JP2003342654A - Titanium alloy - Google Patents

Titanium alloy

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JP2003342654A
JP2003342654A JP2002154480A JP2002154480A JP2003342654A JP 2003342654 A JP2003342654 A JP 2003342654A JP 2002154480 A JP2002154480 A JP 2002154480A JP 2002154480 A JP2002154480 A JP 2002154480A JP 2003342654 A JP2003342654 A JP 2003342654A
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crucible
less
titanium
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Takashi Rokutanda
貴史 六反田
Tomohisa Arai
智久 新井
Takashi Yamauchi
隆嗣 山内
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YAMAUCHI MATEX CORP
Toshiba Corp
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YAMAUCHI MATEX CORP
Toshiba Corp
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  • Manufacture And Refinement Of Metals (AREA)

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a uniform, high-quality titanium alloy which contains few gas components and has an excellent elasticity, a high tensile elastic limit strength, a good processing yield and a low porosity. <P>SOLUTION: The titanium alloy comprises 30-60 mass% of at least one metallic element chosen from Zr, Hf, V, Nb, Ta, Cr, Mo and W and the balance being Ti and has an oxygen content of ≤2,000 ppm, a nitrogen content of ≤150 ppm, a hydrogen content of ≤200 ppm, an average Young's modulus of ≤75 GPa, a tensile elastic limit strength of ≥700 MPa and a crystalline structure comprising β phase as a main phase. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明はチタン合金に係り、
高い引張弾性限強度と、低い弾性率とを有し、加工性が
良好であるため、高い加工歩留りで製品を製造すること
が可能なチタン合金に関する。
TECHNICAL FIELD The present invention relates to a titanium alloy,
The present invention relates to a titanium alloy which has a high tensile elastic limit strength and a low elastic modulus and has good workability, and therefore can be manufactured with a high processing yield.

【0002】[0002]

【従来の技術】高い弾性歪限界を有し、また弾性率が低
いチタン合金は、軽量で弾力性に優れる性質を有してい
るため、眼鏡フレームや装飾品等に加工されて使用され
る。
2. Description of the Related Art A titanium alloy having a high elastic strain limit and a low elastic modulus has a property of being lightweight and excellent in elasticity, so that it is used after being processed into eyeglass frames, ornaments and the like.

【0003】こうしたチタン合金については、例えば、
特開2001-247924号公報には、低ヤング率で引張弾性限
強度のチタン合金を用いた携帯品が開示されている。
Regarding such titanium alloys, for example,
Japanese Patent Laid-Open No. 2001-247924 discloses a portable product using a titanium alloy having a low Young's modulus and a tensile elastic limit strength.

【0004】具体的には、30質量%〜60質量%のV
あるいは,Zr,Hf,Scのうち少なくとも1つを2
0質量%以下含有するチタン合金であって、平均ヤング
率が75GPa以上、引張弾性限強度が700MPa以上のチ
タン合金を使用し、眼鏡,ネックレス,ネクタイピン,
腕時計等の装飾品の材料として利用するものである。
Specifically, V of 30% by mass to 60% by mass is used.
Alternatively, at least one of Zr, Hf, and Sc is 2
Titanium alloy containing 0 mass% or less, the average Young's modulus of which is 75 GPa or more, and the tensile elastic limit strength of which is 700 MPa or more is used for glasses, necklaces, tie pins,
It is used as a material for ornaments such as watches.

【0005】こうしたチタン合金は、例えば、チタン合
金100質量%としたとき、Zr,Hf,V,Nb,T
a,Cr,Mo,Wから選択される少なくとも1種類の
金属元素を30〜60質量%含有し、残部がTiから構
成される合金である。
Such titanium alloys are, for example, Zr, Hf, V, Nb and T when the titanium alloy is 100% by mass.
It is an alloy containing 30 to 60 mass% of at least one metal element selected from a, Cr, Mo and W, and the balance being Ti.

【0006】このようなチタン合金は、比重が小さく、
高活性のTiと、比重が大きく高融点の金属元素とを構
成元素にしているため、融点が高く、また高比重成分が
重力偏析するため、各構成成分を均一に分散させること
が困難であり、溶解法による製造が難しい合金であると
されてきた。
Such a titanium alloy has a small specific gravity,
Since highly active Ti and a metal element having a large specific gravity and a high melting point are used as constituent elements, the melting point is high and the high specific gravity component is segregated by gravity, so that it is difficult to uniformly disperse each constituent component. It has been considered that the alloy is difficult to manufacture by the melting method.

【0007】例えば、少量のチタン合金であれば、水冷
銅ハースを用いてアーク溶解して製造することも可能で
ある。一方、大量に製造する場合には、消耗電極法を用
いて各構成成分を同時に溶解して製造する方法が採用さ
れるが、この消耗電極法によれば、電極に用いる金属成
分の組成制御が難しく、均質なチタン合金とすることが
困難である。
For example, a small amount of titanium alloy can be manufactured by arc melting using a water-cooled copper hearth. On the other hand, in the case of large-scale production, a method of dissolving each constituent component at the same time using a consumable electrode method and manufacturing is adopted. According to this consumable electrode method, composition control of metal components used for electrodes is possible. Difficult and difficult to make a homogeneous titanium alloy.

【0008】そのため、大量のチタン合金の製造に際し
ては、従来から主に粉末冶金法を用いることが多い。粉
末冶金法は、各金属成分の紛体を混合し、得られた混合
物をホットプレス法等により焼結および熱処理し、均質
でポアの少ないビレットを作成し、これを棒材や線材に
加工して使用する。
Therefore, in the production of a large amount of titanium alloy, the powder metallurgy method has conventionally been mainly used. The powder metallurgy method mixes powders of each metal component, sinters and heat-treats the resulting mixture by a hot pressing method or the like to prepare a billet that is homogeneous and has few pores, and processes it into a rod or wire. use.

【0009】[0009]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この粉
末冶金法により製造されたチタン合金は不純物として、
酸素、窒素、水素等のガス成分を多く含有しているた
め、圧延、鍛造および押出加工の際に割れを発生しやす
いという不都合があり、加工歩留りが大幅に低下してし
まうと共に空孔率が高くなるといった問題があった。
However, the titanium alloy produced by this powder metallurgy method has impurities as impurities.
Since it contains a large amount of gas components such as oxygen, nitrogen, and hydrogen, it has the disadvantage that cracks are likely to occur during rolling, forging, and extrusion, which greatly reduces the processing yield and reduces the porosity. There was a problem of becoming expensive.

【0010】また、従来のチタン合金を使用して、眼鏡
フレーム等の装飾性を要する製品を製造する場合、ガス
成分等の非金属介在物により、加工の際に傷が生じ易い
ため、材料歩留りが低下するとともに、光輝性や装飾性
または意匠性の面において、所望の品質や形状が得られ
ない等の問題点もあった。
Further, when a conventional titanium alloy is used to manufacture a product requiring decorativeness such as a spectacle frame, non-metallic inclusions such as gas components are likely to cause scratches during processing, resulting in material yield. In addition, there is a problem in that the desired quality and shape cannot be obtained in terms of luster, decorativeness, and design.

