Una aleación de titanio de tipo-ß que contiene, en % en masa, Al:

de 2 a 5 %, Fe: de 2 a 4 %, Cr: de 6,2 a % a 11%, V: de 4 a 10 %, y de manera opcional Zr: de 1 a 4 %, en los intervalos y que presenta un equilibrio de Ti eimpurezas inevitables, en la que el equivalente de oxígeno Q de fórmula [1] es de 0,15 a 0,30:

Equivalente de oxígeno Q ≥ [O] + 2,77 [N] .... fórmula [1]

en la que, [O] es el contenido de O (oxígeno) (% en masa) y [N] es el contenido de N (% en masa).

Aleación de titanio beta.

Campo de la invención

La presente invención se refiere a una aleación de titanio de tipo-º.

Técnica anterior

Las aleaciones de titanio de tipo-º son aleaciones de titanio a las cuales se añaden V, Mo u otros elementos estabilizadores de tipo-º para conservar la fase-º estable a temperatura ambiente. Las aleaciones de titanio de tipo

º son superiores en cuanto a operabilidad en frío. Debido al endurecimiento por precipitación de una fase fina a durante el tratamiento térmico de envejecimiento, se obtiene una resistencia a la tracción de valor elevado de aproximadamente 1400 MPa y el módulo de Young es relativamente bajo, de manera que se usan las aleaciones para muelles, cabezas de palos de golf, elementos de fijación y otros tipos de aplicaciones diferentes.

Las aleaciones de titanio convencionales de tipo-º contienen grandes cantidades de V o Mo tal como Ti- 15 % en masa de V – 3 % en masa de Cr – 3 % en masa de Sn – 3 % en masa de Al (en lo sucesivo, “% en masa” se omite) , Ti –13 V-11 Cr –3 Al, y Ti-3Al-8V-6Cr-4Mo-4Zr. La cantidad total de V y Mo es de 12 % en masa o más.

Al contrario que estos, se han propuesto aleaciones de titanio de tipo-º en las que se han suprimido las cantidades de adición de V y Mo y se añaden elementos estabilizadores de tipo-º que no son relativamente caros de Fe y Cr.

La invención descrita en la Patente Japonesa Nº. 2859102 es una aleación de titanio de tipo-º basada en Ti-Al-Fe-Mo que presenta un eq. de Mo (Mo equivalente) mayor que 16. La composición típica es Al: de 1 a 2 % en masa, Fe: de 4 a 5 % en masa, Mo: de 4 a 7 % en masa y O (oxígeno) : 0, 25 % en masa o menos.

Las invenciones descritas en la Publicación de Patente Japonesa (A) Nº. 03-61341, Publicación de Patente Japonesa (A) Nº. 2002-235133 y Publicación de Patente Japonesa (A) Nº. 2005-60821 son aleaciones de titanio de tipo-º basadas en Ti-Al-Fe-Cr en las cuales no se añaden V y Mo y en las que, en % en masa, Fe se encuentra dentro del intervalo de 1 a 4 %, 8, 8 % o menos (no obstante, Fe+0, 6 Cr es de 6 a 10 %) y 5 % o menos, respectivamente y Cr se encuentra dentro del intervalo de 6 a 13 %, de 2 a 12 % (no obstante, Fe+0, 6 Cr es de 6 a 10 %) y de 10 a 20 %, respectivamente.

Las invenciones descritas en la Publicación de Patente Japonesa (A) Nº. 2005-154850, la Publicación de Patente Japonesa (A) Nº. 2004-270009 y Publicación de Patente Japonesa (A) Nº. 2006-111934 son aleaciones de titanio de tipo-º basadas en Ti-Al-Fe-Cr-V-Mo-Zr, Ti-Al-Fe-Cr-V-Sn y Ti-Al-Fe-Cr-V-Mo, respectivamente. En cada una, Fe y Cr se añaden ambos y se incluyen ambos o alguno de V y Mo. Además, en la Publicación de Patente Japonesa (A) Nº. 2005-154850 y en la Publicación de Patente Japonesa (A) Nº. 2004-270009, respectivamente, se añaden de 2 a 6 % en masa de Zr y de 2 a 5 % en masa de Sn.

Descripción de la invención

Como se ha explicado anteriormente, la Publicación de Patente Japonesa (A) Nº. 2859102, Publicación de Patente Japonesa (A) Nº. 03-61341, Publicación de Patente Japonesa (A) Nº. 2002-235133, Publicación de Patente Japonesa (A) Nº. 2005-60821, Publicación de Patente Japonesa (A) Nº.2005-154850, Publicación de Patente Japonesa (A) Nº. 2004-270009 y Publicación de Patente Japonesa (A) Nº. 2006-111934 son aleaciones de titanio de tipo-º en las cuales las se suprimen las cantidades de adición de V y Mo y se añaden elementos estabilizadores de tipo-º que no son relativamente caros.

No obstante, el elemento estabilizador-º no costoso de Fe segrega de forma fácil en el momento de la solidificación en el proceso de fusión. En la Patente Japonesa Nº. 2859102 (basada en Ti-Al-Fe-Mo) , el Fe se encuentra presente en una cantidad de 4 a 5 % en masa. Si se añade en una cantidad grande por encima de 4 %, la segregación de la composición da lugar a una posibilidad mayor de variaciones en las propiedades de material o en la propiedad de endurecimiento por envejecimiento. Además la Patente Japonesa Nº. 2859102 no contiene Cr.

En la Publicación de Patente Japonesa (A) Nº. 03-61341, Publicación de Patente Japonesa (A) Nº. 2002-235133 y en la Publicación de Patente Japonesa (A) Nº. 2005-60821, además de Fe, se usa el elemento estabilizador º que no es relativamente caro de Cr en grandes cantidades. No se usan V ni Mo. No obstante, Cr segrega de la misma forma que Fe, de manera que incluso en las aleaciones de titanio de tipo-º que presentan elementos estabilizadores

º formados por Fe y Cr solos y que tienen estas cantidades añadidas en grandes cantidades, la segregación de la composición provoca variaciones en las propiedades materiales y en la propiedad de endurecimiento por envejecimiento. Se forman zonas de elevada resistencia y zonas de baja resistencia. Cuando la diferencia de resistencia entre las zonas es grande, si se usa el material para muelles con forma de bobina y otros muelles, existe una gran posibilidad de que las zonas de baja resistencia que forman los puntos de partida se fracturen y que el tiempo de vida se haga más corto.

La Publicación de Patente Japonesa (A) Nº. 2005-154850, la Publicación de Patente Japonesa (A) Nº. 2004-270009

y la Publicación de Patente Japonesa (A) Nº. 2006-111934 están basadas en Ti-Al-Fe-Cr-V-Mo y tiene también V y Mo añadidos. La Publicación de Patente Japonesa (A) Nº. 2005-154850 y la Publicación de Patente Japonesa (A) Nº. 2006-111934 tienen cantidades relativamente pequeñas de Cr de 4 % en masa o menos y de 0, 5 a 5 % en masa. Los efectos de la segregación de la composición se consideran más pequeños en comparación con los documentos anteriormente mencionados Publicación de Patente Japonesa Nº. 2859102, Publicación de Patente Japonesa (A) Nº. 03-61341, Publicación de Patente Japonesa (A) Nº. 2002-235133 y Publicación de Patente Japonesa (A) Nº. 2005-60821. No obstante, la cantidad de Cr es pequeña, de manera que la contribución al templado sólido-disolución no resulta suficiente. Con el fin de aumentar la resistencia, el templado por precipitación de la fase a por medio de tratamiento térmico de envejecimiento concluye dependiendo en gran medida del mismo. Nótese que, como se describe en los ejemplos de la Publicación de Patente Japonesa (A) Nº. 2006-111934, la resistencia a la tracción antes del tratamiento térmico de envejecimiento es de 886 MPa o menos. Por este motivo, si se provoca la precipitación de la fase a por medio de tratamiento térmico de envejecimiento para elevar la resistencia, el módulo de Young se hace finalmente mayor y las características de las aleaciones de tipo-º, el módulo de Young bajo, no se pueden emplear más de manera suficiente. Esto es debido, en comparación con las fase-º, a que la fase a presenta de 20 a 30 % o similar de módulo de Young mayor. Para obtener una elevada resistencia al tiempo que se mantiene un módulo de Young relativamente bajo, es necesario aumentar la resistencia de base antes del tratamiento térmico de envejecimiento y mantener la cantidad de precipitación de la fase a debida a un tratamiento térmico de envejecimiento pequeño. Es decir, como mecanismo de templado, resulta eficaz mantener la contribución de la fase a al templado por precipitación en un valor pequeño y hacer un uso mayor del templado de sólido-disolución y del templado por trabajo (endurecimiento por trabajo) . Además, si se añade una cantidad de Cr fija o más, se pueden reducir los efectos de la segregación, tanto en la Publicación de Patente Japonesa (A) Nº. 2005-154850 como en la Publicación de Patente Japonesa (A) Nº. 2006-111934, la cantidad de Cr es pequeña y el efecto no resulta suficiente.

