WO2000077267A1 - Alliage de titane et procede de production correspondant - Google Patents

Description

明細書 チタン合金およびその製造方法 技術分野

本発明は、 チタン合金およびその製造方法に関するものである。 詳しくは、 各 種製品に利用できる、 低ヤング率で高弾性変形能かつ高強度なチタン合金とその 製造方法に関するものである。 背景技術

チタン合金は比強度に優れるため、 航空、 事、 字宙、 深海探査等の分野で従 来から使用されてきた。 自動卓分野でも、 レーシングエンジンのパルブリテ一ナ やコネクテング ' ロッ ド等にチタン合金が使用されている。 また、 チタン合金は 耐: &性にも優れるため、 腐食環境下で使用されることも多い。 例えば、 化学ブラ ントゃ海洋建築物等の資材に、 また、 凍結防止剤による腐食防止等を目的として 自動丰のフ口ント . ノ、'ンパ · ロウアーやリァ · ノ、'ンノ S · ロウアー等に使用されて いる。 さらに、 その軽 S性 （比強度） と耐アレルギー性 （耐食性） に着目して、 腕時計等の装身具にチタン合金が使用されている。 このように、 多種多様な分野 でチタン合金が使用されており、 代表的なチタン合金として、 例えば、 T i一 5 A 1— 2 . 5 S η 合金） 、 T i一 6 A 1— 4 V 合金） 、 Τ i一 1 3

V— 1 1 C r - 3 A l ( ?合金） 等がある。

ところで、 従来のチタン合金は、 主にその優れた比強度や耐食性が注目されて 使用されることが多かったが、 最近では、 チタン合金 （例えば、 5合金） の低ャ ング率が注 11されて使用されることも多い。 例えば、 生体適合品 （例えば、 人工 骨等） 、 装身具 （例えば、 眼 ¾のフレーム等） 、 スポーツ用品 （例えば、 ゴルフ クラブ等） 、 スプリングなどに低ヤング率のチタン合金が使用されている。 具体 例を挙げて説明すると、 人工^に低ヤング率のチタン合^を使用した場合、 その ヤング率が人骨のヤング率 （約 3 0 G F a程皮） に近づき、 その人工骨は比強度 、 耐食忤に加え牛体適合性に優れたものとなる。 また、 低ヤング率のチタン合金 からなる眼鏡フレームは、 圧迫感を与えすに身 に柔軟にフィ ッ トし、 また、 衝 撃吸収性にも優れる。 また、 ゴルフクラブのシャフ トやヘッ ドに低ヤング率のチ タン合金を使用すると、 しなやかなシャフ トゃ固有振動数の低いへッ ドが得られ 、 ゴルフボールの飛距離が伸びると言われている。 また、 低ヤング率で ¾弾性変 形能かつ高強度のチタン合金からなるスブリングが得られれば、 その巻数等を増 加させずに低いパネ定数を達成でき、 その軽量コンパク ト化が可能となる。

このような事情を下に、 本発明者は、 各種分野で利用拡大を一眉^]れる、 従来 レベルを超越した低ヤング率で ¾弹性変形能かつ高強度のチタン合金を開発する ことを考えた。 そして、 先ず、 低ヤング率のチタン合金に関する従来技術を調杳 したところ、 次 φような公報が発見された。

①特閲平 1 0— 2 1 9 3 7 5号公報

この公報には、 N bと T aとを合計で 2 0〜6 0重量％含むチタン合金が開示 されている。 具体的には、 先す、 その組成となるように原料を溶解し、 ボタンィ ンゴッ 卜を踌造する。 次に、 そのボタンイ ンゴッ トに冷間圧延、 溶体化処理、 時 効処理を行う。 これにより、 7 5 G P a以下という低ヤング率をもつチタン合金 を得ている。

しかし、 この公報に開^された 施例から解るように、 低ヤング率と共に引張 強度も低下しており、 低ヤング率で ¾弹性変形能かつ髙強度のチタン合金は得ら れていない。 また、 チタン合金を製品に成形する際に必要となる冷間加工性につ いては、 何ら開示されていない。

②特開平 2— 1 6 3 3 3 4号公報

この公報には、 「1^ 1) : 1 0〜 4 0重星％、 ： 1〜 1 0重量％、 A 1 ： 2〜 8 ^量％、 F e、 C r、 M n :各 1重量％以下、 ' Z r ： 3重量％以下、 0 : 0 . 0 5〜0 . 3 ffi量％、 残部が T iからなる冷間加工性に優れたチタン合金」 が開 示されている。

具体的には、 その組成となる原料をブラズマ^解、 真空アーク溶解、 熱問鍛造 、 固溶化処理することにより冷 加工性に優れたチタン合金を得ている。

しかし、 そのヤング率や弾性変形能ならびに引張強度については、 公報に何ら 載されていない。 また、 そのチタン合金によれば、 Hモ縮割れの発生しない最大 の変形率として、， In (h。/h) ： 1. 35 - 1. 45が得られるとあるが、 これを後述の冷間加工率に換算すると、 萵々 50 %程度に過ぎない。

③特開平 8— 299428号公報

この公報には、 20〜40重量％の Nbと 4. 5〜 25重 の T aと 2. 5 〜 13重量％の rと残部が実質的に T iとからなり、 ヤング率が 65 GP a以 下のチタン合金で形成された医療器只が開示されている。

④特^平 6— 73475号公報、 特開平 6— 23381 1号公報および特表平 1 0—501719号公報

これらの公報には、 低ヤング率で商強度のチタン合金が開示されているが、 ャ ング率が 75 GP a以下で引張強度が 700 MP a以上のチタン合金は、 T i一 13Nb— 13 Z rが開示されているのみである。 しかも、 弾性限強度や弾性変 形能に関しては ·切開示されていない。 また、 請求の範囲には、 Nb： 35〜5 0重量％とあるが、 それに相当する具体的な実施例は何ら開示されていない。

⑤特開昭 61— 157652号公報

この公報には、 「T iを 40〜 60重量％を含有し、 残部が実質上 Nbよりな る金属装飾品」 が関示されている。 具体的には、 T i一 45 N bの組成原料をァ ーク溶解後、 銪造、 鍛造圧延し、 得られた Nb合金を冷 P深絞加工することによ り金厲装飾品を得ている。 しかし、 その公報には、 具体的な冷間加工性について 何ら記載されていない。

また、 その Nb合金のヤング率や引張強度等については何ら記載がない。

⑥特関平 6— 240390号公報

この公報には、 「 10重虽％から 25重景％未満のバナジウムを含み、 酸素含 有量を 0. 25重量％以下とし、 そしてが残部チタンおよび不可避的不純物から なるゴルフ ドライバ ッ ド用材料」 が開示されている。 しかし、 その使用合金 のヤング率は、 80〜 90 GP a程度に過ぎない。

⑦符開平 5 _ 11554兮公報

この^報には、 「超弾性を有する N i— T i合金のロス トヮックス精密鋅造法 により製作したゴルフクラブのヘッ ド」 が関示されている。 この公報には、 Nb 、 V等を若干添加しても良い旨が記栽されているが、 それらの具体的な組成に ϋ しては何ら記載されておらず、 また、 ヤング率、 弾性変形能ならびに引張強度に 関しても何ら開示されていない。

⑧参考までに、 従来のチタン合金のヤング率について付言しておくと、 α合金で 1 1 5 GP a程度であり、 α + 合金 （例えば、 T i一 6 A 1— 4 V合金） で 1 l O GP a程度であり、 3合金 （例えば、 T i一 1 5 V— : 3 C r— 3 A 1— 3 S n) の溶体化処理材で 80 GP a椏度、 時効処理後では 1 10 G P a程度である

。 また、 本発明者らが試験調査したところ、 前記公報⑦のニッケル ·チタン合金 ではヤング率が 90 GP a程度であった。 発明の開示

本発明は、 このような事情に鑑みて為されたものである。 つまり、 前述したよ うに、 各種分野で利用拡大を一層図れる、 従来レベルを超越した低ヤング率で高 弾性変形能かつ H強度のチタン合金を提供することを目的とする。

また、 低ヤング率で高弹性変形能を有すると共に萵強度である、 各種製品への 成形が容易な冷閭加工性に優れたチタン合金を提供することを目的とする。

さらに、 そのようなチタン合金の製造に適した製造方法を提供することを目的 とする。

本発明者は、 この課題を解泱すぺく鋭意研究し各種系統的実験を重ねた結果、 所定量の V a族元素とチタンとからなる、 低ヤング率かつ高弾性変形能で高強度 のチタン合金を開発するに至ったものである。

( 1 ) すなわち、 本発明のチタン合金は、 30〜60重量％の Va族 （バナジゥ ム族） 元索と、 残部力⁵実質的にチタンとからなり、 平均ヤング率が 75 GP a以 下で引張弾性限強度が 70 OMP a以上であることを特徴とする。

チタンと適量の Va族元素との組合わせにより、 従来になく低ャング率で iS弹 性変形能かつ高強度のチタン合金が得られたものである。 そして、 本発明のチタ ン合金は各種製品に幅広く利用することができ、 それらの機能性の向上や設計自 由度の^人を図れる。

ここで、 Va族元累を 30〜60車量％としたのは、 30重量％未満では十分 な平均ヤング率の低下を図れず、 '-'方、 60重量％を超えると十分な弾性変形能 や引張強度が得られず、 チタン合金の密度が上昇して、 比強度の低下を招くから である。 また、 6 0重虽％を越ぇると、 材料偏祈が生じ易くなり、 材料の均質性 が損われて、 強度のみならず靱性ゃ延性の低下も招き易くなるからである。

そして、 本発明者は、 このチタン合金が優れた冷間加工性を備えることも確認 している。

その組成のチタン合金が何故、 低ヤング率かつ高弹性変形能で髙強度となり、 また冷間加工性に優れるのか、 朱だ定かではない。 もっとも、 これまでに為され た本発明者による想命な; 3SI査研究から、 それらの特性について、 次のように考え ることができる。

つまり、 本究明者が本発明のチ夕ン合金に係る一試料を調査した結果、 このチ タン合金に冷間加丄を施しても、 転位がほとんど ¾入されず、 一部の方向に （ 1 1 0 ) が非常に強く配向した組織を ¾していることが明らかになった。 しかも 、 T E M (透過電子顕微鏡） で観^した 1 1 1回折点を用いた暗視野像において 、 試料の傾斜と共に像のコントラス 卜が移動していくのが親察された。 これは観 察している （ 1 1 1 ) 面が^曲していることを示唆しており、 これは、 高倍丰の 格子像直接観察によっても確認された。 しかも、 この （ 1 1 1 ) 面の湾曲の曲率 半径は 5 0 0〜6 0 0 n m程度と極めて小さなものであった。 このことは、 本発 明のチタン合金は、 転位の^入ではなく、 結 siaの湾曲によって加工の影響を緩 和すると言う、 従来の金属材料では全く知られていない性質を有することを意味 している。

また、 転位は、 1 1 0回折点を強く励起した状態で、 極一部に親察されたが、 1 1 0冋折^の励起をなくすとほとんど観察されなかった。 これは、 転位周辺の 変位成分が箸しくく 1 1 0〉方向に偏っていることを示しており、 本発明のチタ ン合金は非 Wに強い弹性^方性を有することを示唆している。 理由は定かではな いが、 この弹性異方性も、 本発明に係るチタン合金の優れた冷間加工性、 低ヤン グ率、 髙弹性変形能、 高強度の発現、 等と密接に関係していると考えられる。 なお、 V a族元素は、 バナジウム、 ニオブ、 タンタルの一種でも複数種でも良 い。 これらの元索はいずれも/?相安定化元素であるが、 必ずしも、 本発明のチタ ン合金が従来の/?合金であることを怠味するもめではない。 また、 熱処理は必ずしも必要ではないが、 熱処理を行なうことにより、 一層の 高強度化を図ることも可能である。

また、 平均ヤング率は、 順に、 70 GP a以下、 65 GP a以下、 60 GP a 以下および 55 GP a以下となるほど、 好ましい。 引張弹性限強度は、 顺に、 7 50 MP a以上、 800 MP a以上、 850 MP a以上、 900MP a以上とな るほど好ましい。

ここで、 「引 弾性限強度」 とは、 試験片への荷重の負荷と除荷とを徐々に繰 り返して行う引張試験において、 永久伸び （歪み） が 0. 2%に到達したときの ft荷していた応力を う。 さらに詳しくは、 後述する。

また、 「平均ヤング^」 とは、 厳密な葸味でのヤング率の 「平均」 を指すもの ではなく、 本発明のチタン合金を代表するヤング率という意味である。 呉体的に' は、 前記引張試験により得られた応力 （荷重） 一歪み （伸び） 線図において、 引 張弾性限強度の 1Z2に相当する応力位 ϋでの曲線の傾き （接線の傾き） を、 平 均ヤング率とした。

