CN100357467C - Ni基单晶超级合金 - Google Patents
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Abstract
一种Ni基单晶超级合金，其组成按重量比包含：5.0%重量以上、7.0%重量以下的Al；4.0%重量以上、10.0%重量以下的Ta；1.1%重量以上、4.5%重量以下的Mo；4.0%重量以上、10.0%重量以下的W；3.1%重量以上、8.0%重量以下的Re；0%重量以上、0.50%重量以下的Hf；2.0%重量以上、5.0%重量以下的Cr；0%重量以上、9.9%重量以下的Co；4.1%重量以上、14.0%重量以下的Ru；其余为Ni和不可避免的杂质。通过采用该超级合金，可防止高温下的TCP相的析出，提高材料的强度。
Description
技术领域
本发明涉及Ni基单晶超级合金，特别是以提高蠕变特性为目的Ni基单晶超级合金。
背景技术
在作为飞机、燃气涡轮等在高温下的动、静止叶片用的材料所开发的Ni基单晶超级合金的代表性的组分，可以举出例如表1所示的组分。
表1
| 合金名 | 元素(％重量) | ||||||||||||
| Al | Ti | Ta | Nb | Mo | W | Re | C | Hf | Cr | Co | Ru | Ni | |
| CMSX-2 | 6.0 | 1.0 | 6.0 | 1.0 | 8.0 | 8.0 | 5.0 | 其余 | |||||
| CMSX-4 | 5.6 | 1.0 | 6.5 | 0.6 | 6.0 | 3.0 | 6.5 | 9.0 | 其余 | ||||
| Rene′N6 | 6.0 | 7.0 | 0.3 | 1.0 | 6.0 | 5.0 | 0.2 | 4.0 | 13.0 | 其余 | |||
| CMSX-10K | 5.7 | 0.3 | 8.4 | 0.1 | 0.4 | 5.5 | 6.3 | 0.03 | 2.3 | 3.3 | 其余 | ||
| 3B | 5.7 | 0.5 | 8.0 | 5.5 | 6.0 | 0.05 | 0.15 | 5.0 | 12.5 | 3.0 | 其余 | ||
在上述Ni基单晶超级合金中，以预定的温度进行固溶处理后，进行时效处理并得到Ni基单晶超级合金。该合金被称为所谓的析出硬化型合金，在母相的γ相中，作为析出相的γ′相具有析出的形态。
在表1列出的合金中，CMSX-2(キヤノン·マスケゴン社制，参照美国专利第4,582,548号)被称为第1代合金，CMSX-4(キヤノン·マスケゴン社制，参照美国专利第4,643,782号)被称为第2代合金，Rene’N6(ゼネナル·エレクトリツク社制，参照美国专利第5,455,120号)、CMSX-10K(キヤノン·マスケゴ ン社制，参照美国专利第5,366,695号)被称为第3代合金，3B(ゼネヲル·エレクトリツク社制，参照美国专利第5,151,249号)被称为第4代合金。
作为上述的第1代合金的CMSX-2和作为第2代合金的CMSX-4在低温下的蠕变强度并不逊色，在高温的固溶处理后也大量残存共晶γ′相，与第3代合金比较，高温下的蠕变强度差。
另外，作为上述第3代的Rene’N6和CMSX-10K是以比第2代合金更加提高在高温下的蠕变强度为目的研制的合金。但是，由于Re的组成比(％重量在5以上)超过向母相(γ相)的Re固溶量，剩余的Re与其它元素化合并在高温下使所谓的TCP相(Topologically ClosePacked相)析出，存在着所谓由于在高温下长时间使用，这个TCP相的量增加，蠕变强度下降的问题。
而且，为了使Ni基单晶超级合金的蠕变强度提高，将析出相(γ’相)的晶格常数做成比母相(γ相)的晶格常数稍微减小是有效的，但为了各相的晶格常数在合金的构成元素的组成比中作大的变动，由于晶格常数难以进行微妙的调整，存在着所谓谋求提高蠕变强度困难的问题。
本发明是鉴于上述情况而构思，旨在提供能够在高温下防止TCP相析出来提高强度的Ni基单晶超级合金。
发明的公开
为达成上述目的，在本发明中采用了以下的组成。
本发明的Ni基单晶超级合金的特征在于，具有由下列成分构成的组成，即按重量比计的成分为：Al：5.0％重量以上、7.0％重量以下；Ta：4.0％重量为以上、10.0％重量以下；Mo：1.1％重量以上、4.5％重量以下；W：4.0％重量以上、10.0％重量以下；Re：3.1％重量以上、8.0％重量以下；Hf：0％重量以上、0.50％重量以下；Cr：2.0％重量以上、5.0％重量以下；Co：0％重量以上、9.9％重量以下；Ru：4.1％重量以上、14.0％重量以下，其余为Ni和不可避免的杂质。
另外，本发明的Ni基单晶超级合金，其特征在于，具有由下列成分构成的组成，即按重量比计的成分为：Al：5.0％重量以上、7.0％重量以下；Ta：4.0％重量以上、6.0％重量以下；Mo：1.1％重量以上、4.5％重量以下；W：4.0％重量以上、10.0％重量以下；Re：3.1％重量以上、8.0％重量以下；Hf：0％重量为以上、0.50％重量以下；Cr：2.0％重量以上、5.0％重量以下，Co：0％重量以上、9.9％重量以下；Ru：4.1％重量以上、14.0％重量以下，其余为Ni和不可避免的杂质。
还有，本发明的Ni基单晶超级合金，其特征在于，具有由下列成分构成的组成，即按重量比计的成分为：Al：5.0％重量以上、7.0％重量以下；Ta：4.0％重量为以上、6.0％重量以下；Mo：2.9％重量以上、4.5％重量以下；W：4.0％重量以上、10.0％重量以下；Re：3.1％重量以上、8.0％重量以下，Hf：0％重量以上、0.50％重量以下，Cr：2.0％重量以上、5.0％重量以下，Co：0％重量以上、9.9％重量以下，Ru：4.1％重量以上、14.0％重量以下，其余为Ni和不可避免的杂质。
依据上述的Ni基单晶超级合金，通过添加Ru，能抑制造成强度下降原因的TCP相在高温使用时的析出。另外，通过将其它的构成元素的组成比设定至最佳的范围，可以将母相(γ相)的晶格常数和析出相(γ’相)的晶格常数置于最佳值。因而，可以将高温下的强度提高。另外，由于Ru的组成比是4.1％重量以上、14.0％重量以下，在高温使用时，可以抑制成为蠕变强度下降的原因的TCP相的析出。
另外，在前述的Ni基单晶超级合金中，最好具有由下列成分构成的组成，即按重量比计的成分为：Al：5.9％重量；Ta：5.9％重量；Mo：3.9％重量；W：5.9％重量；Re：4.9％重量；Hf：0.10％重量；Cr：2.9％重量；Co：5.9％重量；Ru：5.0％重量；其余为Ni和不可避免的杂质。
