[发明专利]一种高尔夫球头用高弹钛合金材料

说明书

 

技术领域

     本发明涉及一种铸造钛合金材料技术，特别是一种高尔夫球头用高弹钛合金材料。

背景技术

钛合金密度小、强度高，被广泛用于高尔夫运动木杆的制作,特别是远距离开杆所用球杆的制作，被认为是高品质球头材料。作为一项休闲娱乐活动，高尔夫运动发展至今日，球手已不仅是单单追求成绩，更多的注意力转向了打击手感以及声音。打击声音是球手们判断自己球打得好坏的一个重要依据，已经成为高尔夫球手选择球具的关键因素之一。高尔夫球头的趋势主要是材质密度更低、流动性更好、打击音质更清脆、响亮等。

国外对于高尔夫球打击音质已经有了10年以上的研究经验，但更多是研究球头的体积和形状所带来的效果，对于适合于铸造的钛合金材质研究在国内外均未见报导。

针对上述情况，我公司开展了高弹铸造钛合金材质研究，研制出来的ZTi-7Al-4V-0.2Cu高弹钛合金材料具有较低密度，高的延伸率、弹性模量、冲击韧性和流动性能，且具有较佳的强度。该材料具有巨大的应用前景。

发明内容

    本发明所要解决的技术问题是提供一种高尔夫球头用高弹钛合金材料，改善打击声音，使声音听上去更清脆、响亮，为高尔夫球手带来更多的娱乐感。

为了实现解决上述技术问题的目的，本发明采用了如下技术方案：

本发明的一种高尔夫球头用高弹钛合金材料，以Ti-Al-V-Cu四元合金系化学成分为基础，以钛为基体加入Al、V、Cu合金元素形成标号为ZTi-7Al-4V-0.2Cu的高弹铸造钛合金，其化学成分质量组成为：Ti-(6.0～9.5)Al-(2.0～5.0)V-(0.01～0.5)Cu- (0～2.0)β，β为Mo、Nb、Ta、Cr、Fe元素的单独添加或任意两种元素的组合；即质量组成为Al：6.0～9.5%；V：2.0～5.0%；Cu：0.01～0.5%；β：0～2.0%；其余为钛。

本发明的一种高尔夫球头用高弹钛合金材料，进一步优选的质量组成为：Al：8.3～8.6%；V：2.0～3.6%；Cu：0.12～0.2%；其余为钛。

本发明的技术方案使得这种钛合金具有较低的密度，高的延伸率、弹性模量、冲击韧性和流动性，铸造的高尔夫球头打击声音清脆、悦耳；而且钛合金室温屈服强度≥650MPa，抗拉强度≥700MPa，延伸率≥4.5%，断面收缩率≥10%，弹性模量≥130GPa，冲击功≥50J。该材料具有很高的流动性，适合浇注钛合金薄壁高尔夫球头。

本发明的高尔夫球头用高弹钛合金材料的制造工艺为：将海绵钛、纯铝、纯铜、铝钒中间合金按重量百分比配制钛合金，原材料经均匀混合后压制成电极，将电极在真空自耗电极电弧炉中进行真空熔炼，熔炼成的钛合金铸锭在真空感应炉或真空自耗电极凝壳炉中熔化后进行产品浇注。所述的铝钒中间合金V含量为50-90%，符合YS/T 579-2006的标准。进一步具体的，熔炼真空度0-10Pa，弧电压32-36V，弧电流5000-6000A；真空自耗凝壳炉熔炼真空度0-5Pa，弧电压30-40V，弧电流20000-30000A。

通过采用上述技术方案，本发明具有以下的有益效果：

本发明的ZTi-7Al-4V-0.2Cu钛合金具有较低的密度，高的延伸率、弹性模量、冲击韧性和流动性。这种新型高弹铸造钛合金的力学性能指标为：

1）R_m≥700MPa，R_p0.2≥650MPa，A≥4.5%，Z≥10%，E≥130GPa，Ak≥50J。

2）该材料具有很好的流动性能，适合于浇注钛合金薄壁零件。该材料浇注高尔夫球头薄壁件的成品率接近100%。

具体实施方式

实施例1

将海绵钛、纯铝、纯铜、铝钒中间合金按重量百分比85.0 Ti-9.75 Al-5.2 V-0.05Cu配制钛合金，原材料经均匀混合后压制成电极，将电极在真空自耗电极电弧炉中进行真空熔炼，熔炼成的钛合金铸锭在真空自耗电极凝壳炉中熔化后浇注高尔夫球头模壳。浇注后的合金含量为：85.1 Ti-9.6 Al-5.1 V-0.05Cu，其铸造状态下的力学性能、密度、成品率如下所示：

室温屈服强度840MPa，抗拉强度925MPa，延伸率4.8%，断面收缩率13.0%，弹性模量132GPa，冲击功68J，硬度HRC33.3，密度为4.38 g/ cm³，球头的浇注成品率98.5%。

实施例2