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公開番号2025041710
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-03-26
出願番号2024220549,2023014221
出願日2024-12-17,2019-03-28
発明の名称高強度チタン合金
出願人エイティーアイ・プロパティーズ・エルエルシー
代理人個人,個人,個人,個人,個人
主分類C22C 14/00 20060101AFI20250318BHJP(冶金;鉄または非鉄合金;合金の処理または非鉄金属の処理)
要約【課題】高強度で加工性に優れるチタン合金を提供する。
【解決手段】チタン合金の非限定的実施形態は、合金の合計重量に基づく重量パーセンテージで、以下を含む:2.0～5.0のアルミニウム;3.0～8.0のスズ;1.0～5.0のジルコニウム;0～合計で16.0の、酸素、バナジウム、モリブデン、ニオブ、クロム、鉄、銅、窒素、及び炭素からなる群より選択される1種または複数の元素;チタン;ならびに不純物。チタン合金の非限定的実施形態は、意図的に添加されたスズ及びジルコニウムを、ある特定の他の合金形成添加物、例えば、アルミニウム、酸素、バナジウム、モリブデン、ニオブ、及び鉄と合わせて含み、これによりα相が安定化し、脆化相を形成する危険性を伴わずにα相の体積割合を増加させる。このことは、延性を維持したたままでの室温引張強度の上昇として観測された。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
チタン合金であって、合金の合計重量に基づく重量パーセンテージで、以下：
６．０～１２．０のバナジウム；
３．０～８．０のスズ；
２．０～５．０のアルミニウム；
１．０～５．０のジルコニウム
１．０～５．０のモリブデン；
０～０．２５の酸素；
０～０．４０の鉄；
０～０．５０のクロム；
０～０．０５の炭素；
０～０．０５の窒素；
任意に、ニオブおよび銅のうちの１つ
チタン；ならびに
不純物
からなる、チタン合金。
続きを表示（約 1,000 文字）【請求項２】
合金の合計重量に基づく重量パーセンテージで、以下：
８．６～１１．４のバナジウム；
４．６～７．４のスズ；
２．０～３．９のアルミニウム；
１．６～３．４のジルコニウム
１．０～３．０のモリブデン；
０．００５～０．２５の酸素；
０～０．４０の鉄；
０～０．５０のクロム；
０～０．０５の炭素；
０～０．０５の窒素；
任意に、ニオブおよび銅のうちの１つ
チタン；ならびに
不純物
からなる、請求項１に記載のチタン合金。
【請求項３】
前記チタン合金中のバナジウムおよびニオブの合計量が６．０～１２．０重量パーセントである、請求項１に記載のチタン合金。
【請求項４】
前記チタン合金中のバナジウムおよびニオブの合計量が６．０～１０．０重量パーセントである、請求項１に記載のチタン合金。
【請求項５】
前記チタン合金中の酸素、バナジウム、モリブデン、ニオブ、クロム、鉄、銅、窒素および炭素の合計量が１６．０重量％以下である、請求項１に記載のチタン合金。
【請求項６】
前記チタン合金中のアルミニウム、スズおよびジルコニウムの合計量が８～１５重量％である、請求項１に記載のチタン合金。
【請求項７】
前記チタン合金が、６．０～９．０のアルミニウム当量値および５．０～１０．０のモリブデン当量値を有する、請求項１に記載のチタン合金。
【請求項８】
前記アルミニウム当量値対前記モリブデン当量値の比が、０．６～１．３である、請求項７に記載のチタン合金。
【請求項９】
チタン合金であって、合金の合計重量に基づく重量パーセンテージで、以下：
８．６～１１．４のバナジウム；
４．６～７．４のスズ；
２．０～３．９アルミニウム；
１．６～３．４のジルコニウム；
１．０～３．０のモリブデン；
０００５～０．３０の酸素；
チタン；ならびに
不純物
を含む、チタン合金。
【請求項１０】
合金の合計重量に基づく重量パーセンテージで、８．６～９．４のバナジウムを含む、請求項９に記載のチタン合金。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本開示は、高強度チタン合金に関する。
