JP2000063969A - Nickel base superalloy, its production and gas turbine part - Google Patents

Nickel base superalloy, its production and gas turbine part

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JP2000063969A
JP2000063969A JP10228936A JP22893698A JP2000063969A JP 2000063969 A JP2000063969 A JP 2000063969A JP 10228936 A JP10228936 A JP 10228936A JP 22893698 A JP22893698 A JP 22893698A JP 2000063969 A JP2000063969 A JP 2000063969A
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JP
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heat treatment
superalloy
less
temperature
producing
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JP10228936A
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Japanese (ja)
Inventor
Takehisa Hino
武久 日野
Hiroaki Yoshioka
洋明 吉岡
Takao Suzuki
隆夫 鈴木
Toshiharu Kobayashi
敏治 小林
Tadaharu Yokogawa
忠晴 横川
Yutaka Koizumi
裕 小泉
Koji Harada
広史 原田
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Toshiba Corp
National Research Institute for Metals
Original Assignee
Toshiba Corp
National Research Institute for Metals
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To produce an Ni base superalloy capable of easily executing heat treatment and provided with excellent creep strength and high temp. corrosion resistance, to provide a method for producing it and to provide a gas turbine parts improved in reliability by applying the obtd. Ni base superalloy to gas turbine parts. SOLUTION: This superalloy compsn. contg., by weight, 10 to 14% Co, 10 to 13% Cr, 0.1 to 3% Mo, 4 to 8% W, 4 to 6% Al, 1 to 4% Ti, 4 to 8% Ta, 0.1 to 0.5% Hf, <=2% Re, and the balance Ni base with inevitable impurities.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、発電用ガスタービ
ンのタービン動翼および静翼などに特徴的な寸法が大き
く熱処理の困難な部品として適用されるNi基超合金、
その製造方法およびガスタービン部品に関するものであ
り、特に、クリープ破断特性と耐高温腐食性とに優れ、
熱処理を容易としたNi基超合金に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a Ni-base superalloy which is used as a component having large characteristic dimensions in turbine blades and vanes of a gas turbine for power generation and which is difficult to heat treat,
The present invention relates to a method for producing the same and a gas turbine component, and in particular, has excellent creep rupture properties and high temperature corrosion resistance,
The present invention relates to a Ni-base superalloy that facilitates heat treatment.

【0002】[0002]

【従来の技術】ガスタービンの高効率化にともない燃焼
温度が上昇し、ガスタービンの動翼および静翼には、ク
リープ寿命の向上が求められてきている。これに伴いタ
ービン動翼および静翼の材料は、従来使用されてきた普
通鋳造合金から応力軸方向の結晶粒界を無くし、高温で
のクリープ強度を向上させた一方向凝固合金に、さら
に、結晶粒界を消失させることにより、熱処理特性を低
下させる原因であった粒界強化元素を除去し、最適な熱
処理によりγ′相の析出率を高めることで、高温でのク
リープ特性を更に向上させた単結晶合金へと変遷を遂げ
てきた。
2. Description of the Related Art As the efficiency of a gas turbine increases, the combustion temperature rises, and the moving blades and stationary blades of the gas turbine are required to have a longer creep life. Along with this, the materials for turbine rotor blades and vanes are unidirectionally solidified alloys that eliminate the grain boundaries in the stress axis direction from conventionally used cast alloys and improve creep strength at high temperatures. By eliminating the grain boundaries, the grain boundary strengthening elements that had caused the deterioration of the heat treatment characteristics were removed, and the optimal heat treatment increased the precipitation rate of the γ'phase, further improving the creep characteristics at high temperatures. It has changed to a single crystal alloy.

【0003】近年、耐熱合金の材料としてはNi基耐熱
合金が使用されている。Ni基耐熱合金は、γ相(Ni
マトリックス)中にγ′相((Ni(Al,Ti))
を析出させ、また、γ相およびγ′相にTa、Mo、W
およびReなどを固溶させることによって強化させた合
金である。
In recent years, Ni-based heat-resistant alloys have been used as materials for heat-resistant alloys. Ni-based heat-resistant alloys have a γ phase (Ni
Γ ′ phase ((Ni 3 (Al, Ti)) in the matrix)
And Ta, Mo, W in the γ phase and γ ′ phase.
It is an alloy strengthened by solid solution of Re and Re.

