1、前言

　　自從1990年3月，日本JOY公司首次在世界上銷售鈦制高爾夫球頭以來，揭開了鈦制高爾夫球棒的序幕。JOY公司與川鐵合作、水野與三菱材料合作，才得以使鈦高爾夫球棒產(chǎn)品化。川鐵的棒頭采用的是Ti-6Al-4V鈦合金，三菱材料棒頭的上面與擊球面使用的是Ti-6Al-4V鈦合金，底部與頸部使用的是純鈦。

　　本文簡單介紹目前市場上銷售的高爾夫球棒使用鈦材及鈦合金狀況。

　　2、高爾夫球棒頭材的發(fā)展變化狀況

　　高爾夫球棒也有木制的，在本文中專指#1木棒(通稱球棒)，因?yàn)槌艘酝猓€有平坦球路使用的球棒、鐵球棒，這并不意謂著就必然會(huì)使用高價(jià)的鈦合金球棒。為了知道高爾夫球場使用的14根球棒中哪個(gè)球棒飛程最大，自然是要提高球速度，而球棒較長、同時(shí)重量又輕，最好是球棒頭的容積也較大。具體地說，若球棒頭的重量約為190g，球頭的體積為300ml以上時(shí)，可簡單地計(jì)算比重為190÷300=0.63，在這個(gè)比重以下時(shí)，與球碰撞時(shí)的沖擊力接近1t，多次進(jìn)行了這樣的試驗(yàn)，目的弄清極苛刻條件，但球棒頭所使用材料自有它的定性。

　　木制球棒自古以來使用的是柿子樹木，因?yàn)樗撬心静闹斜戎刈钶p，而強(qiáng)度卻很高。球頭的底部使用的是Al板，擊球面使用的是樹脂，為了調(diào)整底部的重量在其中加入了鉛，球頭的重量達(dá)到了200g，體積最大限于190ml，普通型則在170~180之間。

　　日本最早于1981年開發(fā)了金屬高爾夫球棒頭(dangan)。體積為 150ml，小于柿木球頭，但擊球率極高。這是因?yàn)楸仁聊厩虬纛^飛得快的緣故。體積為150ml，雖然不及柿木球棒小，但進(jìn)入市場卻大受歡迎。從此，進(jìn)入了金屬球頭時(shí)代。球棒頭材最初使用的是高強(qiáng)度不銹鋼-SUS431精密鑄造品。當(dāng)時(shí)鐵球頭的精密鑄造品以SUS304與SUS431為主，但高強(qiáng)度SUS431取得了成功。但沒有多久，就出現(xiàn)了因擊球面凹陷引起的索賠，作為Dangan開發(fā)責(zé)任者決定更換所使用材料為SUS630(17-4PH)。SUS431的拉伸強(qiáng)度為 840MPa，而 SUS630的拉伸強(qiáng)度只提高了1.070 MPa，但耐蝕性卻比其優(yōu)良，所以這就成為換的理由。很快市場上SUS431球頭便銷聲匿跡，SUS304球頭也是同樣的命運(yùn)。只有SUS630球頭流行了一短時(shí)間，這是因?yàn)樵撉蝾^的強(qiáng)度、耐蝕性能、鑄造性、成本等較好外，重要的是其鏡面拋光的深度與其顏色的高級感、以及其表面硬度較高，即便是有小的劃傷，其光澤也能長時(shí)間的保持，因此很適合作高爾夫球頭。從這點(diǎn)來看，SUS630作為高爾夫球球材具有良好的綜合性能，不愧為高級的不銹鋼合金。

