JP2007239030A - Alpha plus beta type titanium alloy with high specific strength, and its manufacturing method - Google Patents

Alpha plus beta type titanium alloy with high specific strength, and its manufacturing method Download PDF

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Michiharu Ogawa
道治 小川
Tetsuya Shimizu
哲也 清水
Sadahiko Koyanagi
禎彦 小柳
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a lightweight high specific strength alpha plus beta type titanium alloy which has high specific strength equal to or higher than that of Ti-6Al-4V alloys and in which second-class sponge titanium and scrap of Ti-6Al-4V alloys comprising 80% of all the titanium alloys can be used as a raw material, and also to provide its manufacturing method. <P>SOLUTION: The alpha plus beta type titanium alloy with high specific strength has a composition which consists of, by mass, 7.1 to 10% Al, 0.1 to 3.0% Fe, ≤0.5% C, 0.05 to 0.5% O, ≤0.5% N and the balance Ti with inevitable impurities and further contains, if necessary, 0.01 to 2.0% V and further at least one or more elements selected from the group consisting of Cr, Ni and Mo within the range satisfying the condition that the total amount of the group is ≤1 mass%. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、高比強度α+β型チタン合金及びその製造方法に関する。   The present invention relates to a high specific strength α + β type titanium alloy and a method for producing the same.

チタン合金は、鉄等に比べると比重が軽く、比強度(=強度/比重)が高く、耐食性及び耐熱性も優れている。そのため、チタン合金は、化学プラント、海水利用分野、民生品分野(スポーツ(ゴルフクラブヘッド)、建材、医療、装身具)、航空機分野等に使用されている。   Titanium alloys have a lower specific gravity than iron or the like, a higher specific strength (= strength / specific gravity), and excellent corrosion resistance and heat resistance. Therefore, titanium alloys are used in chemical plants, seawater utilization fields, consumer products fields (sports (golf club head), building materials, medical care, accessories), aircraft fields, and the like.

このチタン合金は、α型チタン合金、α+β型チタン合金、β型チタン合金に分類され、多くの合金種類が存在する。そのうち、代表的なものは、全チタン合金全体の約80%を占めるα+β型チタン合金であるTi−6Al−4V合金である。
しかしながら、α+β型チタン合金の比重(Ti−6Al−4Vで4.45)は、鉄の比重(7.87)等に比べると比重が軽くても、マグネシウム合金(AZ91合金で1.82)やアルミニウム合金(A2024で3.01)に比べると比重が大きいという問題があった。
The titanium alloys are classified into α-type titanium alloys, α + β-type titanium alloys, and β-type titanium alloys, and there are many types of alloys. Among them, a typical one is a Ti-6Al-4V alloy which is an α + β type titanium alloy that occupies about 80% of the whole titanium alloy.
However, the specific gravity of the α + β type titanium alloy (Ti-6Al-4V: 4.45) is less than the specific gravity of iron (7.87), etc. There was a problem that specific gravity was large compared with aluminum alloy (3.01 in A2024).

また、Ti−6Al−4V合金は、価格が高いため用途が限定されており、強度の点でも充分ではないという欠点があった。そこで、この欠点を改良すべく、特許文献1、2に高比強度及び低廉化を達成するためのチタン合金が開示されている。   Moreover, Ti-6Al-4V alloy has a drawback that its use is limited because of its high price, and it is not sufficient in terms of strength. Therefore, in order to improve this drawback, Patent Documents 1 and 2 disclose titanium alloys for achieving high specific strength and low cost.

特許文献1の高強度Ti合金は、重量%で、Al:5.00〜7.00%、V:1.00〜3.50%、Fe:0.40超え〜1.00%、O:0.20〜0.50%、C:0.05%以下、N:0.05%以下を含有し、V当量(V当量=V%+4.2Fe%)が3.00〜5.50%であり、残部が実質的にTiからなるものである。また、特許文献2の高強度Ti合金は、質量%で、Al:5.50〜7.00%、Fe:0.50〜4.00%、N:0.02〜0.10%およびO:0.05〜0.40%を含有し、残部がTiおよび不可避的不純物からなるものである。   The high-strength Ti alloy of Patent Document 1 is, by weight, Al: 5.00 to 7.00%, V: 1.00 to 3.50%, Fe: more than 0.40 to 1.00%, O: 0.20 to 0.50%, C: 0.05% or less, N: 0.05% or less, V equivalent (V equivalent = V% + 4.2Fe%) is 3.00 to 5.50% And the balance is substantially made of Ti. Further, the high-strength Ti alloy of Patent Document 2 is mass%, Al: 5.50 to 7.00%, Fe: 0.50 to 4.00%, N: 0.02 to 0.10%, and O : 0.05 to 0.40%, with the balance being Ti and inevitable impurities.