【0011】このようにチタン合金の製造にあたって
は、ガス成分等の非金属介在物によるチタン合金の品質
への影響を考慮しなければならないが、チタン合金の品
質に対するガス成分等の影響について詳しく分析して、
高品質のチタン合金を製造する上でのこれらのガス成分
の限界値について規定し、さらにガス成分を低減して高
品質なチタン合金を製造する方法と合わせて検討した技
術については、これまでのところ報告されていなかっ
た。
As described above, in producing a titanium alloy, it is necessary to consider the influence of non-metallic inclusions such as gas components on the quality of the titanium alloy. However, the influence of the gas components on the quality of the titanium alloy is analyzed in detail. do it,
Regarding the technologies that have been defined together with the limit values of these gas components for producing high-quality titanium alloys, and the methods studied together with the method for producing high-quality titanium alloys by reducing the gas components, However, it was not reported.

【0012】一方、チタン合金の製造法として、カルシ
アルツボを使用する製造方法も採用されているが、カル
シアルツボによるチタン合金の製造においては、合金成
分の密度差による重力偏析が生じやすく、均質なチタン
合金が得にくいという難点があった。またカルシアルツ
ボは、潮解性を有するため、製品の品質に影響が出やす
く、取扱に注意を要するという問題もあった。
On the other hand, as a method of producing a titanium alloy, a method of using a calcial crucible is also adopted. However, in the production of a titanium alloy by a calcial crucible, gravity segregation due to a difference in density of alloy components is likely to occur and a homogeneous titanium alloy It was difficult to obtain. Further, since the calcia crucible has deliquescent properties, the quality of the product is likely to be affected, and there is a problem in that handling is required.

【0013】本発明は、上述したような課題を解決する
ために為されたものであり、ガス成分が少なく弾力性に
優れ、高い引張弾性限強度を有し、加工歩留りが良好で
あり、均質で空孔率が小さい高品質のチタン合金を提供
することを目的とする。
The present invention has been made in order to solve the above-mentioned problems, and has a small amount of gas components, excellent elasticity, high tensile elastic limit strength, good processing yield, and uniform It is an object of the present invention to provide a high quality titanium alloy having a low porosity.

【0014】[0014]

【課題を解決するための手段】本発明者らは、カルシア
ルツボを用いた誘導電解あるいはコールドクルーシブル
による溶解等の各種の製造方法を試行して比較研究し、
チタン合金中のガス成分の濃度と加工性の関係および加
工傷の発生頻度や、空孔率との関係等について鋭意研究
した。
[Means for Solving the Problems] The inventors of the present invention have tried and conducted comparative studies on various production methods such as induction electrolysis using calcia crucibles or dissolution by cold crucible,
We have conducted intensive studies on the relationship between the concentration of gas components in titanium alloys and the workability, the frequency of processing scratches, and the relationship with porosity.

【0015】その結果、チタン合金中の、ガス成分の含
有量を低減して一定濃度以下とすることにより、均質で
加工性に優れ、非金属介在物が少なく、加工時の歩留り
が良好で、加工性に優れたチタン合金が得られることを
見出した。
As a result, by reducing the content of the gas component in the titanium alloy to a certain concentration or less, the titanium alloy is homogeneous and excellent in workability, has less non-metallic inclusions, and has a good yield during processing. It was found that a titanium alloy excellent in workability can be obtained.

【0016】また、溶解法によりチタン合金を製造する
場合に、製造条件を工夫することにより、溶解法の特徴
を生かして高品質のチタン合金を製造することが可能で
あることを見出した。
Further, it has been found that, when a titanium alloy is manufactured by the melting method, it is possible to manufacture a high quality titanium alloy by taking advantage of the characteristics of the melting method by devising the manufacturing conditions.

【0017】すなわち、本発明のチタン合金は、Zr,
Hf,V,Nb,Ta,Cr,Mo,Wから選択される
少なくとも1種類の金属元素を30〜60質量%含有
し、残部がTiからなるチタン合金であり、酸素の含有
量が2000ppm以下であり、窒素の含有量が150ppm
以下であり、水素の含有量が200ppm以下であり、平
均ヤング率が75GPa以下であり、引張弾性限強度が7
00MPa以上であり、β相を主相とする結晶組織を有す
ることを特徴とするものである。
That is, the titanium alloy of the present invention is composed of Zr,
A titanium alloy containing 30 to 60 mass% of at least one metal element selected from Hf, V, Nb, Ta, Cr, Mo and W, and the balance being Ti, and having an oxygen content of 2000 ppm or less. Yes, the nitrogen content is 150ppm
The hydrogen content is 200 ppm or less, the average Young's modulus is 75 GPa or less, and the tensile elastic limit strength is 7 or less.
It is characterized by having a crystal structure of at least 00 MPa and having a β phase as a main phase.

【0018】本発明者らの研究によると、チタン合金製
品の表面傷の発生頻度や加工性とガス濃度との関係を詳
細に検討したところ、チタン合金に含まれるガス濃度
は、酸素,窒素,水素の各濃度を、2000ppm以下,
150ppm以下,200ppm以下としたときに加工傷の発
生および加工性の低下が効果的に防止されることが判明
した。
According to the research conducted by the present inventors, when the relationship between the frequency of occurrence of surface scratches and workability of titanium alloy products and the gas concentration was investigated in detail, the gas concentrations contained in the titanium alloy were found to be oxygen, nitrogen, Each concentration of hydrogen is 2000ppm or less,
It was found that when the content was 150 ppm or less and 200 ppm or less, generation of processing scratches and deterioration of workability were effectively prevented.

【0019】すなわち合金中の酸素,窒素,水素の各ガ
ス濃度を、500ppm以下,120ppm以下,60ppm以
下とすることがより好ましい。酸素,窒素,水素の各ガ
ス濃度を、500ppm以下,120ppm以下,60ppm以
下としたチタン合金は、特に表面傷の発生が防止され、
加工性がさらに改善される。また、空孔率も0.5%以
下にすることができる。なお、本発明の空孔率は、後述
したように単位面積当りの空孔の割合を面積率で示した
ものである。
That is, it is more preferable that the concentration of each gas of oxygen, nitrogen and hydrogen in the alloy is 500 ppm or less, 120 ppm or less, 60 ppm or less. Titanium alloys with oxygen, nitrogen, and hydrogen gas concentrations of 500 ppm or less, 120 ppm or less, and 60 ppm or less are particularly prevented from surface scratches,
Workability is further improved. In addition, the porosity can be 0.5% or less. The porosity of the present invention is the ratio of the porosity per unit area as an area ratio as described later.

【0020】このチタン合金は、ヤング率が75GPa以
下の低ヤング率を有する。ヤング率が75GPaを超える
と、剛性が高く、弾力性が低下する。
This titanium alloy has a low Young's modulus of 75 GPa or less. If the Young's modulus exceeds 75 GPa, the rigidity is high and the elasticity is reduced.

【0021】一方、このチタン合金は、引張弾性限強度
が700MPa以上の合金を有する。このように高い引張
弾性限強度を備えるため、機械的強度に優れたチタン合
金製品を提供することが可能である。
On the other hand, this titanium alloy has an alloy having a tensile elastic limit strength of 700 MPa or more. Since it has such a high tensile elastic limit strength, it is possible to provide a titanium alloy product excellent in mechanical strength.

【0022】このチタン合金は、結晶組織がβ相を主相
(50%以上がβ相)とすることを特徴とする。特に、
金属の結晶組織がβ単相であることが好ましく、β単相
であると加工性が向上することが判明している。本発明
において「β単相」とは、X線回折によるα相のピーク
高さ/β相のピーク高さの比が100分の1以下(ゼロ
を含む)を示すものとする。このとき「α相のピークが
検出されない」および「α相のピークが検出限界以下」
の状態、つまりはα相のピーク高さ/β相のピーク高さ
の比がゼロの状態も含むものとする。
This titanium alloy is characterized in that the crystal structure has a β phase as a main phase (50% or more is a β phase). In particular,
It has been found that the crystal structure of the metal is preferably a β single phase, and that the β single phase improves workability. In the present invention, “β single phase” means that the ratio of the peak height of α phase / peak height of β phase by X-ray diffraction is 1/100 or less (including zero). At this time, "α phase peak is not detected" and "α phase peak is below the detection limit"
State, that is, a state in which the ratio of the peak height of the α phase / the peak height of the β phase is zero is also included.

