JPH0222435A - 耐熱チタン合金 - Google Patents
耐熱チタン合金Info
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- JPH0222435A JPH0222435A JP17202588A JP17202588A JPH0222435A JP H0222435 A JPH0222435 A JP H0222435A JP 17202588 A JP17202588 A JP 17202588A JP 17202588 A JP17202588 A JP 17202588A JP H0222435 A JPH0222435 A JP H0222435A
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- Turbine Rotor Nozzle Sealing (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
この発明は、耐熱チタン合金、特に、高温強度およびク
リープ強度に優れた耐熱チタン合金に関するものである
。
リープ強度に優れた耐熱チタン合金に関するものである
。
チタン合金は軽くて強靭な機械的性質を有し、特に、４
５０℃程度までの温度域において高い比強度（強度／密
度）を示すことから、航空機用ジェットエンジン材料と
して近年盛んに用いられている。チタン合金の中で、最
も一般に用いられているのはＴｉ−６Ａｌ−４Ｖ合金で
あるが、この合金の使用可能温度範囲はせいぜい３００
℃程度までである。この合金の耐熱性を高めた合金とし
て、Ｔｉ −６２４２８合金がＵＳパテント３，８３３
，３６３ に開示されている。
５０℃程度までの温度域において高い比強度（強度／密
度）を示すことから、航空機用ジェットエンジン材料と
して近年盛んに用いられている。チタン合金の中で、最
も一般に用いられているのはＴｉ−６Ａｌ−４Ｖ合金で
あるが、この合金の使用可能温度範囲はせいぜい３００
℃程度までである。この合金の耐熱性を高めた合金とし
て、Ｔｉ −６２４２８合金がＵＳパテント３，８３３
，３６３ に開示されている。
ジェットエンジン用チタン合金に要求される特性には、
高温強度、耐クリープ特性、耐酸化性などがあり、また
製造上、優れた鍛造性および溶接性も求められる。Ｔｉ
−６２４２８合金は、Ｓｌを添加することによシ生じる
コットレル効果によシ転位運動を抑え、高温強度やクリ
ープ強度を上昇させている。しかじながら、Ｓｉは高温
強度の小さいβ相安定化元素であるため、その効果は５
５０℃程度の温度域までであった。
高温強度、耐クリープ特性、耐酸化性などがあり、また
製造上、優れた鍛造性および溶接性も求められる。Ｔｉ
−６２４２８合金は、Ｓｌを添加することによシ生じる
コットレル効果によシ転位運動を抑え、高温強度やクリ
ープ強度を上昇させている。しかじながら、Ｓｉは高温
強度の小さいβ相安定化元素であるため、その効果は５
５０℃程度の温度域までであった。
そのため、これらのチタン合金も、航空機の高速度化を
目的とした高効率ジェットエンジンの開発の点からは十
分とは言えず、更に高温特性に優れた耐熱チタン合金の
開発が望まれている。
目的とした高効率ジェットエンジンの開発の点からは十
分とは言えず、更に高温特性に優れた耐熱チタン合金の
開発が望まれている。
そこで、この発明の目的は、上記従来の合金よりも高温
強度およびクリープ強度に優れた耐熱チタン合金を提供
することにある。
強度およびクリープ強度に優れた耐熱チタン合金を提供
することにある。
この発明は、ｙｔ：ｓ、５から６．５％、Ｓｎ ： １
．５から３．０％、Ｚｒ ： ０．γからｓ、ｏｔ１６
、Ｍｏ：０．３から３．０％、Ｓｉ：０．１５超から０
．５０％、ｃ ： ０．０４からｏ、３０％、Ｏ：０．
１６チ以下（以上重量％）、残９ ： Ｔｉおよび不可
避不純物からなυ、且つ、Ｍ−二十−竺一：６．５から
８．０重量％を満足する３に とに特徴を有するものである。
．５から３．０％、Ｚｒ ： ０．γからｓ、ｏｔ１６