依据上述组分的Ni基单晶超级合金，能够使137MPa、1000小时条件下的蠕变耐用温度达到1344K(1071℃)。
另外，在前述的Ni基单晶超级合金中，最好具有由下列成分构成的组成，即按重量比计的成分为：Co：5.8％重量；Cr：2.9％重量；Mo：3.1％重量；W：5.8％重量；Al：5.8％重量；Ta：5.6％重量；Ru：5.0％重量；Re：4.9％重量；Hf：0.10％重量；其余为Ni和不可避免的杂质。
依据上述组分的Ni基单晶超级合金，能够使137MPa、1000小时条件下的蠕变耐用温度达到1366K(1093℃)。
还有，在前述的Ni基单晶超级合金中，最好具有由下列成分构成的组成，即按重量比计的成分为：Co：5.8％重量；Cr：2.9％重量；Mo：3.9％重量；W：5.8％重量；Al：5.8％重量；Ta：5.8％重量(％重量为5.82)或5.6％重量；Ru：6.0％重量；Re：4.9％重量；Hf：0.10％重量；其余为Ni和不可避免的杂质。
依据上述组分的Ni基单晶超级合金，能够使137MPa、1000小时条件下的蠕变耐用温度达到1375K(1102℃)或1379K(1106℃)。
另外，在前述的Ni基单晶超级合金中，可以再含有按重量比计0％重量以上、2.0％重量以下的Ti。
再有，在前述的Ni基单晶超级合金中，可以再含有按重量比计0％重量以上、4.0％重量以下的Nb。
还有，在前述的Ni基单晶超级合金中，可以含有B、C、Si、Y、La、Ce、V、Zr中的至少一种。
这时，各个组分按重量比计最好是：B：0.05％重量以下；C：0.15％重量以下；Si：0.1％重量以下；Y：0.1％重量以下；La：0.1％重量以下；Ce：0.1％重量以下；V：1％重量以下；Zr：0.1％重量以下。
另外，更为理想的是，前述的Ni基单晶超热合金具有由下列成分构成的组成，即按重量比计的成分为：Al：5.0％重量以上、7.0％重量以下；Ta：4.0％重量以上、10.0％重量以下，Mo：1.1％重量以上、4.5％重量以下，W：4.0％重量以上、10.0％重量以下；Re：3.1％重量以上、8.0％重量以下；Hf：0％重量以上、0.50％重量以下；Cr：2.0％重量以上、5.0％重量以下；Co：0％重量以上、9.9％重量以下；Ru：10.0％重量以上、14.0％重量以下；Nb：4.0％重量以下，Ti：2.0％重量以下；B：0.05％重量以下；C：0.15％重量以下；Si：0.1％重量以下；Y：0.1％重量以下；La：0.1％重量以下；Ce：0.1％重量以下；V：1％重量以下；Zr：0.1％重量以下。
又，更为理想的是，前述的Ni基单晶超级合金具有由下列成分构成的组成，即按重量比计的成分为：Al：5.8％重量以上、7.0％重量以下；Ta：4.0％重量以上、5.6％重量以下；Mo：3.3％重量以上、4.5％重量以下；W：4.0％重量以上、10.0％重量以下；Re：3.1％重量以上、8.0％重量以下；Hf：0％重量以上、0.50％重量以下；Cr：2.9％重量以上、4.3％重量以下；Co：0％重量以上、9.9％重量以下；Ru：4.1％重量以上、14.0％重量以下；Nb：4.0％重量以下；Ti：2.0％重量以下；B：0.05％重量以下；C：0.15％重量以下，Si：0.1％重量以下；Y：0.1％重量为以下；La：0.1％重量以下；Ce：0.1％重量以下；V：1％重量以下；Zr：0.1％重量以下。
又，更为理想的是，前述的Ni基单晶超级合金具有由下列成分构成的组成，即按重量比计的成分为：Al：5.0％重量以上、7.0％重量以下；Ta：4.0％重量以上、10.0％重量以下；Mo：1.1％重量以上、4.5％重量以下；W：4.0％重量为以上、10.0％重量以下，Re：3.1％重量以上、8.0％重量以下；Hf：0％重量以上、0.5 0％重量以下；Cr：2.9％重量以上、5.0％重量以下；Co：0％重量以上、9.9％重量以下；Ru：6.5％重量以上、14.0％重量以下；Nb：4.0％重量以下；Ti：2.0％重量以下；B：0.05％重量以下；C：0.15％重量以下；Si：0.1％重量以下；Y：0.1％重量以下；La：0.1％重量以下；Ce：0.1％重量以下；V：1％重量以下；Zr：0.1％重量以下。
又，更为理想的是，前述的Ni基单晶超级合金具有由下列成分构成的组成，即按重量比计的成分为：Al：5.0％重量以上、7.0％重量以下；Ta：4.0％重量以上、6.0％重量以下；Mo：3.3％重量以上、4.5％重量以下；W：4.0％重量以上、10.0％重量以下；Re：3.1％重量以上、8.0％重量以下；Hf：0％重量以上、0.50％重量以下；Cr：2.0％重量以上、5.0％重量以下；Co：0％重量以上、9.9以下；Ru：4.1％重量以上、14.0以下，Nb：4.0％重量以下；Ti：2.0％重量以下；B：0.05％重量以下；C：0.15％重量以下；Si：0.1％重量以下；Y：0.1％重量以下；La：0.1％重量以下；Ce：0.1％重量以下；V：1％重量以下；Zr：0.1％重量以下。
又，更为理想的是，前述的Ni基单晶超级合金具有由下列成分构成的组成，即按重量比计的成分为：Al：重5.0量％以上、7.0％重量以下；Ta：4.0％重量以上、5.6％重量以下；Mo：3.3％重量以上、4.5％重量以下；W：4.0％重量以上、10.0％重量以下；Re：3.1％重量以上、8.0％重量以下；Hf：0％重量以上、0.50％重量以下；Cr：2.0％重量以上、5.0％重量以下；Co：0％重量以上、9.9％重量以下；Ru：4.1％重量以上、14.0％重量以下；Nb：4.0％重量以下、Ti：2.0％重量以下；B：0.05％重量以下；C：0.15％重量以下；Si：0.1％重量以下；Y：0.1％重量以下；La：0.1％重量以下；Ce：0.1％重量以下；V：1％重量以下；Zr：0.1％重量以下。又，更为理想的是，前述的Ni基单晶超级合金具有由下列组分构成的组分，即按重量比计的成分为：Al：5.0％重量以上、7.0％重量以下；Ta：4.0％重量以上、10.0％重量以下；Mo：3.1％重量以上、4.5％重量以下；W：4.0％重量以上、10.0％重量以下；Re：3.1％重量以上、8.0％重量以下；Hf：％重量为0以上、0.50％重量以下；Cr：2.0％重量以上、5.0％重量以下；Co：0％重量为以上、9.9％重量以下；Ru：4.1％重量以上、14.0％重量以下；Nb：4.0％重量以下；B：0.05％重量以下；C：0.15％重量以下；Si：0.1％重量以下；Y：0.1％重量以下；La：0.1％重量以下；Ce：0.1％重量以下，V：1％重量以下，Zr：0.1％重量以下。