【0023】また、本発明のチタン合金は、溶解法によ
り製作されることが好ましい。
The titanium alloy of the present invention is preferably manufactured by a melting method.

【0024】例えば、カルシアルツボを用いた溶解法に
より製造したチタン合金は、粉末冶金法によるチタン合
金と比較して、チタン合金に含まれるガス成分の濃度が
減少し、空孔率が小さい均質なチタン合金を製造するこ
とが可能である。
For example, a titanium alloy produced by a melting method using a calcia crucible has a uniform concentration of gas components contained in the titanium alloy and a uniform porosity with a small porosity as compared with a titanium alloy produced by a powder metallurgy method. It is possible to produce alloys.

【0025】また、溶解法によれば、粉末冶金法による
チタン合金に比較して表面加工傷の発生が少なく、高品
質のチタン合金を提供することができる。
Further, according to the melting method, it is possible to provide a high-quality titanium alloy with less generation of surface processing scratches as compared with the titanium alloy by the powder metallurgy method.

【0026】さらに、本発明のチタン合金は、コールド
クルーシブルを用いた溶解法により製作されることがよ
り好ましい。
Further, the titanium alloy of the present invention is more preferably manufactured by a melting method using a cold crucible.

【0027】コールドクルーシブルを用いた溶解法によ
れば、さらにガス濃度を低減した、均質で加工性が良好
な高品質のチタン合金を製造することができる。
According to the melting method using the cold crucible, it is possible to manufacture a high-quality titanium alloy with a further reduced gas concentration and good workability.

【0028】コールドクルーシブルを用いた溶解法は、
水冷された銅製のルツボによる合金材料の製造方法であ
る。
The dissolution method using a cold crucible is as follows.
It is a method of manufacturing an alloy material by a water-cooled copper crucible.

【0029】図1にコールドクルーシブルによる合金の
製造方法を示す。銅製のルツボ1には内部キャビティ2
が設けられ、この内部キャビティ2に冷媒が流通され
る。一方、ルツボ1の外側には高周波誘導加熱コイル3
が巻回され、この高周波誘導加熱コイル3によりルツボ
1内部の金属材料4に磁界に反発する方向に渦電流が誘
起される。この渦電流の作用によりジュール熱が発生
し、金属材料4が溶解して合金化する。
FIG. 1 shows a method for producing an alloy by cold crucible. The copper crucible 1 has an internal cavity 2
Is provided, and the refrigerant is circulated in the internal cavity 2. On the other hand, outside the crucible 1 is a high frequency induction heating coil 3
The high frequency induction heating coil 3 induces an eddy current in the metal material 4 inside the crucible 1 in a direction repulsive to the magnetic field. Joule heat is generated by the action of this eddy current, and the metal material 4 is melted and alloyed.

【0030】このコールドクルーシブルを使用した溶解
法において、ルツボ1の内側面と金属材料4(溶湯)と
は、金属材料の加熱溶解中、常に非接触状態(もしくは
これに近い状態)に保持される。そのため、金属材料4
に対するルツボ1からの汚染が非常に少なく、酸素,窒
素,水素等のガス成分等の非金属介在物の混入を効果的
に低減することが可能であり、チタン合金の加工性を大
幅に改善できる。
In the melting method using the cold crucible, the inner surface of the crucible 1 and the metal material 4 (molten metal) are always kept in a non-contact state (or a state close to this) during the heat melting of the metal material. . Therefore, metal material 4
There is very little contamination from the crucible 1 with respect to, and it is possible to effectively reduce the mixture of non-metallic inclusions such as gas components such as oxygen, nitrogen and hydrogen, and it is possible to greatly improve the workability of titanium alloys. .

【0031】上記構成に係るチタン合金によれば、ガス
成分濃度を所定値以下に低減しているため、高い引張弾
性限強度を有する一方、低い弾性率を有するため弾力性
に富み、製品に加工する際に合金表面における加工傷の
発生が少なく、加工歩留りが良好で均質なチタン合金を
提供することができる。
According to the titanium alloy having the above-mentioned structure, since the gas component concentration is reduced to a predetermined value or less, it has a high tensile elastic limit strength, while it has a low elastic modulus and is therefore highly elastic and can be processed into a product. It is possible to provide a homogeneous titanium alloy with less processing scratches on the surface of the alloy, a good processing yield, and a good processing yield.

【0032】[0032]

【発明の実施の形態】本発明に係るチタン合金の実施の
形態について、実施例を参照して以下に詳述する。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Embodiments of the titanium alloy according to the present invention will be described below in detail with reference to Examples.

【0033】本発明者らは、各種チタン合金を下記実施
例および比較例に示す方法により製作し、その特性を比
較検討した。
The present inventors produced various titanium alloys by the methods shown in the following examples and comparative examples, and comparatively examined the characteristics.

【0034】実施例1 コールドクルーシブル(ルツボ)にチタン素材を投入し
て真空中で溶解して完全に溶融し、これに質量%で30
%Nb−10%Ta−5%Zr−残部Tiの組成となる
ように、数ミリ以下の粒径に粉砕したZr,Nb,Ta
金属粉末を、溶湯の表面凝固が生じないようにそれぞれ
少量ずつ投入し、完全に溶融させた後、ルツボ中で凝固
させてチタン合金を製造した。
Example 1 A titanium material was put into a cold crucible (crucible) and melted in a vacuum to be completely melted.
% Nb-10% Ta-5% Zr-balance Ti: Zr, Nb, Ta pulverized to a particle size of several millimeters or less
A metal powder was added in small amounts so as not to cause surface solidification of the molten metal, completely melted, and then solidified in a crucible to produce a titanium alloy.

【0035】このチタン合金の組成を組成分析装置で分
析したところ、主成分については、配合比率とほぼ同等
の組成を有するチタン合金が製造された。また、酸素,
窒素,水素の濃度は、それぞれ680ppm,120ppm,
85ppmであった。
When the composition of this titanium alloy was analyzed by a composition analyzer, a titanium alloy having a composition substantially equivalent to the compounding ratio with respect to the main components was produced. Also, oxygen,
The concentrations of nitrogen and hydrogen are 680ppm, 120ppm,
It was 85 ppm.

【0036】こうして製造された直径100mmのインゴ
ットを、熱間鍛造で直径50mmの棒状部材に加工し、こ
の棒状部材を表面研削して直径47mmとした。次にこの
棒状部材を冷間スウェージング加工により直径18mmの
丸棒に加工し、さらにピーリング加工を実施して表面部
の凹凸や酸化物を除去して直径17mmの丸棒に加工し
た。さらにこの丸棒の表面を電解研磨して表面粗さを低
減した後、引き抜き加工し、直径10mmの丸棒を得た。
The thus manufactured ingot having a diameter of 100 mm was hot-forged into a rod-shaped member having a diameter of 50 mm, and the rod-shaped member was surface-ground to a diameter of 47 mm. Next, this rod-shaped member was processed into a round bar having a diameter of 18 mm by cold swaging, and further subjected to peeling processing to remove irregularities and oxides on the surface portion and processed into a round bar having a diameter of 17 mm. Further, the surface of the round bar was electrolytically polished to reduce the surface roughness, and then the round bar was drawn to obtain a round bar having a diameter of 10 mm.

