CN101514411A

CN101514411A - 应用于高尔夫球杆头的钛铝合金

Info

Publication number: CN101514411A
Application number: CNA2008100059635A
Authority: CN
Inventors: 蔡良和; 李政道
Original assignee: Advanced International Multitech Co Ltd
Current assignee: Advanced International Multitech Co Ltd
Priority date: 2008-02-20
Filing date: 2008-02-20
Publication date: 2009-08-26

Abstract

本发明公开一种应用于高尔夫球杆头的钛铝合金，其系包含以重量百分比计88％至92％的钛、7.5％至10％的铝，延伸率为8％～16％。该钛铝合金并可选择性地添加铌、钒、钼、铬、铁、硅、氧、氮等微量元素，组成抗拉强度在650～950Mpa的高延伸率材料，此高延伸率材料运用于高尔夫球杆头的本体，结合刚性较佳的6Al－4V－Ti钛合金或β合金的击球面板所形成的高尔夫球杆头，可达到具打感佳、制震性及控球性佳且杆部可调角予以客制化的高尔夫球头产品。

Description

应用于高尔夫球杆头的钛铝合金

技术领域

本发明涉及一种应用于高尔夫球杆头的高延伸材料，特别是涉及一种调配钛、铝重量百分比的比例，并借由添加铌、钒、钼、铬、铁、硅、氧及/或氮等微量元素，以具有高延伸性的高尔夫球杆头合金材料。

背景技术

目前所开发应用于高尔夫球杆头的合金技术主要为钛合金材料，如美国专利US 2006/0045789中公开现有6Al-4V-Ti钛合金(即铝及钒，其余为钛金属)，其成分包含5.5～6.75重量百分比的Al、3.5～4.5重量百分比的钒、最大值为0.3重量百分比的铁，以及最大值为0.2重量百分比的氧，其密度约为4.43±0.3g/cm3。以6Al-4V-Ti钛合金制造的高尔夫球杆头，虽具有相对高于早期以不锈钢材料制成的球杆头的弹性变形力、相同的强度及更低的密度等特性，因此可在不增加高尔夫球杆头重量的前提下来增加高尔夫球杆头的体积，以使其较佳击球点的面积相对增加，以提高击球成功率。

另外，该高于不锈钢的弹性变形力，可在击球时提供较大的弹性变形能力，亦能产生较大的弹性变形程度-伸长率，并可相对地减少高尔夫球在碰撞打击面板时所造成的球体压缩变形，以降低击球应力被阻尼吸收的程度，避免击球应力的能量损失，并得以进一步提升击球距离。

然而，至目前为止，在高尔夫球杆头体积大型化及多样化的客制需求下，便有需要开发低密度、高延展性，但仍保持原有机械强度，以提高设计裕度。

发明内容

本发明的主要目的在于，克服现有的高尔夫球杆头的合金技术存在的缺陷，而提供一种新的应用于高尔夫球杆头的钛铝合金，所要解决的技术问题是使其具有高塑性、高延展率钛铝合金，以供调整高尔夫球杆头的弹性变形能力，从而更加适于实用。

本发明的另一目的在于，提供一种新的应用于高尔夫球杆头的钛铝合金，所要解决的技术问题是使其可利用微量的改质元素的特性，对钛铝合金进行改质微调，从而更加适于实用。

本发明的目的及解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。依据本发明提出的一种应用于高尔夫球杆头的钛铝合金，其包含以重量百分比计：88％至92％的钛以及7.5％至10％的铝，延伸率在8％～16％。

本发明的目的及解决其技术问题还可采用以下技术措施进一步实现。

前述的应用于高尔夫球杆头的钛铝合金，其中所述的钛铝合金更包含改质元素，该改质元素选自于铌、钒、钼、铬、铁、硅、氧及氮所组成的组。

前述的应用于高尔夫球杆头的钛铝合金，其中所述的改质元素包含以重量百分比计2％以下的铌。

前述的应用于高尔夫球杆头的钛铝合金，其中所述的改质元素包含以重量百分比计2％以下的钒。

前述的应用于高尔夫球杆头的钛铝合金，其中所述的改质元素包含以重量百分比计2％以下的钼。

前述的应用于高尔夫球杆头的钛铝合金，其中所述的改质元素包含以重量百分比计1％以下的铁。

前述的应用于高尔夫球杆头的钛铝合金，其中所述的改质元素包含以重量百分比计1％以下的硅。

前述的应用于高尔夫球杆头的钛铝合金，其中所述的改质元素包含以重量百分比计0.3％以下的氧。

前述的应用于高尔夫球杆头的钛铝合金，其中所述的改质元素包含以重量百分比计0.05％以下的氮。

前述的应用于高尔夫球杆头的钛铝合金，其中所述的

本发明的目的及解决其技术问题还采用以下技术方案来实现。依据本发明提出的一种应用于高尔夫球杆头的钛铝合金，其特征在于其按重量百分比计包含：钛88％至92％、铝7.5％至10％、铌≤2％、钒≤2％、钼≤2％、铬≤2％、铁≤1％、硅≤1％、氧≤0.3％及氮≤0.05％，其组成的延伸率为8％～16％。

借由上述技术方案，本发明应用于高尔夫球杆头的钛铝合金至少具有下列优点：

本发明的钛铝合金中的钛及铝的含量较现有的6Al-4V-Ti高，铝含量的提高对于提高合金的常温和高温强度、降低比重、增加弹性模量有明显效果；铌、钒、钼、铬、铁为β稳定元素，与6Al-4V-Ti相比，钒的添加量大为减少，从而降低了钛铝合金的制造成本。又本发明具有良好的热加工成型性，易于工厂量产，且其密度也低于同类合金，有利于高尔夫球杆头的大型化，并而提高其设计裕度。

上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其他目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举较佳实施例，并配合附图，详细说明如下。

附图说明

图1是本发明应用于高尔夫杆头的钛铝合金实施例的放大50倍金相图。

图2是本发明应用于高尔夫杆头的钛铝合金实施例的放大100倍金相图。

图3是本发明应用于高尔夫杆头的钛铝合金实施例的放大200倍金相图。

具体实施方式

为更进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实施例，对依据本发明提出的应用于高尔夫球杆头的钛铝合金其具体实施方式、结构、特征及其功效，详细说明如后。

请参照图1、图2及图3所示，本发明第一实施例的钛铝合金，其包含以重量百分比计：88％至92％钛以及7.5％至10％铝，其组成的延伸率在8％～16％，密度范围为4.40g/cm³以下。

本发明另可借由添加微量的改质元素，如由铌、钒、钼、铬、铁、硅、氧及氮等元素组成的群组中选择，来调整其特性，例如，可借由添加微量的铌，来提升合金的强度，但不致减低其延伸特性；可借由相对地降低钒的添加量，来提高铸造时的流动性及辅助除气效果，但仍不致影响原合金的机械性质；可借由添加微量的钼，使合金析出均匀分布的碳化物，并提高耐热性，以减少合金的焊接热裂现象，亦可增加合金硬化能力及高温强度；可借由添加适量的铬，来提升合金的防锈耐蚀性，增加高尔夫球杆头的使用寿命；可借由添加微量的铁，以具有良好的塑性，便于加工处理的施行；借由添加微量的硅，以改善熔融金属的流动性。本发明中所选择添加的改质元素中，其含量百分比为铌≤2％、钒≤2％、钼≤2％、铬≤2％、铁≤1％、硅≤1％、氧≤0.3％及氮≤0.05％，延伸率为8％～16％，密度范围为4.40g/cm³以上。

以下将本发明的较佳的第一实施例至第四实施例与现有6Al-4V-Ti钛合金的特性比较如下列表1所示：

表1

材质	抗拉强度(Mpa)	0.2％降伏强度(MPa)	延伸率(％)	硬度(HRC)
材质	抗拉强度(Mpa)	0.2％降伏强度(MPa)	延伸率(％)	硬度(HRC)	现有的6Al-4V-Ti	830～900	760～830	3～5	30～35
本发明第一实施例	685～705	640～660	8～16	25～28	现有的6Al-4V-Ti	830～900	760～830	3～5	30～35

8Al-Ti
8Al-Ti					本发明第二实施例8Al-2V-Ti	818～827	775～780	11.6	26～29
本发明第三实施例7.5Al-2V-Ti	816～825	766～770	10.2	27～29	本发明第二实施例8Al-2V-Ti	818～827	775～780	11.6	26～29
本发明第三实施例7.5Al-2V-Ti	816～825	766～770	10.2	27～29	本发明第四实施例7Al-2V-Ti	815～822	750～760	8.5	28～30

相较于现有的6Al-4V-Ti合金，本发明借由提高相对的铝元素的含量、并降低钒的元素含量，可降低合金密度并增加其韧性，而获得优异的延展塑性，又能保持低密度的特性。

本发明的实施例与现有的钛合金的元素组成比较表如下列表2所示：

表2

成分(wt％)	现有的6Al-4V-Ti重量百分比	本发明实施例之一8Al-Ti重量百分比
成分(wt％)	现有的6Al-4V-Ti重量百分比	本发明实施例之一8Al-Ti重量百分比	铝(Al)	5.5～6.75	7.9～8.3
钒(V)	3.5～4.5	0.001	铝(Al)	5.5～6.75	7.9～8.3
钒(V)	3.5～4.5	0.001	碳(C)	0.1↓	0.010～0.012
氮(N)	0.05↓	0.005～0.01	碳(C)	0.1↓	0.010～0.012
氮(N)	0.05↓	0.005～0.01	氧(O)	0.2↓	0.09～0.11
铁(Fe)	0.3↓	0.06～0.007	氧(O)	0.2↓	0.09～0.11
铁(Fe)	0.3↓	0.06～0.007	硅(Si)	0.1↓	0.01～0.03

上述实施例的合金材料以钛铝合金为主要合金，其以延伸率在8～16％(8％以上)，抗拉强度在680～950(680Mpa以上)的钛合金，以铸造、锻造、机械加工而成型。

本发明的延展性较高，适合作为高尔夫球杆头的本体，另以刚性较佳的的材料成为打击面：其材料组成可为6Al-4V-Ti钛合金、β钛合金等，以铸造、锻造、机械加工而成型。本发明的高延展性本体加上高强度打击面板的材料组合，于本体内部结构设计再辅以配重结构与肋片设计，即可达到具打感佳(制震性佳)及控球性佳且杆部可调角予以客制化的高尔夫球头产品，其本发明8Al-Ti与现有6Al-4V-Ti的加工性能比较列表如表3所示。

表3

加工性能	现有的6Al-4V-Ti	本发明实施例之一8Al-Ti
加工性能	现有的6Al-4V-Ti	本发明实施例之一8Al-Ti	冷调角	材料性质相较为脆，调角至1.5度球头杆部会发生裂痕。	材料性质相较为软韧，调角至3.5度球头杆部无发生任何裂纹。

平均每颗球头加工量	1.5g	0.9g
平均每颗球头加工量	1.5g	0.9g	平均每颗球头研磨量	12g	9.3g

另外，本发明以8Al-Ti材料为实施例制成高尔夫球头本体再焊以SP700高强度钛合金为打击面，经炮击专用高尔夫球(球规格为90)55.8m/s炮击速度，通过3000下炮击测试，打击面板与球头本体经目视与探伤测试均无破裂及裂痕。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述公开的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims

1.一种应用于高尔夫球杆头的钛铝合金，其特征在于其包含以重量百分比计：88％至92％的钛以及7.5％至10％的铝，其组成延伸率为8％～16％的钛铝合金。

2.根据权利要求1所述的应用于高尔夫球杆头的钛铝合金，其特征在于其中所述的钛铝合金更包含改质元素，该改质元素选自于铌、钒、钼、铬、铁、硅、氧及氮所组成的群组。

3.根据权利要求2所述的应用于高尔夫球杆头的钛铝合金，其特征在于其中所述的改质元素包含以重量百分比计2％以下的铌。

4.根据权利要求2所述的应用于高尔夫球杆头的钛铝合金，其特征在于其中所述的改质元素包含以重量百分比计2％以下的钒。

5.根据权利要求2所述的应用于高尔夫球杆头的钛铝合金，其特征在于其中所述的改质元素包含以重量百分比计2％以下的钼。

6.根据权利要求2所述的应用于高尔夫球杆头的钛铝合金，其特征在于其中所述的改质元素包含以重量百分比计1％以下的铁。

7.根据权利要求2所述的应用于高尔夫球杆头的钛铝合金，其特征在于其中所述的改质元素包含以重量百分比计1％以下的硅。

8.根据权利要求2所述的应用于高尔夫球杆头的钛铝合金，其特征在于其中所述的改质元素包含以重量百分比计0.3％以下的氧。

9.根据权利要求2所述的应用于高尔夫球杆头的钛铝合金，其特征在于其中所述的改质元素包含以重量百分比计0.05％以下的氮。

10、一种应用于高尔夫球杆头的钛铝合金，其特征在于其按重量百分比计包含：钛88％至92％、铝7.5％至10％、铌≤2％、钒≤2％、钼≤2％、铬≤2％、铁≤1％、硅≤1％、氧≤0.3％及氮≤0.05％，其组成的延伸率为8％～16％。