特開2001−115221JP 2001-115221 A 特開2004−010963JP 2004-010963 A

しかしながら、特許文献1、2に開示された高強度Ti合金は、β相の安定化のためにVやMoなどのβ安定化元素を含有させる必要がある。β安定化元素は価格が高く、比重が大きい元素が多い。従って、これらの高強度Ti合金は、ゴルフヘッドや眼鏡フレーム等の民生品分野や、低燃費化を図る自動車分野に適用するには価格面及び重量面で問題が残っている。   However, the high-strength Ti alloys disclosed in Patent Documents 1 and 2 need to contain a β-stabilizing element such as V or Mo in order to stabilize the β-phase. β-stabilizing elements are expensive and many have high specific gravity. Therefore, these high-strength Ti alloys still have problems in terms of price and weight when applied to consumer products such as golf heads and eyeglass frames, and to the automotive field where fuel efficiency is reduced.

特に、チタンの民生部品の一つであるゴルフヘッドは、反発規制の影響によって今後、高強度材からTi−6Al−4V合金へ移行することが予想される。そのため、Ti−6Al−4V合金と同等の強度ないし比強度を備え、かつ、軽量の材料開発が求められている。   In particular, a golf head, which is one of titanium consumer parts, is expected to shift from a high-strength material to a Ti-6Al-4V alloy in the future due to the influence of repulsion regulation. Therefore, there is a demand for the development of a lightweight material that has the same strength or specific strength as Ti-6Al-4V alloy.

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、Ti−6Al−4V合金と同等以上の高比強度を有する軽量の高比強度α+β型チタン合金及びその製造方法を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above circumstances, and aims to provide a lightweight high specific strength α + β type titanium alloy having a high specific strength equal to or higher than that of a Ti-6Al-4V alloy and a method for producing the same. To do.

上記課題を解決するために、本発明者等は、高比強度α+β型チタン合金及びその製造方法について鋭意研究を行った結果、Ti−6Al−4V合金の比重を小さくするため、β安定化元素であるVをFeに置換し、比重が軽くα安定化元素であるAlを添加することにより、高比強度α+β型チタン合金の高比強度化及び低廉化を図ることができることを知見した。そして、高比強度α+β型チタン合金を製造するために、二級品スポンジチタンやチタン合金(例えば、Ti−6Al−4V合金)スクラップを原料とすればよいことを知見した。この知見に基づいて、本発明はなされたものである。   In order to solve the above problems, the present inventors have conducted extensive research on a high specific strength α + β type titanium alloy and a method for producing the same, and as a result, in order to reduce the specific gravity of the Ti-6Al-4V alloy, It has been found that the high specific strength α + β type titanium alloy can be increased in specific strength and reduced in price by substituting V for Fe with Al and adding Al which is an α-stabilizing element with a light specific gravity. Then, in order to produce a high specific strength α + β type titanium alloy, it has been found that secondary sponge titanium or titanium alloy (for example, Ti-6Al-4V alloy) scrap may be used as a raw material. Based on this knowledge, the present invention has been made.

上記課題を解決するために、本発明に係る高比強度α+β型チタン合金は、質量%で、Al:7.1〜10%、Fe:0.1〜3.0%、C:0.5%以下、O:0.05〜0.5%、N:0.5%以下を含み、残部がTi及び不可避的不純物からなることを特徴とする。
この場合に、前記高比強度α+β型チタン合金は、更に、質量%で、V:0.01〜2.0%を含むことが望ましい。
In order to solve the above-mentioned problems, the high specific strength α + β type titanium alloy according to the present invention is mass%, Al: 7.1 to 10%, Fe: 0.1 to 3.0%, C: 0.5. %: O: 0.05 to 0.5%, N: 0.5% or less, and the balance is made of Ti and inevitable impurities.
In this case, it is desirable that the high specific strength α + β-type titanium alloy further includes V: 0.01 to 2.0% by mass.

