される場合、または鋳造
後に板、線、管、形材など各種形状に成形加工して供給
される場合などがある。しかし、鋳造まま材では、粗大
な鋳造組織のため強度、延性等が乏しいという問題があ
り、また微細組織を得るためにβ変態点（例えば、Ｔｉ
−３Ａｌ−２．５Ｖでは９３０℃、Ｔｉ−６Ａｌ−４Ｖ
では９９０℃）以下の低温領域でかつ高加工率の加工を
行わねばならず、そのため熱間加工性のあまり良くない
チタン合金では割れの発生という問題があった。
た耐熱用途においては高温環境における耐熱強度、さら
に疲労強度の向上などから金属組織が均一微細であるこ
とが要求される。近時、用途の拡大に伴って従来の使用
環境よりも常温から高温にいたるまで高強度を有する材
料が望まれるようになってきた。チタン合金はその用途
に応じて鋳造ままの状態で使用される場合、または鋳造
後に板、線、管、形材など各種形状に成形加工して供給
される場合などがある。しかし、鋳造まま材では、粗大
な鋳造組織のため強度、延性等が乏しいという問題があ
り、また微細組織を得るためにβ変態点（例えば、Ｔｉ
−３Ａｌ−２．５Ｖでは９３０℃、Ｔｉ−６Ａｌ−４Ｖ
では９９０℃）以下の低温領域でかつ高加工率の加工を
行わねばならず、そのため熱間加工性のあまり良くない
チタン合金では割れの発生という問題があった。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】本発明はα型、α＋β
型およびβ型チタン合金において、常温および高温にお
ける強度を向上させた均一微細組織をなすチタン合金を
提供することを目的とする。
型およびβ型チタン合金において、常温および高温にお
ける強度を向上させた均一微細組織をなすチタン合金を
提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明者は、チタン合金
にＦｅを添加し、かつＰ，Ａｓ，Ｓｂ，Ｂｉ，Ｓ，Ｓ
ｅ，Ｔｅ，Ｂの１種または２種以上を複合添加するとそ
の複合効果によって鋳造まま材および熱間加工材におい
て強度が向上し、かつ均一微細組織を得ることを知見し
た。特に、鋳造ままで均一微細組織が得られるので、そ
の後の加工工程においても従来のα＋β域加工のような
加工温度範囲の制限が緩和できることが特徴である。本
発明はこのような知見に基づくもので、その要旨は次の
通りである。
にＦｅを添加し、かつＰ，Ａｓ，Ｓｂ，Ｂｉ，Ｓ，Ｓ
ｅ，Ｔｅ，Ｂの１種または２種以上を複合添加するとそ
の複合効果によって鋳造まま材および熱間加工材におい
て強度が向上し、かつ均一微細組織を得ることを知見し
た。特に、鋳造ままで均一微細組織が得られるので、そ
の後の加工工程においても従来のα＋β域加工のような
加工温度範囲の制限が緩和できることが特徴である。本
発明はこのような知見に基づくもので、その要旨は次の
通りである。
【０００７】（１）α型、α＋β型あるいはβ型チタン
合金において、重量％にてＦｅを０．１〜３％添加し、
かつＰ，Ａｓ，Ｓｂ，Ｂｉ，Ｓ，Ｓｅ，Ｔｅ，Ｂの１種
または２種以上を重量％にて合計０．００１〜０．５％
添加したことを特徴とする均一微細組織をなす高強度チ
タン合金。 （２）重量％にてＡｌ：０．２〜７％を含有し、残部が
Ｔｉおよび不可避的不純物からなるα型チタン合金にお
いて、重量％にてＦｅを０．１〜３％添加し、かつＰ，
Ａｓ，Ｓｂ，Ｂｉ，Ｓ，Ｓｅ，Ｔｅ，Ｂの１種または２
種以上を重量％にて合計０．００１〜０．５％添加した
ことを特徴とする均一微細組織をなす高強度チタン合
金。 （３）重量％にてＡｌ：０．２〜７％およびＳｎ：１〜
６％を含有し、残部がＴｉおよび不可避的不純物からな
るα型チタン合金において、重量％にてＦｅを０．１〜
３％添加し、かつＰ，Ａｓ，Ｓｂ，Ｂｉ，Ｓ，Ｓｅ，Ｔ
ｅ，Ｂの１種または２種以上を重量％にて合計０．００
１〜０．５％添加したことを特徴とする均一微細組織を
なす高強度チタン合金。 （４）重量％にてＶ：０．２〜７％を含有し、残部がＴ
ｉおよび不可避的不純物からなるα＋β型チタン合金に
おいて、重量％にてＦｅを０．１〜３％添加し、かつ
Ｐ，Ａｓ，Ｓｂ，Ｂｉ，Ｓ，Ｓｅ，Ｔｅ，Ｂの１種また
は２種以上を重量％にて合計０．００１〜０．５％添加
したことを特徴とする均一微細組織をなす高強度チタン
合金。 （５）重量％にてＡｌ：０．２〜７％およびＶ：０．２
〜１２％を含有し、残部がＴｉおよび不可避的不純物か
らなるα＋β型チタン合金において、重量％にてＦｅを
０．１〜３％添加し、かつＰ，Ａｓ，Ｓｂ，Ｂｉ，Ｓ，
Ｓｅ，Ｔｅ，Ｂの１種または２種以上を重量％にて合計
