JP2013112862A - チタン合金およびその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】鉄、クロムを固溶限まで添加したチタン合金を効率よく製造する方法およびこの方法によって製造したチタン合金を提供する。
【解決手段】鉄またはクロムを単独で１〜１０ｍａｓｓ％、または鉄およびクロムを合計１〜２０ｍａｓｓ％含有しているα＋β型またはβ型チタン合金の製造方法であって、（１）チタン合金原料を水素化、脱水素化し、チタン合金粉末を得る工程、（２）前記チタン合金粉に鉄粉末および／またはクロム粉末を混合して、チタン合金複合粉末を得る工程、（３）前記チタン合金複合粉末をＨＩＰ処理する工程、（４）前記ＨＩＰ処理材を熱間塑性加工する工程を実施することを特徴とするα＋β型またはβ型チタン合金の製造方法。また、この方法で製造されたα＋β型またはβ型チタン合金。
【選択図】図１

Description

本発明は、高強度を要求されるチタン合金に係り、特に、粉末冶金により、チタン合金を製造する技術分野に関する。

軽くて高強度であるチタン合金は、航空機の部材として、あるいは、自動車の部品として、さらには一般の機械部品等で広く使用されている。材料強度の改善により材料の断面積を薄くすることが可能となるために、使用材料の重量削減につながることから、特に、重量削減を課題としている航空機部材、自動車部品の用途では材料強度の改善への要求が高い。

高強度チタン合金としては、Ｔｉ−６Ａｌ−４Ｖ合金が代表的で、さらに強度を高めた材料として、Ｔｉ−１０Ｖ−２Ｆｅ−３Ａｌ合金（１０−２−３合金）、Ｔｉ−１５Ｖ−３Ａｌ−３Ｃｒ−３Ｓｎ合金（１５−３−３−３合金）が広く知られている。

これらの合金は一般にインゴット溶製法で製造されており、強度を高くするために、β安定化元素であるＶ、Ｆｅ、Ｃｒを高濃度に含有させることが効果的であることが知られている。

しかしながら、材料強度の改善に効果的である鉄やクロム、バナジウムはいずれもインゴット溶製時に偏析しやすい元素であり、これらの元素の含有量を減らして、同等もしくは同等以上の強度を有するＴｉ−５Ａｌ−５Ｖ−５Ｍｏ−３Ｃｒ合金（５−５−５−３合金）、Ｔｉ−５Ａｌ−２Ｆｅ−３Ｍｏ合金（５２３ＡＦＭ合金）も報告されている。さらには、Ｔｉ−６Ａｌ−４Ｖ合金の加工性を改善したＴｉ−４．５Ａｌ−３Ｖ−２Ｆｅ−２Ｍｏ合金（ＳＰ７００合金）、Ｔｉ−５Ａｌ−４Ｖ−０．６Ｍｏ−０．４Ｆｅ合金（Ｔｉｍｅｔａｌ５４Ｍ合金）等も報告されている。

特に鉄、クロムはチタン合金インゴットが凝固するときの偏析が大きいために、実用合金での添加量が鉄は最大２％、クロムは最大４％と制限されているようである。すなわち、インゴット溶解製造法では、強度アップや高温特性改善に寄与の大きい鉄、クロムを固溶限一杯まで添加したチタン合金は、製造されていないのが実情のようである。

このような状況は、粉末冶金法を用いることによって改善することができる。すなわち、粉末冶金では、溶融・凝固のプロセスがないために、凝固に伴う偏析が発生しないので、固溶限まで配合しても偏析は生じない。しかしながら、現在のところ、粉末冶金法による鉄、クロムを固溶限まで添加したチタン合金は製造されていない。これは次の２つの理由によると思われる。

第一の理由はコストの問題である。高品質な焼結体の製造技術は、原料としてそれぞれの単体粉末を混合する素粉末混合法として確立されている（例えば、特許文献１参照）。

しかしながら、素粉末混合法の応用例は限定されているのが現状で、これは素粉末混合法で必要となる原料粉末が高価なことが一因である。すなわち、純チタン粉末、合金元素粉末または合金元素の母合金粉末ともに高価で、インゴット溶製法で作製したチタン合金よりも製造コストが高くなってしまうためである。

第二の理由は粉末冶金で製造したチタン合金の品質の問題である。ＨＩＰや真空ホットプレスを用いることによって、材料の密度を上げる技術は確立しているものの、疲労特性や高い引張り特性を要求される用途には使用されていない。これは、プロセスに起因する理由である。すなわち、粉末冶金材料には、インゴット溶解製造法で作られた材料のような塑性流動工程がないために、材料の信頼性の点で不十分と思われてしまうことが原因である。

特開平５−００９６３０号公報

以上のように、粉末冶金法によれば、偏析の問題は避けることができるものの、コストの問題、品質の問題で、鉄、クロムを固溶限まで添加したチタン合金は製造されていない。

本発明は、鉄、クロムを固溶限まで添加したチタン合金を効率よく製造する方法およびこれを用いたチタン合金を提供することを目的としている。

かかる実情に鑑みて、偏析の起こらない粉末冶金法でのチタン合金製造を種々検討してきたところ、α＋β型またはβ型チタン合金原料を水素化、脱水素化し、チタン合金粉末を得、このチタン合金粉末に鉄粉末、クロム粉末を単独で、または鉄粉末、クロム粉末を同時に混合して、チタン合金粉末とこれら粉末の複合粉末を得て、この粉末をＨＩＰし、さらに熱間押出等の熱間塑性加工を行うことによって、鉄、クロムを固溶限まで添加したチタン合金を製造できることを見出し、本発明を完成するに至った。

即ち、本発明は、鉄またはクロムを単独で１〜１０ｍａｓｓ％、または鉄およびクロムを合計１〜２０ｍａｓｓ％含有しているα＋β型またはβ型チタン合金の製造方法であって、
次の（１）〜（４）の工程
（１）チタン合金原料を水素化、脱水素化し、チタン合金粉末を得る工程
（２）前記チタン合金粉に鉄粉末および／またはクロム粉末を混合して、チタン合金複合粉末を得る工程
（３）前記チタン合金複合粉末をＨＩＰ処理する工程
（４）前記ＨＩＰ処理材を熱間塑性加工する工程
を実施することを特徴とするものである。

本発明に係るα＋β型またはβ型チタン合金の製造方法においては、前記熱間塑性加工が、熱間押出、熱間圧延、熱間鍛造のいずれかであることを好ましい態様としている。

本発明に係るα＋β型またはβ型チタン合金の製造方法においては、前記チタン合金原料がＴｉ−６Ａｌ−４Ｖ合金、Ｔｉ−１０Ｖ−２Ｆｅ−３Ａｌ合金、Ｔｉ−１５Ｖ−３Ａｌ−３Ｃｒ−３Ｓｎ合金、Ｔｉ−４．５Ａｌ−３Ｖ−２Ｆｅ−２Ｍｏ合金、Ｔｉ−５Ａｌ−５Ｖ−５Ｍｏ−３Ｃｒ合金、Ｔｉ−５Ａｌ−２Ｆｅ−３Ｍｏ合金、Ｔｉ−５Ａｌ−４Ｖ−０．６Ｍｏ−０．４Ｆｅ合金であることを好ましい態様としている。

また、本発明のα＋β型またはβ型チタン合金は、上記いずれかに記載の方法で製造されたことを特徴とするものである。

本発明に係るα＋β型またはβ型チタン合金においては、引っ張り強さが１０００ＭＰａ〜１、８００ＭＰａ、伸びが８％〜１５％であることを好ましい態様としている。

即ち本発明に係るα＋β型またはβ型チタン合金の原料は、α＋β型またはβ型チタン合金であり、切削切粉等のスクラップが使用可能である。また、添加混合する鉄粉、クロム粉以外の成分元素はすでに含有されているために、合金元素の粉末を準備する必要がなく素粉末混合法の欠点である「原料がコスト高である」ことを解決するものである。

