JPH01242743A - 耐熱チタン合金 - Google Patents
耐熱チタン合金Info
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- JPH01242743A JPH01242743A JP6861588A JP6861588A JPH01242743A JP H01242743 A JPH01242743 A JP H01242743A JP 6861588 A JP6861588 A JP 6861588A JP 6861588 A JP6861588 A JP 6861588A JP H01242743 A JPH01242743 A JP H01242743A
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- creep
- titanium alloy
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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。
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〕
この発明は、耐熱チタン合金、特に、高温強度およびク
リープ強度に優れた耐熱チタン合金に関するものである
。
リープ強度に優れた耐熱チタン合金に関するものである
。
チタン合金は軽くて強靭な機械的性質を有し。
特に、４５０℃程度までの温度域において高い比強度（
強度／密度）を示すことから、航空機用ジェットエンジ
ン材料として近年盛んに用いられている。チタン合金の
中で、最も一般に用いられているのはＴｉ −６Ａｔ−
４Ｖ合金であるが、この合金の使用可能温度範囲はせい
ぜい３００℃程度までである。この合金の耐熱性を高め
た合金として、Ｔｉ−６２４２８合金がＵ８パテント３
，８３３，３６３に開示されている。
強度／密度）を示すことから、航空機用ジェットエンジ
ン材料として近年盛んに用いられている。チタン合金の
中で、最も一般に用いられているのはＴｉ −６Ａｔ−
４Ｖ合金であるが、この合金の使用可能温度範囲はせい
ぜい３００℃程度までである。この合金の耐熱性を高め
た合金として、Ｔｉ−６２４２８合金がＵ８パテント３
，８３３，３６３に開示されている。
ジェットエンジン用チタン合金に要求される特性には、
高温強度、耐クリープ特性、耐酸化性などがあり、また
製造上、優れた鍛造性および溶接性も求められる。Ｔｉ
−６２４２８合金は、Ｓｉを添加することにより生じ
るコットレル効果により転位運動を抑え、高温強度やク
リープ強度を上昇させている。しかしながら、Ｓｉは高
温強度の小さいβ相安定化元素であるため、その効果は
５５０℃程度の温度域までであった。
高温強度、耐クリープ特性、耐酸化性などがあり、また
製造上、優れた鍛造性および溶接性も求められる。Ｔｉ
−６２４２８合金は、Ｓｉを添加することにより生じ
るコットレル効果により転位運動を抑え、高温強度やク
リープ強度を上昇させている。しかしながら、Ｓｉは高
温強度の小さいβ相安定化元素であるため、その効果は
５５０℃程度の温度域までであった。
そのため、これらのチタン合金も、航空機の高速度化を
目的とした高効率ジェットエンジンの開発の点からは十
分とは言えず、更に高温特性に優れた耐熱チタン合金の
開発が望まれている。
目的とした高効率ジェットエンジンの開発の点からは十
分とは言えず、更に高温特性に優れた耐熱チタン合金の
開発が望まれている。
そこで、この発明の目的は、上記従来の合金よりも高温
強度およびクリープ強度に優れた耐熱チタン合金を提供
することにある。
強度およびクリープ強度に優れた耐熱チタン合金を提供
することにある。
この発明は、Ａ１：５．ｓから６．５％、Ｓｎ：１．５
から３．０ ％、 Ｚｒ ： ０．７から５．０ ’％
、 Ｍｏ ： ０．７から３．０％、ｓｌ：ｏ、ｏ４か
ら０．１５％、Ｃ：０．０４から０．３０％、Ｏ：０．
１６％以下（以上重量％）、残り：Ｔ１および不可避不
純物からなり、且つ、Ａｅ−二十一と−：６．５から８
．０重量％を満足することに特徴を有するものである。
から３．０ ％、 Ｚｒ ： ０．７から５．０ ’％
、 Ｍｏ ： ０．７から３．０％、ｓｌ：ｏ、ｏ４か
ら０．１５％、Ｃ：０．０４から０．３０％、Ｏ：０．
１６％以下（以上重量％）、残り：Ｔ１および不可避不
純物からなり、且つ、Ａｅ−二十一と−：６．５から８
．０重量％を満足することに特徴を有するものである。
