[發(fā)明專利]高爾夫球桿面用鈦合金

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201280070564.1
• 申請日: 2012-02-24
• 公開（公告）號: CN104136639B
• 公開（公告）日: 2016-11-23
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 川上哲;高橋一浩;藤井秀樹
• 申請（專利權(quán)）人: 新日鐵住金株式會社
• 主分類號: C22C14/00
• 分類號: C22C14/00;C22F1/18
• 代理公司: 北京市中咨律師事務(wù)所 11247
• 代理人: 劉航;段承恩

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及以1號木桿(driver)為主的高爾夫球桿的桿面用坯料所使用的鈦合金。

背景技術(shù)

近年來，伴隨著高爾夫球桿不能具有彈簧效應(yīng)(Spring Like Effect ＝SLE)這一反彈系數(shù)規(guī)制(SLE規(guī)則)被導(dǎo)入，用于高爾夫球桿面用途的鈦合金坯料的種類大大變化。在實行反彈系數(shù)(恢復(fù)系數(shù))規(guī)制之前，低的楊氏模量(Young’s modulus)、能容易地得到高的反彈性能、高強度且耐久性優(yōu)異的、以Ti-15％V-3％Cr-3％Sn-3％Al合金為主的β型鈦合金是主流。但是，伴隨著反彈系數(shù)規(guī)制的導(dǎo)入，為了使用低楊氏模量的β型鈦合金，并降低反彈系數(shù)來滿足規(guī)制，只有增厚桿面板厚來提高桿面的剛性的方法。當使用該方法時，在將大量含有V、Mo等的高價格的合金元素的β型鈦合金應(yīng)用于桿面坯料的情況下，成本提高不能避免。而且，β型鈦合金，與其他的鈦合金相比，比重也大，伴隨著增厚板厚，桿面變重。這樣一來，桿面使用β型鈦合金的高爾夫球桿頭的容積被限制，擊打球時的甜蜜點(sweet-spot)相對地變小，因此也存在對于使用者來說難以使用的問題。由于這樣的理由，β型鈦合金開始變得不是高爾夫球桿面用坯料的主流。

與β型鈦合金相比，楊氏模量高的α+β型鈦合金，作為1號木桿桿面用坯料現(xiàn)在正成為主流。通過使用楊氏模量高的α+β型鈦合金，即使減薄桿面，反彈系數(shù)也難以變高，與β型鈦合金相比，通過(符合)反彈系數(shù)規(guī)制的板厚自由度提高。另外，與β型鈦合金相比，比重小，即使是相同的質(zhì)量，也能夠增大球桿頭的容量。而且，與β型合金相比，高價格的合金元素的含量低，因此坯料成本也低，有上述這些的很多的優(yōu)點。作為該α+β型鈦合金，Ti-6％Al-4％V為代表性的合金，但除此之外，還可使用例如Ti-5％Al-1％Fe、Ti-4.5％Al-3％V-2％Fe-2％Mo、Ti-4.5％Al-2％Mo-1.6％V-0.5％Fe-0.3％Si-0.03％C、Ti-6％Al-6％V-2％Sn、Ti-6％Al-2％Sn-4％Zr-6％Mo、Ti-8％Al-1％Mo-1％V、Ti-6％Al-1％Fe等。

如果使用這些合金，則即使使桿面厚度比β型鈦合金制桿面薄，也滿足反彈系數(shù)規(guī)制，并且通過使用適當?shù)膹姸?延展性范圍的鈦合金，也能夠?qū)Ω郀柗蚯驐U面賦予所需要的耐久性。即使減薄桿面厚度也要求高耐久性的高級的高爾夫球桿的情況下，改變桿面形狀和/或結(jié)構(gòu)能夠控制反彈性能的圓棒制品等，優(yōu)選具有120GPa以上的楊氏模量、950MPa以上的抗拉強度、15％以上的斷裂伸長率。在桿面成形加工時加工度少的薄板制品等，優(yōu)先在板面內(nèi)的一個方向具有135GPa以上的楊氏模量、1100MPa以上的抗拉強度、7％以上的斷裂伸長率。在這些情況下，關(guān)于楊氏模量，為了通過反彈系數(shù)規(guī)制，而且，關(guān)于抗拉強度和延展性，為了得到良好的耐久性，優(yōu)先滿足上述的值。但是，一般地，α+β型合金，加工性并不良好，即使減薄板厚也具有高耐久性、并滿足反彈系數(shù)規(guī)制的高強度、高楊氏模量、和良好的熱加工性兼?zhèn)涞摩?β型合金受限。

例如，作為最通用的α+β型合金的Ti-6％Al-4％V合金，作為桿面坯料具有充分的強度、楊氏模量，作為高爾夫球桿面用合金已經(jīng)被廣泛使用。但是，該合金含有6％的在高溫下顯示固溶強化能力、使熱加工時的變形阻力增大的Al，存在熱加工性不好的問題，另外，含有4％的高價格的β相穩(wěn)定化元素V，存在坯料成本比較高的問題。

專利文獻1提出了一種與Ti-6％Al-4％V合金同樣地具有高的比強度、且低成本的合金。該合金是通過作為β穩(wěn)定化元素將V和Mo等的高價格、比重重的元素置換為廉價、β穩(wěn)定化能力高的Fe，以及較多地添加比重輕的α相穩(wěn)定化元素Al，來謀取高比強度且低成本的α+β型合金。但是，該合金含有5.5～7％的Al，具有難以熱加工的難點。特別是要降低朝向桿面坯料的加工成本的話，希望以只通過輕的壓制成形和研磨工序就能夠加工成桿面形狀的板制品來供給，但該合金由于高的熱變形阻力，難以造形成為板制品。特別是在熱軋時，該合金的合適的熱軋溫度范圍狹窄，若溫度比其稍微降低，就容易發(fā)生裂邊，存在成品合格率低的問題。