JPH0754114A - 改良された低コストＴｉ−６Ａｌ−４Ｖバリスティック合金 - Google Patents

改良された低コストＴｉ−６Ａｌ−４Ｖバリスティック合金

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JPH0754114A
JPH0754114A JP6061727A JP6172794A JPH0754114A JP H0754114 A JPH0754114 A JP H0754114A JP 6061727 A JP6061727 A JP 6061727A JP 6172794 A JP6172794 A JP 6172794A JP H0754114 A JPH0754114 A JP H0754114A
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titanium alloy
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William W Love
ウイリアム・ダブリュ・ラヴ
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    • C22F—CHANGING THE PHYSICAL STRUCTURE OF NON-FERROUS METALS AND NON-FERROUS ALLOYS
    • C22F1/00—Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working
    • C22F1/16—Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working of other metals or alloys based thereon
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 装甲プレートとして利用される通常のチタニ
ウム合金と比較して同等以上の耐衝撃性を有するチタニ
ウム合金を安価に製造する。 【構成】 本発明の方法は、Ｔｉ−６Ａｌ−４Ｖ合金の
組成中の酸素含有量を、従来最大値として報告されてい
る０．２０％より増加させた後、この酸素に富むチタニ
ウム合金を、β相領域の温度で加熱するものである。ま
た、本発明は特に、組成を、Ａｌを５．５〜６．７５
％、Ｖを３．５〜４．５％、Ｏ2を０．２０〜０．３０
％、Ｆｅを最大０．５０％、およびその他の不純物を最
大０．５０％と限定したチタニウム合金を提供し、この
合金をβ相領域以内の温度で加熱することによりβ−処
理し、かつ前記合金を加工し、更に、前記合金を室温で
冷却、加工する、という工程を有している。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】本発明は、軍用の装甲プレートとして利用
される通常のチタニウム合金と比較して同等以上の耐衝
撃性を付与するための低コストな製造方法に関する。よ
り詳しくは、本発明の方法は、Ｔｉ−６Ａｌ−４Ｖ合金
の組成中の酸素含有量を、通常の最大０．２０％より増
加させ、この酸素に富むチタニウム合金を、炉内にてβ
相領域内の温度で加工させる点に関する。
【０００２】本発明はまた、本発明の方法により供給さ
れた、降伏強度および引っ張り強度に優れる新規なチタ
ニウム合金の組成に関する。本発明に係る新規なチタニ
ウム合金は、酸素を０．２０％〜０．３０％の範囲で含
有することにより特徴付けられる。
【０００３】チタニウム、特にＴｉ−６Ａｌ−４Ｖ合金
は、その高い耐衝撃特性から、装甲プレート用の素材と
