JPH11199955A - 耐衝撃特性に優れた鋳造用Ti合金 - Google Patents
耐衝撃特性に優れた鋳造用Ti合金Info
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- JPH11199955A JPH11199955A JP813698A JP813698A JPH11199955A JP H11199955 A JPH11199955 A JP H11199955A JP 813698 A JP813698 A JP 813698A JP 813698 A JP813698 A JP 813698A JP H11199955 A JPH11199955 A JP H11199955A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 耐衝撃特性に優れた鋳造用Ti合金を提供す
る。 【解決手段】 Al:0.05〜1.5%、V:0.0
3〜1.5%、MoおよびFeの内の1種または2種を
合計で0.05〜3.0%、O:0.3越え〜0.7%
を含有し、さらに、必要に応じて、Nb、Cr、Mn、
Co、Ni、Ta、SnおよびZrの内の1種または2
種以上を合計で:0.03〜2.0%、を含有し、残部
Tiおよび不可避不純物からなる組成を有する。
る。 【解決手段】 Al:0.05〜1.5%、V:0.0
3〜1.5%、MoおよびFeの内の1種または2種を
合計で0.05〜3.0%、O:0.3越え〜0.7%
を含有し、さらに、必要に応じて、Nb、Cr、Mn、
Co、Ni、Ta、SnおよびZrの内の1種または2
種以上を合計で:0.03〜2.0%、を含有し、残部
Tiおよび不可避不純物からなる組成を有する。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、耐衝撃特性に優
れた鋳造用Ti合金およびその合金で作製したTi合金
鋳物に関するものである。
れた鋳造用Ti合金およびその合金で作製したTi合金
鋳物に関するものである。
【0002】
【従来の技術】一般に、鋳造用Ti合金はジェツトエン
ジンなど航空機関連の構造部材として用いられており、
特にTi−6%Al−4%VまたはTi−3%Al−
2.5%VなどのTi−Al−V系Ti合金は最も多く
使用されている。これらTi−Al−V系Ti合金は、
工業的にはスポンジTi、Al−V母合金および純Al
をプレスして固めた棒状の電極を水冷した銅ルツボとの
間にアークを発生させ、電極自身を下部から順次溶かし
ていく消耗電極法により作られる。
ジンなど航空機関連の構造部材として用いられており、
特にTi−6%Al−4%VまたはTi−3%Al−
2.5%VなどのTi−Al−V系Ti合金は最も多く
使用されている。これらTi−Al−V系Ti合金は、
工業的にはスポンジTi、Al−V母合金および純Al
をプレスして固めた棒状の電極を水冷した銅ルツボとの
間にアークを発生させ、電極自身を下部から順次溶かし
ていく消耗電極法により作られる。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかし、これら従来の
Ti−Al−V系Ti合金を鋳造して得られたTi合金
鋳物は、鋳造組織が成長して粗大化しやすく、そのため
割れが発生して耐衝撃特性に劣り、鋳物としての信頼性
に欠けるという問題点があった。
Ti−Al−V系Ti合金を鋳造して得られたTi合金
鋳物は、鋳造組織が成長して粗大化しやすく、そのため
割れが発生して耐衝撃特性に劣り、鋳物としての信頼性
に欠けるという問題点があった。
【0004】
【課題を解決するための手段】そこで、本発明者らは、
上述のような観点から、耐衝撃特性に優れた鋳造用Ti
合金を開発すべく研究を行った結果、(a)重量%で、
Al:0.05〜1.5%、V:0.03〜1.5%を
含有し、さらにMoおよびFeの内の1種または2種を
合計で0.05〜3.0%を含有すると共に酸素を0.
3越え〜0.7%を含有し、残部Tiおよび不可避不純
物からなる組成を有するTi合金を鋳造して得られた鋳
物の鋳造組織は微細であって割れの発生がなく、その強
度は70〜130kgf/mm2 を示して従来のTi−
6%Al−4%VまたはTi−3%Al−2.5%Vな
どのTi合金鋳物とほぼ同等の強度を有し、さらに従来
のTi−6%Al−4%VまたはTi−3%Al−2.
