[发明专利]耐氧化性优良的排气系统部件用耐热钛合金材料、耐氧化性优良的排气系统部件用耐热钛合金板的制造方法及排气装置

说明书

技术领域

本发明涉及作为四轮车、二轮车等汽车用的排气装置使用的钛材料，涉及能够用于主消声器部、也能够用于暂时性暴露在800℃左右的高温下、尤其要求耐热性、耐氧化性的排气歧管、排气管、催化装置及消声器等部位的轻量且耐腐蚀性、加工性、耐热性及耐氧化性优良的钛合金材料以及使用了该钛合金材料的排气装置。

背景技术

钛材料由于轻量、高强度且耐腐蚀性也良好，所以也被用于汽车的排气装置中。从汽车和摩托车的发动机排出的燃烧气体被排气歧管汇集，经由排气管从车辆后方的排气口排出。

排气管由于途中放进搭载或涂布有催化剂的催化装置和消声器（消音器），所以分成若干个而构成。本说明书中，将从排气歧管至排气管、排气口的整体统称为“排气装置”。

这种排气装置的原材料中，从车辆轻量化的观点出发，以二轮车为中心，正在使用JIS2种的工业用纯钛材来代替以往的不锈钢原材料。进而，最近，正在使用耐热性更高的钛合金来代替JIS2种的工业用纯钛材。此外，近年来，为了除去排气的有害成分，也使用搭载有在高温下使用的催化剂的消声器。

排气的温度超过700℃，有时暂时性达到800℃。因此，用于排气装置的原材料在800℃左右的温度下的强度、耐氧化性以及在600～700℃下的蠕变速度等高温耐热性的指标被视为重要。

从高温强度的方面考虑，Ti-3Al-2.5V合金和Ti-6Al-4V合金优良。

专利文献1中提出了冷加工性及高温强度优良的钛合金。

专利文献2中提出了耐氧化性及耐腐蚀性优良的钛合金。

专利文献3中提出了冷加工性优良的耐热钛合金板及其制造方法。

专利文献4中提出了在表面被覆有保护膜的钛合金。

专利文献5中提出了在700℃下的高温强度以及在800℃下的耐氧化性优良的钛合金。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2001-234266号公报

专利文献2：日本特开2005-290548号公报

专利文献3：日本特开2005-298970号公报

专利文献4：日本特开2007-100171号公报

专利文献5：日本特开2009-68026号公报

发明内容

发明所要解决的问题

Ti-3Al-2.5V合金在室温下的强度过高，成形加工性不足。此外，在700℃左右的温度下的氧化增量大。进而，虽然能够冷轧，但容易产生边裂，在冷轧的途中必须加进好几次中间退火，花费加工成本。

Ti-6Al-4V合金由于冷加工困难且无法制成薄板，所以不适合作为排气装置用原材料。

专利文献1中记载的含有0.5～2.3质量%的Al的钛合金在700℃左右的氧化增量大，而且氧化皮剥离显著。因此，氧化皮剥离后的表面被再次氧化，反复进行该氧化皮的剥离。其结果是，引起不均匀且显著的减壁，所以难以在达到高温的部位中使用。

专利文献2中公开了一种钛合金，其以质量%计含有Al：0.30～1.50%、Si：0.10～1.0%及Nb：0.1～0.5%。该钛合金的冷加工性、特别是在壁厚减小的方向上加工所引起的胀形性差。

专利文献3中公开了一种钛合金，其以质量%计含有Cu：0.3～1.8%、O：0.18%以下、Fe：0.30%以下，根据需要进一步含有总计0.3～1.5%的Sn、Zr、Mo、Nb、Cr的1种或2种以上，剩余部分由Ti及低于0.3%的杂质元素构成。该钛合金在800℃下的耐氧化性不充分。

专利文献4中提出了被覆保护膜的Ti-Cu合金、以及Ti-Cu-Nb合金板，所述保护膜以质量%计含有Si：15～55%、C：10～45%及Al：20～60%。当在钛合金板上涂布保护膜时，若在涂布后进行加工，则存在保护膜剥离的问题。此外，若在加工后涂布保护膜，则存在无法以均匀的厚度涂布而形成耐氧化性不充分的地方的问题。

专利文献5中提出了一种合金，其特征在于，以质量%计含有Cu：0.5～1.8%、Si：0.1～0.6%、O：0.1%以下，根据需要含有Nb：0.1～1.0%，剩余部分包含Ti及不可避免的杂质。该合金在800℃下的耐热强度不充分。

鉴于上述情况，本发明的课题在于，提供能够用于有时暂时性暴露在800℃以上的高温下的排气歧管、排气管、催化装置及消声器等的部位的高温强度及耐氧化性优良的排气系统部件用耐热钛合金材料及使用了该合金材料的排气装置。

用于解决问题的手段