この場合に、前記高比強度α+β型チタン合金は、更に、Cr、Ni及びMoからなる群から選ばれる少なくとも一種又は二種以上を含み、それらの総量が、質量%で、1%以下であることが望ましい。   In this case, the high specific strength α + β type titanium alloy further includes at least one or two or more selected from the group consisting of Cr, Ni and Mo, and the total amount thereof is 1% or less by mass%. It is desirable.

上記課題を解決するために、本発明に係る前記高比強度α+β型チタン合金の製造方法は、質量%で、Fe:0.1〜2.0%を含有したスポンジチタン及び/又はチタン合金スクラップを原料とすることができる。   In order to solve the above-mentioned problems, the method for producing the high specific strength α + β-type titanium alloy according to the present invention is a titanium sponge and / or titanium alloy scrap containing Fe: 0.1 to 2.0% by mass%. Can be used as a raw material.

本発明に係る高比強度α+β型チタン合金は、β安定化元素である高価なVをβ安定化元素である安価なFeに置換し、α安定化元素である軽量で安価なAlの添加量を増加させたものであるため、低廉化及び高比強度化が達成されるという効果がある。
本発明に係る高比強度α+β型チタン合金の製造方法によれば、二級品スポンジチタン及び/又はチタン合金スクラップを原料として用いることができるため、低廉化及び高比強度化を達成することができるという効果がある。
The high specific strength α + β type titanium alloy according to the present invention replaces expensive V, which is a β-stabilizing element, with cheap Fe, which is a β-stabilizing element, and adds an amount of light and inexpensive Al, which is an α-stabilizing element. Therefore, there is an effect that low cost and high specific strength are achieved.
According to the method for producing a high specific strength α + β type titanium alloy according to the present invention, secondary sponge titanium and / or titanium alloy scrap can be used as a raw material, so that low cost and high specific strength can be achieved. There is an effect that can be done.

以下に、本発明に係る高比強度α+β型チタン合金の成分組成を限定する理由について説明する。尚、以下において%とは、明示する場合を除いて質量%を意味する。
Al:7.1〜10.0%
Alは、主として、高比強度α+β型チタン合金のα相に固溶してα相を強化する元素である(α安定化元素)。また、Alは、高比強度α+β型チタン合金よりも軽量であるため、高比強度を達成しやすい。これらの理由から、本発明においては、Alが添加される。Alの下限を7.1%としたのは、それ以上の添加量にすると従来品に比べて高比強度化の効果が高いからである。一方、Alの上限を10.0%としたのは、それ以上過剰にAlを添加すると、金属間化合物TiAlを析出し、合金を脆化するからである。
The reason for limiting the component composition of the high specific strength α + β type titanium alloy according to the present invention will be described below. In the following, “%” means “% by mass” unless otherwise specified.
Al: 7.1 to 10.0%
Al is an element mainly strengthening the α phase by dissolving in the α phase of the high specific strength α + β type titanium alloy (α stabilizing element). Moreover, since Al is lighter than high specific strength α + β type titanium alloy, it is easy to achieve high specific strength. For these reasons, Al is added in the present invention. The reason why the lower limit of Al is set to 7.1% is that if it is added more than that, the effect of increasing the specific strength is higher than that of the conventional product. On the other hand, the upper limit of Al is set to 10.0% because if an excessive amount of Al is added, the intermetallic compound Ti 3 Al is precipitated and the alloy becomes brittle.