して広く知られている。また、その特性は、Ｔｉ−６Ａ
ｌ−４Ｖ合金製の装甲プレートのための仕様として公知
な、チタニウム合金製の溶接可能な装甲プレートに関す
る、１９７５年７月１５日付け軍仕様書（ＭＩＬ−Ｔ−
４６０７７Ｂ）の概要および個々の適用例に示されてい
る。
【０００４】この軍仕様書では、装甲プレートを形成す
るチタニウム合金中に存在する酸素の最大値を、０．１
４％以下としている。また、その必要性の理由は、酸素
に富むチタニウム合金は全て低い衝撃特性しか示さない
という従来の知見に基づいている。従って、軍用の場
合、チタニウム合金中の酸素含有量は、予め最大で０．
１４％以下とされている。というのは、チタニウム合金
により多くの酸素が含まれると延性が低下し、かつより
重要なことには、装甲プレート自身の衝撃特性が低下す
るからである。
【０００５】この分野では、最近、ＭＩＬ−Ｔ−４６０
７７Ｂ仕様を具体化する場合、使用する素材も、製造コ
ストも高くなっている。酸素の最大値を０．１４％以下
に制限するＭＩＬ−Ｔ−４６０７７Ｂ仕様のためには、
インゴットの固化に際して、低価格の屑鉄を大量に使用
することを制限している。というのは、これらの素材
は、軍用の規定以上の酸素を含有しているからである。
【０００６】また、この仕様では、最終産物を提供する
ための製造工程については規定されていないが、この仕
様に述べられている高い最小引っ張り伸度を得るために
は、低温でコストのかかるα＋β相処理とアニーリング
が必要となる。
【０００７】この、低温α＋β相処理の操作は、通常、
最終的に原料の６０〜８０％を還元し、装甲プレートの
衝撃特性を向上させるものである。従って、最終的に装
甲プレートを製造するまでに多数の再加熱工程を必要と
するため、この操作は高コストとなる。更に、チタニウ
ム合金を含有する装甲プレートの表面に、この処理によ
り低温でクラックを生じる可能性が高い。よって、低コ
ストで、かつ耐衝撃性が改良されたＴｉ−６Ａｌ−４Ｖ
バリスティック合金の開発に向け、研究が続けられてい
る。
【０００８】Hickey Jr.らの、「アルミニウム７０４９
−Ｔ７３とチタニウム６Ａｌ−４Ｖ合金との積層物の衝
撃損傷性の特徴と破壊靱性」（Army Materials andMech
anics Research Center, Watertown, MA., １９８０年
３月）の第１〜１２頁には、溶液処理工程とエージング
処理工程とにより得られたＴｉ−６Ａｌ−４Ｖ合金積層
物の衝撃特性が開示されている。
【０００９】この溶液処理工程は、チタニウム合金を１
８５０〜１９９０°Ｆで１５分間加熱し、空冷後、１７
７５°Ｆで１時間加熱する工程を含んでいる。また、エ
ージング処理工程は、チタニウム合金を処理した溶液
を、１３００°Ｆで１時間加熱する工程を含んでいる。
Ｔｉ−６Ａｌ−４Ｖ合金積層物の酸素含有量は０．１３
％と測定され、ＭＩＬ−Ｔ−４６０７７Ｂ仕様の規定値
より低いため、この積層物は良好な衝撃特性を示すと予
想される。
【００１０】ここで、本願の背景を説明し、かつ便宜を
図るため、チタニウム系合金のα相、β相、およびα−
β相について以下に説明する。
【００１１】合金となる成分の添加により、チタニウム
合金系の状態図におけるβ遷移の温度が変化することは
よく知られている。β遷移の温度は、β相が１００％生
じる最低温度で、α相は、この温度以下でも生じ得る。
【００１２】遷移温度を上昇させる因子はα−安定因子
と呼ばれるのに対し、遷移温度を下降させる因子はβ−
安定因子と呼ばれ、β−安定因子は更にβ−同形体とβ
−共析晶とに分けられる。β−同形体はα−安定化を制
限し、かつβ−同形体の更なる添加は遷移温度を累進的
に下降させる。一方、β−共析晶はβ−安定化を制限
