KR101835408B1 - 기계적 특성이 우수한 타이타늄 합금 및 그 제조 방법 - Google Patents

기계적 특성이 우수한 타이타늄 합금 및 그 제조 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR101835408B1
KR101835408B1 KR1020160133510A KR20160133510A KR101835408B1 KR 101835408 B1 KR101835408 B1 KR 101835408B1 KR 1020160133510 A KR1020160133510 A KR 1020160133510A KR 20160133510 A KR20160133510 A KR 20160133510A KR 101835408 B1 KR101835408 B1 KR 101835408B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
phase structure
heat treatment
titanium alloy
alloy
intermetallic compound
Prior art date
Application number
KR1020160133510A
Other languages
English (en)
Inventor
이상원
홍재근
박찬희
염종택
현용택
김성웅
Original Assignee
한국기계연구원
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 한국기계연구원 filed Critical 한국기계연구원
Priority to KR1020160133510A priority Critical patent/KR101835408B1/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101835408B1 publication Critical patent/KR101835408B1/ko

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • 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
    • C22F1/18—High-melting or refractory metals or alloys based thereon
    • C22F1/183—High-melting or refractory metals or alloys based thereon of titanium or alloys based thereon
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C14/00—Alloys based on titanium

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Powder Metallurgy (AREA)

Abstract

기계적 특성이 우수한 타이타늄 합금 및 그 제조 방법에 대하여 개시한다.
본 발명에 따른 타이타늄 합금 제조 방법은 (a) 중량%로, Al : 3.0~5.0%, Fe : 3.0~6.0%을 포함하고, 나머지가 Ti 및 불가피한 불순물로 이루어지는 합금 모재를 제조하는 단계; (b) 상기 합금 모재를 700~900℃에서 1차 열처리하여 제1α상 조직과 β상 조직을 형성하는 단계; 및 (c) 상기 열처리한 결과물을 냉각시킨 후 500~600℃에서 2차 열처리하여 제2α상 조직을 생성시키고, 제2α상 조직의 계면에 TiFe 금속간 화합물을 석출시키는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