5%VからなるTi合金鋳物よりも耐衝撃特性に優れて
いる、(b)前記鋳造用Ti合金は酸素を多量に含んで
いるところから、原料として純Tiスクラップ、Ti−
Al−V系Ti合金スクラップ、鉄および酸化チタンを
使用することにより従来よりも鋳造用Ti合金を安く製
造することができる、という知見を得たのである。
上述のような観点から、耐衝撃特性に優れた鋳造用Ti
合金を開発すべく研究を行った結果、(a)重量%で、
Al:0.05〜1.5%、V:0.03〜1.5%を
含有し、さらにMoおよびFeの内の1種または2種を
合計で0.05〜3.0%を含有すると共に酸素を0.
3越え〜0.7%を含有し、残部Tiおよび不可避不純
物からなる組成を有するTi合金を鋳造して得られた鋳
物の鋳造組織は微細であって割れの発生がなく、その強
度は70〜130kgf/mm2 を示して従来のTi−
6%Al−4%VまたはTi−3%Al−2.5%Vな
どのTi合金鋳物とほぼ同等の強度を有し、さらに従来
のTi−6%Al−4%VまたはTi−3%Al−2.
5%VからなるTi合金鋳物よりも耐衝撃特性に優れて
いる、(b)前記鋳造用Ti合金は酸素を多量に含んで
いるところから、原料として純Tiスクラップ、Ti−
Al−V系Ti合金スクラップ、鉄および酸化チタンを
使用することにより従来よりも鋳造用Ti合金を安く製
造することができる、という知見を得たのである。
【0005】この発明は、かかる知見に基づいてなされ
たものであって、(1)重量%で、Al:0.05〜
1.5%、V:0.03〜1.5%、MoおよびFeの
内の1種または2種を合計で0.05〜3.0%、O:
0.3越え〜0.7%を含有し、残部Tiおよび不可避
不純物からなる組成を有する耐衝撃特性に優れた鋳造用
Ti合金、(2) 重量%で、Al:0.05〜1.5
%、V:0.03〜1.5%、MoおよびFeの内の1
種または2種を合計で0.05〜3.0%、O:0.3
越え〜0.7%、を含有し、さらに、Nb、Cr、M
n、Co、Ni、Ta、SnおよびZrの内の1種また
は2種以上を合計で:0.03〜2.0%、を含有し、
残部Tiおよび不可避不純物からなる組成を有する耐衝
撃特性に優れた鋳造用Ti合金、(3)前記(1)また
は(2)記載のTi合金を鋳造して得られた耐衝撃特性
に優れたTi合金鋳物、に特徴を有するものである。
たものであって、(1)重量%で、Al:0.05〜
1.5%、V:0.03〜1.5%、MoおよびFeの
内の1種または2種を合計で0.05〜3.0%、O:
0.3越え〜0.7%を含有し、残部Tiおよび不可避
不純物からなる組成を有する耐衝撃特性に優れた鋳造用
Ti合金、(2) 重量%で、Al:0.05〜1.5
%、V:0.03〜1.5%、MoおよびFeの内の1
種または2種を合計で0.05〜3.0%、O:0.3
越え〜0.7%、を含有し、さらに、Nb、Cr、M
n、Co、Ni、Ta、SnおよびZrの内の1種また
は2種以上を合計で:0.03〜2.0%、を含有し、
残部Tiおよび不可避不純物からなる組成を有する耐衝
撃特性に優れた鋳造用Ti合金、(3)前記(1)また
は(2)記載のTi合金を鋳造して得られた耐衝撃特性
に優れたTi合金鋳物、に特徴を有するものである。
【0006】この発明の鋳造用Ti合金の成分組成を前
記のごとく限定した理由を説明する。 Al Alは鋳造用Ti合金を強化する上で重要なα相安定化
元素であるが、その含有量が0.05%未満では十分な
強度が得られず、一方、1.5%を越えて含有すると延
性が低下するので好ましくない。したがって、Alの含
有量は0.05〜1.5%に定めた。一層好ましい範囲
は0.1〜1.0%である。
記のごとく限定した理由を説明する。 Al Alは鋳造用Ti合金を強化する上で重要なα相安定化
元素であるが、その含有量が0.05%未満では十分な
強度が得られず、一方、1.5%を越えて含有すると延
性が低下するので好ましくない。したがって、Alの含
有量は0.05〜1.5%に定めた。一層好ましい範囲
は0.1〜1.0%である。
【0007】V Vは鋳造用Ti合金のβ相を安定化させ、強度を向上さ
せることのできる元素であるが、その含有量が0.03
%未満では添加の効果が得られず、一方、1.5%を越
えて含有すると延性が低下するので好ましくない。した
がって、Vの含有量は0.03〜1.5%に定めた。一
層好ましい範囲は0.05〜1.0%である。
せることのできる元素であるが、その含有量が0.03
%未満では添加の効果が得られず、一方、1.5%を越
えて含有すると延性が低下するので好ましくない。した
がって、Vの含有量は0.03〜1.5%に定めた。一
層好ましい範囲は0.05〜1.0%である。
【0008】MoおよびFe MoおよびFeは、Vと同様に鋳造用Ti合金のβ相を
安定化させ、強度を向上させる元素であるので添加する
が、MoおよびFeの内の1種または2種を合計で0.
