JP2000283134A - ねじ部品及び該ねじ部品の製造方法 - Google Patents
ねじ部品及び該ねじ部品の製造方法Info
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- JP2000283134A JP2000283134A JP11085504A JP8550499A JP2000283134A JP 2000283134 A JP2000283134 A JP 2000283134A JP 11085504 A JP11085504 A JP 11085504A JP 8550499 A JP8550499 A JP 8550499A JP 2000283134 A JP2000283134 A JP 2000283134A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 軽量で、生産性に優れ、製造工程を削減して
製造コストの低減が図れるねじ部品及び該ねじ部品の製
造方法を提供すること。 【解決手段】 微細粒超塑性組織を有する工業用純マグ
ネシウム、マグネシウム合金、又はこれらを母相とする
複合材料を250℃〜500℃に加熱し、その超塑性現
象を利用して温間鍛造又は熱間鍛造により成形してなる
ねじ部品及び該ねじ部品の製造方法である。
製造コストの低減が図れるねじ部品及び該ねじ部品の製
造方法を提供すること。 【解決手段】 微細粒超塑性組織を有する工業用純マグ
ネシウム、マグネシウム合金、又はこれらを母相とする
複合材料を250℃〜500℃に加熱し、その超塑性現
象を利用して温間鍛造又は熱間鍛造により成形してなる
ねじ部品及び該ねじ部品の製造方法である。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、軽量で、生産性に
優れ、製造工程を削減して製造コストの低減が図れるね
じ部品及び該ねじ部品の製造方法に関するものである。
優れ、製造工程を削減して製造コストの低減が図れるね
じ部品及び該ねじ部品の製造方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】近年、自動車、家電、OA機器など各種
製品について軽量化の要求が高まってきている。このよ
うな製品の軽量化に適合する素材として、軽量で、かつ
比強度にも優れているマグネシウム合金が注目されてい
る。一方、製品の軽量化に伴って、その組み立てに使用
されるボルト・ナットなどのねじ部品も軽量化が求めら
れている。
製品について軽量化の要求が高まってきている。このよ
うな製品の軽量化に適合する素材として、軽量で、かつ
比強度にも優れているマグネシウム合金が注目されてい
る。一方、製品の軽量化に伴って、その組み立てに使用
されるボルト・ナットなどのねじ部品も軽量化が求めら
れている。
【0003】しかし、通常のマグネシウム合金は塑性加
工が困難であるため、鍛造成形及び転造加工されること
の多い(主として製造コストの観点から)ボルト・ナッ
トなどのねじ部品にはほとんど使用されていない。ま
た、切削加工する場合は、発火し易いマグネシウムの切
り粉の管理が火災などに対して問題である。
工が困難であるため、鍛造成形及び転造加工されること
の多い(主として製造コストの観点から)ボルト・ナッ
トなどのねじ部品にはほとんど使用されていない。ま
た、切削加工する場合は、発火し易いマグネシウムの切
り粉の管理が火災などに対して問題である。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】そこで、本発明者等
は、特定の温度条件下において超塑性現象を発現するい
わゆる微細粒超塑性組織を有する工業用純マグネシウ
ム、マグネシウム合金に着目し、種々実験研究を重ねた
結果、ねじ部品の鍛造成形及び転造加工が可能であるこ
とを見出した。
は、特定の温度条件下において超塑性現象を発現するい
わゆる微細粒超塑性組織を有する工業用純マグネシウ
ム、マグネシウム合金に着目し、種々実験研究を重ねた
結果、ねじ部品の鍛造成形及び転造加工が可能であるこ
とを見出した。
【0005】本発明は上記知見に基づいてなされたもの
であり、軽量で、生産性に優れ、製造工程を削減して製
造コストの低減が図れるねじ部品及び該ねじ部品の製造
方法を提供することを目的とする。
であり、軽量で、生産性に優れ、製造工程を削減して製
造コストの低減が図れるねじ部品及び該ねじ部品の製造
方法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】上記目的を達成するため
に、本発明のねじ部品は、微細粒超塑性組織を有する工
業用純マグネシウム、マグネシウム合金、又はこれらを
母相とする複合材料を温間鍛造又は熱間鍛造により成形
してなるものである。
に、本発明のねじ部品は、微細粒超塑性組織を有する工
業用純マグネシウム、マグネシウム合金、又はこれらを
母相とする複合材料を温間鍛造又は熱間鍛造により成形
してなるものである。
【0007】前記微細粒超塑性組織を有するマグネシウ
ム合金は、Al重量比1.0〜12.0%、Zn重量比
0.3〜2.5%、Mn重量比0.2〜0.3%、残部
Mg及び不可避の不純物からなる超塑性材料、あるいは
Zn重量比2.0〜8.0%、Zr重量比0.1〜1.