기계적 특성이 우수한 타이타늄 합금 및 그 제조 방법{TITANIUM ALLOY WITH EXCELLENT MECHANICAL PROPERTY AND METHOD FOR MANUFACTURING THE SAME}
본 발명은 타이타늄 합금의 제조 기술에 관한 것으로, 보다 상세하게는 기계적 특성이 우수한 타이타늄 합금 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
타이타늄 합금은 일반 탄소강, stainless, 특수 합금강 보다 강도 및 내식성이 높고 경량이며, 지구상에 채굴 가능한 다양한 금속 중에서 알루미늄, 철, 마그네슘 다음으로 풍부한 금속이다. 타이타늄 합금의 높은 비강도, 우수한 내식성, 생체친화성 등으로 인하여, 구조용재 및 기능재료로서 기존의 소재를 타이타늄으로 대체중에 있으며 항공, 우주, 해양, 스포츠, 의료 등의 다양한 산업 분야에 적용되고 있다.
순수 타이타늄은 상온에서 조밀육방정계 구조를 갖는 α상이 대략 880℃ 이상에서 동소변태가 발생하여 체심입방구조를 갖는 β상으로 변태된다. 순수 타이타늄에 합금 원소들을 첨가하게 되면 특정 온도 구간에서 α와 β상이 공존하는 영역이 존재하게 되어 이 영역이 상온에서도 안정하게 유지된다. 이와 같이, 타이타늄 합금은 일반적으로 α합금, β합금 및 α+β합금으로 분류된다. 이 중 가장 널리 사용되고 있는 합금은 α+β합금으로, α상을 안정화시키고 Ti-Al계를 기본 조성으로 한다. 이 조성에 몰리브덴(Mo), 철(Fe), 바나듐(V), 크롬(Cr) 등의 β상 안정화 원소나 지르코늄(Zr), 주석(Sn) 등의 중성 원소가 함유될 수 있다.
α+β합금 중 가장 대표적인 합금은 Ti-6Al-4V으로 열간가공성, 용접성이 우수하고 열처리에 의한 다양한 기계적 성질이 얻어지기 때문에, 전체 타이타늄 합금 사용량의 60% 이상을 차지하고 있다.
그러나, 타이타늄 합금에 포함되는 β상 안정화 원소인 바나듐(V)은 값이 비싸고, 인체에 해로운 독성을 가지고 있어, 이를 저가의 안정화 원소로 대체하려는 노력이 지속되어져 왔다. 한편, 바나듐보다 저가인 철(Fe)을 포함시켜 타이타늄 합금을 개발하고 있다. 철이 다량으로 첨가되는 경우에는 TiFe 금속간 화합물이 다량 생성되어 타이타늄 합금의 물성이 저하되고, 3중량% 이하로 첨가량을 제한하는 경우에도 TiFe 금속간 화합물 생성이 억제되어 열처리 온도 범위에 제한을 두어야 하는 문제점이 있다.
본 발명에 관련된 배경기술로는 대한민국 등록특허공보 제 10-1346808호(2013.12.24. 등록)가 있으며, 상기 문헌에는 기계적 성질이 개선된 티타늄 합금 및 이의 제조방법이 개시되어 있다.
본 발명의 목적은 Ti-Al-Fe계열 합금 제조시 합금원소로 저가 원소인 철의 첨가량에 상관없이 TiFe 금속간 화합물이 생성되어도 기계적 특성이 우수한 타이타늄 합금을 제조하는 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 기계적 특성이 우수한 타이타늄 합금을 제공하는 것이다.
상기 다른 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 타이타늄 합금 제조 방법은 (a) 중량%로, Al : 3.0~5.0%, Fe : 3.0~6.0%을 포함하고, 나머지가 Ti 및 불가피한 불순물로 이루어지는 합금 모재를 제조하는 단계; (b) 상기 합금 모재를 700~900℃에서 1차 열처리하여 제1α상 조직과 β상 조직을 형성하는 단계; 및 (c) 상기 열처리한 결과물을 냉각시킨 후 500~600℃에서 2차 열처리하여 제2α상 조직을 생성시키고, 제2α상 조직의 계면에 TiFe 금속간 화합물을 석출시키는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 합금 모재는 상기 Fe 4.0~5.0중량%를 포함할 수 있다.
상기 제1α상 조직의 평균 입경은 10~30㎛이고, 상기 제2α상 조직의 평균 입경은 0.01~0.1㎛일 수 있다.
상기 (b)에서 상기 합금 모재를 800~900℃에서 1차 열처리할 수 있다.
상기 1차 열처리는 30~120분 동안 수행될 수 있다.
상기 2차 열처리는 4~8시간 동안 수행될 수 있다.