適切な条件でＨＩＰ処理を行えば、材料の緻密化が可能である。さらにＨＩＰ処理した材料を熱間塑性加工することによって、焼結体を所定の寸法に成形加工できるのみならず、材料に塑性流動を与えることになり、引っ張り強さと伸びのバランスが良い材料が得られ、材料の信頼性が格段に向上する。

ＨＩＰ処理、熱間塑性加工処理により材料製造コストは高くなることが課題であるが、最終的に得られる鉄、クロムを固溶限まで添加したチタン合金の特性が、現有のインゴット溶解製造法で作られるα＋β型またはβ型チタン合金と比べて格段に向上しているので、製造コスト高はこれにより解消することができるという効果を奏するものである。

本発明のチタン合金材の製造工程を示すフロー図である。

本発明の最良の実施形態について図面を参照しながら以下に説明する。
図１は、本発明に係るチタン合金焼結体の製造に係る好ましい態様を表している。本発明に係るチタン合金原料は、チタン合金切粉、チタン合金鍛造片、あるいは、チタン合金棒の端材等の、当初より所望の成分を有する合金スクラップを原料として用いることが好ましい。前記したような切粉やスクラップ材を用いることにより、製品とされるチタン合金の製造コストを抑制することができるという効果を奏するものである。

これらのチタン合金スクラップ（以降、単に「チタン合金原料」と略称する場合がある。）は、事前に所定の長さ、あるいは、大きさにサイジングしておくことが好ましい。例えば、合金切粉の場合には、１００ｍｍ以下の長さに、事前に切断しておくことが好ましい。前記のような長さに切断しておくことにより、次工程の水素化工程を効率よく進めることができるという効果を奏するものである。

また、鍛造片のようなブロック状の合金スクラップであっても水素化炉に入る程度の大きさであれば、特に事前処理の必要はない。

前記のように処理して調整されたチタン合金原料は、水素雰囲気下での水素化処理工程に供される。水素化処理は、５００〜６５０℃の温度域で行なうことが好ましい。合金原料の水素化処理反応は、発熱反応であるため、水素化反応の進行に伴い、加熱炉による昇温操作は不要であり自発的に水素化反応を進めることができる。

水素化処理された合金原料（以降、単に「水素化チタン合金」と略称する場合がある。）は、室温まで冷却後、アルゴンガス等の不活性雰囲気で所定の粒度になるまで粉砕・篩別することが好ましい。

続いて、粉末状に粉砕・篩別された水素化チタン合金粉は、減圧雰囲気に保持された雰囲気中で、高温域まで加熱処理することにより脱水素処理することが好ましい。脱水素処理温度は、５００℃〜８００℃の温度域で行うことが好ましい。脱水素反応は、前記の水素化処理反応と異なり吸熱反応であるために、水素化合金粉からの水素の発生がなくなるまで、加熱操作が必要とされる。

前記脱水素処理が完了した水素化チタン合金粉は、相互に焼結している場合があり、この場合には、軽い粉砕（解砕と呼ぶ場合がある）および篩別処理を行なうことが好ましい。解砕、篩別処理により、チタン合金粉の粒度を、１μｍ〜１５０μｍの範囲に整粒しておくことが好ましい。

脱水素処理後、解砕および篩別されたチタン合金粉に、本発明に用いる鉄粉、またはクロム粉を単独で、またはこれら２種の粉末を同時に配合することにより、本発明に係るチタン合金複合粉を得ることができる。

本発明で使用する鉄粉、またはクロム粉は、２Ｎ５〜４Ｎ５程度の純度を有しているものが好ましく、市販されている粉末状の試料を用いることができる。粉末状の試料が入手困難な場合は、塊状試料を粉砕・篩別して得られた粉末を使用することができる。

本発明では、チタン合金粉に対して、第三成分として、鉄粉、またはクロム粉を配合することが好ましい。その配合比率は、これらの金属粉が単独添加される場合には、チタン合金粉の質量に対して、１〜１０ｍａｓｓ％の範囲に配合することが好ましい。

また、鉄粉、クロム粉が２種同時に配合される場合の配合比率は、チタン合金粉の質量に対して、合計で１〜２０ｍａｓｓ％の範囲に配合することが好ましい。

ここで、鉄粉、またはクロム粉の添加量をこのようにするのは、固溶度を考慮してのことである。すなわち、ベータチタン中への鉄の最大個溶度は、２４．７ｍａｓｓ％であり、クロムはベータチタンと全率固溶である。

最大固溶度を超えた量の添加は金属間化合物の析出を引き起こし、材料の脆化につながるので避けなければならない。実際の加工温度は最大固溶度を示す温度より低いために、溶解度の減少も考え、単独での添加の場合最大１０ｍａｓｓ％、２種の金属を同時添加する場合は、合計で最大２０ｍａｓｓ％とするものである。

チタン合金が例えばＴｉ−１０Ｖ−２Ｆｅ−３Ａｌ合金のように、鉄、クロムを含有している場合は、合金が含んでいる量と添加した量の合計が上記の濃度範囲になるように設計することが好ましい。

本発明では、上述の方法で得られたチタン合金複合粉を軟鋼カプセルに充填して脱気後真空封入して（β変態点−１００℃）〜（β変態点＋１００℃）の温度において５０〜２００ＭＰａの圧力で１〜５Ｈｒ、ＨＩＰ処理することが好ましい。

あるいは、チタン合金複合粉をＣＩＰラバーに充填して、１００〜２００ＭＰａで処理した後、前記ＣＩＰ処理で形成されたチタン合金材を、ＨＩＰカプセルに充填して、ＨＩＰ処理することが好ましい。このような処理を行なうことにより緻密化されたチタン合金材料を得ることができる。

ＨＩＰ処理の温度と圧力は、カプセル材と、鉄、クロムを含有したチタン合金材のその温度における変形抵抗を考慮して選定することができる。ＨＩＰ前にＣＩＰ処理を行うことによって、カプセルに充填するチタン合金の充填密度を高くすることができるので、ＨＩＰ工程での収縮が少なくて緻密化が完了するために、ＨＩＰによる材料の変形が小さくなるメリットがある。

次に、ＨＩＰ処理により緻密化した鉄、またはクロムを含有したチタン合金材を熱間塑性加工して所定の寸法の棒材に加工することが好ましい。熱間塑性加工にあたっては、（β変態点−２００℃）〜（β変態点＋１００℃）の温度に１〜２Ｈｒ保持して、加工処理することが好ましい。なお、上記温度範囲のうち、圧延の下限はβ変態点−２００℃であり、押出と段造の下限はβ変態点−１００℃である。

前記熱間塑性加工温度が、圧延の場合は（β変態点−２００℃）、押出と鍛造の場合は（β変態点−１００℃）よりも低温側にある場合には、材料の変形抵抗が大きく、材料を最後まで加工することができないので好ましくない。一方、熱間塑性加工温度が、（β変態点＋１００℃）以上である場合には、熱間塑性加工材の結晶粒が粗大になる傾向を示して好ましくない。

よって、本発明に係る熱間塑性加工温度は、（β変態点−２００℃あるいは−１００℃）〜（β変態点＋１００℃）の範囲とすることが好ましい。

本発明においては、チタン合金中に固溶させる鉄、またはクロムは、従来のような溶解法に比べて、単独添加の場合で１〜１０ｍａｓｓ％、同時添加の場合で１〜２０ｍａｓｓ％の高い範囲まで偏析なく含有させることができるという効果を奏するものである。その結果、チタン合金材料の機械的特性を効果的に向上できるという効果を奏するものである。例えば、引張り強さは鉄、またはクロム無添加合金と比べて１０％〜３０％大きな値を示す。引張り強さが極めて大きい材料も可能であるし、強さと伸びのバランスのとれた材料も可能である。強さと伸びのバランスのとれた材料の一例としては、伸びは１０％以上と殆ど低下がないままに、引張り強さが鉄、またはクロム無添加材と比べて２０％増しの材料が可能である。