0%、残部Mg及び不可避の不純物からなる超塑性材料
が望ましい。
ム合金は、Al重量比1.0〜12.0%、Zn重量比
0.3〜2.5%、Mn重量比0.2〜0.3%、残部
Mg及び不可避の不純物からなる超塑性材料、あるいは
Zn重量比2.0〜8.0%、Zr重量比0.1〜1.
0%、残部Mg及び不可避の不純物からなる超塑性材料
が望ましい。
【0008】また、前記複合材料は、超塑性組織を有す
る工業用マグネシウム又はマグネシウム合金を母相(マ
トリックス)として、強度、耐磨耗性などを向上させる
ため複合化するものであって、形態としては繊維強化あ
るいは粒子分散強化などがあり、強化材としては炭素繊
維、ガラス繊維、ウィスカー、酸化物、炭化物、窒化物
などが好ましい。
る工業用マグネシウム又はマグネシウム合金を母相(マ
トリックス)として、強度、耐磨耗性などを向上させる
ため複合化するものであって、形態としては繊維強化あ
るいは粒子分散強化などがあり、強化材としては炭素繊
維、ガラス繊維、ウィスカー、酸化物、炭化物、窒化物
などが好ましい。
【0009】以下に、本発明に用いるマグネシウム合金
の組成を上記のように限定した理由について説明する。
軽量だけの目的なら工業用純マグネシウムでもよいが、
用途によってさらに強度などを必要とする場合には上記
のマグネシウム合金、あるいはこれらを母相(マトリッ
クス)とする上記の複合材料が好ましい。
の組成を上記のように限定した理由について説明する。
軽量だけの目的なら工業用純マグネシウムでもよいが、
用途によってさらに強度などを必要とする場合には上記
のマグネシウム合金、あるいはこれらを母相(マトリッ
クス)とする上記の複合材料が好ましい。
【0010】さらに、マグネシウム合金について述べる
と、合金組成は概ねMg+固溶元素+高融点元素からな
っている。固溶元素としてはZn、Alなどがあり、材
料の最終ミクロ組織の微細化に必要な下部組織(共晶セ
ル)の微細化のため必要であり、固溶範囲内で多いほど
好ましい。しかし、多くなると延性、靭性などを低下さ
せるので上述の範囲が好ましい。次に、高融点元素とし
てはMn、Zrなどがあり、ピンニング粒子として高温
での結晶粒の安定化のため必要であり、ピンニング粒子
の大きさは通常1μm以下である。添加量は多いほど効
果があるが多すぎるとピンニング粒子の粗大化を招き、
常温での延性、靭性を低下させるので上述の範囲が好ま
しい。
と、合金組成は概ねMg+固溶元素+高融点元素からな
っている。固溶元素としてはZn、Alなどがあり、材
料の最終ミクロ組織の微細化に必要な下部組織(共晶セ
ル)の微細化のため必要であり、固溶範囲内で多いほど
好ましい。しかし、多くなると延性、靭性などを低下さ
せるので上述の範囲が好ましい。次に、高融点元素とし
てはMn、Zrなどがあり、ピンニング粒子として高温
での結晶粒の安定化のため必要であり、ピンニング粒子
の大きさは通常1μm以下である。添加量は多いほど効
果があるが多すぎるとピンニング粒子の粗大化を招き、
常温での延性、靭性を低下させるので上述の範囲が好ま
しい。
【0011】次に、本発明によるねじ部品の製造方法
は、超塑性マグネシウム合金の素材を超塑性現象が発現
する温度範囲に加熱し、その超塑性現象を利用して温間
鍛造又は熱間鍛造により成形することを特徴とする。
は、超塑性マグネシウム合金の素材を超塑性現象が発現
する温度範囲に加熱し、その超塑性現象を利用して温間
鍛造又は熱間鍛造により成形することを特徴とする。
【0012】前記素材としては、微細粒超塑性組織を有
する工業用純マグネシウムの他、Al重量比1.0〜1
2.0%、Zn重量比0.3〜2.5%、Mn重量比
0.2〜0.3%、残部Mg及び不可避の不純物からな
るマグネシウム合金、あるいはZn重量比2.0〜8.