０．００１〜０．５％添加したことを特徴とする均一微
細組織をなす高強度チタン合金。 （６）重量％にてＡｌ：０．２〜７％と、Ｖ：０．２〜
１２％またはＭｏ：１〜７％とを含有し、さらにＳｎ：
１〜６％、Ｚｒ：３〜８％、Ｃｕ：０．１〜３％の１種
または２種以上を含有し、残部がＴｉおよび不可避的不
純物からなるα＋β型チタン合金において、重量％にて
Ｆｅを０．１〜３％添加し、かつＰ，Ａｓ，Ｓｂ，Ｂ
ｉ，Ｓ，Ｓｅ，Ｔｅ，Ｂの１種または２種以上を重量％
にて合計０．００１〜０．５％添加したことを特徴とす
る均一微細組織をなす高強度チタン合金。 （７）重量％にてＶ，Ｍｏ，Ｃｒの１種または２種以上
を合計９〜２７％含有し、さらにＡｌ：０．２〜４％、
Ｓｎ：１〜６％、Ｚｒ：３〜８％の１種または２種以上
を含有し、残部がＴｉおよび不可避的不純物からなるβ
型チタン合金において、重量％にてＦｅを０．１〜３％
添加し、かつＰ，Ａｓ，Ｓｂ，Ｂｉ，Ｓ，Ｓｅ，Ｔｅ，
Ｂの１種または２種以上を重量％にて合計０．００１〜
０．５％添加したことを特徴とする均一微細組織をなす
高強度チタン合金。
合金において、重量％にてＦｅを０．１〜３％添加し、
かつＰ，Ａｓ，Ｓｂ，Ｂｉ，Ｓ，Ｓｅ，Ｔｅ，Ｂの１種
または２種以上を重量％にて合計０．００１〜０．５％
添加したことを特徴とする均一微細組織をなす高強度チ
タン合金。 （２）重量％にてＡｌ：０．２〜７％を含有し、残部が
Ｔｉおよび不可避的不純物からなるα型チタン合金にお
いて、重量％にてＦｅを０．１〜３％添加し、かつＰ，
Ａｓ，Ｓｂ，Ｂｉ，Ｓ，Ｓｅ，Ｔｅ，Ｂの１種または２
種以上を重量％にて合計０．００１〜０．５％添加した
ことを特徴とする均一微細組織をなす高強度チタン合
金。 （３）重量％にてＡｌ：０．２〜７％およびＳｎ：１〜
６％を含有し、残部がＴｉおよび不可避的不純物からな
るα型チタン合金において、重量％にてＦｅを０．１〜
３％添加し、かつＰ，Ａｓ，Ｓｂ，Ｂｉ，Ｓ，Ｓｅ，Ｔ
ｅ，Ｂの１種または２種以上を重量％にて合計０．００
１〜０．５％添加したことを特徴とする均一微細組織を
なす高強度チタン合金。 （４）重量％にてＶ：０．２〜７％を含有し、残部がＴ
ｉおよび不可避的不純物からなるα＋β型チタン合金に
おいて、重量％にてＦｅを０．１〜３％添加し、かつ
Ｐ，Ａｓ，Ｓｂ，Ｂｉ，Ｓ，Ｓｅ，Ｔｅ，Ｂの１種また
は２種以上を重量％にて合計０．００１〜０．５％添加
したことを特徴とする均一微細組織をなす高強度チタン
合金。 （５）重量％にてＡｌ：０．２〜７％およびＶ：０．２
〜１２％を含有し、残部がＴｉおよび不可避的不純物か
らなるα＋β型チタン合金において、重量％にてＦｅを
０．１〜３％添加し、かつＰ，Ａｓ，Ｓｂ，Ｂｉ，Ｓ，
Ｓｅ，Ｔｅ，Ｂの１種または２種以上を重量％にて合計
０．００１〜０．５％添加したことを特徴とする均一微
細組織をなす高強度チタン合金。 （６）重量％にてＡｌ：０．２〜７％と、Ｖ：０．２〜
１２％またはＭｏ：１〜７％とを含有し、さらにＳｎ：
１〜６％、Ｚｒ：３〜８％、Ｃｕ：０．１〜３％の１種
または２種以上を含有し、残部がＴｉおよび不可避的不
純物からなるα＋β型チタン合金において、重量％にて
Ｆｅを０．１〜３％添加し、かつＰ，Ａｓ，Ｓｂ，Ｂ
ｉ，Ｓ，Ｓｅ，Ｔｅ，Ｂの１種または２種以上を重量％
にて合計０．００１〜０．５％添加したことを特徴とす
る均一微細組織をなす高強度チタン合金。 （７）重量％にてＶ，Ｍｏ，Ｃｒの１種または２種以上
を合計９〜２７％含有し、さらにＡｌ：０．２〜４％、
Ｓｎ：１〜６％、Ｚｒ：３〜８％の１種または２種以上
を含有し、残部がＴｉおよび不可避的不純物からなるβ
型チタン合金において、重量％にてＦｅを０．１〜３％
添加し、かつＰ，Ａｓ，Ｓｂ，Ｂｉ，Ｓ，Ｓｅ，Ｔｅ，
Ｂの１種または２種以上を重量％にて合計０．００１〜
０．５％添加したことを特徴とする均一微細組織をなす
高強度チタン合金。
【０００８】請求項１の発明はα型、α＋β型およびβ
型の各種チタン合金に、ＦｅおよびＰ，Ａｓ，Ｓｂ，Ｂ
ｉ，Ｓ，Ｓｅ，Ｔｅ，Ｂを添加することにより均一微細
組織とし、強度を向上させるものである。α型合金の代
表例としてＴｉ−５Ａｌ−２．５Ｓｎ、α＋β型合金の
代表例としてＴｉ−６Ａｌ−４ＶおよびＴｉ−３Ａｌ−
２．５Ｖ、β型合金の代表例としてＴｉ−１５Ｖ−３Ｃ
ｒ−３Ｓｎ−３Ａｌを選び、Ｆｅと、ＰおよびＡｓ，Ｓ
ｂ，Ｂｉ，Ｓ，Ｓｅ，Ｔｅ，Ｂとの複合添加した材料を
溶製して棒材を製造し、引張強度および組織を調べた。
その結果、ＰおよびＡｓ，Ｓｂ，Ｂｉ，Ｓ，Ｓｅ，Ｔ
ｅ，Ｂの元素はＴｉと化合物を形成し、これとＦｅとも
