DE2543893A1

DE2543893A1 - Verfahren zur herstellung eines warmgeformten produktes aus titan

Info

Publication number: DE2543893A1
Application number: DE19752543893
Authority: DE
Inventors: Jun Howard Brubaker Bomberger; Stanley Robert Seagle
Original assignee: United States Steel Corp; National Destillers and Chemical Corp
Current assignee: Millennium Petrochemicals Inc; United States Steel Corp
Priority date: 1974-10-02
Filing date: 1975-10-01
Publication date: 1976-04-08
Also published as: FR2286887A1; JPS6053099B2; DE2543893C2; FR2286887B1; CA1044122A; US3963525A; IT1055619B; JPS5166214A; GB1522837A

Description

Verfahren zur Herstellung eines warmgeformten Produktes aus Titan

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines warmgeformten Produktes aus Titan.

Der Begriff "Titan", der im folgenden ohne weitere Qualifikation Verwendung findet, bezieht sich auf die verschiedenen Legierungen auf Titanbasis, so beispielsweise Ti-5Al-2,5Sn, Ti-6Al-2Cb-1Ta-O,8Mo, Ti-6A1-4V, Ti-8Al-1Mo-1V, Ti-6Al-2Sn-4Zr-2Mo mit oder ohne Siliziumzusatz, etc., sowie auf das handelsübliche reine Titanmetall selbst. Alle hier angegebenen Prozente sind Gewichtsprozente.

Bei der Bearbeitung von Metallkörpern ist es üblich, die Stärke der Bearbeitung beim Umformen eines Blockes zu einem Knüppel oder eines Knüppels zu einem Stab oder einer Bramme als Prozentsatz der Querschnittsreduzierung des betreffenden Körpers anzugeben. Wenn beispielsweise ein

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Block kreisrunden Querschnitts mit einem Durchmesser von 91,4 cm zu einem Knüppel rechteckigen Querschnitts mit den Abmessungen 61 χ 76,2 cm verformt wird, so reduziert sich der Querschnitt von etwa 6650 cm² auf 4650 cm², und die Stärke der Bearbeitung beträgt 29%. Wenn ein Körper axial gestaucht wird oder wenn eine Bramme zu einer Platte oder einem Blech gewalzt wird, dann braucht keine wesentliche Querschnittsänderung zu erfolgen, und man drückt dann gewöhnlich die Stärke der Bearbeitung als Prozentsatz der Höhen- oder Dickenreduzierung aus. Wenn beispielsweise ein Körper mit einer anfänglichen Höhe von 7 cm auf eine Höhe von 3,8 cm gestaucht wird, wie dies im folgenden beispielshalber angegeben wird, dann beträgt der Umfang oder die Stärke der Bearbeitung etwa 45%. Der Ausdruck "Prozentbearbeitung" wie er hier benutzt wird, bedeutet: a) Bei der Bearbeitung eines Metallblocks zur Herstellung eines Knüppels oder bei der Bearbeitung eines Knüppels zur Formung eines Stabs oder einer Bramme den Prozentsatz, um den die Querschnittsfläche des Körpers verringert wird, und b) beim axialen Stauchen eines Körpers oder beim Walzen einer Bramme zu einer Platte oder einem Blech den Prozentsatz, um den die Höhe oder Dicke des Körpers verringert wird.