又，更为理想的是，前述的Ni基单晶超级合金具有由下列成分构成的组成比，即按重量比计的成分为：Al：5.8％重量以上、7.0％重量以下；Ta：4.0％重量以上、10.0％重量以下；Mo：3.1％重量以上、4.5％重量以下；W：4.0％重量以上、10.0％重量以下；Re：3.1％重量以上、8.0％重量以下；Hf：0％重量以上、0.50％重量以下；Cr：2.0％重量以上、5.0％重量以下；Co：0％重量以上、9.9％重量以下；Ru：4.1％重量以上、14.0％重量以下；Nb：4.0％重量以下；Ti：2.0％重量以下；B：0.05％重量以下；C：0.15％重量以下；Si：0.1％重量以下；Y：0.1％重量以下；La：0.1％重量以下；Ce：0.1％重量以下；V：1％重量以下；Zr：0.1％重量以下。
又，更为理想的是，前述的Ni基单晶超级合金具有由下列成分构成的组成，即按重量比计的成分为：Al：5.0％重量以上、7.0％重量以下；Ta：4.0％重量以上、10.0％重量以下；Mo：3.1％重量以上、4.5％重量以下；W：4.0％重量以上、10.0％重量以下；Re：3.1％重量以上、8.0％重量以下；Hf：0％重量以上、0.50％重量以下；Cr：2.9％重量以上、4.3％重量以下；Co：0％重量以上、9.9％重量以下；Ru：4.1％重量以上、14.0％重量以下；Nb：4.0％重量以下；Ti：2％重量以下；B：0.05％重量以下；C：0.15％重量以下；S i：0.1％重量以下；Y：0.1％重量以下；La：0.1％重量以下；Ce：0.1％重量以下；V：1％重量以下；Zr：0.1％重量以下。
又，更为理想的是，前述的Ni基单晶超级合金具有由下列成分构成的组成，即按重量比计的成分为：Al：5.0％重量以上、7.0％重量以下；Ta+Nb+Ti：4.0％重量以上、10.0％重量以下；Mo：3.3％重量以上、4.5以下；W：4.0％重量以上、10.0％重量以下；Re：3.1％重量以上、8.0％重量以下；Hf：0％重量以上、0.50％重量以下；Cr：2.0％重量以上、5.0％重量以下；Co：0％重量以上、9.9％重量以下；Ru：4.1％重量以上、14.0％重量以下；B：0.05％重量以下；C：0.15％重量以下；Si：0.1％重量以下；Y：0.1％重量以下；La：0.1％重量以下；Ce：0.1％重量以下；V：1％重量以下；Zr：0.1％重量以下。
再者，本发明的Ni基单晶超级合金是前述的Ni基单晶超级合金，其特征在于：若母相的晶格常数设为a1、析出相的晶格常数设为a2，则有a2≤0.999a1的关系。
依据上述的Ni基单晶超级合金，若母相的晶格常数设为a1，析出相的晶格常数设为a2，则a1与a2的关系是a2≤0.999a1，由于析出相的晶格常数a2是母相的晶格常数a1的负0.1％以下，在母相中析出的析出相在负荷方向的垂直方向上连续延伸地析出，在应力作用下，位错缺陷在合金组织中的移动变少，其结果，比起现有的Ni基单晶超级合金来，可以提高高温时的强度。
这时，更为理想的是，将析出相晶体的晶格常数a2设为母相晶体的晶格常数a1的0.9965以下。
再者，本发明的Ni基单晶超级合金的特征还在于，合金中的位错网间隔是40nm以下。
附图的简单说明
图1是表示晶格错配与蠕变寿命的关系的图。
图2是表示位错网间隔与蠕变寿命的关系的图。
图3例示本发明的Ni基单晶超级合金的位错网及其间隔，是Ni基单晶超级合金的透射电子显微镜照片。
实施发明的最佳方式
以下，详细说明本发明的实施方式。
本发明的Ni基单晶超级合金是含有Al、Ta、Mo、W、Re、Hf、Cr、Co、Ru等组分，以及Ni(其余部分)，还含有不可避免的杂质的合金。
上述的Ni基单晶超级合金由下列组分构成，例如，其组成比为：Al：5.0％重量为以上、7.0％重量以下；Ta：4.0％重量以上、10.0％重量以下；Mo：1.1％重量以上、4.5％重量以下；W：4.0％重量以上、10.0％重量以下；Re：3.1％重量以上、8.0％重量以下；Hf：0％重量以上、0.50％重量以下；Cr：2.0％重量以上、5.0％重量以下；Co：0％重量以上、9.9％重量以下；Ru：4.1％重量以上、14.0％重量以下；其余为Ni和不可避免的杂质。
另外，上述的Ni基单晶超级合金由下列组分构成，例如，其组成比为：Al：5.0％重量以上、7.0以下；Ta：4.0％重量以上、6.0％重量以下；Mo：1.1％重量以上、4.5％重量以下；W：4.0％重量以上、10.0％重量以下；Re：3.1％重量为以上、8.0％重量以下，Hf：0％重量为以上、0.50％重量以下；Cr：2.0％重量以上、5.0％重量以下；Co：0％重量以上、9.9％重量以下；Ru：4.1％重量以上、14.0％重量以下；其余为Ni和不可避免的杂质。
再者，上述的Ni基单晶超级合金由下列组分构成，例如，其组成比为：Al：5.0％重量以上、7.0％重量以下；Ta：4.0％重量以上、6.0％重量以下；Mo：2.9％重量以上、4.5％重量以下；W：4.0％重量以上、10.0％重量以下；Re：3.1％重量以上、8.0％重量以下；Hf：0％重量以上、0.50％重量以下；Cr：2.0％重量以上、5.0％重量以下；Co：0％重量以上、9.9％重量以下；Ru：4.1％重量以上、14.0％重量以下；其余为Ni和不可避免的杂质。
上述的合金都具有成为奥氏体相的γ相(母相)和在该母相中分散析出的中间有序相γ′相(析出相)。γ′相主要是由用Ni3Al表示的金属互化物构成，由于该γ′相，提高了Ni基单晶超级合金的高温强度。
Cr是耐氧化性优良的元素，它使Ni基单晶超级合金的高温耐蚀性提高。
Cr的组成比，理想的范围是Cr：2.0％重量以上、5.0％重量以下；更理想的范围是2.9％重量以上、5.0％重量以下；进一步更理想的范围是2.9％重量以上、4.3％重量以下；设为2.9％重量则最理想。
Cr的组成比如果不足2.0％重量，由于不能确保所希望的高温耐蚀性，因而不理想；Cr的组成比如果超过5.0％重量，则在析出γ′相的同时，生成σ相和μ相等的有害相，高温强度下降，因此不理想。
Mo在与W及Ta共存的条件下，固溶于作为母相的γ相而增加高温强度，同时由于析出硬化，有助于高温强度。另外，Mo对作为本合金的特征的晶格错配及位错网间隔(后述)有大的贡献。
Mo的组成比，理想范围是1.1％重量以上、4.5以下；更理想的范围是2.9％重量以上、4.5％重量以下；进一步更理想的范围是，3.1％重量以上、4.5％重量以下或3.3％重量以上、4.5％重量以下；设为3.1％重量或3.9％重量则最理想。
如果Mo的组成比不足1.1％重量，由于不能确保所希望的高温强度，因而不理想；另一方面，Mo的组成比超过4.5％重量，由于高温强度下降，另外高温耐蚀性也下降，也不理想。
W与上述Mo及Ta共存的状态下，由于固溶强化和析出硬化的作用，使高温强度提高。
W的组成比，理想值的范围是，4.0％重量以上、10.0％重量以下，最理想的值是5.9％重量或5.8％重量。
如果W的组成比不足4.0％重量，由于不能确保所希望的高温强度，所以不理想。如果W的组成比超过10.0％重量，则由于高温耐蚀性下降，也不理想。
Ta与上述的Mo及W共存的状态下，由于固溶强化与析出硬化的作用，使高温强度提高，另有一部分对γ′相析出硬化，使高温强度提高。
Ta的组成比的理想范围是4.0％重量以上、10.0％重量以下；更理想的范围是4.0％重量为以上、6.0％重量以下；进一步更理想的范围是4.0％重量以上、5.6％重量以下；最理想的值是5.6％重量或5.82％重量。
Ta的组成比如果不足4.0％重量，由于不能确保所希望的高温强度，是不理想的；Ta的组成比如果超过10.0％重量，则由于生成σ相和μ相而高温强度下降，也不理想。
Al与Ni化合，以体积百分率60～70％的比率形成金属互化物，使高温强度提高，该金属互化物表现为构成在母相中微细均匀地分散析出的γ′相的Ni3Al。
Al的组成比的理想范围是5.0％重量以上、7.0％重量以下；更理想的范围是5.8％重量以上、7.0％重量以下；最理想的值是5.9或5.8％重量。
Al的组成比如果不足5.0％重量，则γ′相的析出量不够，由于不能确保所希望的高温强度，是不理想的；Al的组成比如果超过7.0％重量，则大多形成称之为共晶γ′相的粗大的γ相，固溶化处理成为不可能，不能确保高的高温强度，所以也不理想。
Hf是晶界偏析元素，普遍存在于γ相和γ′相的晶界中并强化晶界，因而，使高温强度提高。
Hf的组成比的理想范围是0.01％重量以上、0.50％重量以下，最理想的值是0.10％重量。
Hf的组成比如果不足0.01％重量，则γ′相的析出不充分，由于不能确保希望的高温强度，是不理想的。但是，根据需要，也有将Hf的组成比取为0％重量以上、0.01％重量以下的情况。另外，如果Hf的组成比超过0.50％重量，则会有引起局部熔化而使高温强度降低的危险，因此不理想。
Co会增大对Al、Ta等的母相的高温下的固溶限度，通过热处理使微细的γ′分散析出，使高温强度提高。
Co的组成比的理想范围是0.1％重量以上，9.9％重量以下，最理想的值是5.8％重量。
Co的组成比如果不足0.1％重量，则γ′相的析出不充分，不能确保希望的高温强度，因此是不理想的。但是，根据需要，也有将Co的组成比设置在0％重量以上但不足0.1％重量的情况。另外，如果Co的组成比超过9.9％重量时，则与Al、Ta、Mo、W、Hf、Cr等的其它元素的平衡崩溃，有害相的析出而使降低高温强度，因而不理想。
Re固溶于作为母相的γ相，由于固溶强化使高温强度提高。而且，也具有使耐蚀性提高的效果。另一方面，如果大量添加Re，则会在高温时析出有害相即TCP相，可能会使高温强度降低。
Re的组成比的理想范围是3.1％重量以上、8.0％重量以下，最理想是4.9％重量。
Re的组成比如果不足3.1％重量，则γ相的固溶强化不充分，不能确保所希望的高温强度，因而不理想。Re的组成比如果超过8.0％重量，则高温时TCP相析出，不能确保高温强度，因而不理想。
Ru抑制TCP相的析出，从而使高温强度提高。
Ru的组成比的理想范围是4.1％重量以上、14.0％重量以下，或10.0％重量以上、14.0％重量以下，亦或是6.5％重量以上、14.0％重量以下，最理想的值是5.0％重量或6.0％重量或7.0％重量。
Ru的组成比如果不足1.0％重量，则高温时TCP相析出，不能确保较高的高温强度。再者，Ru的组成比如果不足4.1％重量，则与Ru的组成比为4.1％重量以上相比，高温强度降低。另外，如果Ru的组在比超过14.0％重量，则由于ε相析出，高温强度降低，因而不理想。
在本发明中，由于将Al、Ta、Mo、W、Hf、Cr、Co、Re及Ni的组成比调整至最佳值，将由γ相的晶格常数和γ′相的晶格常数算出的晶格错配及位错网间隔(后述)设定为最佳范围来使高温强度提高，同时，可通过添加Ru来抑制TCP相的析出。另外，特别是通过将Al、Cr、Ta、Mo的组成比作上述那样地设定，可以抑制合金的制造成本。另外，能够实施设定来求得比强度(强度与比重之比)的提高以及晶格错配和位错网间隔的最佳值。
另外，在从1273K(1000℃)至1373K(1100℃)那样的高温使用环境中，构成母相即γ相晶体的晶格常数设为a1，构成析出相即γ′相晶体的晶格常数设为a2时，a1与a2关系的理想情况是a 2≤0.999a1。亦即，理想的情况是：析出相晶体的晶格常数a2是母相晶体的晶格常数a1的负0.1％以下。更理想的情况是，析出相晶体的晶格常数a2是母相晶体的晶格常数a1的0.9965以下即可。这时，上述的a1与a2的关系为a2≤0.9965a1。再者，以下的记载中，将析出相晶体的晶格常数a2对母相晶体的晶格常数a1的百分比称为「晶格错配」。
两者的晶格常数有这样的关系时，由于热处理在母相中析出相被析出时，由于析出相在与载荷方向垂直的方向上连续延伸地析出，在应力作用下，位错缺陷在合金组织中的移动变少，蠕变强度提高。
为了将晶格常数a1与晶格常数a2的关系取为a2≤0.999a1，必须将构成Ni基单晶超级合金的构成元素的组分作适当调整。
将晶格错配与合金达到蠕变断裂的时间(蠕变寿命)的关系示于图1。
在图1中，如果晶格错配大致在-0.35以下，则知道蠕变寿命大致满足要求值(图中的纵轴上用虚线表示的值)。因此，在本发明中，将更理想的晶格错配设定在-0.35以下。为了将晶格错配置于-0.35以下，需要一边将Mo的组成比维持在高的组成比，一边调整其它构成元素的组成比。
依据上述的Ni基单晶超级合金，通过添加Ru，可以抑制构成蠕变强度下降原因的TCP相在高温使用时的析出。另外，通过将其它的构成元素的组成比设定在最佳的范围，可以将母相(γ相)的晶格常数与析出相(γ′相)的晶格常数设于最佳值。于是，可以使高温下的蠕变强度提高。
另外，上述的Ni基单晶超级合金可以进一步包含Ti，这时，Ti的组成比的理想范围是0％重量以上、2.0以下。Ti的组成比若超过2.0％重量，则由于有害相析出、高温强度下降而不理想。
再者，上述的Ni基单晶超级合金可以进一步包含Nb，这时，Nb的组成比的理想值是0％重量以上、4.0％重量以下。Nb的组成比如果超过4.0％重量，则由于有害相的析出、高温强度下降而不理想。
或者，将Ta和Nb和Ti的组成比以它们的合计(Ta+Nb+Ti)取为4.0％重量以上、10.0％重量以下，也可以使高温强度提高.
另外，在上述的Ni基单晶超级合金中，除了不可避免的杂质以外，也可以含有例如，B、C、Si、Y、La、Ce、V、Zr等。在含有B、C、Si、Y、La、Ce、V、Zr之中的至少一种的情况下，各组分的组成比的理想值是，B：0.05％重量以下，C：0.15％重量以下，Si：0.1％重量以下，Y：0.1％重量以下，La：0.1％重量以下，Ce：0.1％重量以下，V：1％重量以下，Zr：0.1％重量以下。上述各个组分的组成比如果超过上述范围，则有害相析出，高温强度下降，因此不理想。
另外，在上述的Ni基单晶超级合金中，合金中的位错网间隔最好在40nm以下。所谓位错网，是表示在合金中被形成网络状的位错(线状连接的原子的位移)。将该网络的间隔定义为位错网间隔。位错网间隔与合金达到蠕变断裂的时间(蠕变寿命)的关系示于图2。
在图2中，如果位错网间隔是大致在40nm以下，则知道蠕变寿命满足要求值(图中的纵轴上用虚线表示的值)。因而，在本发明中，将理想的位错网间隔设定在40nm以下。为了将位错网的间隔置于40nm以下，需要一边维持Mo的高组成比，一边调整其它构成元素的组成比。
另外，图3是例示本发明(后述的实施方式3)的Ni基单晶超级合金的位错网及其间隔的Ni基单晶超级合金的透射电子显微镜照片。从图3知道，在本发明的Ni基单晶超级合金中，位错网间隔是40nm以下。
再者，在现有的Ni基单晶超级合金中，存在着发生逆分配的合金，而有关本发明的Ni基单晶超级合金不发生逆分配。
实施例
下面，给出实施例，就本发明的效果进行说明。
用真空熔化炉来调整各种Ni基单晶超级合金的熔融金属，用该合金的熔融金属铸造组分不同的多种合金锭，将各合金锭(参考例1～6、实施例1～14)的组成比示于表2。
表2
| 试样(合金名) | 元素(％重量) | ||||||||||
| Al | Ta | Nb | Mo | W | Re | Hf | Cr | Co | Ru | Ni | |
| 参考例1 | 6.0 | 5.8 | 3.2 | 6.0 | 5.0 | 0.1 | 3.0 | 6.0 | 2.0 | 其余 | |
| 参考例2 | 5.9 | 5.7 | 3.2 | 5.9 | 5.0 | 0.1 | 3.0 | 5.9 | 3.0 | 其余 | |
| 参考例3 | 6.0 | 6.0 | 4.0 | 6.0 | 5.0 | 0.1 | 3.0 | 6.0 | 3.0 | 其余 | |
| 参考例4 | 5.9 | 5.9 | 4.0 | 5.9 | 5.0 | 0.1 | 3.0 | 5.9 | 4.0 | 其余 | |
| 参考例5 | 5.9 | 5.7 | 3.1 | 5.9 | 4.9 | 0.1 | 2.9 | 5.9 | 4.0 | 其余 | |
| 参考例6 | 5.7 | 5.7 | 2.9 | 7.7 | 4.8 | 0.1 | 2.9 | 5.7 | 3.0 | 其余 | |
| 实施例1 | 5.9 | 5.9 | 3.9 | 5.9 | 4.9 | 0.1 | 2.9 | 5.9 | 5.0 | 其余 | |
| 实施例2 | 5.8 | 5.6 | 3.1 | 5.8 | 4.9 | 0.1 | 2.9 | 5.8 | 5.0 | 其余 | |
| 实施例3 | 5.8 | 5.8 | 3.9 | 5.8 | 4.9 | 0.1 | 2.9 | 5.8 | 6.0 | 其余 | |
| 实施例4 | 5.6 | 5.6 | 2.8 | 5.6 | 6.9 | 0.1 | 2.9 | 5.6 | 5.0 | 其余 | |
| 实施例5 | 5.6 | 5.0 | 0.5 | 2.8 | 5.6 | 6.9 | 0.1 | 2.9 | 5.6 | 5.0 | 其余 |
| 实施例6 | 5.6 | 5.6 | 1.0 | 2.8 | 5.6 | 4.7 | 0.1 | 2.9 | 5.6 | 5.0 | 其余 |
| 实施例7 | 5.8 | 5.6 | 3.9 | 5.8 | 4.9 | 0.1 | 2.9 | 5.8 | 6.0 | 其余 | |
| 实施例8 | 5.7 | 5.5 | 1.0 | 3.8 | 5.7 | 4.8 | 0.1 | 2.8 | 5.5 | 5.9 | 其余 |
| 实施例9 | 5.8 | 5.6 | 3.1 | 6.0 | 5.0 | 0.1 | 2.9 | 5.8 | 4.6 | 其余 | |
| 实施例10 | 5.8 | 5.6 | 3.1 | 6.0 | 5.0 | 0.1 | 2.9 | 5.8 | 5.2 | 其余 | |
| 实施例11 | 5.8 | 5.6 | 3.3 | 6.0 | 5.0 | 0.1 | 2.9 | 5.8 | 5.2 | 其余 | |
| 实施例12 | 5.8 | 5.6 | 3.3 | 6.0 | 5.0 | 0.1 | 2.9 | 5.8 | 6.0 | 其余 | |
| 实施例13 | 5.9 | 2.9 | 1.5 | 3.9 | 5.9 | 4.9 | 0.1 | 2.9 | 5.9 | 6.1 | 其余 |
| 实施例14 | 5.7 | 5.52 | 3.1 | 5.7 | 4.8 | 0.1 | 2.9 | 5.7 | 7.0 | 其余 | |
接着，对合金锭进行固溶处理及时效处理，用扫描电子显微镜(SEM)观察合金组织的状态。固溶处理是在1573K(1300℃)保持1小时后，升温至1603K(1330℃)，保持5小时。另外，时效处理是连续进行在1273K～1423K(1000℃～1150℃)保持4小时的一次时效处理和在1143K(870℃)保持20小时的二次时效处理。
其结果，各试样组织中都没确认有TCP相。
接着，对实施了固溶处理及时效处理的各试样作了蠕变试验。蠕变试验是在表3所示的温度及应力的各种条件下，将各试样(参考例1～6、及实施例1～14)达到蠕变断裂的时间作为寿命测定。另外，将晶格错配的值一并计测。这些结果示于表3。再将表1所示的现有合金(比较例1～比较例5)的晶格错配的值一并计测。这些结果示于表4。
表3
| 试样(合金名) | 蠕变试验条件/断裂寿命(h) | 晶格错配 | |
| 1273K(1000℃)，245MPa | 1373K(1100℃)，137MPa | ||
| 参考例1 | 209.35 | 105.67 | -0.39 |
| 参考例2 | 283.20 | 158.75 | -0.40 |
| 参考例3 | 219.37 | 135.85 | -0.56 |
| 参考例4 | 274.38 | 153.15 | -0.58 |
| 参考例5 | 328.00 | 487.75 | -0.58 |
| 参考例6 | 203.15 | -0.41 | |
| 实施例1 | 509.95 | 326.50 | -0.60 |
| 实施例2 | 420.60 | 753.95 | -0.42 |
| 实施例3 | 1062.50 | -0.62 | |
| 实施例4 | 966.00 | -0.44 | |
| 实施例5 | 1256.00 | -0.48 | |
| 实施例6 | 400.00 | -0.45 | |
| 实施例7 | 1254.00 | -0.60 | |
| 实施例8 | 682.OO | -0.63 | |
| 实施例9 | 550.00 | -0.42 | |
| 实施例10 | 658.50 | -0.45 | |
| 实施例11 | 622.00 | -0.48 | |
| 实施例12 | 683.50 | -0.51 | |
| 实施例13 | 412.7 | 766.35 | -0.62 |
| 实施例14 | 1524.00 | -0.45 | |
表4
| 试样(合金名) | 晶格错配 |
| 比较例1(CMSX-2) | -0.26 |
| 比较例2(CMSX-4) | -0.14 |
| 比较例3(Rene’N6) | -0.22 |
| 比较例4(CMSX-10K) | -0.14 |
| 比较例5(3B) | -0.25 |
从表3可知，参考例1～6及实施例1～14的试样在1273K(1000℃)以上的高温条件下均具有高的强度。尤其可知，在Ru的组成比为4.0％重量的参考例5，以及Ru的组成比大致为5.0％重量的实施例1、2、4、9、10、11，Ru的组成比是6.0％重量的实施例3、12、13，Ru的组成比为7.0％重量的实施例14都有较高的高温强度。
另外，从表3、4可知，与比较例的晶格错配在-0.35以上形成对比，参考例1～6以及实施例1～14的试样的晶格错配都在-0.35以下。
再者，对于表1所示的现有的合金(比较例1～比较例5)以及表2所示的各试样(参考例1～6及实施例1～14)，比较了蠕变断裂特性(耐用温度)。其结果示于表5。蠕变断裂特性是在加137MPa的应力达1000小时的条件下，试样直至断裂的温度测量结果，或者将试样的断裂温度换算成到该条件下的结果。
表5
| 试样(合金名) | 耐用温度(℃级) |
| 参考例1 | 1315K(1042℃) |
| 参考例2 | 1325K(1052℃) |
| 参考例3 | 1321K(1048℃) |
| 参考例4 | 1324K(1051℃) |
| 参考例5 | 1354K(1081℃) |
| 参考例6 | 1332K(1059℃) |
| 实施例1 | 1344K(1071℃) |
| 实施例2 | 1366K(1093℃) |
| 实施例3 | 1375K(1102℃) |
| 实施例4 | 1372K(1099℃) |
| 实施例5 | 1379K(1106℃) |
| 实施例6 | 1379K(1106℃) |
| 实施例7 | 1379K(1106℃) |
| 实施例8 | 1363K(1090℃) |
| 实施例9 | 1358K(1085℃) |
| 实施例10 | 1362K(1089℃) |
| 实施例11 | 1361K(1088℃) |
| 实施例12 | 1363K(1090℃) |
| 实施例13 | 1366K(1093℃) |
| 实施例14 | 1384K(1111℃) |
| 比较例1(CMSX-2) | 1289K(1016℃) |
| 比较例2(CMSX-4) | 1306K(1033℃) |
| 比较例3(Rene’N6) | 1320K(1047℃) |
| 比较例4(CMSX-10K) | 1345K(1072℃) |
| 比较例5(3B) | 1353K(1080℃) |
(137MPa，1000h换算)
从表5可知，参考例1～6的试样以及实施例1～14的试样与现有的合金(比较例1～比较例5)相比具有同等程度以上的高耐用温度。尤其可知，实施例1～14都具有高耐用温度(实施例1：1344K(1071℃)，实施例2：1368K(1093℃)，实施例3：1375(1102℃)，实施例4：1372K(1099℃)，实施例5：1379K(1106℃)，实施例6：1379K(1106℃)，实施例7：1379K(1106℃)，实施例8：1363K(1090℃)，实施例9：1358K(1085℃)，实施例10：1362K(1089℃)，实施例11：1361K(1088℃)，实施例12：1363K(1090℃)，实施例13：1366K(1093℃)，实施例14：1384K(1111℃)。
因而可知，本实施例1～14与现有的Ni基单晶超级合金比较，具有高的耐热温度和优良的高温强度。
再者，在Ni基单晶超级合金中，如果Ru增加到必要的程度以上，则由于ε相析出，高温强度下降。因此，Ru含量最好定在不破坏与其它元素平衡的范围内(例如，4.1％重量以上、14.0％重量以下)。
Claims (22)
1.一种Ni基单晶超级合金，其组成按重量比包含：5.0％重量以上、7.0％重量以下的Al；4.0％重量以上、10.0％重量以下的Ta；1.1％重量以上、4.5％重量以下的Mo；4.0％重量以上、10.0％重量以下的W；3.1％重量以上、8.0％重量以下的Re；0％重量以上、0.50％重量以下的Hf；2.0％重量以上、5.0％重量以下的Cr；0％重量以上、9.9％重量以下的Co；4.1％重量以上、14.0％重量以下的Ru；其余为Ni和不可避免的杂质，母相的晶格常数设为a1、析出相的晶格常数设为a2时，析出相晶体的晶格常数a2是母相晶体的晶格常数a1的0.9965以下。
2.权利要求1的Ni基单晶超级合金，其组成按重量比包含：5.0％重量以上、7.0％重量以下的Al；4.0％重量以上、6.0％重量以下的Ta；1.1％重量以上、4.5％重量以下的Mo；4.0％重量以上、10.0％重量以下的W；3.1％重量以上、8.0％重量以下的Re；0％重量以上、0.50％重量以下的Hf；2.0％重量以上、5.0％重量以下的Cr；0％重量以上、9.9％重量以下的Co；4.1％重量以上、14.0％重量以下的Ru；其余为Ni和不可避免的杂质。
3.权利要求1的Ni基单晶超级合金，其组成按重量比包含：5.0％重量以上、7.0％重量以下的Al；4.0％重量以上、6.0％重量以下的Ta；2.9％重量以上、4.5％重量以下的Mo；4.0％重量以上、10.0％重量以下的W；3.1％重量以上、8.0％重量以下的Re；0％重量以上、0.50％重量以下的Hf；2.0％重量以上、5.0％重量以下的Cr；0％重量以上、9.9％重量以下的Co；4.1％重量以上、14.0％重量以下的Ru；其余为Ni和不可避免的杂质。
4.权利要求1-3中任一项的Ni基单晶超级合金，其组成按重量比包含：5.9％重量的Al；5.9％重量的Ta；3.9％重量的Mo；5.9％重量的W；4.9％重量的Re；0.10％重量的Hf；2.9％重量的Cr；5.9％重量的Co；5.0％重量的Ru；其余为Ni和不可避免的杂质。
5.权利要求1-3中任一项的Ni基单晶超级合金，其组成按重量比包含：5.8％重量的Al；5.6％重量的Ta；3.1％重量的Mo；5.8％重量的W；4.9％重量的Re；0.10％重量的Hf；2.9％重量的Cr；5.8％重量的Co；5.0％重量的Ru；其余为Ni和不可避免的杂质。
6.权利要求1-3中任一项的Ni基单晶超级合金，其组成按重量比包含：5.8％重量的Al；5.8％重量的Ta；3.9％重量的Mo；5.8％重量的W；4.9％重量的Re；0.10％重量的Hf；2.9％重量的Cr；5.8％重量的Co；6.0％重量的Ru；其余为Ni和不可避免的杂质。
7.权利要求1-3中任一项的Ni基单晶超级合金，按重量比该合金还包含2.0％重量以下的Ti。
8.权利要求1-3中任一项的Ni基单晶超级合金，按重量比该合金还包含4.0％重量以下的Nb。
9.权利要求1-3中任一项的Ni基单晶超级合金，该合金包含B、C、Si、Y、La、Ce、V、Zr中的至少一种。
10.权利要求9的Ni基单晶超级合金，其中按重量比B为0.05％重量以下；C为0.15％重量以下；Si为0.1％重量以下；Y为0.1％重量以下；La为0.1％重量以下；Ce为0.1％重量以下；V为1％重量以下；Zr为0.1％重量以下。
11.权利要求1-3中任一项的Ni基单晶超级合金，其组成按重量比包含：5.0％重量以上、7.0％重量以下的Al；4.0％重量以上、10.0％重量以下的Ta；1.1％重量以上、4.5％重量以下的Mo；4.0％重量以上、10.0％重量以下的W；3.1％重量以上、8.0％重量以下的Re；0％重量以上、0.50％重量以下的Hf；2.0％重量以上、5.0％重量以下的Cr；0％重量以上、9.9％重量以下的Co；10.0％重量以上、14.0％重量以下的Ru；4.0％重量以下的Nb；2.0％重量以下的Ti；0.05％重量以下的B；0.15％重量以下的C；0.1％重量以下的Si；0.1％重量以下的Y；0.1％重量以下的La；0.1％重量以下的Ce；1％重量以下的V；0.1％重量以下的Zr。
12.权利要求1-3中任一项的Ni基单晶超级合金，其组成按重量比包含：5.8％重量以上、7.0％重量以下的Al；4.0％重量以上、5.6％重量以下的Ta；3.3％重量以上、4.5％重量以下的Mo；4.0％重量以上、10.0％重量以下的W；3.1％重量以上、8.0％重量以下的Re；0％重量以上、0.50％重量以下的Hf；2.9％重量以上、4.3％重量以下的Cr；0％重量以上、9.9％重量以下的Co；4.1％重量以上、14.0％重量以下的Ru；4.0％重量以下的Nb；2.0％重量以下的Ti；0.05％重量以下的B；0.15％重量以下的C；0.1％重量以下的Si；0.1％重量以下的Y；0.1％重量以下的La；0.1％重量以下的Ce；1％重量以下的V；0.1％重量以下的Zr。
13.权利要求1-3中任一项的Ni基单晶超级合金，其组成按重量比包含：5.0％重量以上、7.0％重量以下的Al；4.0％重量以上、10.0％重量以下的Ta；1.1％重量以上、4.5％重量以下的Mo；4.0％重量以上、10.0％重量以下的W；3.1％重量以上、8.0％重量以下的Re；0％重量以上、0.50％重量以下的Hf；2.9％重量以上、5.0％重量以下的Cr；0％重量以上、9.9％重量以下的Co；6.5％重量以上、14.0％重量以下的Ru；4.0％重量以下的Nb；2.0％重量以下的Ti；0.05％重量以下的B；0.15％重量以下的C；0.1％重量以下的Si；0.1％重量以下的Y；0.1％重量以下的La；0.1％重量以下的Ce；1％重量以下的V；0.1％重量以下的Zr。
14.权利要求1-3中任一项的Ni基单晶超级合金，其组成按重量比包含：5.0％重量以上、7.0％重量以下的Al；4.0％重量以上、6.0％重量以下的Ta；3.3％重量以上、4.5％重量以下的Mo；4.0％重量以上、10.0％重量以下的W；3.1％重量以上、8.0％重量以下的Re；0％重量以上、0.50％重量以下的Hf；2.0％重量以上、5.0％重量以下的Cr；0％重量以上、9.9％重量以下的Co；4.1％重量以上、14.0％重量以下的Ru；4.0％重量以下的Nb；2.0％重量以下的Ti；0.05％重量以下的B；0.15％重量以下的C；0.1％重量以下的Si；0.1％重量以下的Y；0.1％重量以下的La；0.1％重量以下的Ce；1％重量以下的V；0.1％重量以下的Zr。
15.权利要求1-3中任一项的Ni基单晶超级合金，其组成按重量比包含：5.0％重量以上、7.0％重量以下的Al；4.0％重量以上、5.6％重量以下的Ta；3.3％重量以上、4.5％重量以下的Mo；4.0％重量以上、10.0％重量以下的W；3.1％重量以上、8.0％重量以下的Re；0％重量以上、0.50％重量以下的Hf；2.0％重量以上、5.0％重量以下的Cr；0％重量以上、9.9％重量以下的Co；4.1％重量以上、14.0％重量以下的Ru；4.0％重量以下的Nb；2.0％重量以下的Ti；0.05％重量以下的B；0.15％重量以下的C；0.1％重量以下的Si；0.1％重量以下的Y；0.1％重量以下的La；0.1％重量以下的Ce；1％重量以下的V；0.1％重量以下的Zr。
16.权利要求1-3中任一项的Ni基单晶超级合金，其组成按重量比包含：5.0％重量以上、7.0％重量以下的Al；4.0％重量以上、10.0％重量以下的Ta；3.1％重量以上、4.5％重量以下的Mo；4.0％重量以上、10.0％重量以下的W；3.1％重量以上、8.0％重量以下的Re；0％重量以上、0.50％重量以下的Hf；2.0％重量以上、5.0％重量以下的Cr；0％重量以上、9.9％重量以下的Co；4.1％重量以上、14.0％重量以下的Ru；4.0％重量以下的Nb；2％重量以下的Ti；0.05％重量以下的B；0.15％重量以下的C；0.1％重量以下的Si；0.1％重量以下的Y；0.1％重量以下的La；0.1％重量以下的Ce；1％重量以下的V；0.1％重量以下的Zr。
17.权利要求1-3中任一项的Ni基单晶超级合金，其组成按重量比包含：5.8％重量以上、7.0％重量以下的Al；4.0％重量以上、10.0％重量以下的Ta；3.1％重量以上、4.5％重量以下的Mo；4.0％重量以上、10.0％重量以下的W；3.1％重量以上、8.0％重量以下的Re；0％重量以上、0.50％重量以下的Hf；2.0％重量以上、5.0％重量以下的Cr；0％重量以上、9.9％重量以下的Co；4.1％重量以上、14.0％重量以下的Ru；4.0％重量以下的Nb；2％重量以下的Ti；0.05％重量以下的B；0.15％重量以下的C；0.1％重量以下的Si；0.1％重量以下的Y；0.1％重量以下的La；0.1％重量以下的Ce；1％重量以下的V；0.1％重量以下的Zr。
18.权利要求1-3中任一项的Ni基单晶超级合金，其组成按重量比包含：5.0％重量以上、7.0％重量以下的Al；4.0％重量以上、10.0％重量以下的Ta；3.1％重量以上、4.5％重量以下的Mo；4.0％重量以上、10.0％重量以下的W；3.1％重量以上、8.0％重量以下的Re；0％重量以上、0.50％重量以下的Hf；2.9％重量以上、4.3％重量以下的Cr；0％重量以上、9.9％重量以下的Co；4.1％重量以上、14.0％重量以下的Ru；4.0％重量以下的Nb；2％重量以下的Ti；0.05％重量以下的B；0.15％重量以下的C；0.1％重量以下的Si；0.1％重量以下的Y；0.1％重量以下的La；0.1％重量以下的Ce；1％重量以下的V；0.1％重量以下的Zr。
19.权利要求1的Ni基单晶超级合金，其组成按重量比包含：5.0％重量以上、7.0％重量以下的Al；4.0％重量以上、10.0％重量以下的Ta+Nb+Ti；3.3％重量以上、4.5％重量以下的Mo；4.0％重量以上、10.0％重量以下的W；3.1％重量以上、8.0％重量以下的Re；0％重量以上、0.50％重量以下的Hf；2.0％重量以上、5.0％重量以下的Cr；0％重量以上、9.9％重量以下的Co；4.1％重量以上、14.0％重量以下的Ru；0.05％重量以下的B；0.15％重量以下的C；0.1％重量以下的Si；0.1％重量以下的Y；0.1％重量以下的La；0.1％重量以下的Ce；1％重量以下的V；0.1％重量的Zr。
20.权利要求1的Ni基单晶超级合金，其组成中含有Re、Ru，另外还按重量比含有2.9％重量以上、4.5％重量以下的Mo。
21.权利要求21的Ni基单晶超级合金，其组成中按重量比含有2.9％重量以上、4.5％重量以下的Mo；3.1％重量以上、8.0％重量以下的Re；4.1％重量以上、14.0％重量以下的Ru。
22.权利要求1-3中任一项的Ni基单晶超级合金，该合金中的位错网间隔为40nm以下。
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112522543A (zh) * | 2020-11-18 | 2021-03-19 | 贵州工程应用技术学院 | 一种高浓度Re/Ru高承温能力高蠕变抗力镍基单晶超合金 |
Families Citing this family (27)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2003080882A1 (fr) * | 2002-03-27 | 2003-10-02 | National Institute For Materials Science | Superalliage a base de ni solidifie de maniere directionnelle et superalliage a cristal unique a base de ni |
| CN100482824C (zh) * | 2005-04-30 | 2009-04-29 | 中国科学院金属研究所 | 一种含铼镍基单晶高温合金及其制备工艺 |
| US20070044869A1 (en) * | 2005-09-01 | 2007-03-01 | General Electric Company | Nickel-base superalloy |
| JP5344453B2 (ja) * | 2005-09-27 | 2013-11-20 | 独立行政法人物質・材料研究機構 | 耐酸化性に優れたＮｉ基超合金 |
| US8852500B2 (en) * | 2006-03-20 | 2014-10-07 | National Institute For Materials Science | Ni-base superalloy, method for producing the same, and turbine blade or turbine vane components |
| WO2007122931A1 (ja) * | 2006-03-31 | 2007-11-01 | National Institute For Materials Science | Ｎｉ基超合金とその製造方法 |
| CN100460542C (zh) * | 2006-06-14 | 2009-02-11 | 中国科学院金属研究所 | 一种无铼第二代镍基单晶高温合金 |
| RU2415190C2 (ru) | 2006-09-13 | 2011-03-27 | Нэшнл Инститьют Фор Матириалз Сайенс | МОНОКРИСТАЛЛИЧЕСКИЙ СУПЕРСПЛАВ НА ОСНОВЕ Ni |
| US8388890B2 (en) * | 2006-09-21 | 2013-03-05 | Tyco Electronics Corporation | Composition and method for applying an alloy having improved stress relaxation resistance |
| US7704332B2 (en) | 2006-12-13 | 2010-04-27 | United Technologies Corporation | Moderate density, low density, and extremely low density single crystal alloys for high AN2 applications |
| US9499886B2 (en) | 2007-03-12 | 2016-11-22 | Ihi Corporation | Ni-based single crystal superalloy and turbine blade incorporating the same |
| CN101680059B (zh) * | 2007-03-12 | 2011-07-06 | 株式会社Ihi | Ni基单晶超合金及使用其的涡轮叶片 |
| CN100557092C (zh) * | 2007-12-17 | 2009-11-04 | 北京航空航天大学 | 采用籽晶法与螺旋选晶法组合制备Ni基单晶高温合金的方法 |
| JP5467307B2 (ja) * | 2008-06-26 | 2014-04-09 | 独立行政法人物質・材料研究機構 | Ｎｉ基単結晶超合金とそれよりえられた合金部材 |
| US8216509B2 (en) * | 2009-02-05 | 2012-07-10 | Honeywell International Inc. | Nickel-base superalloys |
| US20110076179A1 (en) * | 2009-03-24 | 2011-03-31 | O'hara Kevin Swayne | Super oxidation and cyclic damage resistant nickel-base superalloy and articles formed therefrom |
| US20100254822A1 (en) * | 2009-03-24 | 2010-10-07 | Brian Thomas Hazel | Super oxidation and cyclic damage resistant nickel-base superalloy and articles formed therefrom |
| CA2758867A1 (en) | 2009-04-17 | 2010-10-21 | Ihi Corporation | Ni-based single crystal superalloy and turbine blade incorporating the same |
| WO2012039189A1 (ja) * | 2010-09-24 | 2012-03-29 | 公立大学法人大阪府立大学 | Ｒｅが添加されたＮｉ基２重複相金属間化合物合金及びその製造方法 |
| US20160214350A1 (en) | 2012-08-20 | 2016-07-28 | Pratt & Whitney Canada Corp. | Oxidation-Resistant Coated Superalloy |
| WO2014109453A1 (en) | 2013-01-08 | 2014-07-17 | Lg Siltron Inc. | Silicon single crystal wafer, manufacturing method thereof and method of detecting defects |
| JP6226231B2 (ja) | 2013-09-18 | 2017-11-08 | 株式会社Ihi | 熱遮蔽コーティングしたＮｉ合金部品及びその製造方法 |
| CN105506387B (zh) * | 2015-12-21 | 2017-08-08 | 谷月恒 | 一种高比蠕变强度的镍基单晶高温合金及其制备方法和应用 |
| CN107034388A (zh) * | 2017-03-17 | 2017-08-11 | 泰州市金鹰精密铸造有限公司 | 镍基单晶高温合金涡轮叶片的制备工艺 |
| CN109797433B (zh) * | 2019-01-23 | 2021-05-25 | 深圳市万泽中南研究院有限公司 | 单晶高温合金、热端部件及设备 |
| CN111961920B (zh) * | 2020-08-09 | 2022-02-11 | 浙江大学 | 一种高承温能力的镍基单晶高温合金及其制备方法 |
| CN112877781A (zh) * | 2021-01-13 | 2021-06-01 | 中国航发北京航空材料研究院 | 镍基单晶合金、其制备方法、用途和热处理方法 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH10195565A (ja) * | 1996-12-11 | 1998-07-28 | United Technol Corp <Utc> | 高強度、かつ高い耐酸化性を有する低Ｃｒ含有単結晶用超合金組成物及び単結晶超合金物体 |
Family Cites Families (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4582548A (en) * | 1980-11-24 | 1986-04-15 | Cannon-Muskegon Corporation | Single crystal (single grain) alloy |
| US4643782A (en) * | 1984-03-19 | 1987-02-17 | Cannon Muskegon Corporation | Single crystal alloy technology |
| US4719080A (en) * | 1985-06-10 | 1988-01-12 | United Technologies Corporation | Advanced high strength single crystal superalloy compositions |
| CA1315572C (en) * | 1986-05-13 | 1993-04-06 | Xuan Nguyen-Dinh | Phase stable single crystal materials |
| US5151249A (en) * | 1989-12-29 | 1992-09-29 | General Electric Company | Nickel-based single crystal superalloy and method of making |
| US5455120A (en) * | 1992-03-05 | 1995-10-03 | General Electric Company | Nickel-base superalloy and article with high temperature strength and improved stability |
| US5366695A (en) * | 1992-06-29 | 1994-11-22 | Cannon-Muskegon Corporation | Single crystal nickel-based superalloy |
| US5482789A (en) * | 1994-01-03 | 1996-01-09 | General Electric Company | Nickel base superalloy and article |
| JPH10330872A (ja) * | 1997-05-29 | 1998-12-15 | Toshiba Corp | Ｎｉ基耐熱超合金及びＮｉ基耐熱超合金部品 |
| JPH11256258A (ja) * | 1998-03-13 | 1999-09-21 | Toshiba Corp | Ｎｉ基単結晶超合金およびガスタービン部品 |
| JPH11310839A (ja) * | 1998-04-28 | 1999-11-09 | Hitachi Ltd | 高強度Ｎｉ基超合金方向性凝固鋳物 |
| FR2780982B1 (fr) * | 1998-07-07 | 2000-09-08 | Onera (Off Nat Aerospatiale) | Superalliage monocristallin a base de nickel a haut solvus |
| US6190471B1 (en) * | 1999-05-26 | 2001-02-20 | General Electric Company | Fabrication of superalloy articles having hafnium- or zirconium-enriched protective layer |
-
2003
- 2003-12-05 CN CNB2003801095013A patent/CN100357467C/zh not_active Expired - Lifetime
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- 2003-12-05 CA CA2508698A patent/CA2508698C/en not_active Expired - Lifetime
- 2003-12-05 DE DE60326083T patent/DE60326083D1/de not_active Expired - Lifetime
- 2003-12-05 EP EP03777308A patent/EP1568794B1/en not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH10195565A (ja) * | 1996-12-11 | 1998-07-28 | United Technol Corp <Utc> | 高強度、かつ高い耐酸化性を有する低Ｃｒ含有単結晶用超合金組成物及び単結晶超合金物体 |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112522543A (zh) * | 2020-11-18 | 2021-03-19 | 贵州工程应用技术学院 | 一种高浓度Re/Ru高承温能力高蠕变抗力镍基单晶超合金 |
Also Published As
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