し、β相の共析晶分解により異種金属の複合体を形成さ
せる。
【００１３】ここで、本願の背景を説明し、かつ便宜を
図るため、チタニウム系合金のα相、β相、およびα−
β相について以下に説明する。合金となる成分の添加に
より、チタニウム合金系の状態図におけるβ遷移の温度
が変化することはよく知られている。β遷移の温度は、
β相が１００％生じる最低温度で、α相は、この温度以
下でも生じ得る。
【００１４】遷移温度を上昇させる因子はα−安定因子
と呼ばれるのに対し、遷移温度を下降させる因子はβ−
安定因子と呼ばれ、β−安定因子は更にβ−同形体とβ
−共析晶とに分けられる。β−同形体はα−安定化を制
限し、かつβ−同形体の更なる添加は遷移温度を累進的
に下降させる。一方、β−共析晶はβ−安定化を制限
し、β相の共析晶分解により異種金属の複合体を形成さ
せる。
【００１５】有力なα−安定因子はアルミニウム、錫、
およびジルコニウムを含有し、かつこれら金属間に介在
する元素として、酸素、窒素、および炭素を含有してい
る。少量のこれら介在元素は一般に不純物とみなされ、
合金の強度に多大な影響をおよぼし、結果的に、室温で
は合金を脆くしてしまう。最も有力なα−安定因子はア
ルミニウムで、このα−安定因子のチタニウムへの添加
は、結果的にチタニウムの強度を向上させる。
【００１６】また、有力なβ−安定因子は、β−同形体
のうちバナジウム、モリブデン、タンタル、およびニオ
ブのような体心立方体（ｂｃｃ）と、β−共析晶のうち
マンガン、鉄、クロム、コバルト、ニッケル、銅、およ
びシリコンである。このうち、コバルト、ニッケル、
銅、およびシリコンは、β相をα相と複合体へと急速に
分解するため、活性共析晶と呼ばれる。
【００１７】熱処理に応じてβ型に分類された合金は、
純チタニウムより高密度かつ冷間加工で容易に成形でき
るという特徴がある。β合金化の目的は、熱処理への適
応性を高めるため（例えばα相とβ相の体積比を変え
て）、αおよびβ構造の複合体を有する合金を形成した
り、または、金属間の結合を強化するため、β−共析晶
を使用する等して、あらゆるβ相合金に、室温で商業的
に有用な性質を付与する点にある。なお、β合金化に際
し、商業的に最も有用な元素はバナジウムである。
【００１８】以下の参考文献には、当該する技術分野に
おいて公知の、様々なチタニウム系合金複合体の組成が
開示されている。しかしながら、以下の参考文献には、
本発明に係る方法または組成は全く開示されていない。
【００１９】Jaffeeらによる米国特許２，７５４，２０
４号には、特に、アルミニウムと、バナジウム、コロン
ビウム、およびタンタルからなる群から選択される一種
以上の元素とからなり、強くて延性があり、かつ温度安
定性を有するチタニウム系合金が示されている。また、
この参考文献に開示されたチタニウム系合金複合体の酸
素含有量は０．２０％以下である。
【００２０】これらのチタニウム合金は優れた溶接特性
を有すると言われ、また、長時間高温に曝されても脆く
ならない。また、この参考文献に開示されたチタニウム
合金は、不活化雰囲気中でアークを用いた常温成形によ
り鋳造されるか、合金を成形前に溶解させる他の方法に
より製造される。
【００２１】Abkowitzらによる米国特許２，８８４，３
２３号は、チタニウム系合金に係るもので、より詳しく
は、アルミニウム、バナジウム、鉄、および特定量の酸
素を含む４成分系のチタニウム系合金に関するものであ
る。更に、この参考文献には、上記チタニウム系合金
が、Ａｌを０．８〜１．８％、Ｖを７．５〜８．５％、
Ｆｅを４．５〜５．５％、およびＯ2を０．３０〜０．
５０％含み、かつ偶発的な不純物を含むことが示されて
いる。４成分系のチタニウム系合金は、適当な延性と屈