関連してマトリックスの強化とともに複合化合物として
微細分散し、均一微細な鋳造組織が得られることを知見
した。そして、この組織の細粒化およびＦｅ，Ｐ等の固
溶強化が伴って、高強度化が図られると同時に加工性が
向上する。そしてその効果は、Ｆｅを０．１重量％以上
添加し、かつＰなどの元素の１種または２種以上を合計
０．００１重量％以上添加したときに現れ、Ｆｅを３重
量％を超えて、かつＰなどの元素の１種または２種以上
を合計０．５重量％を超えて添加した場合は、組織の微
細化効果が顕著でなくなるとともに、延性が低下する。
また、Ｆｅが０．１重量％未満添加の場合、またはＰな
どの元素の１種または２種以上が合計０．００１重量％
未満添加の場合、およびＦｅが０．１重量％未満かつＰ
などの元素の１種または２種以上が合計０．００１重量
％未満添加の場合は組織の均一細粒効果が認められにく
い。従って請求項１の発明では、チタン合金においてＦ
ｅを０．１〜３重量％添加し、かつＰ，Ａｓ，Ｓｂ，Ｂ
ｉ，Ｓ，Ｓｅ，Ｔｅ，Ｂの１種または２種以上を重量％
にて合計０．００１〜０．５％添加させることとした。
なお、不可避的不純物がＡＳＴＭ規格等を超えて多く含
有しているチタン合金についても、本発明の効果は顕著
である。例えば酸素が重量％にて０．５％程度含有され
ても、本発明によるチタン合金は均一微細組織をなし且
つ高強度を有するものである。
型の各種チタン合金に、ＦｅおよびＰ，Ａｓ，Ｓｂ，Ｂ
ｉ，Ｓ，Ｓｅ，Ｔｅ，Ｂを添加することにより均一微細
組織とし、強度を向上させるものである。α型合金の代
表例としてＴｉ−５Ａｌ−２．５Ｓｎ、α＋β型合金の
代表例としてＴｉ−６Ａｌ−４ＶおよびＴｉ−３Ａｌ−
２．５Ｖ、β型合金の代表例としてＴｉ−１５Ｖ−３Ｃ
ｒ−３Ｓｎ−３Ａｌを選び、Ｆｅと、ＰおよびＡｓ，Ｓ
ｂ，Ｂｉ，Ｓ，Ｓｅ，Ｔｅ，Ｂとの複合添加した材料を
溶製して棒材を製造し、引張強度および組織を調べた。
その結果、ＰおよびＡｓ，Ｓｂ，Ｂｉ，Ｓ，Ｓｅ，Ｔ
ｅ，Ｂの元素はＴｉと化合物を形成し、これとＦｅとも
関連してマトリックスの強化とともに複合化合物として
微細分散し、均一微細な鋳造組織が得られることを知見
した。そして、この組織の細粒化およびＦｅ，Ｐ等の固
溶強化が伴って、高強度化が図られると同時に加工性が
向上する。そしてその効果は、Ｆｅを０．１重量％以上
添加し、かつＰなどの元素の１種または２種以上を合計
０．００１重量％以上添加したときに現れ、Ｆｅを３重
量％を超えて、かつＰなどの元素の１種または２種以上
を合計０．５重量％を超えて添加した場合は、組織の微
細化効果が顕著でなくなるとともに、延性が低下する。
また、Ｆｅが０．１重量％未満添加の場合、またはＰな
どの元素の１種または２種以上が合計０．００１重量％
未満添加の場合、およびＦｅが０．１重量％未満かつＰ
などの元素の１種または２種以上が合計０．００１重量
％未満添加の場合は組織の均一細粒効果が認められにく
い。従って請求項１の発明では、チタン合金においてＦ
ｅを０．１〜３重量％添加し、かつＰ，Ａｓ，Ｓｂ，Ｂ
ｉ，Ｓ，Ｓｅ，Ｔｅ，Ｂの１種または２種以上を重量％
にて合計０．００１〜０．５％添加させることとした。
なお、不可避的不純物がＡＳＴＭ規格等を超えて多く含
有しているチタン合金についても、本発明の効果は顕著
である。例えば酸素が重量％にて０．５％程度含有され
ても、本発明によるチタン合金は均一微細組織をなし且
つ高強度を有するものである。
【０００９】請求項２の発明はＴｉ−５．５Ａｌを代表
とするα型チタン合金を対象としたものである。Ａｌは
α相の安定化と固溶強化のために含有させ、その効果が
０．２重量％以上で現れ、７重量％を超えるとＴｉ3 Ａ
ｌ金属間化合物が析出して加工性が劣化するので、０．
２〜７重量％含有させることとした。また請求項１と同
様の理由でＦｅを０．１〜３重量％添加し、かつＰ，Ａ
ｓ，Ｓｂ，Ｂｉ，Ｓ，Ｓｅ，Ｔｅ，Ｂの１種または２種
以上を重量％にて合計０．００１〜０．５％添加させる
こととした。
とするα型チタン合金を対象としたものである。Ａｌは
α相の安定化と固溶強化のために含有させ、その効果が
０．２重量％以上で現れ、７重量％を超えるとＴｉ3 Ａ
ｌ金属間化合物が析出して加工性が劣化するので、０．
２〜７重量％含有させることとした。また請求項１と同
様の理由でＦｅを０．１〜３重量％添加し、かつＰ，Ａ
ｓ，Ｓｂ，Ｂｉ，Ｓ，Ｓｅ，Ｔｅ，Ｂの１種または２種
以上を重量％にて合計０．００１〜０．５％添加させる
こととした。
【００１０】請求項３の発明はＴｉ−５Ａｌ−２．５Ｓ
ｎを代表とするα型チタン合金を対象としたものであ