また、本発明においては原料としてチタン合金スクラップを使うことができ、鉄、またはクロム以外の合金元素の粉末を準備する必要がないために、原料代の大幅低減が可能になる、という効果を有する。素粉末混合法で原料粉末を準備する場合と比較して、本発明に従えば原料コストは最大で７０％まで低減可能である。

以下、実施例および比較例によって、本発明をより具体的かつ詳細に説明する。
［実施例１］（６４合金に鉄を６％添加、熱間押出加工）
Ｔｉ−６Ａｌ−４Ｖ合金切粉を真空で加熱し、炉内温度が６００℃になった時点で加熱を停止し、水素ガスを導入して切粉を水素化した。冷却後合金水素化物を取り出し、ＡＣＭ粉砕装置で粉砕、分級装置で−１５０μｍに篩別した。次に、合金水素化物を６５０℃まで真空加熱し、脱水素処理した。脱水素した６４合金粉末は軽く凝集しており、解砕装置で解砕し、−１５０μｍに篩別し、Ｔｉ−６Ａｌ−４Ｖ合金粉末を得た。この粉末１０ｋｇに、ＢＡＳＦ社製のカルボニル鉄粉（ＣＦグレード）０．６ｋｇ（６ｍａｓｓ％）Ｖ型混合器で混合し、Ｔｉ−６Ａｌ−４Ｖ合金粉末と鉄粉末の混合粉末を得た。

この混合粉末を内径２００ｍｍの軟鋼カプセルに充填し、９８０℃、１００ＭＰａ、１Ｈｒの条件でＨＩＰ処理した。Ｔｉ−６Ａｌ−４Ｖ合金に鉄を６％添加した合金のβ変態点は約９３０℃であり、ＨＩＰ温度９８０℃はβ変態点より５０℃高い温度となる。ＨＩＰ処理後、カプセルを除去し、表面を平滑になるまで切削したところ、密度は真密度比１００％であることが確認された。この材料をφ１５０ｍｍｘ９０ｍｍに切削加工し、熱間押出用のビレットとした。

熱間押出は、材料を８９０℃に１Ｈｒ加熱してφ３５ｍｍのダイスを用いて実施した。８９０℃はβ変態点より４０℃低い温度である。なお、熱間押出に当ってはビレットを直接押出しても良いし、軟鋼カプセルに充填してから押出しても良いが、ここではカプセルに充填しないで直接押出を行った。押出材から引張り試験片を切り出し、引張り試験を行ったところ、引っ張り強さ１，４００ＭＰａ、伸び１２％の結果が得られた。１,４００ＭＰａの引っ張り強さは、インゴット溶解製造法で得られている６４合金の値（９８０ＭＰａ）と比べて約４０％高い値であった。

［比較例１］（６４合金、鉄、クロム無添加、熱間押出）
実施例１で得られたＴｉ−６Ａｌ−４Ｖ合金粉末に、鉄粉、クロム粉を添加することなく、実施例１と同じ手順で、ＨＩＰ、熱間押出を実施した。ＨＩＰ条件は９３０℃、２００ＭＰａ、１Ｈｒとした。ここで、Ｔｉ−６Ａｌ−４Ｖ合金のβ変態点は９８０℃と推定され、９３０℃はβ変態点−５０℃となる。熱間押出はβ変態点より５０℃低い９３０℃で実施した。この材料の引張り試験結果は、引っ張り強さ９８０ＭＰａ、伸び１４％であり、インゴット溶解製造法でえられている６４合金の値とほぼ同じであった。

［実施例２］（６４合金に鉄を９％添加、熱間押出）
実施例１で得られたＴｉ−６Ａｌ−４Ｖ合金粉末１０ｋｇに、鉄粉を０．９ｋｇ（９ｍａｓｓ％）添加混合して、Ｔｉ−６Ａｌ−４Ｖ合金粉末と鉄粉末の混合粉末を得た。この粉末をＨＩＰ処理、熱間押出処理し、得られた押出棒の引張り試験を実施した。ＨＩＰ条件、熱間押出条件、引張り試験結果は表１に示したとおりである。なお、ＨＩＰ、熱間押出は合金組成によって温度を変化させたが、ＨＩＰの圧力と時間、熱間押出の加熱時間と押出径は、実施例１から実施例１０、比較例１から比較例７の試験で、全て実施例１と同じとした。

［実施例３］（６４合金にクロムを６％添加、熱間押出）
実施例１で得られたＴｉ−６Ａｌ−４Ｖ合金粉末１０ｋｇに、日本重化学工業株式会社製の電解クロムを粉砕、５０メッシュで篩別したクロム粉を０．６ｋｇ添加混合して、Ｔｉ−６Ａｌ−４Ｖ合金粉末とクロム粉末の混合粉末を得た。この粉末をＨＩＰ処理、熱間押出処理し、得られた押出棒の引張り試験を実施した。ＨＩＰ条件、熱間押出条件、引張り試験結果は表１に示したとおりである。

［実施例４］（６４合金に鉄とクロムをそれぞれ６％、合計で１２％添加、熱間押出）
実施例１で得られたＴｉ−６Ａｌ−４Ｖ合金粉末１０ｋｇに、鉄粉０．６ｋｇとクロム粉０．６ｋｇを添加混合して、Ｔｉ−６Ａｌ−４Ｖ合金粉末と鉄粉末、クロム粉末の混合粉末を得た。この粉末をＨＩＰ処理、熱間押出処理し、得られた押出棒の引張り試験を実施した。ＨＩＰ条件、熱間押出条件、引張り試験結果は表１に示したとおりである。

［実施例５］（Ｔｉ−１０Ｖ−２Ｆｅ−３Ａｌ合金に鉄を６％添加、熱間押出）
Ｔｉ−１０Ｖ−２Ｆｅ−３Ａｌ合金切粉を真空で加熱し、炉内温度が６００℃になった時点で加熱を停止し、水素ガスを導入して切粉を水素化した。冷却後合金水素化物を取り出し、ＡＣＭ粉砕装置で粉砕、分級装置で−１５０μｍに篩別した。次に、合金水素化物を６５０℃まで真空加熱し、脱水素処理した。脱水素した合金粉末は軽く凝集しており、解砕装置で解砕し、−１５０μｍに篩別し、Ｔｉ−１０Ｖ−２Ｆｅ−３Ａｌ合金粉末を得た。この粉末１０ｋｇに、ＢＡＳＦ社製のカルボニル鉄粉（ＣＦグレード）０．６ｋｇをＶ型混合器で混合し、Ｔｉ−１０Ｖ−２Ｆｅ−３Ａｌ合金粉末と鉄粉末の混合粉末を得た。この粉末をＨＩＰ処理、熱間押出処理し、得られた押出棒の引張り試験を実施した。ＨＩＰ条件、熱間押出条件、引張り試験結果は表１に示したとおりである。

［比較例２］（Ｔｉ−１０Ｖ−２Ｆｅ−３Ａｌ合金、Ｆｅ、Ｃｒ無添加、熱間押出）
実施例５で得られたＴｉ−１０Ｖ−２Ｆｅ−３Ａｌ合金粉末に、鉄粉、クロム粉を添加することなく、実施例５と同じ手順で、ＨＩＰ処理、熱間押出処理し、得られた押出棒の引張り試験を実施した。ＨＩＰ条件、熱間押出条件、引張り試験結果は表１に示したとおりである。

