JPS61204358A - β型チタン合金材の製造方法 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 発明の目的 この出願の発明は機械的強度に優れ、しかも弧性に富む
β型チタン合金材の製造方法に関する。

従来技術及び問題点 チタン及びチタン合金はその優れた比強度・耐食性及び
耐熱性を保有しているために、宇宙航空機材料、各種化
学プラント、海水淡水化装置等の広範囲な用途に利用さ
れている。

チタン合金の中ではα＋β塁チタン合金であるＴｉ−６
Ａ１−４Ｖ合金がよく知られているが、とのα＋β聾チ
クチタフ合金般に加工性が悪く、最終製品に到るまでに
多くの傾線な工程を要するといった欠点があった。

これに対し、β域からの急冷によって常温でもβ単−相
となるβ型チタン合金は、加工性に優れ、また時効硬化
性をもつという点で優れているといわれているが、その
製造工程が充分に解明されているわけではない。

そしてまた、実際の製造に際しては、上記のような特性
を充分に引出すことは難しいとされていた。

発明の構成 この出願の発明は、この点に鑑みてなされたもので、β
型チタン合金鋳塊を鍛造又は分塊圧延後、β変態点−２
５０℃〜β変態点の温度域で、加工率５％以上の圧延等
の加工を行い、その後β変態点−４５０℃〜β変態点に
加熱保持し、前記圧延等の加工と加熱保持を数次繰返す
ことを特徴とするβ聾チタン合金材の製造方法、及びβ
凰チタン合金鋳塊を鍛造又は分塊圧延後、β変態点−２
５０℃〜β変態点の温度域で加工率５％以上の圧延等の
加工を行い、その後β変態点−４５０℃〜β変態点に加
熱保持し、前記圧延等の加工と加熱保持を数次繰返した
後、前記圧延等の加工で終了することを特赦とするβ型
チタン合金材の製造方法を提供するものである。

上記のβ型チタン合金は、厳密に言えば準安定β型合金
であり、このよう外準安定β里チタン合金として、Ｔｉ
−１５Ｖ−１１Ｃｒ−３ＡＩ合金、Ｔｉ−１ｔ５−Ｍｏ
−６Ｚｒ−４，５Ｓｎ合金、Ｔｉ−８Ｍｏ−８Ｖ−２Ｆ
ｅ−３ＡＩ合金、Ｔｉ−１５Ｖ−３Ｃｒ−５Ｓｎ−３人
１合金等があるが、本発明はこのような合金を含むβ型
チタン合金に適用される。

発明の詳細な説明 本発明の製造工程においては、中ずβ型チタン合金鋳塊
を鍛造または分塊圧延し、次にβ変態点−２５０℃〜β
変態点の温度域に加熱した後５チ以上の加工率で圧延等
の加工を行う。

加工率は大きい程よいが微細析出の起りやすい温度範囲
で過度の加工率を与えると、表面割れを生じることがあ
るのでさけなければならない。

またω相を析出するチタン合金はω相析出温度域では割
れが生ずるので注意を要する。

この後、再びβ変態点−４５０℃〜β変態点の温度域に
１５〜１０時間程度加熱保持しα相等を析出させる。

前記β変態点−２５０℃〜β変態点の温度域における加
工率５チ以上の圧延等の加工及びβ変態点−４５０℃〜
β変態点における加熱保持を数次（２回〜２０回程度）
繰返すことができる。好ましくは５回〜１５回であり、
良好な強度と延性が得られる。この圧延等の加工と加熱
保持の繰返しに際しては、最終的に圧延等の加工で終了
するか、又は加熱保持によるα相等の析出の工程で終了
するかのいずれかとなる。

前記５％以上の加工率による圧延等の加工工程では、材
料に歪かたくわえられるが、β変態点以上で圧延等の加
工を行った場合には動的再結晶の速度が速いので、加工
歪がたまりにくく実質上意味がない。またβ変態点−２
５０℃未満の温度では材料に割れが入る危険があって好
ましくない。

この後、上記のように再びβ変態点−４５０”Ｃ〜β変
態点に加熱保持することによってα相力どが析出する。

この析出は通常の溶体化処理後に比べ、前記にたくわ見
られた加工歪のため短時間側ヘシフトし析出が良好に行
われる。

また、前記圧延等の加工でたくわえられた歪、すなわち
転位は析出サイトとなり５るため、析出が粒界へ集中す
ることがないので、材料の延性が失われることはない。

このような工程を経ることｋより、すぐれた機械的強度
と延性を有するチタン合金板が得られる。

前記β変態点−４５０℃〜β変態点での加熱保持及び５
−以上の加工率で圧延等の加工を行う工程を数次繰返す
ことにより、析出したα相等により歪はより蓄積されや
すい状態になり、前記特性においてより優れたチタン合
金板が得られる。