Fe:0.1〜3.0%
Feは、β相を安定化し、合金強度を高めることができる元素であり、安価でもある。従って、Feは、β相安定化、高比強度化及び低廉化を目的として添加される元素である。このFeは、高純度のFe源(例えば、電解鉄等)に加えて、Feを相対的に多量に含む二級品スポンジチタンやステンレス鋼スクラップ等を用いることができる。Feの下限を0.1%としたのは、添加量がそれよりも少ないと、β相の安定化や高比強度化の効果が少なくなるためである。一方、Feの上限を3.0%としたのは、添加量がそれより多いと合金硬さが増すからである。
Fe: 0.1 to 3.0%
Fe is an element that can stabilize the β phase and increase the alloy strength, and is also inexpensive. Therefore, Fe is an element added for the purpose of stabilizing the β phase, increasing the specific strength, and reducing the cost. As this Fe, in addition to a high-purity Fe source (for example, electrolytic iron or the like), a secondary sponge titanium or stainless steel scrap containing a relatively large amount of Fe can be used. The reason why the lower limit of Fe is set to 0.1% is that if the addition amount is less than that, the effect of stabilizing the β phase and increasing the specific strength is reduced. On the other hand, the upper limit of Fe is set to 3.0% because the alloy hardness increases when the added amount is larger than that.

C:0.5%以下
Cは、α相に固溶してα相を強化する元素である(α安定化元素)。Cは、任意的に添加される元素である。Cを過剰に含有させると、延性を低下させる。そこで、Cの上限は、0.5%以下とするとよい。
C: 0.5% or less C is an element that solidifies in the α phase and strengthens the α phase (α stabilizing element). C is an element optionally added. When C is contained excessively, ductility is reduced. Therefore, the upper limit of C is preferably 0.5% or less.

O:0.05〜0.5%
Oは、α相に固溶してα相を強化する元素である(α安定化元素)。その効果を得るためには、0.05%以上が好ましい。一方、Oの上限を0.5%としたのは、添加量がそれよりも多いと、延性を低下させるからである。
O: 0.05 to 0.5%
O is an element that dissolves in the α phase and strengthens the α phase (α stabilizing element). In order to acquire the effect, 0.05% or more is preferable. On the other hand, the upper limit of O is set to 0.5% because the ductility is lowered when the added amount is more than that.

N:0.5%以下
Nは、α相に固溶してα相を強化する元素である(α安定化元素)。Nは、任意的に添加される元素である。Nを過剰に含有させると、TiNのような介在物を作るため、低密度介在物として疲労破壊の起点となる。そこで、Nの上限は、0.5%以下とするとよい。
N: 0.5% or less N is an element that solidifies into the α phase and strengthens the α phase (α stabilizing element). N is an element that is optionally added. When N is contained excessively, inclusions such as TiN are formed, and therefore, fatigue cracks are generated as low density inclusions. Therefore, the upper limit of N is preferably 0.5% or less.

V:0.01〜2.0%
Vは、β相を安定化し、熱間成形性、熱処理性を改善する元素である(β相安定化元素)。Vは、任意的に添加される元素である。従って、Vを添加する場合には、原料として用いるチタン合金(例えば、Ti−6Al−4V合金)のスクラップに含有されているVを用いることができる。Vの下限を0.01%としたのは、それよりも添加量が少ないとβ相の安定化、熱間成形性、熱処理性の改善効果が少ないからである。一方、Vの上限を2.0%としたのは、重量の増加や高価格化を回避するためである。
V: 0.01 to 2.0%
V is an element that stabilizes the β phase and improves hot formability and heat treatment properties (β phase stabilizing element). V is an element optionally added. Therefore, when adding V, V contained in the scrap of the titanium alloy (for example, Ti-6Al-4V alloy) used as a raw material can be used. The reason why the lower limit of V is set to 0.01% is that if the amount added is less than that, the effect of improving the β-phase stabilization, hot formability, and heat treatment properties is small. On the other hand, the reason why the upper limit of V is set to 2.0% is to avoid an increase in weight and an increase in price.

