JP2002285268A - Titanium alloy and production method therefor - Google Patents

Titanium alloy and production method therefor

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JP2002285268A JP2001088546A JP2001088546A JP2002285268A JP 2002285268 A JP2002285268 A JP 2002285268A JP 2001088546 A JP2001088546 A JP 2001088546A JP 2001088546 A JP2001088546 A JP 2001088546A JP 2002285268 A JP2002285268 A JP 2002285268A
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a titanium alloy having high strength and high ductility. SOLUTION: The alloy has a composition containing, by atom, 15 to 30% of the group Va elements, 1.5 to 6% oxygen (O) and/or nitrogen (N), and the balance titanium (Ti) with inevitable impurities. The high strength and high ductility titanium alloy can be obtained by reversing the conventional concept, i.e., by incorporating large quantities of O and N therein.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、チタン合金および
その製造方法に関するものである。詳しくは、各種製品
に利用できる、高強度チタン合金とその製造方法に関す
るものである。
[0001] The present invention relates to a titanium alloy and a method for producing the same. More specifically, the present invention relates to a high-strength titanium alloy that can be used for various products and a method for producing the same.

【0002】[0002]

【従来の技術】チタン合金は比強度や耐蝕性に優れるた
め、航空、軍事、宇宙、深海探査、化学プラントなどの
分野で使用されてきた。最近では低ヤング率のチタン合
金(例えば、β合金)が注目され、チタン合金の使用分
野がさらに広がりつつある。例えば、生体適合品(例え
ば、人工骨等)、装身具(例えば、眼鏡のフレーム
等)、スポーツ用品(例えば、ゴルフクラブ等)、スプ
リングなどに低ヤング率のチタン合金が使用されつつあ
る。このような低ヤング率のチタン合金に関する開示が
なされた従来技術として、次の公報を挙げることができ
る。
2. Description of the Related Art Titanium alloys have been used in the fields of aviation, military, space, deep sea exploration, and chemical plants because of their excellent specific strength and corrosion resistance. Recently, attention has been focused on titanium alloys having a low Young's modulus (for example, β alloys), and the fields of use of titanium alloys are expanding. For example, titanium alloys having a low Young's modulus are being used for biocompatible articles (for example, artificial bones and the like), accessories (for example, frames for glasses), sports equipment (for example, golf clubs), springs, and the like. The following publications can be cited as prior arts that have disclosed such a low Young's modulus titanium alloy.

【0003】特表平10−501719号公報、特開
平6−233811号公報および特開平6−73475
号公報 これらの公報には類似したチタン合金が開示されてお
り、例えば、特表平10−501719号公報には、
「(i)Tiと、(ii)Nb及びTaとからなる群から
選択された金属を総和として約10〜20wt%または
約35〜50wt%と、(iii)β安定剤として作用し
かつ合金中でβ構造の変態速度を減ずるのに十分なZr
と、かなる合金で少なくとも一部が形成され、低モジュ
ラスで耐腐食性を有する歯科用デバイス。」が開示され
ている。そして、開示されているチタン合金は、比較
的、高強度で低ヤング率である。しかし、ヤング率が7
5GPa以下で引張強度が700MPa以上のチタン合
金は、Ti−13Nb−13Zrが開示されているのみ
である。また、請求の範囲には、「Nb及びTaからな
る群から選択された金属を総和としては約35〜50w
t%」とあるが、それに相当する具体的な実施例は何ら
開示されていない。しかも、本願発明の必須構成要素で
あるOについては、何ら開示されていない。ちなみに、
Ti−13Nb−13Zr(wt%)は、at%でいう
とTi−7.7Nb−7.8Zrとなる。また、その公
報によると、そこに開示されたチタン合金はα主体のマ
ルテンサイト(六方最密充填)の均質構造を有するチタ
ン合金でありβ−チタン合金とは構造が異なること、お
よび通常のβ−チタン合金では容易に歪硬化し加工を困
難にすることが記述されている。後述するように、本願
発明に係るチタン合金は、β−チタン合金であり、しか
もその公報に記述されているような通常のβ−チタン合
金と異なり、加工硬化は生じない。従って、その公報に
開示されたチタン合金は、β−チタン合金と組織構造が
異なることは勿論、本願発明に係るチタン合金とも全く
相違するものである。
[0003] JP-A-10-501719, JP-A-6-233811 and JP-A-6-73475.
Publications These publications disclose similar titanium alloys. For example, Japanese Patent Publication No. 10-501719 discloses a titanium alloy.
"A total of about 10 to 20 wt% or about 35 to 50 wt% of a metal selected from the group consisting of (i) Ti and (ii) Nb and Ta, (iii) acts as a β stabilizer and Sufficient Zr to reduce the rate of β-structure transformation
And a dental device formed at least in part of such an alloy and having low modulus and corrosion resistance. Is disclosed. And the disclosed titanium alloy has relatively high strength and low Young's modulus. However, the Young's modulus is 7
As for a titanium alloy having a tensile strength of 5 MPa or less and a tensile strength of 700 MPa or more, only Ti-13Nb-13Zr is disclosed. In addition, the claims include "a metal selected from the group consisting of Nb and Ta in a total amount of about 35 to 50 w
t% ", but no specific embodiment corresponding thereto is disclosed. Moreover, O, which is an essential component of the present invention, is not disclosed at all. By the way,
Ti-13Nb-13Zr (wt%) is Ti-7.7Nb-7.8Zr in terms of at%. Further, according to the publication, the titanium alloy disclosed therein is a titanium alloy having a homogeneous structure of α-based martensite (hexagonal close-packed), having a structure different from that of β-titanium alloy, and an ordinary β alloy. -It is described that titanium alloys are easily strain hardened and difficult to process. As described later, the titanium alloy according to the present invention is a β-titanium alloy, and does not cause work hardening unlike a normal β-titanium alloy described in that publication. Therefore, the titanium alloy disclosed in the publication is completely different from the titanium alloy according to the present invention, as well as having a different structure from the β-titanium alloy.

【0004】特開平8−299428号公報 この公報には、「2.5〜13wt%のZrと、20〜
40wt%のNbと、4.5〜25wt%のTaおよび
残量のTiとから実質的になり、NbとTaの合計量が
35〜52wt%であり、Nb/Taの比率が2〜13
であり、且つ約65GPaより低い弾性率をもつように
Ti、Zr、TaおよびNbの相対比率が定められる、
ヤング率65GPa以下の等方性の生体適合性チタン合
金から形成される医療器具。」が開示されている。しか
し、この公報には、ヤング率が開示されているのみで、
強度、加工性等につては何ら開示されていない。また、
「合計量が0.5wt%よりも少ない、C、NおよびO
よりなる群から選ばれる少なくとも一種の格子間元素を
含有する」旨の記載もあるが、これをat%で言うと、
約2.0%以下となる。また、その公報中に開示されて
いる製造方法では、本発明のような、高強度で高弾性変
形能のチタン合金を得ることは困難と考えられる。
Japanese Patent Application Laid-Open No. 8-299428 discloses that “2.5 to 13 wt% of Zr and 20 to
It consists essentially of 40 wt% of Nb, 4.5 to 25 wt% of Ta and the remaining amount of Ti, the total amount of Nb and Ta is 35 to 52 wt%, and the ratio of Nb / Ta is 2 to 13
And the relative proportions of Ti, Zr, Ta and Nb are determined to have an elastic modulus lower than about 65 GPa,
A medical device formed of an isotropic biocompatible titanium alloy having a Young's modulus of 65 GPa or less. Is disclosed. However, this publication only discloses Young's modulus,
There is no disclosure of strength, workability, and the like. Also,
"The total amount of C, N and O is less than 0.5 wt%.
Contains at least one interstitial element selected from the group consisting of: "
It becomes about 2.0% or less. Further, it is considered that it is difficult to obtain a titanium alloy having high strength and high elastic deformability as in the present invention by the manufacturing method disclosed in the publication.

【0005】特開平10−219375号公報 この公報には、「Nb及びTaを合計で20〜60wt
%含み、残部がTiと不可避不純物からなるチタン合
金。」と「更に、10wt%以下のMo、5wt%以下
のZr又は5wt%以下のSnの一種以上を添加したチ
タン合金。」が開示されている。しかし、この公報に
は、本願発明の必須構成要素であるOについては、何ら
開示されていない。また、そこに開示されているチタン
合金で高強度(例えば、1200MPa級)のものは、
ヤング率も上昇している(例えば、115GPa程
度)。従って、そのチタン合金は、本発明のような高強
度で低ヤング率、高弾性変形能のものではない。
[0005] Japanese Unexamined Patent Publication No. 10-219375 discloses that "Nb and Ta are combined in a total amount of 20 to 60 wt.
%, With the balance being Ti and unavoidable impurities. And "a titanium alloy to which at least one of Mo of 10 wt% or less, Zr of 5 wt% or less, or Sn of 5 wt% or less is added." However, this publication does not disclose O, which is an essential component of the present invention. In addition, the titanium alloy disclosed therein having high strength (for example, 1200 MPa class)
The Young's modulus is also increasing (for example, about 115 GPa). Therefore, the titanium alloy is not high in strength, low in Young's modulus and high in elasticity as in the present invention.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】本発明は、このような
事情に鑑みて為されたものである。つまり、従来にな
く、高強度で高弾性変形能のチタン合金を提供すること
を目的とする。また、そのチタン合金の製造に適した製
造方法を提供することを目的とする。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of such circumstances. That is, an object of the present invention is to provide a titanium alloy having a high strength and a high elastic deformability, which has not existed conventionally. It is another object of the present invention to provide a manufacturing method suitable for manufacturing the titanium alloy.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】そこで、本発明者はこの
課題を解決すべく鋭意研究し試行錯誤を重ねた結果、所
定量のVa族元素に加えて、従来の技術常識を覆す範囲
の酸素あるいは窒素を含有させることにより、高強度で
高弾性変形能のチタン合金が得られることを新たに見出
し、本発明を完成させるに至った。 (チタン合金)すなわち、本発明のチタン合金は、全体
を100at%としたときに、15〜30at%のVa
族元素と、OとNとのうち1種以上を合計で1.5〜6
at%含み、残部がTiと不可避不純物とからなること
を特徴とする。
The inventor of the present invention has conducted intensive research and repeated trial and error in order to solve this problem. As a result, in addition to a predetermined amount of the Va group element, the present inventors have found that oxygen in a range that is inconsistent with conventional technical knowledge. Alternatively, it has been newly found that a titanium alloy having high strength and high elastic deformability can be obtained by adding nitrogen, and the present invention has been completed. (Titanium alloy) That is, the titanium alloy of the present invention has a Va of 15 to 30 at% when the whole is 100 at%.
Group element and one or more of O and N in total of 1.5 to 6
at%, with the balance being Ti and unavoidable impurities.

【0008】発現メカニズム等の詳細は定かではない
が、原子比率で、適量のVa族元素と、多量のOやNを
含有させることで、著しく高強度で高弾性変形能のチタ
ン合金が得られた。このように優れた特性は、Va族元
素のみで得られるものではなく、従来の技術常識からす
ると非常識なレベルまでO、Nの含有許容量を高められ
たことにより得られたと考えられる。なお、酸素と窒素
とは理論的に同様な効果があるため、本発明では酸素を
代表例として説明する。従来のチタン合金の場合(例え
ばTi−6Al−4V合金)、Oの含有量の上限は約
1.0at%程度と考えられていた。そして、その範囲
にO量を管理することも現実には非常に困難であった。
しかし、本発明のチタン合金では、これを遙かに上回る
1.5at%以上のOを含有している。その結果、O量
の管理が容易になるのみならず、前述の優れた機械的特
性を発現することが新たに解った。
Although the details of the mechanism of development are not clear, the inclusion of an appropriate amount of a Va group element and a large amount of O or N in an atomic ratio makes it possible to obtain a titanium alloy having remarkably high strength and high elastic deformability. Was. It is considered that such excellent characteristics are not obtained only by the Va group element, but are obtained by increasing the allowable amounts of O and N to an insane level according to the conventional technical knowledge. Note that oxygen and nitrogen have the same effect theoretically, and thus, in the present invention, oxygen will be described as a representative example. In the case of a conventional titanium alloy (for example, Ti-6Al-4V alloy), the upper limit of the O content was considered to be about 1.0 at%. And it was actually very difficult to control the amount of O within that range.
However, the titanium alloy of the present invention contains 1.5 at% or more of O, which is much higher than this. As a result, it has been newly found that not only the control of the O amount becomes easy, but also the excellent mechanical properties described above are exhibited.

【0009】このように、本発明は、チタン合金のヤン
グ率の増加を抑制しつつ、高強度化を図る際に、Oなら
びにNが非常に有効な添加元素であることを初めて発見
し、この発見により完成されたものである。この発見
は、チタン合金の業界では画期的であり、学術的にも非
常に有意義なものである。本発明のチタン合金は、その
優れた特性故に、各種製品に幅広く利用することがで
き、各種製品の機能向上や設計自由度拡大に大きな威力
を発揮する。ここで、OおよびNが合計で1.5at%
未満では十分な高強度が得られず、6at%を超えると
チタン合金の靱性や延性の低下を招く。また、Va族元
素が15at%未満では十分な弾性変形能を達成できな
いし、30at%を超えると材料偏析が生じ易くなり、
十分な高強度が達成できず、比強度の低下等も招くた
め、好ましくない。
As described above, the present invention has discovered for the first time that O and N are very effective additive elements when increasing the strength while suppressing an increase in the Young's modulus of a titanium alloy. It was completed by discovery. This discovery is groundbreaking in the titanium alloys industry and of great academic value. The titanium alloy of the present invention can be widely used for various products because of its excellent properties, and exerts great power in improving the functions of various products and expanding the degree of freedom in design. Here, O and N are 1.5 at% in total.
If it is less than 6%, a sufficiently high strength cannot be obtained, and if it exceeds 6 at%, the toughness and ductility of the titanium alloy are reduced. On the other hand, if the Va group element is less than 15 at%, sufficient elastic deformability cannot be achieved, and if it exceeds 30 at%, material segregation tends to occur,
It is not preferable because a sufficiently high strength cannot be achieved and a reduction in specific strength is caused.

【0010】(チタン合金の製造方法)上記チタン合金
は種々の製造方法により製造可能であると考えるが、本
発明者はその製造に適した製造方法も併せて新たに開発
した。すなわち、本発明のチタン合金の製造方法は、T
iと全体を100at%としたときに15〜30at%
のVa族元素と合計で1.5〜6at%のOおよび/ま
たはNとを含む原料粉末を混合する混合工程と、該混合
工程で得られた混合粉末を所定形状の成形体に成形する
成形工程と、該成形工程で得られた成形体を加熱して焼
結させる焼結工程と、該焼結工程で得られた焼結体を熱
間加工して緻密化する熱間加工工程と、を備えることを
特徴とする。
(Method of Manufacturing Titanium Alloy) Although it is considered that the above titanium alloy can be manufactured by various manufacturing methods, the present inventor has also newly developed a manufacturing method suitable for the manufacturing. That is, the method for producing a titanium alloy according to the present invention uses T
15 to 30 at% when i and the whole are 100 at%
Mixing a raw material powder containing a total of 1.5 to 6 at% of O and / or N with a group Va element of formula (I), and forming the mixed powder obtained in the mixing step into a molded body having a predetermined shape Step, a sintering step of heating and sintering the molded body obtained in the molding step, and a hot working step of hot working and densifying the sintered body obtained in the sintering step, It is characterized by having.

【0011】いわゆる溶解法ではなく焼結法を用いるこ
とにより、多量のVa族元素やOを含む場合でも、マク
ロ的な偏析を避けて安定した品質のチタン合金を得るこ
とができる。チタンの溶解に際して多くの工数やコス
ト、特殊な装置等を必要とすることもない。所望の形状
に成形された成形体を焼結させるため、その後の加工工
数低減が可能となる。そして、熱間加工工程で焼結工程
後の焼結体を緻密化することにより、十分な高強度と低
ヤング率との両立を図ることができる。こうして、本発
明の製造方法によれば、上記のチタン合金を効率良く製
造することができる。
By using the sintering method instead of the so-called melting method, a stable quality titanium alloy can be obtained by avoiding macroscopic segregation even when a large amount of a Va group element or O is contained. The melting of titanium does not require a lot of man-hours, costs, or special equipment. Since the molded body formed into a desired shape is sintered, the number of subsequent processing steps can be reduced. Then, by making the sintered body after the sintering step dense in the hot working step, it is possible to achieve both a sufficiently high strength and a low Young's modulus. Thus, according to the production method of the present invention, the above titanium alloy can be produced efficiently.

【0012】ところで、上述した本発明のチタン合金お
よびその製造方法において、OとN量を合計で2.0〜
5.0at%とするとより好ましい。また、Va族元素
の中でもNbとTaとを合計で18〜27at%、さら
には20〜25at%とすると、好適である。Va族元
素の中でもNbとTaとが好ましい理由は定かではない
が、NbあるいはTaを主要構成元素とするβ相中に多
量の酸素を含有させたとしても、粒界に酸素が偏析して
脆化するこれまでの脆化メカニズムとは違う何らかの作
用が働いているものと推察される。
By the way, in the above-described titanium alloy and the method of manufacturing the same according to the present invention, the total amount of O and N is 2.0 to 2.0.
More preferably, it is 5.0 at%. Further, among the Va group elements, Nb and Ta are preferably 18 to 27 at% in total, and more preferably 20 to 25 at%. It is not clear why Nb and Ta are preferred among the Va group elements, but even if a large amount of oxygen is contained in the β phase containing Nb or Ta as a main constituent element, oxygen segregates at the grain boundaries and becomes brittle. It is presumed that some action different from the conventional embrittlement mechanism is working.

【0013】なお、前記各元素の組成範囲を「x〜y原
子%」という形式で示したが、これは特に断らない限
り、下限値(x)および上限値(y)も含む意味であ
る。これは、「x〜y重量%」と表示した場合も同様で
ある。また、本願でいう「高強度」とは、引張弾性限強
度または引張強度が大きいことを意味する。「高弾性変
形能」とは、引張弾性限強度内における試験片の伸びが
大きいことを意味する。ここで、「引張弾性限強度」と
は、試験片への荷重の負荷と除荷とを徐々に繰り返して
行う引張試験において、永久伸びが0.2%に到達した
ときに負荷していた応力を言う。「引張強度」は、前記
引張試験において、試験片の最終的な破断直前の荷重
を、その試験片の平行部における試験前の断面積で除し
て求めた応力である。また、本発明でいう「チタン合
金」は、種々の形態を含むものであり、素材(例えば、
鋳塊、スラブ、ビレット、焼結体、圧延品、鍛造品、線
材、板材、棒材等)に限らず、それを加工したチタン合
金部材(例えば、中間加工品、最終製品、それらの一部
等)なども意味する(以下同様)。
The composition range of each element is shown in the form of "x to y atomic%", which means that it includes the lower limit (x) and the upper limit (y) unless otherwise specified. This is the same when “x to y weight%” is displayed. Further, “high strength” in the present application means that the tensile elastic limit strength or the tensile strength is large. "High elastic deformability" means that the elongation of the test piece within the tensile elastic limit strength is large. Here, the "tensile elastic limit strength" refers to the stress applied when the permanent elongation reaches 0.2% in a tensile test in which loading and unloading of the test piece are gradually repeated. Say "Tensile strength" is a stress obtained by dividing the load immediately before the final fracture of the test piece by the cross-sectional area of the parallel portion of the test piece before the test in the tensile test. Further, the “titanium alloy” referred to in the present invention includes various forms, and includes materials (for example,
Not only ingots, slabs, billets, sintered bodies, rolled products, forged products, wires, plates, bars, etc., but also titanium alloy members processed from them (eg, intermediate processed products, final products, some of them) Etc.) (the same applies hereinafter).

【0014】なお、本発明のチタン合金の機械的特性を
表現する際に、縦弾性係数(ヤング率)を適宜用いる。
その際、一般的なヤング率を用いることもあるが、適
宜、平均ヤング率も用いる。「平均ヤング率」とは、厳
密な意味でのヤング率の「平均」を指すものではなく、
高弾性である本発明のチタン合金を代表するヤング率と
いう意味である。具体的には、前記引張試験により得ら
れた応力−歪み線図において、引張弾性限強度の1/2
に相当する応力位置での曲線の傾き(接線の傾き)を、
平均ヤング率とした(図1参照)。
In expressing the mechanical properties of the titanium alloy of the present invention, a longitudinal elastic modulus (Young's modulus) is appropriately used.
At this time, a general Young's modulus may be used, but an average Young's modulus is used as appropriate. “Average Young's modulus” does not refer to the “average” of Young's modulus in a strict sense,
It means the Young's modulus representative of the titanium alloy of the present invention having high elasticity. Specifically, in the stress-strain diagram obtained by the above-mentioned tensile test, one-half of the tensile elastic limit strength was obtained.
The slope of the curve (the slope of the tangent) at the stress position corresponding to
The average Young's modulus was used (see FIG. 1).

