JPH0293050A - α＋β型チタン合金材の成形方法 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明はα＋β型チタン合金材の成形方法、詳しくはＴ
ｉ−６ＡＩ−４Ｖ合金材の熱間成形加工方法に関するも
のである。

（従来の技術） Ｔｉ−６／Ｖ−４Ｖ合金は熱間成形中に素材の表面およ
び内部に欠陥を発生し易く一般に難加工性材料とされて
いる。

このような難加工性材料に対し、熱間成形中の欠陥発生
を防ぐ手段としては型鍛造などのように素材を成形用治
具内で塑性変形させる方法がある。

この方法では素材は治具内で拘束されるため変形中に欠
陥が生じにくいという利点がある。しかし素材が治具内
で拘束されることにより、素材は変形しにくくなるため
変形抵抗が増大し、成形に大きな力量が必要となり、強
力な加工装置が要求されると共に使用される治具には高
温高圧に耐え得る高級な材質が要求される。

そこで上記の問題点に鑑み、近時加工困難ないわゆる難
加工性材料に対し成形用治具が不要なダイレス引き抜き
や、超塑性（変形）鍛造が適用され実用化されるように
なってきた。

（発明が解決しようとする課題） Ｔｉ−６ＡＩ−４Ｖ合金材に対し、前記のような手段を
適用した場合、１〜０．０１％／ｓｅｃのように非常に
遅い歪速度であれば（拘束がない引張変形下）欠陥は発
生しにくいが、変形速度が遅く所定の変形を与えるのに
長時間を要して能率が極めて悪く、また加工中に素材を
長時間高温に保持する必要があり、そのため特殊な装置
が要求される。一方、歪速度１０％／ｓｅｃ以上の高速
で引張変形を与える場合には欠陥が生じ易く、このため
成形用治具での拘束が必須となってくる。

本発明は難加工材料であるＴｉ　−６Ａｔ　−４Ｖ合金
材を熱間にて非常に大きな歪速度で、かつ無拘束のもと
で引張変形を加えた際、ある特定温度域において、１回
当りの変形量を特定値以下とすることにより、前記合金
材を短時間内に能率よく変形させ、しかも欠陥が発生し
ないことを知見した。

（課題を解決するための手段） 本発明は前記目的を達成するための手段として次の構成
を採用した。即ち、Ｔｉ−６Ｎ−４Ｖ合金材を熱間にて
１０〜２００％／ｓｅｃの歪速度で引張変形を加えて最
終製品形状に無拘束成形するに際し、成形温度が９５０
℃〜β変態点−５’Ｃの場合には１回当りの変形量を３
５％以下とし、成形温度が８５０℃〜９５０°Ｃの場合
には１回当りの変形量を１０％未満としたものである。

（実施例） 以下、本発明の詳細な説明する。

真空アーク溶解により製造したＴｉ　−６／’Ｖ　　４
　Ｖ合金材を鍛造し、その鍛造材から試片を得、これを
真空中、高周波誘導加熱により２０°Ｃ／ｓｅｃで昇温
し各所定温度に３分間保持後、１００％／ｓｅｃの歪速
度で１回当りの変形量を種々変更した引張変形を与えた
。即ち、試片の破断までの各変形段階で除荷し歪量を変
化させた。なお、試片は直径６閣φのものを使用し、引
張試験装置の１例は第１図に示すものである。図におい
て１は上部チャック、２は下部チャック、３は加熱コイ
ル、４は試片であり、これら各部材は真空チャンバー内
にある。

かくして上記引張変形が与えられた試片のくびれ部の断
面組織の観察を行ない欠陥の状態を調査したところ、そ
の結果は第２図に示す通りであった。即ち同図は高速引
張変形条件下における成形条件と、合金材内における欠
陥発生、欠陥成長、材の破断の関連を示すものであり、
以下同図に従い具体的に説明する。

７００”Ｃ〜８５０°Ｃの温度域で合金材に引張変形を
与えた場合に１回当りの変形量が６０〜７０％付近で巨
視的破壊が起きるが、合金材内部では１回の変形量が１
０％程度になると微小なボイドが発生する。

次いでその変形量が増すにつれボイドの寸法は大きくな
り、変形量が４０〜５０％になるとボイド同志は合体し
て大きな欠陥に発達する。従って、この温度域で高速の
引張変形により成形しようとすれば、１回当りの変形量
は数％以下に抑制せざるを得す成形加工には不適当と考
えられる。