ちなみに、 「引張強度 j は、 前記引張試験において、 試験片の S終的な破断直 前の荷重を、 その試験片の平行部における試験前の断面植で除して求めた応力で

¾)る。

なお、 本願でいう 「卨弾性変形能」 は、 前記引張弹性限強度内における試験片 の伸びが大きいことを意味する。 また、 本願でいう 「低ヤング率」 とは、 前記平 均ヤング率が、 従来の一般的なヤング率に対して小さいことを意呔する。 さらに 、 本願でいう 「高強度」 とは、 前記引張弾性限強度または 記引張強度が大きい ことを意睐する。

なお、 本允明でいう 「チタン合金」 は、 種々の形態を含むものであり、 素材 （ 例えば、 銪塊、 スラブ、 ビレッ ト、 焼結体、 圧延品、 齩造品、 線材、 板材、 棒材 等〉 に限らす、 それを加工したチタン合金部材 （例えば、 中間加工品、 最終製品 、 それらの一部等） なども意味するものである （以下同様） 。

( 2) また、 本発明のチタン合金は、 30~60重量％の Va_族 （バナジウム族 ) 元素と残部が実質的にチタンとからなる焼結台金であることを特徴とする。 木発明は、 チタンと適量の Va族元素とからなる焼結合^ (焼結チタン合金） が低ャング率で髙弹性^形能かつ高強度という機械的性質をもつ、 という発見に 基づくものである。

そして、 本発明者は、 このチタン合金が優れた冷間加工性を備えることも確認 している。 V a族元素を 3 0〜 6 0重量％とした理由は、 前述した通りである。 その組成のチタン合金が何故、 低ヤング率かつ高弾性変形能で高強度となり、 また冷間加工性に優れるのか、 未だ定かではないが、 現状では、 その理由を前述 したように考えている。

( 3 ) 本発明のチタン合金の製造方法は、 チタンと 3 0〜6 0重量％の V a族元 素とを含む少なくとも二種以上の原料粉末を混合する混合工程と、 該混合工程に より得られた混合粉末を所定形状の成形体に成形する成形工程と、 該成形工程で 得られた成形体を加熱して焼結させる焼結工程と、 からなることを特徴とする。 本発明の製造方法 （以下、 適宜、 「焼結法」 と称する。 ） は、 前述のチタン合 金の製造に適するものである。

前述した特許公報等からも解るように、 従来のチタン合金は、 チタン原料 （例 ぇぱ、 スポンジチタン） と合金原料とを溶解後、 銃造し、 その後得られた銪塊を さらに圧延して製造されることが多かった （以下、 この方法を、 適宜、 「溶解法 」 と称する。 ） 。

しかし、 チタンは融点が髙く高温で非常に活性であるため、 溶解自体難しく、 解に特殊な装置を必要とする場合が多い。 また、 溶解中の組成コントロールが 難しく、 多重溶解等を行う必要もある。 さらに、 木発明のチタン合金のように、 合金成分 （特に、 安定化元索） を多量に含有するチタン合金は、 溶解 '铸造時 に成分のマクロ的な偏析が避け難く、 安定した品 のチタン合金を得ることは難 しい。

これに対し、 本発明の焼結法によれば、 原材料を溶解させる必要がないため、 溶解法のような欠点がなく、 本発明に係るチタン合金を効率良く^造することが できる。

具体的には、 混台工程により、 原料粉末が均一に混合されるため、 マクロ的に 均一なチタン合金が容易に得られる。 また、 成形工程により、 当初から所望の形 状をもった成形体が成形されるため、 その後の加工工数の低減が図られる。 なお 、 成形体は、 板材ゃ榉材等の素材形状をしていても、 最終製品の形状をしていて も、 また、 それらに至る手前の中間品の形状をしていても良い。 そして、 焼結ェ 程では、 チタン合金の融点よりもかなり低い温度で成形体を焼結させることがで き、 溶解法のような特殊な装置を必要とせず、 また、 経済的で効率的な製造が可' 能となる。

なお、 本発明の製造方法は、 混合丁.程を考慮して原料粉末を二種以上としたも のであり、 いわゆる素粉末 （浪合） 法に基づくものである。

( 4 ) 本発明のチタン合金の製造方法は、 チタンと少なくとも 3 0 ^ 6 0重量％ の V a族元索とを含む原料粉末を所定形状の容器に充填する充填工程と、 該充填 工程後に熱間静水圧法 （H I P法） を用いて該容器中の該原料粉末を焼結させる 焼結工程と、 からなることを特徴とする。

本発明の製造方法によれば、 前述の混合工程および/または成形工程を必ずし も必耍としない。 また、 本発明の製造方法によれば、 いわゆる合金粉末法を可能 にする。 このため、 使用できる原料粉末の種類も広がり、 二種以上の純金属粉末 や合金粉末を混合した混合粉末のみならず、 前述したまたは後述する本発明のチ タン合金の組成をもつ合金粉末を使用することができる。 そして、 H I P法を用 いることにより、 緻密な焼結チタン合金を得ることもでき、 製品形状が複雑であ つてもネッ トシエイプが可能となる。

なお、 前記各元素の組成範囲を 「x ~ y重量％」 という形式で示したが、 これ は特に断らない限り、 下限値 （X重量％) および上限値 （y重 % ) も含む意味 である。 図而の簡単な説明

l^l l Aは、 本発明に係るチタン合金の応力一伸び （歪み） 線図を模式的に示し た^である。

図 1 Bは、 従来のチタン合金の応力一伸び （歪み） 線図を模式的に示した図で ある。 発明を実施するための最良の形態 (チタン合金）

( 1 ) 平均ヤング率と引張弾性限強度

本発明のチタン合金に関する平均ヤング率と引張弾性限強度とについて、 以下 に図 1 A、 Bを用いて詳述する。 図 1 Aは、 本発明に係るチタン合金の応力一伸 び （歪み） 線図を模式的に示した図であり、 図 1 Bは、 従来のチタン合金 （T i 一 6 A 1— 4 V合金） の応力—伸び （歪み） 線図を模式的に示した図である。

①図 1 Bに示すように、 従来の金屈材料では、 先す、 引張応力の増加に比例して 伸びが直線的に増加する （①' —①間） 。 そして、 その直線の傾きによって従来 の金属材料のヤング率は求められる。 換言すれば、 そのヤング率は、 引張応力 （ 公称応力） をそれと比例関係にある歪み （公称歪み） で除した値となる。

このように応力と伸び （歪み） とが比例関係にある直線域 （①' ー①間） では 、 変形が弾性的であり、 例えば、 応力を除荷すれば、 試験片の変形である伸びは 0に戻る。 しかし、 さらにその直線域を超えて引張応力を加えると、 從来の金属 材料は塑性変形を始め、 応力を除荷しても、 試験片の仲びは 0に戻らず、 永久伸' びを牛じる。

通常、 永久伸びが 0 . 2 %となる応力 σ ρを 0 . 2 %耐力と称している （J I S Ζ 2 2 4 1 ) 。 この 0 . 2 %耐カは、 応力一伸び （歪み） 線図上で、 弹性 変形域の直線 （①， ー①：立ち上がり部の接線） を 0 . 2 %伸び （歪み） 分だけ 甲-行移動した直線 （②， ー②） と応力一仲び （歪み） 曲線との交点 （位置②） に おける応力でもある。

従来の金属材 の場合、 通常、 「伸びが 0 - 2 %程度を超えると、 永久伸びに なる j という経験則に基づき、 0 . 2 %耐カ =引張弾性限強度と考えれられてい る。 逆に、 この 0 . 2 %耐カ内であれば、 応力と歪みとの閱係は概ね直線的また は弾性的であると考えられる。

②ところが、 図 1 Aの応力一伸び （歪み） 線図からも解るように、 このような從 籴の概念は、 本究明のチタン合金には てはまらない。 理由は定かではないが、 本発明のチタン合金の場合、 弾性変形域において応力一仲び （歪み） 線図が直線 とはならず、 上に凸な曲線 （①' ー②） となり、 除荷すると同曲線①一①' に沿 つて伸びが 0に戾つたり、 ②ー②， に沿って永久伸びを生じたりする。

g このように、 本発明のチタン合金では、 弾性^形域 （①' ー①） ですら、 応力 と仲び （歪み） とが直線的な関係になく、 応力 増加すれば、 急激に伸び （歪み ) が増加する。 また、 除荷した場合も同様であり、 応力と伸び （歪み） とが芭線 的な関係になく、 応力が減少すれば、 急激に伸び （歪み） が減少する。 このよう な特徴が木 ¾明のチタン合金の高弾性変形能として究現していると思われる。 ところで、 本発明のチタン台金の場合、 図 1 Aからも解るように、 応力が増加 するほど応力一伸び （歪み） 線図上の接線の傾きが減少している。 このように、 弾性変形域において、 応力と伸び （歪み） とが直線的に変化しないため、 従来の 方法で木発明のチタン合金のヤング率を定¾することは適切ではない。

また、 本発明のチタン合金の堪合、 応力と伸び （歪み） とが直線的に変化しな いため、 従来と同様の方法で 0. 2%耐カ （σρ' ) =引張弾性限強度と評価す ることも適切ではない。 つまり、 従来の方法により求まる 0. 2%耐カでは、 本 来の引 ¾弾性限強度よりも著しく小さい値とな^てしまい、 もはや、 0. 2%耐 力 引張弹性限強度と考えることはできない。

そこで、 本来の定義に戻って、 本発明のチタン合金の引張弾性限強度 （σε) を前述したように求めることとし （図 1 Α中の②位置） 、 また、 本発明のチタン 合金のヤング率として、 前述の平均ヤング率を導入することとした。

なお、 図 1 Aおよび図 1 B中、 crtは引張強度であり、 £ eは本発明のチタン 合^の引張弹性限強度 （ re) における伸び （歪み） であり、 <s pは従来の金属 材料の 0, 2 %耐カ （ rp) における伸び （歪み） である。

(2) 組成

①本発明のチタン合金は、 全体を 100重 とした場合に、 ジルコニウム （Z r) とハフニウム （Hf ) とスカンジウム （S c) とからなる金属元素群中の 1 種以上の元素を合計で 20重虽％以下含むと、 好適である。

ジルコニウムとハフニウムとは、 チタン合金の低ヤング率化と高強度化に有効 である。 また、 これらの元索は、 チタンと同族 （T Va族） 元紫であり、 全率固 溶型の屮性的元素であるため、 Va族元素によるチタン合金の低ヤング率化を妨 げることもない。

また、 スカンジウムは、 チタンに固溶した場合、 V a族元索と共にチタン原子 Haの結合エネルギーを特異的に低下させ、 ヤング率をさらに低下させる有効な元 素である （参考资料： Pro c. 9 t h Wo r ld C o n f . on Tit a n i nis ( 1999)·、 t o be pub l i shed) ₀

それらの元素が合計で 20重量％を越えると、 材料偏析による強度、 靱性の低 下やコスト上舁を招くため、 好ましくない。

ヤング率、 強度、 靱性等のバランスを 1 る上で、 それらの元素を合計で、 1重 量％以上、 さらには、 5〜15重 g%とすると、 より好ましい。

また、 これらの元素は、 Va族元素と作用上、 共通する部分が多いため、 所定 の範囲内で、 Va族元素と置換することもできる。

つまり、 本発明のチタン合金は、 合計で 20重 S%以下のジルコニウム Iで ) とハフニウム （Hf) とスカンジウム （S c) とからなる金属元素群中の 1種 以上の元尜と、 該金厲元素群中の 1種以上の元素との合計が 30〜60重量％と なる Va族 （バナジウム族） 元素と、 残部が実 ¾·的にチタンとからなり、 平均ャ ング率が 75 GP a以下で引張弾性限強度が 70 OMP a以上であると、 好適で ある。

また、 本発明のチタン合金は、 合計で 20重; 以下のジルコニウム （Zr) とハフニウム （Hf) とスカンジウム （S c) とからなる金属元素群中の 1種以. 上の元尜と、 該金属元素群中の 1種以上の元索との合計が 30〜60重量％とな る Va族 （バナジウム族） 元素と、 残部が実質的にチタンとからなる焼結合金で あると、 好適である。

ジルコニウム等を合計で 20重量％以下としたのは、 前述したとおりである。 また、 同様に、 それらの元素を合計で 1重 以上、 さらには、 5〜15重量％ とすると、 より好ましい。

②本発明のチタ 合金は、 クロム （Cr) とモリプデン （Mo) とマンガン （M n) と鉄 (F e) とコノ レ ト （Co) とニッケル （Ni) とからなる金属元素群 中の 1種類以上の元素を含むと、 好適である。 り具体的には、 全体を 100重 %とした場合に、 前記クロムと前記モリブデンとはそれそれ 20重量％以下で あり、 前記マンガンと前記鉄と前記コバル卜と前記ニッケルとはそれぞれ 10重 暈％以下であると、 好適である。 クロムとモリブデンとは、 チタン合金の強度と熱間鍛造性とを向上させる上で 有効な元素である。 熱間鍛造性が向上すると、 チタン合金の生産性や^留まりの 向上が図れる。 ここで、 グロムゃモリブデンが、 2 0重量％を越えると、 材料偏 析が生じ易くなり、 均質な材料を得ることが困難となる。 それらの元索を 1重量 %以上とすると、 固溶強化による強度等の向上を図る上で好ましく、 さらに、 3 重量％とすると、 より好ましい。