【0015】[0015]

【発明の実施の形態】次に、実施形態を挙げ、本発明を
より詳細に説明する。 A.チタン合金 (1)組成 本発明のチタン合金は、さらに、全体を100at%
としたときに、Zrを15at%以下、Hfを10at
%以下、Scを30at%以下含むと、好適である。Z
rとHfとScは、いずれもチタン合金の耐力を向上さ
せ得る元素である。それらの合計が15at%を超える
と、材料偏析が生じ易くなり強度や延性の向上が望め
ず、また、チタン合金の密度増大(比強度の低下)を招
くため好ましくない。ところで、ZrまたはHfを単独
でチタン合金に含める場合は、それぞれ1〜10at
%、さらには5〜10at%とし、Scの場合は1〜2
0at%、さらには5〜10at%、とするとより好ま
しい。
Next, the present invention will be described in more detail with reference to embodiments. A. Titanium alloy (1) Composition The titanium alloy of the present invention further has a total content of 100 at%.
And Zr is 15 at% or less and Hf is 10 at%.
% Or less and 30 at% or less of Sc are preferable. Z
r, Hf, and Sc are all elements that can improve the proof stress of the titanium alloy. If the sum of them exceeds 15 at%, material segregation is likely to occur, and improvement in strength and ductility cannot be expected, and the density of titanium alloy increases (decrease in specific strength), which is not preferable. By the way, when Zr or Hf is solely included in the titanium alloy, 1 to 10 at.
%, Further 5 to 10 at%, and in the case of Sc, 1 to 2
0 at%, and more preferably 5 to 10 at%.

【0016】本発明のチタン合金は、さらに、全体を
100at%としたときに、Snを13at%以下を含
むと、好適である。Snは、チタン合金の強度を向上さ
せると共に低ヤング率化を図れ得る元素である。13a
t%を超えると、チタン合金の延性の低下を招くため、
好ましくない。
It is preferable that the titanium alloy of the present invention further contains Sn at 13 at% or less when the whole is 100 at%. Sn is an element that can improve the strength of the titanium alloy and lower the Young's modulus. 13a
If the content exceeds t%, the ductility of the titanium alloy is reduced.
Not preferred.

【0017】本発明のチタン合金は、さらに、その高
強度で低ヤング率、高弾性変形能を維持または向上させ
ることができる範囲で、Zr、Hf、ScおよびSnの
他に、Cr、Mo、Mn、Fe、Co、Ni、Al、
C、Bを含むものでも良い。例えば、CrとMnとFe
とはそれぞれ30at%以下、Moは20at%以下、
CoとNiはそれぞれ13at%以下とすると、好適で
ある。また、Alは0.5〜12at%、Cは0.2〜
5.0at%、Bは0.2〜6.0at%とすると、好
適である。なお、これら組成に関しては、本発明の製造
方法で使用する原料粉末についても同様に言えることで
ある。
The titanium alloy of the present invention further includes Cr, Mo, and Zr, Hf, Sc, and Sn as long as the high strength, low Young's modulus, and high elastic deformability can be maintained or improved. Mn, Fe, Co, Ni, Al,
A material containing C and B may be used. For example, Cr, Mn, and Fe
Is 30 at% or less, Mo is 20 at% or less,
It is preferable that each of Co and Ni is 13 at% or less. Further, Al is 0.5 to 12 at%, and C is 0.2 to 12 at%.
It is preferable that 5.0 at% and B be 0.2 to 6.0 at%. In addition, regarding these compositions, the same can be said for the raw material powder used in the production method of the present invention.

【0018】(2)機械的特性 本発明のチタン合金に関する平均ヤング率と引張弾性限
強度とについて、以下に図1A、Bを用いて詳述する。
図1Aは、本発明に係るチタン合金の応力−歪み線図を
模式的に示した図であり、図1Bは、従来のチタン合金
(Ti−6Al−4V合金)の応力−歪み線図を模式的
に示した図である。図1Bに示すように、従来の金属材
料では、引張応力の増加に比例して伸びが直線的に増加
し(’−間)、そのヤング率は、その直線の傾きに
よって求められる。この弾性域(’−間)を超えて
引張応力を加えると、従来の金属材料は塑性変形を始
め、応力を除荷しても試験片の伸びは0に戻らず、永久
伸びを生じる。通常、永久伸びが0.2%となる応力σ
pを0.2%耐力と称している(JIS Z 224
1)。この0.2%耐力は、応力−歪み線図上で、弾性
変形域の直線(’−:立ち上がり部の接線)を0.
2%伸び分だけ平行移動した直線(’−)と応力―
歪み曲線との交点(位置)における応力でもある。従
来の金属材料の場合、通常、「伸びが0.2%程度を超
えると、永久伸びになる」という経験則に基づき、0.
2%耐力≒引張弾性限強度と考えれられている。逆に、
この0.2%耐力以内であれば、応力と歪みとの関係は
概ね直線的または弾性的であると考えられる。
(2) Mechanical Properties The average Young's modulus and tensile elastic limit strength of the titanium alloy of the present invention will be described below in detail with reference to FIGS. 1A and 1B.
FIG. 1A is a diagram schematically showing a stress-strain diagram of a titanium alloy according to the present invention, and FIG. 1B is a diagram schematically showing a stress-strain diagram of a conventional titanium alloy (Ti-6Al-4V alloy). FIG. As shown in FIG. 1B, in the conventional metal material, the elongation linearly increases (between '-') in proportion to the increase in the tensile stress, and the Young's modulus is obtained by the slope of the straight line. When a tensile stress is applied beyond this elastic range (between '-'), the conventional metal material starts plastic deformation, and the elongation of the test piece does not return to 0 even when the stress is unloaded, and permanent elongation occurs. Usually, stress σ at which permanent elongation becomes 0.2%
p is referred to as 0.2% proof stress (JIS Z 224).
1). This 0.2% proof stress corresponds to a straight line ('-: tangent line at the rising portion) in the elastic deformation range of 0.1% on the stress-strain diagram.
The straight line ('-) and the stress that translated by 2% elongation
It is also the stress at the intersection (position) with the distortion curve. In the case of a conventional metal material, it is usually determined based on an empirical rule that “when the elongation exceeds about 0.2%, the elongation becomes permanent”.
It is considered that 2% proof stress ≒ tensile elastic limit strength. vice versa,
Within this 0.2% proof stress, the relationship between stress and strain is considered to be generally linear or elastic.

【0019】ところが、図1Aの応力−歪み線図からも
解るように、このような従来の概念は、本発明のチタン
合金には当てはまらない。理由は定かではないが、本発
明のチタン合金の場合、弾性変形域において応力―歪み
線図が直線とはならず、上に凸な曲線(’−)とな
り、除荷すると同曲線−’に沿って伸びが0に戻っ
たり、−’に沿って永久伸びを生じたりする。この
ように、本発明のチタン合金では、弾性変形域(’−
)ですら、応力と歪みとが直線的な関係になく、応力
が増加すれば、急激に歪みが増加する。除荷した場合も
同様であり、応力と歪みとが直線的な関係になく、応力
が減少すれば、急激に歪みが減少する。このような特徴
が本発明のチタン合金の高弾性変形能として発現してい
ると思われる。
However, as can be seen from the stress-strain diagram of FIG. 1A, such a conventional concept does not apply to the titanium alloy of the present invention. Although the reason is not clear, in the case of the titanium alloy of the present invention, the stress-strain diagram does not become a straight line in the elastic deformation region, but becomes an upwardly convex curve ('-). Along elongation returns to zero, or along-'permanent elongation. Thus, in the titanium alloy of the present invention, the elastic deformation region ('-
Even in the case of (1), the stress and the strain do not have a linear relationship. When the stress increases, the strain rapidly increases. The same applies to the case of unloading. When the stress is not linearly related to the strain and the stress decreases, the strain rapidly decreases. It is considered that such a feature appears as the high elastic deformation ability of the titanium alloy of the present invention.

【0020】ところで、本発明のチタン合金の場合、図
1Aからも解るように、応力が増加するほど応力−歪み
線図上の接線の傾きが減少している。このように、弾性
変形域において、応力と歪みとが直線的に変化しないた
め、従来の方法で本発明のチタン合金のヤング率を定義
することは適切ではない。同様に、本発明のチタン合金
の場合、応力と歪みとが直線的に変化しないため、従来
と同様の方法で0.2%耐力(σp’)≒引張弾性限強
度と評価することも適切ではない。つまり、従来の方法
により求まる0.2%耐力では、本来の引張弾性限強度
よりも著しく小さい値となってしまい、もはや、0.2
%耐力≒引張弾性限強度と考えることはできない。そこ
で、本来の定義に戻って、本発明のチタン合金の引張弾
性限強度(σe)を前述したように求め(図1A中の
位置)、そのヤング率として、前述の平均ヤング率を導
入することとした。
In the case of the titanium alloy of the present invention, as can be seen from FIG. 1A, as the stress increases, the inclination of the tangent line on the stress-strain diagram decreases. As described above, since the stress and the strain do not change linearly in the elastic deformation region, it is not appropriate to define the Young's modulus of the titanium alloy of the present invention by the conventional method. Similarly, in the case of the titanium alloy of the present invention, since stress and strain do not change linearly, it is also appropriate to evaluate 0.2% proof stress (σp ′) ≒ tensile elastic limit strength by the same method as in the past. Absent. That is, in the 0.2% proof stress obtained by the conventional method, the value is significantly smaller than the original tensile elastic limit strength.
% Proof stress ≒ tensile elastic limit strength cannot be considered. Therefore, returning to the original definition, the tensile elastic limit strength (σe) of the titanium alloy of the present invention is obtained as described above (the position in FIG. 1A), and the above average Young's modulus is introduced as the Young's modulus. And

【0021】なお、図1Aおよび図1B中、σtは引張
強度であり、εeは本発明のチタン合金の引張弾性限強
度(σe)における歪みであり、εpは従来の金属材料
の0.2%耐力(σp)における歪みである。このよう
に本発明のチタン合金は、引張弾性限強度を1100M
Pa以上、1200MPa以上、1300MPa以上、
1400MPa以上、1500MPa以上さらには16
00MPa以上とすることができる。また、このような
高強度を維持しながら、弾性変形能を1.5%以上、2
%以上、2.5%以上確保することができる。そして、
両者を適宜組合わせることもできる。さらに、本発明の
チタン合金は、伸びを3%以上、5%以上、7%以上、
8%以上、9%以上、10%以上、12%以上、15%
以上とすることもできる。なお、本願明細書で「伸び」
とは、塑性変形後の破断伸びを意味している。
In FIGS. 1A and 1B, σt is the tensile strength, εe is the strain in the tensile elastic limit strength (σe) of the titanium alloy of the present invention, and εp is 0.2% of the conventional metal material. This is distortion in proof stress (σp). Thus, the titanium alloy of the present invention has a tensile elastic limit strength of 1100M.
Pa or more, 1200 MPa or more, 1300 MPa or more,
1400MPa or more, 1500MPa or more and 16
It can be 00 MPa or more. Further, while maintaining such high strength, the elastic deformability is 1.5% or more.
% Or more and 2.5% or more. And
Both can be combined appropriately. Further, the titanium alloy of the present invention has an elongation of 3% or more, 5% or more, 7% or more,
8% or more, 9% or more, 10% or more, 12% or more, 15%
The above can also be applied. In the specification of the present application, "elongation"
Means elongation at break after plastic deformation.