상기 하나의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 타이타늄 합금은 중량%로, Al : 3.0~5.0%, Fe : 3.0~6.0%을 포함하고, 제1α상 조직, β상 조직 및 상기 β상 조직이 변태되어 형성된 제2α상 조직을 포함하며, 상기 제2α상 조직의 계면으로부터 0.05㎛ 이내에 TiFe 금속간 화합물 총 함량의 10중량% 이상이 존재하는 것을 특징으로 한다.
상기 타이타늄 합금은 Fe 4.0~5.0%를 포함할 수 있다.
상기 제1α상 조직의 평균 입경은 10~30㎛이고, 상기 제2α상 조직의 평균 입경은 0.01~0.1㎛일 수 있다.
상기 타이타늄 합금은 연신율 8~12%, 인장강도 1250~1360MPa를 나타낼 수 있다.
본 발명에 따른 타이타늄 합금 제조 방법은 1차 열처리 및 2차 열처리를 통해 제1α상 조직 내에는 TiFe 금속간 화합물이 존재하지 않고, 제2α상 조직의 계면에 TiFe 금속간 화합물이 집중적으로 생성되도록 제어한다.
그 결과, 철을 다량 첨가하여 TiFe 금속간 화합물이 생성되더라도 기계적 물성이 우수한 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 따른 타이타늄 합금 제조 방법을 개략적으로 나타낸 그래프이다.
도 2는 본 발명의 실시예 1에 따라 제조된 타이타늄 합금의 조직 상태를 나타낸 것이다.
도 3은 본 발명의 비교예 1에 따라 제조된 타이타늄 합금의 조직 상태를 나타낸 것이다.
도 4는 본 발명의 비교예 2에 따라 제조된 타이타늄 합금의 조직 상태를 나타낸 것이다.
도 5는 본 발명의 실시예 1, 실시예 2, 비교예 1 및 비교예 2에 따라 제조된 타이타늄 합금의 연신율과 인장강도 시험 결과를 나타낸 그래프이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성요소를 지칭한다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 기계적 특성이 우수한 타이타늄 합금 및 그 제조 방법에 관하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 1은 본 발명에 따른 타이타늄 합금 제조 방법을 개략적으로 나타낸 그래프이다.
도 1에서와 같이, 합금 모재를 평균 온도 880℃에서 1차 열처리하여 α상 조직(제1α상 조직)과 β상 조직을 형성한다. 다음으로, 결과물을 급냉시키고 평균 온도 530℃에서 2차 열처리하는데, 이때 β상 조직이 제2α상 조직과 TiFe 금속간 화합물로 변태되고, TiFe 금속간 화합물이 제2α상 조직의 계면에 주로 석출된다.
이렇게 TiFe 금속간 화합물이 제2α상 조직의 계면에 주로 석출되는 경우, 우수한 기계적 물성을 갖는 타이타늄 합금을 제공할 수 있다.
본 발명의 타이타늄 합금 제조 방법은 합금 모재 제조 단계, 1차 열처리 단계 및 2차 열처리 단계를 포함한다.
먼저, 중량%로, Al : 3.0~5.0%, Fe : 3.0~6.0%을 포함하고, 나머지가 Ti 및 불가피한 불순물로 이루어지는 합금 모재를 제조한다.
상기 합금 모재는 다음과 같은 방법으로 제조될 수 있다. 먼저, 상기 합금 조성을 갖는 잉곳, 빌렛 등과 같은 반제품 합금을 대략 1000~1100℃ 정도에서 용체화 처리한다.
다음으로, 파쇄 등의 방법으로 결정립을 미세화한 후, α+β영역에서 열간 단조하는 방법으로 제조될 수 있다. 상기 반제품 합금은 소모전극식 진공용해법, 전자빔 용해법, 플라즈마 아크 용해법, 비소모전극식 아크 용해법 또는 유도스컬 용해법을 이용하여 제조될 수 있으며, 유도스컬 용해법을 사용하는 것이 바람직하다. 유도스컬 용해법은 종래 유도 용해에서 도가니를 수냉으로 바꾼 것으로, 도가니에 의한 용탕 오염을 방지할 수 있다. 유도스컬 용해법은 유도스컬 용해로를 이용하여 10~20kW 및 4~9kHz의 조건 하에서 수행될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 상기 불가피한 불순물은 타이타늄 합금의 원료 또는 제조과정에서 의도하지 않게 혼입될 수 있는 성분을 의미한다.
이하, 본 발명에 따른 타이타늄 합금을 제조하기 위한 합금 모재에 포함되는 성분들에 대하여 설명하기로 한다.
Al : 3.0~ 5.0중량%
타이타늄 합금에서 Al은 산화 저항성이나 크립 특성을 향상시키기 위하여 첨가된다. 그러나, Al의 과다한 첨가는 타이타늄 합금의 연성이나 성형성을 감소시키는 요인이 된다. 상용의 Ti-6Al-4V합금의 경우, Al이 6.0중량% 정도 포함되나 이 경우 성형성에 악영향을 미칠 수 있다. 이에 성형상 향상을 꾀하고자 본 발명에서는 Al의 함량을 3.0~5.0중량%로 낮추었다. Al 함량이 3.0중량% 미만일 경우 충분한 산화 저항성 및 크립 특성을 확보하기 어렵다. 반면, Al의 함량이 5.0중량%를 초과하는 경우, 8% 이상의 연신율 달성이 어려워질 수 있다.