続きを表示（約 1,800 文字）【背景技術】
【０００２】
チタン合金は、典型的には、高い強度対重量比を示し、耐食性があり、中高温でのクリープ耐性がある。これらの理由から、チタン合金は、例えば、着陸装置部材、エンジンフレーム、及び他の重要な構造部品をはじめとする航空宇宙用途に使用される。例えば、Ｔｉ－１０Ｖ－２Ｆｅ－３Ａｌチタン合金（「Ｔｉ１０－２－３合金」とも称し、ＵＮＳ５６４１０において指定される組成を有する）及びＴｉ－５Ａｌ－５Ｍｏ－５Ｖ－３Ｃｒチタン合金（「Ｔｉ５５５３合金」とも称する；ＵＮＳ番号なし）は、着陸装置用途及び他の大型部品に使用される市販の合金である。これらの合金は、１７０～１８０ｋｓｉの範囲の最大引張強度を示し、厚い断面でも熱処理可能である。しかしながら、これらの合金は、高強度状態では、室温での延性に限界を生じる傾向がある。この延性の限界は、典型的には、Ｔｉ
３
Ａｌ、ＴｉＡｌ、またはオメガ相などの脆化相により引き起こされる。
【０００３】
また、Ｔｉ－１０Ｖ－２Ｆｅ－３Ａｌチタン合金は、加工が困難となる可能性がある。この合金は、製品の所望の機械特性を達成する目的で、溶体化処理後に水焼入れまたは空気焼入れなどにより急冷しなければならず、このため合金の用途が、断面の厚さ３インチ（７．６２ｃｍ）未満に限られる可能性がある。Ｔｉ－５Ａｌ－５Ｍｏ－５Ｖ－３Ｃｒチタン合金は、溶体温度から空気冷却可能であり、したがって、断面の厚さ最大６インチ（１５．２４ｃｍ）まで使用可能である。しかしながら、この合金の強度及び延性は、Ｔｉ－１０Ｖ－２Ｆｅ－３Ａｌチタン合金より低い。現在の合金は、脆化二次準安定相の析出により、高強度状態において、例えば、６％未満という限られた延性も示す。
【０００４】
したがって、室温で約１７０ｋｓｉより高い最大引張強度でありながら、厚い断面の焼入性及び／または改善された延性を持つチタン合金に対する要求が生じている。
【発明の概要】
【０００５】
本開示の非限定的態様に従って、チタン合金は、合金の合計重量に基づく重量パーセンテージで以下を含む：２．０～５．０のアルミニウム；３．０～８．０のスズ；１．０～５．０のジルコニウム；０～合計で１６．０の、酸素、バナジウム、モリブデン、ニオブ、クロム、鉄、銅、窒素、及び炭素からなる群より選択される１種または複数の元素；チタン；ならびに不純物。
【０００６】
本開示の別の非限定的態様に従って、チタン合金は、合金の合計重量に基づく重量パーセンテージで以下を含む：８．６～１１．４の、バナジウム及びニオブからなる群より選択される１種または複数の元素；４．６～７．４のスズ；２．０～３．９アルミニウム；１．０～３．０のモリブデン；１．６～３．４のジルコニウム；０～０．５のクロム；０～０．４の鉄；０～０．２５の酸素；０～０．０５の窒素；０～０．０５の炭素；チタン；ならびに不純物。
【０００７】
本開示のさらに別の非限定的態様に従って、チタン合金は、合金の合計重量に基づく重量パーセンテージで、本質的に以下からなる：２．０～５．０のアルミニウム；３．０～８．０のスズ；１．０～５．０のジルコニウム；０～合計で１６．０の、酸素、バナジウム、モリブデン、ニオブ、クロム、鉄、銅、窒素、及び炭素からなる群より選択される１種または複数の元素；チタン；ならびに不純物。
【０００８】
本明細書中記載される合金、物品、及び方法の特長ならびに利点は、添付の図面を参照することにより、より深く理解でき、図中：
【図面の簡単な説明】
【０００９】
本開示によるチタン合金の非限定的実施形態の加工方法の非限定的実施形態を示すプロットである；及び
本開示によるチタン合金の非限定的実施形態の最大引張強度（ＵＴＳ）及び伸びを、従来チタン合金と比較してプロットしたグラフである。
【００１０】
読者は、本開示によるある特定の非限定的実施形態についての以下の詳細な説明を検討することで、上記の詳細ならびにその他について理解するだろう。
【発明を実施するための形態】
（【００１１】以降は省略されています）

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