【0022】(3)冷間加工性 本発明のチタン合金は、優れた冷間加工性を備える。そ
して、その冷間加工を施すことにより、チタン合金の機
械的特性が向上する。つまり、冷間加工をチタン合金に
施すと、その内部に加工弾性歪みが与えられる。この導
入された加工弾性歪みがチタン合金のさらなる高強度
化、高弾性能を促進し得るのである。この加工弾性歪み
を十分にチタン合金の構成組織内に導入する上で、上述
した適量のVa族元素とOとNとが重要となる。特に、
O、Nが加工弾性歪みの導入に重要な役割を果している
ことが解っている。つまり、多量のVa族元素を単独で
添加したチタン合金では、その構成組織内に加工弾性歪
みを十分に導入させることは困難である。そのVa族元
素に加えて、適量のO、Nをチタン合金に含めること
で、チタン合金への十分な加工弾性歪みの導入が可能と
なり、その蓄積によってチタン合金のさらなる高強度化
と高弾性変形能化との両立が可能となる。
(3) Cold workability The titanium alloy of the present invention has excellent cold workability. Then, by performing the cold working, the mechanical properties of the titanium alloy are improved. That is, when cold working is performed on a titanium alloy, working elastic strain is given to the inside. The introduced processing elastic strain can promote further strengthening and high elasticity performance of the titanium alloy. In order to sufficiently introduce the working elastic strain into the constituent structure of the titanium alloy, the above-described appropriate amounts of the Va group element, O, and N are important. In particular,
It has been found that O and N play an important role in introducing the processing elastic strain. That is, in a titanium alloy to which a large amount of Va group element is solely added, it is difficult to sufficiently introduce working elastic strain into its constituent structure. By adding appropriate amounts of O and N to the titanium alloy in addition to the Va group element, it becomes possible to introduce sufficient working elastic strain into the titanium alloy, and by accumulating it, it is possible to further increase the strength and the high elastic deformation of the titanium alloy. It is possible to achieve compatibility with the activation.

【0023】さらに、本発明のチタン合金は、冷間加工
により全くといって良い程、加工硬化を生じないことも
解っている。このように、本発明のチタン合金は、従来
のチタン合金では考えられない程に驚異的な冷間加工性
を示し、しかもその冷間加工によって加工硬化せずに機
械的特性の向上が望める。よって、その詳細は明かでな
いとしても、本発明のチタン合金が従来のチタン合金と
全く別構造をしていることは明かである。そして、本発
明のチタン合金では、その冷間加工率を10%、30
%、50%、70%、90%さらに99%とすることも
できる。また、冷間加工を施すことで、(平均)ヤング
率を90GPa以下、85GPa以下、80GPa以
下、75GPa以下とすることができる。さらに、冷間
加工を施すことで、引張弾性限強度を1110MPa以
上、1200MPa以上、1300MPa以上、140
0MPa以上、1500MPa以上さらには1600M
Pa以上とすることができる。これらは適宜組合わせる
ことが可能で、例えば、冷間加工率10%以上の冷間加
工を施し引張弾性限強度が1100MPa以上のチタン
合金を得ることもできる。
Further, it has been found that the titanium alloy of the present invention does not cause work hardening to the extent that it can be said to be completely cold-worked. As described above, the titanium alloy of the present invention exhibits surprisingly cold workability that cannot be considered with conventional titanium alloys, and furthermore, the cold working does not cause work hardening, so that mechanical properties can be improved. Therefore, even if the details are not clear, it is clear that the titanium alloy of the present invention has a completely different structure from the conventional titanium alloy. And, in the titanium alloy of the present invention, the cold working rate is 10%, 30%.
%, 50%, 70%, 90%, and even 99%. By performing cold working, the (average) Young's modulus can be reduced to 90 GPa or less, 85 GPa or less, 80 GPa or less, or 75 GPa or less. Further, by performing cold working, the tensile elastic limit strength is set to 1110 MPa or more, 1200 MPa or more, 1300 MPa or more, 140
0 MPa or more, 1500 MPa or more, and 1600 M
It can be Pa or more. These can be appropriately combined. For example, a titanium alloy having a tensile elastic limit of 1100 MPa or more can be obtained by performing cold working at a cold working rate of 10% or more.

【0024】ここで、「冷間」とは、チタン合金の再結
晶温度(再結晶を起す最低の温度)よりも十分低温であ
ることを意味する。再結晶温度は、組成により変化する
が、概ね600℃程度であり、本発明のチタン合金は、
通常、常温〜300℃の範囲で冷間加工されると良い。
また、冷間加工率X%は、次式により定義される。 X=(加工前後の断面積の変化量:S0−S)/(加工
前の初期断面積:S0)×100%、(S0:冷間加工
前の断面積、S:冷間加工後の断面積)
Here, the term "cold" means that the temperature is sufficiently lower than the recrystallization temperature (minimum temperature at which recrystallization occurs) of the titanium alloy. The recrystallization temperature varies depending on the composition, but is about 600 ° C., and the titanium alloy of the present invention
Usually, it is good to carry out cold working in the range of normal temperature to 300 ° C.
The cold working rate X% is defined by the following equation. X = (change amount of cross-sectional area before and after processing: S0−S) / (initial cross-sectional area before processing: S0) × 100%, (S0: cross-sectional area before cold working, S: break after cold working) area)

【0025】(4)熱処理特性 本発明のチタン合金に、200℃〜500℃で10分か
ら100時間(適切な時間を選定すればこの時間に制限
されることはない)の時効処理(熱処理)を行うと、好
適である。時効処理以前に冷間加工が施されていると、
時効の際に析出サイトが増加し、微細な析出相が多く分
散されるため、一層好ましい。本発明のチタン合金に時
効処理を施すと2000MPa級の超強力チタン合金が
得られる。
(4) Heat treatment characteristics The titanium alloy of the present invention is subjected to an aging treatment (heat treatment) at 200 ° C. to 500 ° C. for 10 minutes to 100 hours (this time is not limited if an appropriate time is selected). It is preferable to do so. If cold working is performed before aging treatment,
This is more preferable because the number of precipitation sites increases during aging and many fine precipitate phases are dispersed. When the titanium alloy of the present invention is subjected to aging treatment, a 2000 MPa class super-strong titanium alloy is obtained.

【0026】B.チタン合金の製造方法 (1)原料粉末 原料粉末は、Tiと、全体を100at%としたときに
15〜30at%のVa族元素と、合計で1.5〜6a
t%のOとNとの1種以上と、を含むものである。この
原料粉末は、素粉末を混合した混合粉末でも、所望の組
成をもつ合金粉末からなるものでも良い。Ti、Va族
元素およびO、N以外の組成については前述した通りで
ある。原料粉末として、例えばスポンジ粉末、水素化脱
水素粉末、水素化粉末、アトマイズ粉末などを使用でき
る。粉末の粒子形状や粒径(粒径分布)などは、特に限
定されるものではなく、市販の粉末を用いることができ
る。もっとも、その平均粒径が100μm以下、さらに
は45μm(#325)以下であると、緻密な焼結体が
得られて好ましい。
B. Production method of titanium alloy (1) Raw material powder The raw material powder is composed of Ti and 15 to 30 at% Va group element when the whole is 100 at%, for a total of 1.5 to 6 a.
and at least one of t% of O and N. This raw material powder may be a mixed powder obtained by mixing elementary powders or an alloy powder having a desired composition. Compositions other than Ti, Va group elements and O and N are as described above. As the raw material powder, for example, sponge powder, hydrodehydrogenated powder, hydrogenated powder, atomized powder and the like can be used. The particle shape and particle size (particle size distribution) of the powder are not particularly limited, and a commercially available powder can be used. However, it is preferable that the average particle size be 100 μm or less, and more preferably 45 μm (# 325) or less, since a dense sintered body can be obtained.

【0027】また、前記原料粉末は、高酸素、高窒素T
i粉末と前記Va族元素を含む合金元素粉末とを混合す
る混合工程により得られる混合粉末であると、好まし
い。高酸素Ti粉末を用いるとことにより、O量、N量
の管理が容易となり、チタン合金へ多量のO、Nを含有
させ易くなる。例えば、高酸素Ti粉末は、Ti粉末を
酸化雰囲気で熱処理する酸化工程により得られる。混合
工程は、V型混合機、ボールミル及び振動ミル、高エネ
ルギーボールミル(例えば、アトライター)等を使用し
て行える。
In addition, the raw material powder has a high oxygen content and a high nitrogen content.
It is preferable that the mixed powder is obtained by a mixing step of mixing the i powder and the alloy element powder containing the Va group element. By using the high oxygen Ti powder, it becomes easy to control the amounts of O and N, and it becomes easy to contain a large amount of O and N in the titanium alloy. For example, high oxygen Ti powder is obtained by an oxidation step of heat treating Ti powder in an oxidizing atmosphere. The mixing step can be performed using a V-type mixer, a ball mill, a vibration mill, a high energy ball mill (for example, an attritor), or the like.

【0028】(2)成形工程 成形工程には、例えば、金型成形、CIP成形(冷間静
水圧プレス成形)、RIP成形(ゴム静水圧プレス成
形)等を用いて行える。もっとも、この成形工程が、前
記原料粉末をCIP成形する工程であると、緻密な成形
体を比較的容易に得られるので、好ましい。成形体の形
状は、製品の最終的な形状でも良いし、ビレット形状等
でもよい。
(2) Forming Step The forming step can be performed using, for example, die forming, CIP forming (cold isostatic press forming), RIP forming (rubber isostatic press forming), or the like. However, it is preferable that this molding step be a step of CIP molding the raw material powder, since a dense molded body can be obtained relatively easily. The shape of the molded body may be the final shape of the product, a billet shape, or the like.

【0029】(3)焼結工程 成形体を焼結させる場合は、真空又は不活性ガスの雰囲
気でなされることが好ましい。また、焼結温度は、該合
金の融点以下で、しかも成分元素が十分に拡散する温度
域で行われることが好ましい。例えば、その温度範囲は
1200℃〜1600℃、さらには1200〜1500
℃であると好ましい。その焼結時間は2〜18時間、さ
らには、4〜16時間であると好ましい。
(3) Sintering Step The sintering of the compact is preferably performed in a vacuum or an atmosphere of an inert gas. The sintering temperature is preferably lower than the melting point of the alloy and in a temperature range in which the component elements are sufficiently diffused. For example, the temperature range is 1200 ° C. to 1600 ° C., and further 1200 to 1500 ° C.
C. is preferred. The sintering time is preferably 2 to 18 hours, more preferably 4 to 16 hours.