05%未満添加しても所望の効果が得られず、一方、
3.0%を越えて含有すると鋳造組織中に偏析して鋳物
の靭性を低下させるので好ましくない。したがって、M
oおよびFeの内の1種または2種を合計での含有量は
0.05〜3.0%に定めた。一層好ましい範囲は0.
2〜2.0%である。
安定化させ、強度を向上させる元素であるので添加する
が、MoおよびFeの内の1種または2種を合計で0.
05%未満添加しても所望の効果が得られず、一方、
3.0%を越えて含有すると鋳造組織中に偏析して鋳物
の靭性を低下させるので好ましくない。したがって、M
oおよびFeの内の1種または2種を合計での含有量は
0.05〜3.0%に定めた。一層好ましい範囲は0.
2〜2.0%である。
【0009】O(酸素) OはAlと同様にα相を安定化させ、その含有量を増す
ことにより鋳造組織を微細化させる作用があり、鋳造組
織を微細化させることによりTi合金鋳物の耐衝撃性を
向上させる作用があるが、Ti合金に含まれるO含有量
が0.3%以下では鋳造組織を十分に微細化して割れの
発生を防ぐことができず、一方、0.7%を越えて含有
するとTi合金自体の伸びが低下し、衝撃値が低下する
ので好ましくない。したがって、Oの含有量は0.3越
え〜0.7%に定めた。一層好ましい範囲は0.3越え
〜0.6%である。
ことにより鋳造組織を微細化させる作用があり、鋳造組
織を微細化させることによりTi合金鋳物の耐衝撃性を
向上させる作用があるが、Ti合金に含まれるO含有量
が0.3%以下では鋳造組織を十分に微細化して割れの
発生を防ぐことができず、一方、0.7%を越えて含有
するとTi合金自体の伸びが低下し、衝撃値が低下する
ので好ましくない。したがって、Oの含有量は0.3越
え〜0.7%に定めた。一層好ましい範囲は0.3越え
〜0.6%である。
【0010】Nb、Cr、Mn、Co、Ni、Ta、S
nおよびZr これら成分はVと同様にTi合金の強度を向上させるβ
相安定化元素であるので必要に応じて添加するが、その
含有量が0.03%未満では添加の効果が得られず、一
方、2.0%を越えて含有すると靭性が低下するので好
ましくない。したがって、これら成分の内の1種または
2種以上を合計で:0.03〜2.0%となるように添
加量を定めた。一層好ましい範囲は0.1〜1.0%で
ある。Nb、Cr、Mn、Co、Ni、Ta、Snおよ
びZrの内でもNb、Cr、Mn、Co、NiおよびT
aは、SnおよびZrよりもβ相安定化元素として一層
有効である。
nおよびZr これら成分はVと同様にTi合金の強度を向上させるβ
相安定化元素であるので必要に応じて添加するが、その
含有量が0.03%未満では添加の効果が得られず、一
方、2.0%を越えて含有すると靭性が低下するので好
ましくない。したがって、これら成分の内の1種または
2種以上を合計で:0.03〜2.0%となるように添
加量を定めた。一層好ましい範囲は0.1〜1.0%で
ある。Nb、Cr、Mn、Co、Ni、Ta、Snおよ
びZrの内でもNb、Cr、Mn、Co、NiおよびT
aは、SnおよびZrよりもβ相安定化元素として一層
有効である。
【0011】この発明の鋳造用Ti合金は、原料として
スポンジチタン、バナジウム、純アルミニウム、モリブ
デン、ニオブ、クロム、コバルト、ニッケル、タンタ
ル、錫、ジルコニウム、鉄および酸化チタンを所定の成
分組成となるように充填し、プレスして固めた棒状の電
極を水冷した銅ルツボとの間にアークを発生させ、電極
自身を下部から順次溶かしていく従来の消耗電極法によ
り作ることができる。しかし、原料として純Tiスクラ
ップ、Ti−Al−V系Ti合金スクラップ、鉄および
酸化チタン使用することにより処女原料を使用するより
も安く製造することができ、さらにAl−V母合金など
母合金を使用するよりもTi−Al−V系Ti合金スク
ラップを使用する方が成分組成が早く均一になり、製造
コストを減らすことができる。
スポンジチタン、バナジウム、純アルミニウム、モリブ
デン、ニオブ、クロム、コバルト、ニッケル、タンタ
ル、錫、ジルコニウム、鉄および酸化チタンを所定の成
分組成となるように充填し、プレスして固めた棒状の電
極を水冷した銅ルツボとの間にアークを発生させ、電極
自身を下部から順次溶かしていく従来の消耗電極法によ
り作ることができる。しかし、原料として純Tiスクラ
ップ、Ti−Al−V系Ti合金スクラップ、鉄および
酸化チタン使用することにより処女原料を使用するより
も安く製造することができ、さらにAl−V母合金など
母合金を使用するよりもTi−Al−V系Ti合金スク
ラップを使用する方が成分組成が早く均一になり、製造
コストを減らすことができる。
【0012】
【発明の実施の形態】つぎに、この発明を実施例により
具体的に説明する。原料として原料として純Tiスクラ
ップ、Ti−6%Al−4%V合金スクラップ、Ti−
3%Al−2.5%V合金スクラップ、鉄および酸化チ
タンを用意し、さらに成分調整のために純Ti、V、M
o、Nb、Cr、Co、Ni、Ta、Sn、Zrおよび
純鉄を用意し、これら原料を真空溶解炉に装入し、溶解
することにより表1〜6に示される成分組成を有する本
発明鋳造用Ti合金(以下、本発明Ti合金という)1
〜36、比較鋳造用Ti合金(以下、比較Ti合金とい
う)1〜12および従来鋳造用Ti合金(以下、従来T
i合金という)1〜2を作製した。
具体的に説明する。原料として原料として純Tiスクラ
ップ、Ti−6%Al−4%V合金スクラップ、Ti−
3%Al−2.5%V合金スクラップ、鉄および酸化チ
タンを用意し、さらに成分調整のために純Ti、V、M
o、Nb、Cr、Co、Ni、Ta、Sn、Zrおよび
純鉄を用意し、これら原料を真空溶解炉に装入し、溶解
することにより表1〜6に示される成分組成を有する本
発明鋳造用Ti合金(以下、本発明Ti合金という)1
〜36、比較鋳造用Ti合金(以下、比較Ti合金とい
う)1〜12および従来鋳造用Ti合金(以下、従来T
i合金という)1〜2を作製した。
【0013】これら本発明Ti合金1〜36、比較Ti
合金1〜10および従来Ti合金1〜2の溶湯を180
0℃に保持し、ロストワックス法により作製したφ20
mm×200mmの寸法を有する丸棒用鋳型を回転速
度:300r.p.m.で回転させながら鋳造し、φ2
0mm×200mmの寸法を有する丸棒インゴットを作
製した。
合金1〜10および従来Ti合金1〜2の溶湯を180
0℃に保持し、ロストワックス法により作製したφ20
mm×200mmの寸法を有する丸棒用鋳型を回転速
度:300r.p.m.で回転させながら鋳造し、φ2
0mm×200mmの寸法を有する丸棒インゴットを作
製した。
【0014】これら本発明Ti合金1〜36、比較Ti
合金1〜10および従来Ti合金1〜2の丸棒インゴッ
トを機械加工することにより引張り試験片および衝撃試
験片を作製し、引張り試験方法により引張り試験を行
い、さらにシャルピー衝撃試験を行って引張り強度、伸
びおよびシャルピー衝撃値を求め、それらの結果を表1
〜6に示した。
合金1〜10および従来Ti合金1〜2の丸棒インゴッ
トを機械加工することにより引張り試験片および衝撃試
験片を作製し、引張り試験方法により引張り試験を行
い、さらにシャルピー衝撃試験を行って引張り強度、伸
びおよびシャルピー衝撃値を求め、それらの結果を表1
〜6に示した。
【0015】
【表1】
【0016】
【表2】
【0017】
【表3】
【0018】
【表4】
【0019】
【表5】
【0020】
【表6】
【0021】
【発明の効果】表1〜6に示される結果から、本発明T
i合金1〜36は、従来Ti合金1〜2とほぼ同じ引張
り強さおよび伸びを有するにもかかわらず、従来Ti合
金1〜2よりも耐衝撃性に優れていることが分かる。ま
た、本発明から外れた組成の比較Ti合金1〜12は引
張強さ、伸び、耐衝撃性のうちの少なくとも1つの特性
が著しく劣ることが分かる。
i合金1〜36は、従来Ti合金1〜2とほぼ同じ引張
り強さおよび伸びを有するにもかかわらず、従来Ti合
金1〜2よりも耐衝撃性に優れていることが分かる。ま
た、本発明から外れた組成の比較Ti合金1〜12は引
張強さ、伸び、耐衝撃性のうちの少なくとも1つの特性
が著しく劣ることが分かる。
【0022】上述のように、この発明の鋳造用Ti合金
は耐衝撃特性が優れており、さらに原料としてスクラッ
プを使用することにより溶解回数も減らすことができる
ので一層安価な耐衝撃特性に優れた鋳造用Ti合金を提
供することができ、産業上優れた効果をもたらすもので
ある。
は耐衝撃特性が優れており、さらに原料としてスクラッ
プを使用することにより溶解回数も減らすことができる
ので一層安価な耐衝撃特性に優れた鋳造用Ti合金を提
供することができ、産業上優れた効果をもたらすもので
ある。
Claims (3)