Cr+Ni+Mo≦1.0%
Cr、Ni及びMoは、β相を安定化し、熱間成形性、熱処理性を改善する元素である(β安定化元素)。従って、Cr、Ni、Moを添加する場合には、β相安定化効果、熱間成形性、熱処理性の改善効果を得るために、Cr、Ni、Moのうちの一種又は二種以上を単独又は総量で1.0%以下になるように添加する。これらの元素を添加する場合、成分調整された高純度品を意図的に添加してもよいし、ステンレス鋼スクラップやチタン合金スクラップを使用する場合に元々含有されているものを付随的に添加してもよい。Cr、Ni及びMoのうちの一種又は二種以上を単独又は総量で1.0%以下としたのは、1.0%を超えると、重量の増加や高価格となるためである。
Cr + Ni + Mo ≦ 1.0%
Cr, Ni and Mo are elements that stabilize the β phase and improve hot formability and heat treatment (β stabilizing element). Therefore, when adding Cr, Ni, Mo, in order to obtain the effect of improving the β phase stabilization effect, hot formability, heat treatment, one or more of Cr, Ni, Mo alone Alternatively, it is added so that the total amount is 1.0% or less. When these elements are added, high-purity products whose components are adjusted may be added intentionally, or those originally contained when using stainless steel scrap or titanium alloy scrap are added incidentally. May be. The reason why one or two or more of Cr, Ni and Mo are used alone or in total is 1.0% or less is that if the content exceeds 1.0%, the weight increases and the price increases.

次に、本発明に係る高比強度α+β型チタン合金の製造方法について説明する。本発明に係る高比強度α+β型チタン合金の製造方法は、質量%で、Al:7.1〜10%、Fe:0.1〜3.0%、C:0.5%以下、O:0.05〜0.5%、N:0.5%以下を含み、必要に応じて、更に、V:0.01〜2.0%、を含み、更に、Cr、Ni及びMoからなる群から選ばれる少なくとも一種又は二種以上を含み、その群の総量が、質量%で、1%以下であることを満たし、かつ、残部がTi及び不可避的不純物からなる高比強度α+β型チタン合金の製造方法において、原料として、質量%で、Fe:0.1〜2.0%を含有したスポンジチタン及び/又はチタン合金スクラップを原料とする方法である。原料として、必要に応じて合金元素、通常のスポンジチタン、ステンレス鋼等の鉄合金スクラップ、チタン合金スクラップの一種又は二種以上を併用することができる。   Next, a method for producing a high specific strength α + β type titanium alloy according to the present invention will be described. The production method of the high specific strength α + β type titanium alloy according to the present invention is mass%, Al: 7.1 to 10%, Fe: 0.1 to 3.0%, C: 0.5% or less, O: 0.05 to 0.5%, N: 0.5% or less, and if necessary, V: 0.01 to 2.0%, and a group consisting of Cr, Ni and Mo A high specific strength α + β type titanium alloy comprising at least one or two or more selected from the group, the total amount of the group being 1% by mass or less, and the balance being Ti and inevitable impurities In the production method, as a raw material, sponge titanium and / or titanium alloy scrap containing Fe: 0.1 to 2.0% by mass is used as a raw material. As a raw material, one or more of alloy elements, iron alloy scraps such as ordinary sponge titanium and stainless steel, and titanium alloy scraps can be used in combination as necessary.

本発明に係る高比強度α+β型チタン合金を製造するために、原料として、Feを0.1〜2.0%含有するスポンジチタンを用いるのは、Feが主要な添加元素(Fe:0.1〜3.0%)であるため、Feを含むような低品位のスポンジチタンを原料として使用することができるからである。また、Feがスポンジチタンに分散しているため、合金にする場合に偏析が少なくなる効果を得ることができる。   In order to produce a high specific strength α + β type titanium alloy according to the present invention, sponge titanium containing 0.1 to 2.0% Fe is used as a raw material because Fe is the main additive element (Fe: 0.0. This is because a low-quality sponge titanium containing Fe can be used as a raw material. Further, since Fe is dispersed in sponge titanium, an effect of reducing segregation can be obtained when an alloy is used.