［実施例６］（Ｔｉ−１５Ｖ−３Ａｌ−３Ｃｒ−３Ｓｎ合金にＦｅを６％添加、熱間押出）
Ｔｉ−１５Ｖ−３Ａｌ−３Ｃｒ−３Ｓｎ合金切粉を真空で加熱し、炉内温度が６００℃になった時点で加熱を停止し、水素ガスを導入して切粉を水素化した。冷却後合金水素化物を取り出し、ＡＣＭ粉砕装置で粉砕、分級装置で−１５０μｍに篩別した。次に、合金水素化物を６５０℃まで真空加熱し、脱水素処理した。脱水素した合金粉末は軽く凝集しており、解砕装置で解砕し、−１５０μｍに篩別し、Ｔｉ−１５Ｖ−３Ａｌ−３Ｃｒ−３Ｓｎ合金粉末を得た。この粉末１０ｋｇに、ＢＡＳＦ社製のカルボニル鉄粉（ＣＦグレード）０．６ｋｇをＶ型混合器で混合し、Ｔｉ−１５Ｖ−３Ａｌ−３Ｃｒ−３Ｓｎ合金粉末とＦｅ粉末の混合粉末を得た。この粉末をＨＩＰ処理、熱間押出処理し、得られた押出棒の引張り試験を実施した。ＨＩＰ条件、熱間押出条件、引張り試験結果は表１に示したとおりである。

［比較例３］（Ｔｉ−１５Ｖ−３Ａｌ−３Ｃｒ−３Ｓｎ合金、鉄、クロム無添加、熱間押出）
実施例６で得られたＴｉ−１５Ｖ−３Ａｌ−３Ｃｒ−３Ｓｎ合金粉末に、鉄粉、クロム粉を添加することなく、実施例６と同じ手順で、ＨＩＰ処理、熱間押出処理し、得られた押出棒の引張り試験を実施した。ＨＩＰ条件、熱間押出条件、引張り試験結果は表１に示したとおりである。

［実施例７］（Ｔｉ−４．５Ａｌ−３Ｖ−２Ｆｅ−２Ｍｏ合金にＦｅを６％添加、熱間押出）
Ｔｉ−４．５Ａｌ−３Ｖ−２Ｆｅ−２Ｍｏ合金切粉を真空で加熱し、炉内温度が６００℃になった時点で加熱を停止し、水素ガスを導入して切粉を水素化した。冷却後合金水素化物を取り出し、ＡＣＭ粉砕装置で粉砕、分級装置で−１５０μｍに篩別した。次に、合金水素化物を６５０℃まで真空加熱し、脱水素処理した。脱水素した合金粉末は軽く凝集しており、解砕装置で解砕し、−１５０μｍに篩別し、Ｔｉ−４．５Ａｌ−３Ｖ−２Ｆｅ−２Ｍｏ合金粉末を得た。この粉末１０ｋｇに、ＢＡＳＦ社製のカルボニル鉄粉（ＣＦグレード）０．６ｋｇをＶ型混合器で混合し、Ｔｉ−４．５Ａｌ−３Ｖ−２Ｆｅ−２Ｍｏ合金粉末とＦｅ粉末の混合粉末を得た。この粉末をＨＩＰ処理、熱間押出処理し、得られた押出棒の引張り試験を実施した。ＨＩＰ条件、熱間押出条件、引張り試験結果は表１に示したとおりである。

［比較例４］（Ｔｉ−４．５Ａｌ−３Ｖ−２Ｆｅ−２Ｍｏ合金、鉄、クロム無添加、熱間押出）
実施例７で得られたＴｉ−４．５Ａｌ−３Ｖ−２Ｆｅ−２Ｍｏ合金粉末に、鉄粉、クロム粉を添加することなく、実施例７と同じ手順で、ＨＩＰ処理、熱間押出処理し、得られた押出棒の引張り試験を実施した。ＨＩＰ条件、熱間押出条件、引張り試験結果は表１に示したとおりである。

［実施例８］（Ｔｉ−５Ａｌ−５Ｖ−５Ｍｏ−３Ｃｒ合金にＦｅを６％添加、熱間押出）
Ｔｉ−５Ａｌ−５Ｖ−５Ｍｏ−３Ｃｒ合金切粉を真空で加熱し、炉内温度が６００℃になった時点で加熱を停止し、水素ガスを導入して切粉を水素化した。冷却後合金水素化物を取り出し、ＡＣＭ粉砕装置で粉砕、分級装置で−１５０μｍに篩別した。次に、合金水素化物を６５０℃まで真空加熱し、脱水素処理した。脱水素した合金粉末は軽く凝集しており、解砕装置で解砕し、−１５０μｍに篩別し、Ｔｉ−５Ａｌ−５Ｖ−５Ｍｏ−３Ｃｒ合金粉末を得た。この粉末１０ｋｇに、ＢＡＳＦ社製のカルボニル鉄粉（ＣＦグレード）０．６ｋｇをＶ型混合器で混合し、Ｔｉ−５Ａｌ−５Ｖ−５Ｍｏ−３Ｃｒ合金粉末とＦｅ粉末の混合粉末を得た。この粉末をＨＩＰ処理、熱間押出処理し、得られた押出棒の引張り試験を実施した。ＨＩＰ条件、熱間押出条件、引張り試験結果は表１に示したとおりである。

［比較例５］（Ｔｉ−５Ａｌ−５Ｖ−５Ｍｏ−３Ｃｒ合金、Ｆｅ、Ｃｒ無添加、熱間押出）
実施例８で得られたＴｉ−５Ａｌ−５Ｖ−５Ｍｏ−３Ｃｒ合金粉末に、鉄粉、クロム粉を添加することなく、実施例８と同じ手順で、ＨＩＰ処理、熱間押出処理し、得られた押出棒の引張り試験を実施した。ＨＩＰ条件、熱間押出条件、引張り試験結果は表１に示したとおりである。

［実施例９］（Ｔｉ−５Ａｌ−２Ｆｅ−３Ｍｏ合金に鉄を６％添加、熱間押出）
Ｔｉ−５Ａｌ−２Ｆｅ−３Ｍｏ合金切粉を真空で加熱し、炉内温度が６００℃になった時点で加熱を停止し、水素ガスを導入して切粉を水素化した。冷却後合金水素化物を取り出し、ＡＣＭ粉砕装置で粉砕、分級装置で−１５０μｍに篩別した。次に、合金水素化物を６５０℃まで真空加熱し、脱水素処理した。脱水素した合金粉末は軽く凝集しており、解砕装置で解砕し、−１５０μｍに篩別し、Ｔｉ−５Ａｌ−２Ｆｅ−３Ｍｏ合金粉末を得た。この粉末１０ｋｇに、ＢＡＳＦ社製のカルボニル鉄粉（ＣＦグレード）０．６ｋｇをＶ型混合器で混合し、Ｔｉ−５Ａｌ−２Ｆｅ−３Ｍｏ合金粉末と鉄粉末の混合粉末を得た。この粉末をＨＩＰ処理、熱間押出処理し、得られた押出棒の引張り試験を実施した。ＨＩＰ条件、熱間押出条件、引張り試験結果は表１に示したとおりである。

［比較例６］（Ｔｉ−５Ａｌ−２Ｆｅ−３Ｍｏ合金、鉄、クロム無添加、熱間押出）
実施例９で得られたＴｉ−５Ａｌ−２Ｆｅ−３Ｍｏ合金粉末に鉄粉、クロム粉を添加することなく、実施例９と同じ手順で、ＨＩＰ処理、熱間押出処理し、得られた押出棒の引張り試験を実施した。ＨＩＰ条件、熱間押出条件、引張り試験結果は表１に示したとおりである。