Fe : 3.0~ 6.0중량%
본 발명에서는 고가의 바나듐(V) 대신 저가인 철(Fe)을 합금 원소로 사용하여 타이타늄 합금에서 중요한 성형온도를 결정짓는 β변태온도를 낮추기 위하여 Fe를 3.0~6.0중량%으로 첨가하였다. 철은 3.0~6.0중량% 범위로 첨가되는 경우, 본 발명의 1차 열처리 온도 범위에서 β상 조직을 안정화 또는 준안정화시킬 수 있다. 철의 함량이 3.0중량% 이하인 경우, TiFe 금속간 화합물의 생성속도가 매우 느려져 실제 공정상에서 합금의 고강도화가 어려워진다. 6.0중량%를 초과하는 경우, 주조 중 합금 편석 현상을 일으키기 때문에 합금의 조성 불균일을 유발시키고 합금의 연성이 급격히 저하될 수 있다. 철은 보다 바람직하게는, 4.0~5.0중량%로 첨가되어 합금의 기계적 물성을 보다 향상시킬 수 있다.
다음으로, 상기 합금 모재를 1차 열처리하여 제1α상 조직과 β상 조직을 형성한다. 도 1을 참조하면, 합금 모재를 700℃ 미만에서 1차 열처리하는 경우, 저온에 의해 제1α상 조직과 β상 조직이 충분히 형성되지 않고, 900℃를 초과하는 경우에는 β상 조직의 생성과 성장 속도가 급증하여, 합금의 강도를 급격히 저하시킨다. 이에 따라, 1차 열처리는 700~900℃에서 수행되는 것이 바람직하고, 800~900℃에서 수행되는 것이 보다 바람직하다. 이러한 열처리는 대략 30~120분의 짧은 시간 동안 수행되어 α+β상 조직을 안정하게 형성시킨다.
다음으로, 열처리한 결과물을 냉각시킨 후 2차 열처리하여 TiFe 금속간 화합물을 제2α상 조직의 계면에 석출시킨다. 냉각은 수냉식으로 상온까지 수행되며, 이후 500~600℃, 보다 바람직하게는 510~550℃에서 2차 열처리가 수행된다. 2차 열처리는 대략 4~8시간 동안 수행되는데, 이때, β상 조직의 변태가 일어나면서 제2α상 조직과 TiFe 금속간 화합물이 생성된다. 이는 1차 열처리 단계에서 형성된 β상 조직이 보다 낮은 온도인 500~600℃에 의해 변형이 일어나기 때문에, 제2α상 조직이 생성된다. 제1α상 조직과 제2α상 조직은 철의 용해도가 0중량%에 가까운데, 1차 열처리 중 α+β상 조직이 되는 과정에서 제1α상 조직의 철이 모두 β상으로 이동하게 되고, 냉각시킨 후 β상 조직의 철의 평균 함량은 기존 β상 조직의 함량보다 증가하게 된다. 2차 열처리 중에는 제2α상 조직이 풍부한 철을 함유한 β상 조직으로부터 다량 변태된다. 이때 철이 0.01~0.1㎛의 평균 입경을 갖는 제2α상 조직 내에 있지 못하고 계면으로 빠져나와 안정한 TiFe 금속간 화합물이 석출된다. 이로 인해 제2α상 조직의 계면에 집중적으로 TiFe 금속간 화합물이 석출된다. 2차 열처리 후에는 공랭식으로 상온까지 급냉하여 기계적 물성이 우수한 타이타늄 합금을 제조할 수 있다.
1차 열처리 단계에서 형성된 제1α상 조직의 평균 입경은 10~30㎛으로, 2차 열처리 단계에서 형상이 그대로 유지되며, β상 조직이 변태되어 형성된 제2α상 조직의 평균 입경은 0.01~0.1㎛로 상기 제1α상 조직의 평균 입경보다 더 작게 형성될 수 있다.
상기와 같은 과정으로 제조된 타이타늄 합금은 중량%로, Al : 3.0~5.0%, Fe : 3.0~6.0%을 포함하고, 제1α상 조직, β상 조직 및 상기 β상 조직이 변태되어 형성된 제2α상 조직을 포함한다. 이때, 전술한 바와 같은 특정 온도의 1차 열처리 및 2차 열처리 과정에 의해, 상기 제2 α상 조직의 계면에 TiFe 금속간 화합물이 석출되는데, 상기 계면으로부터 0.05㎛ 이내에 TiFe 금속간 화합물 총 함량의 10중량% 이상 존재하는 것이 특징이다. 즉, 제2α상 조직의 계면에 TiFe 금속간 화합물 총 함량의 10중량% 이상이 존재함으로써, 본 발명에 따른 타이타늄 합금은 연신율 8~12%, 인장강도 1250~1360MPa를 나타낼 수 있다.
전술한 바와 같이, 상기 타이타늄 합금은 Fe 4.0~5.0중량%를 포함할 수 있으며, 상기 제2α상 조직의 평균 입경은 0.01~0.1㎛로 제1α상 조직의 평균 입경보다 더 작은 것일 수 있다.
따라서, 본 발명의 따른 타이타늄 합금 제조 방법은 철의 첨가량에 상관없이 TiFe 금속간 화합물을 생성시켜 타이타늄 합금의 기계적 물성을 향상시키는 효과가 있다. 특히, 합금 원소로서 철을 4.0중량% 이상 첨가하여도 본 발명의 특정 온도에서의 열처리 방법을 활용하여 타이타늄 합금의 우수한 기계적 물성을 확보할 수 있다.
이와 같이 기계적 특성이 우수한 타이타늄 합금 및 그 제조 방법에 대하여 그 구체적인 실시예를 살펴보면 다음과 같다.
1. 타이타늄 합금 시편의 제조
[표 1](단위 : 중량%)
Figure 112016099698675-pat00001
실시예 1
우선 본 발명에 따른 Ti-Al-Fe계 합금은 균질 조성의 합금 제조에 용이한 유도스컬 용해로를 이용하여, 표 1에 기재된 합금 조성을 포함하고 나머지 Ti와 불가피한 불순물로 이루어진 잉곳 형태로 제조하였다. 잉곳은 1,050에서 용체화 처리 후 결정립 미세화를 위한 잉곳 파쇄 공정을 거친 후 이 합금의 α+β영역에서 열간 단조을 수행하여 최종 폭 70mm의 봉재를 제작하였다.
이후 이 합금의 870℃에서 5시간 동안 조직 균질화 처리를 하였다. 다음으로, 820℃에서 1시간 동안 1차 열처리한 후 수냉식으로 상온까지 냉각시켰다. 다음으로, 530℃에서 6시간 동안 2차 열처리한 후 공랭식으로 냉각시켜 타이타늄 합금을 제조하였다.
실시예 2
제조 과정 중 균질화 처리된 결과물을 780℃에서 1시간 동안 1차 열처리한 후 수냉식으로 상온까지 냉각시켰다. 다음으로, 530℃에서 6시간 동안 2차 열처리한 후 공랭식으로 냉각시켜 타이타늄 합금을 제조하였다.
비교예 1
제조 과정 중 균질화 처리된 결과물을 950℃에서 1시간 동안 1차 열처리한 후 수냉식으로 상온까지 냉각시켰다. 다음으로, 530℃에서 2시간 동안 2차 열처리하여 냉각시켜 타이타늄 합금을 제조하였다.
비교예 2
합금 원소로서 알루미늄 2.0중량%, 철을 2.0중량%로 포함한 점을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 타이타늄 합금을 제조하였다.
2. 물성 평가 방법 및 그 결과
[표 2]
Figure 112016099698675-pat00002
도 2 내지 도 4는 본 발명의 실시예 1, 비교예 1, 비교예 2에 따라 제조된 각각의 타이타늄 합금의 조직 상태를 나타낸 것이다. 도 5는 본 발명의 실시예 1, 실시예 2, 비교예 1 및 비교예 2에 따라 제조된 타이타늄 합금의 연신율과 인장강도 시험 결과를 나타낸 그래프이다.
도 2~5 및 표 2를 참조하면, 실시예 1과 실시예 2에 따라 제조된 타이타늄 합금은 제1α상 조직(α1)에는 TiFe 금속간 화합물이 생성되지 않고, 제2α상 조직(α2)의 계면에 집중적으로 TiFe 금속간 화합물이 석출된 것을 확인할 수 있다.
그 결과, 실시예 1에 따라 제조된 타이타늄 합금은 연신율 10%, 인장강도 1294MPa을 나타내어 타이타늄 합금의 기계적 물성이 우수함을 보여준다. 또한, 실시예 2에 따라 제조된 타이타늄 합금은 연신율 9%, 인장강도 1344MPa을 나타내는 것을 예측할 수 있다.
반면, 비교예 1에 따라 제조된 타이타늄 합금은 제1α상 조직(α') 내부에 TiFe 금속간 화합물이 생성되었고, 제2α상 조직(α2) 계면에도 TiFe 금속간 화합물이 석출된 것을 확인할 수 있다. 이는 제1α상 조직(α') 내부에서의 TiFe 금속간 화합물의 생성이 연신율을 크게 저하시키고 그 결과, 비교예 1의 타이타늄 합금은 연신율 3%, 인장강도 1100MPa을 나타냄을 보여준다. 또한, 비교예 2에 따라 제조된 타이타늄 합금은 실시예 1과 동일한 공정을 이용하였음에도 불구하고 TiFe 금속간 화합물이 생성되지 않았다. 이는 적은 철의 함량으로 인한 TiFe 금속간 화합물의 생성 구동력이 낮기 때문인데, 비교예 2의 조직을 구성하기 위해서는 2차 열처리 시간을 10시간 이상으로 늘려야 한다. 하지만, 10시간 이상의 2차 열처리는 실제 합금 제조 과정에 맞지 않기 때문에 바람직하지 않고, 철의 함량을 2.0중량% 이상으로 해야함을 예측할 수 있다. TiFe 금속간 화합물이 생성되지 않은 비교예 2는 연신율 22%, 인장강도 900MPa를 나타낸다.
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 제조될 수 있으며, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.