曲変形能力を維持しつつ、高い引っ張り強度を有すると
言われている。
【００２２】Chakrabartiらによる米国特許４，８９
８，６２４号は、例えばガスタービン用のインペラ、デ
ィスク、およびシャフトのような回転部材に用いて好適
な、機械的特性が改良されたチタニウム系合金に係るも
のである。このＴｉ−６Ａｌ−４Ｖ合金は、Ａｌを５．
５〜６．７５％、Ｖを３．５〜４．２％、Ｏ2を０．１
５〜０．２０％、Ｎを０．０２５〜０．０５％、および
Ｆｅを０．３０％と、少量の避け得ない不純物とを含
み、このような一般的組成により、上記特性を獲得して
いる。
【００２３】必要な微細構造を得るため、この合金複合
体は、高速冷却に先立ちβ遷移の温度以上の温度で十分
プレヒートされ、その後、合金の微細構造の強化および
安定化のため、純粋なα粒子が凝結するようエージング
される。
【００２４】Beniaらによる米国特許４，９４３，４１
２号は、重量パーセントにしてシリコンを０．０４〜
０．１０％、炭素を０．０３〜０．０８％含有するα−
βチタニウム系合金に係るものである。この参考文献に
開示されている合金は、シリコンと炭素とが添加されて
いない合金と比較して、高い強度を有する点を特徴とし
ている。更に、この合金には、Ｆｅが０．３０％まで、
Ｏ2が０．２５％まで添加されていてもよい。また、こ
の合金複合体は、始めに圧延された後、最終産物となる
前にβアニーリングされる。
【００２５】Eylonらによる米国特許５，０３２，１８
９号は、α近似チタニウム系合金（例 ＜２％ β−安
定因子）およびα＋βチタニウム系合金に係るもので、
これらの合金は、合金の鋼片をβ遷移の温度以上の温度
で必要形状に鍛造し、この鍛造品をほぼβ遷移の温度で
加熱した後、過剰の空気で室温となるまで冷却し、更に
β遷移の温度より１０〜２０％低い温度でアニーリング
し、空冷したものである。
【００２６】上記のように、これらの参考文献には、合
金の酸素含有量を通常の０．２０％以上とし、かつ最終
産物をβ相領域の温度とされた炉内にてプレート状に加
工することにより、通常のＴｉ−６Ａｌ−４Ｖ合金の衝
撃特性を低コストで改良する方法は全く開示されていな
い。
【００２７】本発明は、Ｔｉ−６Ａｌ−４Ｖ合金に、通
常のＴｉ−６Ａｌ−４Ｖ合金と比較して同等以上の衝撃
特性を付与するための低コストな方法に関する。すなわ
ち、本発明の方法は、Ｔｉ−６Ａｌ−４Ｖ合金の組成中
の酸素含有量を、従来最大値として報告されている０．
２０％より増加させた後、この酸素に富むチタニウム合
金を、β相領域の温度で加熱するものである。
【００２８】その結果、装甲プレートに適用した場合の
衝撃特性を犠牲にせずとも、より酸素含有量が高く、新
たな素材を再加工するより一般に安価な屑鉄の使用が可
能となるという利点がある。
【００２９】また、本発明は特に、（ａ）組成を、Ａｌ
を５．５〜６．７５％、Ｖを３．５〜４．５％、Ｏ2を
０．２０〜０．３０％、Ｆｅを最大０．５０％、および
その他の不純物を最大０．５０％と限定したチタニウム
合金を提供する、（ｂ）前記合金をβ相領域以内の温度
で加熱することによりβ−処理し、かつ前記合金を加工
する、（ｃ）この加工された合金を室温で冷却する、と
いう工程を有する、Ｔｉ−６Ａｌ−４Ｖ合金の装甲プレ
ートに同等以上の衝撃特性を付与するための改良された
方法に関する。
【００３０】更に、本発明は、β−処理された素材と同
等の降伏強度および引っ張り強度を示す新規なＴｉ−６
Ａｌ−４Ｖ合金複合体を提供する。しかも、本発明のチ
タニウム複合体は、従来開示されたチタニウム複合体と
同等以上の衝撃特性を有している。また、本願に係る新
規なＴｉ−６Ａｌ−４Ｖ複合体は、合金の組成を、Ａｌ