0%、Zr重量比0.1〜1.0%、残部Mg及び不可
避の不純物からなるマグネシウム合金、さらには微細粒
超塑性組織を有する工業用純マグネシウム又はマグネシ
ウム合金を母相(マトリックス)とする前記複合材料が
好ましい。本発明方法は、これらの素材を250℃〜5
00℃に加熱し、その超塑性現象を利用して温間鍛造又
は熱間鍛造によりねじ部品を成形することを特徴とす
る。
する工業用純マグネシウムの他、Al重量比1.0〜1
2.0%、Zn重量比0.3〜2.5%、Mn重量比
0.2〜0.3%、残部Mg及び不可避の不純物からな
るマグネシウム合金、あるいはZn重量比2.0〜8.
0%、Zr重量比0.1〜1.0%、残部Mg及び不可
避の不純物からなるマグネシウム合金、さらには微細粒
超塑性組織を有する工業用純マグネシウム又はマグネシ
ウム合金を母相(マトリックス)とする前記複合材料が
好ましい。本発明方法は、これらの素材を250℃〜5
00℃に加熱し、その超塑性現象を利用して温間鍛造又
は熱間鍛造によりねじ部品を成形することを特徴とす
る。
【0013】マグネシウム合金は熱伝導率が高い(鉄の
約2倍)ので、超塑性マグネシウム合金の素材(線材又
は棒材)を上記の温度範囲に加熱し、成形用パンチ・ダ
イスでボルト頭部などを鍛造成形すると、成形用パンチ
・ダイスによって素材が冷却され、1段成形後に100
℃以下まで下がる。
約2倍)ので、超塑性マグネシウム合金の素材(線材又
は棒材)を上記の温度範囲に加熱し、成形用パンチ・ダ
イスでボルト頭部などを鍛造成形すると、成形用パンチ
・ダイスによって素材が冷却され、1段成形後に100
℃以下まで下がる。
【0014】したがって、1段成形後、素材を再加熱
し、2段目の鍛造成形をする必要がある。この場合、素
材を250℃〜500℃、好ましくは300℃以上の温
度に加熱すると共に、成形用パンチ・ダイスを最終段の
鍛造成形まで300℃以上の温度に保持して温間鍛造を
行なうと、連続鍛造成形が可能となる。また、ねじ山の
転造加工工程でも素材を同様の温度範囲に加熱すること
が好ましい。
し、2段目の鍛造成形をする必要がある。この場合、素
材を250℃〜500℃、好ましくは300℃以上の温
度に加熱すると共に、成形用パンチ・ダイスを最終段の
鍛造成形まで300℃以上の温度に保持して温間鍛造を
行なうと、連続鍛造成形が可能となる。また、ねじ山の
転造加工工程でも素材を同様の温度範囲に加熱すること
が好ましい。
【0015】
【発明の実施の形態】以下、本発明を実施例に基づいて
具体的に説明する。
具体的に説明する。
【0016】実施例1. ボルトの種類:六角穴付きボルト 形状:M8×30 化学成分:Al重量比3.1%、Zn重量比1.1%、
Mn重量比0.21%、残部実質的にMgから成る線径
8φのマグネシウム合金を素材として300℃〜350
℃で3段成形にて温間鍛造を行なった。さらに、同様の
温度域で転造によりねじ加工を行ない、製品とした。得
られたボルトの重量はステンレス鋼ボルト(材質:XM
7)の約1/4であった。通常ダイス、パンチの寿命は
2〜3万程度であるが、倍以上鍛造成形しても異常がな
かった。
Mn重量比0.21%、残部実質的にMgから成る線径
8φのマグネシウム合金を素材として300℃〜350
℃で3段成形にて温間鍛造を行なった。さらに、同様の
温度域で転造によりねじ加工を行ない、製品とした。得
られたボルトの重量はステンレス鋼ボルト(材質:XM
7)の約1/4であった。通常ダイス、パンチの寿命は
2〜3万程度であるが、倍以上鍛造成形しても異常がな
かった。
【0017】図1は、上記実施例1のマグネシウム合金
について、加熱温度と伸びとの関係を示しており、図2
は、加熱温度と応力との関係を示している。
について、加熱温度と伸びとの関係を示しており、図2
は、加熱温度と応力との関係を示している。
【0018】図1のグラフからわかるように、温度上昇
と共に伸び値が増加し、超塑性特性を示している。この
超塑性特有の現象を利用して鍛造加工を行なうと、素材