第３図は７５０’Ｃで変形量４０％の高速引張変形を与
えた場合に発生した欠陥の金属顕微鏡による金属組織写
真（ｘ　４００）であり、第４図は７５０°Ｃで変形量
５０％の高速引張変形を与えた場合に発生した欠陥の同
様写真である。

８５０℃〜９５０°Ｃの温度域で合金材に引張変形を与
えた場合、巨視的破壊は変形量が８０％程度で起き、見
掛は加工性は増加するが、合金材内部では変形量２０％
前後の段階で微小欠陥が発生しており、この温度域では
成形加工に１回当りの変形量を１０％以下にする必要が
ある。

９５０℃〜β変態点−５°Ｃの温度域で合金材に引張変
形を与えた場合、１回当りの変形量が３５％までは欠陥
は全く発生しない。第５図は９６０″Ｃで変形量３０％
の高速引張変形を与えた場合の無欠陥状態を示した金属
顕微鏡による金属組織写真（Ｘ４００）である。

なお、変形量が３５％以上の引張変形を与えた場合に発
生する欠陥は極めて小さ（、しかも変形量が大きくなっ
ていっても欠陥はあまり成長せずに小さいままで互いに
合体することもないため大きな欠陥は生じることがない
。第６図は９６０°Ｃで変形量６０％の高速引張変形を
与えた場合の発生した欠陥の第５図同様の写真であるが
、この欠陥は極めて小さいものである。従ってこの温度
域で成形すれば成形１回当りの変形量が大きくとも、は
ぼ欠陥のない状態で成形可能であるが、成形１回当りの
変形量を３５％以下とし、この成形を繰り返すことによ
り完全に無欠陥状態で成形可能なことが解る。

β変態点以上の温度域では、合金材はα十β→β変態を
起こし、冷却後は合金材が脆化するため成形を行なう温
度としては適当でない。この際、加熱時の温度精度を考
慮すると、成形温度の上限はβ変態点−５°Ｃが適当で
ある。

以上の実験結果による知見に従えば、Ｔｉ−６Ａｆ−４
Ｖ合金材を熱間にて高速引張変形を加えて最終製品形状
に無拘束成形するに際し、成形温度が９５０″Ｃ〜β変
態点−５°Ｃの場合には１回当りの変形量を３５％以下
とし、成形温度が８５０″Ｃ〜９５０°Ｃの場合には１
回当りの変形量を１０％以下とすることが必要である。

なお、前記高速引張、即ち歪速度は生産効率を上げるた
めには１０〜２００％／ｓｅｃが必要であり、これが２
００％／ｓｅｃを越えると合金材の塑性変形に伴う発熱
が著しくなり、この発熱で合金材温度がβ変態点を越え
る場合があるなどの温度制御上の問題が生じる。従って
本発明では歪速度として１０〜２００％／ｓｅｃと限定
した。

（発明の効果） 本発明は難加工材であるＴｉ−６ＡＩ−４Ｖ合金材を熱
間で無拘束のもとで引張変形を加えるに際し、特定温度
域において１回当りの変形量を特定値以下とすることに
より、歪速度が１０〜２００％／Ｓｅｃという高速度の
もとて欠陥が発生しない成形が可能となったものであり
、その工業的効果は大なるものがある。

【図面の簡単な説明】

第１図は引張試験装置の説明図、第２図は高速引張変形
条件下における成形条件と合金材内における欠陥の発生
、成長および材の破壊の関連を示すグラフ図、第３図は
７５０°Ｃで１回の変形量４０％の高速引張変形を与え
た場合に発生した欠陥を金属顕微鏡で撮影した金属組織
写真、第４図は７５０°Ｃ１同様変形量５０％の引張変
形を与えた場合に発生した欠陥の同様金属組織写真、第
５図は９６０’Ｃ〜β変態点−５°Ｃで、同様変形量が
３０％の引張変形を与えた場合の無欠陥状態の同様金属
組織写真、第６図は９６０°Ｃで同様変形量が６０％の
引張変形を与えた場合に僅かに発生した欠陥の同様金属
組織写真である。 成形シュ凰 じＣ） 第ｊ 図 第　５図 烹１、図 Ｆ　　６ズ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）Ｔｉ−６Ａｌ−４Ｖ合金材を熱間にて、１０〜２
   ００％／ｓｅｃの歪速度で引張変形を加えて最終製品形
   状に無拘束成形するに際し、 成形温度が９５０℃〜β変態点−５℃の場合には１回当
   りの変形量を３５％以下とし、 成形温度が８５０℃〜９５０℃の場合には１回当りの変
   形量を１０％以下とすることを特徴とするα＋β型チタ
   ン合金材の成形方法。