る。Ａｌは請求項２と同様な理由で０．２〜７重量％含
有させることとした。Ｓｎは固溶強化のために含有さ
せ、その効果が１重量％以上で現れ、６重量％を超える
とその効果は飽和するので１〜６重量％含有させること
とした。また請求項１と同様の理由でＦｅを０．１〜３
重量％添加し、かつＰ，Ａｓ，Ｓｂ，Ｂｉ，Ｓ，Ｓｅ，
Ｔｅ，Ｂの１種または２種以上を重量％にて合計０．０
０１〜０．５％添加させることとした。
ｎを代表とするα型チタン合金を対象としたものであ
る。Ａｌは請求項２と同様な理由で０．２〜７重量％含
有させることとした。Ｓｎは固溶強化のために含有さ
せ、その効果が１重量％以上で現れ、６重量％を超える
とその効果は飽和するので１〜６重量％含有させること
とした。また請求項１と同様の理由でＦｅを０．１〜３
重量％添加し、かつＰ，Ａｓ，Ｓｂ，Ｂｉ，Ｓ，Ｓｅ，
Ｔｅ，Ｂの１種または２種以上を重量％にて合計０．０
０１〜０．５％添加させることとした。
【００１１】請求項４の発明はＴｉ−２．５Ｖなどのα
＋β型チタン合金を対象としたものである。Ｖはβ相安
定化と固溶強化および加工性向上のために含有させ、そ
の効果が０．２重量％以上で現れ、Ｖのみ含有する場合
７重量％を超えるとα相が不安定化するので０．２〜７
重量％含有させることとした。また請求項１と同様の理
由でＦｅを０．１〜３重量％添加し、かつＰ，Ａｓ，Ｓ
ｂ，Ｂｉ，Ｓ，Ｓｅ，Ｔｅ，Ｂの１種または２種以上を
重量％にて合計０．００１〜０．５％添加させることと
した。
＋β型チタン合金を対象としたものである。Ｖはβ相安
定化と固溶強化および加工性向上のために含有させ、そ
の効果が０．２重量％以上で現れ、Ｖのみ含有する場合
７重量％を超えるとα相が不安定化するので０．２〜７
重量％含有させることとした。また請求項１と同様の理
由でＦｅを０．１〜３重量％添加し、かつＰ，Ａｓ，Ｓ
ｂ，Ｂｉ，Ｓ，Ｓｅ，Ｔｅ，Ｂの１種または２種以上を
重量％にて合計０．００１〜０．５％添加させることと
した。
【００１２】請求項５の発明はＴｉ−６Ａｌ−４Ｖ，Ｔ
ｉ−３Ａｌ−２．５Ｖなどのα＋β型チタン合金を対象
としたものである。Ａｌは請求項２と同様α相の安定化
と固溶強化のために０．２〜７重量％含有させることと
した。Ｖはβ相安定化と固溶強化および加工性向上のた
めに含有させ、その効果が０．２重量％以上で現れ、１
２重量％を超えるとα相が不安定化するので０．２〜１
２重量％含有させることとした。また請求項１と同様の
理由でＦｅを０．１〜３重量％添加し、かつＰ，Ａｓ，
Ｓｂ，Ｂｉ，Ｓ，Ｓｅ，Ｔｅ，Ｂの１種または２種以上
を重量％にて合計０．００１〜０．５％添加させること
とした。
ｉ−３Ａｌ−２．５Ｖなどのα＋β型チタン合金を対象
としたものである。Ａｌは請求項２と同様α相の安定化
と固溶強化のために０．２〜７重量％含有させることと
した。Ｖはβ相安定化と固溶強化および加工性向上のた
めに含有させ、その効果が０．２重量％以上で現れ、１
２重量％を超えるとα相が不安定化するので０．２〜１
２重量％含有させることとした。また請求項１と同様の
理由でＦｅを０．１〜３重量％添加し、かつＰ，Ａｓ，
Ｓｂ，Ｂｉ，Ｓ，Ｓｅ，Ｔｅ，Ｂの１種または２種以上
を重量％にて合計０．００１〜０．５％添加させること
とした。
【００１３】請求項６の発明はＴｉ−６Ａｌ−２Ｓｎ−
４Ｚｒ−２Ｍｏ，Ｔｉ−６Ａｌ−６Ｖ−２Ｓｎ，Ｔｉ−
６Ａｌ−２Ｓｎ−４Ｚｒ−６Ｍｏなどのα＋β型チタン
合金を対象としたものである。Ａｌは請求項２と同様α
相の安定化と固溶強化のために０．２〜７重量％含有さ
せることとした。ＶまたはＭｏはβ相安定化と固溶強化
および加工性向上のために含有させ、その効果はＶは
０．２重量％以上、Ｍｏは１重量％以上で現れるが、Ｖ
は１２重量％を超えた場合、Ｍｏが７重量％を超えた場
合はα相が不安定化するので、Ｖを０．２〜１２重量％
含有させるかまたはＭｏを１〜７重量％含有させること
とした。Ｓｎ，Ｚｒ，Ｃｕは何れも固溶強化に有効な元
素であり、Ｓｎは１重量％以上、Ｚｒは３重量％以上、
Ｃｕは０．１重量％以上で効果が現れる。しかし、Ｓｎ
が６重量％を超えた場合、Ｚｒが８重量％を超えた場合
効果が飽和し、Ｃｕが３重量％を超えた場合は共析化合
物が析出して加工性が劣化する。従って、Ｓｎ：１〜６
重量％、Ｚｒ：３〜８重量％、Ｃｕ：０．１〜３重量％
の１種または２種以上を含有させることとした。また請
求項１と同様の理由でＦｅを０．１〜３重量％添加し、
かつＰ，Ａｓ，Ｓｂ，Ｂｉ，Ｓ，Ｓｅ，Ｔｅ，Ｂの１種
または２種以上を重量％にて合計０．００１〜０．５％
