KR20180110637A - 티타늄-코발트 합금 및 관련된 틱소포밍 방법 - Google Patents

티타늄-코발트 합금 및 관련된 틱소포밍 방법 Download PDF

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KR20180110637A
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카램 제이알. 루벤스
니츠 캄포 카이오
차우세 데 프레이타스 카이오
제이. 패리쉬 캐서린
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더 보잉 컴파니
유니베르시다데 에스타듀알 데 캄피나스-유니캄프
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Abstract

중량으로 약 5에서 약 27퍼센트의 코발트 및 티타늄을 포함하는 티타늄 합금 및 그것을 만드는 방법.

Description

티타늄-코발트 합금 및 관련된 틱소포밍 방법{Titanium-Cobalt alloy and associated thixoforming method}
본 출원은 티타늄 합금에 관한 것으로, 특히 티타늄 합금을 틱소포밍하는 것에 관한 것이다.
티타늄 합금은 넓은 온도 범위에 걸쳐 높은 긴장력(tensile strength)을 제공하지만, 상대적으로 가볍다. 게다가, 티타늄 합금은 부식(corrosion)에 대한 저항력이 있다. 그러므로, 티타늄 합금은 항공기 구성요소, 의료 장비, 등등과 같은, 다양하게 요구되는 애플리케이션에서 이용된다.
티타늄 합금의 플라스틱 성형(plastic forming)은 많은 비용이 드는 프로세스이다. 티타늄 합금의 플라스틱 성형을 위해 요구되는 툴링(tooling)은 변형(deformation) 동안 무거운 부하를 견뎌낼 수 있어야 한다. 그러므로, 티타늄 합금의 플라스틱 성형을 위한 툴링은 제조하기에 비싸고 높은 마모율(wear rate)에 기인하여 유지하기 어렵다. 게다가, 티타늄 합금을 플라스틱 성형할 때 복잡한 기하학적 구조를 획득하기 어렵다. 그러므로, 실질적으로 추가적인 가공이 최종 제품의 원하는 모양을 달성하기 위해 종종 요구되고, 그러므로써 비용이 더 증가한다.
캐스팅(casting;주물)은 더욱 복잡한 모양을 갖는 티타늄 합금 제품을 획득하기 위한 일반적인 대안이다. 그러나, 티타늄 합금의 캐스팅은 티타늄 합금의 높은 녹는점뿐만 아니라, 몰드(mold;주형) 재료 및 주변 산소와 녹은 티타늄 합금의 과도한 반응성(reactivity)에 의해 복잡해진다.
따라서, 티타늄 합금은 비용-효율면에서 처리되기에 가장 어려운 금속 중 일부이다. 그러므로, 당업자는 티타늄 합금의 분야에서 연구 및 개발 노력을 지속하고있다.
일 실시예에서, 개시된 티타늄 합금은 중량으로 약 5에서 약 27퍼센트의 코발트를 포함한다.
또다른 실시예에서, 개시된 티타늄 합금은 필수적으로 중량으로 약 5에서 약 27퍼센트의 코발트, 및 발란스(balance;나머지) 티타늄으로 이루어져있다.
또다른 실시예에서, 개시된 티타늄 합금은 필수적으로 중량으로 약 13에서 약 27퍼센트의 코발트 및 발란스 티타늄으로 이루어져있다.
일 실시예에서, 금속성의 물품을 제조하기 위한 개시된 방법은 (1) 틱소포밍 온도로 티타늄 합금의 덩어리(mass)를 가열하는 단계로서, 틱소포밍 온도가 티타늄 합금의 고상선 온도(solidus temperature) 및 티타늄 합금의 액상선 온도(liquidus temperature) 사이에 있고, 티타늄 합금이 코발트 및 티타늄을 포함하는, 가열하는 단계;와 (2) 덩어리가 틱소포밍 온도에 있는 동안 금속성 물품으로 덩어리를 형성하는 단계;를 갖추어 이루어진다.