を５．５〜６．７５％、Ｖを３．５〜４．５％、Ｏ2を
０．２０〜０．３０％、Ｆｅを＜０．５０％、その他の
不純物を＜０．５０％と限定し、かつこの合金複合体を
β相領域内の温度で加熱することにより得られる。
【００３１】本発明の方法は、通常のＴｉ−６Ａｌ−４
Ｖ合金の衝撃特性を向上させる安価な方法である。具体
的な発明の第一ステップは、チタニウム系合金の組成
を、以下の通りに限定する点を含んでいる。（ａ）Ａ
ｌ：５．５〜６．７５％、（ｂ）Ｖ：３．５〜４．５
％、（ｃ）Ｏ2：０．２０〜０．３０％、（ｄ）Ｆｅ：
最大０．５０％、（ｅ）その他の不純物：最大０．５０
％。
【００３２】本発明の望ましい例において、チタニウム
合金の組成は、Ａｌ：６．２％、Ｖ：４．０％、Ｏ2：
０．２５％、Ｆｅ：０．２０％へと改良される。また、
このチタニウム系合金は、その他の不純物として、Ｃ
ｒ，Ｎｉ，Ｍｏ、およびＣｕ等のβ−安定因子のうちの
一つまたはそれ以上のものを含む可能性があるが、上記
の通り、上記チタニウム合金の組成中におけるこれら不
純物の総量は、０．５０％を越えるべきではない。これ
ら避け得ない不純物の総量は、望ましくは０．３０％以
下とする。
【００３３】酸素含有量を、軍の基準で通常定められて
いる範囲以上に向上させるという改良は、安価なＴｉ−
６Ａｌ−４Ｖ合金の屑鉄が原料に利用される点で望まし
いことである。酸素含有量を０．２０％以上とするため
の方法には、例えば、屈曲された、切断された、小片と
された、厚切りとされた、粉体とされた、等の大小の素
材、或は加工済みの素材の利用も含まれる。酸素含有量
が高く安価なチタニウムの屑鉄は、本発明の方法に好適
なものである。しかしながら、これらのスクラップは、
使用前に、必要に応じて、洗剤、有機溶媒、その他公知
の方法で予め洗浄し、油やグリースを除去しておく。
【００３４】一方、ドリルビットのような不要な金属の
混入は、物理的または機械的な方法で除去可能である。
洗浄した素材は、必要に応じ、湿気を除去する等して乾
燥させる。
【００３５】本発明の場合、装甲プレートへと適用され
る素材のうち、２５〜１００％の割合で、酸素に富む素
材が使用可能であるが、より望ましくは、複合体中にお
ける酸素に富む素材の使用割合を、６０〜１００％とす
る。また、酸素に富む素材を１００％使用可能とするこ
とが最も望ましい。
【００３６】酸素に富むチタニウム素材は、必要な厚さ
のスラブとするため一度に溶解される。ここで、酸素に
富むという語は、チタニウム合金中の酸素含有量が、軍
仕様書で規定された上限である０．２０％を越えている
ことを示す。 酸素に富むチタニウムを含有する素材の
溶解工程には、単一電子ビーム（ＥＢ）溶解法、プラズ
マ溶解を始め、その他公知の方法が適用されるが、酸素
に富むチタニウム複合体の溶解に望ましい方法として
は、単一炉床溶解法が挙げられる。この溶解法は真空ま
たは不活化ガスの雰囲気下で行われ、かつこの溶解法に
使用される不活化ガスとしては、Ｈｅ，Ａｒその他が使
用可能である。
【００３７】単一炉床溶解法は基本的に、酸素に富むチ
タニウムを含有する素材を、常温成形された単一の炉床
を備えた炉内にて、電子ビームまたはプラズマをエネル
ギー源として溶解するものである。また、単一炉床溶解
法の溶解条件は、酸素に富むチタニウム素材を十分液化
させるために効果的なものとする。更に望ましくは、溶
解した酸素に富む同質のＴｉ−６Ａｌ−４Ｖ合金のスラ
ブを、炉から直接鋳造する。
【００３８】溶解した酸素に富むチタニウム素材はスラ
ブとされ、周囲から冷却される。この冷却工程は空気
中、不活化ガス中、或は真空中で行われる。また、形成
された酸素に富むＴｉ−６Ａｌ−４Ｖ合金のスラブの大
きさおよび形状は、最終産物への適用状況に応じて変え