マンガン、 鉄、 コバルト、 ニッケルは、 モリブデン等と同様、 チタン合金の強 度と熱間鍛造性を向上させる上で有効な元索である。 従って、 モリブデン、 クロ ム等の代わりに、 またはモリブデン、 クロム等と共にそれらの元素を含有させて も良い。 但し、 それらの元素が 1 0重量％を越えると、 チタンとの問で金属間化 合物を形成し、 延性が低下してしまうため、 好ましくない。 それらの元素を 1重 虽％以上とすると、 岡溶強化による強度等の向上を図る上で好ましく、 さらに、 2〜 7重萤％とすると、 より好ましい。

③本発明のチタン合金が焼結チタン合金である場合、 前記金属元尜群に錫を加え ると、 好適である。

すなわち、 本 ¾明の焼結チタン合金は、 クロム ( C r ) とモリブデン （M o ) とマンガン （M n ) と鉄 ( F e ) とコバルト （C o ) とニッケル （N i ) と錫 （ S n ) とからなる金属元素群中の 1種類以上の元索を含むと好適である。 具体的 には、 全体を 1 0 0電¾%とした場 に、 前記クロムと前記モリブデンとはそれ それ 2 0 IE量％以下であり、 前記マンガンと前記鉄と前記コバル卜と前記二ッケ' ルと前記錫とはそれそれ 1 0重量％以下であると、 より好適である。

錫は α安定化元素であり、 チタン合金の強度を向上させる上で有効な元素であ る。 従って、 1 0重: g %以下の錫を、 モリブデン等の元素と共に含有させても良 い。 錫が 1 0重量％を越えると、 チタン合金の延性が低下して加工性の低下を招 く。 錫を 1重量％以上、 さらには、 2〜 8重量％とすると、 低ヤング率化と共に 高強度化を図る上で、 より好ましい。 なお、 モリブデン等の元素については、 前 述と同様である。

④本究明のチタン合金は、 アルミニウム （A 1 ) を含むと好適である。 具体的に は、 前記アルミニウムが、 全体を 1 0 0 ¾量％とした場合に 0 . 3〜 5重量％で あると、 一眉好適である。

アルミニウムは、 チタン合金の強度を向上させる上で有効な元素である。 従つ て、 0. 3〜5重量％のアルミニウムを、 モリブデンや鉄等の代りに、 またはそ れらの元素と共に 有させても良い。 アルミニウムが 0. 3重量％朱満では固溶 強化作用が不十分で、 +分な強度の向上が図れない。 また、 5重量％を越えると 、 チタン合金の延性を低下させる。 アルミニウムを 0. 5〜3重量％とすると、 安定した強度の向上を図る上で、 より好ましい。

なお、 アルミニウムを錫と共に添加すると、 チタン合金の靱性を低下させるこ となく、 強度を向上させることができるため、 より好ましい。

⑤本発明のチタン合金は、 全体を 100重垦％とした場合に、 0. 08〜0. 6 重量％の酸素 （0) を含むと、 好適である。

また、 全体を 100重量％とした場合に、 0. 05〜1. 0重萤％の炭素 （C ) を含むと、 好適である。

また、 全体を 100重量％とした場合に、 0. 05〜0. 8重 S%の窒素 （Ν ) を含むと、 好適である。

まとめると、 全体を 100重量％とした場合に、 0. 08〜0. 6重虽％の酸 索 (0) と 0. 05〜1. 0 呈％の炭素 （C) と 0. 05〜0. 8重量％の望 素 （N) とからなる元素群中の 1種類以上の元素を含むと、 好適である。

酸素、 炭素および窒素は、 いずれも侵入型の固 ¾強化元素であり、 チタン合金 の α相を安定にし、 強度を向上させる上で有効な元累である。

酸素が 0. 08重量％未満、 炭素または望素が 0. 05重量％未満では、 チタ ン合金の強度向上が十分ではない。 また、 酸素が 0. 6重量％を超え、 炭素が 1 . 0重量％を超え、 または窣索が 0. 8重量％を超えると、 チタン合金の脆化を 招き好ましくない。 酸索を 0. 1重 g%以上、 さらには 0. 15〜0. 45重 ¾ %とすると、 チタン合金の強度と延性とのパランスにおいて、 より好ましい。 同 様に、 炭索を 0. 1〜0. 8重量％、 窒素を 0. 1〜0. 6重量％とすると、 そ の強度と'延性とのパランスにおいて、 より好ましい。

⑥本発明のチタン合金は、 全体を 1 ϋ ϋ重量％とした塲合に、 0. ο ι〜ΐ- 0 重量％のホウ粜 .（Β) を含むと、 好適である。 ホウ素は、 チタン合金の機械的な材料特性と熱間加工性とを向上させる上で有 効な元素である。 ホウ索は、 チタン合金に殆ど固溶せず、 そのほぼ全量がチタン ' 化合物粒子 （T iB粒子等） として析出する。 この析出粒孑が、 チタン合金の結 品粒成長を著しく抑制して、 チタン合金の組織を微細に維持するからである。 ホウ素が 0. 01重量％未満では、 その効果が十分ではなく、 1. 0重量％を 超えると、 高剛性の析出粒子が増えることにより、 チタン合金の全体的なヤング 率の上昇と冷間加工性の低下を招いてしまうからである。

なお、 0, 01重量％のホウ索を添加した塲合、 T iB粒子で換算すると、 0 . 055体積％となり、 -方、 1重量％のホウ素を添加した場合は、 T iB粒子 で換算すると、 5. 5体楨％となる。 従って、 S換えると、 本発明のチタン合金 は、 ホウ化チタン粒子が 0. 055体積％から 5. 5体積％の範囲にあると好ま しい。

ところで、 上述の各組成元素は、 所定の範囲内で、 任袞に組合わせることがで きる。 具体的には、 前記 Z r、 Hf、 S c、 Cr、 Mo、 Mn、 Fe、 Co、 N i、 Sn、 Al、 0、 C、 N、 Bを、 前記範囲内で、 適宜遒択的に組合わせて、 本発明のチタン合金とすることもできる。 もっとも、 このことは、 本発明のチタ ン合金の趣旨を逸脱しない範囲内で、 さらに別の元素を配合することを排除する ものではない。

(2) 冷間加工組織

冷間加工組織とは、 チタン合金を冷問加工したときに^られる組織である。 本 発明者は、 上述のチタン合金が冷間加工性に非 に優れる共に、 冷間加工が施こ されたチタン合金が著しく低ヤング率で髙弹性変形能、 かつ高強度となることを 発見した。

「冷間」 とは、 チタン合金の再結品温度 （再結品を起す最低の温度） よりも十 分低温であることを意味する。 再結晶温度は、 組成により^化するが、 概ね 60 0。C程度であり、 本発明のチタン合金は、 通常、 常温〜 300°Cの範囲で冷間加 ェされると良い。

また、 X%以 hの冷問加工組織とは、 次式により定義される冷間加工率が X% 以.ヒの場合にできる冷 P加工組織をいう。 冷間加 T-率 X- (Sn— S) ZS_n X 100 ( )

(S。 ：冷間加工前の断面稻、 S ：冷間加工後の断面積）

このような冷間加工によってチタン合金内に加工歪みが付与される。 この加工 歪みが、 原子レベルでのミクロ的な構造変化を構成組織内にもたらし、 本 明の チタン合金のヤング の低減に寄与-すると考えられる。

また、 その^間加工による原了レベルでのミクロ的な構造変化に伴う弹性歪み の蓄積が、 チタン合金の強度の向上に寄与していると考えられる。

具体的には、 10%以上の冷間加工組織を有し、 平均ヤング率が 70 GP a以 下で引張弾性限強度が 750 MP a以上であると、 好適である。

冷間加丄を付与することにより、 チタン合金の低ヤング率化と高弾性変形能化 と高強度化とをより進行させることができる。

さらに、 本允明のチタン合金は、 50 %以上の前記冷間加工組織を有し、 平均 ヤング率が 65 GP a以下で引張弾性限強度が 800 MP a以上であると、 好適 である。 さらに、 本発明のチタン合金が、 70 %以上の前記冷間加工組織を有し 、 平均ヤング率が 60 GP a以下で引張弾性限強度が 850 MP a以上であると 、 一層好適である。 さらに、 本発明のチタン合金は、 90 %以上の前記冷 加工 組織を有し、 平均ヤング率が 5 5 GP a以下で引張弹性限強度が 9 O OMPa以 上であると、 格別に好適である。

本発明のチタン合金は、 冷間加工率を 99 %以上とすることもでき、 詳細は定 かではないものの、 従来のチタン合金とは明らかに異なるものである。 従来の^ 間加工性に優れるチタン合金 （例えば、 T i一 22 V— 4A1 ：通称 DAT 5 1 等） と比較しても、 本発明に係るチタン合金の冷問加工率は、 まさに驚異的な値 である。

このように、 本究明のチタン合金は、 極めて泠間加工性に優れ、 しかも冷間加 ェによりその材料物性や機械的特性が一層改善される傾向にあるため、 低ヤング 率で高弾性変形能および高強度が求められる、 各種の冷問加工成形品に最適な材 料であ ¾。

(3) 焼結合金 （焼結チタン合金）

焼結合金は、 原料粉末を焼結させて得られる合金である。 本発明のチタン合^ が焼結チタン合^である場合、 低ヤング率、 髙弹性変形能、 高強度および優れた 冷問加工性を発炖する。

例えば、 その焼結チタン合金は、 平均ヤング率が 75 GP a以下で引張弾性限 強度が 700 MP a以上となり得る。

さらに、 本発明の焼結チタン合金は、 その組織中の空孔量を調整して、 ヤング 率、 強度、 密度等を調整することができる。 例えば、 その焼結合金が 30体積％ 以ドの空孔をさむと、 好適である。 空孔を 30体積％以下とすることにより、 同 —合金組成であっても、 その平均ヤング率を大幅に低下させることが可能となる からである。

—方、 その焼結合金は、 熱間加工により空孔が 5体獱％以下に緻密化された組 織であると、 新たな特長が付与され、 好適である。

すなわち、 焼結合金を熱間加工により緻密化すると、 低ヤング率や、 高弾性変 形能、 高強度に加え、 チタン合金に優れた冷間加工性を持たせることができる。 そして、 空孔を 1体積％以下に滅少させると、 より好適である。

なお、 熱問加工とは、 再結品温度以上での塑性加工を意味し、 例えば、 熱間鍛 造、 熱間 ΑΞ延、 熱間スエージ、 H I P等がある。

また、 空孔とは、 焼結合金内に残留する空隙を意哚し、 相対密度で評価される 。 相対密度とは、 真密度 0。 （残留空孔 0 %の場合） で焼結体の密度 0を割った 値の百分率 （ P/P。 ） x l O O (%) で表され、 空孔の体積⁰ /₀は次式で表さ れる。

空孔の体栢％ = { 1 - ( p/ P o) } 100 (%)

例えば、 金属粉末を C I P成形 （冷間静水圧成形） する場合、 その静水圧 （例 えば、 2〜4 t on/cm²) を調整することで容易に空孔の体積量を調整でき る。

空孔の大きさは、 特に、 限定されるものではないが、 例えば、 その平均径が 5 Ο^ιη以下であると、 焼結合金の均一性が保持され、 強度低下も抑えられ、 チ夕 ン合金は適度の延性をもつ。 ここで、 平均径とは、 2次元画像処理で測定された 空孔を断面積の等価な円に置換して算出した、 その円の平均径を意味する。 (チタン合金の製造方法） ( 1) 原料粉末

焼結法の場合に必要となる原料粉末は、 少なくともチタンと Va族元素とを含 んでいる。 もっとも、 それちは多種多様な形態をとり得る。 例えば、 原料粉耒が 、 さらに、 Z r、 Hf、 S c、 Cr、 Mo、 Mn、 Fe、 Co、 N i S n、 A 1、 0、 C、 N、 Bを含んでも良い。

具体的には、 例えば、 原料粉末が、 企体を 100重量％とした場合に、 ジルコ ニゥム （Z r) とハフニウム （Hf ) とスカンジウム （S c) とからなる金属元 紫群中の 1種以上の元素を合計で 20重量％以下含むと、 好適である。

そして、 本発明の製造方法は、 チタンと、 合計で 20重虽％以下のジルコニゥ ム （Z r) とハフニウム （Hf ) とスカンジウム （S c) とからなる金属元素群 中の 1種以上の元素と、 該金 元素群中の 1種以上の元素との合計が 30〜60 重虽％となる Va族 （バナジウム族） 元素とを含む少なくとも二種以上の原料粉 末を混合する混合工程と、 該混合工程により待られた混合粉末を所定形状の成形 体に成形する成形工程と、 該成形工程で得られた成形体を加熱して焼結させる焼 結工程と、 からなると好適である。