　　盡管如此，SUS630材作為高爾夫球棒頭也還是沒有長久維持，其最大的原因就是其體積較小。取而代之的是碳球頭，該球頭以石墨纖維為基體，再用環(huán)氧樹脂進(jìn)行熱成形，即所謂的CFRP，其球頭內(nèi)部為空心結(jié)構(gòu)。眾所周知，石墨纖維的強(qiáng)度極高，又輕量，所以很適合的球棒材料。體積可能在200ml以上，制法也是各不相同，表面還浮有石墨纖維的橫紋，既有長纖維，也有短纖維。在價(jià)格的激烈竟?fàn)幹校蚱湫阅艿膬?yōu)良，加之混入了ABS樹脂中短纖維，并可采用注射成形來生產(chǎn)，其價(jià)格自然是令人吃驚的便宜。但碳棒頭并沒有成為主流，主要是因?yàn)轱@示CFRP性能的標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一，同時(shí)商品從外觀上又難以看出其性能，對消費(fèi)者而言最最重要的則是商品的可靠性。其它方面看，表面的持久性問題、制造上又存在模具的成本問題等導(dǎo)致該材料最終沒有流行起來。

　　從金屬到碳，又從金屬到鈦熱，這是高爾夫球棒的一個(gè)發(fā)展歷程。采用新材料的球棒是因?yàn)槠鋼羟蚵瘦^高。同時(shí)采用新材料的球棒的功能要得到改善，其成本自然就會(huì)上升。但又給人一種錯(cuò)覺，似乎價(jià)格高的高爾夫球棒的性能自然就好。鋁，在90年代中期，是體積竟?fàn)幹蝎@勝的鋁的全盛時(shí)期。鋁合金中初期使用的是杜拉鋁(7075)作為球頭材。7075 T6材的拉伸強(qiáng)度約為600MPa，所以其可以被認(rèn)為是比強(qiáng)度高的球棒，但由于鈦的存在，也不知在何時(shí)就消失了。事實(shí)上，鋁合金球頭在市場上幾起幾落。鋁不能定格為球頭材的主要原因是因?yàn)槟臀g性問題，必須進(jìn)行表面處理，最適合的表面處理就是陽極氧化處理，但因其表面硬度不高，持久性能問題也就難以解決。

　　最后介紹一下鈦在鐵球頭上很好的利用例。即在擊球面嵌入僅3mm厚鈦板的鐵球頭，因使用了少量的鈦，該球頭的性能就大大提高了，其性能價(jià)格比也較好。

　　3、高爾夫球棒頭的功能與材料的關(guān)系

　　球頭的剛性越高，球棒的飛程也越好，這是柿木球棒時(shí)代的常識(shí)。柿木的擊球面嵌入了稱為球面嵌入物的臺(tái)形狀樹脂。為了提高球碰撞部分的補(bǔ)強(qiáng)與持久性，材質(zhì)又逐漸進(jìn)化為紙纖維、ABS樹脂、CFRP，在硬度高、剛好性的CFRG嵌入時(shí)代，飛程大大提高了。在木制球頭時(shí)代，就有在擊球面里面從縱向上設(shè)置3或4根補(bǔ)強(qiáng)的例子。這也是為了提高擊球面的剛性。

　　但是到了1997年春，Maluman公司在"泰坦鈦"中，使擊球面的壁厚變薄，彎曲了擊球面，控制了球的變形，以防止能量損失，加大飛程，就使用了SP-700鈦合金。第二年另一家公司也發(fā)表了阻抗相配理論對擊球面帶來了同樣的反彈力，擊球面的固有振動(dòng)數(shù)就越接近球面。球頭的能量就可有效地傳遞給球，飛程得到提高，這種產(chǎn)品在當(dāng)時(shí)的市場上銷路很好。

　　在R&A及USGA規(guī)定的高爾夫球規(guī)則中就有一條為：「設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)避免在擊球面的碰撞點(diǎn)對球的活動(dòng)有不良影響的彈性效應(yīng)。」

　　但事實(shí)上是將擊球面弄簿，這樣導(dǎo)致的彈力加大了飛程，大多的球棒擊球面的簿壁化則引發(fā)世界高爾夫球業(yè)的大問題。

　　USGA在2000年4月前發(fā)表了違反高爾夫球規(guī)則的條款，在6月則通報(bào)了違反反彈系數(shù)為0.830以上的球棒。

　　另一方面，代表日本高爾夫球業(yè)的R&A在9月對彈性效應(yīng)規(guī)則不再報(bào)有希望，發(fā)表了「研究的結(jié)果，目前的球棒比初期的金屬球棒具有高的反彈系數(shù)，但飛程的提高并未對高爾夫球游戲有影響。」

　　目前世界的高爾夫球業(yè)界的狀況是雙標(biāo)準(zhǔn)并存。

　　在美國的高爾夫球比賽中并未使用違反規(guī)則的球棒，但歐洲及日本的比賽中則是也可使用這類球棒。如此這般，今天日本的高爾夫球棒則仍是擊球面的簿壁化竟?fàn)幰l(fā)高反彈擊球面熱。在眾所周知的鈦全盛時(shí)期，如此的高反彈擊球面竟?fàn)幹谐霈F(xiàn)了許多的新鈦合金。

　　但是在2002年5月， USGA與R&A突然就關(guān)于反彈系數(shù)發(fā)表了統(tǒng)一宣言。內(nèi)容要點(diǎn)是：「在2003年以后的5年間反彈系數(shù)可變理工更為0.830以下~0.860以下，從2008年以后又恢復(fù)到0.830以下」。突然的聲明使高爾夫球廠家如墜云里霧里。

　　經(jīng)營者　　　　　　球棒名稱 　　　　　      球面材 　　   球體材 　 體積(ml) 　價(jià)格(yen)

　　Akilaprigutac　　Akilavintedge model　SP-700　　　 6-4 　　   415　　　　OP

　　Accinet Japan　　Tight List 975J-VS　　15-3-3-3　　 6-4　　    312　　　58000

　　Accinet Japan　　King Copra SS370 　　 SAT-2041　　 6-4　　　　370　　　　OP

　　E時(shí)代Golf工作室　　Lyooma 320　　　　　  15-5-3　　　 6-4　　　  320　　　 68000O

　　Willson 　　　　　Diepred PF400　　　　  Bakula　　　鈦 6-4　　　400　　　　0P

　　Catana Golf　　　　　TM320Ti　　　　　　 15-5-3　　　 KS-100　　 320　　　88000

　　Casca 　　　　　　　　DD4　　　　　　　   SP-700　　　6-4　　　   400　　　85000

　　佳能銷售　　　　　　BUMP415　　　　　　　  SP-700　　　6-4　　　   415　　　98000

　　觀光集團(tuán) 　　　　　Wave C 球棒390　　　　  SP-700　　 6-4　　　   390　　　70000

　　Salomon &Tela made　　320Ti　Tour　　　　SP-700　　　6-4　　　   340　　　OP

　　Salomon &Tela made 　　XR-03　　　　　　 SP-700　　　6-4　　　  410 　　　 OP

　　Dio Tech Golf 　　　HSW　Heavy 360　　　 15-3-3-3　　6-4　　　  360　　　 OP

　　Sybo 日本　　　　Sybo壓縮球棒　　　　　    SP-700　　　 6-4　　　  410　　　 OP

　　精工es yard　　　T-9FA 0.5　　　　　     15-5-3　　  15-3-3-3　 320　　　　95000

　　精工es yard　　　T-9BL　　　　　　　     15-3-3-3　　 KS 100 　　360　　　　88000

　　大和　　　　　　　 onofu Trave　　　　　  15-5-4-4　　6-4　　　　 320　　　　72000

　　大和　　　　　　　 onofu Tour　　　　　   15-5-4-4　　6-4　　　　 320,350　　77000

　　Danlof　　　　　　 New Zegushio　　　 　　SP-700　　 6-4　　　　 350　　　　80000

　　Danlof　　　　　　 ElidusonW201　　　　　 SP-700　　 6-4　　　　 303　　　　　OP

　　休閑時(shí)光 　　　　　 360RS　　　　　　　    SP-700　　 6-4　　　　 360　　　　 70000

　　休閑項(xiàng)目　　　　　　380ED　　　　　　   　 10-2-3　　  6-4　　　　 380 　　　 8000

　　つるゃ　　　　　　　PG Ver.02　　　　　　　SP-700　 　 6-4　　　　 350　　　　70000

　　つるゃ　　　　　　　RX-400MM 　　　　　　  SAT-2041　  6-4　　　  400　　　  80000

　　Naiki　　　　　　　Ti350X　　　　　　　　  SAT-2041　　6-4 　　　 350　　　　 OP

　　Naiki　　　　　　　Ti275　　　　　　　　　 450Ti　　  15-3-3-3　　275　　　 OP

　　Fortyn　　　　　　Deenpwan　　　　　　　  15-3-3-3　　6-4　　　  348　　　48000

　　Britiston Sports　RV-10 330　　　　　　　SP-700　　　15-3-3-3　 330　　 85000

　　Britiston Sports　RX-1 275　　　　　　　　15-5-3　　 15-3-3-3　 275　　 95000

　　本間高爾夫球　　　　15-5-3　　　　　　　　  SP-700　　　6-4　　　　450　　　120000

　　Magulega　　　Mucktech navvy2 380　　　　Ti-9　　　  6-4　　　　380 　　55000

　　Mastar　　　　Astlo Tour 380　　　　　　　 10-2-3 　　6-4　　　　385　　　78000

　　Maluman　　 　　Bisonik 350　　　　　　　  SP-700　　 6-4　　　　350　　　70000

　　水野　　　　 　　300SII 315　　　　　 　　  15-5-3　　 15-3-3-3　 315　　　90000

　　水野 　　　　　300SII 330　　　　　　　　   15-5-3　　 15-3-3-3 　330　　　90000

　　Ymaha 　　　　 神秘01　　　　　　 　　　    DAT51 　　　KS-100　　 340 　　75000

　　橫繽橡膠　　 　TR-X　　　　　　　　　　　　  15-5-3　　 15-3-3-3　 350　　　83000

　　Yonics　　　3000 Spec 400 　　　　　　　　SP-700　　　6-4　　　　 400　　　70000

　　由表可知：

　　(1)在高反彈力時(shí)代，球體材與擊球面材使用的主要合金完全不同，特別是擊球面材使用的是高強(qiáng)度的高　　　　級車用鈦合金。

　　(2)擊球面材多使用鍛造或軋制材，球體材則以6-4為主，基本上全是精密鑄造品，其它則是鍛壓材。

　　(3)擊球面材大多使用的是SP-700，占41%;接著是15-5-3，占22%。

　　(4)比較新的合金不SAT-2041其中有三種樣品使用了該合金，未來的市場前景樂觀。

　　5、適用于球頭材的新合金

　　在日本，各個(gè)鈦廠家正在提議的用于球頭材的新鈦合金如下：

　　神戶制鋼

　　(1) KS100/KS120(O:0.3--0.35,Fe:0.35--0.5,Si:0--0.6)

　　該合金的合金元素只有1%,與純鈦相近，成本低，強(qiáng)度與6-4合金相當(dāng)，所以其性能價(jià)格比高是其最大的特點(diǎn)。適合于溫、熱加工，這一點(diǎn)可與純鈦相媲美，可鍛造球頭的項(xiàng)部和底部。

　　(2) KSELF(Ti-4.5Al-4Cr-0.5Fe-0.2Cα+β合金)

　　與6-4具有同等的強(qiáng)度特性，其鍛造特性可與純鈦相媲美，切削性能是6-4合金的2倍，成本比6-4便宜。可用作擊球面部、底部和項(xiàng)部。

　　(3) KSTi-9(Ti-2Mo-1.6V-0.5Fe-4.5Al-0.3Siα+β合金)

　　與KSELF相似，與6-4具有相近的強(qiáng)度特性，其熱冷延展性較高，焊接性好。可用作擊球面部、底部和項(xiàng)部。

　　(4) TVC(KS13-11-3Ti-13V-11Cr-3Alβ合金)

　　因是β型鈦合金，其加工性優(yōu)良，其氣勢在超高強(qiáng)度合金15-5-3-3之上，拉伸強(qiáng)度可達(dá)1550MPa，可用作極簿擊球面材。

　　(5) KS15-5-4-4(Ti-15Mo-5Zr-4Al-4V)

　　屬高級汽車用鈦合金，與15-5-3相同，但其強(qiáng)度更好且與其彈性相匹配。作擊球面材的可能性較大。

　　大同特殊鋼

　　(1)DAT51(Ti-22V-4Alβ合金)

　　加工性優(yōu)良，經(jīng)時(shí)效處理可獲得高強(qiáng)度，其彈性也高，最適合作擊球面材。

　　(2)Bakula鈦(DAT55GTi-15V-6Cr-4Alβ合金)

　　是特別作為擊球面簿壁材而開發(fā)的的最新合金，其強(qiáng)度與韌性并不亞15-5-3合金，期待能提高反彈系數(shù)。

　　NKK

　　(1)SP-700(Ti-4.5Al-3V-2Mo-2Feα+β合金)

　　如前所述，今年的新制品中擊球面材使用最多的就是此合金了，可與鍛造鈦球棒廣泛使用的15-3-3-3合金相提并論，作不球頭使用是最令人放心的合金了。加工性、強(qiáng)度、韌性、打球感及成本等對球頭而言是平衡性極好的鈦合金。

　　住友金屬

　　(1)SAT2041(Ti-20V-3.5Al-1Sn β合金)

　　最近在擊球面材上使用較多的新合金，冷加工性優(yōu)良，經(jīng)合適的時(shí)效處理就可獲得高強(qiáng)度及高韌性，擊球感好。

　　新日本制鐵

　　(1) β21S (Ti-15Mo-3Al-2.7Nb-0.25Siβ合金)

　　加工性良好就不用說了，強(qiáng)度與韌性的平衡性極好，經(jīng)時(shí)效處理強(qiáng)度可達(dá)1500MPa，希望能作為擊球面簿壁化的新合金。

　　愛知制鋼

　　(1)多孔質(zhì)純鈦

　　在已有的輕擊棒頭與楔形鐵棒頭使用中獲得了好評，前者具有柔軟的打球感，后者是針對其旋轉(zhuǎn)性的，球棒的應(yīng)用是今后的課題。

　　6、今后的需求與新材料

　　今后的替補(bǔ)材料如下：

　　(1)非晶金屬

　　已經(jīng)處于一敗涂地，可能是技術(shù)上仍不成熟所致。基本非晶金屬特點(diǎn)是強(qiáng)度高，粘性好、不易生銹，且比重較輕。而比重較輕正是高爾夫球棒所企求的。目前正在進(jìn)行比重輕的Al系、Mg系及Ti系非晶金屬的研究，前景樂觀。

　　(2)金屬間化合物

　　作為耐用熱材料研究的金屬間化合物中，Ni3Al已經(jīng)成功地加工了90u的箔材，TiAl也有望成為宇宙船的機(jī)體或發(fā)動(dòng)機(jī)閥材，研究較多，其可能性較大。

　　(3) 形狀記憶合金、超彈性合金

　　彈性系數(shù)小的，但強(qiáng)度高，耐蝕性能優(yōu)良，具有高反彈的擊球面，有充分的可能性。

　　(4)納米技術(shù)

　　提高金屬強(qiáng)度、韌性的研究已經(jīng)成功了一部分，不用說不得是值得注意的領(lǐng)域。

　　最后要提的是日本的高爾夫球棒市場規(guī)模為1230億日元，其中木制球棒655億日元，約240萬根(2001估計(jì)值)，球棒約占70%。