、Ｍｏ：０．３から３．０％、Ｓｉ：０．１５超から０
．５０％、ｃ ： ０．０４からｏ、３０％、Ｏ：０．
１６チ以下（以上重量％）、残９ ： Ｔｉおよび不可
避不純物からなυ、且つ、Ｍ−二十−竺一：６．５から
８．０重量％を満足する３に とに特徴を有するものである。
次に、この発明において成分組成を上記範囲に限定した
理由について説明する。
理由について説明する。
Ｍ：Ｍは、α＋βの二相組織を得るだめのα相安定化元
素として添加され、且つ強度上昇に寄与する。しかし、
含有量が５．５チ未満では、目的とする引張強さ（特に
高温強度）およびクリープ強度が得られず、一方、含有
量が６．５チを超えると、Ｔｉとの間に脆化相であるα
２相（Ｔｉ３Ａ１りが析出して、機械的性質（特に延性
）を劣化させる。従って、この発明においては、Ｍの添
加量を５．５から６．５重量％の範囲に限定した。
素として添加され、且つ強度上昇に寄与する。しかし、
含有量が５．５チ未満では、目的とする引張強さ（特に
高温強度）およびクリープ強度が得られず、一方、含有
量が６．５チを超えると、Ｔｉとの間に脆化相であるα
２相（Ｔｉ３Ａ１りが析出して、機械的性質（特に延性
）を劣化させる。従って、この発明においては、Ｍの添
加量を５．５から６．５重量％の範囲に限定した。
Ｓｎ： Ｓｎは、中性元素としてα相およびβ相の両方
に固溶し、強度上昇に寄与する。しかし、含有量が１．
５４未満では、目的とする強度が得られず、一方、含有
量が３．０％を超えると、密度が犬きくなシ、高比強度
であるというチタン合金の長所が損なわれ、しかも、Ｔ
ｉとの間に脆化相であるα２相（Ｔｉ３Ａりが析出して
、機械的性質（特に延性）を劣化させる。従つて、この
発明においては、Ｓｎの添加量を１．５から３．０重量
％の範囲内に限定した。
に固溶し、強度上昇に寄与する。しかし、含有量が１．
５４未満では、目的とする強度が得られず、一方、含有
量が３．０％を超えると、密度が犬きくなシ、高比強度
であるというチタン合金の長所が損なわれ、しかも、Ｔ
ｉとの間に脆化相であるα２相（Ｔｉ３Ａりが析出して
、機械的性質（特に延性）を劣化させる。従つて、この
発明においては、Ｓｎの添加量を１．５から３．０重量
％の範囲内に限定した。
Ｚｒ： Ｚｒは、中性元素としてα相およびβ相の両方
に固溶し、強度上昇に寄与する。しかし、含有量が０．
７％未満では、目的とする強度が得られず、一方、含有
量が５．ｏ％を超えると、クリープ強度の小さいβ相の
体積率が大きくなり、クリープ強度が低下する。従って
、この発明においては、Ｚｒの添加量を０．７から５．
０重量％の範囲内に限定した。
に固溶し、強度上昇に寄与する。しかし、含有量が０．
７％未満では、目的とする強度が得られず、一方、含有
量が５．ｏ％を超えると、クリープ強度の小さいβ相の
体積率が大きくなり、クリープ強度が低下する。従って
、この発明においては、Ｚｒの添加量を０．７から５．
０重量％の範囲内に限定した。
Ｍｏ：Ｍｏは、β相安定化元素として添加され、強度上
昇、特に室温強度の上昇に寄与する。しかし、含有量が
０．３チ未満では、目的とする強度が得られず、一方、
含有量が３．０％を超えると、Ｚｒの添加の場合と同様
、高温強度やクリープ強度を低下させる。従って、この
発明においては、Ｍｏの添加量を０．３から３．０重量
％の範囲内に限定した。
昇、特に室温強度の上昇に寄与する。しかし、含有量が
０．３チ未満では、目的とする強度が得られず、一方、
含有量が３．０％を超えると、Ｚｒの添加の場合と同様
、高温強度やクリープ強度を低下させる。従って、この
発明においては、Ｍｏの添加量を０．３から３．０重量
％の範囲内に限定した。
８ｉ：８ｉは、高温時の転位運動をコットレル効果によ
υ抑え、高温強度やクリープ強度の上昇に寄与する。し
かし、含有量が０．１５％以下では、目的とする強度が
得られず、一方、含有量が０．５０９６を超えると、Ｔ
ｉと８１との化合物（Ｔｉ５ ！３ｉ３等）を形成し、
延性等の機械的性質を劣化させ、しかも、５５０ ’（
：以上の温度域において高温強度やクリープ強度の低下
をもたらす。
υ抑え、高温強度やクリープ強度の上昇に寄与する。し
かし、含有量が０．１５％以下では、目的とする強度が
得られず、一方、含有量が０．５０９６を超えると、Ｔ
ｉと８１との化合物（Ｔｉ５ ！３ｉ３等）を形成し、
延性等の機械的性質を劣化させ、しかも、５５０ ’（
：以上の温度域において高温強度やクリープ強度の低下
をもたらす。
従って、この発明においては、ｓｌの添加量を０．１５
超から０．５０重量％の範囲内に限定した。
超から０．５０重量％の範囲内に限定した。
Ｃ：Ｃは、主にα相に固溶し、室温の強度上昇のみなら
ず、高温強度とクリープ強度の上昇に寄与する。しかし
ながら、含有量が０．０４％未満では、目的とする強度
が得られず、一方、含有量が０．３０％を超えるとチタ
ンの炭化物が析出して、延性を損なう。従って、この発
明においては、Ｃの添加量を０．０４から０．３０重量
％の範囲内に限定した。
ず、高温強度とクリープ強度の上昇に寄与する。しかし
ながら、含有量が０．０４％未満では、目的とする強度
が得られず、一方、含有量が０．３０％を超えるとチタ
ンの炭化物が析出して、延性を損なう。従って、この発
明においては、Ｃの添加量を０．０４から０．３０重量
％の範囲内に限定した。
０：０は、主にα相に固溶し、室温の強度上昇のみなら
ず、高温強度とクリープ強度の上昇に寄与する。しかし
ながら、含有量が０．１６％を超えると延性が低下する
。従って、この発明においては、０の添加量を０．１６
重量％以下に限定した。
ず、高温強度とクリープ強度の上昇に寄与する。しかし
ながら、含有量が０．１６％を超えると延性が低下する
。従って、この発明においては、０の添加量を０．１６
重量％以下に限定した。
ＡＰ、＋Ｓｎ 、 Ｚｒ 二６．５から８．０重量％に
限定したのは、次の理由による。即ち、これはチタン合
金のアルミ当量と呼ばれ、この値が８％を超えると、Ｔ
ｉ３ＡＲ等の金属間化合物が生成し、延性を損なうので
好ましくない。また、この値が６．５チ未満では、室温
強度、高温強度およびクリープ強度が小さくなる。従っ
て、この発明においては、前記アルミ当量を６．５から
８．０重量％の範囲内に限定した。
限定したのは、次の理由による。即ち、これはチタン合
金のアルミ当量と呼ばれ、この値が８％を超えると、Ｔ
ｉ３ＡＲ等の金属間化合物が生成し、延性を損なうので
好ましくない。また、この値が６．５チ未満では、室温
強度、高温強度およびクリープ強度が小さくなる。従っ
て、この発明においては、前記アルミ当量を６．５から
８．０重量％の範囲内に限定した。
アルゴンガス雰囲気アーク溶解炉によって、チタン合金
からなるインゴットを溶製した。このインゴットを、熱
間鍛造した後、熱間圧延して、厚さ７嘘の複数枚の板材
を調製した。この際、β晶の粗大化を防ぐために、熱間
圧延時の加熱は、β変態点を３０℃下回る温度で実施し
た。次いで、これらの板材を、β変態点を１５〜３０℃
下回る温度にて３０分間焼鈍し、この後、空冷し、さら
に６００℃にて８時間の時効処理を行い、供試材を得だ
。本発明チタン合金の成分組成および室温引張試験の結
果を第１表に示し、高温引張試験およびクリープ試験の
結果を第３表に示す。また、従来チタン合金、比較チタ
ン合金の成分組成および室温引張試験の結果を第２表に
示し、高温引張試験およびクリープ試験の結果を第４表
に示す。
からなるインゴットを溶製した。このインゴットを、熱
間鍛造した後、熱間圧延して、厚さ７嘘の複数枚の板材
を調製した。この際、β晶の粗大化を防ぐために、熱間
圧延時の加熱は、β変態点を３０℃下回る温度で実施し
た。次いで、これらの板材を、β変態点を１５〜３０℃
下回る温度にて３０分間焼鈍し、この後、空冷し、さら
に６００℃にて８時間の時効処理を行い、供試材を得だ
。本発明チタン合金の成分組成および室温引張試験の結
果を第１表に示し、高温引張試験およびクリープ試験の
結果を第３表に示す。また、従来チタン合金、比較チタ
ン合金の成分組成および室温引張試験の結果を第２表に
示し、高温引張試験およびクリープ試験の結果を第４表
に示す。
ただし、比較チタン合金１６，１７．２２および２６は
、室温引張シ試験時の伸びが１０％未満と小さく、実用
に耐えないため、高温引張り試験及びクリープ試験を実
施しなかった。第３表および第４表に示す高温引張試験
は、６００’（：、においておこなったものである。ま
た、同表中の最小クリープ速度（チ／ｈｒ ）は、温度
６００℃、応力１７．６に７ｆ／−において行ったクリ
ープ試験の時間−伸び曲線から求めたものである。高温
引張試験およびクリープ試験は、大気中で実施した。
、室温引張シ試験時の伸びが１０％未満と小さく、実用
に耐えないため、高温引張り試験及びクリープ試験を実
施しなかった。第３表および第４表に示す高温引張試験
は、６００’（：、においておこなったものである。ま
た、同表中の最小クリープ速度（チ／ｈｒ ）は、温度
６００℃、応力１７．６に７ｆ／−において行ったクリ
ープ試験の時間−伸び曲線から求めたものである。高温
引張試験およびクリープ試験は、大気中で実施した。
第
表
第
表
第３表から明らかなように、本発明チタン合金は、６０
０°Ｃにおける高温引張強度が６８ Ｋｙｆ／ｍＡ以上
と大きく、しかも、６００℃、応力１７．６Ｋｐ ｆ／
−における最小クリープ速度が、０．０５＼ ％ ／ ｈ ｒ以下と小さく、比較チタン合金および従
来チタン合金Ｔｉ−６／Ｖｔ−４Ｖ 、 Ｔｉ−６Ａｌ
！−２８ｎ−４Ｚｒ−２Ｍｏと比較して非常に優れてい
る。また、本発明チタン合金は、室温においても９ｃ＋
ＫＢ／−以上の大きな引張強さと１０チ以上の大きな伸
びとを合わせ持っており、室温から高温までの広い温度
範囲において、非常に優れた機械的性質を有しているこ
とがわかる。
０°Ｃにおける高温引張強度が６８ Ｋｙｆ／ｍＡ以上
と大きく、しかも、６００℃、応力１７．６Ｋｐ ｆ／
−における最小クリープ速度が、０．０５＼ ％ ／ ｈ ｒ以下と小さく、比較チタン合金および従
来チタン合金Ｔｉ−６／Ｖｔ−４Ｖ 、 Ｔｉ−６Ａｌ
！−２８ｎ−４Ｚｒ−２Ｍｏと比較して非常に優れてい
る。また、本発明チタン合金は、室温においても９ｃ＋
ＫＢ／−以上の大きな引張強さと１０チ以上の大きな伸
びとを合わせ持っており、室温から高温までの広い温度
範囲において、非常に優れた機械的性質を有しているこ
とがわかる。
第１図に、Ｃ含有量（重量％）と、温度６００°Ｃ１応
力１７． ａ Ｋｑｔ／−のクリープ試験における最小
クリープ速度との関係を示す。第１図において、曲線に
おける実線の部分ｌは、本発明チタン合金の実験値をプ
ロットした部分を示し、点線の部分２は、比較チタン合
金の実験値をプロットした部分を示し、△印３は従来チ
タン合金の実験値をプロットした点を示す。
力１７． ａ Ｋｑｔ／−のクリープ試験における最小
クリープ速度との関係を示す。第１図において、曲線に
おける実線の部分ｌは、本発明チタン合金の実験値をプ
ロットした部分を示し、点線の部分２は、比較チタン合
金の実験値をプロットした部分を示し、△印３は従来チ
タン合金の実験値をプロットした点を示す。
第１図から明らかなように、Ｃ含有量が０．０４〜０．
３０重ｉ％の範囲で０．０５％／ｈｒ以下の最小クリー
プ速度の値を示しており、その範囲に満たないＣ含有量
では、最小クリープ速度が大きい。
３０重ｉ％の範囲で０．０５％／ｈｒ以下の最小クリー
プ速度の値を示しており、その範囲に満たないＣ含有量
では、最小クリープ速度が大きい。
一方、Ｃ含有量をその範囲を超えて添加すると、最小ク
リープ速度は良くならず、第２表かられかるように室温
における延性が５．０チと非常に劣化する。
リープ速度は良くならず、第２表かられかるように室温
における延性が５．０チと非常に劣化する。
これらのことから、Ｃ含有量が０．０４〜０．３０重量
％の範囲内において、優れた機械的性質、即ち、優れた
室温強度、高温強度およびクリープ強度が得られること
が明らかとなった。
％の範囲内において、優れた機械的性質、即ち、優れた
室温強度、高温強度およびクリープ強度が得られること
が明らかとなった。
以上説明したように、この発明によれば、Ｃ含有量を０
．０４〜０．３０重量％の範囲内に限定することによっ
て、室温から高温までの広い温度範囲において、大きな
引張強度およびクリープ強度を得ることができるといっ