Claims (10)

  1. (a) 중량%로, Al : 3.0~5.0%, Fe : 3.0~6.0%을 포함하고, 나머지가 Ti 및 불가피한 불순물로 이루어지는 합금 모재를 제조하는 단계;
    (b) 상기 합금 모재를 700~900℃에서 1차 열처리하여 제1α상 조직과 β상 조직을 형성하는 단계; 및
    (c) 상기 열처리한 결과물을 냉각시킨 후 500~600℃에서 2차 열처리하여 제2α상 조직을 생성시키고, 제2α상 조직의 계면에 TiFe 금속간 화합물을 석출시키는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 타이타늄 합금 제조 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 합금 모재는 상기 Fe 4.0~5.0중량%를 포함하는 것을 특징으로 하는 타이타늄 합금 제조 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제1α상 조직의 평균 입경은 10~30㎛이고, 상기 제2α상 조직의 평균 입경은 0.01~0.1㎛인 것을 특징으로 하는 타이타늄 합금 제조 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 (b)에서
    상기 합금 모재를 800~900℃에서 1차 열처리하는 것을 특징으로 하는 타이타늄 합금 제조 방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 1차 열처리는 30~120분 동안 수행되는 것을 특징으로 하는 타이타늄 합금 제조 방법.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 2차 열처리는 4~8시간 동안 수행되는 것을 특징으로 하는 타이타늄 합금 제조 방법.
  7. 중량%로, Al : 3.0~5.0%, Fe : 3.0~6.0%을 포함하고,
    제1α상 조직, β상 조직 및 상기 β상 조직이 변태되어 형성된 제2α상 조직을 포함하며,
    상기 제2α상 조직의 계면으로부터 0.05㎛ 이내에 TiFe 금속간 화합물 총 함량의 10중량% 이상이 존재하는 것을 특징으로 하는 타이타늄 합금.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 타이타늄 합금은 Fe 4.0~5.0%를 포함하는 것을 특징으로 하는 타이타늄 합금.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 제1α상 조직의 평균 입경은 10~30㎛이고, 상기 제2α상 조직의 평균 입경은 0.01~0.1㎛인 것을 특징으로 하는 타이타늄 합금.
  10. 제7항에 있어서,
    상기 타이타늄 합금은 연신율 8~12%, 인장강도 1250~1360MPa를 나타내는 것을 특징으로 하는 타이타늄 합금.
KR1020160133510A 2016-10-14 2016-10-14 기계적 특성이 우수한 타이타늄 합금 및 그 제조 방법 KR101835408B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020160133510A KR101835408B1 (ko) 2016-10-14 2016-10-14 기계적 특성이 우수한 타이타늄 합금 및 그 제조 방법