なお前記β変態点−２５０℃〜β変態点の温度域におい
て圧延等の加工を行うと、加工中に若干のα相等の析出
が認められる場合もあるが、これは本発明の効果をなん
ら妨げるものでは力い。

また前記５チ以上の加工率での加工は前記圧延の他、′
鍛造、押出し、絞り等のプレス加工等、他の加工によっ
て加工しても同様の効果が得られる。

本発明の効果 以上、本発明の方法により得られたチタン合金板はβ相
中に均質にα相等の析出物が析出し・た状態となる。

また、転位密度も非常に高い状態にある。このような材
料を溶体化処理及び時効処理を行なうと析出は極めて微
細かつ均質に起り、また粒界へ析出が集中することもな
く、高強度かつ極めて高い延性のチタン合金材が得られ
る。

次に実施例について説明する。

実施例 本発明の実施例としてＴｉ−１５Ｖ−５Ｃｒ−３Ｓｎ−
３Ａ１合金の例を示す。インゴット（７１０ｍφ）をβ
域で分塊鍛造し、１５０ｍｍ　　のスラブとした。

このスラブを用い、各種工程による加工を行った。

なお、本供試材のβ変態点は７６０℃である。各工程試
験結果を第１表に示す、また材料評価の方法としては、
加工終了後７８Ｂ’ＣＸ２０ｍ１ｎＡＣ＋５１０℃Ｘａ
ｈｒ人ＣのＳ’ｌ’Ａ処理（溶体化時効処理）を行い、
これより厚さ２ｎｔのＪＩＳｌ　３号Ｂ試片を切出し引
張試験を行った。

第１表において実施例／１６１〜１１は本発明方法に従
うものであり、比較例の腐１２〜１６は本発明以外の方
法で行ったものである。

比較例に比べ本発明では延性（伸び）は＃１とんど変わ
らないが、強度（引張強さ、１２％耐力）で１５〜２０
Ｋｇｆ乃♂程度の上昇が得られていることがわかる。

本発明の腐１〜５は繰り返し数のみ異り、他の条件は同
じであるが５回以上の繰り返しで強度の上昇が著しく、
より優れた効果があられれていることがわかる。このよ
うに繰り返し数を増すと強度が上昇するが、製造コスト
も増大していくので、５〜１５回程度の繰り返しが適当
である。

准３と屑６は加工のための加熱と加熱保持を兼用した場
合とそ５でない場合との比較であるが、特性的には殆ん
ど変らず、本発明においてはいずれも採用できる。

腐７と４１１は最終の加熱保持を実施した場合とこれを
省略した場合の比較であるが、特性的には殆んど変らず
本発明はいずれも採用できる。

また本発明の／１６１〜８及び屑１１は鍛造によるもの
であり、Ａ１０は圧延によるものである。そして／１ｌ
Ｌ９は鍛造と圧延とを組合せたものであるが、いずれの
場合も同様の効果があることがわかる。

なお比較例は本発明と異る条件で加工及び加熱処理され
たものであるが、引張り強さ等の強度の面でいずれも本
発明に比べ劣っていることが分る。

第１表に示した実施例における加工法以外にも、聾鍛造
、棒の圧延、押し出し、プレスによる絞り加工等様々な
加工方法についても、またこれらの組合せにおいても同
様の効果が得られる。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）β型チタン合金鋳塊を鍛造又は分塊圧延後、β変
   態点−２５０℃〜β変態点の温度域で、加工率５％以上
   の圧延等の加工を行い、その後β変態点−４５０℃〜β
   変態点に加熱保持し、前記圧延等の加工と加熱保持を数
   次繰返すことを特徴とするβ型チタン合金材の製造方法
   。
2. （２）β型チタン合金鋳塊を鋳造又は分塊圧延後、β変
   態点−２５０℃〜β変態点の温度域で加工率５％以上の
   圧延等の加工を行い、その後β変態点−４５０℃〜β変
   態点に加熱保持し、前記圧延等の加工と加熱保持を数次
   繰返した後、前記圧延等の加工で終了することを特徴と
   するβ型チタン合金材の製造方法。