た有用な効果がもたらされる。
．０４〜０．３０重量％の範囲内に限定することによっ
て、室温から高温までの広い温度範囲において、大きな
引張強度およびクリープ強度を得ることができるといっ
た有用な効果がもたらされる。
第１図は、本発明チタン合金、比較チタン合金、そして
従来チタン合金に関して、最小クリープ速度とＣ含有量
との関係を示すグラフである。 第１図
従来チタン合金に関して、最小クリープ速度とＣ含有量
との関係を示すグラフである。 第１図
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ Ａｌ：５．５から６．５％、 Ｓｎ：１．５から３．０％、 Ｚｒ：０．７から５．０％、 Ｍｏ：０．３から３．０％、 Ｓｉ：０．１５超から０．５０％、 Ｃ：０．０４から０．３０％、 Ｏ：０．１６％以下（以上重量％）、 残り：Ｔｉおよび不可避不純物 からなり、且つ、 Ａｌ＋（Ｓｎ／３）＋（Ｚｒ／６）：６．５から８．０
重量％を満足することを特徴とする耐熱チタン合金。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17202588A JPH0222435A (ja) | 1988-07-11 | 1988-07-11 | 耐熱チタン合金 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17202588A JPH0222435A (ja) | 1988-07-11 | 1988-07-11 | 耐熱チタン合金 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0222435A true JPH0222435A (ja) | 1990-01-25 |
Family
ID=15934127
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP17202588A Pending JPH0222435A (ja) | 1988-07-11 | 1988-07-11 | 耐熱チタン合金 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0222435A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2004019286A1 (ja) * | 2002-08-22 | 2004-03-04 | Japan Cash Machine Co., Ltd. | 紙葉類鑑別装置 |
| JP2009041065A (ja) * | 2007-08-08 | 2009-02-26 | Nippon Steel Corp | 高温疲労強度および耐クリープ性に優れた耐熱部材用チタン合金 |
| JP2009531546A (ja) * | 2006-03-30 | 2009-09-03 | スネクマ | チタン合金で作製された熱機械部品の熱処理方法および製造方法と、これらの方法から得られる熱機械部品 |
| WO2011105620A1 (ja) * | 2010-02-26 | 2011-09-01 | 新日本製鐵株式会社 | 耐熱性に優れたチタン合金製自動車用エンジンバルブ |
| WO2012108319A1 (ja) | 2011-02-10 | 2012-08-16 | 新日本製鐵株式会社 | 疲労強度に優れた耐摩耗性チタン合金部材 |
| WO2023028140A1 (en) * | 2021-08-24 | 2023-03-02 | Titanium Metals Corporation | Alpha-beta ti alloy with improved high temperature properties |
-
1988
- 1988-07-11 JP JP17202588A patent/JPH0222435A/ja active Pending
Cited By (7)
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