DE69024418T2

DE69024418T2 - Legierung auf Titan-Basis und Verfahren zu deren Superplastischer Formgebung

Info

Publication number: DE69024418T2
Application number: DE69024418T
Authority: DE
Inventors: Kuninori C O Patent L Minakawa; Atsushi C O Patent Licen Ogawa; Kazuhide C O Patent Takahashi
Original assignee: Nippon Kokan Ltd
Current assignee: JFE Steel Corp
Priority date: 1989-07-10
Filing date: 1990-07-10
Publication date: 1996-05-15
Anticipated expiration: 2010-07-11
Also published as: EP0408313B1; US5124121A; EP0408313A1; DE69024418D1

Description

Die Erfindung betrifft das Gebiet der Metallurgie und insbesondere das Gebiet von Legierungen auf Titanbasis mit ausgezeichneter Verformbarkeit und Verfahren zur Herstellung derselben und Verfahren zu deren superplastischer Formgebung.
Titanlegierungen werden in großem Umfang auf dem Gebiet der Luftfahrt verwendet, z.B. in Flugzeugen und Raketen, weil die Legierungen zähe mechanische Eigenschaften haben und verhältnismäßig leicht sind.
Jedoch lassen sich Titanlegierungen nur schwer verarbeiten. Haben die Endprodukte eine komplizierte Form, dann ist die Ausbeute, ausgedrückt als Gewicht des Produktes, relativ zu dem des ursprünglichen Materials niedrig, und dies verursacht eine erhebliche Erhöhung der Herstellungskosten.
Bei der am meisten verwendeten Titanlegierung, nämlich der Ti-6Al-4V-Legierung, nimmt, wenn die Formgebungstemperatur unterhalb 80ºC liegt der Widerstand gegenüber einer Deformierung erheblich zu, und dies führt zur Erzeugung von Defekten, wie Rissen. Um den Nachteil der hohen Herstellungskosten zu vermeiden, wurde eine neue Technologie vorgeschlagen, die man als superplastische Formgebung bezeichnet, und bei der man von dem superplastischen Phänomen Gebrauch macht.
Superplastizität ist das Phänomen, bei dem Materialien unter bestimmten Bedingungen von einigen hundert bis zu einigen tausend Prozent und in einigen Fällen über tausend Prozent gedehnt werden, ohne Querschnittsverminderung. Eine der Titanlegierungen, bei denen man die superplastische Formgebung vornimmt, ist Ti-6Al-4V, bei welcher die Korngröße in der Mikrostruktur 5 bis 10 Mikrometer beträgt.
Jedoch selbst im Falle der Ti-6Al-4V-Legierung liegt die Temperatur für die superplastische Formgebung im Bereich von 875 bis 950ºC, wodurch die Lebensdauer der Werkzeuge verringert wird, oder kostspielige Werkzeuge erforderlich sind. In US-PS 4,299,626 werden Titanlegierungen vorgeschlagen, bei denen Fe, Ni und Co zu Ti-6Al-4V gegeben werden, um die superplastischen Eigenschaften zu verbessern, nämlich eine große superplastische Dehnung und einen kleinen Deformierungswiderstand.
Jedoch selbst bei der in US-PS 4,229,626 beschriebenen Legierung, welche eine Ti-6Al-4V-Fe-Ni-Co-Legierung ist, die entwickelt wurde, um die Temperatur der superplastischen Verformung der Ti-6Al-4V-Legierung zu erniedrigen, kann die Temperatur nur um 50 bis 80ºC erniedrigt werden im Vergleich zu der Ti-6Al-4V-Legierung, und die in diesem Temperaturbereich erzielte Dehnung ist nicht befriedigend.
Weiterhin enthält diese Legierung 6 Gew.-% Al, wie in der Ti- 6Al-4V-Legierung, wodurch die Warmverarbeitbarkeit beim Walzen oder Schmieden verschlechtert wird.
Aus US-PS 4,067,734 ist eine Titanlegierung bekannt, die eine verbesserte Beständigkeit gegen Spannungs-Korrosionsrisse im Vergleich zu den Eigenschaften der Ti-6Al-4V-Legierung zeigt. Diese in dem US-Patent beschriebene Legierung hat eine nominale Zusammensetzung, umfassend 3,8 bis 5,3 Gew.-% Al; 2,5 bis 4,25 Gew.-% Mo; 2,5 bis 4,25 Gew.-% V; bis zu 4,0 Gew.-% Zr; bis zu 1,25 Gew.-% Fe; bis zu 2,2 Gew.-% Cr; bis zu 1,0 Gew.-% Ni, Rest Ti. Die Legierung soll eine verbesserte Kombination von Festigkeit und Zähigkeit haben, wodurch zusätzlich zu der erhöhten Spannungs-Korrosions- Rißbeständigkeit sie für Luftfahrtanwendungen attraktiv wird. Jedoch macht der hohe Molybängehalt dieser Legierung diese für eine superplastische Formgebung ungeeignet, weil die Spannung, die erforderlich ist, um die superplastische Formgebung zu erzielen, unannehmbar hoch ist.
In einem technischen Artikel mit der Bezeichnung "Complex Alloying of Titanium Alloys" von A I Khorev, veröffentlicht in METALLOVENDENIE I TERMICHESKAYA OBRABOTKA METALLOV, No. 8, August 1975, Seiten 58 bis 63 (eine englische Übersetzung ist erhältlich von METAL SCIENCE AND HEAT TREATMENT, Band 17, Nr. 8, Seiten 701-705) werden Titanlegierungen offenbart, bei denen konstante Konzentrationen eines einzigen α- Stabilisators mit unterschiedlichen Mengen von isomorphen (Mo und V) und Eutectoid-bildenden (Cr und Fe) β-stabilisierenden Elementen verwendet werden. In allen Fällen ist der α- Stabilisator Aluminium, das in festen Anteilen von 3 Gew.-% oder 6 Gew.-% vorliegt. Khorev hat nicht die Verwendung von solchen Legierungen für die superplastische Formgebung erwogen, und aufgrund des niedrigen Aluminiumgehaltes in den offenbarten Legierungen mit 3 Gew.-% Aluminium ist die Festigkeit niedrig.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Titanlegierung zur Verfügung zu stellen mit verbesserten superplastischen Eigenschaften.
Insbesondere ist es eine Aufgabe der Erfindung, eine hochfeste Titanlegierung zur Verfügung zu stellen mit verbesserten superplastischen Eigenschaften im Vergleich zu den vorerwähnten Ti-6Al-4V-, Ti-6Al-4V-Fe-Ni-Co- und Ti-4Al- 3Mo-3V-Fe-Cr-Ni-Zr-Legierungen, mit einer großen superplastischen Dehnung und einem geringen Widerstand bei der Verformung bei der superplastischen Formgebung und mit einer ausgezeichneten Warmverarbeitbarkeit im Herstellungsverfahren und einer guten Kaltverarbeitbarkeit.
Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zur Herstellung der vorerwähnten Titanlegierung zur Verfügung zu stellen.
Noch eine weitere Aufgabe der Erfindung ist, ein Verfahren zur superplastischen Formgebung der vorerwähnten Titanlegierung zur Verfügung zu stellen.
Gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung wird eine Legierung auf Titanbasis zur Verfügung gestellt, umfassend die folgenden Bestandteile in Gewichtsanteilen:
Aluminium 3,42 - 5,0 %
Vanadium 2,1 - 3,7 %
Molybdän 0,85 - 3,15 %
Sauerstoff 0,01 - 0,15 %
