JP4122622B2 - 高強度Ｔｉ合金 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、高強度Ｔｉ合金に関する。この合金は、ゴルフクラブのヘッド、眼鏡のフレームなどの各種民生品、あるいは自動車エンジンのバルブリテーナーなどの機械部品そのほか、軽量であってしかも強度を要求される各種の構造部品の材料として好適である。
【０００２】
【従来の技術】
上記のような、軽量であってしかも強度を要求される材料の例としてゴルフクラブのヘッドを取り上げると、これまで、Ｔｉ−２２Ｖ−４ＡｌやＴｉ−１５Ｖ−３Ａｌ−３Ｓｎ−３Ｃｒのようなβ型Ｔｉ合金、あるいはＴｉ−６Ａｌ−４Ｖに代表されるα＋β型Ｔｉ合金が使用されてきた。従来のβ型Ｔｉ合金は、β相中に相を微細に析出させて、析出強化による高強度化を図っている。そのため、延性があまり高くないのが難点である。
【０００３】
近年、クラブヘッド（とくにウッド系）は大型のものが好まれる傾向にあり、そのためには薄肉にしなければならないから、Ｔｉ合金においても、いっそう高強度であるとともに、延性が高く、両者のバランスがとれているものの開発が要望されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、上記の要望にこたえて、既存のＴｉ合金よりさらに高強度であって延性も高く、強度と延性とのバランスがよいものを提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
高強度であって延性も高く、強度と延性のバランスがよい本発明の高強度Ｔｉ合金は、重量で、Ｃｒ：１０〜１５％、Ｖ：１２％超過２４％以下、Ａｌ：４〜１０％およびＯ：０．０１〜０．４％を含有し、残部がＴｉおよび不可避の不純物からなる合金組成を有する。この合金はβ型であって、析出強化に頼らず固溶化状態で高い強度を示す。
【０００６】
【発明の実施形態】
合金組成について、以下に各合金成分の作用と、組成範囲の限定理由を説明する。
【０００７】
Ｃｒ：１０〜１５％
Ｃｒはβ相に固溶して、これを強化する。この効果は、下限値の１０％以上添加しないと得られない。多量になるとＴｉとの間の金属間化合物ＴｉＣｒ２が析出し、延性が低下するので、上限値１５％までの添加に止める。
【０００８】
Ｖ：１２％超過２４％以下
ＶはＣｒと同様にβ相を固溶強化する元素であって、本発明の合金の特徴である延性を確保する上で、重要な役割を果たす。この目的で、１２％を超える添加が必要である。多量に添加しても効果が飽和するし、コスト高を招くので、それらの要因を考慮して、２４％を上限として設けた。
【０００９】
Ａｌ：４〜１０％
一般にＡｌはα相の強化をする元素として位置付けられているが、比較的少量のＡｌはβ相に固溶して、β相の強化に役立つ。この効果を期待するには、少なくとも４％の添加を必要とする。多量に添加すると、金属間化合物ＴｉＡｌ3の生成を見たり、α相の析出が著しくなって延性の低下を招くから、10％までの範囲で添加量を選択すべきである。
【００１０】
Ｏ：０．０１〜０．４％
Ｏも一般にはＡｌと同様にα相を強化する成分であるが、β相中にも固溶してその強化に役立つ。この効果は０．０１％程度の少量の存在から認められる。多量のＯの存在は、延性向上の観点からは好ましくない。延性低下を避けるため、上限０．４％を設けた。
【００１１】
【実施例】
プラズマスカル炉を使用し、表１に示す合金組成（重量％、残部Ｔｉ）のＴｉ合金を溶解して、それぞれ重量約８kgのインゴットに鋳造した。比較のため、既知のＴｉ合金２種のインゴットも製造した。
【００１２】
【００１３】
本発明の合金のインゴットに対しては、各合金のβトランザス曲線上の温度に３０分間保持する固溶化処理を施したのち水冷し、試験片を採取して引張り特性を評価した。比較例１の合金については、固溶化状態のものと、固溶化処理後５００℃に１０時間加熱する時効処理を施したものとの両方について、引張り特性の評価をした。比較例２の合金に対しては、７５０℃×２時間−空冷の焼鈍を行なったものから、引張り試験片を採取した。
【００１４】
強度の指標としての引張り強さと、延性の指標としての絞りの値を、図１にプロットして示した。比較例１の固溶化状態のものは、高い絞り値を示すが、引張り強さは低く、これを時効硬化させたものは、強度は高いが延性が低い。比較例２の合金は、強度と延性が一応バランスしているが、なおレベルがあまり高くない。これに対し本発明に従えば、合金組成の選択により、比較例２より高い強度をもつもの、高い延性をもつもの、あるいは強度および延性の両方ともまさるものが、任意に得られる。
【００１５】
【発明の効果】
実施例のデータが端的に示すように、本発明の高強度Ｔｉ合金は、既知のＴｉ合金にくらべて、強度がいっそう高まり、延性が向上し、両者のバランスがよくとれた合金である。従って本発明の合金は、例に挙げてきたゴルフクラブのヘッド材料として、またそのほかの、軽量で高強度を要求される機械部品の材料として、とくに加工が容易であることが望まれる場合に、有用な材料となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の実施例および比較例のデータであって、強度の尺度として引張り強さを横軸にとり、延性の尺度として絞り値を縦軸にとり、それらのバランスを示したグラフ。
【発明の属する技術分野】
本発明は、高強度Ｔｉ合金に関する。この合金は、ゴルフクラブのヘッド、眼鏡のフレームなどの各種民生品、あるいは自動車エンジンのバルブリテーナーなどの機械部品そのほか、軽量であってしかも強度を要求される各種の構造部品の材料として好適である。
【０００２】
【従来の技術】
上記のような、軽量であってしかも強度を要求される材料の例としてゴルフクラブのヘッドを取り上げると、これまで、Ｔｉ−２２Ｖ−４ＡｌやＴｉ−１５Ｖ−３Ａｌ−３Ｓｎ−３Ｃｒのようなβ型Ｔｉ合金、あるいはＴｉ−６Ａｌ−４Ｖに代表されるα＋β型Ｔｉ合金が使用されてきた。従来のβ型Ｔｉ合金は、β相中に相を微細に析出させて、析出強化による高強度化を図っている。そのため、延性があまり高くないのが難点である。
【０００３】
近年、クラブヘッド（とくにウッド系）は大型のものが好まれる傾向にあり、そのためには薄肉にしなければならないから、Ｔｉ合金においても、いっそう高強度であるとともに、延性が高く、両者のバランスがとれているものの開発が要望されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、上記の要望にこたえて、既存のＴｉ合金よりさらに高強度であって延性も高く、強度と延性とのバランスがよいものを提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
高強度であって延性も高く、強度と延性のバランスがよい本発明の高強度Ｔｉ合金は、重量で、Ｃｒ：１０〜１５％、Ｖ：１２％超過２４％以下、Ａｌ：４〜１０％およびＯ：０．０１〜０．４％を含有し、残部がＴｉおよび不可避の不純物からなる合金組成を有する。この合金はβ型であって、析出強化に頼らず固溶化状態で高い強度を示す。
【０００６】
【発明の実施形態】
合金組成について、以下に各合金成分の作用と、組成範囲の限定理由を説明する。
【０００７】
Ｃｒ：１０〜１５％
Ｃｒはβ相に固溶して、これを強化する。この効果は、下限値の１０％以上添加しないと得られない。多量になるとＴｉとの間の金属間化合物ＴｉＣｒ２が析出し、延性が低下するので、上限値１５％までの添加に止める。
【０００８】
Ｖ：１２％超過２４％以下
ＶはＣｒと同様にβ相を固溶強化する元素であって、本発明の合金の特徴である延性を確保する上で、重要な役割を果たす。この目的で、１２％を超える添加が必要である。多量に添加しても効果が飽和するし、コスト高を招くので、それらの要因を考慮して、２４％を上限として設けた。
【０００９】
Ａｌ：４〜１０％
一般にＡｌはα相の強化をする元素として位置付けられているが、比較的少量のＡｌはβ相に固溶して、β相の強化に役立つ。この効果を期待するには、少なくとも４％の添加を必要とする。多量に添加すると、金属間化合物ＴｉＡｌ3の生成を見たり、α相の析出が著しくなって延性の低下を招くから、10％までの範囲で添加量を選択すべきである。
【００１０】
Ｏ：０．０１〜０．４％
Ｏも一般にはＡｌと同様にα相を強化する成分であるが、β相中にも固溶してその強化に役立つ。この効果は０．０１％程度の少量の存在から認められる。多量のＯの存在は、延性向上の観点からは好ましくない。延性低下を避けるため、上限０．４％を設けた。