の加工性が向上し、ねじ部品の鍛造成形がきわめて容
易、かつ良好に行なわれる。また、図2の温度−応力曲
線も同様に温度上昇と共に変形抵抗が低下し、加工性が
向上する超塑性特性を有していることを示している。
と共に伸び値が増加し、超塑性特性を示している。この
超塑性特有の現象を利用して鍛造加工を行なうと、素材
の加工性が向上し、ねじ部品の鍛造成形がきわめて容
易、かつ良好に行なわれる。また、図2の温度−応力曲
線も同様に温度上昇と共に変形抵抗が低下し、加工性が
向上する超塑性特性を有していることを示している。
【0019】実施例2. ボルトの種類:十字穴付き小ねじ 形状:M10×20 化学成分:Zn重量比5.2%、Zr重量比0.5%、
残部実質的にMgから成る線径10φのマグネシウム合
金を素材として300℃〜350℃で3段成形にて温間
鍛造を行なった。さらに、同様の温度域で転造によりね
じ加工を行ない、製品とした。
残部実質的にMgから成る線径10φのマグネシウム合
金を素材として300℃〜350℃で3段成形にて温間
鍛造を行なった。さらに、同様の温度域で転造によりね
じ加工を行ない、製品とした。
【0020】実施例3. ボルトの種類:T頭ボルト 形状:M20×100 化学成分:Al重量比6.5%、Zn重量比0.9%、
Mn重量比0.25%、残部実質的にMgから成る線径
20φのマグネシウム合金を素材として300℃〜35
0℃で4段成形にて温間鍛造を行なった。さらに、同様
の温度域で転造によりねじ加工を行ない、製品とした。
得られたボルトの重量はステンレス鋼ボルト(材質:S
US304)の約1/4であった。通常ダイス寿命は2
〜3万程度であるが、倍以上鍛造しても異常がなかっ
た。
Mn重量比0.25%、残部実質的にMgから成る線径
20φのマグネシウム合金を素材として300℃〜35
0℃で4段成形にて温間鍛造を行なった。さらに、同様
の温度域で転造によりねじ加工を行ない、製品とした。
得られたボルトの重量はステンレス鋼ボルト(材質:S
US304)の約1/4であった。通常ダイス寿命は2
〜3万程度であるが、倍以上鍛造しても異常がなかっ
た。
【0021】実施例4.工業用純マグネシウムからなる
6φの線材を用いて十字穴付き小ねじM6×10を30
0℃〜350℃で3段成形にて鍛造し、さらに同様の温
度域で転造によりねじ加工を行い製品とした。
6φの線材を用いて十字穴付き小ねじM6×10を30
0℃〜350℃で3段成形にて鍛造し、さらに同様の温
度域で転造によりねじ加工を行い製品とした。
【0022】実施例5.工業用純マグネシウムを母相
(マトリックス)とし、強化材としてガラス繊維を30
wt%含有する6φのプリフォームワイヤを用いて十字
穴付き小ねじM6×10を300℃〜350℃で3段成
形にて鍛造し、さらに同様の温度域で転造によりねじ加
工を行い製品とした。
(マトリックス)とし、強化材としてガラス繊維を30
wt%含有する6φのプリフォームワイヤを用いて十字
穴付き小ねじM6×10を300℃〜350℃で3段成
形にて鍛造し、さらに同様の温度域で転造によりねじ加
工を行い製品とした。
【0023】上記の各実施例では、ボルトと小ねじにつ
いて説明したが、本発明はナットにも適用できるもので
ある。
いて説明したが、本発明はナットにも適用できるもので
ある。
【0024】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
軽量で、かつ比強度にも優れているねじ部品が容易に得
られる。しかも、素材の鍛造成形性が良いので、製造工
程の段数を削減して製造コストの低減が図れるだけでは
なく、成形用パンチ・ダイスの寿命が大幅に延びるとい
うすぐれた効果がある。
軽量で、かつ比強度にも優れているねじ部品が容易に得
られる。しかも、素材の鍛造成形性が良いので、製造工
程の段数を削減して製造コストの低減が図れるだけでは
なく、成形用パンチ・ダイスの寿命が大幅に延びるとい
うすぐれた効果がある。