［実施例１０］（Ｔｉ−５Ａｌ−４Ｖ−０．６Ｍｏ−０．４Ｆｅ合金に鉄を６％添加、熱間押出）
Ｔｉ−５Ａｌ−４Ｖ−０．６Ｍｏ−０．４Ｆｅ合金切粉を真空で加熱し、炉内温度が６００℃になった時点で加熱を停止し、水素ガスを導入して切粉を水素化した。冷却後合金水素化物を取り出し、ＡＣＭ粉砕装置で粉砕、分級装置で−１５０μｍに篩別した。次に、合金水素化物を６５０℃まで真空加熱し、脱水素処理した。脱水素した合金粉末は軽く凝集しており、解砕装置で解砕し、−１５０μｍに篩別し、Ｔｉ−５Ａｌ−４Ｖ−０．６Ｍｏ−０．４Ｆｅ合金粉末を得た。この粉末１０ｋｇに、ＢＡＳＦ社製のカルボニル鉄粉（ＣＦグレード）０．６ｋｇをＶ型混合器で混合し、Ｔｉ−５Ａｌ−４Ｖ−０．６Ｍｏ−０．４Ｆｅ合金粉末とＦｅ粉末の混合粉末を得た。この粉末をＨＩＰ処理、熱間押出処理し、得られた押出棒の引張り試験を実施した。ＨＩＰ条件、熱間押出条件、引張り試験結果は表１に示したとおりである。

［比較例７］（Ｔｉ−５Ａｌ−４Ｖ−０．６Ｍｏ−０．４Ｆｅ合金、Ｆｅ、Ｃｒ無添加、熱間押出）
実施例１０で得られたＴｉ−５Ａｌ−４Ｖ−０．６Ｍｏ−０．４Ｆｅ合金粉末に、鉄粉、クロム粉を添加することなく、実施例１０と同じ手順で、ＨＩＰ処理、熱間押出処理し、得られた押出棒の引張り試験を実施した。ＨＩＰ条件、熱間押出条件、引張り試験結果は表１に示したとおりである。

［比較例８］（６４合金＋６％ＦｅをＨＩＰで製品化）（熱間塑性加工処理をしない場合）
実施例１で得られたＴｉ−６Ａｌ−４Ｖ合金にＦｅを６％添加した合金粉末を、９３０℃、２００ＭＰａ、１Ｈｒの条件でＨＩＰし、ＨＩＰ材をそのまま製品化しようと試み、引張り試験で特性を確認した。引張り強さは１１６０ＭＰａと高い値が得られたが、伸びが３％と低い結果であった。

［実施例１１］（６４合金に鉄を６％添加、ＨＩＰ後熱間圧延）
実施例１で得られたＴｉ−６Ａｌ−４Ｖ合金粉末に、鉄粉末を６ｍａｓｓ％添加した混合粉末を、実施例１と同じ条件でＨＩＰした。ＨＩＰ処理材は密度が真密度比１００％であることが確認された。この材料をφ７６ｍｍに切削加工し圧延用元材とした。φ７６ｍｍの材料を８９０℃に１Ｈｒ加熱して圧延を開始し、φ１２ｍｍまで合計９パス圧延した。圧延のパススケジュールはφ６７ｍｍ、φ５６ｍｍ、φ４５ｍｍ、φ３６ｍｍ、φ２９ｍｍ、φ２３ｍｍ、φ１８ｍｍ、φ１５ｍｍ、φ１２ｍｍとした。圧延材から引張り試験片を切り出し、引張り試験を行ったところ、引っ張り強さ１，２３０ＭＰａ、伸び１４％の結果が得られた。１,２３０ＭＰａの引っ張り強さは、インゴット溶解製造法で得られている６４合金の値（９８０ＭＰａ）と比べて約２５％高い値であった。

［比較例９］（６４合金、鉄、クロム無添加、ＨＩＰ後熱間圧延）
実施例１で得られたＴｉ−６Ａｌ−４Ｖ合金粉末に、鉄粉、クロム粉を添加することなく、実施例１１と同じ手順で、ＨＩＰ、圧延を実施、φ１２ｍｍの圧延棒を得た。ＨＩＰ条件、熱間圧延開始温度、圧延のパススケジュールは表２に示したとおりである。この材料の引張り試験結果は、引っ張り強さ９８０ＭＰａ、伸び１４％であり、インゴット溶解製造法で得られている６４合金の値とほぼ同じであった。

［実施例１２］（６４合金に鉄を９％添加、ＨＩＰ後熱間圧延）
実施例１で得られたＴｉ−６Ａｌ−４Ｖ合金粉末１０ｋｇに、鉄粉を０．９ｋｇ（９ｍａｓｓ％）添加混合して、Ｔｉ−６Ａｌ−４Ｖ合金粉末と鉄粉末の混合粉末を得た。この粉末を実施例１１と同様にＨＩＰ処理、熱間圧延処理し、φ１２ｍｍの圧延棒を得、引張り試験を実施した。ＨＩＰ条件、熱間圧延条件、引張り試験結果は表２に示したとおりである。なお、ＨＩＰ、熱間圧延は合金組成によって温度を変化させたが、ＨＩＰの圧力と時間、熱間圧延の加熱時間と圧延パススケジュールは、実施例１１から実施例２０、比較例９から比較例１５の全ての試験で実施例１１と同じとした。

［実施例１３］（６４合金にクロムを６％添加、ＨＩＰ後熱間圧延）
実施例１で得られたＴｉ−６Ａｌ−４Ｖ合金粉末１０ｋｇに、日本重化学工業株式会社製の電解クロムを粉砕、５０メッシュで篩別したクロム粉を０．６ｋｇ添加混合して、Ｔｉ−６Ａｌ−４Ｖ合金粉末とクロム粉末の混合粉末を得た。この粉末をＨＩＰ処理、熱間圧延処理し、φ１２ｍｍの圧延棒を得、引張り試験を実施した。ＨＩＰ条件、熱間圧延条件、引張り試験結果は表２に示したとおりである。

［実施例１４］（６４合金に鉄とクロムをそれぞれ６％、合計で１２％添加、ＨＩＰ後熱間圧延）
実施例１で得られたＴｉ−６Ａｌ−４Ｖ合金粉末１０ｋｇに、鉄粉０．６ｋｇとクロム粉０．６ｋｇを添加混合して、Ｔｉ−６Ａｌ−４Ｖ合金粉末と鉄粉末、クロム粉末の混合粉末を得た。この粉末をＨＩＰ処理、熱間圧延処理し、φ１２ｍｍの圧延棒を得、引張り試験を実施した。ＨＩＰ条件、熱間圧延条件、引張り試験結果は表２に示したとおりである。

［実施例１５］（Ｔｉ−１０Ｖ−２Ｆｅ−３Ａｌ合金に鉄を６％添加、ＨＩＰ後熱間圧延）
実施例５で得られたＴｉ−１０Ｖ−２Ｆｅ−３Ａｌ合金粉末１０ｋｇに、ＢＡＳＦ社製のカルボニル鉄粉（ＣＦグレード）０．６ｋｇ（６ｍａｓｓ％）をＶ型混合器で混合し、Ｔｉ−１０Ｖ−２Ｆｅ−３Ａｌ合金粉末とＦｅ粉末の混合粉末を得た。この粉末をＨＩＰ処理、熱間圧延処理し、φ１２ｍｍの圧延棒を得、引張り試験を実施した。ＨＩＰ条件、熱間圧延条件、引張り試験結果は表２に示したとおりである。