- 【請求項1】 重量%で、 Al:0.05〜1.5%、 V:0.03〜1.5%、 MoおよびFeの内の1種または2種を合計で0.05
〜3.0%、 O:0.3越え〜0.7% を含有し、残部Tiおよび不可避不純物からなる組成を
有することを特徴とする耐衝撃特性に優れた鋳造用Ti
合金。 - 【請求項2】 重量%で、 Al:0.05〜1.5%、 V:0.03〜1.5%、 MoおよびFeの内の1種または2種を合計で0.05
〜3.0%、 O:0.3越え〜0.7%、 を含有し、さらに、 Nb、Cr、Mn、Co、Ni、Ta、SnおよびZr
の内の1種または2種以上を合計で:0.03〜2.0
%、を含有し、残部Tiおよび不可避不純物からなる組
成を有することを特徴とする耐衝撃特性に優れた鋳造用
Ti合金。 - 【請求項3】 請求項1または2記載のTi合金を鋳造
して得られた耐衝撃特性に優れたTi合金鋳物。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP813698A JPH11199955A (ja) | 1998-01-20 | 1998-01-20 | 耐衝撃特性に優れた鋳造用Ti合金 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP813698A JPH11199955A (ja) | 1998-01-20 | 1998-01-20 | 耐衝撃特性に優れた鋳造用Ti合金 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH11199955A true JPH11199955A (ja) | 1999-07-27 |
Family
ID=11684888
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP813698A Withdrawn JPH11199955A (ja) | 1998-01-20 | 1998-01-20 | 耐衝撃特性に優れた鋳造用Ti合金 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH11199955A (ja) |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR100724087B1 (ko) | 2004-11-04 | 2007-06-04 | 한국원자력연구원 | 내식성과 기계적 특성이 우수한 티타늄합금 및 그 제조 방법 |
CN103627928A (zh) * | 2013-12-12 | 2014-03-12 | 西北有色金属研究院 | 一种低温高强两相钛合金 |
CN104805328A (zh) * | 2014-01-24 | 2015-07-29 | 深圳市洁驰科技有限公司 | 一种钛合金、制备方法及其应用 |
CN109763026A (zh) * | 2018-12-29 | 2019-05-17 | 西北工业大学 | 一种高强度铸造用钛合金及其制备方法 |
JP2020507683A (ja) * | 2017-01-25 | 2020-03-12 | オックスフォード ユニバーシティ イノベーション リミテッドOxford University Innovation Limited | ニッケル基合金 |
-
1998
- 1998-01-20 JP JP813698A patent/JPH11199955A/ja not_active Withdrawn
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR100724087B1 (ko) | 2004-11-04 | 2007-06-04 | 한국원자력연구원 | 내식성과 기계적 특성이 우수한 티타늄합금 및 그 제조 방법 |
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JP2020507683A (ja) * | 2017-01-25 | 2020-03-12 | オックスフォード ユニバーシティ イノベーション リミテッドOxford University Innovation Limited | ニッケル基合金 |
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