unter Ausschluß von Legierungen, bei denen der Molybdängehalt 2,5 Gew.-% oder größer ist, und umfassend weiterhin wenigstens ein Element, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Eisen, Kobalt und Chrom in Gewichtsanteilen, entsprechend den folgenden Gleichungen:
0,85 % ≤ X % ≤ 3,15 %
7 % ≤ Y % ≤ 13 %
worin X % = % Fe + % Co + (0,9 x % Cr)
und Y % = (2 x % Fe) + (2 x % Co) + (1,8 x % Cr) + (1,5 x % V) + % Mo)
und worin der Rest der Zusammensetzung Titan und zufallsbedingte Verunreinigungen sind.
Vorzugsweise hat die Legierung eine Korngröße der alpha- Kristalle von 5 um oder weniger.
Gemäß einem zweiten Aspekt wird ein Verfahren zur Herstellung einer Legierung auf Titanbasis zur Verfügung gestellt, umfassend die Stufen: folgenden Bestandteile in Gewichtsanteilen:
Aluminium 3,42 - 5,0 %
Vanadium 2,1 - 3,7 %
Molybdän 0,85 - 3,15 %
Sauerstoff 0,01 - 0,15 %
unter Ausschluß von Legierungen, bei denen der Molybdängehalt 2,5 Gew.-% oder größer ist, und umfassend weiterhin wenigstens ein Element, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Eisen, Kobalt und Chrom in Gewichtsanteilen, entsprechend den folgenden Gleichungen:
0,85 % ≤ X % ≤ 3,15 %
7 % ≤ Y % ≤ 13 %
worin X % = % Fe + % Co + (0,9 x % Cr)
und Y % = (2 x % Fe) + (2 x % Co) + (1,8 x % Cr) + (1,5 x % V) + % Mo)
und worin der Rest der Zusammensetzung Titan und zufallsbedingte Verunreinigungen sind, und
(b) Warmverarbeitung der erwärmten Legierung mit einem Reduktionsverhältnis von wenigstens 50 %.
Gemäß einem dritten Aspekt der Erfindung wird ein Verfahren zur superplastischen Formgebung einer Legierung auf Titanbasis zur Verfügung gestellt, umfassend die Stufen
(a) Wärmebehandeln einer Legierungszusammensetzung auf Titanbasis der nachfolgenden Spezifizierung auf eine Temperatur in einem Bereich von 250ºC unterhalb der β- Übergangstemperatur der Legierungszusammensetzung bis zu deren β-Übergangstemperatur, wobei die angegebene Legierungszusammensetzung die folgenden Bestandteile in Gewichtsanteilen enthält:
Aluminium 3,42 - 5,0 %
Vanadium 2,1 - 3,7 %
Molybdän 0,85 - 3,15 %
Sauerstoff 0,01 - 0,15 %
unter Ausschluß von Legierungen, bei denen der Molybdängehalt 2,5 Gew.-% oder größer ist, und umfassend weiterhin wenigstens ein Element, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Eisen, Kobalt und Chrom in Gewichtsanteilen, entsprechend den folgenden Gleichungen:
0,85 % ≤ X % ≤ 3,15 %
7 % ≤ Y % ≤ 13 %
worin X % = % Fe + % Co + (0,9 x % Cr)
und Y % = (2 x % Fe) + (2 x % Co) + (1,8 x % Cr) + (1,5 x % V) + % Mo),
worin der Rest der Zusammensetzung Titan und zufallsbedingte Verunreinigungen sind, und
(b) superplastische Formgebung der wärmebehandelten Legierungszusammensetzung.
Diese und weitere Aufgaben und Merkmale der vorliegenden Erfindung gehen aus der nachfolgenden ausführlichen Beschreibung hervor.
Figur 1 zeigt die Veränderung der maximalen superplastischen Dehnung der Titanlegierungen unter Berücksichtigung der Zugabe von Fe, Co und Cr zu der Ti-Al-V- Mo-Legierung. Die Abszisse gibt an Fe Gew.-% + Co Gew.-% + 0,0 X Cr Gew.-%, und die Ordinate gibt die maximale superplastische Dehnung an.
Fig. 2 zeigt die Veränderung der maximalen superplastischen Dehnung der Titanlegierungen in Bezug auf die Zugabe von V, Mo, Fe, Co und Cr zu der Ti-Al-Legierung.
Die Abzisse gibt an 2 x Fe Gew.-% + 2 x Co Gew.-% + (1,8 x Cr Gew.-%) + (1,5 x V Gew.-%) + Mo Gew.-%, und die Ordinate gibt die maximale superplastische Dehnung an.
Fig. 3 zeigt die Veränderung der maximalen superplastischen Dehnung der Titanlegierungen mit der gleichen chemischen Zusammensetzung wie die erfindungsgemäßen Legierungen unter Berücksichtigung der Veränderung der Korngröße von deren α-Kristallen. Die Abszisse gibt die Korngröße der α-Kristalle der Titanlegierungen an, und die Ordinate gibt die maximale superplastische Dehnung an.
Fig. 4 zeigt den Einfluß des Aluminiumgehaltes auf das maximale Kalt-Reduktionsverhältnis ohne Kanten- Rißbildung.
Fig. 5 zeigt die Beziehung zwischen dem Warm- Reduktionsverhältnis und der maximalen superplastischen Dehnung.
Die Abszisse gibt das Reduktionsverhältnis an und die Ordinate die maximale superplastische Dehnung. Die durchgezogenen Kurven liegen innerhalb des Umfangs der Erfindung. Die gestrichelten Kurven liegen außerhalb des Umfangs der Erfindung.
Die Erfinder haben hinsichtlich der benötigten Anteile die folgenden Erkenntnisse gewonnen:
(1) Durch Zugabe einer vorbestimmten Menge an Aluminium kann man die Festigkeit der Titanlegierungen erhöhen.
(2) Durch Zugabe wenigstens eines Elementes, ausgewählt aus der Gruppe Fe, Co und Cr zu der Legierung, wobei die Werte für Fe Gew.-% + Co Gew.-% + 0,9 x Cr Gew.-% in der Legierung festgelegt sind, kann man die superplastischen Eigenschaften verbessern; die superplastische Dehnung wird erhöht, der Formgebungswiderstand wird verringert und die Festigkeit wird vergrößert.
(3) Durch Zugabe der vorgegebenen Menge an Mo werden die superplastischen Eigenschaften verbessert; die superplastische Dehnung wird erhöht. Die Temperatur, bei welcher die Superplastizität festgestellt wird, wird verringert, und die Festigkeit kann verbessert werden.
(4) Durch Zugabe der vorgegebenen Menge an V wird die Festigkeit der Legierung erhöht.
(5) Durch Zugabe der vorgebenen Menge an O kann die Festigkeit der Legierung verbessert werden.
(6) Durch Festlegen der Werte für einen Parameter des β-Stabilisators, 2 x Fe Gew.-% + 2 x Co Gew.-% + (1,8 x Cr Gew.-%) + (1,5 x V Gew.-%) + Mo Gew.-% kann eine ausreichende superplastische Dehnung der Legierung verliehen werden, und die Festigkeit bei Raumtemperatur kann erhöht werden.
(7) Durch Festlegen der Korngröße der α-Kristalle können die superplastischen Eigenschaften verbessert werden.
(8) Durch Festlegen der Temperatur und des Reduktionsverhältnisses bei der Herstellung der Legierung können die superplastischen Eigenschaften verbessert werden.
(9) Durch Festlegen der Wiedererhitzungstemperatur bei der Wärmebehandlung der Legierung vor deren superplastischer Formgebung können die superplastischen Eigenschaften verbessert werden.
Die Erfindung basiert auf den vorgenannten Erkenntnissen und kann kurz wie folgt erklärt werden.
Der Grund für die Spezifizierung hinsichtlich der chemischen Zusammensetzung, für die Bedingungen bei der Herstellung und für die superplastische Formgebung der Legierung wird nachfolgend erläutert.