［比較例１０］（Ｔｉ−１０Ｖ−２Ｆｅ−３Ａｌ合金、鉄とクロム無添加、ＨＩＰ後熱間圧延）
実施例５で得られたＴｉ−１０Ｖ−２Ｆｅ−３Ａｌ合金粉末に、鉄粉、クロム粉を添加することなく、実施例１５と同じ手順で、ＨＩＰ処理、熱間圧延処理し、得られた圧延棒の引張り試験を実施した。ＨＩＰ条件、熱間圧延条件、引張り試験結果は表２に示したとおりである。

［実施例１６］（Ｔｉ−１５Ｖ−３Ａｌ−３Ｃｒ−３Ｓｎ合金に鉄を６％添加、ＨＩＰ後熱間圧延）
実施例６で得られたＴｉ−１５Ｖ−３Ａｌ−３Ｃｒ−３Ｓｎ合金粉末１０ｋｇに、ＢＡＳＦ社製のカルボニル鉄粉（ＣＦグレード）０．６ｋ（６ｍａｓｓ％）をＶ型混合器で混合し、Ｔｉ−１５Ｖ−３Ａｌ−３Ｃｒ−３Ｓｎ合金粉末と鉄粉末の混合粉末を得た。この粉末をＨＩＰ処理、熱間圧延処理し、φ１２ｍｍの圧延棒を得、引張り試験を実施した。ＨＩＰ条件、熱間圧延条件、引張り試験結果は表２に示したとおりである。

［比較例１１］（Ｔｉ−１５Ｖ−３Ａｌ−３Ｃｒ−３Ｓｎ合金、鉄、クロム無添加、ＨＩＰ後熱間圧延）
実施例６で得られたＴｉ−１５Ｖ−３Ａｌ−３Ｃｒ−３Ｓｎ合金粉末に、鉄粉、クロム粉を添加することなく、実施例１６と同じ手順で、ＨＩＰ処理、熱間圧延処理し、得られた圧延棒の引張り試験を実施した。ＨＩＰ条件、熱間圧延条件、引張り試験結果は表２に示したとおりである。

［実施例１７］（Ｔｉ−４．５Ａｌ−３Ｖ−２Ｆｅ−２Ｍｏ合金に鉄を６％添加、ＨＩＰ後熱間圧延）
実施例７で得られたＴｉ−４．５Ａｌ−３Ｖ−２Ｆｅ−２Ｍｏ合金粉末１０ｋｇに、ＢＡＳＦ社製のカルボニル鉄粉（ＣＦグレード）０．６ｋｇ（６ｍａｓｓ％）をＶ型混合器で混合し、Ｔｉ−４．５Ａｌ−３Ｖ−２Ｆｅ−２Ｍｏ合金粉末と鉄粉末の混合粉末を得た。この粉末をＨＩＰ処理、熱間圧延処理し、φ１２ｍｍの圧延棒を得、引張り試験を実施した。ＨＩＰ条件、熱間圧延条件、引張り試験結果は表２に示したとおりである。

［比較例１２］（Ｔｉ−４．５Ａｌ−３Ｖ−２Ｆｅ−２Ｍｏ合金、鉄、クロム無添加、ＨＩＰ後熱間圧延）
実施例７で得られたＴｉ−４．５Ａｌ−３Ｖ−２Ｆｅ−２Ｍｏ合金粉末に、鉄粉、クロム粉を添加することなく、実施例１７と同じ手順で、ＨＩＰ処理、熱間圧延処理し、得られた圧延棒の引張り試験を実施した。ＨＩＰ条件、熱間圧延条件、引張り試験結果は表２に示したとおりである。

［実施例１８］（Ｔｉ−５Ａｌ−５Ｖ−５Ｍｏ−３Ｃｒ合金に鉄を６％添加、ＨＩＰ後熱間圧延）
実施例８で得られたＴｉ−５Ａｌ−５Ｖ−５Ｍｏ−３Ｃｒ合金粉末１０ｋｇに、ＢＡＳＦ社製のカルボニル鉄粉（ＣＦグレード）０．６ｋｇ（６ｍａｓｓ％）をＶ型混合器で混合し、Ｔｉ−５Ａｌ−５Ｖ−５Ｍｏ−３Ｃｒ合金粉末とＦｅ粉末の混合粉末を得た。この粉末をＨＩＰ処理、熱間圧延処理し、φ１２ｍｍの圧延棒を得、引張り試験を実施した。ＨＩＰ条件、熱間圧延条件、引張り試験結果は表２に示したとおりである。

［比較例１３］（Ｔｉ−５Ａｌ−５Ｖ−５Ｍｏ−３Ｃｒ合金、鉄、クロム無添加、ＨＩＰ後熱間圧延）
実施例８で得られたＴｉ−５Ａｌ−５Ｖ−５Ｍｏ−３Ｃｒ合金粉末に、鉄粉、クロム粉を添加することなく、実施例１８と同じ手順で、ＨＩＰ処理、熱間圧延処理し、得られた圧延棒の引張り試験を実施した。ＨＩＰ条件、熱間圧延条件、引張り試験結果は表２に示したとおりである。

［実施例１９］（Ｔｉ−５Ａｌ−２Ｆｅ−３Ｍｏ合金に鉄を６％添加、ＨＩＰ後熱間圧延）
実施例９で得られたＴｉ−５Ａｌ−２Ｆｅ−３Ｍｏ合金粉末１０ｋｇに、ＢＡＳＦ社製のカルボニル鉄粉（ＣＦグレード）０．６ｋｇ（６ｍａｓｓ％）をＶ型混合器で混合し、Ｔｉ−５Ａｌ−２Ｆｅ−３Ｍｏ合金粉末とＦｅ粉末の混合粉末を得た。この粉末をＨＩＰ処理、熱間圧延処理し、φ１２ｍｍの圧延棒を得、引張り試験を実施した。ＨＩＰ条件、熱間圧延条件、引張り試験結果は表２に示したとおりである。

［比較例１４］（Ｔｉ−５Ａｌ−２Ｆｅ−３Ｍｏ合金、鉄、クロム無添加、ＨＩＰ後熱間圧延）
実施例９で得られたＴｉ−５Ａｌ−２Ｆｅ−３Ｍｏ合金粉末に、鉄粉、クロム粉を添加することなく、実施例１９と同じ手順で、ＨＩＰ処理、熱間圧延処理し、得られた圧延棒の引張り試験を実施した。ＨＩＰ条件、熱間圧延条件、引張り試験結果は表２に示したとおりである。

［実施例２０］（Ｔｉ−５Ａｌ−４Ｖ−０．６Ｍｏ−０．４Ｆｅ合金に鉄を６％添加、ＨＩＰ後熱間圧延）
実施例１０で得られたＴｉ−５Ａｌ−４Ｖ−０．６Ｍｏ−０．４Ｆｅ合金粉末１０ｋｇに、ＢＡＳＦ社製のカルボニル鉄粉（ＣＦグレード）０．６ｋｇ（６ｍａｓｓ％）をＶ型混合器で混合し、Ｔｉ−５Ａｌ−４Ｖ−０．６Ｍｏ−０．４Ｆｅ合金粉末とＦｅ粉末の混合粉末を得た。この粉末をＨＩＰ処理、熱間圧延処理し、φ１２ｍｍの圧延棒を得、引張り試験を実施した。ＨＩＰ条件、熱間圧延条件、引張り試験結果は表２に示したとおりである。

［比較例１５］（Ｔｉ−５Ａｌ−４Ｖ−０．６Ｍｏ−０．４Ｆｅ合金、鉄、クロム無添加、ＨＩＰ後熱間圧延）
実施例１０で得られたＴｉ−５Ａｌ−４Ｖ−０．６Ｍｏ−０．４Ｆｅ合金粉末に、鉄粉、クロム粉を添加することなく、実施例２０と同じ手順で、ＨＩＰ処理、熱間圧延処理し、得られた圧延棒の引張り試験を実施した。ＨＩＰ条件、熱間圧延条件、引張り試験結果は表２に示したとおりである。

