JPH0361341A

JPH0361341A - High strength titanium alloy having excellent workability

Info

Publication number: JPH0361341A
Application number: JP19786789A
Authority: JP
Inventors: Yasuhisa Fujita; 康久藤田; Koichi Masahashi; 幸一正橋; Natsuo Yugawa; 湯川　夏夫; Masahiko Morinaga; 正彦森永
Original assignee: Aichi Steel Corp
Current assignee: Aichi Steel Corp
Priority date: 1989-07-28
Filing date: 1989-07-28
Publication date: 1991-03-18

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。(57) [Summary] This bulletin contains application data before electronic filing, so abstract data is not recorded.

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は、優れた加工性ならびに高強度を有し。[Detailed description of the invention] [Industrial application field] The present invention has excellent workability and high strength.

かつ比較的安価な添加元素で構成される。チタン合金に
関する。It is composed of relatively inexpensive additive elements. Regarding titanium alloys.

[Prior art]

チタン合金は１強度が高く、軽量で、かつ耐食性に優れ
ている。そのため、これらの性質が要求される航空機用
材料、宇宙船用材料を中心に広範囲に使用されている。Titanium alloys have high strength, are lightweight, and have excellent corrosion resistance. Therefore, it is widely used mainly in materials for aircraft and spacecraft, which require these properties.

また、チタン合金の上記性質は、自動車部品。The above properties of titanium alloys are also used in automobile parts.

建築材料などの一般工業材分野にとっても大きな魅力で
あり、従来より注目されている。It is also a great attraction in the field of general industrial materials such as building materials, and has been attracting attention for a long time.

従来開発されているチタン合金の中で最も一般的なもの
としては、Ｔｉ　−６Ａ／！−４Ｖが知られている。The most common titanium alloy developed so far is Ti-6A/! -4V is known.

[Problem to be solved]

しかしながら、上記従来のチタン合金においては、高強
度を得るためには、均一な等軸組織であることが必要と
される。かかる組織を得るためには、一般に９５０°Ｃ
という高温において、熱間鍛造、熱間圧延を行う必要が
ある。However, in order to obtain high strength, the above-mentioned conventional titanium alloys require a uniform equiaxed structure. To obtain such a structure, the temperature is generally 950°C.
It is necessary to perform hot forging and hot rolling at such high temperatures.

しかし、一方、上記温度においては、変形抵抗が大きく
、必ずしも加工性が良いとは言えない。However, on the other hand, at the above-mentioned temperature, deformation resistance is large and workability is not necessarily good.

また、従来のチタン合金は、Ｖなど高価な元素を用いて
いるため、コストが高い。Furthermore, conventional titanium alloys use expensive elements such as V, resulting in high costs.

本発明はかかる従来の問題点に鑑み１加工性に優れ、高
強度、かつ安価なチタン合金を提供しようとするもので
ある。In view of these conventional problems, the present invention aims to provide a titanium alloy that has excellent workability, high strength, and is inexpensive.

[Means for solving problems]

本発明は９重量比で、／１３〜７％、Ｃｒ６〜１３％、
Ｆｅｌ〜４％を含有し、残部Ｔｉよりなることを特徴と
する加工性に優れた高強度チタン合金にある（第１発明
）。The present invention has a weight ratio of /13 to 7%, Cr6 to 13%,
A high-strength titanium alloy with excellent workability characterized by containing ~4% Fe and the remainder being Ti (first invention).

本発明のチタン合金は、従来のＴｉ−６Ａ／！−４Ｖ合
金を基礎として、特に高価なＶに代わる元素を探索する
と共に、加工性及び高強度に優れた性質を具備させるべ
く検討を重ねて、達成されたものである。The titanium alloy of the present invention is different from conventional Ti-6A/! This was achieved by searching for an element to replace particularly expensive V, based on the -4V alloy, and by conducting repeated studies to provide properties with excellent workability and high strength.

つまり、従来のＶ元素に代わる元素としてＣｒを用いる
と共にＦｅを従来より多くすることにより安価になし、
また加工性を向上させたのである。In other words, by using Cr as an element to replace the conventional V element and increasing Fe than before, it is possible to reduce the cost.
It also improved processability.

また、上記第１発明のを金ｍ威に、更にＳｎ０゜１〜５
％、Ｚｒ０．１〜５％、Ｓｉ０．１〜１゜５％の１種又
は２種以上を添加することにより。In addition, the above-mentioned first invention is added to gold, and further Sn0°1 to 5
%, Zr0.1 to 5%, and Si0.1 to 1.5%.

−層耐熱強度を向上させることができる（第２発明）。- The layer heat resistance strength can be improved (second invention).

次に、上記発明における成分限定理由につき説明する。Next, the reason for limiting the ingredients in the above invention will be explained.

Ａｌ２　：　３〜７％Ａｌは、α相に固溶して、α相を強化する元素である。Al2: 3-7% Al is an element that forms a solid solution in the α phase and strengthens the α phase.