또다른 실시예에서, 금속성의 물품을 제조하기 위한 개시된 방법은 (1) 틱소포밍 온도로 티타늄 합금의 덩어리(mass)를 가열하는 단계로서, 틱소포밍 온도가 티타늄 합금의 고상선 온도(solidus temperature) 및 티타늄 합금의 액상선 온도(liquidus temperature) 사이에 있고, 티타늄 합금이 중량으로 약 5에서 약 27퍼센트의 코발트, 및 티타늄을 포함하는, 가열하는 단계;와 (2) 덩어리가 틱소포밍 온도에 있는 동안 금속성 물품으로 덩어리를 형성하는 단계;를 갖추어 이루어진다.
개시된 티타늄-코발트 합금 및 관련된 틱소포밍 방법의 다른 실시예는 다음의 상새한 설명, 첨부된 도면 및 첨부된 청구항으로부터 명백해질 것이다.
도 1은 티타늄-코발트 합금의 상태도(phase diagram)이다;
도 2a 및 도 2b는 평형상태(도 2a) 및 Scheil 조건(도 2b)을 가정하여 발생된 3개의 예시적인 티타늄 합금에 대한 온도 대비 액상률(liquid fraction)의 그래프이다;
도 3a 내지 도 3d는 4개의 예시적인 티타늄 합금, 특히 Ti-17.5Co(도 3a), Ti-18.5Co(도 3b), Ti-19.5Co(도 3c) 및 Ti-20.5Co(도 3d)에 대한 시간 대비 마이크로 구조를 (1060℃로 유지될 때) 나타내는 사진이다;
도 4는 금속성 물품을 제조하기 위한 개시된 방법의 일 실시예를 나타내는 플로우도이다;
도 5는 항공기 제조 및 서비스 방법의 플로우도이다;
도 6은 항공기의 블록도이다.
티타늄-코발트 합금이 개시된다. 개시된 티타늄-코발트 합금에서 구리 첨가 및 철 첨가의 구성적 제한(compositional limit)이 이곳에서 개시된바와 같이 제어될 때, 최종적인 티타늄-코발트 합금은 틱소포밍 방법으로의 금속성 물품의 제조용으로 특히 제일-적절할 수 있다.
임의의 특정 이론에 제한되지 않고, 개시된 티타늄-코발트 합금이 상대적으로 넓은 응고 범위(solidification range)를 갖기 때문에, 개시된 티타늄-코발트 합금이 틱소포밍 방법으로의 금속성 물품의 제조용으로 제일-적절하다고 여겨진다. 이곳에서 이용되는 바와 같이, "응고 범위"는 티타늄-코발트 합금의 고상선 온도 및 액상선 온도 사이의 차이(ΔT)를 지칭하고, 합금 구성(alloy composition)에 매우 의존적이다. 일 예시로서, 개시된 티타늄-코발트 합금의 응고 범위는 적어도 약 50℃일 수 있다. 또다른 예시로서, 개시된 티타늄-코발트 합금의 응고 범위는 적어도 약 100℃일 수 있다. 또다른 예시로서, 개시된 티타늄-코발트 합금의 응고 범위는 적어도 약 150℃일 수 있다. 또다른 예시로서, 개시된 티타늄-코발트 합금의 응고 범위는 적어도 약 200℃일 수있다. 또다른 예시로서, 개시된 티타늄-코발트 합금의 응고 범위는 적어도 약 250℃일 수 있다. 또다른 예시로서, 개시된 티타늄-코발트 합금의 응고 범위는 적어도 약 300℃일 수 있다.
개시된 티타늄-코발트 합금은 티타늄-코발트 합금의 고상선 온도와 액상선 온도 사이의 온도로 가열될 때 틱소포밍된다. 그러나, 틱소포밍의 장점은 티타늄-코발트 합금의 액상률이 너무 높거나(프로세스가 캐스팅과 비슷해진다) 또는 너무 낮을 때(프로세스가 플라스틱 금속 성형과 비슷해진다) 제한된다. 그러므로, 티타늄-코발트 합금의 액상률이 약 30퍼센트와 약 50퍼센트일 때 틱소포밍하기에 유리하다.
