CN107747002A - 一种应用于运动用品的钛合金及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种应用于运动用品的钛合金及其制造方法，其钛合金包含:钛含量为该钛合金之75至96%；铝含量为1至10%；铁含量为0.1至2%；钒含量为0，5至3%、钼合量为0.1至10%、铬含量为0.1至8%、矽合量为0.1%以下、镍含量为0.1%以下及钴含量为0.1%以下，经适当热处理后，其抗拉强度可1200至1300MPa，延伸强度可达8至10%，可应用于高尔夫球本焊头、自行车等运动用品。

Description

一种应用于运动用品的钛合金及其制造方法
技术领域
本发明涉及合金及其制造技术领域，特别涉及一种应用于运动用品之高强度、具良好热加工成型性之钛合金及其制作方法。
背景技术
目前合金技术所开发的钛合金材料，尤其是应用于高夫球焊头、自行车领域之运动用品上之钛合全材料，除应具有高的强度外，还必须兼顾良好的延伸性。
美国专利 US2006/00.45789中揭示习知 Ti-6A1-4V 钛合金成分包含5. 5至6.75重量百分比之 A1，3.5至4.5重量百分比之钒、最大值为0.3重量百分比之铁，以及最大值为0.2重量百分比之氧。
-Ti-6A1-4V等习知钛合金材料中，尤以被称为β型 钛合金之β相单体所形成的钛合金，大多具有较之以a相为主体的钛合金更具优异的冷车L加工性，而且有许多β型:钛合金可藉由时效处理而获得优异的强度。然而，至日前为止 ，仍未有优异的热加工成型性超越Ti-6AL-4V，且成本较低，经适当热处理后之性能强度可与SP700合金匹敌，且成本低廉的钛合金材料。
发明内容
有鉴于上述缺失本发明提供一种机械性能强度高、热加工性极佳的钛合金。本发明更包括其钛合金的制造方法。
本发明所提出之技术手段为提供一种钛合金，其重量百分比包含: 钛75.至96%，铝1至10% ，铁 0.1至2%， 钒 0.5至3%， 钼0.1至10%，铬 0.1%至8% ，矽最大值0.1%，镍最大值0.1% ，钴最大值0.1% 。上述元素以二次真空自耗凝壳熔成 铸使,.再通过铁造轧制加工为一板材,再进行固溶时效热处理后,使该钛.合金具有1200。1300MPa的强度 8到10%之延伸率。
应用本发明之有益功效系可在经过适当变形处理后的性能超Ti-6A1-4V，且成本较低，经适当热处理后的性能可相当于SP700合金的性能，且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，最重要的是其成本较低，可取代价格较高的SP700合金。
具体实施方式
本发明的钛合金 , 其合金元素之重量百分比包含 : 钛75至96%,铝1至10%,铁0.1至2%, 钒0.5至3%, 钼0. 1至10%,铬 0. 1%至8%,一或多种元素选自小于 0. 1%之矽、小于0. 1%镍及小于 0. 1%之钴。以上合金元素采用二次真空自耗凝壳熔炼成铸锭,于熔炼过程中,一部分的合金元素采用中间合金方式加入, 将表面氧化皮运用车床处理,以进行开胚铁造制程 。开胚锻造可以在空气钟上进行,此乃是最易实现的自由锻造 ,由于需要在高温下铁造 , 开胚前要先进行材料的预热处理一将材料加热到 1 000°C以上并进行一段时间的保温,以利于材料受热均匀。之后,在800至1200°C进行开胚锻造,中间需要经过回炉保温处理,开胚后进行合金材料的锻造,锻造前需要将材料预热至 950至1000℃左右,在进行加工锻造温度在800℃至1200℃,锻造过程中需要多次回炉保温处理,铁造成轧板板胚,再将表面氧化皮打磨掉,并铣平,准备热轧。热轧时,先将合金锭予以加热,热车完成后,放置空气中冷却。将合金绽加热至 900℃再成板材,合金完成热轧温度在800°C至1200°C之间。热轧完成后将热轧板表面进行喷石少酸洗,并将有制纹的遥部切下做回炉用。将热轧板在750℃以上进行30min退火处理、空冷,降低热轧板的硬度,提高延伸率为冷轧做准备,板材在退火后的测试性能为屈服强度下降到 1110MPa,抗拉强度在1120 MPa,延伸率在12-13%。退火后的热轧板先进行喷砂处理, 然后在酸洗档中进行表面酸洗,酸洗液的配比为水:HN03 : HF为25 : 20: 1.5。将酸洗后的板材造绿处打磨 , 在冷轧机上进行冷轧 ,每道次的压下量为 0. 2至0. 3mm。冷轧过程会产生加工硬化,所以要进行退火处理,退火时间均为2个小时。对冷轧板进行800至950°C的固溶处理,水浮并在 500至600℃时效4小时。在800至850固溶水浮加时效后板材的硬度在 HRC45至47 ,在900℃以上固溶加时效后板材的硬度可以达到更高的HRC47至50。
应用本发明之有益功效系可在经过适当变形处理后的性能超Ti-6A1-4V，且成本较低，经适当热处理后的性能可相当于SP700合金的性能，且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，最重要的是其成本较低，可取代价格较高的SP700合金。
以上详细说明针对本发明之一可行实施例之具体说明，惟实施例并非用以限制本发明的专利范围，凡未脱离本发明技艺精神所为之等效实施或变更，均应包含于本发明的保护范围中。

Claims (3)

1.一种应用于运动用品的钛合金，以其重量百分比计算，包含:
钛，其合量为该钛合金之75至96%；
铝，其含量为该钛合金之1至10%；
铁，其含量为该钛合金之 0.1至2% ；
钒，其合量为该钛合金之 0.5至3%；
钼，其含量为该钛合金之 0.1至10%；
铬，其含量为该钛合金之 0.1至8%；
以及一或多种元素选自矽、镍及钴所组成群组，其中该一或多种元素之个别含量为该钛合金之最大值0.1%。
2.根据权利要求1所述的一种应用于运动用品的钛合金，其特征在于：所述运动用品为高尔夫球杆或自行车。
3.一种用于制作权利要求1或2所述钛合金的制造方法，其特征在于:将重量百分比为75至96%钛, 1至10%铝，0. 1至2%铁，0.5至3%钒 , 0.1至10%钼 , 0. 1至8%铬,一或多种元素选自小于 0. 1%之矽、小于 0. 1%之镍及小于 0. 1%之钴所组成群组,以二次真空自耗凝壳熔成结锭，再通过铁造、加工为板材 ,再进行固溶时效热处理而形成一钛合金板材。
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