I. Chemische Zusammensetzung

(1) Al

Titanlegierungen werden gewöhlich durch Warmschmieden und/oder Warmwalzen hergestellt. Wenn jedoch die Temperatur der Verarbeitung erniedrigt wird, nimmt der Verformungswiderstand zu, und es können Defekte, wie Risse, eintreten, wodurch eine Erniedrigung der Verarbeitbarkeit verursacht wird.
Die Verarbeitbarkeit steht in enger Beziehung zum Al-Gehalt.
Al gibt man zum Titan als α-Stabilisator für die α- + β- Legierung zu, wodurch eine Erhöhung der mechanischen Festigkeit erfolgt. Liegt jedoch der Aluminiumgehalt unterhalb 3,42 Gew.-%, kann die bei der vorliegenden Erfindung angestrebte Festigkeit nicht erzielt werden, während in dem Fall, daß der Aluminiumgehalt 5 Gew.-% übersteigt, die Beständigkeit bei der Warm-Verformung erhöht wird, und die Kaltverarbeitbarkeit sich verschlechtert, wodurch die Produktivität erniedrigt wird.
Infolgedessen wird der Aluminiumgehalt auf 3,42 bis 5,0 Gew.- % und noch bevorzugter auf 4,0 bis 5,0 Gew.-% festgelegt.

(2) Fe, Co und Cr

Um eine Titanlegierung mit einer hohen Festigkeit und ausgezeichneten superplastischen Eigenschaften zu erhalten, sollte die Mikrostruktur der Legierung feine gleichachsige α- Kristalle haben, und das Volumenverhältnis der α-Kristalle sollte in einem Bereich von 40 bis 60 % liegen.
Deshalb soll wenigstens ein Element aus der Gruppe Fe, Co, Cr und Mo zu der Legierung gegeben werden, um den β-Übergang im Vergleich zu der Ti-6Al-4V-Legierung zu erniedrigen.
Hinsichtlich Mo erfolgt die Erläuterung später. Fe, Co und Cr werden zum Titan als β-Stabilisator für die α- + β-Legierung gegeben und tragen zur Erhöhung der superplastischen Eigenschaften bei, d.h. daß sie die superplastische Dehnung erhöhen und den Widerstand gegen Verformung verringern, indem sie den β-Übergang erniedrigen, und die mechanische Festigkeit durch Ausbilden einer festen Lösung in der β-Phase erhöhen. Durch Zugabe dieser Elemente wird das Volumenverhältnis der β-Phase erhöht, und der Widerstand gegen die Verformung bei der Warmverabeitung der Legierung wird erniedrigt, und dadurch wird die Erzeugung von Defekten, wie Risse, vermieden. Dieser Beitrag ist jedoch in dem Fall nicht ausreichend, wenn der Gehalt dieser Element unterhalb 0,1 Gew.-% liegt, während in dem Fall, daß der Gehalt 3,15 Gew.-% übersteigt, diese Elemente spröde intermetallische Verbindungen mit Titan ausbilden und beim Schmelzen und Verfestigen der Legierung eine Segregations-Phase, die man al "beta fleck" bezeichnet, ausbilden, wodurch eine Verschlechterung der mechanischen Eigenschaften, insbesondere der Duktilität erfolgt.
Infolgedessen wird der Gehalt aus wenigstens einem Element der Gruppe Fe, Co un Cr auf 0,1 bis 3,15 Gew.-% festgelegt.
Bezüglich des Fe-Gehaltes beträgt ein bevorzugter Bereich 1,0 bis 2,5 Gew.-%.

(3) Fe Gew.-% + Co Gew.-% + 0,9 x Cr Gew.-%

Fe Gew.-% + Co Gew.-% + 0,9 x Cr Gew.-% ist ein Index für die Stabilität der β-Phase, die eine enge Beziehung zu den superplastischen Eigenschaften der Titanlegierungen hat, d.h. daß die Temperatur, bei welcher die Superplastizität realisiert wird, und der Verformungswiderstand bei der superplastischen Formgebung erniedrigt wird.
Liegt dieser Index unterhalb 0,85 Gew.-%, verliert die Legierung die Eigenschaft, daß die superplastischen Eigenschaften bei niedrigen Temperaturen realisiert werden können, was das Wesentliche der vorliegenden Erfindung ausmacht, oder der Widerstand gegen die Verformung bei der superplastischen Formgebung wird erhöht, wenn die vorerwähnte Temperatur niedrig ist.
Übersteigt dieser Index 3,15 Gew.-%, dann bilden Fe, Co und Cr spröde intermetallische Verbindungen mit Titan, und beim Schmelzen und Verfestigen der Legierung wird eine Segregationsphase erzeugt, die man als "beta fleck" bezeichnet, die zu einer Verschlechterung der mechanischen Eigenschaften führt, insbesondere der Duktilität bei Raumtemperatur. Infolgedessen wird dieser Index auf 0,85 bis 3,15 Gew.-% und noch bevorzugter 1,5 bis 2,5 Gew.-% festgelegt.