【0004】また、単結晶翼材料についても、より一層
クリープ強度の向上を目指し、種々の開発が進められて
きた。
Further, various developments have been made on single crystal blade materials with the aim of further improving the creep strength.

【0005】第1世代単結晶合金は、Re(レニウム)
を含まない合金であり、この合金には、例えば、米国特
許第4,582,548号に掲載されているCMSX−
2、米国特許第5,399,313号に掲載されている
Rene′N4、米国特許第4,209,348号に掲
載されているPWA1480および英国特許21281
2Aに掲載されているPWA1483などがある。
The first generation single crystal alloy is Re (rhenium).
Alloy containing no CMSX-, which is described in, for example, U.S. Pat. No. 4,582,548.
2. Rene'N4 in U.S. Pat. No. 5,399,313, PWA1480 in U.S. Pat. No. 4,209,348 and British Patent 21281.
2A includes PWA1483 and the like.

【0006】また第2世代単結晶合金では、Reを3%
程度添加して第1世代単結晶合金よりクリープ破断強度
を向上させた、例えば、米国特許第4,643,782
号に掲載されているCMSX−4、米国特許第4,71
9,080号に掲載されているPWA−1484および
特開平5−59474号公報に掲載されているRen
e′N5などがある。
In the second generation single crystal alloy, Re is 3%.
Added to a certain extent to improve creep rupture strength over the first-generation single crystal alloy, for example, US Pat. No. 4,643,782.
CMSX-4, US Pat. No. 4,71
PWA-1484 described in Japanese Patent No. 9,080 and Ren described in JP-A-5-59474.
e'N5, etc.

【0007】さらに、第3世代単結晶合金では、Reを
5〜6%程度含む合金が開発されており、例えば、特開
平7−138683号公報に掲載されているCMSX−
10が挙げられる。
Further, as a third-generation single crystal alloy, an alloy containing Re in an amount of about 5 to 6% has been developed. For example, CMSX- which is disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 7-138683.
10.

【0008】一方、一方向凝固合金についてもクリープ
破断強度の向上が求められており、単結晶合金と同様に
種々の開発が進められてきた。
On the other hand, the unidirectionally solidified alloy is also required to have an improved creep rupture strength, and various developments have been made in the same manner as the single crystal alloy.

【0009】第1世代一方向凝固合金は、Re(レニウ
ム)を含まない合金であり、この合金には、例えば、米
国特許第4,461,659号に掲載されているCM2
47LCなどがある。
The first generation unidirectionally solidified alloy is an alloy containing no Re (rhenium), and this alloy includes CM2 disclosed in US Pat. No. 4,461,659.
47LC etc.

【0010】また第2世代一方向凝固合金では、Reを
3%程度添加して第1世代一方向凝固合金よりクリープ
破断強度を向上させた、例えば、米国特許第5,06
9,873号に掲載されているCM186LCなどがあ
る。
Further, in the second generation unidirectionally solidified alloy, Re was added in an amount of about 3% to improve the creep rupture strength as compared with the first generation unidirectionally solidified alloy. For example, US Pat.
CM186LC and others listed in No. 9,873.

【0011】これらの単結晶合金および一方向凝固合金
は、主として航空機用ジェットエンジン、小型ガスター
ビンの分野でめざましく進歩してきた技術であるが、産
業用の大型ガスタービンにおいても燃焼効率の向上を目
的とした高温化により、技術の転用が計られてきてい
る。
These single crystal alloys and unidirectionally solidified alloys are technologies that have made remarkable progress mainly in the fields of aircraft jet engines and small gas turbines, but their purpose is to improve combustion efficiency even in large industrial gas turbines. Due to the high temperature, the technology has been diverted.