【0030】(4)熱間加工工程 熱間加工を行うことにより、焼結合金の空孔等を低減し
て組織を緻密化させることができる。熱間加工工程は、
例えば、熱間鍛造、熱間スェージ、熱間押出し等により
行える。熱間加工は、大気中、不活性ガス中等のどの雰
囲気中で行っても良い。設備の管理上、大気中で行うと
経済的であり好ましい。本発明の製造方法でいう熱間加
工は、焼結体の緻密化のために行うものであるが、製品
成形と兼ねて行っても良い。
(4) Hot Working Step By performing hot working, the pores and the like of the sintered alloy can be reduced and the structure can be densified. The hot working process is
For example, it can be performed by hot forging, hot swaging, hot extrusion or the like. The hot working may be performed in any atmosphere such as the air or an inert gas. In terms of equipment management, it is economical and preferable to carry out in air. The hot working in the manufacturing method of the present invention is performed for densification of the sintered body, but may be performed together with product molding.

【0031】(5)冷間加工工程 前述したように、本発明に係るチタン合金は、優れた冷
間加工性を有し、冷間加工が施されることで、その機械
的特性が向上するものである。従って、本発明の製造方
法は、さらに、前記熱間加工工程後に、冷間加工を行う
冷間加工工程を備えることが好ましい。この冷間加工工
程は、冷間鍛造、冷間スェージ、ダイス伸線、引き抜き
等により行える。また、この冷間加工工を製品成形と兼
ねて行っても良い。なお、本発明の製造方法では、熱処
理を必ずしも必要としないが、高強度で低ヤング率、高
弾性変形能を維持できる範囲で適宜熱処理を行なっても
良い。
(5) Cold Working Step As described above, the titanium alloy according to the present invention has excellent cold workability, and the mechanical properties thereof are improved by cold working. Things. Therefore, it is preferable that the manufacturing method of the present invention further includes a cold working step of performing cold working after the hot working step. This cold working step can be performed by cold forging, cold swaging, die drawing, drawing or the like. Further, the cold working may be performed also as product forming. In the manufacturing method of the present invention, heat treatment is not necessarily required, but heat treatment may be appropriately performed as long as high strength, low Young's modulus, and high elastic deformability can be maintained.

【0032】C.チタン合金の用途 本発明のチタン合金は、高強度で高弾性変形能であるた
め、その特性にマッチする製品に幅広く利用できる。ま
た、優れた冷間加工性も備えるため、冷間加工製品に本
発明のチタン合金を利用すると、加工割れ等が著しく低
減され、歩留りが向上する。また、従来のチタン合金で
は、形状的に切削加工を必要とする製品でも、本発明の
チタン合金によれば、冷間鍛造等により成形可能とな
り、チタン製品の量産化、低コスト化を図る上でも非常
に有効である。例えば、本発明のチタン合金は、産業機
械、自動車、バイク、自転車、家電品、航空宇宙機器、
船舶、装身具、スポーツ・レジャ用品、生体関連品、医
療器材、玩具等に利用できる。
C. Uses of Titanium Alloy Since the titanium alloy of the present invention has high strength and high elastic deformability, it can be widely used for products matching the characteristics. In addition, since the titanium alloy of the present invention is used for a cold-worked product because it has excellent cold workability, work cracks and the like are significantly reduced, and the yield is improved. In addition, conventional titanium alloys can be formed by cold forging, etc., according to the titanium alloy of the present invention, even for products that require cutting in shape. But it is very effective. For example, the titanium alloy of the present invention is used for industrial machinery, automobiles, motorcycles, bicycles, home appliances, aerospace equipment,
It can be used for ships, accessories, sports and leisure equipment, biological products, medical equipment, toys, etc.

【0033】自動車の(コイル)スプリングを例にとる
と、本発明のチタン合金は従来のバネ鋼に対してヤング
率が1/3から1/5となり、しかも、弾性変形能は5
倍以上あるため、巻き数を1/3から1/5に低下させ
ることができる。さらに、本発明のチタン合金は、通常
スプリングに用いられる鋼に対して、比重が70%程度
しかないために、大幅な軽量化が実現できる。また、装
身具として眼鏡フレームを例にとると、本発明のチタン
合金は従来のチタン合金より低ヤング率であるため、蔓
部分等が撓み易くなり、顔によくフィットし、また、衝
撃吸収性や形状の復元性にも優れる。さらに、高強度で
冷間加工性に優れるため、細線材から眼鏡フレーム等へ
の成形も容易であり、歩留りの向上も図れる。また、そ
の細線材から眼鏡フレームによれば、眼鏡のフィット
性、軽量性、装着感等がより一層向上する。
Taking the (coil) spring of an automobile as an example, the titanium alloy of the present invention has a Young's modulus of 1/3 to 1/5 of a conventional spring steel and an elastic deformation capacity of 5%.
Since it is twice or more, the number of turns can be reduced from 1/3 to 1/5. Furthermore, since the titanium alloy of the present invention has a specific gravity of only about 70% of steel used for a normal spring, a significant reduction in weight can be realized. In addition, when an eyeglass frame is taken as an accessory, for example, the titanium alloy of the present invention has a lower Young's modulus than a conventional titanium alloy, so that the vine and the like are easily bent and fit well on the face. Excellent shape recovery. Furthermore, since it is high in strength and excellent in cold workability, it can be easily formed from a thin wire into an eyeglass frame or the like, and the yield can be improved. In addition, according to the spectacle frame from the thin wire material, the fit, the lightness, and the wearing feeling of the spectacles are further improved.

【0034】また、スポーツ・レジャ用品として、ゴル
フクラブを例にとり説明すると、例えば、ゴルフクラブ
のシャフトが本発明のチタン合金からなる場合、そのシ
ャフトはしなり易くなり、ゴルフボールへ伝達される弾
性エネルギーが増して、ゴルフボールの飛距離の向上が
期待できる。また、ゴルフクラブのヘッド、特にフェー
ス部分が本発明のチタン合金からなる場合、その低ヤン
グ率と高強度による薄肉化とによりヘッドの固有振動数
が従来のチタン合金に比べて著しく低減し、そのヘッド
を備えるゴルフクラブによれば、ゴルフボールの飛距離
を相当伸ばすことができると、期待される。なお、ゴル
フクラブに関する理論は、例えば、特公平7−9807
7号公報や国際公開WO98/46312号公報等に開
示されている。
Further, a golf club will be described as an example of a sports / regular article. For example, when the shaft of a golf club is made of the titanium alloy of the present invention, the shaft is easily bent and the elasticity transmitted to the golf ball is increased. Energy can be increased and the flight distance of the golf ball can be expected to be improved. Further, when the head of the golf club, particularly the face portion, is made of the titanium alloy of the present invention, the natural frequency of the head is significantly reduced as compared with the conventional titanium alloy due to its low Young's modulus and thinning due to high strength. According to the golf club having the head, it is expected that the flight distance of the golf ball can be considerably extended. The theory regarding the golf club is described in, for example, Japanese Patent Publication No. 7-9807.
No. 7 and International Publication WO98 / 46312.

【0035】その他、本発明のチタン合金によれば、そ
の優れた特性により、ゴルフクラブの打感等も向上させ
ることが可能であり、ゴルフクラブの設計自由度を著し
く拡大させることができる。また、医療分野では、人工
骨、人工関節、人工移植片、骨の固定具等の生体内に配
設されるものや医療器械の機能部材(カテーテル、鉗
子、弁等)等に本発明のチタン合金を利用できる。例え
ば、人工骨が本発明のチタン合金からなる場合、その人
工骨は人骨に近い低ヤング率をもち、人骨との均衡が図
られて生体適合性に優れると共に、骨として十分な高強
度を有する。また、本発明のチタン合金は、制振材にも
適する。E=ρV2 (E:ヤング率、ρ:材料密度、
V:材料内を伝わる音速)の関係式から解るように、ヤ
ング率を低下させることにより、その材料内を伝わる音
速を低減できるからである。
In addition, according to the titanium alloy of the present invention, it is possible to improve the feel of a golf club due to its excellent properties, and it is possible to significantly increase the degree of freedom in designing a golf club. In the medical field, the titanium of the present invention is used for artificial bones, artificial joints, artificial grafts, bone fasteners, and the like, and functional members (catheter, forceps, valves, etc.) of medical instruments. Alloys are available. For example, when the artificial bone is made of the titanium alloy of the present invention, the artificial bone has a low Young's modulus close to human bone, is balanced with human bone, is excellent in biocompatibility, and has a sufficiently high strength as bone. . Further, the titanium alloy of the present invention is suitable for a vibration damping material. E = ρV2 (E: Young's modulus, ρ: Material density,
This is because, as can be seen from the relational expression of (V: sound speed transmitted through the material), the sound speed transmitted through the material can be reduced by lowering the Young's modulus.

【0036】その他、本発明のチタン合金は、例えば、
素材(線材、棒材、角材、板材、箔材、繊維、織物
等)、携帯品(時計(腕時計)、バレッタ(髪飾り)、
ネックレス、ブレスレット、イアリング、ピアス、指
輪、ネクタイピン、ブローチ、カフスボタン、バックル
付きベルト、ライター、万年筆のペン先、万年筆用クリ
ップ、キーホルダー、鍵、ボールペン、シャープペンシ
ル等)、携帯情報端末(携帯電話、携帯レコーダ、モバ
イルパソコン等のケース等)、エンジンバルブ用のスプ
リング、サスペンションスプリング、バンパー、ガスケ
ット、ダイアフラム、ベローズ、ホース、ホースバン
ド、ピンセット、釣り竿、釣り針、縫い針、ミシン針、
注射針、スパイク、金属ブラシ、椅子、ソファー、ベッ
ド、クラッチ、バット、各種ワイヤ類、各種バインダ
類、書類等クリップ、クッション材、各種メタルシー
ル、エキスパンダー、トランポリン、各種健康運動機
器、車椅子、介護機器、リハビリ機器、ブラジャー、コ
ルセット、カメラボディー、シャッター部品、暗幕、カ
ーテン、ブラインド、気球、飛行船、テント、各種メン
ブラン、ヘルメット、魚網、茶濾し、傘、消防服、防弾
チョッキ、燃料タンク等の各種容器類、タイヤの内張
り、タイヤの補強材、自転車のシャシー、ボルト、定
規、各種トーションバー、ゼンマイ、動力伝動ベルト
(CVTのフープ等)等の各種分野の各種製品に利用す
ることができる。
In addition, the titanium alloy of the present invention is, for example,
Materials (wires, bars, squares, plates, foils, fibers, fabrics, etc.), mobile goods (watches (watches), Vallettas (hair ornaments),
Necklaces, bracelets, earrings, earrings, rings, tie pins, brooches, cufflinks, belts with buckles, lighters, fountain pen nibs, fountain pen clips, key chains, keys, ballpoint pens, mechanical pencils, etc., mobile information terminals (mobile phones) , Portable recorders, mobile PC cases, etc.), engine valve springs, suspension springs, bumpers, gaskets, diaphragms, bellows, hoses, hose bands, tweezers, fishing rods, fishing hooks, sewing needles, sewing needles,
Injection needles, spikes, metal brushes, chairs, sofas, beds, clutches, bats, various wires, various binders, paper clips, cushioning materials, various metal seals, expanders, trampolines, various health exercise equipment, wheelchairs, nursing equipment , Rehabilitation equipment, brassier, corset, camera body, shutter parts, blackout curtains, curtains, blinds, balloons, airships, tents, various membranes, helmets, fishnets, tea strainers, umbrellas, fire clothes, bulletproof vests, fuel tanks, and other containers It can be used for various products in various fields such as tire linings, tire reinforcements, bicycle chassis, bolts, rulers, various torsion bars, springs, and power transmission belts (such as CVT hoops).