(4) Mo

Mo gibt man zu Titan als β-Stabilisator für die α- + β- Legierung und trägt zur Erhöhung der superplastischen Eigenschaften bei, d.h. zur Erniedrigung der Temperatur, bei welcher man die Superplastizität realisiert, und zur Erniedrigung der β-Übergangstemperatur, wie im Falle von Fe, Co und Cr.
Dieser Beitrag ist jedoch in dem Fall nicht ausreichend, daß der Mo-Gehalt unterhalb 0,85 Gew.-% liegt, während in dem Fall, daß Mo 3,15 Gew.-% übersteigt, Mo das spezifische Gewicht der Legierung aufgrund der Tatsache, daß Mo ein Schwermetall ist, erhöht, und dadurch die Eigenschaften der Titanlegierungen, nämlich die hohe Festigkeit/Materialgewicht verlorengeht. Darüber hinaus hat Mo eine niedrige Diffusionsrate in Titan, und dadurch wird die Bildung von Spannungen erhöht. Deshalb wird der Mo-Gehalt auf 0,85 bis 3,15 Gew.-%, und noch bevorzugter 1,5 bis 3,15 Gew.-% festgelegt.

(5) V

V gibt man zu Titan als β-Stabilisator für die α- + β- Legierung, wodurch eine Erhöhung der mechanischen Festigkeit ohne Ausbildung von spröden intermetallischen Verbindungen mit dem Titan erfolgt. Das heißt, daß V die Legierung durch Ausbilden einer festen Lösung mit der β-Phase verfestigt. Die Tatsache, daß der V-Gehalt in einem Bereich von 2,1 bis 3,7 Gew.-% bei dieser Legierung liegt, hat den Vorteil, daß man den Schrott aus dem äußerst festen Ti-6Al-4V verwenden kann. Liegt jedoch der Gehalt an V unterhalb 2,1 Gew.-%, kann die erfindungsgemäß angestrebte ausreichende Festigkeit nicht erzielt werden, während in dem Fall, daß der V-Gehalt 3,7 Gew.-% übersteigt, die superplastische Dehnung verschlechtert wird, weil der β-Übergang zu stark erniedrigt wird.
Infolgedessen wird der V-Gehalt auf 2,1 bis 3,7 Gew.-%, und noch bevorzugter 2.5 bis 3,7 Gew.-% festgelegt.

(6) O

O trägt zur Erhöhung der mechanischen Festigkeit bei, indem es eine feste Lösung, hauptsächlich in α-Phase ausbildet. Ist der O-Gehalt jedoch unterhalb 0,1 Gew.-%, dann ist dieser Beitrag nicht ausreichend, denn in dem Fall, daß der Gehalt an O 0,15 Gew.-% übersteigt, verschlechtert sich die Duktilität der Raumtemperatur. Infolgedessen wird der Gehalt an O auf 0,01 bis 0,15 Gew.-%, und noch bevorzugter auf 0,06 bis 0,14 Gew.-% festgelegt.
(7) 2 x Fe Gew.-% + 2 x Co Gew.-% + (1,8 x Cr Gew.-%) + (1,5 x V Gew.-%) + Mo Gew.-% 2 x Fe Gew.-% + 2 x Co Gew.-% + (1,8 x Cr Gew.-%) + (1,5 x V Gew.-%) + Mo Gew.-% ist ein Index, der die Stabilität der β- Phase anzeigt, wobei, je höher der Index ist, umso niedriger der β-Übergan ist und umgekehrt. Die wichtigste Temperatur für die superplastische Formgebung ist eine solche, bei welcher das Volumenverhältnis der primären α-Phase 40 bis 60 % ausmacht. Die Temperartur steht in enger Beziehung zum β-Übergang. Liegt der Index unterhalb 7 Gew.-%, dann wird die Temperatur, bei welcher die superplastischen Eigenschaften realisiert werden, erhöht, wodurch der Vorteil der erfindungsgemäßen Legierungen, nämlich die niedrige Temperatur und der Beitrag derselben zur Erhöhung der Festigkeit bei Raumtemperatur verringert wird. Übersteigt der Index 13 Gew.-%, dann wird die Temperatur, bei welcher das Volumenverhältnis der primären α-Phase 40 bis 60 Gew.-% ausmacht, zu niedrig, und dadurch wird eine nicht ausreichende Diffusion verursacht und infolgedessen eine nicht ausreichende superplastische Dehnung. Infolgedessen wird 2 x Fe Gew.-% + 2 x Co Gew.-% + (1,8 x Cr Gew.-%) + (1,5 x V Gew.-%) + Mo Gew.-% auf 7 bis 13 Gew.-%, und noch bevorzugter auf 9 bis 11 Gew.-% festgelegt.

II. Die Korngröße der α-Kristalle

Werden superplastische Eigenschaften gefordert, dann liegt die Korngröße der α-Kristalle vorzugsweise unterhalb 5 um.
Die Korngröße der α-Kristalle steht in enger Beziehung zu den superplastischen Eigenschaften, und je kleiner die Korngröße ist, umso besser sind die superplastischen Eigenschaften. Bei der vorliegenden Erfindung wird in dem Fall, daß die Korngröße der α-Kristalle 5 um übersteigt, die superplastische Dehnung verringert und der Widerstand gegen die Verformung erhöht. Die superplastische Formgebung wird durchgeführt, indem man eine verhältnismäßig geringe Verarbeitungskraft anwendet, d.h. unter Verwendung eine niedrigen Gasdruckes. Deshalb wird ein niedriger Widerstand gegen Verformung gefordert.
Infolgedessen wird die Korngröße der α-Kristalle auf unter 5 um, und noch bevorzugter unterhalb 3 um festgelegt.