［実施例２１］（６４合金鉄を６％添加、ＨＩＰ後熱間鍛造）
実施例１で得られたＴｉ−６Ａｌ−４Ｖ合金粉末１０ｋｇに、ＢＡＳＦ社製のカルボニル鉄粉（ＣＦグレード）０．６ｋｇ（６ｍａｓｓ％）Ｖ型混合器で混合し、Ｔｉ−６Ａｌ−４Ｖ合金粉末とＦｅ粉末の混合粉末を得た。この混合粉末を実施例１と同じ手順でＨＩＰ処理した。このＨＩＰ材をφ１５０ｍｍｘ９０ｍｍに切削加工し、熱間鍛造用の元材とした。材料を８９０℃に１Ｈｒ加熱してプレス鍛造機を用いてφ３０ｍｍまで熱間鍛造した。８９０℃はβ変態点より４０℃低い温度である。

鍛造材から引張り試験片を切り出し、引張り試験を行ったところ、引っ張り強さ１，２４０ＭＰａ、伸び１３％の結果が得られた。１,２４０ＭＰａの引っ張り強さは、インゴット溶解製造法で得られている６４合金の値（９８０ＭＰａ）と比べて約２５％高い値であった。

［比較例１６］（６４合金、鉄、クロム無添加、ＨＩＰ後熱間鍛造）
実施例１で得られたＴｉ−６Ａｌ−４Ｖ合金粉末に、鉄粉、クロム粉を添加することなく、実施例２１と同じ手順で、ＨＩＰ、熱間鍛造を実施し、φ３０ｍｍの丸棒を得た。ＨＩＰ温度、熱間鍛造温度は組成によって変化させたが、ＨＩＰの寸法、熱間鍛造の加工度、最終寸法は、実施例２１から実施例３０、比較例１６から比較例２２ですべて同じ条件とした。ＨＩＰ温度、熱間鍛造温度、引張り試験結果は表３に示すとおりであった。

［実施例２２］（６４合金にＦｅを９％添加、ＨＩＰ後熱間鍛造）
実施例１で得られたＴｉ−６Ａｌ−４Ｖ合金粉末１０ｋｇに、鉄粉を０．９ｋｇ（９ｍａｓｓ％）添加混合して、Ｔｉ−６Ａｌ−４Ｖ合金粉末と鉄粉末の混合粉末を得た。この粉末をＨＩＰ処理、熱間鍛造処理し、得られた鍛造材の引張り試験を実施した。ＨＩＰ条件、鍛造条件、引張り試験結果は表３に示したとおりである。

［実施例２３］（６４合金にクロムを６％添加、ＨＩＰ後熱間鍛造）
実施例１で得られたＴｉ−６Ａｌ−４Ｖ合金粉末１０ｋｇに、日本重化学工業株式会社製の電解クロムを粉砕、５０メッシュで篩別したクロム粉を０．６ｋｇ（６ｍａｓｓ％）添加混合して、Ｔｉ−６Ａｌ−４Ｖ合金粉末とクロム粉末の混合粉末を得た。この粉末をＨＩＰ処理、熱間鍛造処理し、得られた鍛造棒の引張り試験を実施した。ＨＩＰ条件、熱間鍛造条件、引張り試験結果は表３に示したとおりである。

［実施例２４］（６４合金にＦｅとＣｒをそれぞれ６％、合計で１２％添加、ＨＩＰ後熱間鍛造）
実施例１で得られたＴｉ−６Ａｌ−４Ｖ合金粉末１０ｋｇに、鉄粉０．６ｋｇとクロム粉０．６ｋｇを添加混合して、Ｔｉ−６Ａｌ−４Ｖ合金粉末と鉄粉末、クロム粉末の混合粉末を得た。この粉末をＨＩＰ処理、熱間鍛造処理し、得られた鍛造棒の引張り試験を実施した。ＨＩＰ条件、熱間鍛造条件、引張り試験結果は表３に示したとおりである。

［実施例２５］（Ｔｉ−１０Ｖ−２Ｆｅ−３Ａｌ合金に鉄を６％添加、ＨＩＰ後熱間鍛造）
実施例５で得られたＴｉ−１０Ｖ−２Ｆｅ−３Ａｌ合金粉末１０ｋｇに、ＢＡＳＦ社製のカルボニル鉄粉（ＣＦグレード）０．６ｋｇ（６ｍａｓｓ％）をＶ型混合器で混合し、Ｔｉ−１０Ｖ−２Ｆｅ−３Ａｌ合金粉末とＦｅ粉末の混合粉末を得た。この粉末をＨＩＰ処理、熱間鍛造処理し、得られた鍛造棒の引張り試験を実施した。ＨＩＰ条件、熱間鍛造条件、引張り試験結果は表３に示したとおりである。

［比較例１７］（Ｔｉ−１０Ｖ−２Ｆｅ−３Ａｌ合金、鉄、クロム無添加、ＨＩＰ後熱間鍛造）
実施例５で得られたＴｉ−１０Ｖ−２Ｆｅ−３Ａｌ合金粉末に、鉄粉、クロム粉を添加することなく、実施例２５と同じ手順で、ＨＩＰ処理、熱間鍛造処理し、得られた鍛造棒の引張り試験を実施した。ＨＩＰ条件、熱間鍛造条件、引張り試験結果は表３に示したとおりである。

［実施例２６］（Ｔｉ−１５Ｖ−３Ａｌ−３Ｃｒ−３Ｓｎ合金に鉄を６％添加、ＨＩＰ後熱間鍛造）
実施例６で得られたＴｉ−１５Ｖ−３Ａｌ−３Ｃｒ−３Ｓｎ合金に、ＢＡＳＦ社製のカルボニル鉄粉（ＣＦグレード）０．６ｋｇ（６ｍａｓｓ％）をＶ型混合器で混合し、Ｔｉ−１５Ｖ−３Ａｌ−３Ｃｒ−３Ｓｎ合金粉末と鉄粉末の混合粉末を得た。この粉末をＨＩＰ処理、熱間鍛造処理し、得られた鍛造棒の引張り試験を実施した。ＨＩＰ条件、熱間鍛造条件、引張り試験結果は表３に示したとおりである。

［比較例１８］（Ｔｉ−１５Ｖ−３Ａｌ−３Ｃｒ−３Ｓｎ合金、鉄、クロム無添加、ＨＩＰ後熱間鍛造）
実施例６で得られたＴｉ−１５Ｖ−３Ａｌ−３Ｃｒ−３Ｓｎ合金粉末に、鉄粉、クロム粉を添加することなく、実施例２６と同じ手順で、ＨＩＰ処理、熱間鍛造処理し、得られた鍛造棒の引張り試験を実施した。ＨＩＰ条件、熱間鍛造条件、引張り試験結果は表３に示したとおりである。

［実施例２７］（Ｔｉ−４．５Ａｌ−３Ｖ−２Ｆｅ−２Ｍｏ合金に鉄を６％添加、ＨＩＰ後熱間鍛造）
実施例７で得られたＴｉ−４．５Ａｌ−３Ｖ−２Ｆｅ−２Ｍｏ合金粉末１０ｋｇに、ＢＡＳＦ社製のカルボニル鉄粉（ＣＦグレード）０．６ｋｇ（６ｍａｓｓ％）をＶ型混合器で混合し、Ｔｉ−４．５Ａｌ−３Ｖ−２Ｆｅ−２Ｍｏ合金粉末と鉄粉末の混合粉末を得た。この粉末をＨＩＰ処理、熱間鍛造処理し、得られた鍛造棒の引張り試験を実施した。ＨＩＰ条件、熱間鍛造条件、引張り試験結果は表３に示したとおりである。