ることができる。更に、スラブの厚みもまた、専ら最終
産物への適用状況に応じて変化する。
【００３９】酸素に富むＴｉ−６Ａｌ−４Ｖ素材を含有
するスラブは、β相の範囲内の温度で加熱されることに
より最終産物へと移行する。β相の範囲内におくこと
は、β遷移の温度以上の温度となることを意味する。よ
り具体的には、Ｔｉ−６Ａｌ−４Ｖのスラブは、９９０
〜１２００°Ｃで、１〜１２時間の間一回加熱される。
より望ましくは、Ｔｉ−６Ａｌ−４Ｖのスラブを、１０
５０〜１１００°Ｃで、３〜６時間の間一回加熱する。
また、最も望ましくは、酸素に富むスラブを、１０７５
°Ｃで、４時間加熱する。
【００４０】次に（スラブをβ相の範囲内の温度で加熱
した後）、β処理したＴｉ−６Ａｌ−４Ｖのスラブは、
厚さ約３／１６〜約６インチのプレートに圧延される。
より望ましくは、β処理後のスラブを、厚さ約１〜約３
インチに圧延する。また、最も望ましくは、β処理後の
酸素に富むスラブを圧延し、厚さ１．５インチのプレー
トとする。
【００４１】このプレートは、必要に応じ、公知の方法
で調整される。この調整方法には、サンドブラスト、部
分的な研磨、或は手選別等が含まれる。調整されたプレ
ートは、真空でアニーリングされ、また、必要に応じ、
公知の方法で熱処理される。
【００４２】この酸素に富むプレートの衝撃試験は、Ar
my Research Laboratory（AberdeenProoving Ground, M
d）において、チタニウム合金製の溶接可能な装甲プレ
ートに関する、１９７８年４月２８日付け軍仕様書（Ｍ
ＩＬ−Ａ−４６０７７Ｄ）に記載の規定に基づき行っ
た。Ｖ50衝撃限界とは、プレートの衝撃特性の記録に使
用されるもので、特異的な完成弾を用い特異的な標的を
５０％穿孔させた場合の予想速度である。より大きな数
値が、より良好な衝撃特性を示す。
【００４３】以下の実施例は、本発明の目的を例示する
ためのものである。従って、これらの実施例は、例示さ
れた目的のためにのみ示されたものであり、ここに開示
されている発明の内容が、本実施例により制限されるこ
とはない。
【００４４】
【実施例】
実施例１ 酸素を０．２２％含有するＴｉ−６Ａｌ−４Ｖの屑鉄
を、屑鉄中に存在する全ての油やグリースを除去するた
め洗剤で洗浄した。洗浄工程を行った後、素材表面に存
在する湿気を除去するため、酸素に富むチタニウムの屑
鉄を乾燥させた。
【００４５】乾燥されたＴｉ−６Ａｌ−４Ｖの屑鉄は、
常温成形された単一の炉床を備えた炉への供給ジグに投
入され、単一電子ビーム（ＥＢ）溶解工程にかけられ
た。単一電子ビーム溶解工程は、屑鉄素材が十分液化さ
れる温度で行われた。溶解した酸素に富むチタニウム素
材は、炉内で、最終的には空気中にて室温となるまで冷
却され、厚さ約１２インチのスラブに成形した。
【００４６】このスラブは温度１０７０°Ｃで４時間β
処理された後室温となるまで冷却された。更に、β処理
されたＴｉ−６Ａｌ−４Ｖのスラブは、最終的に厚さ
１．５インチのプレートとなるまで圧延された。
【００４７】高温にてβ処理された酸素に富むＴｉ−６
Ａｌ−４Ｖの装甲プレートの物理的特性を表１に示す。
ここで、Ｔｉ−６Ａｌ−４Ｖの装甲プレートの物理的特
性は、縦（Ｌ）と横（Ｔ）との双方向に対してテストさ
れた。正規化された衝撃級数（ＶN）は、このプレート
では１０４６と測定された。また、酸素含有量が０．２
２％であるこのプレートの縦方向への引っ張り強度（Ｕ
ＴＳ）および降伏強度（ＹＳ）は、それぞれ１４２ＫＳ
Ｉおよび１２６ＫＳＩと測定された。更に、同じ装甲プ
レートの横方向のＵＴＳおよびＹＳは、１４７ＫＳＩお
よび１３５ＫＳＩと測定された。
【００４８】この結果は、酸素に富みβ処理されたプレ