임의의 특정 이론에 제한되지 않고, 개시된 티타늄-코발트 합금이 실질적으로 종래의 티타늄 합금 캐스팅 온도 아래의 온도에서 약 30퍼센트와 약 50퍼센트 사이의 액상률을 달성하기 때문에, 개시된 티타늄-코발트 합금이 금속성 물품의 제조용으로 제일-적합하다고 더 여겨진다. 하나의 형식에서, 개시된 티타늄-코발트 합금은 1,200℃ 미만의 온도에서 약 30퍼센트와 약 50퍼센트 사이의 액상률이 달성된다. 또다른의 형식에서, 개시된 티타늄-코발트 합금은 1,150℃ 미만의 온도에서 약 30퍼센트와 약 50퍼센트 사이의 액상률이 달성된다. 또다른 형식에서, 개시된 티타늄-코발트 합금은 1,100℃ 미만의 온도에서 약 30퍼센트와 약 50퍼센트 사이의 액상률이 달성된다. 또다른 형식에서, 개시된 티타늄-코발트 합금은 1,050℃ 미만의 온도에서 약 30퍼센트와 약 50퍼센트 사이의 액상률이 달성된다. 또다른 형식에서, 개시된 티타늄-코발트 합금은 1,025℃ 미만의 온도에서 약 30퍼센트와 약 50퍼센트 사이의 액상률이 달성된다.
일 실시예에서, 표 1에서 보여지는 구성을 갖는 티타늄-코발트 합금이 개시된다.
원소(Element) 범위 (wt%)
Co 5 - 27
Ti 나머지
따라서, 개시된 티타늄-코발트 합금은 티타늄(Ti) 및 코발트(Co)로 (필수적으로 이루어질) 이루어질 수 있다.
개시된 티타늄-코발트 합금의 물리적인 성질에 실질적으로 영향을 끼치지 않는, 다양한 불순물(impurity)이 또한 존재할 수 있고, 이러한 불순물의 존재가 본 개시의 범위로부터 벗어나지 않을 것임을 당업자는 이해할 것이다. 예를 들어, 개시된 티타늄-코발트 합금의 불순물 함유량(impurity content)은 표 2에서 보여지는 바와 같이 제어될 수 있다.
불순물 최대치 (wt%)
O 0.25
N 0.03
다른 원소, 각각 0.10
다른 원소, 전체 0.30
임의의 특정 이론에 제한되지 않고, 코발트 첨가는 주조 및 단조 합금의 경도(hardness)를 약간 증가시키고, 개시된 티타늄-코발트 합금의 틱소포밍어빌리티(the thixoformability)에 기여한다고 여겨진다.
표 1에서 보여진 바와 같이, 개시된 티타늄-코발트 합금에 대한 코발트 첨가의 구성 제한은 중량으로 약 5퍼센트에서 27퍼센트 사이이다. 하나의 변형에서, 코발트 첨가의 구성 제한은 중량으로 약 10퍼센트에서 약 27퍼센트 사이이다. 또다른 변형에서, 코발트 첨가의 구성 제한은 중량으로 약 13퍼센트에서 27퍼센트 사이이다. 또다른 변형에서, 코발트 첨가의 구성 제한은 중량으로 약 15퍼센트에서 25퍼센트 사이이다 또다른 변형에서, 코발트 첨가의 구성 제한은 중량으로 약 17퍼센트에서 23퍼센트 사이이다. 또다른 변형에서, 코발트 첨가의 구성 제한은 중량으로 약 17퍼센트에서 약 21퍼센트 사이이다.
예시 1
(Ti-13-27Co)
하나의 일반적인 개시된 티타늄-코발트 합금의, 비-제한적인 예시는 표 3에서 보여지는 구성을 갖는다.
원소 농도 (wt%)
Co 13 - 27
Ti 나머지
도 1의 상태도, 특히, 도 1의 격자무늬 영역을 참조하면, 개시된 Ti-13-27Co 합금은 상대적으로 낮은 고상선 온도(약 1,015℃) 및 상대적으로 넓은 응고 범위를 갖는다. 그러므로, 개시된 Ti-13-27Co 합금은 틱소포밍하기에 제일-적합하다.
예시 2
(Ti-17.5Co)
하나의 특정, 개시된 티타늄-코발트 합금의 비-제한적인 예시는 다음의 명목상의 구성(nominal composition)을 갖는다:
Ti-17.5Co
및 표 4에서 보여지는 측정된 구성.
원소 농도 (wt%)
Ti 나머지
Co 17.6 ± 0.2
O 0.157 ± 0.010
N 0.007 ± 0.001
위스콘신, 미들턴의 CompuTherm LLC의 PANDAT 소프트웨어(2014 2.0 버전)는 평형 조건 및 Scheil 조건 양쪽 모두를 가정하는, 개시된 Ti-17.5Co 합금에 대한 온도 데이터 대비 액상률을 발생시키기 위해 이용되었다. 결과는 도 2a(평형 조건) 및 도 2b(Scheil 조건)에서 보여진다. 도 2a(평형 조건)로부터의 데이터에 기초하여, 개시된 Ti-17.5Co 합금은 약 335℃의 응고 범위를 가지며, 약 1,015℃의 고상선 온도 및 약 1,350℃의 액상선 온도를 갖는다.
도 3a를 참조하면, 개시된 Ti-17.5Co 합금은 1,060℃ -고상선과 액상선 온도 사이의 온도(즉, 틱소포밍 온도)- 로 가열되고 마이크로그래프(micrograph)는 0초, 60초, 300초 및 600초에서 촬영되었다. 마이크로그래프는 어떻게 개시된 Ti-17.5Co 합금이 시간이 흐름에 따라 점점 더 구형(globular)이 되는 1,060℃ 에서의 구형 마이크로구조(microstructure)를 갖는지 보여준다. 그러므로, 개시된 Ti-17.5Co 합금은 틱소포밍하기에 특히 제일-적합하다.
예시 3
(Ti-18.5Co)
또다른 특정, 개시된 티타늄-코발트 합금의 비-제한적인 예시는 다음의 형식적인 구성을 갖는다:
Ti-18.5Co
및 표 5에서 보여지는 측정된 구성.
원소 농도 (wt%)
Ti 나머지
Co 18.9 ± 0.2
O 0.154 ± 0.012
N 0.010 ± 0.007
PANDAT 소프트웨어(2014 2.0 버전)는 평형 조건 및 Scheil 조건 양쪽 모두를 가정하며, 개시된 Ti-18.5Co 합금에 대한 온도 데이터 대비 액상률을 발생시키도록 이용되었다. 결과는 도 2a(평형 조건) 및 도 2b(Scheil 조건)에서 보여진다. 도 2a(평형 조건)로부터의 데이터에 기초하여, 개시된 Ti-18.5Co 합금은 약 306℃의 응고 범위를 가지며, 약 1,015℃의 고상선 온도 및 약 1,321℃ 액상선 온도를 갖는다.
도 3b를 참조하면, 개시된 Ti-18.5Co 합금은 1,060℃ -고상선과 액상선 온도 사이의 온도(즉, 틱소포밍 온도)- 로 가열되고 마이크로그래프는 0초, 60초, 300초, 및 600초에 촬영되었다. 마이크로그래프는 어떻게 개시된 Ti-18.5Co 합금이 시간이 흐름에 따라 점점 더 구형이 되는 1,060℃에서의 구형 마이크로구조를 갖는지를 보여준다. 그러므로, 개시된 Ti-18.5Co 합금은 틱소포밍하기에 특히 제일-적합하다.
예시 4
(Ti-19.5Co)
또다른 특정, 개시된 티타늄-코발트 합금의 비-제한적인 예시는 다음의 형식적인 구성을 갖는다:
Ti-19.5Co
및 표 6에서 보여지는 측정된 구성.