また、 本究明の製造方法は、 チタンと、 合計で 20重虽％以下のジルコニウム (Z r) とハフニウム （Hf ) とスカンジウム （S c) とからなる金属元素群中 の 1種以上の元素と、 該金屈元素群中の 1種以上の元素との合計が 30〜60重 虽％となる Va族 （バナジウム族） 元素とを少なくとも含む原料粉末を所定形状 の容器に充填する充填工程と、 該充填工程後に熱間静水圧法 （H I P法） を用い て該容器中の該原料粉末を焼結させる焼結工程とからなると、 好適である。 原料粉末が、 さらに、 クロム、 マンガン、 コバルト、 ニッケル、 モリプデン、 鉄、 錫、 アルミニウム、 酸素、 炭素、 窒索およびホウ素の少なくとも一種以上の 元素を含むと、 好適である。

本発明の製造方法が、 泡合工程を伴う場合には、 原料粉末が、 純金属粉末およ び/または合金粉末の 2種以上からなると、 好適である。

具体的な使用^末として、 例えばスポンジ粉末、 水索化脱水索粉末、 水素化粉 末、 アトマイズ粉末などを使用できる。 粉末の粒子形状や粒径 （粒径分布） など は、 特に限定されるものではなく、 市販の粉末をそのまま用いることができる。 もっとも、 使用粉末は、 コス トや焼結体の緻密性の観点から、 平均粒径が 1 0 0 Ai m以下であると、 好ましい。 さらに、 粉末の粒径が 4 5 i ( # 3 2 5 ) 以下 であれば、 より緻密な焼結体を得やすい。

本発明の製造方法が、 H I P法を用いる場合には、 原料粉末が、 チタンと少な くとも V a族元素とを含む合金粉末からなると、 好適である。 この合金粉末は、 本発明に係るチタン合金の組成を備えた粉末であり、 例えば、 ガスアトマイズ法 や、 R E P法 （回転鼋極法） 、 P R E P法 （プラズマ回転電極法） 、 あるいは溶 解法により製造されたィンゴ、ソ トを水索化した後粉碎する方法、 さらには M A法

(機械的合金化法） 等により、 製造される。

( 2 ) 混合工程

混台工程は、 原料粉末を混合する工程である。 それらの混合には、 V型混合機 、 ボールミル及び振動ミル、 高エネルギーボールミル （例えば、 アトライター） 等を使用できる。

( 3 ) 成形工程

成形工程は、 混合工程で得られた混合粉末を所定形状の成形体に成形する工程 である。 成形体の形状は、 製品の ¾終的な形状でも良いし、 焼結工程後にさらに 加工を施す場合はビレツ ト形状等でもよい。

成形工程には、 例えば、 金型成形、 C I P成形 （冷間静水圧プレス成形） 、 R I P成形 （ゴム静水圧プレス成形） 等を用いることができる。

( 4 ) 充填工程

充填上程は、 チタンと少なくとも V a族元素とを含む、 前述の原料粉末を所定 形状の容器に充填する工程であり、 熱問静水圧法 （H I P法） を用いるために必 要となる。 原料粉末を充填する容器の内側形状は、 所望の製品形状に対応してい る。 また、 容器は、 例えば、 金属製でも、 セラミ ヅク製でも、 ガラス製でもよい 。 また、 真空脱気して、 原料粉末を容器に充填、 封人するとよい。

( 5 ) 焼結工程

焼結工程は、 前記成形工程で得られた成形休を加熱して焼結させ焼結体を得る 工程、 または、 前記充填丄桎後に熱間静水圧法 （H I P ) を用いて前記容器中の 該粉夫を加 固ィヒさせる工程である。 成形体を焼結させる場合は、 真空乂は不活性ガスの雰囲気でなされることが好 ましい。 また、 焼結 ¾度は、 該合金の融点以下で、 しかも成分元索が十分に拡敗 する温度域で行われることが好ましく、 例えば、 その温度範囲は 1 2 0 0 ^eC〜 1 4 0 0 °Cである。 また、 その焼結時間は 2〜 1 6時間であることが好ましい。 従 つて、 チタン合金の緻密化と生産性の効率化を る上で、 1 2 0 0 °C〜 1 4 0 0 °Cかつ 2〜 1 6時間の条件で焼結工程を行うと良い。

H I P法による場合、 拡散が容易で粉末の変形抵抗が小さく、 しかも、 前記容 器と反応しにくい温度領域で行われることが好ましい。 例えば、 その温度範囲は 9 0 0。C〜 1 3 0 0。Cである。 また、 成形圧力は、 充填粉末が十分にクリープ変 形できる圧力であることが好ましく、 例えば、 その圧力範囲は 5 0〜 2 0 0 M P a ( 5 0 0〜 2 0 0 0気圧） である。 H I Pの処理時間は、 粉末が十分にクリー ブ変形して緻密化し、 かつ、 合金成分が粉末 1 で拡散できる時間が好ましく、 例 ぇぱ、 その時間は 1時問〜 1 0 B 問である。

( 6 ) 加工工程

①熱間加工を行うことにより、 焼結合金の空孔等を低減して組織を緻密化させる ことができる。

従って、 本発明の製造方法は、 さらに、 前記焼結工程後に得られた焼結体を熱 問加工して該焼結体の組織を緻 ⁽化させる熱間加工工程を有すると、 好適である 。 この熱問加工は、 概略的な製品の形状を形成するために行っても良い。

②本発明の製造 法により得られたチタン合金は、 冷間加工性に優れるため、 得 られた焼結体を冷間加丄して種々の製品を製造することができる。

従って、 本発明の製造方法は、 さらに、 前記焼結工程後に得られた焼結体を冷 間加工して索材または製品に成形する冷間加工工程を有すると、 好適である。 そ して、 ή 記熱間加工により粗加工を行った後、 冷間加工により仕上加工を行って も良い。

(チタン合金の用途）

本発明のチタン合金は、 低ヤング率、 高弾性変形能、 ^強度であるため、 その 特性にマッチする製品に幅広く利用できる。 また、 優れた冷間加工性も備えるた め、 冷間加工製品に本発明のチタン合金を利用すると、 加工割れ等が著しく低减 され、 歩留りが向上する。 また、 従来のチタン合金では、 形状的に切削加工を必 要とする製品でも、 本発明のチタン合金によれば、 冷間鍛造等により成形可能と なり、 チタン製品の g産化、 低コスト化を図る上でも非常に有効である。

例えば、 本発明のチタン合金は、 産業機械、 自動牟、 パイク、 自転車、 家電品 、 航空字宙機器、 船舶、 装身具、 スポーツ · レジャ用品、 生体関連品、 医療器材 、 玩具等に利用できる。

自動車の （コイル） スァリングを例にとると、 本発明のチタン合金は従来のバ ネ鋼に対してヤング率が 1 Z 3から 1 / 5となり、 しかも、 弾性変形能は 5倍以 上あるため、 巻き数を 1 Z 3から 1 / 5に低下させることができる。 さらに、 本 発明のチタン合金は、 通常スプリングに用いられる鋼に対して、 比重が 7 0 %程 度しかないために、 大幅な軽量化が実現できる。

また、 装身具として眼鏡フレームを例にとると、 本発明のチタン合金は従来の チタン合金より低ヤング率であるため、 蔓部分等が撓み易くなり、 顔によくフィ ヅ トし、 また、 衝擎吸収性や形状の復元性にも優れる。 さらに、 高強度で冷間加 ェ性に優れるため、 細線材から眼鏡フレーム等への成形も容易であり、 歩留りの 向上も図れる。 また、 その細線材から 鏡フレームによれば、 胆鏡のフィット性 、 軽量性、 装着感等がより一眉向上する。

また、 スポーツ ' レジャ用品として、 ゴルフクラブを例にとり説明すると、 例 えば、 ゴルフクラブのシャフ トが本発明のチタン合金からなる場合、 そのシャフ トはしなり易くなり、 ゴルフボールへ伝達される弾性エネルギーが増して、 ゴル フボールの飛距離の向上が期待できる。 また、 ゴルフクラブのヘッ ド、 特にフエ ース部分が本発明のチタン合金からなる場合、 その低ヤング率と髙強度による薄 肉化とによりへッ ドの固有振動数が従来のチタン合金に比べて著しく低减し、 そ のへッ ドを備えるゴルフクラブによれば、 ゴルフボールの飛距離を相当伸ばすこ とができると、 期待される。 なお、 ゴルフクラブに関する理論は、 例えば、 特公 平 7— 9 8 0 7 7号公報や国際公閗 W O 9 8 / 4 6 3 1 2号公報等に開 されて いる。 '

その他、 本発明のチタン合金によれば、 その俊れた特性により、 ゴルフクラブ の打感等も向上させることが可能であり、 ゴルフクラブの設計自由度を著しく拡 大させることができる。

また、 医療分野では、 人工骨、 人工関節、 人工移植片、 骨の固定具等の生体内 に配設されるものや医療器械の機能部材 （カテーテル、 鉗孑、 弁等） 等に本発明 のチタン合金を利用できる。 例えば、 人工骨が本発明のチタン合金からなる場合 、 その人工骨は人骨に近い低ヤング率をもち、 人骨との均衝が図られて生体適合 性に優れると共に、 骨として十分な高強度を有する。

また、 本発明のチタン合金は、 制振材にも適する。 E - p V 2 ( E :ヤング 率、 p :材料密度、 V ：材料内を伝わる音速） の関係式から解るように、 ヤング 率を低下させることにより、 その材料内を伝わる音速を低減できるからである。 その他、 本発明のチタン合金は、 例えば、 粜材 （線材、 棒材、 角材、 板材、 箔 材、 繊維、 織物等） 、 携帯品 （時計 （腕時計） 、 バレッタ （髮飾り） 、 ネックレ ス、 ブレスレヅ ト 、 イアリング、 ピアス、 指輪、 ネクタイビン、 ブローチ、 カフ スボタン、 ノ、'ヅクル付きベルト、 ライタ一、 万年筆のペン先、 万年筆用クリッブ 、 キーホルダ一、 鍵、 ボールベン、 シャープペンシル等） 、 携帯情報端末 （携带 電話、 携帯レコーダ、 モパイルパソコン等のケース等） 、 エンジンバルブ用のス プリング、 サスペンションスプリング、 パンパ一、 ガスケッ ト、 ダイァフラム、 ベローズ、 ホース、 ホースバンド、 ビンセヅ ト、 釣り竿、 釣り針、 縫い針、 ミシ ン針、 注射針、 スパイク、 金属ブラシ、 椅子、 ソファー、 ベッ ド、 クラッチ、 ハ- ッ ト、 各種ワイヤ類、 各種パインダ類、 書類等クリッブ、 クッション材、 各種 タルシール、 エキスパンダ一、 トランポリン、 各種健康運動機器、 率椅子、 介護 機器、 リハビリ機器、 ブラジャー、 コルセッ ト、 カメラボディー、 シャッター 品、 喑幕、 力一テン、 ブラインド、 気球、 飛行船、 テント、 各種メンブラン、 へ ルメッ ト、 魚網、 茶濾し、 傘、 消防服、 防 チョッキ、 燃料タンク等の各種容器 類、 タイヤの内張り、 タイヤの補強材、 自転率のシャシ一、 ボルト、 定規、 各種 ト一シヨンバー、 ゼンマイ、 動力伝動ベルト （ C V Tのフープ等） 等の各種分野 の各種製品に利用することができる。

そして、 本発明に係るチタン合金およびその製品は、 镍造、 鍛造、 超塑性成形 、 熱間加工、 ^間加工、 焼結等、 種々の製造方法により製造され得る。

(実施例） 以ドに、 組成や冷問加工率等を変更した種々の具体的な実施例を例示し、 本発 明に係るチタン合金およびその製造方法について、 さらに詳細に説明する。

A. 供試材 1〜84

先ず、 本究明に係るチタン合金の製造方法 ¾を用いて、 供試材 1〜84を製造 した。

( 1 ) 供試材 1〜 13

供試材 1〜13は、 30〜60重呈％の V a族元素とチタンとからなるチタン 合金に関するものである。

①供試材 1

料粉末として、 本発明でいうチタン粉末に相当する市販の水紫化 ·脱水素 T i粉末 （一 #32 5、 一 # 100) とニオブ （Nb) 粉末 （— # 32 5) 、 パナ ジゥム （V) 粉末 （一# 32 5) 、 タンタル （T a) 粉末 （一#325) とを用 窓した。 なお、 以降では、 既述の同一粉来については、 単に 「チタン粉末」 、 「 ニオブ粉末」 、 「バナジウム粉末」 、 「タンタル粉末」 等と称する。 なお、 この 時の含有酸索量はチタン粉末に含まれろ酸索で調整した。 また、 表 1の組成は重 量％で表示されており、 残部であるチタンの記載は省略した。

これらの各粉末を表 1の組成割合となるように配合および混 した （混合工程 ) 。 この混合粉末を圧力 4 t 0 n/cm²で C I P成形 （冷間静水圧成形） して 、 40 x80mmの円柱形状の成形体を得た （成形工程） 。 成形工程により得 られた成形体を 1 X 10 -⁵ t o r rの真空中で 1300。Cx 1 6時間加熱して 焼結させ、 焼結体とした （焼結工程） 。 さらに、 この焼結体を 700— 1 150 °Cの大気中で熱間鍛造して （熱間加工工程） 、 1 0 mmの丸棒とし、 これを供 試材 1とした。

②供試材 2

原料として、 スポンジチタン、 髙純度のニオブ、 バナジウムブリケッ 卜を準備 した。 これらの原料を表 1の組成割合となるように 1 k g配合した （配合-て桎） 。 この原料を、 イ ンダクションスカルを用いて溶解し （谘解工程） 、 金型に鋅造 後 （銪造工程） 、 060 X 60 mmの溶解材を得た。 なお、 溶解は、 均質化を図 るため 5回の冉溶解処理を行った。 この溶解材を 700〜 1 1 5 CTCの大 中で 熱間鍛造して （熱間加工工程） 、 <Zi 1 0 mmの丸榉とし、 これを供試材 2とした o

③供試材 3、 4および供試材 8〜 1 1

原料粉来として、 チタン粉末とニオブ粉末、 タンタル粉末とを用いて、 表 1の 組成割合となるようにした。 これ以降は、 供試材 1と同様にして各供試材を製造 した。

④供試材 7

原料として、 スポンジチタン、 高純度のニオブ、 タンタルブリケッ トを準備し た。 これらの原料を表 1の組成割合となるように 1 k g配合した （配合工程） 。 これ以降は、 供試材 2と同様にして供試材 7を製造した。

⑤供試材 5、 6、 1 2、 1 3

原料粉末として、 チタン粉末とニオブ粉末、 タンタル粉末、 バナジウム粉末と を用いて、 表 1の組成割合となるようにした。 これ以降は、 供試材 1と同様にし て各供試材を製造した。

( 2 ) 供試材 1 4〜 2 4

供試材 1 4〜2 4は、 供試材 6〜 1 0、 1 2の V a族元素の一部を、 ジルコ二 ゥム、 ハフニウム、 スカンジウムで表 1に示すように置換したものである。

①供試材 1 4

供試材 1 4は、 供試材 9のタンタルの一部をジルコニウムで置換したものであ る。 原料粉末として、 チタン粉末とニオブ粉末、 タンタル粉末、 ジルコニウム （ Z r ) 粉末 （一 # 3 2 5 ) とを用いて、 ¾ 2の組成割合となるようにした。 これ 以降は、 供試材 1と同様にして供試材 1 4を製造した。

②供試材 1 5

供試材 1 5は、 供試材 7のニオブの一部をジルコニウムで置換したものである 。 原料として、 スポンジチタン、 萵純度のニオブ、 タンタルブリケッ トを牮備し た。 これらの原料を表 2の組成割合となるように 1 k g配合した （配合工程） 。 これ以降は、 供試材 2と同様にして供試材 1 5を製造した。

③供試材 1 6

供試材 1 6は、 供試材 8のニオブの一部をジルコニウムで if換したものである 。 原料粉朱として、 チタン粉末とニオブ粉末、 タンタル粉末、 ジルコニウム粉末 とを用いて、 表 2の組成割合となるようにした。 これ以降は、 供試材 1と同様に' して供試材 1 6を製造した。

④供試材 1 7

供試材 1 7は、 供試材 1 0のタンタル一部をジルコニウムで置換したものであ る。 原料粉末として、 チタン粉末とニオブ粉末、 タンタル粉末、 ジルコニウム粉 末とを用いて、 表 2の組成割合となるようにした。 これ以降は、 供試材 1と同様 にして供試材 1 7を製造した。

⑤供試材 1 8

供試材 1 8は、 供試材 1 0のタンタルをジル^ニウムで置換したものである。 原料粉末として、 チタン粉末とニオブ粉末、 ジルコニウム粉末とを用いて、 表 2 の組成割合となるようにした。 これ以降は、 供試材 1 と同様にして供試材 1 8を 製造した。

⑥供試材 1 9

供試材 1 9は、 供試材 9のニオブとタンタルの一部をジルコニウムで置換した ものである。 原料粉末として、 チタン粉末とニオブ粉末、 タンタル粉末、 ジルコ ニゥム粉末とを用いて、 ¾ 2の組成割合となるようにした。 これ以降は、 供試材 1と同様にして供試材 1 9を製造した。

⑦供試材 2 0

供試材 2 0は、-供試材 1 2のニオブ、 バナジウムの一部をジルコニウムで置換 したものである。 原料粉末として、 チタン粉末とニオブ粉末、 バナジウム粉末、 タンタル粉末、 ジルコニウム粉末とを用いて、 表 2の組成割合となるようにした 。 これ以降は、 供試材 1と同様にして供試材 2 0を製造した。

®供試材 2 1

供試材 2 1は、 供試材 6のバナジウムの一部をジルコニウムとハフニウムとで g換したものである。 原料粉末として、 チタン粉末とニオブ粉末、 バナジウム粉 、 夕シタル粉末、 ジルコニウム粉末、 ハフニウム （H f ) 粉末 （一 # 3 2 5 ) とを用いて、 表 2の組成割合となるようにした。 これ以降は、 供試材 1と同様に して供試材 2 1を製造した。 ⑨供試材 2 2

供試材 2 2は、 供試材 1 0のニオブ、 タンタルの一部をハフニウムで置換した ものである。 原料粉末として、 チタン粉末とニオブ粉末、 タンタル粉末、 ハフ二 ゥム粉末とを用いて、 表 2の組成割合となるようにした。 これ以降は、 供試材 1 と同様にして供试材 2 2を製造した。

⑩供試材 2 3

供試材 2 3は、 供試材 1 2のニオブの一部をジルコニウムで置換したものであ る。 原料粉末として、 チタン粉末とニオブ粉末、 バナジウム粉末、 タンタル粉末 、 ジルコニウム粉末とを用いて、 表 2の組成割合となるようにした。 これ以降は 、 供試材 1と同様にして供試材 2 3を製造した。

⑪供試材 2 4

供試材 2 4は、 供試材 9のニオブ、 タンタルの一部スカンジウムで置換したも のである。 原料粉末として、 チタン粉末とニオブ粉末、 タンタル粉末、 スカンジ ゥム （S c ) 粉未 （一 # 3 2 5 ) とを用いて、 表 2の組成割合となるようにした 。 これ以降は、 供試材 1と同様にして供試材 2 4を製造した。

( 3 ) 供試材 2 5〜 3 1

供試材 2 5〜 3 1は、 供試材 1 1、 1 4、 1 6、 1 7、 1 8、 2 3に、 クロム 、 マンガン、 コバルト、 ニッケル、 モリブデン、 鉄をさらに配合したものである

①供試材 2 5

供試材 2 5は、 供試材 2 3にクロムを添加したものである。 原料粉末として、 チタン粉来とニオブ粉末、 バナジウム粉末、 タンタル粉末、 ジルコニウム粉末、 クロム （C r ) 粉末 （一 # 3 2 5 ) とを用いて、 表 3の組成割合となるようにし た。 これ以降は、 供試材 1 と同様にして供試材 2 5を製造した。

②供試材 2 6

供試材 2 6は、 供試材 1 4にモリブデンを添加したものである。 原料粉末とし て、 チタン粉末とニオブ粉末、 タンタル粉末、 ジルコニウム粉末、 モリブデン （ M o ) 粉末 （一 # 3 2 5 ) とを用いて、 表 3の組成割合となるようにした。 これ 以降は、 供試材 1と同様にして供試材 2 6を製造した。 供試材 2 7は、 供試材 1 1にモリブデンを添加したものである。 原料粉 とし て、 チタン粉末とニオブ粉末、 タンタル粉末、 モリブデン粉末とを用いて、 表 3 の組成割合となるようにした。 これ以降は、 供試材 1と同様にして供試材 2 7を 製造した。

④供試材 2 8

供試材 2 8は、 供試材 1 8にコノ ル卜を添加したものである。 原料粉末として 、 チタン粉末と二オア粉末、 ジルコニウム粉末、 コバルト （C o ) 粉末 （一 # 3

2 5 ) とを用いて、 表 3の組成割合となるようにした。 これ以降は、 供試材 1と 同様にして供試材 2 8を製造した。

⑤供試材 2 9

供試材 2 9は、 供試材 1 6にニッケルを添加したものである。 原料粉末として 、 チタン粉末とニオブ粉末、 タンタル粉末、 ジルコニウム粉末、 二ヅケル （N i ) 粉末 （一 # 3 2 5 ) とを用いて、 表 3の組成割 となるようにした。 これ以降 は、 供試材 1と同様にして供試材 2 9を製造した。

⑥供試材 3 0

供試材 3 0は、 供試材 1 7にマンガンを添加したものである。 原料粉末として 、 チタン粉末とニオブ粉末、 タンタル粉末、 ジルコニウム粉末、 マンガン （M o ) 粉末 （一 # 3 2 5 ) とを用いて、 表 3の組成割合となるようにした。 これ以降 は、 供試材 1と同様にして供試材 3 0を製造した。

⑦供試材 3 1

供試材 3 1は、 供試材 1 4に鉄を添加したものである。 原料粉末として、 チ タン粉未とニオブ粉末、 タンタル粉末、 ジルコニウム粉末、 鉄 （Fe) 粉末 （一 #

3 2 5 ) とを用いて、 表 3の組成割合となるようにした。 これ以降は、 供試材 1 と同様にして供試材 3 1を製造した。

( 4 ) 供試材 3 2〜3 8

供試材 3 2〜 3 4は、 供試材 1 4、 1 6、 1 8に、 アルミニウムをさらに配合 したものである。 供試材 3 5〜 3 8は、 供試材 8、 1 6、 1 8に、 錫 （およびァ ルミ二ゥム） をさらに配合したものである。 ①供試材 3 2

供試材 3 2は、 供試材 1 6にアルミニウムを添加したものである。 原料粉末と して、 チタン粉末とニオブ粉末、 タンタル粉末、 ジルコニウム粉末、 アルミニゥ 厶 （A 1 ) 粉末 （一 # 3 2 5 ) とを用いて、 表 3の組成割合となるようにした。 これ以降は、 供試材 1と同様にして供試材 3 2を製造した。

②供試材 3 3

供試材 3 3は、 供試材 1 8にアルミニウムを添加したものである。 原料粉末と して、 チタン粉末とニオブ粉末、 ジルコニウム粉末、 アルミニウム粉末とを用い て、 表 3の組成割合となるようにした。 これ以降は、 供試材 1と同様にして供試 材 3 3を製造した。

③供試材 3 4

供試材 3 4は、 供試材 1 4にアルミニウムを添加したものである。 原料粉末と して、 チタン粉末とニオブ粉末、 タンタル粉末、 ジルコニウム粉末、 アルミニゥ ム粉末とを用いて、 表 3の組成割合となるようにした。 これ以降は、 供試材 1と 同様にして供試材 3 4を製造した。

④供試材 3 5

供試材 3 5は、 供試材 7に錫を添加したものである。 原料粉末として、 チタン 粉末とニオブ粉末、 タンタル粉末、 錫 （S n ) 末 （一# 3 2 5 ) とを用いて、 表 3の組成割合となるようにした。 これ以降は、 供試材 1と同様にして供試材 3 5を製造した。

⑤供試材 3 6

供試材 3 6は、 供試材 1 6に錫を添加したものである。 原料粉末として、 チ夕 ン粉末とニオブ粉末、 タンタル粉末、 ジルコニウム粉末、 錫粉朱とを用いて、 表 3の組成割合となるようにした。 これ以降は、 供試材 1と同様にして供試材 3 6 を製造した。

⑥供試材 3 7

供試材 3 7は、. 供試材 1 8に錫を添加したものである。 原料粉末として、 チタ ン粉末とニオブ粉末、 ジルコニウム粉末、 錫粉末とを用いて、 表 3の組成割合と なるようにした。 これ以降は、 供試材 1と同様 (こして供試材 3 7を製造した。 ⑦供試材 3 8

供試材 3 8は、 供試材 1 6に錫とアルミニウムを添加したものである。 原料粉 末として、 チタン粉末とニオブ粉末、 タンタル粉末、 ジルコニウム粉末、 錫粉末 、 アルミニウム粉末とを用いて、 表 3の組成割合となるようにした。 これ以降は 、 供試材 1と同様にして供試材 3 8を製造した。

( 5 ) 供試材 3 9〜4 6

供試材 3 9〜4 6は、 供試材 4、 1 0、 1 4、 1 7、 1 8に まれる酸素量を 積極的に変化させたものである。

①供試材 3 9、 4 0

供試材 3 9、 4 0は、 供試材 4の酸素量を増加させたものである。 原料粉末と して、 チタン粉末とニオブ粉末、 タンタル粉末とを用いて、 表 4の組成割合とな るようにした。 これ以降は、 供試材 1 と同様にして供試材 3 9、 4 0を製造した o

②供試材 4 1、 4 2

供試材 4 1、 4 2は、 供試材 1 0の酸素萤を增加させたものである。 原料粉末 として、 チタン粉末とニオブ粉末、 タンタル粉末とを用いて、 表 4の組成割合と なるようにした。 これ以降は、 供試材 1 と同様にして供試材 4 1、 4 2を製造し た。

③供試材 4 3、 4 4

供試材 4 3、 4 4は、 供試材 1 4の酸素量を増加させたものである。 原料粉末 として、 チタン粉末とニオブ粉末、 タンタル粉末、 ジルコニウム粉末とを用いて 、 表 4の組成割合となるようにした。 これ以降は、 供試材 1と同様にして供試材 4 3、 4 4を製造した。

④供試材 4 5

供試材 4 5は、 供試材 1 8の酸索 Sを増加させたものである。 原料粉来として 、 チタン粉来とニオブ粉末、 ジルコニウム粉末とを用いて、 表 4の組成割合とな るようにした。 これ以降は、 供試材 1と同様にして供試材 4 5を製造した。

⑤供試材 4 6

供試材 4 6は、. 供試材 1 7の酸素量を増加させたものである。 原料粉末として 、 チタン粉末とニオブ粉末、 タンタル粉末、 ジルコニウム粉末とを用いて、 表 4 の組成割合となるようにした。 これ以降は、 供試材 1と同様にして供試材 4 6を 製造した。

( 6 ) 供試材 4 7〜5 4

供試材 4 7〜 5 4は、 供試材 1 0、 1 6、 1 7、 1 8に炭素、 窒素、 ホウ索を さらに配合したものである。

①供試材 4 7、 4 8

供試材 4 7、 4 8は、 供試材 1 8に炭索を添加したものである。 原料粉末とし て、 チタン粉末とニオブ粉末、 ジルコニウム粉末と T i C粉末 （一 # 3 2 5 ) を 用いて、 表 4の組成割合となうようにした。 これ以降は、 供試材 1と同様にして 供試材 4 7、 4 8を製造した。

②供試材 4 9

供試材 4 9は、 供試材 1 6に炭索を添加したものである。 原料粉末として、 チ タン粉末とニオブ粉末、 タンタル粉末、 ジルコニウム粉朱と T i C粉末を用いて 、 表 4の組成割合となうようにした。 これ以降は、 供試材 1と同様にして供試材 4 9を製造した。

③供試材 5 0、 5 1

供試材 5 0、 5 1は、 供試材 1 7に窒素を添加したものである。 原料粉来とし て、 チタン粉末とニオブ粉末、 タンタル粉末、 ジルコニウム粉末と T i N粉末 （ 一 # 3 2 5 ) を用いて、 表 4の組成割合となうようにした。 これ以降は、 供試材 1と同様にして供試材 5 0、 5 1を製造した。

④供試材 5 2

供試材 5 2は、 供試材 1 7にボロンを添加したものである。 原料粉末として、 チタン粉末とニオブ粉末、 タンタル粉末、 ジルコニウム粉末と T i B 2粉末 （一 # 3 2 5 ) を用いて、 表 4の組成割合となうようにした。 これ以降は、 tft試材 1 と同様にして供試材 5 2を製造した。

⑤供試材 5 3

供試材 5 3は、 供試材 1 6にボロンを添加したものである。 原料粉末として、 チタン粉末とニオブ粉末、 タンタル粉末、 ジルコニウム粉未と T i B 2粉末を用 いて、 ¾ 4の組成割合となうようにした。 これ以降は、 供試材 1と同様にして供 試材 5 3を製造した。

⑥供試材 5 4

供試材 5 4は、 供試材 1 0にポロンを添加したものである。 原料粉^として、 チタン粉末とニオブ粉末、 タンタル粉末と T i B 2粉朱を用いて、 表 4の組成割 合となうようにした。 これ以降は、 供試材 1と同様にして供試材 5 4を製造した o

( 7 ) 供試材 5 5〜 7 4

供試材 5 5〜7 4は、 供試材 2、 7、 1 4、 1 5、 1 6、 1 7、 1 8、 2 2、 2 6、 3 2、 5 3にさらに冷間加工を施したものである。

①供試材 5 5

供試材 5 5は、 供試材 2に冷間加工を施したものである。 原料として、 スボン ジチタン、 高純度のニオブ、 バナジウムプリケヅ トを準備した。 これらの原料を 表 5 Aの組成割合となるように 1 k g配合した （配合工程） 。 この原料を、 イン ダクシヨンスカルを用いて溶解し （溶解工程） 、 金型に銃造後 （銃造工程） 、 Φ 6 0 X 6 0の 解材を得た。 なお、 溶解は、 均質化を図るため 5回の再溶解処理 を行った。 この溶解材を 7 0 0〜 1 1 5 0 °Cの大気中で熱間鍛造して （熱問加工 工程） 、 <ό 2 0 mmの丸棒とした。 この ό 2 0 mmの丸棒を冷間スウェージ機に て冷 加工して、 表 5 Aに示す冷 P 加工率をもつ供試材 5 5を製造した。

②供試材 5 6

供試材 5 6は、 供試材 7に冷問加工を施したものである。 原料として、 スポン ジチタン、 高純度のニオブ、 タンタルプリケヅ トを準備した。 これらの原料を表 5 Aの組成割合となるように 1 k g配仓した （配合工程） 。 これ以降は、 供試材 5 5と同様にして、 表 5 Aに示す冷間加工率をもつ供試材 5 6を製造した。

③供試材 5 7、 5 8

供試材 5 7、 5 8は、 供試材 1 5に冷間加工を施したものである。 原料として 、 スボシジチタン、 高純度のニオブ、 タンタル、 、 ジルコニウムブリゲッ トを牢 備した。 これらの原料を表 5 Aの組成割合となるように 1 k g配合した （配合ェ 程） 。 これ以降は、 供試材 5 5と同様にして、 表 5 Aに示す冷間加工率をもつ供 試材 5 7、 5 8を製造した。

④供試材 5 9〜 6 2

供試材 5 9〜έ 2は、 供試材 1 4に冷間加工を施したものである。 原料粉末と して、 チタン粉末とニオブ粉 、 タンタル粉末、 ジルコニウム粉末とを用いて、 ¾ 5 Αの組成割合となるように配合および混合した （混合工程） 。 この混合粉末 を圧力 4 t o nZ c m 2で C I P成形 （冷間静水圧成形） して、 0 4 0 x 8 0 m mの円柱形状の成形体を得た （成形工程） 。 成形工程により得られた成形体を 1 X 1 0 - 5 t o r rの真空中で 1 3 0 0 °C X 1 6時間加熱して焼結させ、 焼結体 とした （焼結工程） 。 さらに、 この焼結体を 7 0 0〜 1 1 5 0。Cの大気中で熱間 鍛造して （熱間加工工程） 、 2 0 mmの丸榉とした。 この 0 2 0 mmの丸棒を ^間スウェージ機にて冷間加工して、 表 5 Aに示す冷間加工率をもつ供試材 5 9

〜6 2を製造した。

⑤供試材 6 3〜 6 6

供試材 6 3〜 6 6は、 供試材 1 6に冷間加工を施したものである。 原料粉末と して、 チタン粉末と二オア粉末、 タンタル粉末、.ジルコニウム粉末とを用いて、 表 5 Aの組成割合となるように配合および混合した （混合工程） 。

これ以降は、 供試材 5 9と同様にして、 表 5 Aに示す冷間加工丰をもつ供試材を 製造した。

⑦供試材 6 7〜 7 0

供試材 6 7〜7 0は、 供試材 1 8に冷間加工を施したものである。 原料粉末と して、 チタン粉末とニオブ粉末、 ジルコニウム粉末とを用いて、 表 5 Aの組成割 合となるように配合および泡合した （混合工程） 。 これ以降は、 供試材 5 9と同 様にして、 表 5 Aに示す冷間加工率をもつ供試材を製造した。

⑧供試材 7 1〜 7 3

供試材 7 1は、' 供試材 5 3に冷間加工を施したものである。 原料粉末として、 チタン粉末とニオブ粉末、 タンタル粉末、 ジル ニゥム粉末と T i B 2粉末を用 いて、 表 5 Bの組成割合となるように配合および混合した （混合工程） 。 これ以 降は、 供試材 5 9と同様にして、 表 5 Bに す冷間加工率をもつ供試材を製造し た。 ⑨供試材 7 4

供試材 7 4は、 供試材 1 7に冷間加工を施したものである。 原料粉末として、 チタン粉朱とニオブ粉末、 タンタル粉末、 ジルコニウム粉末とを用いて、 表 5 B の組成割合となるように配合および泡合した （混合工程） 。 これ以降は、 供試材 5 9と同様にして、 表 5 Bに示す冷閬加工率をもつ供試材 7 4を製造した。

⑩供試材 7 5

供試材 7 5は、 供試材 2 2冷間加工を施したものである。 原料粉末として、 チ タン粉未とニオブ粉末、 タンタル粉末、 ハフニウム粉 とを用いて、 表 5 Bの組 成割合となるように配合および泡合した （混合ェ S) 。 これ以降は、 供試材 5 9 と |¾1様にして、 表 5 Bに示す冷間加工率をもつ供試材 7 5を製造した。

⑪供試材 7 6

供試材 7 6は、 供試材 2 6に冷間加工を施したものである。 原料粉末として、 チタン粉末とニオブ粉末、 タンタル粉耒、 ジルコニウム粉末、 マンガン粉末とを 用いて、 表 5 Bの組成割合となるように配合および混合した （混合工程） 。 これ 以降は、 供試材 5 9と同様にして、 表 5 Bに示す冷間加工率をもつ供試材 7 6を 製造した。

⑫供試材 7 7

供試材 7 7は、 供試材 3 2に冷間加工を施したものである。 ^料粉末として、 チタン粉朱とニオブ粉末、 タンタル粉末、 ジルコニウム粉末、 アルミニウム粉末 とを用いて、 表 5 Bの組成割合となるように配合および泡合した （混合工程） 。 これ以降は、 供試材 5 9と同様にして、 表 5 Bに示す冷間加工率をもつ供試材を- 製造した。

( 8 ) 供試材 7 8〜8 1

供試材 7 8〜 8 1は、 C I P成形の成形圧力を ¾述の 供試材ょりも低減して 焼結体中の空孔率を上昇させたものである。

①供試材 7 8、 7 9

供試材 7 8、 7 9は、 供試材 8と同組成を有するものである。 原糾粉末として 、 チタン粉未とニオブ粉末、 タンタル粉末とを用意した。 なお、 この時の含有酸 素量はチタン粉来に含まれる酸索で調整した。 これらの各粉末を表 6の組成割 合となるように配合および混合した （混合工程） 。 この混合粉末を供試材 78は ί 力 3. 8 t ο ηノ cm2で、 供試材 7 9は圧力 3. 5 t o n/ c m 2 C I P成' 形 （冷間静水圧成形） して、 ø 10 X 8 Ommの円柱形状の成形体を得た （成形 工程） 。 成形工程により得られた成形体を 1 x 1 0 - 5 t o r rの真空中で 1 300 °C X 1 6時間加熱して焼結させ、 焼結体とし （焼結工程） 、 これを供試材 78、 7 9とした。 なお、 この時の空孔 を算出すると、 供試材 78は 2 %、 供 試材 79では 5 %であった。

②供試材 80

供試材 80は、' 供試材 1 8と同組成を有するものである。 原料粉末として、 チ タン粉末とニオブ粉末、 ジルコニウム粉末とを用意した。 これらの各粉末を表 6の組成割合となるように配合および混合した （混合工程） 。 この混合粉末を圧 力 3. 0 t o n/cm2で C I P成形 （冷間静水圧成形） して、 010 x 80m mの円柱形状の成形体を得た （成形工程） 。 成形工程により得られた成形体を 1 10- 5 t o r rの宾空中で 1 300。Cx 1 6時間加熱して焼結させ、 焼結 体とし （焼結工程） 、 これをを第 77供試材とした。 なお、 この時の空孔率を箅 出すると 10 %であった。

③供試材 8 1

供試材 8 1は、 供試材 1 6と同組成を有するものである。 原料粉末として、 チ タン粉末とニオブ粉末、 タンタル粉末、 ジルコニウム粉末とを用^した。 なお、 この時の含も-酸素量はチタン粉末に含まれる酸素で調整した。 これらの各粉末 を表 6の組成割合となるように配合および泡合 た （混合工程） 。 この混合粉末 を圧力 2. 5 t o n/c m2で C I P成形 （冷間静水圧成形） して、 010 x 8 0mmの円柱形状の成形体を得た （成形工程） 。 成形工程により得られた成形体 を 1 X 1 0— ⁵ t o r rの真空中で 1 300。Cx 16時間加熱して焼結させて 焼結体とし （焼結工程） 、 これを供試材 8 1とした。 なお、 この時の空孔率を算 出すると 25 %であった。

( 9 ) 供-試材 82 ~ 84

供試材 82~83は、 H I P法を fflいてチタン合金を製造したものである。 ①供試材 82 原料粉末として、 チタン粉末と、 ニオブ粉末と、 タンタル粉末とを用いて、 表

6の組成割合となるように配合した混合粉末を、 純チタン製容器に充填し、 I X 1 0 - 2 t 0 r rで脱 ¾後封入した （充填工程） 。 混合粉末を封入した容器を 1 000 °C X 200 MP aの条件で 2時間保持して、 H I P法により焼結させた （ 焼結工程） 。 こうして得られた 20 x 80 mmを供試材 82とした。

