JP5605546B2 - α+β型チタン合金とその製造方法並びにチタン合金材の製造方法 - Google Patents
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Description
本願発明に係る前記チタン合金は、微量のホウ素を含有していることを好ましい態様とするものである。チタン合金材にホウ素を微量添加することで、チタン合金材及び製造されたチタン合金中の結晶組織を微細にすることができるという効果を奏するものである。
下記表1に示す配合比率を有するスポンジチタン、アルミニウム−バナジウム母合金、TiB2粉末、金属アルミニウム粒からなる合金原料を均一に混合した後、プレス成形してブリケットとした。次いで、前記ブリケットを溶接で接合して電極を構成した後、真空アーク溶解炉にて溶解して、本願発明に係る図3のチタン合金材に相当するTi−6Al−4V合金インゴット材を溶製した。
実施例1で製造されたチタン合金インゴット材を、表2の条件下にて鍛造して丸棒形状の中間素材M1を得た後、前記中間素材M1を1050℃にて1Hr焼鈍して中間素材M2を得、これを冷却速度0.05℃/分で室温まで徐冷した。これを、表3のようにさらに700℃まで加熱し本温度で1時間保持して本願発明に係るチタン合金を得た。前記鍛造後のチタン丸棒を目視にて確認したが表面欠陥は確認されなかった。また、前記焼鈍して得られたチタン丸棒の平均結晶粒径は80〜200μmであった。
実施例2で製造された本願発明でいうα+β型チタン合金より円柱状の試験片を切り出し、これを表3の条件にて恒温鍛造し、その結果を同表3に示した。
実施例1で製造されたチタン合金インゴット材を、表2の条件下にて鍛造して丸棒形状の中間素材M1を得た後、前記中間素材M1を、1050℃から室温まで、冷却速度0.05℃/分にて室温まで徐冷した。この素材をさらに700℃で1時間保持して安定化処理を行なった。安定化処理を施したチタン材中には、図1に示すような、結晶粒中に、コロニーが形成されていた。
実施例1で製造されたチタン合金インゴット材を、900℃で鍛造、(鍛造比30%)その後、930℃で溝ロール圧延加工(圧延比64%、合計の加工比93%)して丸棒形状の中間素材M1を得た後、前記中間素材M1を、1050℃から室温まで、冷却速度0.05℃/分にて徐冷した。この素材をさらに700℃で1時間保持し安定化処理を行なった。安定化処理を施したチタン材中には、図5と同様に、結晶粒中にコロニーが形成されていた。
実施例1において、金属ホウ素を添加しない点を除き、同じ条件下にて6Al−4V合金を溶製した。この合金を表2の条件下にて鍛造して丸棒形状の中間素材M1を得た後、前記中間素材M1を1050℃にて1Hr焼鈍した。この素材をさらに、室温まで冷却速度 0.05℃/Hrで徐冷した。この素材をさらに700℃まで加熱し1Hr保持して安定化処理行った。このような処理を施した丸棒より円柱状の試験片を切り出し、これを、実施例2と同じ条件下にて恒温鍛造を行ったところ、表3のいずれの条件下においても、クラックの発生が認められ、これより恒温鍛造による部材の成形は不可能と判断された。
比較例1と同じ条件下で6Al−4V合金を溶製した。この合金を900℃で鍛造、(鍛造比30%)その後、930℃で溝ロール圧延加工(圧延比 64%、合計の加工比93%)して丸棒形状の中間素材M1を得た後、前記中間素材M1を、1050℃から室温まで、冷却速度0.05℃/分にて徐冷した。この素材をさらに700℃で1時間保持して安定化処理を行なった。安定化処理を施した丸棒より円柱状の試験片を切り出し、700℃で、歪速度1x10−2、1、80(1/秒)の条件で恒温鍛造した。その結果、いずれの条件下においても、クラックの発生が認められ、これより700℃での恒温鍛造による部材の成形は不可能と判断された。
Claims (10)
- ホウ素含有量が0.05〜0.15mass%のα+β型チタン合金であって、前記チタン合金はTi−6Al−4V合金であって、前記合金組織中の結晶粒中に析出生成したラメラー状α相の集合体であるコロニーが生成していることを特徴とするα+β型チタン合金。
- 前記コロニーの大きさが、10μm〜100μmの範囲であることを特徴とする請求項1に記載のα+β型チタン合金。
- 前記α+β型チタン合金中には針状TiBが析出しており、針状TiBの短径に対する長径の比が、1〜300の範囲にあることを特徴とする請求項1に記載のα+β型チタン合金。
- 前記TiBの針状析出物が加工方向に沿って並んでいることを特徴とする請求項3に記載のα+β型チタン合金。
- 前記α+β型チタン合金中に析出しているTiBの針状析出部間の間隔が、2μm以上に分散した形であることを特徴とする請求項3または4に記載のα+β型チタン合金。
- ホウ素含有Ti−6Al−4V合金材をα+β域またはβ域の温度範囲にて熱間加工して中間素材M1を得、前記中間素材M1をβ域の温度範囲にて焼鈍して中間素材M2を得、前記中間素材M2を冷却速度0.01℃/分〜0.1℃/分で室温まで冷却し、これをさらに650℃〜760℃で30分〜2時間の安定化処理を行なうことを特徴とするα+β型チタン合金の製造方法。
- 前記熱間加工が、鍛造加工であることを特徴とする請求項6に記載のα+β型チタン合金の製造方法。
- 前記熱間加工が、鍛造加工した後、次いで圧延加工することを特徴とする請求項6に記載のα+β型チタン合金の製造方法。
- 請求項6に記載のα+β型チタン合金の製造に用いるホウ素含有チタン合金材の製造方法であって、前記ホウ素含有チタン合金材の溶解原料は、真空アーク溶解炉、プラズマアーク溶解炉、浮遊溶解法または電子ビーム溶解炉にて溶製されることを特徴とするチタン合金材の製造方法。
- 前記溶解原料が、スポンジチタン、アルミニウム−バナジウム母合金または金属アルミニウムと金属バナジウム、および金属ホウ素またはチタンのホウ化物から構成されていることを特徴とする請求項9に記載のチタン合金材の製造方法。
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