【0037】この丸棒100mあたりの表面傷の発生数
および加工歩留りについて調査したところ、表面傷の発
生数は100mあたり2個と非常に少なく、また加工歩
留りは70%以上であり、加工性に優れることが判明し
た。なお、本実施例における「表面傷の発生数」は、直
径10mmの丸棒100mmあたりに存在する傷の数の
平均値である。また、「加工歩留り」は、直径100m
mのインゴットから直径10mmの丸棒を作製するまで
の歩留りである。
When the number of surface scratches per 100 m of this round bar and the processing yield were investigated, the number of surface scratches generated was very small at 2 per 100 m, and the processing yield was 70% or more, and the workability was improved. It turned out to be excellent. The "number of surface scratches" in this example is an average value of the number of scratches existing per 100 mm of a round bar having a diameter of 10 mm. Also, the "processing yield" is 100m in diameter.
It is the yield until a round bar with a diameter of 10 mm is produced from an m ingot.

【0038】実施例2 実施例1と同様にコールドクルーシブルを用いた溶解法
にて、実施例2に係る35%Nb−5%Ta−5%Zr
−残部Tiの組成のチタン合金を製造した。製造方法
は、各原料粉末の配合比率を変化させた以外は、実施例
1と同様とした。
Example 2 As in Example 1, the dissolution method using a cold crucible was carried out, and 35% Nb-5% Ta-5% Zr according to Example 2 was used.
A titanium alloy with the composition of the balance Ti was produced. The manufacturing method was the same as in Example 1 except that the mixing ratio of each raw material powder was changed.

【0039】このチタン合金の組成を分析したところ、
主成分については、配合比率とほぼ同等の組成のチタン
合金が製造された。また、酸素,窒素,水素の濃度は、
それぞれ700ppm,100ppm,80ppmであった。
When the composition of this titanium alloy was analyzed,
Regarding the main component, a titanium alloy having a composition almost equal to the compounding ratio was produced. Also, the concentrations of oxygen, nitrogen and hydrogen are
It was 700 ppm, 100 ppm, and 80 ppm, respectively.

【0040】また、このチタン合金により実施例1と同
様の加工方法にて直径10mmの丸棒を製作したところ、
加工歩留りは70%以上、丸棒100mあたりの表面傷
の発生数は2個であった。
When a round bar having a diameter of 10 mm was manufactured from this titanium alloy by the same processing method as in Example 1,
The processing yield was 70% or more, and the number of surface scratches generated per 100 m of the round bar was 2.

【0041】実施例3 実施例1と同様にコールドクルーシブルを用いた溶解法
にて、実施例3に係る35%Nb−5%Ta−残部Ti
の組成のチタン合金を製造した。製造方法は、各原料粉
末の配合比率を変化させた以外は、実施例1と同様とし
た。
Example 3 In the same manner as in Example 1, the dissolution method using a cold crucible was used, and 35% Nb-5% Ta-balance Ti according to Example 3 was used.
A titanium alloy having the above composition was manufactured. The manufacturing method was the same as in Example 1 except that the mixing ratio of each raw material powder was changed.

【0042】このチタン合金の組成を分析したところ、
主成分については、配合比率とほぼ同等の組成のチタン
合金が製造された。また、酸素,窒素,水素の濃度は、
それぞれ720ppm,120ppm,90ppmであった。
When the composition of this titanium alloy was analyzed,
Regarding the main component, a titanium alloy having a composition almost equal to the compounding ratio was produced. Also, the concentrations of oxygen, nitrogen and hydrogen are
The values were 720 ppm, 120 ppm and 90 ppm, respectively.

【0043】また、このチタン合金により実施例1と同
様の加工方法にて直径10mmの丸棒を製作したところ、
加工歩留りは70%以上、丸棒100mあたりの表面傷
の発生数は3個であった。
A round bar having a diameter of 10 mm was manufactured from this titanium alloy by the same processing method as in Example 1.
The processing yield was 70% or more, and the number of surface scratches per 100 m of the round bar was 3.

【0044】実施例4 カルシアルツボを用いた誘導電解法により、実施例4に
係るチタン合金を製造した。すなわち、十分に加熱乾燥
したカルシアルツボにチタン素材を投入して真空中で溶
解して完全に溶融し、これに30%Nb−10%Ta−
5%Zr−残部Tiの組成となるように、数ミリ以下の
粒径に粉砕したZr,Nb,Ta金属粉末を、溶湯の表
面凝固が起きないように少量ずつ投入し、完全に溶融さ
せた後、内径110mmの金型にて鋳造してチタン合金を
製造した。
[0044] By inducing electrolysis method using Example 4 Karushiarutsubo was prepared titanium alloy according to the fourth embodiment. That is, a titanium material is put into a calciar crucible that has been sufficiently dried by heating, and the titanium material is melted in a vacuum and completely melted, and 30% Nb-10% Ta-
Zr, Nb, and Ta metal powders pulverized to a particle size of several millimeters or less so as to have a composition of 5% Zr-the balance Ti were added little by little so as not to cause surface solidification of the molten metal, and completely melted. Then, the titanium alloy was manufactured by casting with a die having an inner diameter of 110 mm.

【0045】なお、チタン素材は、カルシアルツボとの
反応による損失分を考慮して、目標組成より2.7%高
めに配合した。
The titanium material was added 2.7% higher than the target composition in consideration of the loss due to the reaction with the calcia crucible.

【0046】このチタン合金の組成を分析したところ、
酸素,窒素,水素の濃度は、それぞれ1320ppm,1
30ppm,110ppmであった。
When the composition of this titanium alloy was analyzed,
The concentrations of oxygen, nitrogen and hydrogen are 1320ppm and 1 respectively.
It was 30 ppm and 110 ppm.

【0047】こうして製造されたチタン合金を研削によ
り直径100mmの棒状部材に加工し、これを熱間鍛造で
直径50mmの棒状部材に加工し、この棒状部材を表面研
削して直径47mmとした。次にこの棒状部材を冷間スウ
ェージング加工により直径18mmの丸棒に加工し、さら
にピーリング加工により直径17mmの丸棒に加工した。
さらにこの丸棒の表面を電解研磨した後、引き抜き加工
し、直径10mmの丸棒を得た。
The titanium alloy thus produced was ground into a rod-shaped member having a diameter of 100 mm, which was hot-forged into a rod-shaped member having a diameter of 50 mm, and the rod-shaped member was surface ground to a diameter of 47 mm. Next, this rod-shaped member was processed into a round bar having a diameter of 18 mm by cold swaging, and further processed into a round bar having a diameter of 17 mm by peeling.
Further, the surface of this round bar was electrolytically polished and then subjected to drawing to obtain a round bar having a diameter of 10 mm.

【0048】この丸棒100mあたりの表面傷の発生数
および加工歩留りについて調査したところ、表面傷の発
生数は100mあたり5個であり、また加工歩留りは6
0%〜70%であった。
When the number of surface scratches generated per 100 m of this round bar and the processing yield were investigated, the number of surface scratches generated was 5 per 100 m, and the processing yield was 6.
It was 0% to 70%.

【0049】実施例5 実施例4と同様にカルシアルツボによる誘導溶解法に
て、35%Nb−5%Ta−5%Zr−残部Tiの組成
となるようにチタン合金を製造した。
Example 5 In the same manner as in Example 4, a titanium alloy was produced by the induction melting method using a calcia crucible so as to have a composition of 35% Nb-5% Ta-5% Zr-balance Ti.