III. Die Herstellungsbedingungen für die Titanlegierung

(1) Die Bedingungen für die Warmverarbeitung

Titanlegierungen mit der chemischen Zusammensetzung, spezifiziert wie in I, erhält man durch Warmschmieden, Warmwalze oder Warmextrudieren, nachdem die Legierung im Gußzustand durch Schmieden oder Hauen auseinandergebrochen wird, und die Struktur gleichmäßig gemacht wird. Im Stadium der Warmverarbeitung, und, wenn die Wiedererhitzungstemperatur dabei unterhalb der β- Übergangstemperatur minus 250ºC beträgt, wird der Widerstand gegen die Verformung zu groß, und es können Defekte, wie Risse, ausgebildet werden. Übersteigt die Temperatur den β- Übergang, dann werden die Körner der Kristalle grob, und dadurch verschlechtert sich die Warmverarbeitbarkeit, und es treten an den Korngrenzen Risse auf.
Beträgt das Reduktionsverhältnis weniger als 50 %, dann wird in den α-Kristallen nicht genügend Spannung angesammelt, und die feine gleichachsige Mikrostruktur nicht erhalten, während sich die α-Kristalle verlängern oder grob werden. Diese Strukturen sind nicht nur ungünstig für die superplastische Formgebung, sondern auch nachteilig bei der Warmverarbeitung und Kaltverarbeitung. Infolgedessen beträgt die Wiedererhitzungstemperatur im Stadium der Verarbeitung β- Übergangstemperatur minus 250ºC bis β-Übergang, und das Reduktionsverhältnis ist mindestens 50 %, und noch bevorzugter wenigstens 70 %.

(2) Wärmebehandlung

Dieses Verfahren ist erforderlich, um die gleichachsige Feinkornstruktur bei der superplastischen Formgebung der Legierung zu erzielen. Liegt die Temperatur der Wärmebehandlung unterhalb des β-Übergangs minus 250ºC, dann ist die Rekristallisation nicht ausreichend und ein gleichachsiges Korn kann nicht erhalten werden. Übersteigt die Temperatur den β-Übergang, dann wird die Mikrostruktur zur β-Phase und gleichachsige α-Kristalle verschwinden, und superplastische Eigenschaften können nicht erhalten werden. Infolgedessen ist es erforderlich, daß die Wärmebehandlungstemperatur vom β-Übergang minus 250ºC bis zum β-Übergang liegt.
Die Wärmebehandlung kann vor der superplastischen Formgebung in einer Formgebungsvorrichtung erfolgen.