【0012】[0012]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、産業用
の大型ガスタービンでは、航空機用ジェットエンジンお
よび小型ガスタービンと異なり低価格の燃料を使用する
ため、燃料には腐食性のつよい硫黄成分が多く含まれて
いる。このため産業用ガスタービンには、優れた耐高温
腐食性が要求されるが、前述した航空機用ガスタービン
翼の材料として開発された合金では、要求される耐高温
腐食性を得ることができない。
However, since a large-scale industrial gas turbine uses a low-priced fuel unlike an aircraft jet engine and a small-sized gas turbine, the fuel contains a large amount of corrosive sulfur components. Has been. For this reason, the industrial gas turbine is required to have excellent high-temperature corrosion resistance, but the alloy developed as a material for the aircraft gas turbine blade described above cannot obtain the required high-temperature corrosion resistance.

【0013】また、単結晶超合金は完全溶体化処理によ
りγ′相を完全にγ相に固溶化した後、時効熱処理によ
りγ′相を析出させて、優れたクリープ強度を発揮させ
ることができる。しかし発電用の大型タービン翼の場合
には、航空機用ジェットエンジン翼材と異なり、翼形状
が大きく、熱処理中の炉内温度の勾配が生じたり、昇温
過程での温度が不均一となるなどにより、部分的に温度
が上がりすぎて溶融したり、逆に部分的に温度が低くな
ってγ′相が固溶しない場合が生ずる。これらはいずれ
も強度低下の原因となるため、大型タービン翼ではγ′
溶解温度と合金マトリックス溶融温度との間の温度幅が
広いことが重要である。しかし、航空機用に開発されて
きたNi基単結晶合金では、一般に耐酸化性を重視する
ためAl濃度が高く、それにより熱処理温度幅が狭く、
熱処理を行うのが困難であった。
Further, the single crystal superalloy can exhibit excellent creep strength by completely solidifying the γ ′ phase into the γ phase by the complete solution treatment and then precipitating the γ ′ phase by the aging heat treatment. . However, in the case of large turbine blades for power generation, unlike the jet engine blade material for aircraft, the blade shape is large, a temperature gradient occurs in the furnace during heat treatment, and the temperature during the heating process becomes uneven. As a result, there are cases where the temperature rises partly and melts, or conversely the temperature falls partly and the γ'phase does not form a solid solution. Both of these cause a decrease in strength.
It is important that the temperature range between the melting temperature and the alloy matrix melting temperature is wide. However, in Ni-based single crystal alloys that have been developed for aircraft, the Al concentration is generally high because importance is attached to oxidation resistance, and thus the heat treatment temperature range is narrow,
It was difficult to perform heat treatment.

【0014】一方、一方向凝固翼についても上述のよう
に産業用ガスタービンに使用される燃料は腐食性が強
く、航空機用に開発された一方向凝固合金では要求され
るクリープ破断寿命と耐高温腐食性を同時に満足させる
ことができなかった。
On the other hand, as for the unidirectionally solidified blades, the fuel used in the industrial gas turbine is highly corrosive as described above, and the creep rupture life and high temperature resistance required for the unidirectionally solidified alloy developed for aircraft are required. It was not possible to satisfy the corrosiveness at the same time.

【0015】本発明は、これらの問題を解決するために
なされたものであり、合金元素の組み合わせおよび添加
量を考慮することにより、熱処理を容易とし、かつ優れ
たクリープ強度および耐高温腐食性を備えたNi基単結
晶超合金であるNi基超合金およびその製造方法を提供
することを第1の目的とする。
The present invention has been made to solve these problems, and by considering the combination of alloying elements and the amount added, heat treatment is facilitated, and excellent creep strength and high temperature corrosion resistance are obtained. A first object of the present invention is to provide a Ni-based superalloy which is a Ni-based single crystal superalloy and a method for producing the same.

【0016】また、上述した単結晶合金を一方向凝固す
ることにより、優れたクリープ強度および耐高温腐食性
を備えたNi基一方向凝固超合金であるNi基超合金お
よびその製造方法を提供することを第2の目的とする。
Further, by unidirectionally solidifying the above-mentioned single crystal alloy, a Ni-based superalloy which is a Ni-based unidirectionally solidified superalloy having excellent creep strength and high temperature corrosion resistance, and a method for producing the same are provided. This is the second purpose.

【0017】さらに、得られたNi基単結晶超合金およ
び一方向凝固合金をガスタービン部品に適用することに
より、ガスタービン部品の長寿命化を図り、信頼性を向
上させたガスタービン部品を提供することを第3の目的
とする。
Further, by applying the obtained Ni-base single crystal superalloy and directionally solidified alloy to gas turbine parts, the gas turbine parts are provided with a longer life and improved reliability. The third purpose is to do so.

【0018】[0018]

【課題を解決するための手段】請求項1記載のNi基超
合金は、重量%で、Co:10%以上14%以下、C
r:10%以上13%以下、Mo:0.1%以上3%以
下、W:4%以上8%以下、Al:4%以上6%以下、
Ti:1%以上4%以下、Ta:4%以上8%以下、H
f:0.1%以上0.5%以下およびRe:2%以下を
含有し、残部がNi基および不可避的不純物からなるこ
とを特徴とする。
The Ni-base superalloy according to claim 1 is, in% by weight, Co: 10% or more and 14% or less, C
r: 10% to 13%, Mo: 0.1% to 3%, W: 4% to 8%, Al: 4% to 6%,
Ti: 1% to 4%, Ta: 4% to 8%, H
It is characterized by containing f: 0.1% or more and 0.5% or less and Re: 2% or less, and the balance being Ni group and unavoidable impurities.

【0019】請求項2記載のNi基超合金は、重量%
で、Co:11%以上13%以下、Cr:11%以上1
2.5%以下、Mo:1%以上2%以下、W:4.5%
以上6.5%以下、Al:4.5%以上5.5%以下、
Ti:2%以上3%以下、Ta:4.5%以上6.5%
以下、Hf:0.1%以上0.3%以下およびRe:2
%以下を含有し、残部がNi基および不可避的不純物か
らなることを特徴とする。
The Ni-based superalloy according to claim 2 has a weight percentage.
Then, Co: 11% or more and 13% or less, Cr: 11% or more 1
2.5% or less, Mo: 1% or more and 2% or less, W: 4.5%
Or more and 6.5% or less, Al: 4.5% or more and 5.5% or less,
Ti: 2% or more and 3% or less, Ta: 4.5% or more and 6.5%
Hereinafter, Hf: 0.1% or more and 0.3% or less and Re: 2
% Or less, with the balance being Ni-based and unavoidable impurities.

【0020】請求項1および2記載の発明において、上
記のように、合金元素の組み合わせと添加量とを規定し
た理由について説明する。
The reasons why the combination of alloying elements and the addition amount are defined as described above in the inventions of claims 1 and 2 will be described.

【0021】Co(コバルト)は、γ′相の固溶温度を
低下させて溶体化温度幅を広くするために必要な元素で
ある。本発明において、Coの添加量を10%以上14
%以下と規定したが、上記効果を十分に得るためには、
10%以上の添加が必要であり、添加量が14%を超え
ると高温域でのクリープ強度の低下を招くためである。
さらに好ましくは、Coの添加量を11%以上13%以
下とすると良い。
Co (cobalt) is an element necessary for lowering the solution temperature of the γ'phase and widening the solution temperature range. In the present invention, the addition amount of Co is 10% or more 14
% Or less, but to obtain the above effect sufficiently,
This is because the addition of 10% or more is necessary, and if the addition amount exceeds 14%, the creep strength in the high temperature range is lowered.
More preferably, the amount of Co added is 11% or more and 13% or less.

【0022】Cr(クロム)は、合金の耐高温腐食性を
向上させる作用を有する元素である。本発明において
は、Crの添加量を10%以上13%以下と規定した
が、上記の効果を十分得るためには、10%以上の添加
が必要であり、添加量が13%を超えるとシグマ相など
の有害相の析出傾向が強くなり、クリープ強度の低下を
招いてしまうためである。さらに好ましくは、Crの添
加量を11%以上12.5%以下とすると良い。
Cr (chromium) is an element having an action of improving the high temperature corrosion resistance of the alloy. In the present invention, the amount of Cr added is specified to be 10% or more and 13% or less, but it is necessary to add 10% or more in order to obtain the above effects sufficiently, and if the amount added exceeds 13%, sigma This is because the tendency of precipitation of harmful phases such as phases becomes stronger, leading to a decrease in creep strength. More preferably, the amount of Cr added is 11% or more and 12.5% or less.