원소 농도 (wt%)
Ti 나머지
Co 19.6 ± 0.2
O 0.147 ± 0.003
N 0.007 ± 0.002
PANDAT 소프트웨어(2014 2.0 버전)는 평형 조건 및 Scheil 조건 양쪽 모두를 가정하며, 개시된 Ti-19.5Co 합금에 대한 온도 데이터 대비 액상률을 발생시키도록 이용되었다. 결과는 도 2a(평형 조건) 및 도 2b(Scheil 조건)에서 보여진다. 도 2a(평형 조건)로부터의 데이터에 기초하여, 개시된 Ti-19.5Co 합금은 약 276℃의 응고 범위를 가지며, 약 1,015℃의 고상선 온도 및 약 1,291℃ 액상선 온도를 갖다.
도 3c를 참조하면, 개시된 Ti-19.5Co 합금은 1,060℃ -고상선과 액상선 온도 사이의 온도(즉, 틱소포밍 온도)- 로 가열되고 마이크로그래프는 0초, 60초, 300초, 및 600초에 촬영되었다. 마이크로그래프는 어떻게 개시된 Ti-19.5Co 합금이 시간이 흐름에 따라 점점 더 구형이 되는 1,060℃에서의 구형 마이크로구조를 갖는지를 보여준다. 그러므로, 개시된 Ti-19.5Co 합금은 틱소포밍하기에 특히 제일-적합하다.
예시 5
(Ti-20.5Co)
또다른 특정, 개시된 티타늄-코발트 합금의 비-제한적인 예시는 다음의 형식적인 구성을 갖는다:
Ti-20.5Co
및 표 7에서 보여지는 측정된 구성.
원소 농도 (wt%)
Ti 나머지
Co 20.5 ± 0.3
O 0.143 ± 0.004
N 0.006 ± 0.001
PANDAT 소프트웨어(2014 2.0 버전)는 평형 조건 및 Scheil 조건 양쪽 모두를 가정하며, 개시된 Ti-20.5Co 합금에 대한 온도 데이터 대비 액상률을 발생시키도록 이용되었다. 결과는 도 2a(평형 조건) 및 도 2b(Scheil 조건)에서 보여진다. 도 2a(평형 조건)로부터의 데이터에 기초하여, 개시된 Ti-20.5Co 합금은 약 244℃의 응고 범위를 가지며, 약 1,015℃의 고상선 온도 및 약 1,259℃ 액상선 온도를 갖다.
도 3d를 참조하면, 개시된 Ti-20.5Co 합금은 1,060℃ -고상선과 액상선 온도 사이의 온도(즉, 틱소포밍 온도)- 로 가열되고 마이크로그래프는 0초, 60초, 300초, 및 600초에 촬영되었다. 마이크로그래프는 어떻게 개시된 Ti-20.5Co 합금이 시간이 흐름에 따라 점점 더 구형이 되는 1,060℃에서의 구형 마이크로구조를 갖는지를 보여준다. 그러므로, 개시된 Ti-20.5Co 합금은 틱소포밍하기에 특히 제일-적합하다.
따라서, 틱소포밍하기에 제일-적합한 티타늄-코발트 합금이 개시된다. 또한, 틱소포밍의 방법으로, 금속 물품, 특히 티타늄 합금 물품을 제조하기 위한 방법이 개시된다.
도 4를 참조하면, 일반적으로 참조번호(10)로 지정된, 금속 물품을 제조하기 위한 개시딘 방법의 일 실시예는 출발 물질(starting material)로 이용하기 위한 티타늄 합금의 선택으로 블록(12)에서 시작할 수 있다. 티타늄 합금의 선택(블록(12))은 위의, 표 1에서 보여진 구성을 갖는 티타늄-코발트 합금을 선택하는 단계를 포함할 수 있다.
이 시점에서, 티타늄 합금의 선택(블록(12))은 상업적으로 이용가능한 티타늄 합금을 선택하는 단계 또는, 그렇지 않으면 비-상업적으로 이용가능한 티타늄 합금을 선택하는 단계를 포함할 수 있음을 당업자는 이해할 것이다. 비-상업적으로 이용가능한 티타늄 합금의 경우, 티타늄 합금은 개시된 방법(10) 용으로 주문 제작된 것일 수 있다.