②供試材 83

供試材 82として得られた ø 2 0mmの丸棒を冷間スウェージ機にて冷間加工 して、 表 6に示す冷間加工率をもつ供試材 83を製造した。

③供試材 84

供試材 84は、 供^材 78に冷間加工を施したものである。 料粉末として、 チタン粉末とニオブ粉末、 タンタル粉末とを用いて、 表 6の組成割合となるよう に配合および混合した （混合工程） 。 この泡合粉末を圧力 3. 8 t o n/cm2 で C I P成形 （冷間静水圧成形） して、 20 X 80 mmの円柱形状の成形体を 得た （成形ェ¾) 。 成形工程により得られた成形体を l x l O - S t o r rの真 空中で 1 300°Cx 1 6時間加熱して焼結させ、 焼結体とした （焼結工程） 。 こ の ø 20 mmの焼結体を冷間スウェージ楝にて冷 P 加工して、 表 6に示す冷間加 工率をもつ供試材 84を製造した。

B. 供試材 C 1〜C 5と供試材 D 1 ~D 3

次に、 前述の組成範囲に属さない組成を有するか又は前述の製造方法と異なる 方法によって得られた、 供試材 C 1〜C 5と供試材！） 1〜！ 3を製造した。

( 1) 供試材 C 1〜C 5

①供試材 C 1は、 V a族元素が 30重量％未満であるチタン合金に関するもので ある。 ^料粉末として、 チタン粉末と、 ニオブ粉末とを用意した。 この時の含有 酸索量はチタン粉末に含まれる酸素で調整した。 これらの各粉末を表 7の組成 割合となるように配合および混合した。 こうして得られた混合粉末を圧力 4 t 0

1 /01112で0； 1 ?成形 （冷間静水圧成形） して、 40 X 80mmの円柱形状 の成形体'を得た。 この成形体を 1 X 10— ⁵ t o r rの真空中で 1 300°Cx 1

6時間加熱して焼結させ、 焼結体とした。 さらに、 この焼結体を 700〜 1 1 5

0。Cの大気中で熱閭鍛造して φ 10 mmの丸棒とし、 これを供試材 C 1とした。 ②供試材 C 2

供試材 C 2は、. V a族元素が 6 0重虽°/₀を超えるチタン合金に関するものであ る。 原料粉末として、 チタン粉耒と、 ニオブ粉末と、 バナジウム粉末と、 タンタ ル粉末とを用いて、 表 7の組成割合となるように配合した。 これ以降は、 供試材 C 1と同様にして供試材 C 2を製造した。

③供試材 C 3

供試材 C 3は、 アルミニウムが 5重量％を超えるチタン合金に関するものであ る。 原料粉末として、 チタン粉末と、 ニオブ粉末、 タンタル粉末、 ジルコニウム 粉末およびアルミニウム粉末とを用いて、 表 7の組成割合となるように配合した 。 これ以降は、 供試材 C 1 と同様にして供試材 C 3を製造した。

④供試材 C 4

供試材 C 4は、 酸素が 0 . 6重虽％を超えるチタン合金に関するものである。 原料粉末として、. チタン粉末と、 ニオブ粉末と、 タンタル粉末とを用いて、 表 7 の組成割合となるように配合した。 なお、 含有酸素量はチタン粉末に含まれる酸 素量で調整した。 これ以降は、 供試材 C 1と同様にして供試材 C 4を製造した。

⑤供試材 C 5

供試材 C 5は、 ホウ素が 1， 0重量％を超えるチタン合金に関するものである 。 原料粉末として、 チタン粉末と、 ニオブ粉末と、 タンタル粉末と、 T i B ₂ 粉 末とを用いて、 表 7の組成割合となるように配合した。 これ以降は、 供試材 C 1 と同様にして供試材 C 5を製造した。

( 2 ) 供試材 D 1〜！） 3

供試材 D 1〜D 3は、 いわゆる溶解法により製造したものである。

①供試材 D 1

原料粉末として、 チタン粉朱とニオブ粉末、 ハフニウム粉末、 錫粉末とを用意 し、 ¾ 7に示す成分組成のチタン合金をポタン溶解で溶製した。 これにより得ら れたィンゴヅ トを 9 5 0〜 1 0 5 0。Cの大気中 熱間餒造し、 0 1 0 x 5 0 mm の丸棒どした。

②供試材 D 2

原料粉末として、 チタン粉末とバナジウム粉末およびアルミニウム粉末とを用 いて、 表 7の組成割合になるように配合した。 これ以降は、 供試材 D 1と同様に して供試材 D 2を製造した。

③供試材 D 3

原料粉末として、 チタン粉末とニオブ粉末およびジルコニウム粉末とを用い て、 表 7の組成割合になるように配合した。 これ以降は、 供試材 D 1と同様にし て供試材 D 3を製造した。

(各供試材の特性）

上述した各供試材について、 種々の特性値を以下に示す方法で求めた。

①平均ヤング率、 引張弾性限強度、 弾性変形能及び引張強度

各供試材について、 インストロン試験機を用いて引張試験を行い、 荷重と伸び とを測定して、 応力一伸び （歪み） 線図を求めた。

ィンス トロン試験機とは、 インス トロン （メーカ名） 製の万能引張試験機であ り、 駆動方式は鼋気モ一夕制御式である。 伸びは試験片の側面に貼り付けたひす みゲージの出力から測定した。

平均ヤング率と引張弾性限強度と引張強度とは、 その応力一仲び （歪み） 線図 に基づいて、 前述した方法により求めた。 また、 弾性変形能は、 引張弹性眼強度 に対応する伸びを応力一伸び （歪み） 線図から泶めた。

②その他

空孔率は前述した空孔の体積％を怠味し、 冷間加工率は前述の式から求めた冷 p 加工率を怠味する。

これらの結果を表 1〜表 7に併せて示した。

】 ¾2

»3 チ タ ン 合 金 の 組 成 （重■：%—残部: τけ 材ぉ ^ fe

供 Va族元素 平均 引張 弹性 ffi 考

S

Zr Hf Sc Sn Cr Mn Co Ni Mo Fe Al 0 C N B

グ串 強度 能

Mo. Nb V Ta 合計 (GPa) (MPa) (9*)

39 30 5 35 0.35 67 741 1.4 No-4の 0坩量

40 30 5 35 0.41 69 763 1.4 Ι Ό 1 No.4の OffS

41 35 10 45 0.38 64 767 1.5 / No.10の 0坩量

42 35 10 45 0.52 65 815 1.6 No.1 0の 0坩

43 37 3 40 3 0.37 62 760 1.5 No. Mの 0坩璗

44 37 3 40 3 0.55 66 823 1.6 No.14の 0坩置

45 35 35 10 0.36 60 777 1.6 803 No.t Bの 0坩量

46 35 2 37 & 0.57 66 823 1.6 854 No.17の 0權量

47 35 35 10 0.26 0.22 65 785 1.5 81 f No.18に C添加

48 35 35 10 0.26 0.65 71 833 1.5 863 No.18に C添加

49 30 10 40 5 0.22 0.21 65 773 1.5 806 No.16に G添加

50 35 2 37 8 0.25 0.21 64 776 1.6 807 No.17に N¾加

51 35 2 37 8 0.25 0.55 73 814 1.3 829 No.17に N添加

52 35 2 37 8 0.25 0.05 60 778 1.6 B06 No.17に B¾加

53 30 10 40 5 0.22 0.37 69 827 1.5 B53 No.l 6に B添加

54 35 10 45 0.22 0.82 74 & 48 1.4 876 No.10に B添加

^4 チ タ ン 合 金 の 組 成 （重量％—残部: Ti) 材料待性

Va族元素 平均 引張 3*性

ヤン

Zr Hf Sc Sn Cr Mn Co n\ Mo Fe Al 0 译性限 S形

ίτ C N B

グ率 強度

No. Nb V Ta 合 it (GPa) (MPa) {¾)

55 27 4 31 (L10 752 1.4 783 No 冷間 ftl工率; JW

56 30 10 40 0.1 1 60 765 1.6 792 No.7:冷 *J工率 25»

57 n

25 10 35 0. i1 l

bo 78Β 1.8 826 No.15:冷問加工率 0H

5B 25 10 35 5 0.1 1 54 646 1.9 683 No.15:冷閱加工率 60*

59 37 3 40 3 0.28 57 780 1.7 βθθ No.14:冷間加工串 15X

60 37 3 40 3 0.28 54 836 1.9 666 .14:冷|¾]加ェ率5

61 40 no *τ

37 3 3 0.28 51 987 2.3 1037 泠間加工率 75ΪΙ r*

62 37 3 40 3 0.28 B 1035 2,5 1080 Νο.14:;¾Κ加工率 95%

63 30 10 40 5 0.26 56 775 1 /7 81 1 No.16:)¾IK加工率 1W

64 30 10 40 c 1 Q 869 No.16:冷間加工率

65 30 10 40 5 0.26 49 897 2.2 933 No.16:冷間加工串 75)ί

66 30 10 40 5 0.26 44 985 2.6 1025 Νο.Ιβ:冷間加工率

67 35 35 10 0 5 54 778 1.8 820 Mo.18:冷間加工串

68 35 35 10 0^5 50 837 2.0 872 No.18:冷 ffl加工 $59

69 35 35 10 0.25 4B 894 2.2 935 No,1B:冷 M加工率 77%

70 35 35 10 0.25 44 9d6 2.6 1038 No.18:冷 (BI加工串 95K

A チ タ ン 合 金 の 粗 成 （重量％一残部: ） 材料特性

Va埃元素 ャ 39性

ヤン

Zr Hf Sc Sn Cr n Co Ni Mo Fe Al 0 C N B

ν ψ 能

(GPa)

Nb V Ta 合計

71 30 10 40 5 0.22 0.37 67 859 1.6 935 冷間加工串 50¾

72 30 10 40 5 0.22 0.37 65 907 I . / 987 M_N "i3')ftHlfll工 ¾フ 5%

10 40 5 0.22 0.37 63 947 1.8 1030 Νο.53:冷 Μ加工串 95¾

73 30

74 35 2 37 8 0.25 46 912 2.3 945 Νο.17:冷 Μ加工串 90%

75 33 7 40 5 0.22 52 Θ79 2 915 NC 22:冷間加工率

76 37 3 40 a 3 0 Q 55 984 2.2 1026 Νο·26:冷間加工 *95Κ

77 30 10 40 5 0.5 0.23 59 876 1.9 91 1 No.32:)ftM加工串 75Χ

5想Γ Π«

】 0 ω^ ή* (

チ タ ン 合 金 の 組 成 (3量％ -残部: Ti) 材料 W »4

- 備 考 供 Va族元素 平均 m 引； S

ヤン 形 強度

Zr Hf Sc Sn Cr Mn Co o Fe Al 0 C N B

材 グ率 ϋ

in (GPa) (%) { Ps)

Nb V Ta 合計

78 30 10 40 0.26 an 724 1 s 731 No Β·空孔串: 2%

7q 30 10 40 0.26 56 721 1.6 725 No.B:空孔串 5%

80 35 35 10 0.25 50 708 1.7 422 No.18:空？ l串 10W

81 25 10 35 5 0.26 4Θ 705 1.8 711 No.16:空 il串 25W

82 30 5 35 0.21 66 743 1.4 776 HIPのまま

83 30 5 35 0.21 56 997 2.1 1055 HIP+冷 M加工傘 955ί

8 30 10 40 0.35 58 986 2.1 1033 焼 !§+冷間加工 95

》^¾

¾6

(各供試材の評価）

①平均ヤング率 引張弾性限強度について

供試材 1〜 1 3は、 全て、 30〜6 0重虽％の Va族元索を含右し、 平均ヤン グ率が 75 GP a以下で引張弾性限強度が 70 OMP a以上である。 従って、 十 分な低ヤング率と高強度 （高弾性） とが達成されていることが解る。

一方、 V a族元索の含有量が 30重虽％未満の供試材 C 1および供試材 D 1〜 D 3または Va族元索の含有量が 60%を超える供試材 C 2では、 いずれも、 平 均ヤング率が 75 GP aを超え、 低ヤング率が達成されていない。

次に、 所定量の V a族元素に Z r、 H f , または S cを含有させた 供試材 1 4〜 2 4は、 供試材 6 〜 1 2 と比較すれば明らかなよう に， いずれの場合もよ り低ヤング率化と高強度 （高弾性） 化とが図られて いる。

さらに C r、 Mo. Mn、 F e、 C o、 N i、 A l、 Snを含有させた供試材 25〜38は、 これらの元素を含有しない他の供試材に比べて、 低ヤング率を達 成しつつ、 引張弹性限強度が向上している。 従って、 これらの元素は、 本発明に 係るチタン合金の高強度 （萵—禅性） 化に有効であることが解る。

ただし、 供試材 C 3等からも解るように、 A 1の含有量が 5重量％超えると、 引張弾性限強度が向上するものの、 平均ヤング率の上昇も招いている。 低ヤング 率で高強度 （萵弾性） であるためには、 A 1の含有萤が 5 %以下であることが好 ましいことが解る。

また、 酸索が比較的多く含有される供試材 39〜46から、 酸素は低ヤング率 と萵強度 （高弾性） を図る上で有効な元素であることが解る。 また、 供試材 47 〜5 1から、 炭素、 窒素についても同様に、 低ヤング率と高強度 （萵弹性） を^ る上で有効な元素であることが解る。