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020160133510A KR101835408B1 (ko) 2016-10-14 2016-10-14 기계적 특성이 우수한 타이타늄 합금 및 그 제조 방법

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR101835408B1 true KR101835408B1 (ko) 2018-03-09

Family

ID=61727906

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020160133510A KR101835408B1 (ko) 2016-10-14 2016-10-14 기계적 특성이 우수한 타이타늄 합금 및 그 제조 방법

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101835408B1 (ko)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2021002683A1 (ko) * 2019-07-02 2021-01-07 한국기계연구원 우수한 기계적 특성을 가지는 저비용 ti-al-fe-sn계 타이타늄 합금
WO2021025499A1 (ko) * 2019-08-08 2021-02-11 한국기계연구원 고강도 고성형성 베타 타이타늄 합금
KR102434519B1 (ko) 2021-12-29 2022-08-22 한국재료연구원 페로크롬을 이용한 고강도 타이타늄 합금 제조 방법 및 고강도 타이타늄 합금
KR102434520B1 (ko) 2021-12-29 2022-08-22 한국재료연구원 몰리브덴 및 페로크롬을 이용한 고강도 고성형성 타이타늄 합금 및 그 제조 방법

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005220388A (ja) * 2004-02-04 2005-08-18 Nippon Steel Corp 溶接部を有するゴルフクラブヘッド用チタン合金およびチタン製ゴルフクラブヘッドの製造方法
JP2015025167A (ja) 2013-07-25 2015-02-05 大同特殊鋼株式会社 β型チタン合金

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005220388A (ja) * 2004-02-04 2005-08-18 Nippon Steel Corp 溶接部を有するゴルフクラブヘッド用チタン合金およびチタン製ゴルフクラブヘッドの製造方法
JP2015025167A (ja) 2013-07-25 2015-02-05 大同特殊鋼株式会社 β型チタン合金

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2021002683A1 (ko) * 2019-07-02 2021-01-07 한국기계연구원 우수한 기계적 특성을 가지는 저비용 ti-al-fe-sn계 타이타늄 합금
KR20210003982A (ko) * 2019-07-02 2021-01-13 한국재료연구원 우수한 기계적 특성을 가지는 저비용 Ti-Al-Fe-Sn계 타이타늄 합금
KR102245612B1 (ko) * 2019-07-02 2021-04-30 한국재료연구원 우수한 기계적 특성을 가지는 저비용 Ti-Al-Fe-Sn계 타이타늄 합금
WO2021025499A1 (ko) * 2019-08-08 2021-02-11 한국기계연구원 고강도 고성형성 베타 타이타늄 합금
KR102434519B1 (ko) 2021-12-29 2022-08-22 한국재료연구원 페로크롬을 이용한 고강도 타이타늄 합금 제조 방법 및 고강도 타이타늄 합금
KR102434520B1 (ko) 2021-12-29 2022-08-22 한국재료연구원 몰리브덴 및 페로크롬을 이용한 고강도 고성형성 타이타늄 합금 및 그 제조 방법

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR102056035B1 (ko) 높은 강도 및 전성 알파/베타 티타늄 합금
CN114921684B (zh) 高强度钛合金
KR101835408B1 (ko) 기계적 특성이 우수한 타이타늄 합금 및 그 제조 방법
CN111187950B (zh) 6系铝合金及其制备方法，移动终端
CN111826550B (zh) 一种中等强度耐硝酸腐蚀钛合金
GB2470613A (en) A precipitation hardened, near beta Ti-Al-V-Fe-Mo-Cr-O alloy
KR20130134014A (ko) 저탄성 고강도 베타형 타이타늄 합금
JP2004010963A (ja) 高強度Ｔｉ合金およびその製造方法
CA2938854A1 (en) High-strength alpha-beta titanium alloy
JP2009114513A (ja) ＴｉＡｌ基合金
KR101387551B1 (ko) 내산화성 및 성형성이 우수한 고강도 티타늄 합금 및 이의 제조방법
CN108866378B (zh) 一种高温环境用高强高导电率铜合金及其制备方法
CN113088784B (zh) 一种含bcc/b2双相结构的多主元合金及其制备方法
US20200354818A1 (en) High Strength Microalloyed Magnesium Alloy
JP6065168B1 (ja) チタン薄板およびその製造方法
CN105624467A (zh) 一种含Fe和Mn合金元素的α钛合金
KR101346808B1 (ko) 기계적 성질이 개선된 티타늄 합금 및 이의 제조방법
US2884323A (en) High-strength titanium base aluminumvanadium-iron alloys
KR102594682B1 (ko) 석출강화형 고강도 고연성 타이타늄 합금 및 그 제조 방법
KR20200077966A (ko) 주조형 알파+베타 타이타늄 합금 및 그 제조 방법
KR101967910B1 (ko) 상온 성형성이 우수한 고강도 티타늄 합금 및 그 제조방법
EP0365716A1 (en) Nickel-cobalt base alloys
KR20230171947A (ko) 내산화성 Al-Mg 고강도 다이캐스팅 주조용 합금
CN115927925A (zh) 低碳足迹铸铝组件
CN117551912A (zh) 耐腐蚀含铌钛合金及其制备方法

Legal Events

Date Code Title Description
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant