JPH06102814B2 - 耐酸化性チタン系合金 - Google Patents
耐酸化性チタン系合金Info
- Publication number
- JPH06102814B2 JPH06102814B2 JP2110740A JP11074090A JPH06102814B2 JP H06102814 B2 JPH06102814 B2 JP H06102814B2 JP 2110740 A JP2110740 A JP 2110740A JP 11074090 A JP11074090 A JP 11074090A JP H06102814 B2 JPH06102814 B2 JP H06102814B2
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- JP
- Japan
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- titanium
- cold
- impurity
- weight
- alloy
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- Expired - Lifetime
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-
- 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
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- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Metal Rolling (AREA)
- Materials For Medical Uses (AREA)
- Laminated Bodies (AREA)
- Heat Treatment Of Sheet Steel (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 （発明の分野） 本発明は、良好な耐酸化性及び良好な冷間加工性の組合
せにより特徴づけられているチタン系合金、該合金の冷
間変形された箔製品及びその製法に関するものである。
せにより特徴づけられているチタン系合金、該合金の冷
間変形された箔製品及びその製法に関するものである。
（従来技術の記載） 少くとも816℃（1500°Ｆ）までの温度域で良好な耐酸
化性をもち、しかも、一般的方法で箔の厚さに冷間圧延
可能なチタン系合金の需要がある。これらの性質をもつ
製品、殊に箔の形の製品は、チタン系合金製品の金属マ
トリックスの複合材に利用される。このタイプの箔製品
は、特に超音速で飛行する飛行機の製造に使用される材
料として有利である。
化性をもち、しかも、一般的方法で箔の厚さに冷間圧延
可能なチタン系合金の需要がある。これらの性質をもつ
製品、殊に箔の形の製品は、チタン系合金製品の金属マ
トリックスの複合材に利用される。このタイプの箔製品
は、特に超音速で飛行する飛行機の製造に使用される材
料として有利である。
該合金は箔にして種々利用されるので、熱間及び冷間圧
延装置のような連続的ストリップ（strip）即ち帯板の
製造のための一般的装置及びその作業手順を、箔の寸法
のものに変換することが必要となる。このような変換の
ためには該合金が安定又は準安定であらうβ−タイプ合
金がよい。α−β及びα−タイプのような他のタイプの
チタン系合金の連続ストリップを製造する工業用の方法
及び装置が入手できないからである。超音速飛行の間、
合金が極端に高い温度にさらされるから、合金の耐酸化
性は超音速飛行機製造に重要である。これらの温度条件
下で合金は酸化に耐える必要がある。
延装置のような連続的ストリップ（strip）即ち帯板の
製造のための一般的装置及びその作業手順を、箔の寸法
のものに変換することが必要となる。このような変換の
ためには該合金が安定又は準安定であらうβ−タイプ合
金がよい。α−β及びα−タイプのような他のタイプの
チタン系合金の連続ストリップを製造する工業用の方法
及び装置が入手できないからである。超音速飛行の間、
合金が極端に高い温度にさらされるから、合金の耐酸化
性は超音速飛行機製造に重要である。これらの温度条件
下で合金は酸化に耐える必要がある。
現在、高温度での耐酸化性と一般の方法による箔の製造
が充分にできる冷間圧延性との組合せをもつ合金は存在
しない。
が充分にできる冷間圧延性との組合せをもつ合金は存在
しない。
（発明の要約） 従って、本発明の第１の目的は、少くとも816℃（1500
°Ｆ）の温度で良好な耐酸化性と、連続冷間圧延法によ
るシート（sheet）又は箔への加工ができる良好な冷間
圧延性との組合せをもつチタン系合金を提供することで
ある。
°Ｆ）の温度で良好な耐酸化性と、連続冷間圧延法によ
るシート（sheet）又は箔への加工ができる良好な冷間
圧延性との組合せをもつチタン系合金を提供することで
ある。
発明の他の目的は、以後に述べる性質をもつ箔製品及び
それを製造する方法を提供することである。
それを製造する方法を提供することである。
本発明により、少くとも816℃（1500°Ｆ）の温度で良
好な耐酸化性及び良好な冷間加工性及び冷間変形により
少くとも約80％変形を可能とする冷間圧延性の組合せに
より特徴づけられたチタン系合金を提供している。合金
は重量％で、モリブデン14から20％、ニオブ1.5から5.5
％、ケイ素0.15から0.55％、不純物としてアルミニウム
3.5％まで、不純物として酸素0.25％及び残り実質的に
チタンよりなる。発明による好ましい組成は、モリブデ
ン14から16％、ニオブ2.5から3.5％、ケイ素0.15から0.
25％、不純物としてアルミニウム2.5から3.5％、不純物
として酸素0.12から0.16％及び残り実質的にチタンであ
る。
好な耐酸化性及び良好な冷間加工性及び冷間変形により
少くとも約80％変形を可能とする冷間圧延性の組合せに
より特徴づけられたチタン系合金を提供している。合金
は重量％で、モリブデン14から20％、ニオブ1.5から5.5
％、ケイ素0.15から0.55％、不純物としてアルミニウム
3.5％まで、不純物として酸素0.25％及び残り実質的に
チタンよりなる。発明による好ましい組成は、モリブデ
ン14から16％、ニオブ2.5から3.5％、ケイ素0.15から0.
25％、不純物としてアルミニウム2.5から3.5％、不純物
として酸素0.12から0.16％及び残り実質的にチタンであ
る。
発明の合金は良好な耐酸化性をもち、その耐酸化性は、
同じ温度及び同じ時間の条件で酸化による重量増を測定
するとき、工業用純チタンの重量増に比し0.1倍の重量
増により示される。
同じ温度及び同じ時間の条件で酸化による重量増を測定
するとき、工業用純チタンの重量増に比し0.1倍の重量
増により示される。
合金は0.254cm（0.1インチ）以下の厚さをもつ冷間圧下
シート又は箔の形にあるであらう。
シート又は箔の形にあるであらう。
発明の方法により、シート又は箔を含むであらう平坦な
圧延製品が、合金の熱間圧延コイル（coil）又はシート
を冷間圧延することにより、0.254cm（0.1インチ）以下
の厚さをもつシート又は箔製品を形成するように10から
80％の範囲内で冷間変形される。
圧延製品が、合金の熱間圧延コイル（coil）又はシート
を冷間圧延することにより、0.254cm（0.1インチ）以下
の厚さをもつシート又は箔製品を形成するように10から
80％の範囲内で冷間変形される。
（好ましい実施態様の詳細な説明） 発明に導く、及び発明を論証する実験において、基剤合
金として重量％で、モリブデン15％、残りチタンの合金
を利用して実験合金が作られ試験された。この基剤合金
に、種々のβ−安定化元素が、重量で５％までの量、単
独又は組合せで添加された。中性元素即ちスズ及びジル
コニウムも、α安定剤元素アルミニウムと同時に基剤組
成に関して評価された。
金として重量％で、モリブデン15％、残りチタンの合金
を利用して実験合金が作られ試験された。この基剤合金
に、種々のβ−安定化元素が、重量で５％までの量、単
独又は組合せで添加された。中性元素即ちスズ及びジル
コニウムも、α安定剤元素アルミニウムと同時に基剤組
成に関して評価された。
個々の合金は250gボタン溶融物として融された。これら
は厚さ0.254cm（0.100インチ）に熱間圧延によりシート
に転換され、40％変形により0.152cm（0.060インチ）の
厚さに冷間圧延された。冷間圧延ステップが、連続スト
リップ加工のため種々の合金の適合の予備尺度として使
用された。冷間圧延の間クラックを生じた合金は、評価
においてそれ以上考慮されなかった。641℃（1200°
Ｆ）及び816℃（1500°Ｆ）の温度での発明による合金
の耐酸化性が一般のグレイド（grade）２チタン及び一
般のチタン系合金に比較された。
は厚さ0.254cm（0.100インチ）に熱間圧延によりシート
に転換され、40％変形により0.152cm（0.060インチ）の
厚さに冷間圧延された。冷間圧延ステップが、連続スト
リップ加工のため種々の合金の適合の予備尺度として使
用された。冷間圧延の間クラックを生じた合金は、評価
においてそれ以上考慮されなかった。641℃（1200°
Ｆ）及び816℃（1500°Ｆ）の温度での発明による合金
の耐酸化性が一般のグレイド（grade）２チタン及び一
般のチタン系合金に比較された。
表−１に存在する酸化テスト結果からみられるであらう
ように、発明による合金は特に816℃（1500°Ｆ）のテ
スト温度で、一般の材料より大変大きな耐酸化性を示し
た。発明による合金の耐酸化性はTi−14Al−2lNb合金よ
り幾分低かったが、この合金は薄いシート又は箔を作る
のに大変困難でコストがかかる。
ように、発明による合金は特に816℃（1500°Ｆ）のテ
スト温度で、一般の材料より大変大きな耐酸化性を示し
た。発明による合金の耐酸化性はTi−14Al−2lNb合金よ
り幾分低かったが、この合金は薄いシート又は箔を作る
のに大変困難でコストがかかる。
発明による合金は、表−２に示される曲げテストデータ
ーにより示されたように、高度に成形性がある。
ーにより示されたように、高度に成形性がある。
発明の合金は高強度水準に熱処理され、表−３に示され
るように適切な延性を保持するであらう。
るように適切な延性を保持するであらう。
表−３のデーターは、特に発明による合金の酸素含量増
加の強度効果を示している。
加の強度効果を示している。
表−４に示されたように、同一テストに使用された２つ
の付加的一般材料に比し、発明の合金は示された希釈酸
において大きい改良された耐腐蝕性を示している。
の付加的一般材料に比し、発明の合金は示された希釈酸
において大きい改良された耐腐蝕性を示している。
表−５に示された組成の250g−ボタン溶融物から作られ
たシートの注意深く秤られたクーポンは、48時間までの
時間循環空気中1500°Ｆ（816℃）の温度にさらされ
た。標本は再び秤られ、耐酸化性を決定する標準として
重量増加の％が使用された。
たシートの注意深く秤られたクーポンは、48時間までの
時間循環空気中1500°Ｆ（816℃）の温度にさらされ
た。標本は再び秤られ、耐酸化性を決定する標準として
重量増加の％が使用された。
表−５に報じられたように、酸化テストにより、基剤合
金の改変にもっとも見込みがある個々の合金元素はニオ
ブ、タンタル及びケイ素である。アルミニウムも又比較
的僅かな効果を有し、準安定β−合金に望ましい、脆化
ω相の生成における阻止効果のためである。又表−５の
結果より、耐酸化性における種々の元素の効果が相加的
でありえることも確立された。例えば、Ti-15Mo-5Nb-0.
5Si合金の増加重量はTi-15Mo-5Nb合金、Ti-15Mo-0.5Si
合金のいずれかにより多少少なかった。（元素記号の前
の数値はその元素の含量重量％を示す） 表−５のデーターは15％以上に基剤合金のモリブデン含
量の増加が耐酸化性に利点をもたないことを示し、密度
と常時に合金のコストを増加する見地から望ましくない
であらう。同様に、２から５％にニオブ含量を増すこと
は耐酸化性にあまり効果がないか、効果がなく、同時に
後記のような望ましからぬ効果をもつであらう。表−５
のデーターは又、Ti-15Mo系合金に５％ジルコニウムの
添加が耐酸化性に著しく悪効果をもったことを示してい
る。
金の改変にもっとも見込みがある個々の合金元素はニオ
ブ、タンタル及びケイ素である。アルミニウムも又比較
的僅かな効果を有し、準安定β−合金に望ましい、脆化
ω相の生成における阻止効果のためである。又表−５の
結果より、耐酸化性における種々の元素の効果が相加的
でありえることも確立された。例えば、Ti-15Mo-5Nb-0.
5Si合金の増加重量はTi-15Mo-5Nb合金、Ti-15Mo-0.5Si
合金のいずれかにより多少少なかった。（元素記号の前
の数値はその元素の含量重量％を示す） 表−５のデーターは15％以上に基剤合金のモリブデン含
量の増加が耐酸化性に利点をもたないことを示し、密度
と常時に合金のコストを増加する見地から望ましくない
であらう。同様に、２から５％にニオブ含量を増すこと
は耐酸化性にあまり効果がないか、効果がなく、同時に
後記のような望ましからぬ効果をもつであらう。表−５
のデーターは又、Ti-15Mo系合金に５％ジルコニウムの
添加が耐酸化性に著しく悪効果をもったことを示してい
る。
表−５に記された合金の評価の見地から、４合金が18−
ポンドインゴットとして溶融され、シートに加工され
た。641℃（1200°Ｆ）及び816℃（1500°Ｆ）の温度で
の、これら合金の酸化テストの結果がグレード２チタン
に比較され、表−６に示されている。
ポンドインゴットとして溶融され、シートに加工され
た。641℃（1200°Ｆ）及び816℃（1500°Ｆ）の温度で
の、これら合金の酸化テストの結果がグレード２チタン
に比較され、表−６に示されている。
表−６の４試料に対するシート成形性の測定として、曲
延性が表−７に示されている。
延性が表−７に示されている。
こゝに報じたテスト結果からみられるであらうように、
発明の合成は冷間圧延能と耐酸化性のこれまでえられな
かった組合せを示している。それは箔の製造を含む0.25
4cm（0.1インチ）以下の厚さの製品に合金の加工を許
す。
発明の合成は冷間圧延能と耐酸化性のこれまでえられな
かった組合せを示している。それは箔の製造を含む0.25
4cm（0.1インチ）以下の厚さの製品に合金の加工を許
す。
工業用純チタンなる語は治金技術で有名で、その定義は
アメリカ材料試験協会B265−72による。
アメリカ材料試験協会B265−72による。
実施例において、及び明細書を通じて全ての部及び％
は、他のことわりのない限り重量％による。
は、他のことわりのない限り重量％による。
Claims (8)
- 【請求項１】少くとも816℃（1500°Ｆ）の温度での良
好な耐酸化性、良好な冷間成形性及び少くとも80％冷間
変形を可能とする冷間圧延性との組合せにより特徴づけ
られたチタン系合金であって、該合金が、重量％で、モ
リブデン14から20％、ニオブ1.5から5.5％、ケイ素0.15
から0.55％、不純物としてアルミニウム3.5％まで、不
純物として酸素0.25％まで及び残り実質的にチタンより
なることを特徴とする耐酸化性チタン系合金。 - 【請求項２】該合金が、重量％で、モリブデンが14から
16％、ニオブが2.5から3.5％、ケイ素が0.15から0.25
％、不純物としてアルミニウムが2.5から3.5％、不純物
として酸素が0.12から0.16％及び残り実質的にチタンよ
りなる請求項（１）の耐酸化性チタン系合金。 - 【請求項３】同じ温度、同じ時間の条件での酸化による
重量増を測定するとき、工業用純チタンの重量増に比し
0.1倍の重量増により示される良好な耐酸化性をもつ請
求項（１）又は（２）の耐酸化性チタン系合金。 - 【請求項４】少くとも816℃（1500°Ｆ）の温度での良
好な耐酸化性、良好な冷間成形性及び0.254cm（0.1イン
チ）以下の厚さの箔にできる冷間圧延性の組合せにより
特徴づけられた冷間変形チタン系合金箔製品であって、
該合金が、重量％で、モリブデン14から20％、ニオブ1.