【0023】Mo(モリブデン)は、合金の固溶強化お
よび負の格子定数ミスフィットによる整合界面強化によ
るクリープ強度向上に必要な元素である。本発明におい
て、Moの添加量を0.1%以上3%以下と規定した
が、上記効果を十分に得るには、0.1%以上の添加が
必要であり、添加量が3%を超えるとシグマ相などの有
害相の析出傾向が強くなり、クリープ強度の低下を招
き、また耐高温腐食性も悪化するためである。さらに好
ましくは、Moの添加量を1%以上2%以下とすると良
い。
Mo (molybdenum) is an element necessary for solid solution strengthening of the alloy and enhancement of creep strength by strengthening the matching interface due to negative lattice constant misfit. In the present invention, the amount of Mo added is specified to be 0.1% or more and 3% or less, but in order to obtain the above effects sufficiently, it is necessary to add 0.1% or more, and the amount added exceeds 3%. This is because the tendency of precipitation of harmful phases such as sigma phase becomes stronger, which leads to lowering of creep strength and deterioration of high temperature corrosion resistance. More preferably, the addition amount of Mo is 1% or more and 2% or less.

【0024】W(タングステン)は、合金の固溶強化に
よるクリープ強度向上に必要な元素である。本発明にお
いて、Wの添加量を4%以上8%以下と規定したが、ク
リープ強度向上の効果を十分に得るには、最低4%以上
の添加が必要であり、添加量が8%を超えるとシグマ相
などの有害相の析出傾向が強くなり、クリープ強度の低
下を招くためである。また、WはMoと同様に過度に添
加すると、耐高温腐食性を悪化させてしまう。さらに好
ましくは、Wの添加量を4.5%以上6.5%以下とす
ると良い。
W (tungsten) is an element necessary for improving the creep strength by solid solution strengthening of the alloy. In the present invention, the amount of W added is defined as 4% or more and 8% or less, but at least 4% or more is required to be sufficiently obtained in order to sufficiently obtain the effect of improving the creep strength, and the addition amount exceeds 8%. This is because the tendency of precipitation of harmful phases such as sigma phase and the like increases, leading to a decrease in creep strength. Further, if W is added excessively like Mo, the high temperature corrosion resistance is deteriorated. More preferably, the amount of W added is 4.5% or more and 6.5% or less.

【0025】Al(アルミニウム)は、γ′相の析出量
を増加させてクリープ強度を向上させるために必要な元
素である。本発明において、Alの添加量を4%以上6
%以下と規定したが、クリープ強度向上の効果を十分に
得るには、最低4%以上の添加が必要であり、添加量が
6%を超えると高温域でのクリープ強度の低下を招いて
しまうためである。さらに好ましくは、Alの添加量を
4.5%以上5.5%以下とすると良い。
Al (aluminum) is an element necessary for increasing the precipitation amount of the γ'phase and improving the creep strength. In the present invention, the added amount of Al is 4% or more and 6
%, It is necessary to add at least 4% or more in order to sufficiently obtain the effect of improving the creep strength, and if the addition amount exceeds 6%, the creep strength in the high temperature range is lowered. This is because. More preferably, the amount of Al added is 4.5% or more and 5.5% or less.

【0026】Ti(チタン)は、γ′相を固溶強化して
クリープ強度を向上させるとともに、耐高温腐食性を向
上させるために必要な元素である。本発明においては、
Tiの添加量を1%以上4%以下と規定したが、上記の
効果を十分に得るには、少なくとも1%以上の添加が必
要であり、添加量が4%を超えると合金の融点が低下し
てしまうためである。さらに好ましくは、Tiの添加量
を2%以上3%以下とすると良い。
Ti (titanium) is an element necessary for improving the creep strength by solid-solution strengthening the γ'phase and improving the high temperature corrosion resistance. In the present invention,
Although the amount of Ti added is specified to be 1% or more and 4% or less, it is necessary to add at least 1% or more in order to obtain the above effects sufficiently. If the amount of addition exceeds 4%, the melting point of the alloy decreases. The reason is that More preferably, the addition amount of Ti should be 2% or more and 3% or less.