添加させることとした。
４Ｚｒ−２Ｍｏ，Ｔｉ−６Ａｌ−６Ｖ−２Ｓｎ，Ｔｉ−
６Ａｌ−２Ｓｎ−４Ｚｒ−６Ｍｏなどのα＋β型チタン
合金を対象としたものである。Ａｌは請求項２と同様α
相の安定化と固溶強化のために０．２〜７重量％含有さ
せることとした。ＶまたはＭｏはβ相安定化と固溶強化
および加工性向上のために含有させ、その効果はＶは
０．２重量％以上、Ｍｏは１重量％以上で現れるが、Ｖ
は１２重量％を超えた場合、Ｍｏが７重量％を超えた場
合はα相が不安定化するので、Ｖを０．２〜１２重量％
含有させるかまたはＭｏを１〜７重量％含有させること
とした。Ｓｎ，Ｚｒ，Ｃｕは何れも固溶強化に有効な元
素であり、Ｓｎは１重量％以上、Ｚｒは３重量％以上、
Ｃｕは０．１重量％以上で効果が現れる。しかし、Ｓｎ
が６重量％を超えた場合、Ｚｒが８重量％を超えた場合
効果が飽和し、Ｃｕが３重量％を超えた場合は共析化合
物が析出して加工性が劣化する。従って、Ｓｎ：１〜６
重量％、Ｚｒ：３〜８重量％、Ｃｕ：０．１〜３重量％
の１種または２種以上を含有させることとした。また請
求項１と同様の理由でＦｅを０．１〜３重量％添加し、
かつＰ，Ａｓ，Ｓｂ，Ｂｉ，Ｓ，Ｓｅ，Ｔｅ，Ｂの１種
または２種以上を重量％にて合計０．００１〜０．５％
添加させることとした。
【００１４】請求項７の発明はＴｉ−１３Ｖ−１１Ｃｒ
−３Ａｌ，Ｔｉ−３Ａｌ−８Ｖ−６Ｃｒ−４Ｍｏ−４Ｚ
ｒ（βｃ合金），Ｔｉ−１１．５Ｍｏ−６Ｚｒ−４．５
Ｓｎ（βIII 合金），Ｔｉ−１５Ｖ−３Ｃｒ−３Ｓｎ−
３Ａｌなどのβ型チタン合金を対象としたものである。
Ｖ，Ｍｏ，Ｃｒはβ相安定化と固溶強化および加工性向
上のために含有させ、その効果はこれら各元素の１種ま
たは２種以上が合計９重量％以上で現れるが、２７重量
％を超えるとこれら元素が偏析しやすくなり、疲労特性
をはじめとする製品特性の向上が期待できない、また比
重が増加してチタン合金の特徴である高比強度が損なわ
れるので、１種または２種以上を合計９〜２７重量％含
有させることとした。Ａｌ，Ｓｎ，Ｚｒは何れも固溶強
化に有効な元素である。ＡｌおよびＳｎはさらにω相が
析出して材料の脆化を抑制する効果があって、その効果
はＡｌの場合は０．２重量％以上、Ｓｎの場合は１重量
％以上で現れ、Ｚｒはさらにβ相を安定化させる効果が
あって、その効果は３重量％以上で現れる。しかしＡｌ
が４重量％を超えるとβ相が不安定化し、Ｓｎが６重量
％を超えた場合およびＺｒが８重量％を超えた場合はそ
の効果が飽和する。従ってＡｌ：０．２〜４重量％、Ｓ
ｎ：１〜６重量％、Ｚｒ：３〜８重量％の１種または２
種以上を含有させることとした。また請求項１と同様の
理由でＦｅを０．１〜３重量％添加し、かつＰ，Ａｓ，
Ｓｂ，Ｂｉ，Ｓ，Ｓｅ，Ｔｅ，Ｂの１種または２種以上
を重量％にて合計０．００１〜０．５％添加させること
とした。
−３Ａｌ，Ｔｉ−３Ａｌ−８Ｖ−６Ｃｒ−４Ｍｏ−４Ｚ
ｒ（βｃ合金），Ｔｉ−１１．５Ｍｏ−６Ｚｒ−４．５
Ｓｎ（βIII 合金），Ｔｉ−１５Ｖ−３Ｃｒ−３Ｓｎ−
３Ａｌなどのβ型チタン合金を対象としたものである。
Ｖ，Ｍｏ，Ｃｒはβ相安定化と固溶強化および加工性向
上のために含有させ、その効果はこれら各元素の１種ま
たは２種以上が合計９重量％以上で現れるが、２７重量
％を超えるとこれら元素が偏析しやすくなり、疲労特性
をはじめとする製品特性の向上が期待できない、また比
重が増加してチタン合金の特徴である高比強度が損なわ
れるので、１種または２種以上を合計９〜２７重量％含
有させることとした。Ａｌ，Ｓｎ，Ｚｒは何れも固溶強
化に有効な元素である。ＡｌおよびＳｎはさらにω相が
析出して材料の脆化を抑制する効果があって、その効果
はＡｌの場合は０．２重量％以上、Ｓｎの場合は１重量
％以上で現れ、Ｚｒはさらにβ相を安定化させる効果が
あって、その効果は３重量％以上で現れる。しかしＡｌ
が４重量％を超えるとβ相が不安定化し、Ｓｎが６重量
％を超えた場合およびＺｒが８重量％を超えた場合はそ
の効果が飽和する。従ってＡｌ：０．２〜４重量％、Ｓ
ｎ：１〜６重量％、Ｚｒ：３〜８重量％の１種または２
種以上を含有させることとした。また請求項１と同様の
理由でＦｅを０．１〜３重量％添加し、かつＰ，Ａｓ，
Ｓｂ，Ｂｉ，Ｓ，Ｓｅ，Ｔｅ，Ｂの１種または２種以上
を重量％にて合計０．００１〜０．５％添加させること
とした。
【００１５】本発明によるチタン合金は、鋳造まま材と
して、および鋳造材を熱間圧延や熱間押出また必要に応
じて冷間圧延等の加工を行い板、線、棒、形材などの各
種形状としても提供でき、またこれらに溶接施工を施し