5から5.5％、ケイ素0.15から0.55％、不純物としてアル
ミニウム3.5％まで、不純物として酸素0.25％まで、及
び残り実質的にチタンよりなることを特徴とする冷間変
形チタン系合金箔製品。 - 【請求項５】該合金が、重量％で、モリブデンが14から
16％、ニオブが2.5から3.5％、ケイ素が0.15から0.25
％、不純物としてアルミニウムが2.5から3.5％、不純物
として酸素が0.12から0.16％及び残り実質的にチタンよ
りなる請求項（４）のチタン系合金箔製品。 - 【請求項６】同じ温度、同じ時間の条件での酸化による
重量増を測定するとき、工業用純チタンの重量増に比し
0.1倍の重量増により示される良好な耐酸化性をもつ請
求項（４）又は（５）の製品。 - 【請求項７】少くとも816℃（1500°Ｆ）の温度で耐酸
化性をもち、同じ温度、同じ時間の条件での酸化による
重量増を測定するとき、工業用純チタンの重量増に比し
0.1倍の重量増により特徴づけられたシート又は箔を含
むチタン系合金平坦圧延製品を製造する方法であって、
該方法が、重量％で、モリブデン14から20％、ニオブ1.
5から5.5％、ケイ素0.15から0.55％、不純物としてアル
ミニウム3.5％まで、不純物として酸素0.25％まで、及
び残り実質的にチタンよりなるチタン系合金の熱間圧延
コイル又はシートを作り、該熱間圧延シートを10％から
80％の範囲内に冷間変形を行うよう該熱間圧延シートを
冷間圧延し、0.254cm（0.1インチ）以下の厚さをもつチ
タン系合金シート又は箔製品を製造することを特徴とす
る製造方法。 - 【請求項８】該合金が、重量％で、モリブデン14から16
％、ニオブ1.5から3.5％、ケイ素0.15から0.25％、不純
物としてアルミニウム2.5から3.5％、不純物として酸素
0.12から0.16％及び残り実質的にチタンである請求項
（７）の製造方法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US07/345,572 US4980127A (en) | 1989-05-01 | 1989-05-01 | Oxidation resistant titanium-base alloy |
| US345,572 | 1989-05-01 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02298229A JPH02298229A (ja) | 1990-12-10 |
| JPH06102814B2 true JPH06102814B2 (ja) | 1994-12-14 |
Family
ID=23355566
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2110740A Expired - Lifetime JPH06102814B2 (ja) | 1989-05-01 | 1990-04-27 | 耐酸化性チタン系合金 |
Country Status (8)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4980127A (ja) |
| EP (1) | EP0396338B1 (ja) |
| JP (1) | JPH06102814B2 (ja) |
| AT (1) | ATE120243T1 (ja) |
| CA (1) | CA2014970C (ja) |
| DE (1) | DE69017944T2 (ja) |
| DK (1) | DK0396338T3 (ja) |
| ES (1) | ES2072979T3 (ja) |
Families Citing this family (32)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5296244A (en) * | 1991-06-19 | 1994-03-22 | Wm. Wrigley Jr. Company | Chewing gum containing aspartame and palatinose oligosaccharide |
| US5399365A (en) * | 1991-06-19 | 1995-03-21 | Wm. Wrigley Jr. Company | Chewing gum containing palatinose and/or palatinose oligosaccharide |
| US5298263A (en) * | 1991-06-19 | 1994-03-29 | Wm. Wrigley Jr. Company | Chewing gum coated with palatinose or palatinose oligosaccharide |
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| US5443510A (en) * | 1993-04-06 | 1995-08-22 | Zimmer, Inc. | Porous coated implant and method of making same |
| WO1999035665A1 (en) * | 1998-01-08 | 1999-07-15 | E.I. Du Pont De Nemours And Company | Window foils for electron beam processors |
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