具有高强度和高杨氏模量的α+β型钛合金冷轧退火板以及其的制造方法技术

本发明专利技术的目的在于提供板宽方向的强度以及杨氏模量高的α+β型钛合金冷轧退火板。对于钛合金板，在解析板面方向的织构时，在α相的(0002)极点图上，接近板宽方向的方位的X射线相对强度峰值(XTD)与接近板面法线方向的方位的X射线相对强度峰值(XND)的比XTD/XND为5.0以上，以质量％计Fe：0.8～1.5％、N：0.020％以下、氧当量值Q为0.34～0.55。对于钛合金板的退火，冷轧率不足25％的情况下在500℃以上且不足800℃下进行，冷轧率25％以上的情况下在500℃以上且不足620℃下进行。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及以板宽方向的强度以及杨氏模量高为特征的α+β型钛合金冷轧退火板以及其的制造方法。
技术介绍
对于α+β型钛合金，利用高比强度，迄今一直用作航空器的部件等。近年来，航空器中所使用的钛合金的重量比高，其的重要性越来越高。此外，即便在民用品领域，对于高尔夫球杆杆面，也大多使用以高杨氏模量和轻比重为特征的α+β型钛合金。特别是在该用途中，大多以薄板作为原材料来使用，因此高强度α+β型钛合金薄板的需求高。进而，在重视轻量化的汽车用构件等中也期待高强度α+β型钛合金的应用，在该领域中，以冷轧退火板为主的薄板的必要性也高涨。在高尔夫球杆杆面用途中，以在板面内显示出高强度并且高杨氏模量的方向作为杆面的短边侧时，发现可以消除反弹限制、并且耐久性高。与之相对，对α+β型钛合金进行单向热轧时，作为主相呈现HCP(Hexagonal Closed Packed、六角密堆积)结构的α相的c轴呈现在板宽方向高度地取向的称为Transverse-texture(T-texture、T织构)的织构。此时，在α+β型钛合金中，抑制孪晶变形，支配塑性变形的主滑移系的滑移方向被限定在底面内，因此在具有T-texture的情况下板宽方向的强度上升。因此，通过将单向热轧板的板宽方向作为杆面的短边侧来使用，从而消除反弹限制并且提高耐久性。专利文献1中公开了α+β型钛合金板，其具有如下的化学成分：活用该现象实现T-texture发达和与其相伴的板宽方向的强度和杨氏模量提高，并且未导致织构的过度发达和与之相伴的过度的强度上升和延性降低。此外，作为汽车用构件，在专利文献2中公开了以具有T-texture的α+β型钛合金板的板宽方向为发动机阀、连杆等发动机构件的轴向的方式进行截断加工，从而提高轴向的强度以及刚性的汽车发动机构件以及其的原材料。这些技术均利用在α+β型钛合金单向热轧板中生成的T-texture。然而，对于这些合金，使冷轧性降低的Al的添加量均高，冷轧困难，因此为适于单向热轧板的技术，例如板厚2.5mm以下那样板厚较薄的冷轧板的制造技术至今尚不明确。另一方面，在α+β型钛合金中，提出了几种可以制造冷轧板的α+β型钛合金。在专利文献3以及专利文献4中，提出了以Fe、O、N为主要添加元素的低合金系α+β型钛合金。作为β稳定化元素添加Fe、作为α稳定化元素添加O、N之类的廉价元素，并且以适当的范围、均衡地添加O、N量，从而可以确保高强度和延性平衡。在室温下为高延性，因此也可以制造冷轧制品。此外，专利文献5中，通过在含有有助于高强度化也使延性降低、降低冷加工性的Al，并且添加对于强度上升有效并且无损冷轧性的Si、C，从而可以进行冷轧。专利文献6～专利文献10中公开了添加Fe、O，控制晶体取向或者晶体粒径等，提高机械特性的技术。进而，专利文献11中，对于为了确保α+β型钛合金热轧板的高冷轧性而应该具有的织构进行了记载，公开了若该热轧板具有发达的T-texture，则冷轧性、冷加工下的卷材处理性良好的技术。因此，具有专利文献11中记载的化学成分和织构的钛合金热轧板的冷轧性良好，制造较薄的冷轧制品是比较容易的。然而，对于这些专利文献3～专利文献11所示的α+β型钛合金冷轧之后进行退火时，根据冷轧以及退火的组合条件，容易产生HCP的c轴在接近板的法线方向取向的Basal-texture(B-texture、B-织构)，损伤在单向热轧下生成的T-texture，因此难以维持板宽方向的高强度和杨氏模量。现有技术文献专利文献专利文献1：日本特开2012-132057号公报专利文献2：WO2011-068247A1专利文献3：日本特许第3426605号公报专利文献4：日本特开平10-265876号公报专利文献5：日本特开2000-204425号公报专利文献6：日本特开2008-127633号公报专利文献7：日本特开2010-121186号公报专利文献8：日本特开2010-31314号公报专利文献9：日本特开2009-179822号公报专利文献10：日本特开2008-240026号公报专利文献11：WO2012-115242A1非专利文献非专利文献1：社团法人日本钛协会发行，平成18年4月28日“チタン”Vol.54，No.1，42～51页
技术实现思路