た溶接構造材および溶接時の溶接材料としても提供可能
である。さらに粉末成形材としても提供可能である。特
に、鋳造ままでも微細組織を得ることができるので、そ
の後の加工工程において加工温度範囲の制限が緩和さ
れ、また熱処理条件なども同様に緩和でき、割れなど発
生することなく従来材よりも容易に加工できるなどの特
徴がある。さらに、本発明による材料を従来のような条
件範囲で加工−熱処理を行うとさらに均一微細な組織が
得られる。
して、および鋳造材を熱間圧延や熱間押出また必要に応
じて冷間圧延等の加工を行い板、線、棒、形材などの各
種形状としても提供でき、またこれらに溶接施工を施し
た溶接構造材および溶接時の溶接材料としても提供可能
である。さらに粉末成形材としても提供可能である。特
に、鋳造ままでも微細組織を得ることができるので、そ
の後の加工工程において加工温度範囲の制限が緩和さ
れ、また熱処理条件なども同様に緩和でき、割れなど発
生することなく従来材よりも容易に加工できるなどの特
徴がある。さらに、本発明による材料を従来のような条
件範囲で加工−熱処理を行うとさらに均一微細な組織が
得られる。
【００１６】
【実施例】表１に示す成分の各種チタン合金を溶解、鋳
造した。そして１１００℃に加熱後熱間押出により製造
した丸棒より直径１０mmの引張試験片で、常温および４
００℃の高温引張試験を行い耐力を測定した。その結
果、表１に示すように本発明は何れも従来例に対して常
温および高温強度が優れたものであり、本発明例の鋳造
材組織は何れも従来例に比べて微細均一な組織であっ
た。その代表例として、表１の本発明例No．１２および
比較として従来例のNo．５４の鋳造まま材の金属組織を
図１および図２に示す。本発明による組織の微細化効果
が明瞭である。なお、ＰまたはＯの添加量を過多にした
比較例のNo．４２，４４，４６，４７，５１は、熱間押
出できたものの割れが発生した。
造した。そして１１００℃に加熱後熱間押出により製造
した丸棒より直径１０mmの引張試験片で、常温および４
００℃の高温引張試験を行い耐力を測定した。その結
果、表１に示すように本発明は何れも従来例に対して常
温および高温強度が優れたものであり、本発明例の鋳造
材組織は何れも従来例に比べて微細均一な組織であっ
た。その代表例として、表１の本発明例No．１２および
比較として従来例のNo．５４の鋳造まま材の金属組織を
図１および図２に示す。本発明による組織の微細化効果
が明瞭である。なお、ＰまたはＯの添加量を過多にした
比較例のNo．４２，４４，４６，４７，５１は、熱間押
出できたものの割れが発生した。
【００１７】
【表１】
【００１８】
【表２】
【００１９】
【表３】
【００２０】
【発明の効果】本発明により、α型、α＋β型およびβ
型チタン合金材において、常温および高温強度に優れ、
かつ微細均一組織をなす材料が提供され、比強度が高く
かつ耐食性が良いチタン合金の特性が維持されるととも
に、従来よりも高温での使用が可能となる。また、鋳造
まま材料でも微細均一な組織をなす、強度、延性に優れ
た材料を提供することが可能となり、その工業的効果は
著しい。
型チタン合金材において、常温および高温強度に優れ、
かつ微細均一組織をなす材料が提供され、比強度が高く
かつ耐食性が良いチタン合金の特性が維持されるととも
に、従来よりも高温での使用が可能となる。また、鋳造
まま材料でも微細均一な組織をなす、強度、延性に優れ
た材料を提供することが可能となり、その工業的効果は
著しい。
【図１】本発明材（表１のNo．１２）の金属組織を示す
２００倍拡大顕微鏡写真。
２００倍拡大顕微鏡写真。
【図２】従来材（表１のNo．５４）の金属組織を示す２
００倍拡大顕微鏡写真。
００倍拡大顕微鏡写真。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 花村 年裕 神奈川県川崎市中原区井田1618番地 新日 本製鐵株式会社先端技術研究所内 (72)発明者 高村 仁一 神奈川県川崎市中原区井田1618番地 新日 本製鐵株式会社先端技術研究所内
Claims (7)
- 【請求項１】 α型、α＋β型あるいはβ型チタン合金
において、重量％にてＦｅを０．１〜３％添加し、かつ
Ｐ，Ａｓ，Ｓｂ，Ｂｉ，Ｓ，Ｓｅ，Ｔｅ，Ｂの１種また
は２種以上を重量％にて合計０．００１〜０．５％添加
したことを特徴とする均一微細組織をなす高強度チタン
合金。 - 【請求項２】 重量％にてＡｌ：０．２〜７％を含有
し、残部がＴｉおよび不可避的不純物からなるα型チタ
ン合金において、重量％にてＦｅを０．１〜３％添加
し、かつＰ，Ａｓ，Ｓｂ，Ｂｉ，Ｓ，Ｓｅ，Ｔｅ，Ｂの
１種または２種以上を重量％にて合計０．００１〜０．
５％添加したことを特徴とする均一微細組織をなす高強
度チタン合金。 - 【請求項３】 重量％にてＡｌ：０．２〜７％およびＳ
ｎ：１〜６％を含有し、残部がＴｉおよび不可避的不純
物からなるα型チタン合金において、重量％にてＦｅを
０．１〜３％添加し、かつＰ，Ａｓ，Ｓｂ，Ｂｉ，Ｓ，
Ｓｅ，Ｔｅ，Ｂの１種または２種以上を重量％にて合計
０．００１〜０．５％添加したことを特徴とする均一微
細組織をなす高強度チタン合金。 - 【請求項４】 重量％にてＶ：０．２〜７％を含有し、
残部がＴｉおよび不可避的不純物からなるα＋β型チタ
ン合金において、重量％にてＦｅを０．１〜３％添加
し、かつＰ，Ａｓ，Ｓｂ，Ｂｉ，Ｓ，Ｓｅ，Ｔｅ，Ｂの
１種または２種以上を重量％にて合計０．００１〜０．
５％添加したことを特徴とする均一微細組織をなす高強
度チタン合金。 - 【請求項５】 重量％にてＡｌ：０．２〜７％および
Ｖ：０．２〜１２％を含有し、残部がＴｉおよび不可避
的不純物からなるα＋β型チタン合金において、重量％
にてＦｅを０．１〜３％添加し、かつＰ，Ａｓ，Ｓｂ，
Ｂｉ，Ｓ，Ｓｅ，Ｔｅ，Ｂの１種または２種以上を重量
％にて合計０．００１〜０．５％添加したことを特徴と
する均一微細組織をなす高強度チタン合金。 - 【請求項６】 重量％にてＡｌ：０．２〜７％と、Ｖ：
０．２〜１２％またはＭｏ：１〜７％とを含有し、さら
にＳｎ：１〜６％、Ｚｒ：３〜８％、Ｃｕ：０．１〜３
％の１種または２種以上を含有し、残部がＴｉおよび不
可避的不純物からなるα＋β型チタン合金において、重
量％にてＦｅを０．１〜３％添加し、かつＰ，Ａｓ，Ｓ
ｂ，Ｂｉ，Ｓ，Ｓｅ，Ｔｅ，Ｂの１種または２種以上を
重量％にて合計０．００１〜０．５％添加したことを特
徴とする均一微細組織をなす高強度チタン合金。 - 【請求項７】 重量％にてＶ，Ｍｏ，Ｃｒの１種または
２種以上を合計９〜２７％含有し、さらにＡｌ：０．２
〜４％、Ｓｎ：１〜６％、Ｚｒ：３〜８％の１種または
２種以上を含有し、残部がＴｉおよび不可避的不純物か
らなるβ型チタン合金において、重量％にてＦｅを０．
１〜３％添加し、かつＰ，Ａｓ，Ｓｂ，Ｂｉ，Ｓ，Ｓ
ｅ，Ｔｅ，Ｂの１種または２種以上を重量％にて合計
０．００１〜０．５％添加したことを特徴とする均一微
細組織をなす高強度チタン合金。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP34716391A JPH05255780A (ja) | 1991-12-27 | 1991-12-27 | 均一微細組織をなす高強度チタン合金 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP34716391A JPH05255780A (ja) | 1991-12-27 | 1991-12-27 | 均一微細組織をなす高強度チタン合金 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05255780A true JPH05255780A (ja) | 1993-10-05 |
Family
ID=18388343
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP34716391A Withdrawn JPH05255780A (ja) | 1991-12-27 | 1991-12-27 | 均一微細組織をなす高強度チタン合金 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05255780A (ja) |
Cited By (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH07268517A (ja) * | 1994-03-30 | 1995-10-17 | Agency Of Ind Science & Technol | 軽量耐熱材料、およびその製造方法 |
| WO2006041167A1 (ja) * | 2004-10-15 | 2006-04-20 | Sumitomo Metal Industries, Ltd. | ｎｅａｒβ型チタン合金 |
| WO2006041166A1 (ja) * | 2004-10-15 | 2006-04-20 | Sumitomo Metal Industries, Ltd. | β型チタン合金 |
