[发明专利]管长度方向的强度、刚性优异的α+β型钛合金焊接管以及其的制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及管长度方向的强度、杨氏模量高的α+β型钛合金焊接管以及其的制造方法。

背景技术

对于α+β型钛合金利用高比强度，迄今一直用作航空器的构成部件等。近年来航空器中所使用的钛合金的重量比增加，其重要性越来越高。在民用品领域中，在用于高尔夫球杆头用途中，也大量使用以高杨氏模量和轻比重为特征的α+β型钛合金。进而，重视轻量化的汽车用部件或者要求耐腐蚀性和比强度的地热井套管、油井管等也部分使用高强度α+β型钛合金，期待更进一步的应用扩大。

α+β型钛合金管制品具有优异的耐腐蚀性以及高强度，因此用于上述的地热井套管、油井管等能源用途。此外，具有高比强度和优异的高温强度的耐热合金管制品用于汽车的排气管等。

进而，对于α+β型钛合金管制品，活用高比强度，也期望应用于汽车、机动二轮车的框架、增强用部件等强度部件。在该用途中，需要管长度方向的强度以及刚性高，特别是期望以拉伸强度计为900MPa以上、以杨氏模量计为130GPa以上。进而，其它用途还要求制造成本进一步低。此外，这些用途中轻量化特别有效，因此更薄壁/小径且管轴向的刚性以及强度高的管制品的需求越来越高。

作为得到该α+β型钛合金管的方法，利用斜轧法制造无缝管的方法示于专利文献1以及专利文献2。专利文献1中，规定热轧条件并且以β相变点以上的温度进行退火，从而意图改善断裂韧性。然而，以β相变点以上进行退火时，热轧后的α+β型合金板的力学特性成为各向同性，在管长度方向和圆周方向，强度以及弹性模量同样地均为不太高的水平，难以得到作为本发明目标的管长度方向的高强度化/高刚性化。

此外，专利文献2中，为了在原材料表面中导入大的剪切应变，对于被热轧原材料进行严苛的热加工的斜轧工艺中，意图确保原材料的热加工性，规定在各工序中的热加工温度。即便在该情况下，也不能得到管长度方向成为高强度的热轧织构，难以达成作为本发明目标的管长度方向的高强度化/高刚性化。

除斜轧法以外，具有通过利用玻璃润滑剂高速挤压法等的热挤出工艺得到无缝管的方法。采用任意方法均难以得到在管长度方向可以得到高强度/高刚性化的织构。此外，与通常地对板状原材料进行弯曲加工而制造焊接管的工艺相比生产率低，因此也存在制造成本高的问题。

接着，作为得到α+β型钛合金管的方法，对通过热轧或者进一步通过冷轧而得到的板状原材料进行弯曲加工，将对接部利用TIG、MIG、EB或者等离子体电弧焊接等制造焊接管的方法示于专利文献3以及专利文献4。均比斜轧或热挤出工艺相比生产率高、并且不需要用于修正在无缝管经常见到的薄厚不均的切削加工，因此成品率高，能够实现制造成本的削减化。

对于专利文献3，在Ti-3％Al-2.5％V以及Ti-6％Al-4％V(％为质量％、以下省略)中，通过将焊接管的壁厚容许差规定为较小，从而抑制薄厚不均，不需要大量的切削加工。进而，与专利文献1同样地，以活用β退火组织提高断裂韧性为目标。因此，在该情况下，在管长度方向和圆周方向上强度相同，也未发现材质各向异性，因此难以得到作为本发明目标的管长度方向的高强度化/高刚性化。

此外，专利文献4中，使用称为带钢的条状原材料，在利用辊轧成形法连续地对钛或钛合金焊接管进行造管时，通过使用多个焊炬，从而可以兼具焊接部无缺陷和生产效率提高。然而，其描述了：该工艺中，使原材料带钢的板宽方向弯曲，从而制造焊接管，但并不是朝向提高管长度方向的强度/刚性的方向。

此外，在专利文献5、专利文献6以及专利文献7中，面向汽车以及机动二轮车的排气管用途公开了耐热钛合金。这些合金的特征在于，高温强度以及耐氧化性优异、并且冷加工性优异。然而，这些合金的室温下的拉伸强度为400～600MPa左右，不能得到机动二轮车以及自行车的框架、汽车的强度部件等所要求的900MPa以上的管长度方向的室温拉伸强度。

在非专利文献1中，对于在纯钛中的板面内的强度各向异性和织构的关系，记载了例子，与Basal-texture(HCP底面在板的法线或者与其相近的方向取向的织构。以下，记作B-texture)相比，Transverse-texture(c轴方位在板宽方向(与轧制垂直的方向)上高度地取向的织构，所述c轴方位作为钛α相的HCP底面的(0001)面的法线方向。以下，记作T-texture)中屈服应力的各向异性大。