ートの使用により、高い衝撃特性が達成されたことを明
白に示している。また、この結果は、高い酸素含有量が
装甲プレートに悪影響をおよぼすという想像に基づく、
当該技術に関する従来の研究結果および従来の知見から
は全く予期し得ないものである。
【００４９】実施例２ 厚さ１．５インチのＴｉ−６Ａｌ−４Ｖのプレートを、
実施例１に示した方法で用意した。但し、インゴットに
は、標準的な仕様のＴｉ−６Ａｌ−４Ｖに対する従来の
要求を満たすものを使用した。また、このインゴットの
酸素含有量は、軍仕様書に定められた範囲内である０．
１５％であった。
【００５０】このプレートの物理的特性を表１に示す。
正規化された衝撃級数（ＶN）は、このＴｉ−６Ａｌ−
４Ｖのプレートでは、１０３７と測定された。これは、
実施例１のプレートと比べ、衝撃特性が僅かながら低い
ことを示す。この例は、軍用基準で定められた範囲より
高い酸素含有量のＴｉ−６Ａｌ−４Ｖ合金を使用するこ
との重要性を例示するものである。
【００５１】比較例１ 厚さ１．５インチのＴｉ−６Ａｌ−４Ｖのプレートを、
（例えばβ処理前に圧延する等の）通常のα＋β処理を
用いて用意した。より詳細には、このＴｉ−６Ａｌ−４
Ｖのプレートは、温度９５５°Ｃで４時間処理すること
により成形された。また、このＴｉ−６Ａｌ−４Ｖの酸
素含有量は、軍の規定範囲内である０．１０％であっ
た。
【００５２】この装甲プレートの物理的特性を表１に示
す。縦方向への引っ張り強度（ＵＴＳ）および降伏強度
（ＹＳ）が、それぞれ１３６ＫＳＩおよび１２４ＫＳＩ
と測定されたのに対し、正規化された衝撃級数（ＶN）
は、このプレートでは、１００１と測定された。また、
この装甲プレートの横方向へのＵＴＳおよびＹＳも、類
似の値を示した。
【００５３】全く予想外のことには、通常のα＋β処理
を用いて用意されたＴｉ−６Ａｌ−４Ｖプレートの衝撃
特性は、実施例１にて得られた数値より低かった。これ
らの結果は、Ｔｉ−６Ａｌ−４Ｖプレートの衝撃特性の
改良が、酸素含有量が高く、かつβ処理されたプレート
の使用によりもたらされていることを明示するものであ
る。
【００５４】比較例２ 厚さ１．５インチのＴｉ−６Ａｌ−４Ｖの装甲プレート
を、比較例１に示した方法で用意した。但し、この素材
の酸素含有量は０．１５％であった。
【００５５】この装甲プレートの物理的特性を表１に示
す。このプレートの衝撃級数は、比較例１と同等であっ
た。この結果と実施例１の結果とを再度比較すると、本
発明により、衝撃特性の改良がなされていることがわか
る。すなわち、衝撃特性が改良されたチタニウム系合金
は、酸素含有量が高い素材を用い、この酸素含有量が高
い素材を、β相領域内の温度でβ処理することにより得
られるのである。
【００５６】比較例３ 厚さ１．５インチのＴｉ−６Ａｌ−４Ｖの装甲プレート
を、比較例１に示した方法で用意した。但し、この素材
の酸素含有量は、軍により定められた範囲を越えた０．
２０％とした。この比較例は、β相領域内の温度で加熱
することの重要性を示すものである。
【００５７】この装甲プレートの物理的特性を表１に示
す。この、酸素含有量が０．２２％で、かつ低温でα＋
β処理されたＴｉ−６Ａｌ−４Ｖプレートの場合、正規
化された衝撃級数（ＶN）は１０３１と測定された。こ
の数値は、他の全ての比較例よりも高いが、依然として
実施例１の結果よりは低い。この僅かな増加の理由に対
する確証はないが、この比較例の結果は、最良の衝撃特
性が本発明の方法により得られることを改めて示すもの
である。
【００５８】
【表１】

Claims (18)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 （ａ）組成が、Ａｌを５．５〜６．７５