【図1】本発明に用いるマグネシウム合金の加熱温度と
伸びの関係を示すグラフである。
伸びの関係を示すグラフである。
【図2】本発明に用いるマグネシウム合金の加熱温度と
応力との関係を示すグラフである。
応力との関係を示すグラフである。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) // C22C 23/00 C22C 23/00 23/02 23/02 23/04 23/04 C22F 1/00 601 C22F 1/00 601 603 603 683 683 691 691B (72)発明者 喜多川 眞好 大阪府大阪市西区北堀江1丁目12番19号 株式会社栗本鐵工所内 (72)発明者 道浦 吉貞 大阪府大阪市西区北堀江1丁目12番19号 株式会社栗本鐵工所内 (72)発明者 前川 恵一 大阪府大阪市西区北堀江1丁目12番19号 株式会社栗本鐵工所内 (72)発明者 小原 充昭 大阪府岸和田市並松町24 A−106 (72)発明者 東 健司 大阪府富田林市寺池台3−4−9 (72)発明者 浅岡 武之 大阪府堺市城山台3−15−2 Fターム(参考) 4E087 AA09 AA10 BA01 BA03 BA17 BA26 CA01 CA17 CA19 CA31 CB01 CB02 DB08 DB15 EC11 EC22 EC37 ED12 HA51 HA53
Claims (10)
- 【請求項1】 微細粒超塑性組織を有する工業用純マグ
ネシウム、マグネシウム合金、又はこれらを母相とする
複合材料を温間鍛造又は熱間鍛造により成形してなるね
じ部品。 - 【請求項2】 前記微細粒超塑性組織を有するマグネシ
ウム合金が、Al重量比1.0〜12.0%、Zn重量
比0.3〜2.5%、Mn重量比0.2〜0.3%、残
部Mg及び不可避の不純物からなる請求項1記載のねじ
部品。 - 【請求項3】 前記微細粒超塑性組織を有するマグネシ
ウム合金が、Zn重量比2.0〜8.0%、Zr重量比
0.1〜1.0%、残部Mg及び不可避の不純物からな
る請求項1記載のねじ部品。 - 【請求項4】 前記複合材料が、前記微細粒超塑性組織
を有する工業用純マグネシウム又はマグネシウム合金を
母相(マトリックス)とし、強化材として炭素繊維、ガ
ラス繊維、ウィスカー、酸化物、炭化物、窒化物等を添
加したものであることを特徴とする請求項1記載のねじ
部品。 - 【請求項5】 微細粒超塑性組織を有する素材を超塑性
現象が発現する温度範囲に加熱し、その超塑性現象を利
用して温間鍛造又は熱間鍛造により成形することを特徴
とするねじ部品の製造方法。 - 【請求項6】 微細粒超塑性組織を有する工業用純マグ
ネシウムの素材を250℃〜500℃に加熱し、その超
塑性現象を利用して温間鍛造又は熱間鍛造により成形す
ることを特徴とするねじ部品の製造方法。 - 【請求項7】 Al重量比1.0〜12.0%、Zn重
量比0.3〜2.5%、Mn重量比0.2〜0.3%、
残部Mg及び不可避の不純物からなるマグネシウム合金
の素材を250℃〜500℃に加熱し、その超塑性現象
を利用して温間鍛造又は熱間鍛造により成形することを
特徴とするねじ部品の製造方法。 - 【請求項8】 Zn重量比2.0〜8.0%、Zr重量
比0.1〜1.0%、残部Mg及び不可避の不純物から
なるマグネシウム合金の素材を250℃〜500℃に加
熱し、その超塑性現象を利用して温間鍛造又は熱間鍛造
により成形することを特徴とするねじ部品の製造方法。 - 【請求項9】 微細粒超塑性組織を有する工業用純マグ
ネシウム又はマグネシウム合金を母相(マトリックス)
とする複合材料を250℃〜500℃に加熱し、その超
塑性現象を利用して温間鍛造又は熱間鍛造により成形す
ることを特徴とするねじ部品の製造方法。 - 【請求項10】 前記微細粒超塑性組織を有する前記素
材と、その成形用パンチ・ダイスを250℃〜500℃
に加熱することを特徴とする請求項5ないし9記載のね
じ部品の製造方法。