üblicherweise geht die Warmbearbeitung von Titankörpern, beispielsweise Blöcken, so vor sich, daß der Körper in einem Ofen auf eine geeignete Ausgangstemperatur erwärmt wird, die gewöhnlich bei etwa 927 bis 1260⁰C liegt, und danach zwischen den Bearbeitungsschritten mehrere Male wiedererwärmt wird, wenn er bis zum Erreichen seiner endgültigen Form geschmiedet oder warmgewalzt wird. Das anfängliche Bearbeiten eines Blockes ist gewöhnlich die schwierigste Bearbeitungsstufe. Jede folgende Bearbeitungsstufe wird dann immer weniger schwierig, da das Korngefüge des Körpers sich verfeinert. Ein gewöhnlicher Titanblock, der auf die oben genannte Temperatur erwärmt ist, kann reißen, wenn er in der anfänglichen Bearbeitungsstufe ohne Wiartererwärmung eine Bearbeitung von mehr als etwa 15 bis 20% erfährt. Beim Schmieden eines einen Durchmesser

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von 91,4 cm aufweisenden Titanblockes in eine Bramme mit einer Dicke von 12 cm ist es üblicherweise zwischen den Schmiedestufen erforderlich, das Material wenigstens 3 mal auf eine Temperatur wiederzuerwärmen, die seiner anfänglichen Bearbeitungstemperatur etwa entspricht. Obgleich die späteren Bearbeitungsschritte weniger schwierig sind, ist die Bearbeitungsstärke, die sich ohne Wiedererwärmung erreichen lässt, ziemlich begrenzt. Gewöhnlich ist es auch erforderlich, die Oberfläche des Produktes nach Erreichen von Zwischengrößen zur Entfernung von Oberflächenrissen intensiv zu schleifen. Das Schleifen ist aber ein kostspieliger Vorgang, wobei auch wertvolles Material vergeudet wird.

Die Aufgabe der Erfindung besteht deshalb darin, ein verbessertes Verfahren zur Erzeugung eines warmbearbeiteten Titanproduktes zu schaffen, bei dem die Notwendigkeit zur Wiedererwärmung des Materials zwischen den Bearbeitungsstufen weitgehend ausgeschaltet und dennoch eine wesentliche Oberflächenrißbildung in dem Produkt vermieden wird.-In diesem Zusammenhang soll bei dem zu schaffenden Verfahren in die Schmelzencharge eine kleine Menge eines die Bearbeitbarkeit verbessernden Mittels ^{s a} das

eingegeben werden, woraufhin/Material in der anfänglichen Bearbeitungsstufe ohne Wiedererwärmung auf wenigstens etwa 30% bearbeitet wird, und zwar ohne erhebliche Oberflächenrißbildung im Produkt.

Schließlich soll ein Titankörper erzeugt werden, der ein die Bearbeitbarkeit verbesserndes Mittel enthält und die Eigenschaft besitzt, daß er von einer Temperatur von etwa 927°C bis auf eine Temperatur von 1260⁰C warmbearbeitet werden kann, um in der anfänglichen Bearbeitungsstufe ohne Wiedererwärmung und ohne Oberflächenrißbildung eine Bearbeitung von wenigsten etwa 30% zu erreichen.

Die Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert. In der

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Zeichnung zeigen:

Fig. 1-4 Photographien von Schmiedestücken der Legierung Ti-5Al-2,5Sn, die unterschiedliche Anteile an dem die Bearbeitbarkeit verbessernden Mittel, in diesem Falle Yttrium, enthalten, wobei jedes Schmiedestück in der noch zu beschreibenden Weise warmbearbeitet wurde,

Fig. 5-8 ähnliche Photographien, wobei jedoch die Legierung Ti-6Al-2Cb-1Ta-0,8Mo benutzt wurde, und

Fig. 9-13 ähnliche Figuren, wobei jedoch die Legierung Ti-6A1-4V verwendet wurde.

Das die Bearbeitbarkeit verbessernde Mittel kann das Metall Yttrium, ein seltenes Erdmetall der Ordnungszahl 57 bis 71 oder eine Kombination beider sein, so also ein Mischmetal!. Das Mittel wird vorzugsweise in Form eines Oxyds eines oder mehrerer dieser Metalle verwendet, die Metalle können jedoch auch selbst Verwendung finden, oder es können andere Verbindungen verwendet werden, solange andere in der Verbindung vorhandenen Elemente das Produkt nicht nachteilig beeinflussen bzw. in erlaubten Grenzen bleiben. Das Mittel wird in Anteilen von weniger als 0,10 Gew.% des Produktes, basierend auf Metallgewicht in dem Mittel, zugesetzt. Das Mittel kann jedoch auch in einem Anteil vorhanden sein, der noch unter 0,001% liegt. Der optimale Gehalt des Mittels ändert sich von Legierung zu Legierung, beträgt jedoch üblicherweise etwa 0,001 bis 0,05%. Die bezüglich der Bearbeitbarkeit erreichten Vorteile verringern sich jedoch, wenn der Gehalt in diesem Mittel über den optimalen Wert ansteigt, und gehen überraschenderweise im wesentlichen ganz verloren, wenn der Gehalt etwa 0,10% oder höher gesteigert wird.

Bei der praktischen Durchführung des Verfahrens wird eine Schmelzencharge aus Titanschwamm, vorzugsweise Titanschrott, irgendwelche

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gewünschten Legierungselemente und eine kleine Menge an einem die Bearbeitbarkeit verbessernden Mittel, begrenzt auf weniger als 0,10%, zusammengestellt. Diese Charge wird dann geschmolzen, um einen Block herzustellen, wobei die schmelzenUbliche Verfahrenstechniken zur Anwendung gelangen, so beispielsweise der Einsatz einer sich verbrauchenden Elektrode oder ein Elektronenstrahl. Der Block lässt sich, wie in der Technik ebenfalls bekannt, doppelt schmelzen oder dreifach schmelzen. Nach dem Entfernen des Blockes aus der Form, wird er in einem Ofen auf eine geeignete Warmbearbeitungstemperatur erwärmt, die gewöhnlich bei etwa 927 bis 1260⁰C liegt. Unter Verwendung einer herkömmlichen Vorrichtung wird der Block in der anfänglichen Bearbeitungsstufe ohne Wiedererwärmung zur Erreichung einer Bearbeitung von wenigstens etwa 30% geschmiedet oder warmgewalzt. Es hat sich gezeigt, daß sich bei Titankörpern, die oben bezeichnete Mittel enthalten, eine Bearbeitung ohne Wiedererwärmung des Materials von bis zu 90% erreichen lässt, wobei trotzdem erhebliche Oberflächenrisse im Produkt vermieden werden. Außerdem wurde herausgefunden, das Ausmaß des erforderlichen Oberflächenschliffs erheblich verringert werden kann. Die im folgenden gegebenen Beispiele zeigen anhand von Blöcken wohl mit einem Laborgrößendurchmesser von 10,16cm als auch mit handelsüblichen Durchmessern von 91,4 und 76,2cm, die durch das erfindungsgemäße Verfahren erreichten Vorteile.

BEISPIEL I

Es wurden 2,3 kg-Blöcke mit 10,16 cm Durchmesser, in einem herkömmlichen Verfahren mit aufbrauchbarer Elektrode doppelt geschmolzen, aus einer Legierung hergestellt, die die nominale Zusammensetzung Ti-5Al-2,5Sn hatte mit veränderlichen Zusätzen von Yttriumoxyden (YoOo) und in einem Fall Yttriummetall. Jeder Block wurde zur Entfernung von Ober-

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flächenfehlern geschliffen und zu einer 4,4 cm dicken Platte bei einer anfänglichen Ofentemperatur von 1093⁰C ohne Wiedererwärmung gestaucht. Danach wurden die Platten durch Sandstrahlen und Schleifen gereinigt. Es wurden Schnitte von 4,44 χ 4,44 χ 10,83 cm aus den Platten hergestellt, in einem Ofen bei einer Temperatur von 871⁰C erwärmt, dann 30 Minuten lang bei dieser Temperatur durchwärmt und durch Preßschmieden von 10,83 cm auf 3,8 cm Höhe gestaucht, und zwar ohne Wiedererwärmung. Es wurden folgende Ergebnisse erzielt:

Charge Legierungszusammensetzungen, Gew.% Oberfl ächenzustand No. der gestauchten Schmiede

stücke

24019 Ti-5Al-2,5Sn-0,2Fe (Kontrolle) starke Rißbildung

24225 T1-5A1-2,5Sn-O,2Fe + 0,00126Y₂O₃(O₅OOIY) keine Rißbildung

24020 Ti-5Al-2,5Sn-0,2Fe + 0,05Y₂O₃(0,04Y) sehr geringe Rißbildung

24226 Ti-5Al-2,5Sn-0,2Fe + 0,126Y₂O₃(OJOY) geringe Rißbildung 24257 Ti-5Al-2,5Sn-0,2Fe + 0,04Y sehr geringe Rißbildung

Die Figuren 1-4 sind Photographien der ersten vier in der obigen Tabelle angeführten gestauchten Schmiedestücke. Fig. 1 zeigt das Kontroll Schmiedestück, dem kein Yttrium zugesetzt ist und das, wenn es den oben beschriebenen Warmbearbeitungs- oder Verformungsverfahren unterworfen wird, sehr stark reißt. Die Figuren 2, 3 und 4 zeigen die Schmiedestücke, denen Yttriumoxyd zugesetzt war, und zwar äquivalent den Anteilen 0,001%, 0,04% und 0,10% Yttrium. Das in Fig. 2 gezeigte Schmiedestück ist rißfrei, während die in den Figuren 3 und 4 dargestellten Schmiedestücke eine zunehmend stärkere Rißbildung aufweisen, je höher der Yttriumgehalt ist. In diesem Falle beträgt der optimale Yttriumgehalt etwa 0,001%.

Es wird darauf hingewiesen, daß die Chargen No. 24020 und No. 24257, dieselbe Menge Yttrium enthalten, jedoch verschiedenartig zugesetzt,

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gleiche Eigenschaften aufweisen.
BEISPIEL II

Es wurden Blöcke der in Beispiel 1 beschriebenen Art aus einer Legierung hergestellt, deren Nominal zusammensetzung Ti-6Al-2Cb-Ua-O₅SMo betrug. Bei der Bearbeitung dieser Blöcke wurde dieselbe Verfahrensweise angewendet mit Ausnahme der Tatsache, daß in der Wiedererwarmungsstufe die Ofentemperatur 1110⁰C betrug und die Schnitte 4 Stunden lang bei dieser Temperatur durchwärmt wurden. Es wurden folgende Ergebnisse erzielt:

Charge Legierungszusammensetzungen, Gew.% Oberflächenzustand No. der gestauchten Schmiede

stücke

24042 Ti-6Al-2Cb-ITa-O,8Mo (Kontrolle) starke Rißbildung

24215 Ti-6A1-2Cb-1Ta-0,8Mo+0,025Y₂O₃(O,02Y) keine Rißbildung

24043 Ti-6A1-2Cb-1Ta-0,8Mo+0,05Y₂O₃(O,04Y) geringe Rißbildung

24216 Ti-6A1-2Cb-1Ta-0,8Mo+0,075Y₂O₃(O,06Y) mäßige bis starke Rißbilding

Die Figuren 5 bis 8 zeigen Photographien der in der zweiten Tabelle aufgeführten gestauchten Schmiedestücke. Fig. 5 zeigt das KontrollSchmiedestück dem kein Yttrium zugesetzt war, und das ebenfalls starke Rißbildung aufwies, wenn es dem oben beschriebenen Warmbearbeitungsverfahren unterworfen wurde. Die Fig. 6, 7 und 8 zeigen Schmiedestücke, denen Yttrium in Anteilen von 0,02%, 0,04% und 0,06% zugesetzt war. Das in Fig. 6 dargestellte Schmiedestück ist Rißfrei, während die Schmiedestücke der Figuren 7 und 8 eine zunehmend stärkere Rißbildung aufwiesen, je höher der Yttriumgehalt angesetzt wurde. In diesem Fall schien der optimale Yttriumgehalt bei etwa 0,02% zu liegen.

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BEISPIEL III

Es wurden Blöcke der in Beispiel I beschriebenen Art aus einer Legierung hergestellt, deren Nominalzusammensetzung Ti-6A1-4V betrug und die gegenwärtig die am weitesten verbreitete und benutzte Legierung auf Titanbasis bildet. Wiederum wurde dasselbe Verfahren beim Bearbeiten bzw. Verformen dieser Blöcke angewendet, allerdings erfolgte diesmal das Wiedererwärmen bei einer Ofentemperatur von 899°C. Es wurden folgende Ergebnisse erzielt:

stücke

24045 Ti-6,2Al-4V-0,18Fe (Kontrolle) starke Rißbildung

24026 Ti-6,2Al-4V-0,18Fe+0,01Y₂O₃(O,008Y) keine Rißbildung

24047 Ti-6,2Al-4V-0,18Fe+0,02Y₂O₃(O,016Y) sehr geringe Rißbildung

24048 Ti-6,2Al-4V-0,18Fe+0,03Y₂O₃(O,024Y) sehr geringe Rißbildung

24049 Ti-6,2AT-4V-0,18Fe+0,05Y₂O₃(O,04Y) geringe Rißbildung

In den Figuren 9 bis 13 sind Photographien der in der dritten Tabelle angeführten gestauchten Schmiedestücke dargestellt. Fig. 9 zeigt das Kontronschmiedestück, dem kein Yttrium zugesetzt war und wieder eine starke Rißbildung aufwieß, sobald es den oben beschriebenen Warmbearbeitungsverfahren unterworfen wurde. Die Figuren 10, 11, 12 und 13 zeigen Schmiedestücke, denen Yttrium in den Anteilen 0,008%, 0,016%, 0,024% und 0,04% zugesetzt war. Das in Fig. 10 gezeigte Schmiedestück ist rißfrei, während diejenigen der Figuren 11 und 12 nahezu rißfrei sind. Das in Fig. 13 gezeigte Schmiedestück lässt eine verstärkte Rißbildung erkennen. Der optimale Yttriumgehalt schien bei etwa 0,008% zu liegen.

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BEISPEL IV

Es wurde ein Block handelsüblicher Größe mit einem Durchmesser von 91,4 cm aus der Legierung Ti-6A1-4V ohne Zusatz irgendeines die Bearbeitbarkeit bzw. Verformbarkeit verbessernden Mittels in die Schmelzencharge hergestellt. Ferner wurde ein ähnlicher Block hergestellt, der jedoch 0,050% Y₃O₃ (Äquivalent zu 0,040%Y) enthielt. Die Blöcke wurden zu 18,7 cm dicken Brammen geschmiedet. Bei der Durchführung des in diesen Tabellen beschriebenen Verfahrens wurde die Körperdicke an jedem Schmiedestück genauestens gemessen, während die Breite nur näherungsweise gemessen wurde. Eine genaue Breitenmessung ist schwer durchführbar, da die Seiten des Körpers ausgebaucht sind und die Breite dahernicht einheitlich ist. Die Länge ist nicht angegeben, da diese Abmessung bei der Bestimmung der prozentualen Arbeit nicht relevant ist. Die Verfahren waren folgende:

Block Nr. 801306 Kein Yttrium-Zusatz

Block erwärmt auf 1149°C Geschmiedet auf 26" χ 36" χ L (8% Verformung) Wiedererwärmt auf 1149°C Geschmiedet auf 16" χ 49,5" χ L (75% Verformung) Wiedererwärmung auf 1149°C Geschmiedet auf 8" χ 49,5" χ L (50% Verformung) Ganz geschliffen Erwärmt auf 1052⁰C Geschmiedet auf 4,75" χ 48" χ L (42% Verformung) Ganz geschliffen vor dem Walzen

Block Nr. X801368
0,05% Y₂O₃

Block erwärmt auf 1149°C Geschmiedet schrittweise auf 4,75" χ 48" χ L (77,6% Verformung) Geschliffen in dem erforderlichen Umfang vor dem Walzen

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Der Block, dem kein Yttrium zugesetzt war, erforderte drei Wi edererwärmungsschritte, damit er zu einem Knüppel einer Dicke von 18,7cm geschmiedet werden konnte. Der Block, dem Yttrium in dem hier beschriebenen Umfang zugesetzt worden ist, erforderte keine Wiedererwärmung, um ihn auf eine ähnliche Dicke zu schmieden, und dennoch war das Produkt frei von erheblichen Rissen.

BEISPIEL V

Die in Beispiel IV beschriebenen Schritte wurden mit Blöcken von 76,2 cm Durchmesser wiederholt, die aus der Legierung Ti-8Al-1Mo-1V bestanden. Die folgenden Verfahrensschritte wurden durchgeführt:

Block Nr. 801403 Kein Yttrium-Zusatz

Block erwärmt auf 1149°C Geschmiedet auf 24" χ 28" χ L (5% Verformung) Wiedererwärmung auf 1149°C Geschmiedet auf 16" χ 40" χ L (5% Verformung) Wiedererwärmung auf 1149°C Geschmiedet auf 8" χ 49,5" χ L (38% Verformung) Ganz geschliffen Erwärmt auf 1080⁰C Geschmiedet auf 4,5" χ 48" χ L (45% Verformung) Ganz geschliffen vor dem Walzen

Block Nr. X891628 0,05% Y₂O₃ Zusatz Block erwärmt auf 1149°C Geschmiedet stufenweise auf 4,75" χ 48" χ L (68% Verformung) Geschliffen in dem erforderlichen Umfang vor dem Walzen

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Auch hier erforderte der Block, dem kein Yttrium zugesetzt war, drei Wiedererwärmungsschritte, während der einen Yttriumzusatz enthaltende Block nicht wiedererwärmt werden musste.

BEISPIEL VI

Es wurden 2,3 kg Blöcke von 10,16cm Durchmesser aus der Legierung Ti~5Al-2,5Sn wie in Beispiel I hergestellt, wobei jedoch Oxyde der Seltenenen Erden Neodym, Cer, Lanthan anstelle von Yttrium zugesetzt wurden. Die gleiche Verfahrensweise wie in Beispiel I beschrieben wurde bei der Bearbeitung bzw. Verformung dieser Blöcke angewendet. Die Charge Nr. 24234 enthielt 0,10% Neodym, ein Prozentsatz, der gerade außerhalb des erfindungsgemäßen Bereiches liegt. Der von dem Block hergestellt Schnitt war schwierig zu stauchen und musste wiedererwärmt werden, bevor die Bearbeitung bzw. Verformung abgeschlossen werden konnte. Folgende Ergebnisse wurden erzielt:

Charge Legierungszusammensetzung, Gew.% Oberflächenzustand No. der gestauchten

Schmiedestücke

24019 Ti-5Al-2,5Sn-O,2Fe (Kontrolle) starke Rißbildung

24253 T1-5A1-2,5Sn-O,2Fe+0,00117Nd₂O₃(O₅OOINd) keine Rißbildung

24234 Ti-5Al-2,5Sn-O,2Fe+0,117Nd₂O₃(0,1ONd) keine Rißbildung

24255 ΤΪ-5Α1-2,5Sn-O,2Fe+0,023Ce₂O₃(O,02Ce) keine Rißbildung

24256 Ή-5Α1-2,5Sn-0,2Fe+0,023La₂O₃(0,02La) keine Rißbildung

Zusätzlich wurden kleine Knopfschmelzen von Titan geprüft, denen andere Seltene Erdmetalle zugesetzt waren, einschließlich Samarium, Praseodym, Erbium, Gadolin, Dysprosium und Kombination dieser Metalle, also Mischmetal! und cer-freies Mischmetal!. Es wurden in den anderen getesteten Seltenene Erdmetallen gute Ergebnisse erzielt.

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Der im obigen beschriebene Erfindungsgegenstand sollte nicht mit den in den US-PS 3,679,403 und 3,622,406 beschriebenen Gegenständen durcheinander gebracht werden. Die Gegenstände der letztgenannten beiden US-Patente betreffen ein Verfahren zur Verbesserung des Makrogefüges von Legierungen auf Titanbasis (nicht anwendbar auf handelsüblich reines Titan), bei dem der Legierung etwa 0,03 bis 0,40% Yttrium zugesetzt wird. Yttrium in diesen Anteilen führt jedoch zu einer Verringerung der Zugfestigkeit des Produktes, wobei eine Kompensation durch Vergrößerung des Gehaltes an die Festigkeit erhöhenden Mitteln, wie beispielsweise Sauerstoff oder Stickstoff auf Anteile bewirkt wird, die etwas über den normalerweise in der Legierung vorhandenen Anteilen liegen. Die US-PS 3,622,406 beschreibt einen aus Titan und 0,1 bis 6 Prozent eines Dispergierstoffes, der in festem Titan unlöslich aber in geschmolzenem Titan löslich ist, bestehenden Gegenstand. Yttrium und^ Seitende Erdmetalle werden als mögliche Dispergierstoffe genannt. Der Dispergierstoff wird in dem geschmolzenen Titan gelöst, das sich später durch Techniken, wie sie in der Pulvermetallurgie üblich sind, in Form feiner Päckchen oder Flocken verfestigt. Der Dispergierstoff soll die Kriecheigenschaften des Produktes verbessern sowie seinen Widerstand gegen Rißbildung durch Korrosion warmer Walze. In beiden oben genannten Patentschriften werden Yttrium oder Seltene Erdmetalle in Anteilen verwendet, die erheblich über der oberen Grenze liegen, die zur Verbesserung der Warmverarbeitbarkeit des Materials einzuhalten ist. Demzufolge wird in diesen Druckschriften nicht erkannt, daß durch den Zusatz von Yttrium oder Seltenen Erdmetallen irgendeine Verbesserung der Warmbearbeitbarkeit des Materials erreicht werden kann. Auch die Beseitigung der Wiedererwärmungsschritte während der Warmverformung bzw. -bearbeitung wird in diesen Druckschriften nirgends erwähnt oder nahegelegt.

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Aus dem obigen ergibt sich, daß das beschriebene Verfahren insofern einen unerwarteten Fortschritt bringt, als es ermöglicht, Titankörper sehr stark warm zu verformen bzw. zu bearbeiten, ohne daß der Körper zwischen den Verformungsschritten wiedererwärmt werden müssen, wobei trotzdem eine erhebliche Oberflächenrißbi!dung im Produkt ausgeschlossen wird. Die verfahrenstechnischen Vorteile der erfindungsgemäßen Arbeitsweise sind für die Einsparung von Kosten, die durch zusätzliches Wiedererwärmen des Materials entstehen und für die Beschleunigung der Verfahrensdurchführung von außerordentlicher Bedeutung.

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Claims

PATENTANSPRÜCHE

1. Verfahren zur Herstellung eineswarmbearbeiteten Titanproduktes, dadurch gekennzeichnet, daß eine Schmelzencharge aus Titan und einem die Bearbeitbarkeit verbessernden Mittel hergestellt wird, das aus der Gruppe ausgewählt wird, die sich aus Yttrium, einem Seltenen Erdmetall der Ordnungszahl 57 bis 71 und Kombinationen dieser Metalle zusammensetzt, daß das Mittel in einem Anteil unter etwa 0,10 Gew.% der Charge zugesetzt wird und anfänglich in Form des Metalles selbst oder als Verbindung des Metalls verwendet wird, daß die Charge zur Herstellung eines Blockes geschmolzen wird, daß der Block auf eine Temperatur von etwa 927 bis 1260⁰C erwärmt wird und daß der Block daraufhin warmbearbeitet wird, um eine Verformung von wenigstens etwa 30% in der anfänglichen Bearbeitungsstufe ohne Wiedererwärmung und ohne Bildung wesentlicher Oberflächenrisse im Produkt zu erhalten.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das die Bearbeitbarkeit verbessernde Mittel in einem Anteil von etwa 0,001 bis 0,05% zugesetzt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das die Bearbeitbarkeit verbessernde Mittel Yttrium ist und anfänglich in Form einer Verbindung vorliegt.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindung das Oxyd ist.

5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das die Bearbeitbarkeit verbessernde Mittel ein Seltenes ErdmetaTl ist.

6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das die Bearbeitung verbessernde Mittel aus der Gruppe ausgewählt wird, die sich

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aus Yttrium, Neodym, Cer, Lanthan, Samarium, Praseodym, Erbium, Gadolin, Dysprosium und deren Kombinationen zusammensetzt.

7. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Charge Legierungselemente enthält.

8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das die Bearbeitbarkeit verbessernde Mittel Yttrium ist und anfänglich in Form einer Verbindung vorliegt.

9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindung das Oxyd ist.

10. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das die Bearbeitbarkeit verbessernde Mittel ein Seltenes Erdmetall ist.

11. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das die Bearbeitbarkeit verbesserndeMittel aus der Gruppe ausgewählt wird, die sich aus Yttrium, Neodym, Cer, Lanthan, Samarium, Praseodym, Erbium, Gadolin, Dysprosium und deren Kombinationen zusammensetzt.

12. Verfahren zur Herstellung eines warmbearbeiteten Titanproduktes, dadurch gekennzeichnet, daß ein Körper aus Titan und einem die Bearbeitbarkeit verbessernden Mittel hergestellt wird, das aus der Gruppe ausgewählt wird, die sich aus den Metallen Yttrium, einem Seltenen Erdmetall der Ordnungszahlen 57 bis 71 und einer Kombination dieser Metalle zusammensetzt, daß das Mittel in einem Anteil unter 0,10% zugesetzt wird, und am Anfang die Form des Metalles selbst oder einer Verbindung des Metalles aufweist, daß der Körper dann auf eine Temperatur von etwa bis 1260⁰C erwärmt wird, und daß der erwärmte Körper dann warmbearbeitet bzw. warmverformt wird, um wenigstens eine 30%-ige Warmverformung in

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dem anfänglichen Bearbeitungsschritt ohne Wiedererwärmung und ohne Erzeugung erheblicher Oberflächenrisse in dem Produkt zu erreichen.

13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Körper Legierungselemente enthält.

14. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß das die Warmbearbeitung verbessernde Mittel Yttrium ist und anfänglich in Form des Oxyds vorliegt.

15. Titankörper, hergestellt mit dem Verfahren nach einem der Ansprüche 1-14, dadurch gekennzeichnet, daß der Körper ein die Bearbeitbarkeit verbesserndes Mittel in einem Anteil von weniger als 0,10% enthält, das aus der Gruppe ausgewählt ist, die sich aus den Metallen Yttrium und einem Seltenen Erdmetall der Ordnungszahl 57 bis 71 sowie einer Kombination dieser Metalle zusammensetzt, und daß sich der Körper bei einer Temperatur von etwa 927 bis 1260⁰C zur Erreichung' eines -Verformung?grades von wenig- · stens 30% in der anfänglichen Warmbearbeitungsstufe ohne Wiedererwärmung und ohne Oberflächenrißbi1 dung warmverformen lässt.

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