【0037】[0037]

【実施例】次に、実施例を挙げて、本発明をより具体的
に説明する。 (第1実施例)本発明の製造方法を用いて、第1実施例
であるチタン合金を製造した。本実施例は、次に述べる
試料No.1−1〜1−10よりなる。これらの試料で
は、Va族元素の割合を一定としてO量のみ変更した。
つまり、Ti−20.2Nb−3.4Ta−3.4Zr
−xO(at%:xは変数)とした。なお、本実施例
は、熱間加工工程後に本発明でいう冷間加工工程を行わ
なかった場合である。先ず、原料粉末として、市販の水
素化・脱水素Ti粉末(−#325)とNb粉末(−#
325)とTa粉末(−#325)とZr粉末(−#3
25)とを用意した。Nb粉末、Ta粉末およびZr粉
末が本発明でいう合金元素粉末に相当する。
Next, the present invention will be described more specifically with reference to examples. (First Embodiment) A titanium alloy according to a first embodiment was manufactured by using the manufacturing method of the present invention. In this embodiment, the sample No. 1-1 to 1-10. In these samples, only the O amount was changed while keeping the ratio of the Va group element constant.
That is, Ti-20.2Nb-3.4Ta-3.4Zr
-XO (at%: x is a variable). This embodiment is a case where the cold working step according to the present invention is not performed after the hot working step. First, commercially available hydrogenated / dehydrogenated Ti powder (-# 325) and Nb powder (-#
325), Ta powder (-# 325) and Zr powder (-# 3
25) was prepared. Nb powder, Ta powder and Zr powder correspond to the alloy element powder in the present invention.

【0038】次に、前記Ti粉末を大気中で熱処理して
所定のO量を含有した高酸素Ti粉末を製造した(酸化
工程)。このときの熱処理条件は、200℃および40
0℃にて30分〜128時間の大気中加熱である。この
高酸素Ti粉末とNb粉末、Ta粉末およびZr粉末と
を、前記組成割合(at%)および表1に示す酸素割合
(at%)となるように配合し混合して所望の混合粉末
を得た(混合工程)。この混合粉末を圧力4ton/c
2でCIP成形(冷間静水圧成形)して、φ40×8
0mmの円柱形状の成形体を得た(成形工程)。得られ
た成形体を1×10−5torrの真空中で1300℃
×16時間加熱して焼結させ、焼結体とした(焼結工
程)。この焼結体を700〜1150℃の大気中で熱間
鍛造して(熱間加工工程)、φ10mmの丸棒を得た。
こうして得た各試料について、後述の各種測定を行い、
その結果を表1に併せて示した。
Next, the Ti powder was heat-treated in the atmosphere to produce a high oxygen Ti powder containing a predetermined amount of O (oxidation step). The heat treatment conditions at this time are 200 ° C. and 40 ° C.
Heating in air at 0 ° C. for 30 minutes to 128 hours. This high oxygen Ti powder, Nb powder, Ta powder and Zr powder are blended and mixed so as to have the composition ratio (at%) and the oxygen ratio (at%) shown in Table 1 to obtain a desired mixed powder. (Mixing step). This mixed powder is pressure 4 ton / c
and CIP molding (cold isostatic pressing) in m 2, φ40 × 8
A 0 mm cylindrical shaped body was obtained (forming step). The obtained molded body was heated at 1300 ° C. in a vacuum of 1 × 10 −5 torr.
× 16 hours of heating and sintering to obtain a sintered body (sintering step). This sintered body was hot forged in the atmosphere at 700 to 1150 ° C. (hot working step) to obtain a round bar of φ10 mm.
For each sample obtained in this way, various measurements described below were performed,
The results are shown in Table 1.

【0039】(第2実施例)本実施例は、第1実施例の
各試料に、さらに冷間加工率90%の冷間加工を施し、
試料No.2−1〜2−10としたものである。従っ
て、Nb、TaおよびZrの組成割合は前述の通りであ
る。また、本実施例の場合、熱間加工工程以前の工程は
第1実施例と同様であるので、熱間加工工程以降につい
て説明する。熱間加工工程後のφ10mmの丸棒を、冷
間スェージ機によりその丸棒に冷間スェージ加工を行い
(冷間加工工程)、φ4mmの丸棒を製作した。こうし
て得た各試料について、後述の各種測定を行い、その結
果を表2に示した。
(Second Embodiment) In this embodiment, each sample of the first embodiment is further subjected to cold working at a cold working rate of 90%.
Sample No. 2-1 to 2-10. Therefore, the composition ratios of Nb, Ta and Zr are as described above. Further, in the case of the present embodiment, steps before the hot working step are the same as those in the first embodiment, and therefore, the steps after the hot working step will be described. The round bar having a diameter of 10 mm after the hot working step was subjected to cold swaging by a cold swaging machine (a cold working step) to produce a round bar having a diameter of 4 mm. Various measurements described later were performed on each of the samples thus obtained, and the results are shown in Table 2.

【0040】(第3実施例)本発明の製造方法を用い
て、第3実施例であるチタン合金を製造した。本実施例
は、次に述べる試料No.3−1〜3−10よりなる。
これらの試料では、Va族元素の割合を一定としてO量
のみ変更した。つまり、Ti−8.9Nb−11.4T
a−5.3Zr−2.7V−xO(at%:xは変数)
とした。なお、本実施例は、熱間加工工程後に本発明で
いう冷間加工工程を行わなかった場合である。先ず、原
料粉末として、市販の水素化・脱水素Ti粉末(−#3
25)とNb粉末(−#325)とTa粉末(−#32
5)とZr粉末(−#325)、V粉末(−#325)
とを用意した。Nb粉末、Ta粉末、Zr粉末およびV
粉末が本発明でいう合金元素粉末に相当する。
Third Embodiment A titanium alloy according to a third embodiment was manufactured by using the manufacturing method of the present invention. In this embodiment, the sample No. 3-1 to 3-10.
In these samples, only the O amount was changed while keeping the ratio of the Va group element constant. That is, Ti-8.9Nb-11.4T
a-5.3Zr-2.7V-xO (at%: x is a variable)
And This embodiment is a case where the cold working step according to the present invention is not performed after the hot working step. First, commercially available hydrogenated / dehydrogenated Ti powder (-# 3
25), Nb powder (-# 325) and Ta powder (-# 32
5), Zr powder (-# 325), V powder (-# 325)
And prepared. Nb powder, Ta powder, Zr powder and V
The powder corresponds to the alloy element powder in the present invention.

【0041】次に、前記Ti粉末を大気中で熱処理して
所定のO量を含有した高酸素Ti粉末を製造した(酸化
工程)。このときの熱処理条件は、200℃および40
0℃にて30分〜128時間の大気中加熱である。この
高酸素Ti粉末とNb粉末、Ta粉末およびZr粉末と
を、前記組成割合(at%)および表1に示す酸素割合
(at%)となるように配合し混合して所望の混合粉末
を得た(混合工程)。この混合粉末を圧力4ton/c
2でCIP成形(冷間静水圧成形)して、φ40×8
0mmの円柱形状の成形体を得た(成形工程)。得られ
た成形体を1×10−5torrの真空中で1300℃
×16時間加熱して焼結させ、焼結体とした(焼結工
程)。この焼結体を700〜1150℃の大気中で熱間
鍛造して(熱間加工工程)、φ10mmの丸棒を得た。
こうして得た各試料について、後述の各種測定を行い、
その結果を表3に併せて示した。
Next, the Ti powder was heat-treated in the air to produce a high oxygen Ti powder containing a predetermined amount of O (oxidation step). The heat treatment conditions at this time are 200 ° C. and 40 ° C.
Heating in air at 0 ° C. for 30 minutes to 128 hours. This high oxygen Ti powder, Nb powder, Ta powder and Zr powder are blended and mixed so as to have the composition ratio (at%) and the oxygen ratio (at%) shown in Table 1 to obtain a desired mixed powder. (Mixing step). This mixed powder is pressure 4 ton / c
and CIP molding (cold isostatic pressing) in m 2, φ40 × 8
A 0 mm cylindrical shaped body was obtained (forming step). The obtained molded body was heated at 1300 ° C. in a vacuum of 1 × 10 −5 torr.
× 16 hours of heating and sintering to obtain a sintered body (sintering step). This sintered body was hot forged in the atmosphere at 700 to 1150 ° C. (hot working step) to obtain a round bar of φ10 mm.
For each sample obtained in this way, various measurements described below were performed,
The results are shown in Table 3.

【0042】(第4実施例)本実施例は、第3実施例の
各試料にさらに冷間加工率90%の冷間加工を施し、試
料No.4−1〜4−10としたものである。従って、
Nb、Ta、ZrおよびVの組成割合は前述の通りであ
る。また、本実施例の場合、熱間加工工程以前の各工程
は第3実施例と同様であり、冷間加工工程は第2実施例
と同様である。得られた各試料について、後述の各種測
定を行い、その結果を表4に示した。
(Fourth Embodiment) In this embodiment, each sample of the third embodiment is further subjected to cold working at a cold working rate of 90%. 4-1 to 4-10. Therefore,
The composition ratios of Nb, Ta, Zr and V are as described above. Further, in the case of this embodiment, each step before the hot working step is the same as that of the third embodiment, and the cold working step is the same as that of the second embodiment. Various measurements described below were performed on each of the obtained samples, and the results are shown in Table 4.

【0043】(第5実施例)本実施例は、第2実施例の
試料No.2−5に、400℃×12時間の時効処理を
施して、試料No.5−5としたものである。この試料
について、後述の各種測定を行い、その結果を表5に示
した。
(Fifth Embodiment) In this embodiment, the sample No. 2 of the second embodiment is used. Sample No. 2-5 was aged at 400 ° C. for 12 hours. 5-5. Various measurements described later were performed on this sample, and the results are shown in Table 5.

【0044】(各試料の測定)ヤング率は、歪みゲージ
法を用いて測定した。引張特性は、インストロン(メー
カ名)試験機を用いて引張試験を行い、荷重−歪み線図
から求めた。
(Measurement of Each Sample) The Young's modulus was measured by using a strain gauge method. The tensile properties were determined from a load-strain diagram by performing a tensile test using an Instron (manufacturer) testing machine.

【0045】[0045]

【表1】 [Table 1]

【0046】[0046]

【表2】 [Table 2]

【0047】[0047]

【表3】 [Table 3]

【0048】[0048]

【表4】 [Table 4]

【0049】[0049]

【表5】 (各供試材の評価) 強度およびヤング率 本発明の何れのチタン合金も、引張強さが1000MP
a以上である。特に、冷間加工を施すと、一層高強度化
することが解る。また、何れのチタン合金も、ヤング率
が90GPa以下と低ヤング率であり、冷間加工を施す
ことにより、一層低ヤング率化することも解る。 絞りおよび伸び 本発明のチタン合金は、最低でも約10%の絞りが得ら
れている。また、何れのチタン合金も、伸びが5%を超
え、高い伸びが得られており、実施例の各試料は高延性
であることが解る。 弾性変形能 本発明のチタン合金は、冷間加工を施すと、弾性変形能
が2%を超え、高い弾性変形能が得られていることが解
る。
[Table 5] (Evaluation of each test material) Strength and Young's modulus Any of the titanium alloys of the present invention has a tensile strength of 1000MP.
a or more. In particular, it is understood that the strength is further enhanced by performing cold working. In addition, any of the titanium alloys has a low Young's modulus of 90 GPa or less, and it can be seen that the Young's modulus can be further reduced by performing cold working. Drawing and Elongation The titanium alloy of the present invention has a drawing of at least about 10%. In addition, each of the titanium alloys has an elongation exceeding 5%, and high elongation is obtained, which indicates that each sample of the examples has high ductility. Elastic deformability The titanium alloy of the present invention, when subjected to cold working, has an elastic deformability of more than 2%, indicating that a high elastic deformability is obtained.

【0050】(酸素量について)冷間加工したチタン合
金(実施例2)を例にとり、機械的性質に及ぼす酸素量
の影響を以下に総括する。ヤング率は58GPaから最
大でも約75GPa増加が認められるものの、ヤング率
に及ぼす酸素量の影響は鈍く、チタン合金としては低い
値を示している。一方、強度の向上は著しく、最大で1
700MPaを示す材料が得られた。延性は、絞りが高
酸素材でも約10%の絞りを有していることがわかる。
伸びは酸素量が4.5at%増加しても全く低下せず、
10%近い値を示している。この結果、弾性変形能は、
酸素量が増加してもほとんど変化せず、2%以上の高弾
性変形能を有していることがわかる。
(Regarding Oxygen Content) Taking a cold-worked titanium alloy (Example 2) as an example, the effect of oxygen content on mechanical properties is summarized below. Although the Young's modulus is increased by about 75 GPa at the maximum from 58 GPa, the influence of the oxygen amount on the Young's modulus is slow, indicating a low value as a titanium alloy. On the other hand, the strength improvement is remarkable,
A material exhibiting 700 MPa was obtained. As for the ductility, it can be seen that the drawn material has a drawn value of about 10% even when the material is a high acid material.
The elongation does not decrease at all even if the oxygen content increases by 4.5 at%,
The value is close to 10%. As a result, the elastic deformability is
Even if the amount of oxygen increases, it hardly changes, indicating that it has a high elastic deformability of 2% or more.

【0051】通常のチタン合金は、酸素量を0.7at
%以下、最大でも1.0at%以下に抑えるように製造
される。酸素量が増加すると、強度向上は得られるもの
の、伸びの低下を招くからである。特に高強度材では、
酸素の管理がかなり厳しくされるのが常識である。にも
拘らず、本発明のチタン合金の場合、酸素量を増加せて
も高延性が得られた。つまり、チタン合金の延性が低下
しなかった。この現象はチタン合金としては、特異なこ
ととして考えられる。ヤング率の変化に対しても、前述
したように鈍く、このことが1700MPa級でも2%
以上の高弾性変形能が得られた理由であると思われる。
An ordinary titanium alloy has an oxygen content of 0.7 at
% Or less, and at most 1.0 at% or less. This is because, when the amount of oxygen increases, although strength is improved, elongation is reduced. Especially for high strength materials
It is common sense that oxygen management is rather strict. Nevertheless, in the case of the titanium alloy of the present invention, high ductility was obtained even when the oxygen content was increased. That is, the ductility of the titanium alloy did not decrease. This phenomenon is considered to be unique for a titanium alloy. The change in Young's modulus is slow as described above, which is 2% even in the 1700 MPa class.
This is considered to be the reason that the high elastic deformation ability was obtained.

【0052】[0052]

【発明の効果】本発明のチタン合金は、適量のVa族元
素に加えて、従来では考えられない程の多量のOやNを
含んでいるにも拘らず、脆化するようなことがなく、冷
間加工を行っても加工硬化を殆ど起さず、高強度で低ヤ
ング率、高弾性変形能、高延性である。従って、本発明
のチタン合金は、その特性に応じた各種製品に幅広く利
用でき、冷間加工性にも優れるため、各種製品への応用
も容易である。そして、本発明の製造方法によれば、こ
のようなチタン合金が容易に得られる。
The titanium alloy of the present invention does not become brittle despite the fact that it contains an unusually large amount of O and N in addition to an appropriate amount of the Va group element. It hardly causes work hardening even when cold worked, and has high strength, low Young's modulus, high elastic deformability and high ductility. Therefore, the titanium alloy of the present invention can be widely used for various products according to its properties and has excellent cold workability, so that it can be easily applied to various products. And according to the manufacturing method of the present invention, such a titanium alloy can be easily obtained.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】引張弾性限強度と平均ヤング率とを説明する図
であり、図1Aは本発明に係るチタン合金の応力−歪み
線図を模式的に示した図であり、図1Bは従来のチタン
合金の応力−歪み線図を模式的に示した図である。
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a view for explaining tensile elastic limit strength and average Young's modulus, FIG. 1A is a view schematically showing a stress-strain diagram of a titanium alloy according to the present invention, and FIG. FIG. 3 is a diagram schematically showing a stress-strain diagram of a titanium alloy.

───────────────────────────────────────────────────── 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) C22F 1/00 673 C22F 1/00 673 675 675 683 683 685 685Z 691 691B (72)発明者 齋藤 卓 愛知県愛知郡長久手町大字長湫字横道41番 地の1株式会社豊田中央研究所内 (72)発明者 ファン・ジョンハン 愛知県愛知郡長久手町大字長湫字横道41番 地の1株式会社豊田中央研究所内 Fターム(参考) 4K018 AA06 BC01 CA23 FA02 ────────────────────────────────────────────────── ─── Continued on the front page (51) Int.Cl. 7 Identification symbol FI Theme coat ゛ (Reference) C22F 1/00 673 C22F 1/00 673 675 675 683 683 683 685 685Z 691 691B (72) Inventor Taku Saito Aichi 41 Toyota Chuo R & D Center, Nagakute-cho, Aichi-gun, No. 1 Toyota Central Research Institute Co., Ltd. (72) Inventor Fang Jong-han F-term in Toyota Central Research Laboratories, 41-41, Nagakute-cho, Aichi-gun (Reference) 4K018 AA06 BC01 CA23 FA02

Claims (19)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】全体を100原子%(at%)としたとき
に、15〜30at%のVa族元素と、酸素(O)と窒
素(N)とのうち1種以上を合計で1.5〜6at%含
み、残部がチタン(Ti)と不可避不純物とからなるこ
とを特徴とするチタン合金。
A total of 100 atomic% (at%) of 15 to 30 at% of a Va group element and one or more of oxygen (O) and nitrogen (N) in a total of 1.5 atomic% (at%). A titanium alloy containing up to 6 at%, with the balance being titanium (Ti) and unavoidable impurities.
【請求項2】前記Va族元素は、ニオブ(Nb)とタン
タル(Ta)との合計が18〜27at%である請求項
1記載のチタン合金。
2. The titanium alloy according to claim 1, wherein the total of niobium (Nb) and tantalum (Ta) of the group Va element is 18 to 27 at%.
【請求項3】前記Va族元素は、NbとTaとの合計が
20〜25at%である請求項2記載のチタン合金。
3. The titanium alloy according to claim 2, wherein the total amount of Nb and Ta in the Va group element is 20 to 25 at%.
【請求項4】さらに、全体を100at%としたとき
に、ジルコニウム(Zr)とハフニウム(Hf)とスカ
ンジウム(Sc)とのうちから1種以上の金属元素を含
み、Zrは15at%以下、Hfは10at%以下、S
cは30at%以下である請求項1〜3のいずれかに記
載のチタン合金。
Further, when the whole is 100 at%, it contains at least one metal element among zirconium (Zr), hafnium (Hf) and scandium (Sc), Zr is 15 at% or less, Hf Is 10at% or less, S
4. The titanium alloy according to claim 1, wherein c is 30 at% or less.
【請求項5】さらに、全体を100at%としたとき
に、スズ(Sn)を13at%以下含む請求項1〜4の
いずれかに記載のチタン合金。
5. The titanium alloy according to claim 1, further comprising tin (Sn) of 13 at% or less, when the whole is 100 at%.
【請求項6】さらに、全体を100at%としたとき
に、クロム(Cr)とモリブデン(Mo)とマンガン
(Mn)と鉄(Fe)とコバルト(Co)とニッケル
(Ni)とのうちから1種以上の金属元素を含み、Cr
とMnとFeとはそれぞれ30at%以下、Moは20
at%以下、CoとNiはそれぞれ13at%以下であ
る請求項1〜5のいずれかに記載のチタン合金。
6. When the total is 100 at%, one of chromium (Cr), molybdenum (Mo), manganese (Mn), iron (Fe), cobalt (Co) and nickel (Ni) is selected. Containing more than one kind of metal element, Cr
, Mn, and Fe are each 30 at% or less, and Mo is 20 at%.
The titanium alloy according to any one of claims 1 to 5, wherein at% or less, and each of Co and Ni is 13 at% or less.
【請求項7】さらに、全体を100at%としたとき
に、アルミニウム(Al)を0.5〜12at%含む請
求項1〜6のいずれかに記載のチタン合金。
7. The titanium alloy according to claim 1, further comprising 0.5 to 12 at% of aluminum (Al) when the whole is 100 at%.
【請求項8】さらに、全体を100at%としたとき
に、炭素(C)を0.2〜5.0at%含む請求項1〜
7のいずれかに記載のチタン合金。
8. The method according to claim 1, further comprising 0.2 to 5.0 at% of carbon (C) when the whole is 100 at%.
7. The titanium alloy according to any one of 7.
【請求項9】さらに、全体を100at%としたとき
に、ホウ素(B)を0.2〜6.0at%含む請求項1
〜8のいずれかに記載のチタン合金。
9. The method according to claim 1, further comprising boron (B) in an amount of 0.2 to 6.0 at% when the whole is 100 at%.
A titanium alloy according to any one of claims 1 to 8.
【請求項10】冷間加工率10%以上の冷間加工を施し
て引張弾性限強度が1100MPa以上である請求項1
〜9のいずれかに記載のチタン合金。
10. The tensile elastic limit strength is 1100 MPa or more after cold working at a cold working rate of 10% or more.
10. The titanium alloy according to any one of claims 9 to 9.
【請求項11】さらに、伸びが3%以上である請求項1
〜10のいずれかに記載のチタン合金。
11. The method according to claim 1, wherein the elongation is 3% or more.
The titanium alloy according to any one of claims 10 to 10.
【請求項12】200℃〜500℃の時効処理を施して
高強度とした請求項1〜11のいずれかに記載のチタン
合金。
12. The titanium alloy according to claim 1, wherein the titanium alloy is subjected to aging treatment at 200 ° C. to 500 ° C. to increase strength.
【請求項13】Tiと全体を100at%としたときに
15〜30at%のVa族元素と合計で1.5〜6at
%のOおよび/またはNとを含む原料粉末を混合する混
合工程と、 該混合工程で得られた混合粉末を所定形状の成形体に成
形する成形工程と、 該成形工程で得られた成形体を加熱して焼結させる焼結
工程と、 該焼結工程で得られた焼結体を熱間加工して緻密化する
熱間加工工程と、 を備えることを特徴とするチタン合金の製造方法。
13. Ti and 15 to 30 at% of the Va group element when the total is 100 at% and 1.5 to 6 at% in total.
% Of O and / or N and a mixing step of mixing the raw material powder, a molding step of molding the mixed powder obtained in the mixing step into a molded article having a predetermined shape, and a molded article obtained in the molding step A sintering step of heating and sintering, and a hot working step of hot working and densifying the sintered body obtained in the sintering step. .
【請求項14】さらに、前記原料粉末は、全体を100
at%としたときに、ZrとHfとScとのうちから1
種以上の金属元素を含み、Zrは15at%以下、Hf
は10at%以下、Scは30at%以下である請求項
13に記載のチタン合金の製造方法。
14. The raw material powder as a whole is 100
when at%, 1 out of Zr, Hf and Sc
At least 15 at%, Hf
The method for producing a titanium alloy according to claim 13, wherein is not more than 10 at% and Sc is not more than 30 at%.
【請求項15】さらに、前記原料粉末は、Sn、Cr、
Mo、Mn、Fe、Co、Ni、CおよびBのうちから
少なくとも1種以上の元素を含む請求項13または14
に記載のチタン合金の製造方法。
15. The raw material powder further comprises Sn, Cr,
15. The composition according to claim 13, comprising at least one element selected from the group consisting of Mo, Mn, Fe, Co, Ni, C and B.
3. The method for producing a titanium alloy according to item 1.
【請求項16】さらに、前記熱間加工工程後に冷間加工
を行う冷間加工工程を備える請求項13〜15のいずれ
かに記載のチタン合金の製造方法。
16. The method for producing a titanium alloy according to claim 13, further comprising a cold working step of performing cold working after said hot working step.
【請求項17】前記混合工程は、高酸素Ti粉末と前記
Va族元素を含む合金元素粉末とを混合する工程である
請求項13に記載のチタン合金の製造方法。
17. The method for producing a titanium alloy according to claim 13, wherein said mixing step is a step of mixing the high oxygen Ti powder and the alloy element powder containing the Va group element.
【請求項18】前記高酸素Ti粉末は、Ti粉末を酸化
雰囲気で熱処理する酸化工程により得られる粉末である
請求項17記載のチタン合金の製造方法。
18. The method for producing a titanium alloy according to claim 17, wherein said high oxygen Ti powder is a powder obtained by an oxidation step of heat-treating the Ti powder in an oxidizing atmosphere.
【請求項19】前記成形工程は、前記原料粉末を冷間静
水圧プレス(CIP)成形する工程である請求項13記
載のチタン合金の製造方法。
19. The method according to claim 13, wherein said forming step is a step of cold isostatic pressing (CIP) forming said raw material powder.
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Cited By (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006002182A (en) * 2004-06-15 2006-01-05 Daido Steel Co Ltd beta-TYPE Ti-Zr-BASED ALLOY, MANUFACTURING METHOD THEREFOR, AND beta-TYPE Ti-Zr-BASED ALLOY MEMBER
JP2006342401A (en) * 2005-06-09 2006-12-21 National Institute For Materials Science Beta titanium alloy with high-temperature vibration-damping property
JP2010189735A (en) * 2009-02-19 2010-09-02 Toyota Motor Corp Titanium alloy
JP2012241241A (en) * 2011-05-20 2012-12-10 Katsuyoshi Kondo Titanium material and producing method therefor
JP2015048488A (en) * 2013-08-30 2015-03-16 昭和電工株式会社 Ti/TiC COMPOSITE MATERIAL AND PRODUCTION METHOD AND USE OF THE SAME
WO2018088574A1 (en) * 2016-11-14 2018-05-17 株式会社村田製作所 Solid electrolytic capacitor element, solid electrolytic capacitor and method for producing solid electrolytic capacitor element
CN108588481A (en) * 2018-05-23 2018-09-28 江苏大学 A kind of high strength and high elastic modulus titanium alloy and preparation method thereof
CN113874534A (en) * 2019-03-16 2021-12-31 普拉西斯粉末技术股份有限公司 Microstructure improvement of titanium alloy
JP7041778B1 (en) 2021-07-29 2022-03-24 日本ピストンリング株式会社 Titanium alloy manufacturing method
CN115044803A (en) * 2022-07-11 2022-09-13 成都大学 Titanium alloy with three-phase structure and preparation method thereof
US20230084462A1 (en) * 2020-02-27 2023-03-16 Toho Titanium Co., Ltd. Method for Manufacturing Porous Metal Body, and Porous Metal Body
CN115812106A (en) * 2020-07-14 2023-03-17 杰富意钢铁株式会社 Dehydrogenation device, steel sheet manufacturing system, and steel sheet manufacturing method

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2015001882A1 (en) 2013-07-01 2015-01-08 株式会社ヤマト Juicer, juicer body and flexible juicer blade
EP3093085B1 (en) * 2014-01-10 2022-04-27 Katsuyoshi Kondoh Method for producing oxygen solid solution titanium powder material
JP6261618B2 (en) 2014-01-24 2018-01-17 勝義 近藤 Method for producing titanium material and nitrogen solid solution titanium powder material

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH05279773A (en) * 1991-03-25 1993-10-26 Nippon Steel Corp High strength titanium alloy having fine and uniform structure
WO2000077267A1 (en) * 1999-06-11 2000-12-21 Kabushiki Kaisha Toyota Chuo Kenkyusho Titanium alloy and method for producing the same

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH05279773A (en) * 1991-03-25 1993-10-26 Nippon Steel Corp High strength titanium alloy having fine and uniform structure
WO2000077267A1 (en) * 1999-06-11 2000-12-21 Kabushiki Kaisha Toyota Chuo Kenkyusho Titanium alloy and method for producing the same

Cited By (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006002182A (en) * 2004-06-15 2006-01-05 Daido Steel Co Ltd beta-TYPE Ti-Zr-BASED ALLOY, MANUFACTURING METHOD THEREFOR, AND beta-TYPE Ti-Zr-BASED ALLOY MEMBER
JP4548008B2 (en) * 2004-06-15 2010-09-22 大同特殊鋼株式会社 β-type Ti-Zr-based alloy and manufacturing method thereof, β-type Ti-Zr-based alloy member
JP2006342401A (en) * 2005-06-09 2006-12-21 National Institute For Materials Science Beta titanium alloy with high-temperature vibration-damping property
JP2010189735A (en) * 2009-02-19 2010-09-02 Toyota Motor Corp Titanium alloy
JP2012241241A (en) * 2011-05-20 2012-12-10 Katsuyoshi Kondo Titanium material and producing method therefor
JP2015048488A (en) * 2013-08-30 2015-03-16 昭和電工株式会社 Ti/TiC COMPOSITE MATERIAL AND PRODUCTION METHOD AND USE OF THE SAME
WO2018088574A1 (en) * 2016-11-14 2018-05-17 株式会社村田製作所 Solid electrolytic capacitor element, solid electrolytic capacitor and method for producing solid electrolytic capacitor element
US10998139B2 (en) 2016-11-14 2021-05-04 Murata Manufacturing Co., Ltd. Solid electrolytic capacitor element, solid electrolytic capacitor, and manufacturing method of solid electrolytic capacitor element
CN108588481B (en) * 2018-05-23 2020-02-21 江苏大学 High-strength high-elasticity-modulus titanium alloy and preparation method thereof
CN108588481A (en) * 2018-05-23 2018-09-28 江苏大学 A kind of high strength and high elastic modulus titanium alloy and preparation method thereof
CN113874534A (en) * 2019-03-16 2021-12-31 普拉西斯粉末技术股份有限公司 Microstructure improvement of titanium alloy
US20230084462A1 (en) * 2020-02-27 2023-03-16 Toho Titanium Co., Ltd. Method for Manufacturing Porous Metal Body, and Porous Metal Body
CN115812106A (en) * 2020-07-14 2023-03-17 杰富意钢铁株式会社 Dehydrogenation device, steel sheet manufacturing system, and steel sheet manufacturing method
JP7041778B1 (en) 2021-07-29 2022-03-24 日本ピストンリング株式会社 Titanium alloy manufacturing method
JP2023019489A (en) * 2021-07-29 2023-02-09 日本ピストンリング株式会社 Titanium alloy production method
CN115044803A (en) * 2022-07-11 2022-09-13 成都大学 Titanium alloy with three-phase structure and preparation method thereof

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