Beispiele

Beispiel 1

Tabellen 1, 2 und 3 zeigen die chemische Zusammensetzung, die Korngröße der α-Kristalle, die mechanischen Eigenschaften bei Raumtemperatur, nämlich die 0,2 % Dehngrenze, die Zugfestigkeit und die Dehnung, das maximale Kaltreduktionsverhältnis ohne Kantenrißbildung und die superplastischen Eigenschaften, nämlich die maximale superplastische Dehnung und die Temperatur, bei welcher die maximale superplastische Deformation realisiert wird, die maximale Spannung bei der Deformation bei der Temperatur und den Widerstand gegen Verformung beim Heißverpressen bei 700ºC der erfindungsgemäßen Titanlegierungen A1 BIS A28, der üblichen Ti-6Al-4V-Legierungen B1 bis B4, und von Vergleichstitanlegierungen C1 bis C20. Diese Legierungen werden in der nachfolgenden Weise geschmolzen und verarbeitet. Tabelle 1(1) Chemische Zusammensetzung (Gew.-%) (Rest Ti) Test Nr. Erfindungsgemäße Legierungen Tabelle 1 (1) (Fortsetzung von der vorhergehenden Seite) Chem. Zusammensetzung (Gew.%) (Rest Ti) Test Nr. Korngröße der α-Kristalle (um) Erfindungsgemäße Legierungen Tabelle 1 (2) Chemische Zusammensetzung (Gew.-%) (Rest Ti) Test Nr. Legierungen d. Stands der Technik Tabelle 1(2) (Fortsetzung von der vorhergehenden Seite) Chemische Zusammensetzung (Gew.-%) (Rest Ti) Test Nr. Korngröße der -Kristalle (um) Legierungen d. Standes d. Technik Legierungen zum Vergleich Tabelle 2 Zugfestigkeit bei Raumtemperatur (kgf/mm²) Test Nr. Erfindungsgemäße Legierungen Tabelle 2 (Fortsetzung von der vorhergehenden Seite) Zugfestigkeit beim Raumtemperatur (kgf/mm²) Test Nr. Legierungen d. Standes d. Technik Legierungen zum Vergleich Tabelle 3 (1) Test Nr. Kaltreduktionsverhältnis ohne Kantenriß (%) Maximale superplastische Dehnung (%) Temperatur, bei welcher die maximale Dehnung gezeigt wird (ºC) Deformationsspannung bei der Temp., bei welcher die maximale Dehnung gezeigt wird (kgf/mm²) Deformationsspannung bei Heißverpressungstest (kgf)mm² Erfindungsgemäße Verbindungen oder mehr Tabelle 3 (2) Test Nr. Kaltreduktionsverhältnis ohne Kantenriß (%) Maximale superplastische Dehnung (%) Temperatur, bei welcher die maximale Dehnung gezeigt wird (ºC) Deformationsspannung bei der Temp., bei welcher die maximale Dehnung gezeigt wird (kgf/mm²) Deformationsspannung bei Heißverpressungstest (kgf)mm² Legierungen d. Standes d. Technik Legierungen zum Vergleich o.weniger o.mehr
Die Barren werden unter einer Argonatmosphäre in einem Bogenofen geschmolzen und dann zu Platten mit einer Dicke von 50 mm geschmiedet und warmgewalzt. Bei der Verarbeitungsstufe beträgt die Wiedererhitzungsgemperatur die der α + β- Dualphase und das Reduktionsverhältnis ist 50 bis 80 %. Nach der Reduktion werden die Proben einer Rekristallisationstemperung in einem Temperaturbereich der α + β-Dualphase unterworfen.
Die Proben aus diesen Platten werden bezüglich der mechanischen Eigenschaften bei Raumtemperatur, nämlich der 0,2 Dehngrenze, der Zugfestigkeit und der Dehnung, wie in Tabelle 2 gezeigt, geprüft.
Hinsichtlich der Zugfestigkeit für die Superplastizität werden aus den Platten Proben mit Dimensionen der parallelen Teile von 5 mm Breite und 5 mm Länge und 4 mm Dicke geschnitten und unter Atmosphärendruck bei 5,0 x 10&supmin;6 Torr getestet. Die Testergebnisse werden in Tabelle 3 gezeigt, worin die maximale superplastische Dehnung, die Temperatur, bei welcher die maximale superplastische Dehnung realisiert wird, die maximale Deformationsspannung bei Temperatur und der Wiederstand gegen die Verformung beim Heißverpressen bei 700ºC der Proben von Tabelle 1 gezeigt wird. Die maximale Deformationsspannung erhält man, indem man die maximale Testbelastung durch die ursprüngliche Schnittfläche teilt.
Die Testergebnisse des Widerstands gegen die Verformung beim Heißverpressen werden in Tabelle 3 gezeigt. Bei diesen Tests werden zylindrische Proben aus den warmgewalzten Platten geschnitten. Die Proben werden bei 700ºC im Vakuum heißverpreßt. Die Testergebnisse werden hinsichtlich der wahren Spannung, wenn die Proben mit einem Reduktionsverhältnis von 50 % komprimiert werden, bewertet. Die erfindungsgemäßen Legierungen haben einen Wert unterhalb 24 kgf/mm², der gegenüber denen der üblichen Legierung Ti-4V- 6Al und den Vergleichslegierungen überlegen ist.
Dieser Heißverpressungstest wurde nicht bei den Vergleichslegierungen C1, C3 und C5 durchgeführt, weil deren Werte für die Zugfestigkeit bei Raumtemperatur unterhalb 90 kgf/mm² liegen, und somit niedriger sind als bei den von Ti- 6Al-4V und nicht für die Vergleichslegierungen C2, C8, C9, C14, C16, C17 und C20, weil deren maximales Kalt- Reduktionsverhältnis ohne Kantenrißbildung unterhalb 30 Gew.- % ist, was nicht innerhalb eines praktischen Bereiches liegt.
Figuren 1 bis 5 sind graphische Darstellungen der Testergebnisse.
Figur 1 zeigt die Veränderung der maximalen superplastischen Dehnung der Titanlegierungen unter Berücksichtigung der Zugabe von Fe, Co und Cr zu der Ti-Al-V-Mo-Legierung.
Die Abszisse gibt Fe Gew.-% + Co Gew.-% + 0,9 x Cr Gew.-% an und die Ordinate zeigt die maximale superplastische Dehnung. Wie in Figur 1 gezeigt wird, erzielt man die maximale superplastische Dehnung über 1500 % im Bereich von 0,85 bis 3,5 Gew.-% für den Wert von Fe Gew.-% + Co Gew.-% + 0,9 x Cr Gew.-%, und die höheren Werte werden in einem Bereich von 1,5 bis 2,5 Gew.-% festgestellt.
Figur 2 zeigt die Veränderung der maximalen superplastischen Dehnung der Titanlegierungen hinsichtlich der Zugabe von V, Mo, Fe, Co und Cr zu der Ti-Al-Legierung. Die Abszisse gibt 2 x Fe Gew.-% + 2 x Co Gew.-% + (1,8 x Cr Gew.-%) + (1,5 x V Gew.-%) + Mo Gew.-% an, und die Ordinate zeigt die maximale superplastische Dehnung. Wie in Figur 2 gezeigt wird, erzielt man die maximale superplastische Dehnung über 1500 % in einem Bereich von 7 bis 13 Gew.-% des Wertes von 2 x Fe Gew.-% + 2 x Co Gew.-% + (1,8 x Cr Gew.-%) + (1,5 x V Gew.-%) + Mo Gew.-% ,und die höheren Werte werden in einem Bereich von 9 bis 11 Gew.-% festgestellt. Liegt der Index unterhalb 7 Gew.-%, dann beträgt die Temperatur, bei welcher die maximale superplastische Dehnung realisiert wird, 850ºC.
Figur 3 zeigt die Veränderung der maximalen superplastischen Dehnung der Titanlegierungen, welche die gleiche chemischen Zusammensetzungen haben wie die erfindungsgemäßen Legierungen hinsichtlich der Veränderung der Korngröße von deren α-Kristallen. Die Abszisse gibt die Korngröße der α-Kristalle der Titanlegierungen an und die Ordinate die maximale superplastische Dehnung.
Wie aus Figur 3 hervorgeht, erzielt man eine große Dehnung über 1500 % in dem Fall, daß die Korngröße der α-Kristalle 5 um oder weniger beträgt und höhere Werte werden unterhalb der Größe 3 um festgestellt.
Figur 4 zeigt den Einfluß des Al-Gehaltes auf das maximale Kaltreduktionsverhältnis ohne Kanten-Rißbildung. Die Abszisse gibt den Gehalt an Aluminium in Gew.-% an, und die Ordinate zeigt das maximale Kaltreduktionsverhältnis ohne Kanten- Rißbildung.
Wie aus Figur 4 hervorgeht, ist ein Kaltwalzen mit einem Kaltreduktionsverhältnis von mehr als 50 % möglich, wenn der Al-Gehalt unterhalb 5 Gew.-% liegt.
Wie in den Tabellen 2 und 3 gezeigt wird, betragen die Zugeigenschaften der erfindungsgemäßen Legierungen A1 bis A28 hinsichtlich der Zugfestigkeit 92 kgf/mm² oder mehr, 13 % oder mehr hinsichtlich der Dehnung und die Legierungen haben eine Zugfestigkeit und Duktilität, die gleich oder besser denen der Ti-6Al-4V-Legierungen sind. Die erfindungsgemäßen Legierungen kann man mit einem Reduktionsverhältnis von mehr als 50 % kaltwalzen.
Im Falle der erfindungsgemäßen Legierungen A1 bis A26, bei denen die Korngröße der Kristalle unterhalb 5 um liegt, ist die Temperatur, bei welcher die maximale superplastische Dehnung realisiert wird so niedrig wie 800ºC und die maximale superplastische Dehnung bei der Temperatur beträgt mehr als 1500 %, während im Falle der Vergleichslegierungen die superplastische Dehnung bei etwa 1000 % oder weniger oder bei 1500 % bei C15 beträgt, wobei jedoch die Temperatur, bei welcher die Superplastizität bei C15 realisiert wird, 850ºC beträgt.
Infolgedessen sind die erfindungsgemäßen Legierungen den Vergleichslegierungen hinsichtlich der superplastischen Eigenschaften überlegen.
Bei den Vergleichslegierungen C1, C3 und C5 wurde der superplastische Zugfestigkeitstest nicht durchgeführt, weil das Ergebnis des Zugfestigkeitstest bei Raumtemperatur 90 kgf/mm² beträgt, was schlechter ist als bei der Ti-6Al-4V- Legierung.
Im Falle der Vergleichslegierungen C2, C8, C9, C14, C16, C17 und C20 wurde der superplastische Zugfestigkeitstest nicht durchgeführt, weil das maximale Kaltreduktionsverhältnis ohne Kantenbruch unterhalb 30 % und damit außerhalb eines praktischen Bereichs liegt.