    ％、Ｖを３．５〜４．５％、Ｏ2を０．２０〜０．３０
    ％、Ｆｅを最大０．５０％、およびその他の不純物を最
    大０．５０％に限定されたチタニウム合金を提供する、 （ｂ）前記合金をベータ相領域以内の温度で加熱するこ
    とによりβ−処理して前記合金を加工する、 および、（ｃ）前記加工された合金を室温で冷却する、
    工程を含む、Ｔｉ−６Ａｌ−４Ｖ装甲プレートに同等あ
    るいはそれ以上の衝撃特性を付与するために改良された
    方法。
  2. 【請求項２】 チタニウム合金の組成を、Ａｌを６．２
    ％、Ｖを４．０％、およびＯ2を０．２５％とする請求
    項１の方法。
  3. 【請求項３】 チタニウム合金のＯ2 含有量が、Ｔｉ−
    ６Ａｌ−４Ｖの屑鉄の使用により向上されている請求項
    １または２の方法。
  4. 【請求項４】 ステップ（ａ）において、チタニウム合
    金が単一炉床溶解法を用いて溶解され、かつ個体へと冷
    却される請求項１ないし３の方法。
  5. 【請求項５】 単一炉床溶解法が単一電子ビームをエネ
    ルギー源として使用して行われる請求項１ないし４の方
    法。
  6. 【請求項６】 単一炉床溶解法が真空または不活性ガス
    雰囲気中で行われる請求項１ないし５の方法。
  7. 【請求項７】 チタニウム合金が一度溶解されて以後の
    工程に好適な形状とされる請求項１ないし４の方法。
  8. 【請求項８】 チタニウム合金が、約９９０〜１２００
    ℃の温度で、約１〜約１２時間β−処理される請求項１
    ないし７の方法。
  9. 【請求項９】 チタニウム合金が、約１０５０〜１１０
    ０℃の温度で、約３〜約６時間β−処理される請求項１
    ないし８の方法。
  10. 【請求項１０】 チタニウム合金が、１０７５℃で４時
    間β−処理される請求項１ないし９の方法。
  11. 【請求項１１】 β−処理されたチタニウム合金が、プ
    レートに圧延される請求項１ないし１０の方法。
  12. 【請求項１２】 プレートが、約３／１６インチから〜
    約６インチの厚さに圧延される請求項１ないし１１の方
    法。
  13. 【請求項１３】 プレートが、約１インチから〜約３イ
    ンチの厚さに圧延される請求項１ないし１２の方法。
  14. 【請求項１４】 プレートが、約１．５インチの厚さに
    圧延される請求項１ないし１３の方法。
  15. 【請求項１５】 Ａｌを５．５〜６．７５％、Ｖを３．
    ５〜４．５％、Ｏ2を０．２０〜０．３０％、Ｆｅを最
    大０．５０％、およびその他の避け得ない不純物を最大
    ０．５０％含有するチタニウム系合金。
  16. 【請求項１６】 Ａｌを６．２％、Ｖを４．０％、およ
    びＯ2を０．２５％含有する請求項１５のチタニウム系
    合金。
  17. 【請求項１７】 Ａｌを５．５〜６．７５％、Ｖを３．
    ５〜４．５％、Ｏ2を０．２０〜０．３０％、Ｆｅを最
    大０．５０％、およびその他の避け得ない不純物を最大
    ０．５０％含有するバリスティック装甲プレート。
  18. 【請求項１８】 Ａｌを６．２％、Ｖを３．５〜４．０
    ％、およびＯ2を０．２５％含有する請求項１７のバリ
    スティック装甲プレート。
JP6061727A 1993-03-30 1994-03-30 改良された低コストＴｉ−６Ａｌ−４Ｖバリスティック合金 Pending JPH0754114A (ja)

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