本發(fā)明是有關(guān)于一種鈦合金基材的結(jié)構(gòu)，旨在提供一種只需透過簡單的機(jī)械加工處理，即可輕易調(diào)整其材料特性的鈦合金基材。

背景技術(shù)：

一般運(yùn)動器材(高爾夫球頭、打擊面)、殼狀結(jié)構(gòu)(電子部品機(jī)殼、表殼)、小型五金零件、汽機(jī)車零件等小型金屬配件，為能獲得預(yù)期的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，以及符合加工成本及產(chǎn)能等條件需求會采用精密鑄造或者精密模鍛的工藝方式生產(chǎn)。

例如，可透過精密鑄造或精密模鍛方式，將金屬材料預(yù)制成一具預(yù)定形狀的粗胚，由該粗胚做為加工預(yù)定規(guī)格成品的基材，或者將粗胚進(jìn)一步施以至少一道表面加工程序成為預(yù)定規(guī)格的基材，以供進(jìn)一步加工成為各式成品(合金制品)。

在現(xiàn)有的金屬材料中，鈦合金因?yàn)榧狭硕喾N貴金屬及基底金屬的優(yōu)點(diǎn)(如強(qiáng)度高、抗腐蝕、質(zhì)量輕、生物兼容性佳、熱傳導(dǎo)性低、延展性佳、對人體無害等良好的機(jī)械性質(zhì))，尤適合透過精密模鍛的工藝方式加工成為高爾夫球頭、打擊面、電子部品機(jī)殼、表殼、小型五金零件、汽機(jī)車零件，甚至人工植體等鈦合金制品。

再者，隨著鈦合金制品的功能、用途不同，鈦合金基材在鈦合金制品的加工制造應(yīng)用端，多會進(jìn)一步利用沖壓、切削、研磨甚至表面處理等加工制程確定鈦合金制品的外型、尺寸；相對的，鈦合金基材除了具備與其最終的鈦合金制品所需的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度之外，最好能夠同時(shí)具備方便加工的優(yōu)點(diǎn)；因此，如何提供一種可方便加工應(yīng)用端透過簡單的機(jī)械加工處理，即可依照自行的需求輕易調(diào)整其材料特性的鈦合金基材，長久以來一直是產(chǎn)業(yè)界及學(xué)術(shù)界所亟欲解決的課題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

有鑒于上述現(xiàn)有技藝的問題，本發(fā)明的目的就是在提供一種可透過簡單的機(jī)械加工處理，輕易調(diào)整其材料特性的鈦合金基材。

根據(jù)本發(fā)明的目的，提出一種鈦合金基材，由合金化的鈦經(jīng)至少一道鑄鍛加工塑性成型；其特征在于：此鈦合金基材具有至少一呈長軸晶組織結(jié)構(gòu)型態(tài)排列的第一結(jié)構(gòu)層，以及至少一相對位于至少一第一結(jié)構(gòu)層相鄰的一側(cè)且呈等軸晶組織結(jié)構(gòu)型態(tài)分布的第二結(jié)構(gòu)層。

根據(jù)本發(fā)明的目的，又提出一種鈦合金基材，由合金化的鈦經(jīng)至少一道鑄鍛加工塑性成型；其特征在于：此鈦合金基材具有至少一呈長軸晶組織結(jié)構(gòu)型態(tài)排列的第一結(jié)構(gòu)層，以及至少一相對位于至少一第一結(jié)構(gòu)層相鄰的一側(cè)且呈等軸晶組織結(jié)構(gòu)型態(tài)分布的第二結(jié)構(gòu)層，其中，第一結(jié)構(gòu)層與基材表面形成有30度~90度的夾角。

根據(jù)本發(fā)明的目的，再提出一種鈦合金基材，由合金化的鈦經(jīng)至少一道鑄鍛加工塑性成型；其特征在于：此鈦合金基材具有至少一呈長軸晶組織結(jié)構(gòu)型態(tài)排列且體積占所有鈦合金基材10%以上的第一結(jié)構(gòu)層，以及至少一呈等軸晶組織結(jié)構(gòu)型態(tài)分布且體積占所有鈦合金基材10%以上的第二結(jié)構(gòu)層。

利用上述結(jié)構(gòu)特征，本發(fā)明的鈦合金基材，可依照供貨或加工需求以預(yù)先設(shè)定厚度的板、塊型態(tài)呈現(xiàn)，或是以預(yù)先設(shè)定形狀的胚體形態(tài)呈現(xiàn)；于使用時(shí)，整體鈦合金基材可視其所應(yīng)用的鈦合金制品實(shí)際需求，選擇保留所有的第一結(jié)構(gòu)層，或透過簡單的研磨或切削加工處理或澆口設(shè)計(jì)，于鈦合金制品特定需求部位，將部分或全數(shù)第一結(jié)構(gòu)層去除，達(dá)到輕易調(diào)整其材料特性的目的。

依據(jù)上述結(jié)構(gòu)特征，鈦合金基材的厚度可小于3mm，第一結(jié)構(gòu)層體積可占所有鈦合金基材40%以上。

依據(jù)上述結(jié)構(gòu)特征，第一結(jié)構(gòu)層體積可占所有鈦合金基材的80％，第二結(jié)構(gòu)層體積可占所有鈦合金基材的20％。

依據(jù)上述結(jié)構(gòu)特征，鈦合金基材的厚度可介于3mm~8mm之間，第一結(jié)構(gòu)層體積可占所有鈦合金基材20%以上。

依據(jù)上述結(jié)構(gòu)特征，第一結(jié)構(gòu)層體積可占所有鈦合金基材的40％，第二結(jié)構(gòu)層體積可占所有鈦合金基材的60％。

依據(jù)上述結(jié)構(gòu)特征，鈦合金基材的厚度可大于8mm，第二結(jié)構(gòu)層體積可占所有鈦合金基材50%以上。

依據(jù)上述結(jié)構(gòu)特征，第一結(jié)構(gòu)層體積可占所有鈦合金基材的10％，第二結(jié)構(gòu)層體積可占所有鈦合金基材的90％。

依據(jù)上述結(jié)構(gòu)特征，第二結(jié)構(gòu)層可設(shè)于相鄰第一結(jié)構(gòu)層一側(cè)外表層。

依據(jù)上述結(jié)構(gòu)特征，第二結(jié)構(gòu)層可設(shè)于相鄰第一結(jié)構(gòu)層局部外表層。

依據(jù)上述結(jié)構(gòu)特征，第二結(jié)構(gòu)層可設(shè)于第一結(jié)構(gòu)層內(nèi)部的相鄰側(cè)。

承上所述，本發(fā)明的鈦合金基材具備可讓應(yīng)用端輕易調(diào)整其材料特性的優(yōu)點(diǎn)，因此可藉以降低應(yīng)用端的加工難度及加工成本；尤其，本發(fā)明的鈦合金基材在制造時(shí)，更可依照不同鈦合金制品的加工需求，預(yù)先制成不同厚度級距的鈦合金基材，以及不同厚度級距所對應(yīng)的第二結(jié)構(gòu)層比例，以方便應(yīng)用端直接挑選適當(dāng)厚度級距的鈦合金基材使用，以相對更為積極、可靠的手段，降低鈦合金制品的加工成本，同時(shí)亦能夠確保鈦合金制品應(yīng)有的加工質(zhì)量。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的鈦合金基材的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為本發(fā)明的鈦合金基材的結(jié)構(gòu)剖視圖。

圖3為本發(fā)明的鈦合金基材各種結(jié)構(gòu)態(tài)樣所適應(yīng)各類產(chǎn)品的示意圖。

圖4為本發(fā)明的鈦合金基材加工成為高爾夫球桿擊球面形式的鈦合金制品的第一局部剖視圖。

圖5為本發(fā)明的鈦合金基材加工成為高爾夫球桿擊球面形式的鈦合金制品的第二局部剖視圖。

圖6為本發(fā)明的鈦合金基材加工成為表殼形式的鈦合金制品局部剖視圖。

圖7為本發(fā)明的鈦合金基材加工成為手機(jī)殼形式的鈦合金制品局部剖視圖。

圖號說明：

10 鈦合金基材

11 第一結(jié)構(gòu)層

111 長軸晶

12 第二結(jié)構(gòu)層

12 1等軸晶。

具體實(shí)施方式

請參閱圖1及圖2，其分別為本發(fā)明的鈦合金基材的結(jié)構(gòu)示意圖及結(jié)構(gòu)剖視圖。如圖1所示，此鈦合金基材10由合金化的鈦經(jīng)至少一道鑄鍛加工塑性成型，其可透過簡單的機(jī)械加工處理，輕易調(diào)整其材料特性。鈦合金基材10具有至少一呈長軸晶111組織結(jié)構(gòu)型態(tài)排列的第一結(jié)構(gòu)層11，以及至少一相對位于至少一第一結(jié)構(gòu)層11相鄰的一側(cè)且呈等軸晶121組織結(jié)構(gòu)型態(tài)分布的第二結(jié)構(gòu)層12。更進(jìn)一步地，此鈦合金基材10可加工成型使得第一結(jié)構(gòu)層11與基材表面形成有夾角，如圖2所示，其中，該夾角較佳可為30度~90度，但不以此為限。另外，在結(jié)構(gòu)配置上，第一結(jié)構(gòu)層11的體積較佳可占所有鈦合金基材10的10%以上，第二結(jié)構(gòu)層12的體積較佳亦為占所有鈦合金基材10的20%以上。

于實(shí)施時(shí)，可先提供一金屬模具組裝至一鑄造室內(nèi)，再將合金化的鈦物料置放于一熔煉室，且在真空狀態(tài)下對熔煉室內(nèi)的合金化的鈦物料進(jìn)行加熱，待熔煉室內(nèi)的金屬物料形成熔融狀時(shí)，且對鑄造室進(jìn)行抽真空后，將熔融狀的合金化的鈦物料充填至金屬模具，再啟動一頂壓統(tǒng)帶動金屬模具對熔融狀的合金化的鈦物料施壓，即可經(jīng)由上述鑄鍛加工，將合金化的鈦塑性成型，待冷卻后即完成如圖1所示的鈦合金基材。

原則上，本發(fā)明的鈦合金基材，可依照供貨或加工需求以預(yù)先設(shè)定厚度的板、塊型態(tài)呈現(xiàn)，或是以預(yù)先設(shè)定形狀的胚體形態(tài)呈現(xiàn)；于使用時(shí)，整體鈦合金基材可視其所應(yīng)用的鈦合金制品實(shí)際需求，選擇保留所有的第一結(jié)構(gòu)層，或透過簡單的研磨或切削加工處理或澆口設(shè)計(jì)，于鈦合金制品特定需求部位，將部分或全數(shù)第一結(jié)構(gòu)層去除，達(dá)到輕易調(diào)整其材料特性的目的。

例如，所欲加工完成的鈦合金制品需要較高的機(jī)械結(jié)構(gòu)強(qiáng)度時(shí)，其可選擇將鈦合金基材的所有第二結(jié)構(gòu)層保留，再以機(jī)械切削加工方式，將鈦合金基材加工成預(yù)先設(shè)定尺寸的鈦合金制品，如圖4及圖5所示的高爾夫球桿擊球面，或如圖6所示的表殼，又或者是如圖7所示的手機(jī)殼。

再者，亦可在所欲加工完成的鈦合金制品，不需要特別注重鈦合金的機(jī)械結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，而是注重鈦合金其他材料優(yōu)點(diǎn)的情況下，可透過簡單的研磨或切削加工處理，將部分或全數(shù)第二結(jié)構(gòu)層去除，讓鈦合金基材更適合以較低動能的沖壓、板金加工設(shè)備加工制成預(yù)先設(shè)定尺寸的鈦合金制品。

值得一提的是，本發(fā)明的鈦合金基材在制造時(shí)，更可依照不同鈦合金制品的加工需求，預(yù)先制成不同厚度級距、第二結(jié)構(gòu)層設(shè)置位置、以及不同厚度級距所對應(yīng)的第二結(jié)構(gòu)層比例的鈦合金基材，以方便應(yīng)用端直接挑選適當(dāng)?shù)拟伜辖鸹膩磉M(jìn)行使用。舉例來說，如圖3所示，當(dāng)鈦合金基材欲應(yīng)用于手機(jī)機(jī)殼、表殼等需具有承受高壓縮應(yīng)力、抗變形特性的產(chǎn)品時(shí)，鈦合金基材的結(jié)構(gòu)態(tài)樣可為：厚度小于3mm，第一結(jié)構(gòu)層體積占所有鈦合金基材40%以上，較佳比例為第一結(jié)構(gòu)層體積占所有鈦合金基材的80％，第二結(jié)構(gòu)層體積占所有鈦合金基材的20％；又或是鈦合金基材的結(jié)構(gòu)態(tài)樣可為：厚度介于3mm~8mm之間，第一結(jié)構(gòu)層體積占所有鈦合金基材20%以上，較佳比例為第一結(jié)構(gòu)層體積占所有鈦合金基材的40％，第二結(jié)構(gòu)層體積占所有鈦合金基材的60％。鈦合金基材的結(jié)構(gòu)態(tài)樣可為：厚度大于8mm，第二結(jié)構(gòu)層體積占所有鈦合金基材50%以上，較佳比例為第一結(jié)構(gòu)層體積占所有鈦合金基材的10％，第二結(jié)構(gòu)層體積占所有鈦合金基材的90％。另外，在第二結(jié)構(gòu)層的結(jié)構(gòu)配置上，第二結(jié)構(gòu)層可設(shè)于相鄰第一結(jié)構(gòu)層一側(cè)外表層、相鄰第一結(jié)構(gòu)層局部外表層、或是第一結(jié)構(gòu)層內(nèi)部的相鄰側(cè)，但不以此為限。

與現(xiàn)有結(jié)構(gòu)相較，本發(fā)明所揭露的鈦合金基材，具備可讓應(yīng)用端輕易調(diào)整其材料特性的優(yōu)點(diǎn)，因此可藉以降低應(yīng)用端的加工難度及加工成本；尤其，本發(fā)明的鈦合金基材在制造時(shí)，更可依照不同鈦合金制品的加工需求，預(yù)先制成不同厚度級距的鈦合金基材，以及不同厚度級距所對應(yīng)的第二結(jié)構(gòu)層比例，以方便應(yīng)用端直接挑選適當(dāng)厚度級距的鈦合金基材使用，以相對更為積極、可靠的手段，降低鈦合金制品的加工成本，同時(shí)亦能夠確保鈦合金制品應(yīng)有的加工質(zhì)量。