JPS6169936A

JPS6169936A - 高温比強度の高い超塑性加工用チタン合金

Info

Publication number: JPS6169936A
Application number: JP19052384A
Authority: JP
Inventors: Hidehiro Onodera; 小野寺　秀博; Toshihiro Yamagata; 山県　敏博; Michio Yamazaki; 道夫山崎
Original assignee: National Research Institute for Metals
Current assignee: National Research Institute for Metals
Priority date: 1984-09-13
Filing date: 1984-09-13
Publication date: 1986-04-10
Also published as: JPH0211658B2

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】産業上の利用分野本発明は高温比強度の高い超塑性加工用チタン合金に関
する。更に詳しくは８５０Ｃでα相を３０〜７０％含み
、残部はβ相からなり、高温比製造きれてきたが、コン
プレッサーローターの製造の場合には、切削ぐずが約９
０％程度にもなり、極めて歩留りが悪い（ゲかりでなく
、作業性も極めて悪かった。こｎを改善するためにはＴ
ｉ合金の超塑性加工が有効な手段である。超塑性加工は
加工温度でα相とβ相の体積比がｌ：１に近いＴｉ合金
が優れている。また超塑性加工温度は９００Ｃ附近の温
度が適している。９００　Ｃより高い高温では結晶粒の
粗大化及び酸化が生じ易くなるため超塑性特性が劣化す
る。また９００Ｃより低い温度では、粒界上りが起きに
くくなるため、類型性特性が劣化し、また変形応力が高
くなり、超塑性加工が困難となる。従来の超塑性加工用
チタン合金としては、Ｔｉ　　６ＡＩ−４Ｖ合金、Ｔｉ
Ｔｉ−６ＡＩ−２８ｎ−４Ｚｒ−２合金、Ｔｉ　−６Ａ
ｌ−２８ｎ−４Ｚｒ−６Ｍｏ　合金が知られている。し
かし、これらのＴｉ合金はいずれもβ型Ｔｉ合金と比べ
て強度が低い欠点がめった。

発明の目的本発明は前記従来の超塑性加工用チタン合金の欠点を改
善せんとするものでりり、その目的は超塑性特性が優れ
、かつ高温比強度及び延性の優れた超塑性加工用チタン
合金を提供するにある。

発明の構成不発明者らは前記目的″ｆ：達成すべく研究の結果、８
５０Ｃでα相を約３０〜７０％含み、残部がβ相からな
り、超塑性特性が優れ、かつ測温比強度及び延性の優れ
た超塑性加工用チタン合金を究明し得た。この知見に基
いて本発明を完成したう本発明のチタン合金は、重量％で、ＡＩ　５．３〜６．１％、Ｖｌ、６〜２．２
％、８ｎ１．２〜１．６％、Ｚｒ５．０〜７．５％、Ｍ
ｏ　１．３〜１．８％、Ｃｒ０．８〜１．６％、Ｆｅ　
０．８〜１．７％、Ｏ０．１０〜０．１５％を含み、残
部は実質的にＴｉよりなる測温比強度の高い超塑性加工
用チタン合金にある。

本発明の合金における組成成分の作用ならびに組成割合
の限定理由は次の通りでらる。

ＡＩは主としてα相に固溶してα相を強化する作用をす
る。Ａｌ　ｉｉが５．３％（％は重Ｒ％を示す。

以下同じ）より少ないとα相強化の効果が十分得られな
く、その量が６．１％を超えるとα相址が増加して十分
な超塑性特性が得られなくなるので、Ａｌ　ｇは５．３
〜６．１％であることが必要である。

■はα相及びβ相に固溶してこｎらの相を強化する作用
をする。Ｖｆｋが１．６％より少いとα相及びＢ相の強
化効果が十分得られなく、その量が２．２％を超えると
α相が減少して十分な超塑性特性が得られなくなるので
、ｖ景は１．６〜２．２％であることが必要である。

Ｓｎ及びＺｒはα相及びβ相にほぼ同じ比率で固溶して
これらの相を強化する作用をする。Ｓｎ量が１．２％よ
り少いとα相及びβ相の強化効果が十分得られなく、そ
の量が１．６％を超えると、比重が犬きくなり比強度が
低下するので、Ｓｎｉは１．２〜１．６％であることが
必要でるる。またＺｒ量が５．０％より少いとα相及び
β相の強化効果が十分得られなく、その量が７．５％を
超えるとα相量が減少して十分な超塑性特性が得られな
くなるのでＺｒ量は５．０〜７．５％であることが必要
である。

ＭＯｌＣｒ及びＦｅは主としてβ相に固溶してβ相を強
化する作用をする。Ｍｏ量が１．３％より少いとβ相強
化の効果が十分得られなく、その量が１．８％を超える
と比重が大きくなり比強度が低下するのでＭｏ量は１．
３〜１．８％であることが必要である。Ｃｒ量が０．８
％より少いとβ相強化の効果が十分得られなく、その量
が１．６％を超えるとα相量が減少して十分な超塑性特
性が得らｎなくなるので、Ｃｒ量は０．８〜１．６％で
あることが必要である。また、Ｆｅ量が０．８％より少
いとβ相強化の効果が十分得られなく、その量が１．７
％を超えるとα相量が減少して十分な超重性特性が得ら
れなくなるのでＦｅ量は０．８〜１．７係であることが
必要である。

０は主としてα相に固溶してα相を強化する作用をする
。Ｏｉが０．１０％より少いとα相強化の効果が十分得
られなく、その飯が０．１５％を超えるとα相量が増加
して十分な超塑性特性が得られなくなるのでＯ量が０．
１０〜０．１５％であることが必要である。

以上のような各元素を前記割合で含ませたチタン合金は
、８５０Ｃにおいてα相が３０〜７０％で残部がβ相と
なる。α相とβ相は互に結晶粒の成長を妨げ超塑性特性
を向上させる。α相が３０％より少くなるとβ相の結晶
粒が粗大化し易くなり超塑性特性が劣化する。またα相
が７０係を超えるとα相の結晶粒が粗大化し易くなり超
塑性特性が劣化する。α相及びβ相の強化に必要な各元
素の最低の含有量は他の元素の含有量とのかね合いで決
まる。

本発明のチタン合金は、前記の各元素の含有量の範囲に
おいて、超塑性加工を行うのに十分な特性を有し、かつ
優れた高温比強度と延性を有する。

発明の効果本発明の合金は、以下の実施例における比較例からも明
らかな五うンご、従来の超塑性加工用チタン合金に比べ
て超塑性特性が優れ、超塑性加工が容易で、かつ高温比
強度及び延性も優れたものである。従って切削加工なし
にコンプレッサーローター等の部品を安価に製造するこ
とができる。またこれを使用することによりジエソトエ
ンゾンや発電設備などの各種ガスタービンの軽量化及び
高効率化が可能になる等の優れた効果を有する。

実施例本発明の下記表％ＩＫ示す組成の合金と比較５−類型性
試献〜作った。

高温引張試験片は、８５０〜９００Ｃで１時間熱処理し
た後水冷し、再び５００〜６００Ｃで４時間熱処理、空
冷して試験に供した。高温引張試験は３００Ｃで、３Ｘ
１０’８’の歪速度で行った。

超塑性試験片は熱間圧延のままの状態で試験に供し７た
。超塑性試験は８５０Ｃで、アルゴン雰囲気中で、１．
７Ｘ１０　”Ｓ　’　の速度で行った。

その結果は下記の表￥２及び表壱３に示す通りであった
。

表べ２の結果が示すように、本発明のＴｉ合金は既存の
Ｔｉ−６ＡＩ−４Ｖ、　Ｔｉ−６Ａｌ−２Ｓｎ−４Ｚｒ
−２Ｍｏ及びＴｉＴｉ−６ＡＩ−２８ｎ−４Ｚｒ−６合
金に比べて、延性及び比強度において著しく優れている
ことがわかる。すなわち、本発明のＴｉ合金では、比強
度が２９１〜２９．８　Ｋｙｆ／ｒＩｄ／Ｉ　／ｃｒｄ
の値を示す条件で７．３〜９．４％の伸びが確保される
のに対し、Ｔｉ　−６ＡＩ−４Ｖ及びＴｉＴｉ−６ＡＩ
−２８ｎ−４Ｚｒ−２合金では、そのような高比強度が
得られない。

また、Ｔｉ　−６ＡＩ−２８ｎ−４Ｚｒ−６Ｍｏ　合金
の場合は、比強度が２９．９Ｋｐｆ々ｄＡｌ／ａｒｔま
で増大すると伸びは５．２％まで低下する。

表３　超塑性特性この結果が示すようＫ、本発明チタン合金は、５８４〜
６００％の超堕性伸びを有し、最大変形応力も１．７〜
１．８　Ｆ−％　／ｍｒｉと十分に低く、既存のＴｉ−
６Ａｌ−２８ｎ−４Ｚｒ−６ｋｉｏ合金に比べて著しく
優れている。

特許出願人　科学技術庁金属材料技術研究所長中　　川
　　龍　　−

Claims

【特許請求の範囲】

重量％で、Ａｌ５．３〜６．１％、Ｖ１．６〜２．２％
、Ｓｎ１．２〜１．６％、Ｚｒ５．０〜７．５％、Ｍｏ
１．３〜１．８％、Ｃｒ０．８〜１．６％、Ｆｅ０．８
〜１．７％、Ｏ０．１０〜０．１５％を含み、残部は実
質的にＴｉよりなる高温比強度の高い超塑性加工用チタ
ン合金。