【００１１】
【実施例】
プラズマスカル炉を使用し、表１に示す合金組成（重量％、残部Ｔｉ）のＴｉ合金を溶解して、それぞれ重量約８kgのインゴットに鋳造した。比較のため、既知のＴｉ合金２種のインゴットも製造した。
【００１２】
本発明の合金のインゴットに対しては、各合金のβトランザス曲線上の温度に３０分間保持する固溶化処理を施したのち水冷し、試験片を採取して引張り特性を評価した。比較例１の合金については、固溶化状態のものと、固溶化処理後５００℃に１０時間加熱する時効処理を施したものとの両方について、引張り特性の評価をした。比較例２の合金に対しては、７５０℃×２時間−空冷の焼鈍を行なったものから、引張り試験片を採取した。
【００１４】
強度の指標としての引張り強さと、延性の指標としての絞りの値を、図１にプロットして示した。比較例１の固溶化状態のものは、高い絞り値を示すが、引張り強さは低く、これを時効硬化させたものは、強度は高いが延性が低い。比較例２の合金は、強度と延性が一応バランスしているが、なおレベルがあまり高くない。これに対し本発明に従えば、合金組成の選択により、比較例２より高い強度をもつもの、高い延性をもつもの、あるいは強度および延性の両方ともまさるものが、任意に得られる。
【００１５】
【発明の効果】
実施例のデータが端的に示すように、本発明の高強度Ｔｉ合金は、既知のＴｉ合金にくらべて、強度がいっそう高まり、延性が向上し、両者のバランスがよくとれた合金である。従って本発明の合金は、例に挙げてきたゴルフクラブのヘッド材料として、またそのほかの、軽量で高強度を要求される機械部品の材料として、とくに加工が容易であることが望まれる場合に、有用な材料となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の実施例および比較例のデータであって、強度の尺度として引張り強さを横軸にとり、延性の尺度として絞り値を縦軸にとり、それらのバランスを示したグラフ。
Claims (1)
- 重量で、Ｃｒ：１０〜１５％、Ｖ：１２％超過２４％以下、Ａｌ：４〜１０％およびＯ：０．０１〜０．４％を含有し、残部がＴｉおよび不可避の不純物からなる高強度Ｔｉ合金。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10274299A JP4122622B2 (ja) | 1999-04-09 | 1999-04-09 | 高強度Ｔｉ合金 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10274299A JP4122622B2 (ja) | 1999-04-09 | 1999-04-09 | 高強度Ｔｉ合金 |
Publications (3)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000297335A JP2000297335A (ja) | 2000-10-24 |
| JP2000297335A5 JP2000297335A5 (ja) | 2006-01-12 |
| JP4122622B2 true JP4122622B2 (ja) | 2008-07-23 |
Family
ID=14335699
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10274299A Expired - Fee Related JP4122622B2 (ja) | 1999-04-09 | 1999-04-09 | 高強度Ｔｉ合金 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP4122622B2 (ja) |
-
1999
- 1999-04-09 JP JP10274299A patent/JP4122622B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2000297335A (ja) | 2000-10-24 |
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