【0050】このチタン合金の組成を調べたところ、酸
素,窒素,水素の濃度は、それぞれ1480ppm,14
0ppm,120ppmであった。
When the composition of this titanium alloy was investigated, the concentrations of oxygen, nitrogen and hydrogen were 1480 ppm and 14 respectively.
It was 0 ppm and 120 ppm.

【0051】また、このチタン合金により実施例1と同
様の加工方法にて直径10mmの丸棒を製作したところ、
加工歩留りは60%〜70%、丸棒100mあたりの表
面傷の発生数は8個であった。
A round bar having a diameter of 10 mm was manufactured from this titanium alloy by the same processing method as in Example 1.
The processing yield was 60% to 70%, and the number of surface scratches per 100 m of the round bar was 8.

【0052】実施例6 実施例4と同様にカルシアルツボによる誘導溶解法に
て、35%Nb−5%Ta−残部Tiの組成となるよう
にチタン合金を製造した。
Example 6 In the same manner as in Example 4, a titanium alloy was produced by the induction melting method using a calcia crucible so as to have a composition of 35% Nb-5% Ta-the balance Ti.

【0053】このチタン合金の組成を調べたところ、酸
素,窒素,水素の濃度は、それぞれ1280ppm,14
0ppm,110ppmであった。
When the composition of this titanium alloy was investigated, the concentrations of oxygen, nitrogen and hydrogen were 1280 ppm and 14 respectively.
It was 0 ppm and 110 ppm.

【0054】また、このチタン合金により実施例1と同
様の加工方法にて直径10mmの丸棒を製作したところ、
加工歩留りは60%〜70%、丸棒100mあたりの表
面傷の発生数は6個であった。
When a round bar having a diameter of 10 mm was manufactured from this titanium alloy by the same processing method as in Example 1,
The processing yield was 60% to 70%, and the number of surface scratches per 100 m of the round bar was 6.

【0055】比較例1 カルシアルツボを用いた従来の誘導電解法にて比較例1
に係るチタン合金を製造した。すなわち、十分に加熱乾
燥したカルシアルツボを大気中(気温15℃〜28℃,
湿度37%〜72%)に1週間放置し、このカルシアル
ツボ中にチタン素材を投入して真空中で溶解して完全に
溶融し、これに30%Nb−10%Ta−5%Zr−残
部Tiの組成となるように、粒径数ミリ以下に粉砕した
Zr,Nb,Ta金属粉末を、溶湯の表面凝固が起きな
いように少量ずつ投入し、完全に溶融させた後、内径1
10mmの鋳型にて鋳造してチタン合金を製造した。
Comparative Example 1 Comparative Example 1 by the conventional induction electrolysis method using a calcia crucible
Was produced. That is, the calcia crucible that has been sufficiently heated and dried is placed in the atmosphere (temperature of 15 ° C to 28 ° C,
Humidity (37% to 72%) is left for 1 week, titanium material is put into this calcial crucible and melted in a vacuum to be completely melted, and 30% Nb-10% Ta-5% Zr-balance Ti Zr, Nb, Ta metal powder pulverized to a particle size of several millimeters or less so as to have the composition of
A titanium alloy was manufactured by casting in a 10 mm mold.

【0056】なお、チタン素材は、カルシアルツボとの
反応による損失分を考慮して、目標組成より3.8%高
めに配合した。
The titanium material was blended 3.8% higher than the target composition in consideration of the loss due to the reaction with the calcia crucible.

【0057】このチタン合金の組成を調べたところ、酸
素,窒素,水素の濃度は、それぞれ2060ppm,16
0ppm,220ppmであった。
When the composition of this titanium alloy was investigated, the concentrations of oxygen, nitrogen and hydrogen were 2060 ppm and 16 respectively.
It was 0 ppm and 220 ppm.

【0058】こうして製造されたチタン合金を研削によ
り直径100mmの棒状部材に加工し、これを熱間鍛造で
直径50mmの棒状部材に加工し、この棒状部材を表面研
削して直径47mmとした。次にこの棒状部材を冷間スウ
ェージング加工により直径18mmの丸棒に加工し、さら
にピーリング加工により直径17mmの丸棒に加工した。
さらにこの丸棒の表面を電解研磨した後、引き抜き加工
し、直径10mmの丸棒を得た。
The titanium alloy thus produced was ground into a rod-shaped member having a diameter of 100 mm, and this was hot-forged into a rod-shaped member having a diameter of 50 mm. The rod-shaped member was surface ground to a diameter of 47 mm. Next, this rod-shaped member was processed into a round bar having a diameter of 18 mm by cold swaging, and further processed into a round bar having a diameter of 17 mm by peeling.
Further, the surface of this round bar was electrolytically polished and then subjected to drawing to obtain a round bar having a diameter of 10 mm.

【0059】この丸棒100mあたりの表面傷の発生数
および加工歩留りについて調査したところ、表面傷の発
生数は100mあたり28個であり、また加工歩留りは
50%〜60%であった。
When the number of surface scratches per 100 m of this round bar and the processing yield were investigated, the number of surface scratches was 28 per 100 m, and the processing yield was 50% to 60%.

【0060】比較例2 従来法である粉末冶金法にてチタン合金を製造した。す
なわち、30%Nb−10%Ta−5%Zr−残部Ti
の組成となるように純Ti粉末にZr,Nb,Ta粉末
を混合し、得られた混合体をゴム型内に充填し、CIP
(冷間静水圧加工法)を用いて直径90mmの丸棒状に圧
粉成形した。この圧粉成形体を真空中で1200℃,8
時間保持して焼結し、チタン合金を製造した。
Comparative Example 2 A titanium alloy was produced by the conventional powder metallurgy method. That is, 30% Nb-10% Ta-5% Zr-balance Ti
Zr, Nb and Ta powders are mixed with pure Ti powder so as to have the composition of
(Cold isostatic pressing method) was used to compact into a round bar having a diameter of 90 mm. This powder compact was placed in vacuum at 1200 ° C for 8
The titanium alloy was manufactured by holding for a time and sintering.

【0061】このチタン合金の組成を分析したところ、
酸素,窒素,水素の濃度は、それぞれ3620ppm,1
90ppm,230ppmであった。
When the composition of this titanium alloy was analyzed,
The concentrations of oxygen, nitrogen and hydrogen are 3620ppm and 1 respectively.
It was 90 ppm and 230 ppm.

【0062】こうして製造されたチタン合金を、熱間鍛
造で直径50mmの棒状部材に加工し、この棒状部材を表
面研削して直径47mmとした。次にこの棒状部材を冷間
スウェージング加工により直径18mmの丸棒に加工し
た。この時点で一部に割れが生じたため、その部分を除
去した。さらにピーリング加工により直径17mmの丸棒
に加工した。さらにこの丸棒の表面を電解研磨した後、
引き抜き加工し、直径10mmの丸棒を得た。
The titanium alloy thus produced was hot forged into a rod-shaped member having a diameter of 50 mm, and the rod-shaped member was surface-ground to a diameter of 47 mm. Next, this rod-shaped member was processed into a round bar having a diameter of 18 mm by cold swaging. At this point, a part was cracked, so that part was removed. Further, a round bar having a diameter of 17 mm was processed by peeling. After electrolytically polishing the surface of this round bar,
It was drawn to obtain a round bar having a diameter of 10 mm.