Priority Applications (6)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP11085504A JP2000283134A (ja) | 1999-03-29 | 1999-03-29 | ねじ部品及び該ねじ部品の製造方法 |
JP2000033201A JP3597747B2 (ja) | 1999-03-29 | 2000-02-10 | ねじ部品の製造方法 |
US09/535,752 US6328657B1 (en) | 1999-03-29 | 2000-03-27 | Threaded fastener and a method of making same |
DE60044573T DE60044573D1 (de) | 1999-03-29 | 2000-03-29 | Mit Gewinde versehenes Befestigungselement und Verfahren zu dessen Herstellung |
EP00302610A EP1044742B1 (en) | 1999-03-29 | 2000-03-29 | Threaded fastener and a method of making the same |
JP2004010322A JP2004176180A (ja) | 1999-03-29 | 2004-01-19 | ねじ部品 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP11085504A JP2000283134A (ja) | 1999-03-29 | 1999-03-29 | ねじ部品及び該ねじ部品の製造方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2000283134A true JP2000283134A (ja) | 2000-10-13 |
Family
ID=13860773
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP11085504A Pending JP2000283134A (ja) | 1999-03-29 | 1999-03-29 | ねじ部品及び該ねじ部品の製造方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2000283134A (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP2012027A1 (en) | 2003-06-19 | 2009-01-07 | Sumitomo (Sei) Steel Wire Corp. | Magnesium-based alloy screw and producing method thereof |
CN105274457A (zh) * | 2015-10-23 | 2016-01-27 | 成都天智轻量化科技有限公司 | 镁合金3d超塑化处理方法以及超塑性精密成型方法 |
-
1999
- 1999-03-29 JP JP11085504A patent/JP2000283134A/ja active Pending
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP2012027A1 (en) | 2003-06-19 | 2009-01-07 | Sumitomo (Sei) Steel Wire Corp. | Magnesium-based alloy screw and producing method thereof |
CN105274457A (zh) * | 2015-10-23 | 2016-01-27 | 成都天智轻量化科技有限公司 | 镁合金3d超塑化处理方法以及超塑性精密成型方法 |
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