| JP2006200008A (ja) * | 2005-01-21 | 2006-08-03 | Daido Steel Co Ltd | β型チタン合金およびβ型チタン合金製の部品 |
| JP2007231313A (ja) * | 2006-02-28 | 2007-09-13 | Daido Steel Co Ltd | β型チタン合金 |
| JP2008063598A (ja) * | 2006-09-05 | 2008-03-21 | Sumitomo Metal Ind Ltd | チタン溶接接合体 |
| JP2008063659A (ja) * | 2006-08-09 | 2008-03-21 | United Technol Corp <Utc> | ホウ素変性チタン合金を基にした部品の鋳造方法、鍛錬用チタン合金を基にした部品の製造方法、及びチタン合金 |
| JP2008133511A (ja) * | 2006-11-28 | 2008-06-12 | Daido Castings:Kk | 湯流れ性に優れた鋳造品用のＴｉ合金 |
| CN106544543A (zh) * | 2016-10-25 | 2017-03-29 | 南京工业大学 | 一种具有优良热加工性能的钛合金及其制备方法 |
| CN109234569A (zh) * | 2018-10-12 | 2019-01-18 | 广州宇智科技有限公司 | 一种新型液态复合氧化物膜型含Li和B的阻燃钛合金 |
| KR20200077966A (ko) * | 2018-12-21 | 2020-07-01 | 한국기계연구원 | 주조형 알파+베타 타이타늄 합금 및 그 제조 방법 |
-
1991
- 1991-12-27 JP JP34716391A patent/JPH05255780A/ja not_active Withdrawn
Cited By (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH07268517A (ja) * | 1994-03-30 | 1995-10-17 | Agency Of Ind Science & Technol | 軽量耐熱材料、およびその製造方法 |
| WO2006041167A1 (ja) * | 2004-10-15 | 2006-04-20 | Sumitomo Metal Industries, Ltd. | ｎｅａｒβ型チタン合金 |
| WO2006041166A1 (ja) * | 2004-10-15 | 2006-04-20 | Sumitomo Metal Industries, Ltd. | β型チタン合金 |
| JP2006200008A (ja) * | 2005-01-21 | 2006-08-03 | Daido Steel Co Ltd | β型チタン合金およびβ型チタン合金製の部品 |
| JP2007231313A (ja) * | 2006-02-28 | 2007-09-13 | Daido Steel Co Ltd | β型チタン合金 |
| JP2008063659A (ja) * | 2006-08-09 | 2008-03-21 | United Technol Corp <Utc> | ホウ素変性チタン合金を基にした部品の鋳造方法、鍛錬用チタン合金を基にした部品の製造方法、及びチタン合金 |
| JP2008063598A (ja) * | 2006-09-05 | 2008-03-21 | Sumitomo Metal Ind Ltd | チタン溶接接合体 |
| JP2008133511A (ja) * | 2006-11-28 | 2008-06-12 | Daido Castings:Kk | 湯流れ性に優れた鋳造品用のＴｉ合金 |
| CN106544543A (zh) * | 2016-10-25 | 2017-03-29 | 南京工业大学 | 一种具有优良热加工性能的钛合金及其制备方法 |
| CN109234569A (zh) * | 2018-10-12 | 2019-01-18 | 广州宇智科技有限公司 | 一种新型液态复合氧化物膜型含Li和B的阻燃钛合金 |
| KR20200077966A (ko) * | 2018-12-21 | 2020-07-01 | 한국기계연구원 | 주조형 알파+베타 타이타늄 합금 및 그 제조 방법 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 19990311 |