［比較例１９］（Ｔｉ−４．５Ａｌ−３Ｖ−２Ｆｅ−２Ｍｏ合金、鉄、クロム無添加、ＨＩＰ後熱間鍛造）
実施例７で得られたＴｉ−４．５Ａｌ−３Ｖ−２Ｆｅ−２Ｍｏ合金粉末に、鉄粉、クロム粉を添加することなく、実施例２７と同じ手順で、ＨＩＰ処理、熱間鍛造処理し、得られた鍛造棒の引張り試験を実施した。ＨＩＰ条件、熱間鍛造条件、引張り試験結果は表３に示したとおりである。

［実施例２８］（Ｔｉ−５Ａｌ−５Ｖ−５Ｍｏ−３Ｃｒ合金に鉄を６％添加、ＨＩＰ後熱間鍛造）
実施例８で得られたＴｉ−５Ａｌ−５Ｖ−５Ｍｏ−３Ｃｒ合金粉末１０ｋｇに、ＢＡＳＦ社製のカルボニル鉄粉（ＣＦグレード）０．６ｋｇ（６ｍａｓｓ％）をＶ型混合器で混合し、Ｔｉ−５Ａｌ−５Ｖ−５Ｍｏ−３Ｃｒ合金粉末とＦｅ粉末の混合粉末を得た。この粉末をＨＩＰ処理、熱間鍛造処理し、得られた鍛造棒の引張り試験を実施した。ＨＩＰ条件、熱間鍛造条件、引張り試験結果は表３に示したとおりである。

［比較例２０］（Ｔｉ−５Ａｌ−５Ｖ−５Ｍｏ−３Ｃｒ合金、鉄、クロム無添加、ＨＩＰ後熱間鍛造）
実施例８で得られたＴｉ−５Ａｌ−５Ｖ−５Ｍｏ−３Ｃｒ合金粉末に、鉄粉、クロム粉を添加することなく、実施例２８と同じ手順で、ＨＩＰ処理、熱間鍛造処理し、得られた鍛造棒の引張り試験を実施した。ＨＩＰ条件、熱間鍛造条件、引張り試験結果は表３に示したとおりである。

［実施例２９］（Ｔｉ−５Ａｌ−２Ｆｅ−３Ｍｏ合金に鉄を６％添加、ＨＩＰ後熱間鍛造）
実施例９で得られたＴｉ−５Ａｌ−２Ｆｅ−３Ｍｏ合金粉末１０ｋｇに、ＢＡＳＦ社製のカルボニル鉄粉（ＣＦグレード）０．６ｋｇ（６ｍａｓｓ％）をＶ型混合器で混合し、Ｔｉ−５Ａｌ−２Ｆｅ−３Ｍｏ合金粉末とＦｅ粉末の混合粉末を得た。この粉末をＨＩＰ処理、熱間鍛造処理し、得られた鍛造棒の引張り試験を実施した。ＨＩＰ条件、熱間鍛造条件、引張り試験結果は表３に示したとおりである。

［比較例２１］（Ｔｉ−５Ａｌ−２Ｆｅ−３Ｍｏ合金、鉄、クロム無添加、ＨＩＰ後熱間鍛造）
実施例９で得られたＴｉ−５Ａｌ−２Ｆｅ−３Ｍｏ合金粉末に、鉄粉、クロム粉を添加することなく、実施例２９と同じ手順で、ＨＩＰ処理、熱間鍛造処理し、得られた鍛造棒の引張り試験を実施した。ＨＩＰ条件、熱間鍛造条件、引張り試験結果は表３に示したとおりである。

［実施例３０］（Ｔｉ−５Ａｌ−４Ｖ−０．６Ｍｏ−０．４Ｆｅ合金に鉄を６％添加、ＨＩＰ後熱間鍛造）
実施例１０で得られたＴｉ−５Ａｌ−４Ｖ−０．６Ｍｏ−０．４Ｆｅ合金粉末１０ｋｇに、ＢＡＳＦ社製のカルボニル鉄粉（ＣＦグレード）０．６ｋｇ（６ｍａｓｓ％）をＶ型混合器で混合し、Ｔｉ−５Ａｌ−４Ｖ−０．６Ｍｏ−０．４Ｆｅ合金粉末と鉄粉末の混合粉末を得た。この粉末をＨＩＰ処理、熱間鍛造処理し、得られた鍛造棒の引張り試験を実施した。ＨＩＰ条件、熱間鍛造条件、引張り試験結果は表３に示したとおりである。

［比較例２２］（Ｔｉ−５Ａｌ−４Ｖ−０．６Ｍｏ−０．４Ｆｅ合金、鉄、クロム無添加、ＨＩＰ後熱間鍛造）
実施例１０で得られたＴｉ−５Ａｌ−４Ｖ−０．６Ｍｏ−０．４Ｆｅ合金粉末に、鉄粉、クロム粉を添加することなく、実施例３０と同じ手順で、ＨＩＰ処理、熱間鍛造処理し、得られた鍛造棒の引張り試験を実施した。ＨＩＰ条件、熱間鍛造条件、引張り試験結果は表３に示したとおりである。

本発明は、伸びの低下が殆どなく、引張り強さが従来の合金より２０％〜４０％高い鉄、クロムを高濃度に含有する高強度チタン合金の製造法を提供する。高強度チタン合金を必要とする分野での利用が期待される。

Claims (6)

1. 鉄またはクロムを単独で１〜１０ｍａｓｓ％、または鉄およびクロムを合計１〜２０ｍａｓｓ％含有しているα＋β型またはβ型チタン合金の製造方法であって、
   次の（１）〜（４）の工程
   （１）チタン合金原料を水素化、脱水素化し、チタン合金粉末を得る工程
   （２）前記チタン合金粉に鉄粉末および／またはクロム粉末を混合して、チタン合金複合粉末を得る工程
   （３）前記チタン合金複合粉末をＨＩＰ処理する工程
   （４）前記ＨＩＰ処理材を熱間塑性加工する工程
   を実施することを特徴とするα＋β型またはβ型チタン合金の製造方法。
2. 前記熱間塑性加工が、熱間押出、熱間圧延、熱間鍛造のいずれかであることを特徴とする請求項１に記載のα＋β型またはβ型チタン合金の製造方法。
3. 前記チタン合金原料がＴｉ−６Ａｌ−４Ｖ合金、Ｔｉ−１０Ｖ−２Ｆｅ−３Ａｌ合金、Ｔｉ−１５Ｖ−３Ａｌ−３Ｃｒ−３Ｓｎ合金、Ｔｉ−４．５Ａｌ−３Ｖ−２Ｆｅ−２Ｍｏ合金、Ｔｉ−５Ａｌ−５Ｖ−５Ｍｏ−３Ｃｒ合金、Ｔｉ−５Ａｌ−２Ｆｅ−３Ｍｏ合金、Ｔｉ−５Ａｌ−４Ｖ−０．６Ｍｏ−０．４Ｆｅ合金であることを特徴とする請求項１または２に記載のα＋β型またはβ型チタン合金の製造方法。
4. 前記熱間塑性加工を、（β変態点−２００℃）〜（β変態点＋１００℃）の温度範囲で行うことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のα＋β型またはβ型チタン合金の製造方法。
5. 請求項１〜４のいずれかに記載の方法で製造されたことを特徴とするα＋β型またはβ型チタン合金。
6. 引っ張り強さが１０００ＭＰａ〜１、８００ＭＰａ、伸びが８％〜１５％であることを特徴とする請求項５に記載のα＋β型またはβ型チタン合金。
   
   
   
   

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