また、 供試材 52〜54から、 ホウ素も、 低ヤング率と高強度 弾性） を図 る上で有効な元索であることが解る。 しかも、 供試材 7 1〜73から、 適; &のホ ゥ素の添加により、 冷閭加工性が罟されることもない。

②弾性変形能

供試材 1〜84は、 いすれも弹性変形能が 1. 3以上であり、 供試材 C 1〜C 5および D 1〜D 3 (弾性変形能は 1 . 0以下） に対して、 優れた高弾性変形能 を有することが解る。

③冷間加工率について

冷間加工を施してた供 材 5 5〜7 7から、 概して、 冷間加工率が高くなる程 、 平均ヤング率が低下し、 引張弾性限強度が上昇する傾向にあることが解る。 チ タン合金の低ヤング 化と髙弾性^形能化、 かつ高強度 （高弾性） 化とを両立す る上で、 冷間加工が有効であることが解る。

④空孔率について

供試材 7 8〜8 1から、 3 0重量 °/₀以下の空孔が存在しても、 低ヤング率と共 に髙強度 （高弾性） が得られていることが解る。 そして、 空孔率がより大きい供 試材 8 0、 8 1では、 密度の低下により、 比強度の向上が! ¾られる。

⑤焼結法と溶解法について

供試材 1〜8 4の中で焼結法により製造した供試材と、 ¾解法で製造した供試 材 D 1〜D 3とを比較すると、 焼結法により、 低ヤング率で高弹性変形能かつ高 強度 （高弹性） c チタン合金を得やすいことが解る。

一方、 供試材 D 1〜D 3のように、 谘解法により得られたチタン合金では、 低 ヤング率と高強度 （高弹性） とを両立させることは難しい。 但し、 このことは、 供試材 2、 7等からも解るように、 溶解法にて製造されたチタン合金を本発明か ら除外することを意味するものではない。

以上、 述ぺてきたように、 本允明のチタン合金は、 低ヤング率で髙弹性変形能 かつ ¾強度 （S弾性） を必要とする各種製品に幅広く利用でき、 また、 冷間加工 性にも優れるため、 生産性の向上も図れる。

また、 本発明のチタン合金の製造方法によれば、 そのようなチタン合金を容易 に得ることができる。

Claims

請求の範囲

1 - 30〜60重量％の Va族 （バナジウム族） 元素と、 残部が実質的にチ タンとからなり、 平均ヤング率が 75 GP a以下で引張弹性限強度が 700 MP a以上であることを特徴とするチタン合金。

2. 全体を 100重虽％とした場合に、 ジルコニウム （Z r) とハフニウム (Hf ) とスカンジウム （S c) とからなる金属元素群中の 1種以上の元素 を合計で 20葷虽％以下含む諝求の範囲第 1¾に記載のチタン合金。

3， 合計で 20重量％以下のジルコニウム （Z r) とハフニウム （Hf) と スカンジウム （S c) とからなる金屈元素群中の 1種以上の元素と、 該佥属 元索群中の 1種以上の元素との合計が 30〜60重量％となる Va族 （パナ ジゥム族） 元素と、 残部が実質的にチタンとからなり、 平均ヤング率が 75 GP a以下で引張弹性限強度が 70 OMP a以上であることを特徴とするチ 夕ン合金。

4. クロム （C r) とモリブデン （Mo) とマンガン （Mn) と鉄 (F e) とコノヽ 'ルト （Co) とニッケル （N i) とからなる金属元素群中の 1種類以 上の元尜を む請求の範囲第 1〜 3項のいずれかに記載のチタン合金。

5. 全体を 1 00重量％とした場合に、 ^記クロムと前記モリブデンとはそ れそれ 20重最％以下であり、 前記マンガンと前記鉄と前記コバル卜と前記 ニッケルとはそれそれ 10重虽％以下である請求の範囲第 4項に記載のチタ ノ

6. アルミニウム （A 1) を含む請求の範囲第 1〜 5項のいずれかに記載の チタン合金。

7 - 全体を 1 0 Ofi量％とした場合に、 前記アルミニウムは、 0. 3〜5重 量％である請求の範囲第 6項に記載のチタン合金。

8. 全体を 1 00重量％とした場合に、 0 , 08〜0. 6重量％の酸素 （0 ) を'含む請求の範囲第 1〜 7項のいすれかに記載のチタン合金。

9. 全体を 100重量％とした場合に、 0. 05〜： L . 0重 S%の； ¾尜 （C ) を含む請求の範囲第 1〜 8項のいすれかに記載のチタン合金。

0. 仝体を 100重量％とした場合に、 0. 05〜0. 8重量％の窒素 （ N) を含む請求の範囲第 1〜 9¾のいずれかに記載のチタン合^。

1. 全体を 100重量％とした場合に、 0. 0 1〜 1. 0重虽％のホウ素 (B) を含む謂求の範囲第 1〜 10項のいすれかに記載のチタン合金。

1 2. 10%以上の冷問加工組織を有し、 平均ヤング率が 70 GP a以下で 引張弾性限強度が 7 5 OMP a以上である請求の範囲第 1〜 1 1項のいずれ かに記載のチタン合金。

1 3. 50%以上の前記冷間加工組織を有し、 平均ヤング率が 65 GP a以下 で引張^性限強度が 80 OMP a以上である請求の範囲第 12頃に記載のチ 夕ン合金。

14. 70%以上の前記冷間加工組織を有し、 平均ヤング率が 60 GP a以下 で引張弾性限強度が 85 OMP a以上である gf求の範開第 13ffiに記載のチ タン合金。

1 5. 90%以上の前記^間加工組織を有し、 平均ヤング率が 55 GP a以下 で引張弾性限強度か 900 MP a以上である請求の範囲第 14項に記載のチ タン合金。

1 6. 30〜60重:^ %の Va族 （バナジウム族） 元素と残部が実質的にチタ ンとからなる焼結合金であることを特徴とするチタン合金。

1 7. 全体を i 00重量％とした場合に、 ジルコニウム （Z r ) とハフニウム (Hf ) とスカンジウム （S c) とからなる金属元素群中の 1種以上の元索 を合計で 20重蛩％以下'きむ請求の範囲第 1 6項に記載のチタン合金。

1 8 - 合計で 20重量％以下のジルコニウム （Z r) とハフニウム （Hf ) とスカンジウム （S c) とからなる金属元素群中の 1種以上の元索と、 該金 属元索群中の 1棟以上の元素との合計が 30〜 60重量％となる Va族 （バ ナジゥム族） 元素と、 残部が実質的にチタンとからなる焼結合金であること を特徴とするチタン合金。

1 9. クロム （Cr) とモリブデン （Mo) とマンガン （Mn) と鉄 （F e ) とコノ、'ル卜 （C o) とニッケル （N i) と錫 (Sn) とからなる金属元素 群中の 1種類以上の元累を含む請求の範閉第 1 6〜 18項のいすれかに記載 のチタン合金。

20. 全体を 1 00重量％とした場合に、 前記クロムと前記モリブデンとは それそれ 20重量％以下であり、 前記マンガンと前記鉄と前記コパルトと前. 記ニッケルと前記錫とはそれそれ 10重量％以下である請求の範囲第 19項 に記載のチタン合金。

2 1. アルミニウム （A 1) を含む 求の範囲第 1 6〜20項のいすれかに 記載のチタン合金。

22. 全体を 1 00重 とした ¾合に、 前記アルミニウムは、 0. 3〜5

31量％である請求の範囲第 2 1項に記載のチタン合金。

23. 企体を 1 00重呈％とした場合に、 0. 08〜0. 6重 S%の酸素 （

0) を含む請求の範 第 1 6〜 22項のいずれかに記載のチタン合金。

24. 全体を 1 00重虽％とした場合に、 0. 05〜 1. 0重量％の炭素 （C

) を含む誚求の範囲第 16〜23項のいずれかに記載のチタン合金。

25. 全体を 1 00重量％とした場合に、 0. 05〜0- 8重量％の窒素 し

N) を含む請求の範囲第 1 6〜 24項のいすれかに記載のチタン合金。

26. 全体を 100重虽％とした場合に、 0. 0 1〜 1. 0重量％のホウ素

(B) を含む蘭求の範囲第 1 6〜2 5項のいずれかに記載のチタン合金。

27. 平均ヤング率が 75 GP a以下で引張弾性限強度が 700 MP a以上で ある請求の範囲第 1 6〜2 6¾のいずれかに記載のチタン合: ¾。

28. 前記焼結合金は、 30体積％以下の空孔を含む請求の範囲第 16〜27 項のいずれかに記載のチタン合金。

29. 前 id焼結合金は、 熱間加工により空孔が 5体稷％以下に緻密化された組 織をもつ請求の範囲第 16〜 28項のいず かに記載のチタン合金。

30. 1 0%以上の冷間加工組織を有し、 平均ヤング率が 70 GP a以下で引 張 5 性限強度が 750 MP a以上である請求の範囲第 1 6〜29項のいずれ かに記載のチタン合金。

3 1. ·50%以上の前記冷間加工組織を有し、 甲均ヤング率が 65 GP a以下 で引張弹性限強度が 800 MP a以上である諝求の範囲笫 30項に記載のチ タン合金。

32. 70%以上の前記冷間加工組蛾を有し、 平均ヤング率が 60 GP a以下 で引張弾性限強度が 85 OMP a以上である請求の範囲第 31項に記載のチ タン合金。

33. 90%以上の ¾記冷間加工組織を有し、 平均ヤング率が 55 GP a以下 で引張弾性限強度が 900 MP a以上である詰求の範囲第 32項に記載のチ 夕ン合金。

34. チタンと 30〜 60重量％の V a族元素とを含む少なくとも二種以上の 原料粉末を混合する混合工程と、

該涅合工程により得られた泡合粉末を所定形状の成形体に成形する成形ェ 程と、

該成形工程で得られた成形体を加熱して焼結させる焼結工程と、 からなることを特徴とするチタン合金の製造方法。

35. 前記原料粉末は、 全体を 100重量％とした場合に、 ジルコニウム （Z r) とハフニウム （Hf) とスカンジウム （S c) とからなる金属元素群 Φ の 1種以上の元素を合計で 20重 S%以下含む請求の範囲第 34項に記載の チタン合金の製造方法。

36. チタンと、 合計で 20重量％以下のジルコニウム （Zr) とハフニウム (H f ) とスカンジウム （S c) とからなる金属元素群中の 1種以上の元素 と、 該金厲元素群中の 1種以上の元素との合計が 30〜60重 S%となる V a族 （バナジウム族） 元素とを含む少なくとも二種以上の原料粉末を混合す る混合工程と、

該混合工程により得られた混合粉末を所定形状の成形体に成形する成形ェ 程と、

該成形工程で得られた成形体を加熱して焼結させる焼結工程と、

からなることを特徴とするチタン台金の製造方法。

37. チタンと少なくとも 30〜 60電¾%の V a族元素とを含む原料粉末を 所定形状の容器に充填する充填工程と、

該充填工程後に熱間静水圧法 （H IP法） を用いて該容器中の該原料粉末 を焼結させる焼結工程と、 からなることを特徴とするチタン合金の製造方法。

38. ίί記原料粉末は、 全体を 100重蛍％とした場合に、 ジルコニウム （Ζ r) とハフ^ウム （Hf) とスカンジウム （S c) とからなる^属元素群中 の 1毺以上の元素を合計で 20重虽％以下含む謂求の範囲第 37項に記載の チタン合金の製造方法。

39. チタンと、 合計で 20重量％以下のジルコニウム （Z r) とハフニウム

(Hf ) とスカンジウム （S c) とからなる金属元素群中の 1種以上の元素' と、 該金属元素群中の 1種以上の元素との合計が 30〜60重虽％となる V a族 （バナジウム族） 元索とを少なくとも含む原料粉末を所定形状の容器に 充垓する充填工程と、

«Ϊ亥充填工程後に熱間静水圧法 （HIP法） を用いて該容器中の該原料粉来 を焼結させる焼結工程と、

からなることを特徴とするチタン合金の製造方法。

40- 前記原料粉末は、 さらに、 クロム、 マンガン、 コノヽ-ルト、 ニッケル、 モ リブデン、 鉄、 錫、 アルミニウム、 酸素、 崗索、 窒素およびホウ素の少なく とも一種以上の元索を含む諳求の範囲第 34〜39項のいずれかに記載のチ タン合金の製造方法。

41. 前記原料粉末は、 純金属粉末および Zまたは合金粉末の 2種以上からな' る諝求の範囲第 34〜 36項のいすれかに記載のチタン合金の製造方法。

42. 前記原料粉末は、 チタンと少なく とも Va族元素とを含む合金粉末から なる請求の範囲第 37〜39項のいずれかに記載のチタン合金。

43. さらに、 前 33焼結丄程後に得られた焼結体を熱間加工して該焼結体の組 總を緻密化させる熱間加工工程を有する請求の範囲第 34〜42項のいすれ かに記載のチタン合金の製造方法 _c

44. さらに、' 前記焼結工程後に得られた焼結体を索材または製品に冷問成形 する冷間加工工程を有する請求の範囲第 34〜43項のいすれかに記載のチ 夕ン合金の製造方法。