Beispiel 2

Für die Titanlegierungen D1 und D2 mit der chemischen Zusammensetzung wie in Tabelle 4 gezeigt, wurde die Warmverarbeitung und die Wärmebehandlung unter den in Tabelle 5 angegebenen Bedingungen durchgeführt, und die Proben wurden hinsichtlich der superplastischen Zugfestigkeiten, der Kaltreduktion und der Warmverarbeitbarkeit geprüft. Tabelle 4 Chemische Zusammensetzung (Gew.-%) (Rest Ti) Tabelle 5 Letzte Warmverarbeitung β-Übergang (ºC) Temperatur der Wärmebehandlung (ºC) Maximale superplastische Dehnung (%) Warmverarbeitbarkeitstest Erhitzungstemp. (º) Reduktionsverh. Riße Riß kein Riß
Die Testmethode für die superplastischen Eigenschaften und die Kaltreduktion ohne Kantenrißbildung ist die gleiche wie in Beispiel 1 gezeigt. Der Warmverarbeitbarkeitstest wird mit zylindrischen Proben folgender Dimensionen durchgeführt: 6 mm Durchmesser, 10 mm Höhe, mit einer Kerbe parallel zur Zylinderachse mit einer Tiefe von 0,8 mm bei einer Temperatur oberhalb 700ºC, wobei die Verpressung mit einer Reduktion von 50 % erfolgt. Das Kriterium bei diesem Test die die Erzeugung von Rissen.
Die Wärmebehandlung und der superplastische Zugfestigkeitstest und die anderen Tests werden nicht bei den Proben D1-1, D1-3 und D2-1 durchgeführt, weil bei diesen Proben nach der Warmverarbeitung schon Risse erzeugt wurden.
Figur 5 zeigt die Beziehung zwischen dem Warmreduktionsverhältnis und der maximalen superplastischen Dehnung.
Die Abszisse zeigt das Reduktionsverhältnis,und die Ordinate zeigt die maximale superplastische Dehung.
In dieser Figur werden die Proben auf die Temperatur zwischen dem β-Übergang minus 250ºC und dem β-Übergang wieder erhitzt. Die Proben mit einem Reduktionsverhältnis von wenigstens 50 % weisen eine maximale superplastische Dehnung oberhalb 1500 % auf und in dem Falle, bei dem das Verhältnis wenigstens 70 % ist, beträgt die Dehnung über 1700 %. Die Ergebnisse werden ebenfalls in Tabelle 5 gezeigt. Aus Tabelle 5 geht hervor, daß bei den Proben, bei denen die Wiedererhitzungstemperatur in einem Bereich von β-Übergang minus 250ºC bis zum β- Übergang liegt, und bei denen das Reduktionsverhältnis 50 % übersteigt, wenn die Wärmebehandlungsbedingungen vom β- Übergang minus 200ºC bis zum β-Übergang bei der Wiedererhitzungstemperatur liegen, der Wert für die maximale superplastische Dehnung 1500 % übersteigt, und das maximale Kaltreduktionsverhältnis ohne Kantenrißbildung wenigstens 50 % beträgt. Bei den Proben, bei denen die Bedingungen außerhalb des obigen angegebenen Bereiches liegen, liegt der Wert für die maximale superplastische Dehnung unter 1500 %, und Risse werden in den gekerbten zylindrischen Proben beim Bewerten der Warmverarbeitbarkeit erzeugt, oder das maximale KaLreduktionsverhältnis ohne Kantenrißbildung liegt unter 50 %.

Beispiel 3

Tabelle 7 zeigt die Ergebnisse des Verformungswiderstandes beim Heißverpressen bei erfindungsgemäßen und üblichen Legierungen mit einer chemischen Zusammensetzung gemäß Tabelle 6. Tabelle 6 (Gew.-%) (Rest Ti) Erfinddungsgemäße Verbindungen übliche Legierungen Tabelle 7 Temperatur Verformungsgrad Deformationsspannung (kgf/mm²)
Die Proben mit den Dimensionen 8 mm Durchmesser und 12 mm Höhe werden durch Anwenden einer Druckkraft in einer Vakuumatmosphäre geprüft und die wahren Formveränderungs- Belastungskurven werden erhalten. Die in Tabelle 7 gezeigten Werte sind die Spannungen bei einer Formveränderung von 50 %.
Die Spannungswerte bei den erfindungsgemäßen Legierungen sind kleiner als bei den üblichen Legierungen um 30 bis 50 %, und zwar sowohl bei höheren Formänderungsraten 1 s&supmin;¹ und bei niedrigeren Formänderungsraten 10&supmin;³ s&supmin;¹ und zwar sowohl bei 600ºC als auch bei 800ºC, was anzeigt, daß die erfindungsgemäßen Legierungen eine überlegene Verarbeitbarkeit nicht nur beim superplastischen Formgeben sondern auch beim isothermen Schmieden und beim üblichen Heißschmieden haben.

Claims

1. Legierung auf Titanbasis, umfassend die folgenden Bestandteile in Gewichtsanteilen:

Aluminium 3,42 - 5,0 %

Vanadium 2,1 - 3,7 %

Molybdän 0,85 - 3,15 %

Sauerstoff 0,01 - 0,15 %

unter Ausschluß von Legierungen, bei denen der Molybdängehalt 2,5 Gew.-% oder größer ist, und umfassend weiterhin wenigstens ein Element, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Eisen, Kobalt und Chrom in Gewichtsanteilen, entsprechend den folgenden Gleichungen:

0,85 % ≤ X % ≤ 3,15 %

7 % ≤ Y % ≤ 13 %

worin X % = % Fe + % Co + (0,9 x % Cr)

und Y % = (2 x % Fe) + (2 x % Co) + (1,8 x % Cr) + (1,5 x % V) + % Mo)

und worin der Rest der Zusammensetzung Titan und zufallsbedingte Verunreinigungen sind.

2. Legierung auf Titanbasis gemäß Anspruch 1, weiterhin gekennzeichnet dadurch, daß der Aluminiumgehalt 4 bis 5 Gew.-% beträgt.

3. Legierung auf Titanbasis gemäß Anspruch 1 oder Anspruch 2, weiterhin gekennzeichnet dadurch, daß der Vanadingehalt 2,5 bis 3,7 Gew.-% beträgt.

4. Legierung auf Titanbasis gemäß Anspruch einem der vorhergehenden Ansprüche, weiterhin gekennzeichnet dadurch, daß der Molybdängehalt 1,5 bis 2,37 Gew.-% beträgt.

5. Legierung auf Titanbasis gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, weiterhin gekennzeichnet dadurch, daß der Wert für X % wie folgt definiert ist:

1,5 % ≤ X % ≤ 2,5 %.

6. Legierung auf Titanbasis gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, weiterhin gekennzeichnet dadurch, daß der Wert für Y % wie folgt definiert ist:

9 % ≤ Y % ≤ 11 %.

7. Legierung auf Titanbasis gemäß Anspruch 1, weiterhin gekennzeichnet dadurch, daß die Gruppe der gegebenenfalls verwendeten Elemente aus Eisen und Kobalt besteht.

8. Legierung auf Titanbasis gemäß Anspruch 1, weiterhin gekennzeichnet dadurch, daß die Gruppe der gegebenenfalls verwendeten Elemente aus Eisen und Chrom besteht.

9. Legierung auf Titanbasis gemäß Anspruch 1, weiterhin gekennzeichnet dadurch, daß das gegebenenfalls verwendete Element Eisen ist.

10. Legierung auf Titanbasis gemäß Anspruch 9, weiterhin gekennzeichnet dadurch, daß der Eisengehalt 1,0 bis 2,5 Gew.-% beträgt.

11. Legierung auf Titanbasis gemäß Anspruch 10, weiterhin gekennzeichnet dadurch, daß der Eisengehalt 1,5 bis 2,5 Gew.-% beträgt.

12. Legierung auf Titanbasis gemäß einem der Ansprüche 7 bis 11, weiterhin gekennzeichnet dadurch, daß der Aluminiumgehalt 4,0 bis 5 Gew.-% ist, der Vanadiumgehalt 2,5 bis 3,7 Gew.-% ist, und der Molybdängehalt 1,5 bis 2,37 Gew.-% ist.

13. Legierung auf Titanbasis gemäß Anspruch 12, weiterhin gekennzeichnet dadurch, daß der Wert von Y % wie folgt definiert ist:

9 % ≤ Y % ≤ 11 %.

14. Legierung auf Titanbasis gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, weiterhin gekennzeichnet dadurch, daß die Korngröße der alpha-Kristelle weniger als 5 um ist.

15. Verfahren zur Herstellung einer Legierung auf Titanbasis umfassend die Stufen:

(a) Wiedererhitzen der Legierung auf Titanbasis gemäß der nachfolgenden Spezifizierung auf eine Temperatur in dem Bereich von 250ºC unterhalb der β-Übergangstemperatur der Legierungszusammensetzung bis zu deren β-Übergangstemperatur, wobei die angegebene Legierungszusammensetzung die folgenden Bestandteile in Gewichtsanteilen umfaßt:

Aluminium 3,42 - 5,0 %

Vanadium 2,1 - 3,7 %

Molybdän 0,85 - 3,15 %

Sauerstoff 0,01 - 0,15 %

unter Ausschluß von Legierungen, bei denen der Molybdängehalt 2,5 Gew.-% oder größer ist, und weiterhin umfassend wenigstens ein Element, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Eisen, Kobalt und Chrom, in Gewichtsanteilen, entsprechend den nachfolgenden Gleichungen

0,85 % ≤ X % ≤ 3,15 %

7 % ≤ Y % ≤ 13 %

worin X % = % Fe + % Co + (0,9 x % Cr)

und Y % = (2 x % Fe) + (2 x % Co) + (1,8 x % Cr) + (1,5 x % V) + % Mo),

worin der Rest der Zusammensetzung Titan und zufallsbedingte Verunreinigungen sind, und

(b) Warmverarbeitung der erwärmten Legierung mit einem Reduktionsverhältnis von wenigstens 50 %.

16. Verfahren gemäß Anspruch 15, weiterhin gekennzeichnet dadurch, daß das Reduktionsverhältnis wenigstens 70 % ist.

17. Verfahren gemäß Ansprüchen 15 oder 16, weiterhin gekennzeichnet dadurch, daß die Werte für X % und Y % wie folgt definiert sind:

0,85 % ≤ X % ≤ 1,5 %

7 % ≤ Y % ≤ 9 %

18. Verfahren gemäß Ansprüchen 15 oder 16, weiterhin gekennzeichnet dadurch, daß die Werte für X % und Y % wie folgt definiert sind:

1,5 % ≤ X % ≤ 2,5 %

9 % ≤ Y % ≤ 11 %.

19. Verfahren gemäß Ansprüchen 15 oder 16, weiterhin gekennzeichnet dadurch, daß die Werte für X % und Y % wie folgt definiert sind:

2,5 % ≤ X % ≤ 3,15 %

11 % ≤ Y % ≤ 13 %.

20. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 15 bis 18, weiterhin gekennzeichnet dadurch, daß der Aluminiumgehalt wie folgt definiert ist:

4,0 Gew.-% ≤ Al ≤ 5,0 Gew.-%.

21. Verfahren zur superplastischen Formgebung einer Legierung auf Titanbasis, umfassend die Stufen

(a) Wärmebehandeln einer Legierungszusammensetzung auf Titanbasis der nachfolgenden Spezifizierung auf eine Temperatur in einem Bereich von 250ºC unterhalb der β- Übergangstemperatur der Legierungszusammensetzung bis zu deren β-Übergangstemperatur, wobei die angegebene Legierungszusammensetzung die folgenden Bestandteile in Gewichtsanteilen enthält:

Aluminium 3,42 - 5,0 %

Vanadium 2,1 - 3,7 %

Molybdän 0,85 - 3,15 %

Sauerstoff 0,01 - 0,15 %

0,85 % ≤ X % ≤ 3,15 %

7 % ≤ Y % ≤ 13 %

worin X % = % Fe + % Co + (0,9 x % Cr)

und Y % = (2 x % Fe) + (2 x % Co) + (1,8 x % Cr) + (1,5 x % V) + % Mo),

(b) superplastische Formgebung der wärmebehandelten Legierungszusammensetzung.

22. Verfahren gemäß Anspruch 21, weiterhin gekennzeichnet dadurch, daß die Werte für X % und Y % wie folgt definiert sind:

0,85 % ≤ X % ≤ 1,5 %

7 % ≤ Y % ≤ 9 %.

23. Verfahren gemäß Anspruch 21, weiterhin gekennzeichnet dadurch, daß die Werte für X % und Y % wie folgt definiert sind:

1,5 % ≤ X % ≤ 2,5 %

9 % ≤ Y % ≤ 11 %.

24. Verfahren gemäß Anspruch 21, weiterhin gekennzeichnet dadurch, daß die Werte für X % und Y % wie folgt definiert sind:

2,5 % ≤ X % ≤ 3,15 %

11 % ≤ Y % ≤ 13 %.