そして、チタン合金の強度を確保するためには、３％以
上添加する必要がある。一方、７％を越えると金属間化
合物が析出し、脆化を生ずるおそれがある。In order to ensure the strength of the titanium alloy, it is necessary to add 3% or more. On the other hand, if it exceeds 7%, intermetallic compounds may precipitate and cause embrittlement.

Ｃｒ：６〜１３％Ｃｒは、主としてβ相に固溶して、β相を強化する。そ
して９強度を確保するためには、６％以上を添加する必
要がある。一方、１３％を越えると金属間化合物が析出
し、脆化を生ずるおそれがある。Cr: 6 to 13% Cr is mainly dissolved in the β phase to strengthen the β phase. In order to ensure 9 strength, it is necessary to add 6% or more. On the other hand, if it exceeds 13%, intermetallic compounds may precipitate and cause embrittlement.

Ｆｅｅｌ〜４％Ｆｅは、主としてβ相に固溶して、β相を強化する。Feel~4% Fe mainly forms a solid solution in the β phase and strengthens the β phase.

そして９強度を確保するためには、１％以上添加する必
要がある。一方、４％を越えると、材料を脆弱にするお
それがある。In order to ensure 9 strength, it is necessary to add 1% or more. On the other hand, if it exceeds 4%, the material may become brittle.

Ｓｎ：０．１〜５％Ｓｎは、チタン合金の耐熱強度を向上させる効果を有す
る。また、Ｓｎは、Ｔｉ素地中に固溶し。Sn: 0.1 to 5% Sn has the effect of improving the heat resistance strength of the titanium alloy. Moreover, Sn is dissolved in the Ti matrix.

合金の強度を上昇させる作用がある。しかし、０゜１％
未満ではその作用が顕著に認められない、−方、５％を
越えると伸び、絞りが低くなる。It has the effect of increasing the strength of the alloy. However, 0°1%
If it is less than 5%, the effect will not be noticeable; if it is more than 5%, it will elongate and the aperture will decrease.

Ｚｒ：０．１〜５％Ｚｒは耐熱強度を向上させる効果を有する。また、Ｚｒ
はチタン素地中に固溶し９合金の強度を上昇させる作用
がある。しかし、０．１％未満ではその作用が顕著に認
められない、一方、５％を越えると、伸び、絞りが低く
なり、また高価なためコスト高となる。Zr: 0.1 to 5% Zr has the effect of improving heat resistance strength. Also, Zr
is dissolved in the titanium matrix and has the effect of increasing the strength of Alloy 9. However, if it is less than 0.1%, its effect will not be noticeable, while if it exceeds 5%, the elongation and reduction of area will be low, and the cost will be high.

Ｓｉ：０．１〜１．５％Ｓｔは、チタン合金の耐熱強度を向上させる効果を有す
る。Si: 0.1 to 1.5% St has the effect of improving the heat resistance strength of the titanium alloy.

また、Ｓｉは微量添加により強度を上昇させる作用があ
る。しかし、０．１％未満ではその作用が顕著に認めら
れない、一方、１．５％を越えると固溶範囲を越えるた
め加工性が損なわれる。Further, Si has the effect of increasing the strength when added in a small amount. However, if it is less than 0.1%, its effect is not noticeable, while if it exceeds 1.5%, it exceeds the solid solution range and processability is impaired.

しかして、上記Ｓ０．Ｚｒ、Ｓｉは、その１種又は２種
以上を上記範囲において添加する。However, the above S0. One or more of Zr and Si are added within the above range.

[Action and effect]

第１発明によれば、引張強度１０５　ｋｇ　ｆ　／ｗａ
”以上、伸び１０％以上、熱間加工性を示す変形抵抗（
後記）　１９　ｋｇ　ｆ　７ｗ”以下で、かつ安価なチ
タン合金を得ることができる。According to the first invention, the tensile strength is 105 kg f /wa
” or more, elongation 10% or more, deformation resistance indicating hot workability (
(Postscript) It is possible to obtain a titanium alloy that weighs less than 19 kg f 7w and is inexpensive.

また、第２発明によれば、第１発明の効果の外史に耐熱
強度に優れたチタン合金を得ることができる。Moreover, according to the second invention, it is possible to obtain a titanium alloy that has excellent heat resistance and strength in addition to the effects of the first invention.

〔Example〕

本発明にかかる種々のチタン合金を製造し、その引張強
さ、伸び、熱間加工性を測定した。各チタン合金の化学
成分を第１表に、また上記測定結果を第２表に示した。Various titanium alloys according to the present invention were manufactured and their tensile strength, elongation, and hot workability were measured. The chemical composition of each titanium alloy is shown in Table 1, and the above measurement results are shown in Table 2.

第１表において、Ｎ［ＬＡ−Ｇは第１発明合金、漱Ｈ−
Ｌは第２発明合金を示す。また、同表において、Ｎｆｌ
Ｍ−Ｒは比較材を、Ｎａ３は従来材を示す。In Table 1, N[LA-G is the first invention alloy,
L represents the second invention alloy. In addition, in the same table, Nfl
MR indicates a comparative material, and Na3 indicates a conventional material.

上記の引張強さ（ｋｇ　ｆ　／ｍ”　）及び伸び（％）
は２次のようにして測定した。即ち、直径８０跡。Tensile strength (kg f / m”) and elongation (%) above
was measured in the following manner. That is, 80 traces in diameter.

長さ３００ｍのチタン合金（ＶＦＲ溶解材）を。300m long titanium alloy (VFR melting material).

９５０°Ｃで直径２０閣まで鍛伸し、平行部長さ６０＋
＋ａ、平行部直径１３ｅ＋＋の試験片に加工した。その
後、引張速度２ｍ／分、室温において、測定した。Forged at 950°C to a diameter of 20mm, parallel length 60+
+a, and the parallel part diameter was 13e++. Thereafter, measurements were made at a tensile speed of 2 m/min and at room temperature.

また、熱間加工性は２次のようにして測定した。Further, hot workability was measured in the following manner.

即ち、上記と同様のチタン合金を、９５０°Ｃで直径２
０鵬まで鍛伸し、直径８−１長さ１２ｍの試験片に加工
した。その後、アルゴン雰囲気中で９５０　’Ｃまで３
℃／秒で加熱し、３００秒間保持後。That is, the same titanium alloy as above was heated to a diameter of 2 at 950°C.
It was forged and elongated to a diameter of 0 and processed into a test piece with a diameter of 8-1 and a length of 12 m. Then 3 to 950'C in an argon atmosphere.
After heating at °C/sec and holding for 300 seconds.

３０％の圧縮加工を施した。圧縮加工速度は１１００ｔ
／秒であった。そして、このときの変形抵抗を測定した
。A compression process of 30% was performed. Compression processing speed is 1100t
/second. Then, the deformation resistance at this time was measured.

第１表及び第２表より知られるごとく、第１発明合金は
、いずれも１０５　ｋｇ　ｆ　／ｍ”以上の引張強さ、
１０％以上の伸びを示し、また１９ｋｇｆ／閣２以下の
変形抵抗を有している。As is known from Tables 1 and 2, the first invention alloys all have a tensile strength of 105 kg f /m" or more,
It shows an elongation of 10% or more and has a deformation resistance of 19 kgf/kaku2 or less.

また、第２発明合金は、いずれも１１０ｋｇｆ７ｍｌ”
以上の高い引張強さ、１０％以上の伸び、１９ｋｇｆ／
閣２以下の変形抵抗を有している。In addition, the second invention alloys are all 110kgf7ml"
High tensile strength of over 10%, elongation of over 10%, 19kgf/
It has a deformation resistance of 2 or less.

これに比して、比較材Ｍ及びＮは、Ａｊ！又はＣｒ量が
少ないため、共に引張強さが低い。また。In comparison, comparative materials M and N have Aj! Or, because the amount of Cr is small, both have low tensile strength. Also.

比較材０は、Ａｆｆｉ量が多いため、引張強さは非常に
高いが、伸びが著しく低い、また、変形抵抗が大きい。Comparative material 0 has a large amount of Affi, so the tensile strength is very high, but the elongation is extremely low, and the deformation resistance is high.

また、比較材Ｐは、Ｆｅ量が少ないため、引張強さが低
い、また、比較材Ｑは、Ｃｒ量が多いため、引張強さは
高いものの伸びが著しく低い。また、比較材Ｒは、Ｆｅ
量が多いため、引張強さは大きいものの、伸びが低く、
また変形抵抗が大きい。Further, the comparative material P has a low tensile strength because it has a small amount of Fe, and the comparative material Q has a high tensile strength but a significantly low elongation because it has a large Cr amount. In addition, the comparative material R is Fe
Due to the large amount, the tensile strength is high but the elongation is low.
It also has high deformation resistance.

また、従来材Ｓは９本発明合金に比して引張強さが低く
、また変形抵抗が大きい、また、従来材は、高価なＶを
含有しているので、コスト高である。In addition, the conventional material S has lower tensile strength and greater deformation resistance than the alloy of the present invention.Furthermore, the conventional material contains expensive V, resulting in high cost.

また、上記第２発明合金（ＮＩＬＨ−Ｌ）は、Ｓｎ。Further, the second invention alloy (NILH-L) is Sn.

Ｚｒ、Ｓｔを１種又は２種以上添加したものは。Those containing one or more of Zr and St.

常温強度においても添加しないものに比べて高くなって
いた。これは、高温においても優れた強度を有すること
を示している。The strength at room temperature was also higher than that without the addition. This shows that it has excellent strength even at high temperatures.

上記より１本発明にかかるチタン合金は２強度。From the above, the titanium alloy according to the present invention has 2 strengths.

伸び、熱間加工性にすぐれていることが分る。It can be seen that it has excellent elongation and hot workability.

Claims

[Claims]

(1) Weight ratio: Al3-7%, Cr6-13%, Fe
A high-strength titanium alloy with excellent workability, characterized by containing 1 to 4% Ti and the remainder being Ti.

(2) Weight ratio: Al3-7%, Cr6-13%, Fe
Contains 1-4%, and Sn0.1-5.0%, Zr0
．． A high-strength titanium alloy with excellent workability, characterized by containing one or more of 1 to 5.0% Si, 0.1 to 1.5% Si, and the remainder being Ti.