专利技术要解决的问题本专利技术以提供高强度α+β型钛合金冷轧退火板以及其的制造方法为课题，所述高强度α+β型钛合金冷轧退火板的特征在于板宽方向的强度以及杨氏模量高、其为较薄材。用于解决问题的方案专利技术人等对α+β型合金冷轧退火板中的板宽方向的强度和织构的关系进行深入研究，结果发现单向冷轧退火板具有较强T-texture的情况下，HCP底面在板宽方向更高度地取向从而板宽方向的强度变高，成为被认为高强度的900MPa以上和被认为高杨氏模量的130GPa以上。此外，还发现在α+β型钛合金中，冷轧时的板厚减少率(以下，冷轧率＝(冷轧前的板厚-冷轧后的板厚)/冷轧前的板厚×100(％))高时，根据之后的退火条件不同，会出现成为B-texture而未得到T-texture的情况。因此，专利技术人等对于钛合金冷轧退火板进行深入研究，明确成为B-texture的机理，并且查明通过控制冷轧率和退火条件，从而可以维持较强的T-texture的制造条件。进而，专利技术人等发现通过合金元素的组合以及添加量的优化，从而在钛合金冷轧退火板中，T-texture进一步发达，能够提高上述效果，在板宽方向可以得到900MPa以上的拉伸强度和130GPa以上的杨氏模量。本专利技术为以以上的情况为背景而作出的，提供一种α+β型钛合金冷轧退火板以及其的制造方法，该α+β型钛合金冷轧退火板的特征在于，在进行冷轧、退火之后维持较强的T-texture，从而板宽方向的强度以及杨氏模量高。特别是，在以高板厚减少率进行冷轧之后进行退火时，损伤上述织构，变得容易B-texture化，因此规定冷轧率以及之后的退火条件，从而可以稳定地维持T-texture。该专利技术是基于这些见解而完成的。即，本专利技术以以下的技术为骨架。[1]一种板宽方向的强度以及杨氏模量高的α+β型钛合金冷轧退火板，其特征在于，其为含有以质量％计0.8～1.5％的Fe、0.020％以下的N，满足下式(1)所示的Q＝0.34～0.55，余量由Ti以及杂质组成的α+β型钛合金冷轧退火板，在解析板面方向的织构时，将冷轧退火板的轧制面法线方向设为ND，将板长度方向设为RD，将板宽方向设为TD，以α相的(0001)面的法线方向作为c轴方位，将c轴方位与ND所成的角度设为θ，将c轴方位在板面的投影线与板宽方向TD所成的角度设为φ，在由角度θ为0度以上且30度以下并且φ处于-180度～180度的晶粒产生的X射线的(0002)反射相对强度中的最强的强度设为XND，在由角度θ为80度以上且不足100度、φ处于±10度的范围内的晶粒产生的X射线的(0002)反射相对强度中的最强的强度设为XTD时，比值XTD/XND为5.0以上。Q＝[O]+2.77*[N]+0.1*[Fe]···(1)其中，[Fe]、[O]、[N]为各元素的含量[质量％]。[2]一种[1]所述的板宽方向的强度以及杨氏模量高的α+β型钛合金冷轧退火板的制造本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种板宽方向的强度以及杨氏模量高的α+β型钛合金冷轧退火板，其特征在于，其为含有以质量％计0.8～1.5％的Fe、0.020％以下的N，满足下式(1)所示的Q＝0.34～0.55，余量由Ti以及杂质组成的α+β型钛合金冷轧退火板，在解析板面方向的织构时，将冷轧退火板的轧制面法线方向设为ND，将板长度方向设为RD，将板宽方向设为TD，以α相的(0001)面的法线方向作为c轴方位，将c轴方位与ND所成的角度设为θ，将c轴方位在板面的投影线与板宽方向TD所成的角度设为φ，在由角度θ为0度以上且30度以下并且φ处于‑180度～180度的晶粒产生的X射线的(0002)反射相对强度中的最强的强度设为XND，在由角度θ为80度以上且不足100度、φ处于±10度的范围内的晶粒产生的X射线的(0002)反射相对强度中的最强的强度设为XTD时，比值XTD/XND为5.0以上，Q＝[O]+2.77*[N]+0.1*[Fe]···(1)其中，[Fe]、[O]、[N]为各元素的质量％含量。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.04.10 JP 2014-0810491.一种板宽方向的强度以及杨氏模量高的α+β型钛合金冷轧退火板，其特征在于，其为含有以质量％计0.8～1.5％的Fe、0.020％以下的N，满足下式(1)所示的Q＝0.34～0.55，余量由Ti以及杂质组成的α+β型钛合金冷轧退火板，在解析板面方向的织构时，将冷轧退火板的轧制面法线方向设为ND，将板长度方向设为RD，将板宽方向设为TD，以α相的(0001)面的法线方向作为c轴方位，将c轴方位与ND所成的角度设为θ，将c轴方位在板面的投影线与板宽方向TD所成的角度设为φ，在由角度θ为0度以上且30度以下并且φ处于-180度～180度的晶粒产生的X射线的(0002)反射相对强度中的最强的强度设为XND，在由角度θ为80度以上且不足100度、φ处于±10度的范围内的晶粒产生的X射线的(0002)反射相对强度中的最强的强度设为XTD时，比值XTD/XND为5.0以...

【专利技术属性】
技术研发人员：川上哲，高桥一浩，藤井秀树，
申请(专利权)人：新日铁住金株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP