CN105950910B - 高尔夫球头用的耐疲劳钛合金材料 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种高尔夫球头用的耐疲劳钛合金材料，其化学组成以质量百分比计含有：5.3‑5.7%的Al、3.11‑3.95%的Sn、0.25‑0.96%的Mo、0.23‑0.69%的Nb、2.61‑3.45%的Zr、0.16‑0.45%Si、0.23‑0.65%的Ta、0.13‑0.25%的Pd、0.12‑0.23%的Fe、0.03‑0.07%的C、0.02‑0.05%的N、0.008‑0.011%的H、0.08‑0.14%的O，余量为Ti。藉此，通过采用本发明配方的钛合金材料制得的高尔夫球头，其具有良好的拉伸、疲劳和蠕变等综合力学性能，该合金的热加工性能良好，并可进行超塑性成形和扩散焊连接，热加工性能、铸造性能和焊接性能佳，其热稳定性和热强性匹配良好，制作出来的产品使用寿命更长。
Description
技术领域
本发明涉及钛合金材料领域技术，尤其是指一种高尔夫球头用的耐疲劳钛合金材料。
背景技术
高尔夫球运动是一种流行的休闲健身方式。而对于初学者除了练习基本的球技之外还要懂得选择合适的球杆。球杆由球头、杆身与握把三部分组成 ,其长度约0.91-1.29米之间。根据击球远近不同的需要，每个选手最多可带14根各种类型的球杆进场。这14根球杆以如下配置最为合适：4根木杆、9根铁杆和1根推杆。对初学者而言，只要取其中的奇数杆就足够了。
目前，球头一般是金属制成采用钨合金配重元件。这些配重元件通常做成螺钉状便于拆装与更换。对于不同的初学者来说，对球头的重量选择各不相同，主要看自身的力量大小。钨合金配重是一种高密度合金，在重量和体积上较其他金属有很大的优势，再加上钨合金这种材质的环保性，更是得到了广泛的运用。然而，目前的钨合金其耐疲劳性不好，产品使用寿命低。
发明内容
有鉴于此，本发明针对现有技术存在之缺失，其主要目的是提供一种高尔夫球头用的耐疲劳钛合金材料，其能有效解决现有之用于制作高尔夫球头的钨合金存在耐疲劳性不好、产品使用寿命低的问题。
为实现上述目的，本发明采用如下之技术方案：
一种高尔夫球头用的耐疲劳钛合金材料，其化学组成以质量百分比计含有：5.3-5.7%的Al、3.11-3.95%的Sn、0.25-0.96%的Mo、0.23-0.69%的Nb、2.61-3.45%的Zr、0.16-0.45%Si、0.23-0.65%的Ta、0.13-0.25%的Pd、0.12-0.23%的Fe、0.03-0.07%的C、0.02-0.05%的N、0.008-0.011%的H、0.08-0.14%的O，余量为Ti。
作为一种优选方案，其化学组成以质量百分比计含有：5.7%的Al、3.95%的Sn、0.65%的Mo、0.35%的Nb、3.02%的Zr、0.45%Si、0.56%的Ta、0.13%的Pd、0.18%的Fe、0.06%的C、0.03%的N、0.011%的H、0.13%的O，余量为Ti。
作为一种优选方案，其化学组成以质量百分比计含有：5.4%的Al、3.41%的Sn、0.75%的Mo、0.69%的Nb、3.25%的Zr、0.37%Si、0.36%的Ta、0.19%的Pd、0.12%的Fe、0.03%的C、0.05%的N、0.008%的H、0.09%的O，余量为Ti。
本发明与现有技术相比具有明显的优点和有益效果，具体而言，由上述技术方案可知：
通过采用本发明配方的钛合金材料制得的高尔夫球头，其具有良好的拉伸、疲劳和蠕变等综合力学性能，该合金的热加工性能良好，并可进行超塑性成形和扩散焊连接，热加工性能、铸造性能和焊接性能佳，其热稳定性和热强性匹配良好，制作出来的产品使用寿命更长。
具体实施方式
本发明揭示一种高尔夫球头用的耐疲劳钛合金材料，其化学组成以质量百分比计含有：5.3-5.7%的Al、3.11-3.95%的Sn、0.25-0.96%的Mo、0.23-0.69%的Nb、2.61-3.45%的Zr、0.16-0.45%Si、0.23-0.65%的Ta、0.13-0.25%的Pd、0.12-0.23%的Fe、0.03-0.07%的C、0.02-0.05%的N、0.008-0.011%的H、0.08-0.14%的O，余量为Ti。
制备母合金所采用的金属原料均为纯度大于 99.9％的纯金属单质元素，根据合金的化学组成配料，合金的熔炼设备采用高真空电弧熔炼炉，抽真空高于5×10-3 Pa，在氩气保护气氛下进行电弧熔炼，待母合金熔化后，控制C含量为0.03-0.07%、N含量为0.02-0.05%，H含量为0.008-0.011%，O含量为0.08-0.14%，然后，将熔融钛合金浇注高尔夫球头模壳。
下面以多个实施例对本发明作进一步说明：
实施例1
一种高尔夫球头用的耐疲劳钛合金材料，其化学组成以质量百分比计含有：5.3%的Al、3.85%的Sn、0.55%的Mo、0.61%的Nb、2.61%的Zr、0.44%Si、0.65的Ta、0.22%的Pd、0.22%的Fe、0.07%的C、0.05%的N、0.01%的H、0.12%的O，余量为Ti。
本实施例铸造的钛合金材料其密度为4.51g/cm3，室温弹性模量115GPa，泊松比0.33，硬度为34HRC，具有良好的拉伸、疲劳和蠕变等综合力学性能，该合金的热加工性能良好，并可进行超塑性成形和扩散焊连接。
实施例2