【0063】この丸棒100mあたりの表面傷の発生数
および加工歩留りについて調査したところ、表面傷の発
生数は100mあたり44個であり、また加工歩留りは
50%以下であった。
When the number of surface scratches generated per 100 m of this round bar and the processing yield were investigated, the number of surface scratches generated was 44 per 100 m, and the processing yield was 50% or less.

【0064】実施例1〜実施例6および比較例1,比較
例2の試験結果を表1に示す。
Table 1 shows the test results of Examples 1 to 6 and Comparative Examples 1 and 2.

【0065】[0065]

【表1】 [Table 1]

【0066】上記表1に基づいて実施例1〜実施例6お
よび比較例1,比較例2に係るチタン合金の特性につい
て考察する。
Based on Table 1 above, the characteristics of the titanium alloys of Examples 1 to 6 and Comparative Examples 1 and 2 will be considered.

【0067】チタン合金に含まれるガス成分は、製造方
法により著しく異なった。コールドクルーシブルを用い
て製造された実施例1〜3のチタン合金は、最もガス成
分が少なく、酸素680ppm〜720ppm,窒素100pp
m〜120ppm,水素80ppm〜90ppmであった。
The gas components contained in the titanium alloy varied significantly depending on the manufacturing method. The titanium alloys of Examples 1 to 3 produced using the cold crucible have the smallest gas components, oxygen 680 ppm to 720 ppm, and nitrogen 100 pp.
It was m to 120 ppm and hydrogen 80 ppm to 90 ppm.

【0068】一方、カルシアルツボを用いた誘導電解法
により製造された実施例4〜6のチタン合金は、コール
ドクルーシブルを用いたチタン合金に比較してややガス
成分が多く含まれ、特に酸素濃度は、1280ppm〜1
480ppmとコールドクルーシブルを用いた製法と比較
して2倍近く不純物酸素が含有されていた。
On the other hand, the titanium alloys of Examples 4 to 6 produced by the induction electrolysis method using a calcia crucible contained a little more gas components than the titanium alloy using a cold crucible, and the oxygen concentration was 1280 ppm. ~ 1
Impurity oxygen was contained almost twice as much as the production method using 480 ppm and cold crucible.

【0069】さらに、加熱乾燥後に大気中に放置したカ
ルシアルツボを使用した比較例1のチタン合金は、ガス
成分濃度が高く、酸素濃度2060ppm,窒素濃度16
0mm,水素濃度220ppmと、それぞれコールドクルー
シブルを用いた同一組成のチタン合金のガス濃度に比較
して酸素濃度は3倍に,窒素濃度は1.3倍に,水素濃
度は2.6倍程度まで増加した。
Further, the titanium alloy of Comparative Example 1 using the calcia crucible which had been left in the air after being heated and dried had a high gas component concentration, an oxygen concentration of 2060 ppm and a nitrogen concentration of 16
Oxygen concentration is 3 times, nitrogen concentration is 1.3 times, hydrogen concentration is up to 2.6 times compared with gas concentration of titanium alloy of the same composition using cold crucible, 0 mm and hydrogen concentration 220 ppm, respectively. Increased.

【0070】これに対して比較例2の粉末冶金法で製造
した場合、コールドクルーシブルを用いて同一組成のチ
タン合金を製造した場合と比較して、酸素濃度でおよそ
5.3倍、窒素濃度で1.5倍、水素濃度で2.7倍程
度の高濃度のガス成分を含有していた。
On the other hand, when the powder metallurgical method of Comparative Example 2 was used, the oxygen concentration was about 5.3 times that of the titanium alloy of the same composition by using the cold crucible, and the nitrogen concentration was about 5 times. It contained a high-concentration gas component of about 1.5 times and about 2.7 times of hydrogen concentration.

【0071】また、チタン合金製品の加工歩留りについ
ては、コールドクルーシブルを用いてチタン合金を製造
した場合、実施例1〜3の全てのケースで70%以上
と、良好な加工歩留りを示した。一方、カルシアルツボ
による製造の場合、実施例4〜6において加工歩留りは
60%〜70%と、やや低下した。またカルシアルツボ
を用いた場合でも、カルシアルツボを大気中に放置した
比較例1の場合、加工歩留りが50%〜60%に低下し
た。
Regarding the processing yield of the titanium alloy product, when the titanium alloy was manufactured by using the cold crucible, the processing yield was as good as 70% or more in all cases of Examples 1 to 3. On the other hand, in the case of manufacturing by calcia crucible, the working yields in Examples 4 to 6 were slightly reduced to 60% to 70%. Further, even when the calcia crucible was used, in the case of Comparative Example 1 in which the calcia crucible was left in the atmosphere, the processing yield was reduced to 50% to 60%.

【0072】さらに、比較例2の粉末冶金法によれば、
加工中に割れを生じることがあり、加工歩留りは50%
以下で、コールドクルーシブルを用いたチタン合金と比
較して非常に低くなった。
Further, according to the powder metallurgy method of Comparative Example 2,
Cracks may occur during processing, processing yield is 50%
Below, it became very low compared to the titanium alloy using cold crucible.

【0073】一方、チタン合金製品100mあたりの加
工傷の発生数を比較すると、実施例1〜3のコールドク
ルーシブルによるチタン合金は2〜3個に抑制されるの
に対して、カルシアルツボ法によれば、実施例4〜6に
おいて5〜8個とやや増加した。またカルシアルツボを
用いた場合でも、カルシアルツボを大気中に放置した比
較例1の場合、加工傷も28個と大幅に増大した。
On the other hand, comparing the number of processing scratches generated per 100 m of titanium alloy product, the number of titanium alloys due to the cold crucible of Examples 1 to 3 is suppressed to 2 to 3, whereas according to the Calciar crucible method. In Examples 4 to 6, the number was slightly increased to 5 to 8. Further, even when the calcial crucible was used, in the case of Comparative Example 1 in which the calcial crucible was left in the atmosphere, the number of processing scratches was significantly increased to 28.

【0074】これに対して、比較例2の粉末冶金法によ
り製造されたチタン合金は、加工傷が44個と、他の製
造方法に比較して非常に多く、チタン合金の加工性が大
幅に低下した。これら低下の原因は、チタン合金中に含
まれるガス成分(酸素、窒素、水素)量が影響したもの
と思われる。
On the other hand, the titanium alloy manufactured by the powder metallurgical method of Comparative Example 2 had 44 working scratches, which is much larger than those of other manufacturing methods, and the workability of the titanium alloy was significantly increased. Fell. It is considered that the cause of these decreases is due to the amount of gas components (oxygen, nitrogen, hydrogen) contained in the titanium alloy.

【0075】本発明者らは、さらに実施例1〜6および
比較例1,2のチタン合金の結晶組織や物性について比
較検討した。
The present inventors further compared and examined the crystal structures and physical properties of the titanium alloys of Examples 1 to 6 and Comparative Examples 1 and 2.

【0076】まず、各チタン合金のヤング率を比較し
た。ヤング率は材料の弾性率を示す物性値で、低ヤング
率であるとは、その材料の弾性率が低いことを示し、す
なわち低剛性で弾力性に富んだ材料であることを示す。
First, the Young's modulus of each titanium alloy was compared. The Young's modulus is a physical property value showing the elastic modulus of a material, and a low Young's modulus means that the elastic modulus of the material is low, that is, a material having low rigidity and high elasticity.

【0077】表1に示す結果から明らかなように、ヤン
グ率はコールドクルーシブルを用いた実施例1〜3のチ
タン合金で最も低く51GPaから55GPaであり、弾力性
に富んだチタン合金の製造に適していることが判明し
た。
As is clear from the results shown in Table 1, the Young's modulus is the lowest among the titanium alloys of Examples 1 to 3 using the cold crucible and is 51 GPa to 55 GPa, which is suitable for the production of a titanium alloy having high elasticity. It turned out.

【0078】一方、実施例4〜6および比較例1のカル
シアルツボにより製造したチタン合金は、コールドクル
ーシブルに比較してヤング率がやや上昇して52GPa〜
56GPaであり、さらに比較例2の粉末冶金法によるチ
タン合金の場合、ヤング率は58GPaと高いヤング率を
示した。
On the other hand, the titanium alloys produced by the calciable crucibles of Examples 4 to 6 and Comparative Example 1 had a Young's modulus slightly higher than that of the cold crucible and showed 52 GPa.
The Young's modulus was 56 GPa, and the Young's modulus of the titanium alloy prepared by the powder metallurgy method of Comparative Example 2 was 58 GPa, which was a high Young's modulus.

【0079】すなわち、溶解法、特にコールドクルーシ
ブルを用いて製造したチタン合金は、ヤング率が低下
し、弾力性に優れることが確認された。
That is, it was confirmed that the titanium alloy produced by the melting method, particularly the cold crucible, had a reduced Young's modulus and was excellent in elasticity.

【0080】次に、実施例1〜実施例6,比較例1,比
較例2のチタン合金の引張弾性限強度について比較検討
した。
Next, the tensile elastic limit strengths of the titanium alloys of Examples 1 to 6, Comparative Examples 1 and 2 were compared and examined.

【0081】図2(A)および(B)に本発明のチタン
合金の応力−歪曲線および一般的な非鉄金属の応力−歪
曲線をそれぞれ示す。
2A and 2B show the stress-strain curve of the titanium alloy of the present invention and the stress-strain curve of a general non-ferrous metal, respectively.

【0082】非鉄金属材料において、所定の永久歪を生
じさせる応力をもって降伏応力に対応させる。これを耐
力といい、一般的に0.2%歪に対応する応力σで定
義される(図2(B))。
In the non-ferrous metal material, the stress that causes a predetermined permanent strain is made to correspond to the yield stress. This is called proof stress and is generally defined by the stress σ P corresponding to 0.2% strain (FIG. 2 (B)).

【0083】引張弾性限強度とは、試験片への荷重の付
荷と除荷とを繰り返して行なう引張試験において、0.
2%耐力σで表される。すなわち引張弾性限強度σ
以下の応力で、応力と歪との関係は、弾性的であるとさ
れる。
The tensile elastic limit strength is 0. 0 in a tensile test in which loading and unloading of a test piece are repeated.
It is represented by 2% proof stress σ P. That is, the tensile elastic limit strength σ P
With the following stress, the relationship between stress and strain is said to be elastic.

【0084】しかしながら、本発明のチタン合金の場
合、図2(A)に示すように、応力と歪との関係が一定
の比例関係を示さず、曲線形状を示す。そこで、このチ
タン合金においては、引張試験において実際に0.2%
歪を生じた応力σをもって0.2%耐力=引張弾性限
強度と定義する。
However, in the case of the titanium alloy of the present invention, as shown in FIG. 2 (A), the relationship between stress and strain does not show a constant proportional relationship but shows a curved shape. Therefore, in this titanium alloy, it was actually 0.2% in the tensile test.
The stress σ e that causes strain is defined as 0.2% proof stress = tensile elastic limit strength.

【0085】この引張弾性限強度については、比較例1
および比較例2のチタン合金において、770MPaと高
く、実施例1〜6のチタン合金の場合、740MPa〜7
50MPaであった。実施例1〜6のいずれのチタン合金
についても、引張弾性限強度は、700MPa以上の高い
引張弾性限強度を示すことが判明した。
Regarding the tensile elastic limit strength, Comparative Example 1
And in the titanium alloy of Comparative Example 2, as high as 770 MPa, in the case of the titanium alloys of Examples 1 to 6, 740 MPa to 7
It was 50 MPa. It was found that the titanium alloys of Examples 1 to 6 have a high tensile elastic limit strength of 700 MPa or more.

【0086】次に、実施例1〜実施例6および比較例
1,比較例2のチタン合金製品の空孔率を比較した。
Next, the porosities of the titanium alloy products of Examples 1 to 6 and Comparative Examples 1 and 2 were compared.

【0087】空孔率は、チタン合金製品の断面を倍率1
000倍で観察し、単位面積50μm×50μmの観察
面について重複しない少なくとも5箇所について観察
し、空孔の総面積の比率を平均した数値を用いた。
The porosity is 1 for the cross section of the titanium alloy product.
Observation was performed at a magnification of 000, observation was performed on at least 5 non-overlapping observation planes having a unit area of 50 μm × 50 μm, and a value obtained by averaging the ratio of the total area of pores was used.

【0088】コールドクルーシブルにより製造した実施
例1〜3のチタン合金において、空孔率0.0%〜0.
2%とほとんど空孔が観察されなかった。なお、実施例
2において空孔率が0.0%とは、観察面に空孔が確認
されなかったことを示す。
In the titanium alloys of Examples 1 to 3 produced by cold crucible, the porosity was 0.0% to 0.
Almost no void was observed at 2%. The porosity of 0.0% in Example 2 means that no porosity was observed on the observation surface.

【0089】これに対し、カルシアルツボを用いた実施
例4〜6の場合0.3%〜0.5%とやや空孔率が増大
する傾向が見られ、さらに、大気中で放置したカルシア
ルツボを用いた比較例1の場合、空孔率が2.4%とな
った。
On the other hand, in the case of Examples 4 to 6 using the calcia crucible, the porosity tended to increase to 0.3% to 0.5%, and the calcia crucible left in the air was used. In the case of Comparative Example 1 which had the above, the porosity was 2.4%.

【0090】さらに、粉末冶金法による比較例2のチタ
ン合金の場合、空孔率3.5%となっており、製造方法
によるチタン合金製品の空孔率が大きく変化することが
確認された。
Furthermore, in the case of the titanium alloy of Comparative Example 2 by the powder metallurgy method, the porosity was 3.5%, and it was confirmed that the porosity of the titanium alloy product by the manufacturing method greatly changed.

【0091】すなわち、チタン合金に含まれるガス成分
を低減することにより、チタン合金中の空孔率が低減さ
れるため、均質でポア(空孔)が少ない高品質のチタン
合金を提供することが可能である。
That is, since the porosity in the titanium alloy is reduced by reducing the gas component contained in the titanium alloy, it is possible to provide a high-quality titanium alloy that is homogeneous and has few pores. It is possible.

【0092】一方、実施例1〜実施例6,比較例1,比
較例2のチタン合金の結晶組織についてX線回折法によ
り測定した。
On the other hand, the crystal structures of the titanium alloys of Examples 1 to 6, Comparative Examples 1 and 2 were measured by the X-ray diffraction method.

【0093】その結果、実施例1〜6,比較例1,2の
各チタン合金についてX線のピークを比較したところ、
α相のピークはβ相のピークの100分の1以下(ゼロ
含む)であり、実質的にβ単相であることが確認され
た。
As a result, when the X-ray peaks of the titanium alloys of Examples 1 to 6 and Comparative Examples 1 and 2 were compared,
The α-phase peak was 1/100 or less (including zero) of the β-phase peak, and it was confirmed that the α-phase peak was substantially a β-single phase.

