认为“材料厂商有责任保证稳定供应”的大同特殊钢开发出了新合金X,这种合金虽不含如下图所示价格变动较大的钼(Mo)和钒(V),但可确保与以往含有这些元素的合金相当的性能。由于其重量轻、强度高,目前已被右侧照片中的部分部件采用。
究竟什么是新合金?
![]() |
![]() |
![]() |
β型钛合金具有塑性加工性出色以及可通过热处理提高强度等特点,要制造这种钛合金,必须添加“β稳定化元素”,其代表性元素便是V和Mo。
但如上图所示,2002年每lb不到3美元的Mo(三氧化钼)在几年内价格曾一度暴涨至原来的15倍左右,而每公斤6美元多的V(钒铁)则暴涨至原来的20倍左右,参考文献1)。该公司认为“预料之外的价格暴涨可能会导致供应中断”,于是加紧开发不含V及Mo的钛合金。
合金设计的关键在于选择哪些β稳定化元素来代替V及Mo添加到合金中。该公司选中了比较稳定且容易采购的铬(Cr)和铁(Fe)。但是,这两种元素存在容易发生偏析以及生成脆弱的金属间化合物等难题。为了解决这些问题,该公司在优化材料成分的同时,充分利用了“PPC(等离子体层叠凝固)炉”等自主制造技术(右图b)。这样,价格稳定且比原来的β合金便宜2成左右的“CATi”就诞生了。
首先采用这种新合金的企业是日本顶级自行车部件厂商禧玛诺(Shimano)。该公司将其用在位于前轮用3档变速链环中间位置的中速齿轮上。该链环的3个齿轮分别采用不同的材料,尺寸较大的低速齿轮由铝合金制成,较小的高速齿轮由钢制成。如果中速齿轮采用铝合金的话,强度会不足;而采用钢材料的话,重量会稍有增加。比铝合金强度高、重量比钢轻的新型钛合金,正是适合中速齿轮使用的理想材料。
但是,齿轮的齿顶会受到相当大的负荷。对此该公司利用加工硬化,单独对齿顶进行冲压加工以提高了强度(右图c)1)。而齿顶以外的部分未进行冷作加工,因而可发挥出色的韧性,有助于提高安全性。这种新合金的易用性十分出色。