이곳에서 개시된 바와 같이, 응고 범위는 티타늄 합금의 선택(블록(12)) 동안 하나의 고려사항일 수 있다. 예를 들어, 티타늄 합금의 선택(블록(12))은 예를 들어, 적어도 100℃, 또는 적어도 150℃, 또는 적어도 200℃, 또는 적어도 250℃, 또는 적어도 300℃에서, 적어도 50℃의 응고 범위를 갖는 티타늄-코발트 합금을 선택하는 단계를 포함할 수 있다.
또한 이곳에서 개시된 바와 같이, 약 30퍼센트 및 약 50퍼센트 사이의 액상률에서 달성된 온도는 티타늄 합금의 선택(블록(12)) 동안 또다른 고셔사항일 수 있다. 예를 들어, 티타늄 합금의 선택(블록(12))은 예를 들어, 1,200℃ 미만의 온도, 또는 1,150℃ 미만의 온도, 또는 1,100℃ 미만의 온도, 또는 1,050℃ 미만의 온도에서, 약 30퍼센트 및 약 50퍼센트 사이의 액상률을 달성하는 티타늄-코발트 합금을 선택하는 단계를 포함할 수 있다.
블록(14)에서, 티타늄 합금의 덩어리는 틱소포밍 온도(즉, 티타뉴 합금의 고상선과 액상선 온도 사이의 온도)로 가열될 수 있다. 하나의 특정한 구현에서, 티타늄 합금의 덩어리는 특정 틱소포밍 온도로 가열될 수 있고, 특정 틱소포밍 온도는 티타늄 합금의 덩어리에서 원하는 액상률을 달성하도록 선택될 수 있다. 하나의 예시로서, 원하는 액상률은 약 10퍼센트에서 약 70퍼센트일 수 있다. 또다른 예시로서, 원하는 액상률은 약 20퍼센트에서 약 60퍼센트일 수 있다. 또다른 예시로서, 원하는 액상률은 약 30퍼센트에서 약 50퍼센트일 수 있다.
블록(16)에서, 티타늄 합금의 덩어리는 다음 단계(블록(18))로 진행하기 전에 소정의 최소 시간 동안 틱소포밍 온도에서 선택적으로 유지될 수 있다. 하나의 예시로서, 소정의 최소 시간은 약 10초일 수 있다. 또다른 예시로서, 소정의 최소 시간은 약 30초일 수 있다. 또다른 예시로서, 소정의 최소 시간은 약 60초일 수 있다. 또다른 예시로서, 소정의 최소 시간은 약 300초일 수 있다. 또다른 예시로서, 소정의 최소 시간은 약 600초일 수 있다.
블록(18)에서, 티타늄 합금의 덩어리는 덩어리가 틱소포밍 온도에 있는 동안 금속성 물품으로 형성될 수 있다. 다양한 성형 기술은, 제한 없이, 예를 들어, 캐스팅 및 몰딩이 이용될 수 있다.
따라서, 개시된 티타늄-코발트 합금 및 관련된 틱소포밍 방법은 티타늄 합금의 플라스틱 성형과 일반적으로 관련된 복잡하고 값비싼 툴링의 필요 없이, 종래의 티타늄 캐스팅 온도보다 실질적으로 낮은 온도에서 그물 모양(또는 그물 모양에 가까운) 티타늄 합금 물품의 제조를 가능하게 할 수 있다. 그러므로, 개시된 티타늄-코발트 합금 및 관련된 틱소포밍 방법은 티타늄 합금 물품의 비용을 실질적으로 감소시킬 수 있는 잠재력을 갖는다.
본 개시의 예시는 도 5에서 보여지는, 항공기 제작 및 서비스 방법(100) 및 도 6에서 보여지는, 항공기(102)의 문맥에서 설명될 수 있다. 선-제작 동안, 항공기 제조 및 서비스 방법(100)은 항공기(102)의 사양(specification) 및 설계(design)와 자재 조달(106;material procurement)을 포함할 수 있다. 제작 동안, 항공기(102)의 구성요소/서브어셈블리 제조(108;component/subassembly manufacturing) 및 시스템 통합(110;system integration)이 발생한다. 그 다음에, 항공기(102)는 서비스 중(114;in service)에 위치되도록 인증 및 인도(112;certification and delivery)를 통해 갈 수 있다. 고객에 의해 서비스 중에 있는 동안, 항공기(102)는 변경(modification), 재구성(reconfiguration), 정비(refurbishment), 등등을 포함할 수 있는, 유지보수 및 점검(116;routine maintenance and service)을 위해 예정된다.
방법(100)의 각 프로세스는 시스템 통합자, 제 3자, 및/또는 작동자(예를 들어, 고객)에 의해 수행 또는 실시될 수 있다. 이러한 설명의 목적을 위해, 시스템 통합자는 제한 없이, 임의의 수의 항공기 제조업체 및 주요-시스템 하청업자를 포함할 수 있고; 제 3자는 제한 없이, 임의의 수의 판매자, 하청업자, 및 공급자를 포함할 수 있으며; 작동자는 항공사, 임대 회사, 군수 업체, 서비스 단체, 등 일 수 있다.
도 6에서 보여지는 바와 같이, 예시적인 방법(100)에 의해 생산된 항공기(102)는 복수의 시스템(120) 및 내부(122)를 갖는 기체(118;airframe)를 포함할 수 있다. 복수의 시스템(120)의 예시는 추진 시스템(124;propulsion system),전기 시스템(126;electrical system), 유압 시스템(128;hydraulic system), 및 환경 시스템(130;environmental system) 중 하나 이상을 포함할 수 있다.
개시된 티타늄-코발트 합금 및 관련된 틱소포밍 방법은 임의의 하나 이상의 항공기 제조 및 서비스 방법(100)의 단계 동안 사용될 수 있다. 하나의 예시로서, 구성요소/서브어셈블리 제조(108), 시스템 통합(110), 및 또는 유지보수 및 서비스(116)에 대응하는 구성요소 및 서브어셈블리는 개시된 티타늄-코발트 합금 및 관련된 틱소포밍 방법을 이용하여 제작 및 제조될 수 있다. 또다른 예시로서, 기체(118)는 개시된 티타늄-코발트 합금 및 관련된 틱소포밍 방법을 이용하여 구성될 수 있다. 또한, 하나 이상의 장치 예시, 방법 예시, 또는 이들의 조합은 구성요소/서브어셈블리 제작(108) 및/또는 시스템 통합(110) 동안, 예를 들어, 기체(118) 및/또는 내부(122)와 같은 항공기(102)의 비용을 감소시킴으로써 또는 항공기의 어셈블리를 실질적으로 빠르게 처리함으로써 활용될 수 있다. 유사하게, 시스템 예시, 방법 예시, 또는 이들의 조합 중 하나 이상은 예를 들어, 제한 없이, 유지보수 및 서비스(116)를 위해 서비스 중(102)인 동안 활용될 수 있다.
개시된 티타늄-코발트 합금 및 관련된 틱소포밍 방법은 항공기의 문맥에서 설명지만; 하나 이상의 당업자는 개시된 티타늄-코발트 합금 및 관련된 틱소포밍 방법이 다양한 애플리케이션을 위해 활용될 수 있음을 쉽게 알아차릴 수 있을것이다. 예를 들어, 개시된 티타늄-코발트 합금 및 관련된 틱소포밍 방법은 예를 들어, 헬리콥터, 여객 수송선, 자동차, 해상 관련 제품(보트, 모터, 등), 등등을 포함하는 다양한 유형의 운송수단으로 구현될 수 있다. 의학 애플리케이션과 같은, 다양한 비-운송수단 애플리케이션도 고려된다.
개시된 티타늄-코발트 합금 및 관련된 틱소포밍 방법의 다양한 실시예가 보여지고 설명됨에도 불구하고, 수정이 본 출원을 읽으면서 당업자에게 발생할 수 있다. 본 출원은 이러한 수정을 포함하며 오직 청구항의 범위에 의해 제한된다.

Claims (15)

  1. 중량으로 약 5에서 약 27퍼센트의 코발트;와
    티타늄을 구비하여 구성되는 것을 특징으로 하는 티타늄 합금.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 코발트가 중량으로 약 10에서 약 27퍼센트로 존재하고; 또는
    상기 코발트가 중량으로 약 13에서 약 27퍼센트로 존재하고; 또는
    상기 코발트가 중량으로 약 15에서 약 25퍼센트로 존재하고; 또는
    상기 코발트가 중량으로 약 17에서 약 23퍼센트로 존재하고; 또는
    상기 코발트가 중량으로 약 17에서 약 21퍼센트로 존재하는 것;을 특징으로 하는 티타늄 합금.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 산소가 중량으로 최대한 약 0.25퍼센트의 농도의 불순물로 존재하는 것을 특징으로 하는 티타늄 합금.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 질소가 중량으로 최대한 약 0.03퍼센트의 농도의 불순물로 존재하는 것을 특징으로 하는 티타늄 합금.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 코발트 및 상기 티타늄으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 티타늄 합금.
  6. 티타늄 합금의 덩어리를 틱소포밍 온도로 가열하는 단계로서, 틱소포밍 온도는 상기 티타늄 합금의 고상선 온도 및 상기 티타늄 합금의 액상선 온도 사이이고, 상기 티타늄 합금이: 코발트 및 티타늄;을 갖추어 이루어지는, 가열하는 단계;와
    상기 덩어리가 상기 틱소포밍 온도에 있는 동안 상기 덩어리를 상기 금속성 물품으로 성형하는 단계;를 갖추어 이루어지는 것을 특징으로 하는 금속성 물품을 제조하기 위한 방법.
  7. 제6항에 있어서, 상기 덩어리를 상기 금속성 물품으로 상기 성형하는 단계 이전에 상기 덩어리를 상기 온도에서 적어도 약 60초 동안 유지하는 단계를 더 갖추어 이루어지는 것을 특징으로 하는 금속성 물품을 제조하기 위한 방법.
  8. 제6항 또는 제7항에 있어서, 상기 덩어리를 상기 금속성 물품으로 상기 성형하는 단계 이전에 상기 덩어리를 상기 온도에서 적어도 약 600초 동안 유지하는 단계를 더 갖추어 이루어지는 것을 특징으로 하는 금속성 물품을 제조하기 위한 방법.
  9. 제6항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 고상선 온도와 상기 액상선 온도 사이의 차이가 적어도 200℃이도록 상기 티타늄 합금을 선택하는 단계를 더 갖추어 이루어지는 것을 특징으로 하는 금속성 물품을 제조하기 위한 방법.
  10. 제6항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 고상선 온도와 상기 액상선 온도 사이의 차이가 적어도 250℃이도록 상기 티타늄 합금을 선택하는 단계를 더 갖추어 이루어지는 것을 특징으로 하는 금속성 물품을 제조하기 위한 방법.
  11. 제6항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서, 1,200℃ 미만의 온도에서 약 30퍼센트와 약 50퍼센트 사이의 액상률을 갖기 위해 상기 티타늄 합금을 선택하는 단계를 더 갖추어 이루어지거나; 또는
    1,100℃ 미만의 온도에서 약 30퍼센트와 약 50퍼센트 사이의 액상률을 갖도록 상기 티타늄 합금을 선택하는 단계를 더 갖추어 이루어지는 것을 특징으로 하는 금속성 물품을 제조하기 위한 방법.
  12. 제6항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 코발트가 중량으로 약 5에서 약 27퍼센트로 상기 티타늄 합금에 존재하는 것을 특징으로 하는 금속성 물품을 제조하기 위한 방법.
  13. 제6항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 코발트가 상기 티타늄 합금에서 중량으로 약 13에서 약 27퍼센트로 존재하는 것을 특징으로 하는 금속성 물품을 제조하기 위한 방법.
  14. 제6항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 코발트가 상기 티타늄 합금에서 중량으로 약 17에서 약 23퍼센트로 존재하는 것을 특징으로 하는 금속성 물품을 제조하기 위한 방법.
  15. 제6항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 티타늄 합금이 상기 코발트 및 상기 티타늄으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 금속성 물품을 제조하기 위한 방법.
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