次に、この発明において成分組成を上記範囲に限定した
理由について説明する。
理由について説明する。
Ａｇ ： Ａｌは、α＋βの二相組織を得るためのα相
安定化元素として添加され、且つ強度上昇に寄与する。
安定化元素として添加され、且つ強度上昇に寄与する。
しかし、含有量が５．５％未満では、目的とする引張強
さ（特に高温強度）およびクリープ強度が得られず、一
方、含有量が６．５％を超えると、Ｔ１との間に脆化相
である、α２相（Ｔｉ３Ａｔ ）が析出して、機械的性
質（特に延性）を劣化させる。従って、この発明におい
ては、Ｍの添加量を５．５から６．５重量％の範囲に限
定した。
さ（特に高温強度）およびクリープ強度が得られず、一
方、含有量が６．５％を超えると、Ｔ１との間に脆化相
である、α２相（Ｔｉ３Ａｔ ）が析出して、機械的性
質（特に延性）を劣化させる。従って、この発明におい
ては、Ｍの添加量を５．５から６．５重量％の範囲に限
定した。
Ｓｎ： Ｓｎは、中性元素としてα相およびβ相の両方
に固溶し、強度上昇に寄与する。しかし、含有量が１．
５％未満では、目的とする強度が得られず、一方、含有
量が３．０％を超えると、密度が大きくなり、高比強度
であるというチタン合金の長所が損なわれ、しかも、
Ｔｉとの間に脆化相であるα２ 相（ｑｔｓｕ）が析出
して、機械的性質（特に延性）を劣化させる。従つて、
この発明においては、Ｓｏの添加量を１．５から３．０
重量％の範囲内に限定した。
に固溶し、強度上昇に寄与する。しかし、含有量が１．
５％未満では、目的とする強度が得られず、一方、含有
量が３．０％を超えると、密度が大きくなり、高比強度
であるというチタン合金の長所が損なわれ、しかも、
Ｔｉとの間に脆化相であるα２ 相（ｑｔｓｕ）が析出
して、機械的性質（特に延性）を劣化させる。従つて、
この発明においては、Ｓｏの添加量を１．５から３．０
重量％の範囲内に限定した。
Ｚｒ： Ｚｒは、中性元素としてα相およびβ相の両方
に固溶し１強度上昇に寄与する。しかし、含有量が０．
７％未満では、目的とする強度が得られず、一方、含有
量が５．０％を超えると、クリープ強度の小さいβ相の
体積率が大きくな９、クリープ強度が低下する。従って
、この発明においては、Ｚｒの添加量を０．７ から５
．０重量％の範囲内に限定した。
に固溶し１強度上昇に寄与する。しかし、含有量が０．
７％未満では、目的とする強度が得られず、一方、含有
量が５．０％を超えると、クリープ強度の小さいβ相の
体積率が大きくな９、クリープ強度が低下する。従って
、この発明においては、Ｚｒの添加量を０．７ から５
．０重量％の範囲内に限定した。
Ｍｏ：Ｍｏは、β相安定化元素として添加され、強度上
昇、特に室温強度の上昇に寄与する。しかし、含有量が
０．７％未満では、目的とする強度が得られず、一方、
含有量が３．０チを超えると、Ｚｒの添加の場合と同様
、高温強度やクリープ強度を低下させる。従って、この
発明においては ’ｋＡｏの添加量を０．ＴＩから３．
０重量−の範囲内に限定した。
昇、特に室温強度の上昇に寄与する。しかし、含有量が
０．７％未満では、目的とする強度が得られず、一方、
含有量が３．０チを超えると、Ｚｒの添加の場合と同様
、高温強度やクリープ強度を低下させる。従って、この
発明においては ’ｋＡｏの添加量を０．ＴＩから３．
０重量−の範囲内に限定した。
Ｓｉ： Ｓｉは、高温時の転位運動をコットレル効果に
より抑え、高温強度やクリープ強度の上昇に寄与する。
より抑え、高温強度やクリープ強度の上昇に寄与する。
しかし、含有量が０．０４％未満では、目的とする強度
が得られず、一方、含有量が０．１５％を超えると、Ｔ
１と８１との化合物（Ｔｉ５Ｓ１３等）を形成し、延性
等の機械的性質を劣化させ、しかも、５５０℃以上の温
度域において高温強度やクリープ強度の低下をもたらす
。
が得られず、一方、含有量が０．１５％を超えると、Ｔ
１と８１との化合物（Ｔｉ５Ｓ１３等）を形成し、延性
等の機械的性質を劣化させ、しかも、５５０℃以上の温
度域において高温強度やクリープ強度の低下をもたらす
。
従って、この発明においては、Ｓｉの添加量を０．０４
から０．１５重量％の範囲内に限定した。
から０．１５重量％の範囲内に限定した。
Ｃ：Ｃは、主にα相に固溶し、室温の強度上昇のみなら
ず、高温強度とクリープ強度の上昇に寄与する。しかし
ながら、含有量が０．０４％未満では、目的とする強度
が得られず、一方、含有量がｏ、３ｏ％を超えるとチタ
ンの炭化物が析出して、延性を損なう。従って、この発
明においては、Ｃの添加量を０．０４から０．３０重量
％の範囲内に限定した。