【0094】以上の実施例1〜実施例6,比較例1,比
較例2のチタン合金の物性についての比較検討より、以
下の知見を得た。
From the comparative examination of the physical properties of the titanium alloys of Examples 1 to 6, Comparative Examples 1 and 2, the following findings were obtained.

【0095】本発明のチタン合金によれば、ガス成分濃
度を低減しているため、空孔率が低く、高い引張弾性限
強度を持ち、低剛性で弾力性に富んだチタン合金とする
ことができる。このチタン合金は、結晶組織がβ相を主
相とし、製品加工の際に、製品表面における加工傷の発
生が効果的に防止される。また、加工歩留りが良く、製
造コストが低減される。
According to the titanium alloy of the present invention, since the gas component concentration is reduced, it is possible to obtain a titanium alloy having a low porosity, a high tensile elastic limit strength, a low rigidity and a high elasticity. it can. This titanium alloy has a crystal structure having a β phase as a main phase and effectively prevents the occurrence of processing scratches on the product surface during product processing. Further, the processing yield is good and the manufacturing cost is reduced.

【0096】本発明のチタン合金の製造方法としては、
コールドクルーシブルを用いた溶解法が最も好適であ
る。コールドクルーシブルによれば、ルツボの内側面と
金属材料(溶湯)とが非接触状態に保たれ、ルツボから
の干渉物(不純物の混入)が低減されるため、チタン合
金へのガス成分の混入が防止される。また、コールドク
ルーシブルを用いて製造されたチタン合金は、製造時の
加工歩留りが良く、製品加工時の加工傷の発生が効果的
に防止され、空孔率が小さい高品質のチタン合金を製造
することが可能である。
The method for producing the titanium alloy of the present invention includes:
The dissolution method using a cold crucible is most suitable. According to the cold crucible, the inner surface of the crucible and the metal material (molten metal) are kept in non-contact with each other, and interferences (contamination of impurities) from the crucible are reduced. To be prevented. In addition, the titanium alloy manufactured using cold crucible has a high processing yield during manufacturing, effectively prevents the occurrence of processing scratches during product processing, and manufactures high-quality titanium alloy with low porosity. It is possible.

【0097】また、本発明のチタン合金の製造方法とし
ては、カルシアルツボを用いた誘電溶解等の溶解法を用
いても良い。溶解法により製造されたチタン合金は、粉
末冶金法により製造されたチタン合金と比較して、ガス
成分の混入が少なく、加工性の良いチタン合金の製造が
可能である。但し、カルシアルツボは潮解性を有するた
め、使用に際して加熱乾燥し、溶解金属へのガス成分の
混入等の汚染を防止する必要がある。
As the method for producing the titanium alloy of the present invention, a melting method such as dielectric melting using a calcial crucible may be used. The titanium alloy manufactured by the melting method has less gas components mixed therein and can be manufactured with good workability as compared with the titanium alloy manufactured by the powder metallurgy method. However, since the calcia crucible has a deliquescent property, it is necessary to heat and dry it before use to prevent contamination such as mixing of a gas component into the molten metal.

【0098】このように製造された本発明のチタン合金
は、弾力性に富み、加工性に優れ、製造コストが低減さ
れるため、例えば、眼鏡フレームやゴルフクラブまたは
テニスラケットの材料として、また時計のバンド等の材
料としても利用することが可能である。
The titanium alloy of the present invention produced in this manner is rich in elasticity, excellent in workability, and reduced in production cost. Therefore, for example, it is used as a material for spectacle frames, golf clubs or tennis rackets, or as a timepiece. It can also be used as a material for a band, etc.

【0099】[0099]

【発明の効果】以上説明のとおり、本発明に係るチタン
合金は、ガス成分濃度を所定値以下に低減しているた
め、高い引張弾性限強度を有する一方、低い弾性率を有
するため弾力性に富み、製品に加工する際に合金表面に
おける加工傷の発生が少なく、加工歩留りが良好で均質
なチタン合金を提供することができる。
As described above, since the titanium alloy according to the present invention has the gas component concentration reduced to a predetermined value or less, it has a high tensile elastic limit strength, while having a low elastic modulus, it has elasticity. It is possible to provide a titanium alloy that is rich and has few processing scratches on the alloy surface when processed into a product, has a good processing yield, and is homogeneous.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】コールドクルーシブルを用いた本発明に係るチ
タン合金の製造方法を示す模式図。
FIG. 1 is a schematic diagram showing a method for producing a titanium alloy according to the present invention using a cold crucible.

【図2】(A)は、本発明に係るチタン合金の応力−歪
線図、(B)は、一般的な非鉄金属の応力−歪線図。
FIG. 2A is a stress-strain diagram of the titanium alloy according to the present invention, and FIG. 2B is a stress-strain diagram of a general non-ferrous metal.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 ルツボ 2 内部キャビティ 3 高周波誘導加熱コイル 4 金属材料(合金溶湯) 1 crucible 2 Internal cavity 3 High frequency induction heating coil 4 Metal materials (molten alloy)

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) C22C 27/04 101 C22C 27/04 101 102 102 27/06 27/06 28/00 28/00 Z (72)発明者 新井 智久 神奈川県横浜市磯子区新杉田町8番地 株 式会社東芝横浜事業所内 (72)発明者 山内 隆嗣 福井県福井市問屋町2丁目22番 ヤマウチ マテックス株式会社内─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of front page (51) Int.Cl. 7 Identification code FI theme code (reference) C22C 27/04 101 C22C 27/04 101 102 102 27/06 27/06 28/00 28/00 Z (72 ) Inventor Tomohisa Arai 8 Shinsugita-cho, Isogo-ku, Yokohama-shi, Kanagawa Incorporated company Toshiba Corporation Yokohama office

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 Zr,Hf,V,Nb,Ta,Cr,M
o,Wから選択される少なくとも1種類の金属元素を3
0〜60質量%含有し、残部がTiからなるチタン合金
であり、酸素の含有量が2000ppm以下であり、窒素
の含有量が150ppm以下であり、水素の含有量が20
0ppm以下であり、平均ヤング率が75GPa以下であり、
引張弾性限強度が700MPa以上であり、β相を主相と
する結晶組織を有することを特徴とするチタン合金。
1. Zr, Hf, V, Nb, Ta, Cr, M
3 at least one metal element selected from o and W
It is a titanium alloy containing 0 to 60 mass% and the balance being Ti, the oxygen content is 2000 ppm or less, the nitrogen content is 150 ppm or less, and the hydrogen content is 20.
0 ppm or less, the average Young's modulus is 75 GPa or less,
A titanium alloy having a tensile elastic limit strength of 700 MPa or more and a crystal structure having a β phase as a main phase.
【請求項2】 前記チタン合金は、溶解法により製造さ
れたことを特徴とする請求項1記載のチタン合金。
2. The titanium alloy according to claim 1, wherein the titanium alloy is manufactured by a melting method.
【請求項3】 前記チタン合金は、コールドクルーシブ
ルを用いた溶解法により製造されたことを特徴とする請
求項1記載のチタン合金。
3. The titanium alloy according to claim 1, wherein the titanium alloy is manufactured by a melting method using a cold crucible.
【請求項4】 前記チタン合金は、結晶組織がβ単相か
らなることを特徴とする請求項1記載のチタン合金。
4. The titanium alloy according to claim 1, wherein the titanium alloy has a β single phase crystal structure.
【請求項5】 前記チタン合金は、空孔率が0.5%以
下であることを特徴とする請求項1記載のチタン合金。
5. The titanium alloy according to claim 1, wherein the titanium alloy has a porosity of 0.5% or less.
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