一种高尔夫球头用的耐疲劳钛合金材料，其化学组成以质量百分比计含有：5.6%的Al、3.11%的Sn、0.25%的Mo、0.55%的Nb、3.12%的Zr、0.32%Si、0.29%的Ta、0.25%的Pd、0.17%的Fe、0.03%的C、0.02%的N、0.008%的H、0.08%的O，余量为Ti。
本实施例铸造的钛合金材料其密度为4.52g/cm3，室温弹性模量110GPa，泊松比0.31，硬度为32HRC，具有良好的拉伸、疲劳和蠕变等综合力学性能，该合金的热加工性能良好，并可进行超塑性成形和扩散焊连接。
实施例3
一种高尔夫球头用的耐疲劳钛合金材料，其化学组成以质量百分比计含有：5.4%的Al、3.25%的Sn、0.96%的Mo、0.23%的Nb、3.45%的Zr、0.16%Si、0.23%的Ta、0.16%的Pd、0.23%的Fe、0.04%的C、0.04%的N、0.009%的H、0.14%的O，余量为Ti。
本实施例铸造的钛合金材料其密度为4.53 g/cm3，室温弹性模量116GPa，泊松比0.33，硬度为32HRC，具有良好的拉伸、疲劳和蠕变等综合力学性能，该合金的热加工性能良好，并可进行超塑性成形和扩散焊连接。
实施例4
一种高尔夫球头用的耐疲劳钛合金材料，其化学组成以质量百分比计含有：5.7%的Al、3.95%的Sn、0.65%的Mo、0.35%的Nb、3.02%的Zr、0.45%Si、0.56%的Ta、0.13%的Pd、0.18%的Fe、0.06%的C、0.03%的N、0.011%的H、0.13%的O，余量为Ti。
本实施例铸造的钛合金材料其密度为4.55 g/cm3，室温弹性模量117GPa，泊松比0.33，硬度为35HRC，具有良好的拉伸、疲劳和蠕变等综合力学性能，该合金的热加工性能良好，并可进行超塑性成形和扩散焊连接。
实施例5
一种高尔夫球头用的耐疲劳钛合金材料，其化学组成以质量百分比计含有：5.5%的Al、3.65%的Sn、0.45%的Mo、0.48%的Nb、2.95%的Zr、0.26%Si、0.41%的Ta、0.17%的Pd、0.15%的Fe、0.05%的C、0.02%的N、0.011%的H、0.11%的O，余量为Ti。
本实施例铸造的钛合金材料其密度为4.56 g/cm3，室温弹性模量116GPa，泊松比0.34，硬度为35HRC，具有良好的拉伸、疲劳和蠕变等综合力学性能，该合金的热加工性能良好，并可进行超塑性成形和扩散焊连接。
实施例6
一种高尔夫球头用的耐疲劳钛合金材料，其化学组成以质量百分比计含有：5.4%的Al、3.41%的Sn、0.75%的Mo、0.69%的Nb、3.25%的Zr、0.37%Si、0.36%的Ta、0.19%的Pd、0.12%的Fe、0.03%的C、0.05%的N、0.008%的H、0.09%的O，余量为Ti。
本实施例铸造的钛合金材料其密度为4.51 g/cm3，室温弹性模量118GPa，泊松比0.33，硬度为35HRC，具有良好的拉伸、疲劳和蠕变等综合力学性能，该合金的热加工性能良好，并可进行超塑性成形和扩散焊连接。
本发明的设计重点在于：通过采用本发明配方的钛合金材料制得的高尔夫球头，其具有良好的拉伸、疲劳和蠕变等综合力学性能，该合金的热加工性能良好，并可进行超塑性成形和扩散焊连接，热加工性能、铸造性能和焊接性能佳，其热稳定性和热强性匹配良好，制作出来的产品使用寿命更长。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明的技术范围作任何限制，故凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何细微修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。
Claims (3)
1.一种高尔夫球头用的耐疲劳钛合金材料，其特征在于：其化学组成以质量百分比计含有：5.3-5.7%的Al、3.11-3.95%的Sn、0.25-0.96%的Mo、0.23-0.69%的Nb、2.61-3.45%的Zr、0.16-0.45%Si、0.23-0.65%的Ta、0.13-0.25%的Pd、0.12-0.23%的Fe、0.03-0.07%的C、0.02-0.05%的N、0.008-0.011%的H、0.08-0.14%的O，余量为Ti；制备母合金所采用的金属原料均为纯度大于 99 .9％的纯金属单质元素，根据合金的化学组成配料，合金的熔炼设备采用高真空电弧熔炼炉，抽真空高于5×10-3 Pa，在氩气保护气氛下进行电弧熔炼，待母合金熔化后，控制C含量为0 .03-0 .07%、N含量为0 .02-0 .05%，H含量为0 .008-0 .011%，O含量为0 .08-0 .14%，然后，将熔融钛合金浇注高尔夫球头模壳。
2.根据权利要求1所述的高尔夫球头用的耐疲劳钛合金材料，其特征在于：其化学组成以质量百分比计含有：5.7%的Al、3.95%的Sn、0.65%的Mo、0.35%的Nb、3.02%的Zr、0.45%Si、0.56%的Ta、0.13%的Pd、0.18%的Fe、0.06%的C、0.03%的N、0.011%的H、0.13%的O，余量为Ti。
3.根据权利要求1所述的高尔夫球头用的耐疲劳钛合金材料，其特征在于：其化学组成以质量百分比计含有：5.4%的Al、3.41%的Sn、0.75%的Mo、0.69%的Nb、3.25%的Zr、0.37%Si、0.36%的Ta、0.19%的Pd、0.12%的Fe、0.03%的C、0.05%的N、0.008%的H、0.09%的O，余量为Ti。
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