A este respecto, si la cantidad de Cr de la Publicación de Patente Japonesa (A) Nº. 2004-270009 es de 6 a 10 % en masa, es mayor que la de la Publicación de Patente Japonesa (A) Nº. 2005-154850 y que la Publicación de Patente Japonesa (A) Nº. 2006-111934. La cantidad contribuye más al templado de sólido-disolución. No obstante, en la Publicación de Patente Japonesa (A) Nº. 2004-270009, el elemento neutro Sn (ni el elemento estabilizador a ni el elemento estabilizador º) está presente en una cantidad de 2 a 5 % en masa. Este Sn, como puede entenderse a partir de la Tabla Periódica, tiene un peso atómico de 118, 69 o más de 2, 1 veces el de Ti, Fe, Cr y V y aumenta la densidad de la aleación de titanio. En aplicaciones en las que se usan las aleaciones de titanio... [Seguir leyendo]

1. Una aleación de titanio de tipo-que contiene, en % en masa, Al: de 2 a 5 %, Fe: de 2 a 4 %, Cr: de 6, 2 a % a 11 %, V: de 4 a 10 %, y de manera opcional Zr: de 1 a 4 %, en los intervalos y que presenta un equilibrio de Ti e impurezas inevitables, en la que el equivalente de oxígeno Q de fórmula [1] es de 0, 15 a 0, 30:

Equivalente de oxígeno Q = [O] + 2, 77 [N] .... fórmula [1]

en la que, [O] es el contenido de O (oxígeno) (% en masa) y [N] es el contenido de N (% en masa) .

2. Una aleación de titanio de tipo-º que contiene, en % en masa, Al: de 2 a 5 %, Fe: de 2 a 4 %, Cr: de 5 a % a 11 % y Mo: de 4 a 10 %, y de manera opcional Zr: de 1 a 4 %, en los intervalos y que presenta un equilibrio de Ti e impurezas inevitables, en la que el equivalente de oxígeno Q de fórmula [1] es de 0, 15 a 0, 30:

Equivalente de oxígeno Q = [O] + 2, 77 [N] .... fórmula [1]

en la que, [O] es el contenido (% en masa ) de O (oxígeno) y [N] el contenido (% en masa) de N.

3. Una aleación de titanio de tipo-que contiene, en % en masa, Al: de 2 a 5 %, Fe: de 2 a 4 %, Cr: de 5, 5 a % a 11 % y Mo+V (total de Mo y V) : de 4 a 10 % por Mo: 0, 5 % o más y V: 0, 5 % o más y de manera opcional Zr: de 1 a 4 %, en los intervalos y que presenta un equilibrio de Ti e impurezas inevitables, en la que el equivalente de oxígeno Q

de fórmula [1] es de 0, 15 a 0, 30:

Equivalente de oxígeno Q = [O] + 2, 77 [N] .... fórmula [1]

en la que, [O] es el contenido (% en masa ) de O (oxígeno) y [N] el contenido (% en masa) de N.

4. Un producto elaborado obtenido por medio de endurecimiento por trabajo de una aleación de titanio de tiposegún una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3.