ず、高温強度とクリープ強度の上昇に寄与する。しかし
ながら、含有量が０．０４％未満では、目的とする強度
が得られず、一方、含有量がｏ、３ｏ％を超えるとチタ
ンの炭化物が析出して、延性を損なう。従って、この発
明においては、Ｃの添加量を０．０４から０．３０重量
％の範囲内に限定した。
０：０は、主にα相に固溶し、室温の強度上昇のみなら
ず、高温強度とクリープ強度の上昇に寄与する。しかし
ながら、含有量が０．１６％を超えると延性が低下する
。従って、この発明においては、０の添加量を０．１６
重量％以下に限定した。
ず、高温強度とクリープ強度の上昇に寄与する。しかし
ながら、含有量が０．１６％を超えると延性が低下する
。従って、この発明においては、０の添加量を０．１６
重量％以下に限定した。
Ｍ −１−−４−−、６，５から８．０重量％に限定し
たのは、次の理由による。即ち、これはチタン合金のア
ルミ当量と呼ばれ、この値が８％を超えると。
たのは、次の理由による。即ち、これはチタン合金のア
ルミ当量と呼ばれ、この値が８％を超えると。
Ｔｉ３Ａｌ等の金属間化合物が生成し、延性を損なうの
で好ましくない。また、この値が６．５％未満では、室
温強度、高温強度およびクリープ強度が小さくなる。従
って、この発明においては、上記値を６．５から８．０
重量％の範囲内に限定した。
で好ましくない。また、この値が６．５％未満では、室
温強度、高温強度およびクリープ強度が小さくなる。従
って、この発明においては、上記値を６．５から８．０
重量％の範囲内に限定した。
アルゴンガス雰囲気アーク溶解炉にてインゴットを溶製
した。これを、熱間鍛造および熱間圧延を行い、厚さマ
ーの板材に加工した。β晶の粗大化を防ぐため、および
、等軸α晶組織を得るために、熱間圧延時の加熱を、β
変態点を３０℃下回る温度で実施した。これらの材料を
、β変態点を１５〜３０℃下回る温度にて１時間焼鈍し
、この後、空冷し、さらに、６００℃にて８時間の時効
処理を行い、供試材とした。本発明チタン合金の成分組
成および室温引張試験の結果を第１表に示し、高温引張
試験およびクリープ試験の結果を第３表に示す。また、
従来チタン合金、比較チタン合金の成分組成および室温
引張試験の結果を第２表に示し、高温引張試験およびク
リープ試験の結果を第４表に示す。ただし、比較チタン
合金１６゜１７および２２は、室温引張シ試験時の伸び
が１０チ未満と小さく、実用に耐えないため、高温引張
り試験及びクリープ試験を実施しなかった。第３表およ
び第４表に示す高温引張試験は、６００℃においておこ
なったものである。また、同表中の最小クリープ速度（
％／ｈ、ｒ ）は、温度５１０℃、応力ｚ４．６Ｋｇｔ
／−において行ったクリープ試験の時間−伸び曲線から
求めたものである。高温引張試験およびクリープ試験は
、大気中で実施した。
した。これを、熱間鍛造および熱間圧延を行い、厚さマ
ーの板材に加工した。β晶の粗大化を防ぐため、および
、等軸α晶組織を得るために、熱間圧延時の加熱を、β
変態点を３０℃下回る温度で実施した。これらの材料を
、β変態点を１５〜３０℃下回る温度にて１時間焼鈍し
、この後、空冷し、さらに、６００℃にて８時間の時効
処理を行い、供試材とした。本発明チタン合金の成分組
成および室温引張試験の結果を第１表に示し、高温引張
試験およびクリープ試験の結果を第３表に示す。また、
従来チタン合金、比較チタン合金の成分組成および室温
引張試験の結果を第２表に示し、高温引張試験およびク
リープ試験の結果を第４表に示す。ただし、比較チタン
合金１６゜１７および２２は、室温引張シ試験時の伸び
が１０チ未満と小さく、実用に耐えないため、高温引張
り試験及びクリープ試験を実施しなかった。第３表およ
び第４表に示す高温引張試験は、６００℃においておこ
なったものである。また、同表中の最小クリープ速度（
％／ｈ、ｒ ）は、温度５１０℃、応力ｚ４．６Ｋｇｔ
／−において行ったクリープ試験の時間−伸び曲線から
求めたものである。高温引張試験およびクリープ試験は
、大気中で実施した。
第 ３ 表
第 ４ 表
第３表から明らかなように１本発明チタン合金は、６０
０℃における高温引張強度が６７にｇｔ／ｄ以上と大き
く、しかも、５１０℃、応力２４．６Ｋｇ ｆ／−にお
ける最小クリープ速度が、０．６４Ｘ１０−３％／ｈｒ
以下と小さく、比較チタン合金および従来チタン合
金Ｔｉ −６Ａｔ −４Ｖ 、 Ｔｉ −６ＡＬ−２Ｓ
ｎ −４Ｚｒ−２Ｍｏと比較して非常に優れている。ま
た、本発明チタン合金は、室温においても１ｏ５ＫＢ／
−以上の大きな引張強さと１ｚ、ｓ％以上の大きな伸び
とを合わせ持っておシ、室温から高温までの広い温度範
囲において、非常に優れた機械的性質を有していること
がわかる。
０℃における高温引張強度が６７にｇｔ／ｄ以上と大き
く、しかも、５１０℃、応力２４．６Ｋｇ ｆ／−にお
ける最小クリープ速度が、０．６４Ｘ１０−３％／ｈｒ
以下と小さく、比較チタン合金および従来チタン合
金Ｔｉ −６Ａｔ −４Ｖ 、 Ｔｉ −６ＡＬ−２Ｓ
ｎ −４Ｚｒ−２Ｍｏと比較して非常に優れている。ま
た、本発明チタン合金は、室温においても１ｏ５ＫＢ／
−以上の大きな引張強さと１ｚ、ｓ％以上の大きな伸び
とを合わせ持っておシ、室温から高温までの広い温度範
囲において、非常に優れた機械的性質を有していること
がわかる。
第１図に、横軸にＣ含有量（重量％）を、縦軸に温度５
１０℃、応力２４．６〜で／−のクリープ試験における
最小クリープ速度を示す。ここにおいて、曲線における
実線の部分１は、本発明チタン合金の実験値をプロット
した部分を示し、点線の部分２は、比較チタン合金の実
験値をプロットした部分を示し、Δ印３は従来チタン合
金の実験値をプロットした点を示す。
１０℃、応力２４．６〜で／−のクリープ試験における
最小クリープ速度を示す。ここにおいて、曲線における
実線の部分１は、本発明チタン合金の実験値をプロット
した部分を示し、点線の部分２は、比較チタン合金の実
験値をプロットした部分を示し、Δ印３は従来チタン合
金の実験値をプロットした点を示す。
第１図から明らかなように、Ｃ含有量が０．０４〜０．
３０重量％の範囲で０．６４ Ｘ １０””以下の最小
クリープ速度の値を示しており、その範囲に満たないＣ
含有量（重量％）では、最小クリープ速度が大きい。一
方、Ｃ含有量（重量％）をその範囲を超えて添加すると
、最小クリープ速度は良くならず、第２表かられかるよ
うに室温における延性が５．６％と非常に劣化する。
３０重量％の範囲で０．６４ Ｘ １０””以下の最小
クリープ速度の値を示しており、その範囲に満たないＣ
含有量（重量％）では、最小クリープ速度が大きい。一
方、Ｃ含有量（重量％）をその範囲を超えて添加すると
、最小クリープ速度は良くならず、第２表かられかるよ
うに室温における延性が５．６％と非常に劣化する。
第２図において、横軸にＣ含有量（重量％）を、縦軸に
温度６００℃における引張試験の結果を示す。ここにお
いて、曲線における実線の部分１は、本発明チタン合金
の実験値をプロットした部分を示し、点線の部分２は比
較チタン合金および従来チタン合金の実験値をプロット
した部分を示す。
温度６００℃における引張試験の結果を示す。ここにお
いて、曲線における実線の部分１は、本発明チタン合金
の実験値をプロットした部分を示し、点線の部分２は比
較チタン合金および従来チタン合金の実験値をプロット
した部分を示す。
第２図から明らかなように、Ｃ含有量が０．０４〜０．
３０重量％の範囲で６７にｙ ｆ／ｌ！ｊ 以上の引
張強さを示しておシ、その範囲に満たないＣ含有量（重
量％）では、引張強さが小さい。
３０重量％の範囲で６７にｙ ｆ／ｌ！ｊ 以上の引
張強さを示しておシ、その範囲に満たないＣ含有量（重
量％）では、引張強さが小さい。
これらのことから、Ｃ含有量が０．０４〜０．３０重量
％の範囲において、優れた機械的性質（室温強度、高温
強度およびクリープ強度）が得られることが明らかとな
った。
％の範囲において、優れた機械的性質（室温強度、高温
強度およびクリープ強度）が得られることが明らかとな
った。
以上説明したように、この発明によれば、Ｃ含有量を０
．０４〜０．３０重量％の範囲にすることによって、室
温から高温までの広い温度範囲において、大きな引張強
度およびクリープ強度を得ることができ、その結果、航
空宇宙用材料を始めとして、その優れた比強度、高温特
性から、各種産業分野において広く用いることができる
といった有用な効果がもたらされる。
．０４〜０．３０重量％の範囲にすることによって、室
温から高温までの広い温度範囲において、大きな引張強
度およびクリープ強度を得ることができ、その結果、航
空宇宙用材料を始めとして、その優れた比強度、高温特
性から、各種産業分野において広く用いることができる
といった有用な効果がもたらされる。
第１図は、本発明チタン合金、比較チタン合金、そして
従来チタン合金と最小クリープ速度との関係を示すグラ
フ、第２図は、本発明チタン合液、比較チタン合金、そ
して従来チタン合金と高温引張特性（０，２チ耐力およ
び引張強さ］との関係を示すグラフである。 第１図 Ｃ含有量 （重量％）
従来チタン合金と最小クリープ速度との関係を示すグラ
フ、第２図は、本発明チタン合液、比較チタン合金、そ
して従来チタン合金と高温引張特性（０，２チ耐力およ
び引張強さ］との関係を示すグラフである。 第１図 Ｃ含有量 （重量％）
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ Ａｌ：５．５から６．５％、 Ｓｎ：１．５から３．０％、 Ｚｒ：０．７から５．０％、 Ｍｏ：０．７から３．０％、 Ｓｉ：０．０４から０．１５％、 Ｃ：０．０４から０．３０％、 Ｏ：０．１６％以下（以上重量％）、 残り：Ｔｉおよび不可避不純物 からなり、且つ、 Ａｌ＋Ｓｎ／３＋Ｚｒ／６：６．５から８．０重量％を
満足することを特徴とする耐熱チタン合金。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63068615A JPH0621305B2 (ja) | 1988-03-23 | 1988-03-23 | 耐熱チタン合金 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63068615A JPH0621305B2 (ja) | 1988-03-23 | 1988-03-23 | 耐熱チタン合金 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01242743A true JPH01242743A (ja) | 1989-09-27 |
| JPH0621305B2 JPH0621305B2 (ja) | 1994-03-23 |
Family
ID=13378841
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63068615A Expired - Lifetime JPH0621305B2 (ja) | 1988-03-23 | 1988-03-23 | 耐熱チタン合金 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0621305B2 (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2000005425A1 (en) * | 1998-07-21 | 2000-02-03 | Kabushiki Kaisha Toyota Chuo Kenkyusho | Titanium-based composite material, method for producing the same and engine valve |
| JP2009531546A (ja) * | 2006-03-30 | 2009-09-03 | スネクマ | チタン合金で作製された熱機械部品の熱処理方法および製造方法と、これらの方法から得られる熱機械部品 |
| JP2020152971A (ja) * | 2019-03-20 | 2020-09-24 | 日本製鉄株式会社 | チタン合金棒材及びその製造方法 |
| JP2020152970A (ja) * | 2019-03-20 | 2020-09-24 | 日本製鉄株式会社 | チタン合金棒材及びその製造方法 |
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| US3833363A (en) * | 1972-04-05 | 1974-09-03 | Rmi Co | Titanium-base alloy and method of improving creep properties |
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| US4639281A (en) * | 1982-02-19 | 1987-01-27 | Mcdonnell Douglas Corporation | Advanced titanium composite |
-
1988
- 1988-03-23 JP JP63068615A patent/JPH0621305B2/ja not_active Expired - Lifetime
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Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0621305B2 (ja) | 1994-03-23 |
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