更に、本発明に係る高比強度α+β型チタン合金を製造するために、原料として、チタン合金スクラップ、例えば、Ti−6Al−4V合金スクラップを用いると、適量のVが添加されたチタン合金が得られる。
更に、本発明に係る高比強度α+β型チタン合金を製造するために、原料として、ステンレス鋼等の鉄合金スクラップを使用することができる。そのため、製造コストを低減させることができる。また、鉄合金スクラップには、Ni、Cr、Moが含まれている場合があるため、これらを含む鉄合金スクラップを原料に用いると得られるチタン合金中にこれらが混入することになる。これらの元素は、その含有量が所定の範囲内であれば、特性を劣化させることなく、むしろ、β相の安定化、熱間成形性や熱処理性を改善することができる。
Furthermore, when a titanium alloy scrap, for example, a Ti-6Al-4V alloy scrap, is used as a raw material for producing a high specific strength α + β type titanium alloy according to the present invention, a titanium alloy to which an appropriate amount of V is added is obtained. It is done.
Furthermore, in order to produce the high specific strength α + β type titanium alloy according to the present invention, iron alloy scrap such as stainless steel can be used as a raw material. Therefore, manufacturing cost can be reduced. Moreover, since the iron alloy scrap may contain Ni, Cr, and Mo, these are mixed in the titanium alloy obtained when the iron alloy scrap containing these is used as a raw material. If the content of these elements is within a predetermined range, the β phase can be stabilized, hot formability and heat treatment can be improved without deteriorating the characteristics.

次に、本発明の一実施形態に係る高比強度α+β型チタン合金を製造する方法について説明する。尚、この実施形態は単なる例示にすぎず、本発明を限定するものではない。   Next, a method for producing a high specific strength α + β type titanium alloy according to an embodiment of the present invention will be described. In addition, this embodiment is only a mere illustration and does not limit this invention.

(試験片の作製)
表1に各実施例及び各比較例をまとめて示す。これらの各実施例及び各比較例について、Feを0.58%、Oを0.07%含有する二級品スポンジチタン、Alペレット、酸素含有量調整用TiO、Fe含有量調整用電解鉄、Feを0.024%、Oを0.028%含有する通常のスポンジチタン、ステンレス鋼スクラップ及びチタン合金スクラップ(Ti−6Al−4V合金スクラップ)のうちの一種又は二種以上を準備し、表1に示す各成分組成となるように所定量秤量した。
(Preparation of test piece)
Table 1 summarizes each example and each comparative example. For each of these Examples and Comparative Examples, secondary sponge titanium containing 0.58% Fe and 0.07% O, Al pellet, TiO 2 for adjusting oxygen content, and electrolytic iron for adjusting Fe content And one or more of ordinary sponge titanium, stainless steel scrap and titanium alloy scrap (Ti-6Al-4V alloy scrap) containing 0.024% Fe and 0.028% O, A predetermined amount was weighed so that each component composition shown in 1 was obtained.

次に、各実施例及び各比較例について、その所定量秤量した各原料をプラズマスカル炉に投入するとともに、溶解・鋳造を行い、各実施例及び各比較例について、直径100mm、質量約6kgのインゴットを溶製した。その各インゴットの成分組成を確認したところ、表1に示したとおりであった。
次に、各インゴットを1000℃に加熱し、熱間鍛造によって直径20mmの丸棒を作製した。更に、各丸棒に750℃で二時間の熱処理を加えて空冷した。その後、その熱処理後の各丸棒から機械加工によってASTM E8に規定される3号引張試験片(直径6.25mm、標点距離25mm)を作製し、得られた各試験片を各実施例及び各比較例についての試験片とした。
(評価試験及び評価)
引張試験は、インストロン型引張試験器を用いてクロスヘッド速度を5×10−5m/sとして行った。その結果は表1に示す。また、比強度は水浸法で比重を測定し、算出することにより求めた。
Next, for each example and each comparative example, each raw material weighed in a predetermined amount is put into a plasma skull furnace and melted and cast. The ingot was melted. When the component composition of each ingot was confirmed, it was as shown in Table 1.
Next, each ingot was heated to 1000 ° C., and a round bar having a diameter of 20 mm was produced by hot forging. Furthermore, each round bar was air-cooled by applying a heat treatment at 750 ° C. for 2 hours. Thereafter, No. 3 tensile test piece (diameter 6.25 mm, gauge distance 25 mm) defined in ASTM E8 was produced from each round bar after the heat treatment by machining, and each obtained test piece was used in each Example and It was set as the test piece about each comparative example.
(Evaluation test and evaluation)
The tensile test was performed using an Instron type tensile tester with a crosshead speed of 5 × 10 −5 m / s. The results are shown in Table 1. The specific strength was obtained by measuring and calculating the specific gravity by a water immersion method.

Figure 2007239030
Figure 2007239030

実施例1〜6は、引張強さが900MPaを超えるとともに、比強度も200を超えたため、良好な結果であった。比較的軽量でα相の強度を高めるAlを7.1〜10.0%含有させるとともに、β相の強度を高めるFeを0.1〜3.0%含有させたためである。
比較例1〜2は、比較例1の引張強さが比較的高かったが、比較例2の引張強さが900MPaを下回り、また、比較例1〜2のいずれも比強度が200以下であったため不良な結果であった。また、比較例3は、鍛造割れを起こしたため、引張強さ及び比強度の測定ができなかった。特に、比較例3はAlを多めに含有させたものであるが、このことから、Alを多めに含有させすぎると却ってよくないことが判った。
Examples 1-6 were good results because the tensile strength exceeded 900 MPa and the specific strength exceeded 200. This is because 7.1 to 10.0% of Al that is relatively light and increases the strength of the α phase is contained, and 0.1 to 3.0% of Fe that increases the strength of the β phase is contained.
In Comparative Examples 1 and 2, the tensile strength of Comparative Example 1 was relatively high, but the tensile strength of Comparative Example 2 was less than 900 MPa, and each of Comparative Examples 1 and 2 had a specific strength of 200 or less. Therefore, it was a bad result. Moreover, since the comparative example 3 raise | generated the forge crack, the measurement of tensile strength and specific strength was not able to be performed. In particular, Comparative Example 3 contains a large amount of Al. From this, it has been found that if too much Al is contained, it cannot be rejected.

以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は上記実施の形態に何ら限定されるものではない。   Although one embodiment of the present invention has been described above, the present invention is not limited to the above embodiment.

本発明に係る高比強度α+β型チタン合金及びその製造方法は、低廉化を実現しつつ、軽量化及び高比強度化を達成するものであるから、民生品分野(スポーツ(ゴルフクラブヘッド)、自動車材料、化学プラント、海水利用分野、建材、医療、装身具)、航空機分野等その他幅広い分野において適用することができる。   Since the high specific strength α + β type titanium alloy and the manufacturing method thereof according to the present invention achieve a reduction in weight and a high specific strength while realizing a reduction in cost, the field of consumer products (sports (golf club head), It can be applied in a wide range of fields such as automobile materials, chemical plants, seawater use fields, building materials, medical care, jewelry), aircraft fields, and the like.

Claims (4)

質量%で、Al:7.1〜10%、Fe:0.1〜3.0%、C:0.5%以下、O:0.05〜0.5%、N:0.5%以下を含み、残部がTi及び不可避的不純物からなる高比強度α+β型チタン合金。   In mass%, Al: 7.1 to 10%, Fe: 0.1 to 3.0%, C: 0.5% or less, O: 0.05 to 0.5%, N: 0.5% or less A high specific strength α + β-type titanium alloy comprising the balance of Ti and inevitable impurities. 更に、質量%で、V:0.01〜2.0%を含むことを特徴とする請求項1に記載の高比強度α+β型チタン合金。   The high specific strength α + β type titanium alloy according to claim 1, further comprising V: 0.01 to 2.0% by mass. 更に、Cr、Ni及びMoからなる群から選ばれる少なくとも一種又は二種以上を含み、それらの総量が、質量%で、1%以下であることを特徴とする請求項1又は2に記載の高比強度α+β型チタン合金。   Furthermore, at least 1 type or 2 types or more chosen from the group which consists of Cr, Ni, and Mo is included, and those total amount is 1% or less by mass%, The high of Claim 1 or 2 characterized by the above-mentioned. Specific strength α + β type titanium alloy. 請求項1から3のいずれか一項に記載される高比強度α+β型チタン合金の製造方法において、
質量%で、Fe:0.1〜2.0%を含有したスポンジチタン及び/又はチタン合金スクラップを原料とすることを特徴とする高比強度α+β型チタン合金の製造方法。




In the manufacturing method of the high specific strength α + β-type titanium alloy according to any one of claims 1 to 3,
A method for producing a high specific strength α + β-type titanium alloy characterized by using sponge titanium and / or titanium alloy scrap containing Fe: 0.1 to 2.0% by mass as a raw material.




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