【0027】Ta(タンタル)は、γ′を固溶強化して
クリープ強度を向上させる作用を有する元素である。本
発明において、Taの添加量を4%以上8%以下と規定
したが、クリープ強度向上の効果を十分得るためには、
4%以上の添加が必要であり、添加量が8%を超えると
高温域でのクリープ強度の低下を招き、また耐高温腐食
性も悪化させてしまうためである。さらに好ましいTa
の添加量は、4.5%以上6.5%以下である。
Ta (tantalum) is an element having a function of solid solution strengthening γ'and improving creep strength. In the present invention, the addition amount of Ta is specified to be 4% or more and 8% or less, but in order to sufficiently obtain the effect of improving the creep strength,
This is because it is necessary to add 4% or more, and if the addition amount exceeds 8%, the creep strength in the high temperature range is lowered and the high temperature corrosion resistance is deteriorated. More desirable Ta
Is 4.5% or more and 6.5% or less.

【0028】Re(レニウム)は、主としてγ相に固溶
して強化し、クリープ強度を向上させる元素である。本
発明においては、Reを添加しなくても十分に要求され
るクリープ強度を得ることができるが、Reを添加する
ことにより、更にクリープ強度の向上を図ることが可能
である。しかし、Reの添加量が2%を超えると本発明
における合金では、Re−Mo相、Re−W相およびR
e−Cr−W相などの脆化相であるTCP(Topologica
lly Close-Packed phase) 相の生成を促進させ、さらに
溶体化温度幅を狭くしてしまう。このため、Reの添加
量を2%以下と規定した。
Re (rhenium) is an element mainly improving the creep strength by forming a solid solution in the γ phase to strengthen it. In the present invention, the required creep strength can be obtained without adding Re, but by adding Re, the creep strength can be further improved. However, when the added amount of Re exceeds 2%, in the alloy of the present invention, the Re-Mo phase, Re-W phase and R
TCP (Topologica), which is a brittle phase such as e-Cr-W phase
lly Close-Packed phase) Accelerates the formation of phases and further narrows the solution temperature range. Therefore, the addition amount of Re is specified to be 2% or less.

【0029】Hf(ハフニウム)は、合金の融点を低下
させ熱処理特性を低下させるため、従来のNi基単結晶
合金ではまったく添加されない元素であるが、単結晶タ
ービンブレード鋳造時に生成する異結晶や、その後の熱
処理と加工とにより生ずる再結晶の粒界を強化し、ター
ビン動翼および静翼の歩留まりを向上させるため、本発
明の合金では0.1%以上0.5%以下の範囲で添加し
ている。また、さらに好ましくは、0.1%以上0.3
%以下の添加量とするとよい。
Hf (hafnium) is an element which is not added at all in conventional Ni-based single crystal alloys because it lowers the melting point of the alloy and deteriorates the heat treatment characteristics. In order to strengthen the grain boundaries of recrystallization caused by the subsequent heat treatment and processing and improve the yield of turbine rotor blades and stator blades, the alloy of the present invention is added in the range of 0.1% or more and 0.5% or less. ing. Further, more preferably 0.1% or more and 0.3
The amount added is preferably not more than%.

【0030】請求項3記載の発明は、請求項1または2
記載のNi基超合金において、重量%で、C:0.5%
以下、Zr:0.2%以下およびB:0.1%以下添加
することを特徴とする。
The invention according to claim 3 is the invention according to claim 1 or 2.
In the described Ni-base superalloy, C: 0.5% by weight%
The feature is that Zr: 0.2% or less and B: 0.1% or less are added below.

【0031】C(カーボン)、Zr(ジルコニウム)お
よびB(ボロン)は粒界強化元素である。これらの元素
を添加することにより、粒界が十分に強化されることか
ら請求項1または2に記載する成分組成を有する合金材
料を一方向凝固超合金に使用することが可能となる。し
かしながら、Cは0.5%を超え、Zrは0.2%超え
て、およびBは0.1%を超えて添加すると疲労亀裂の
起点となる炭化物およびほう化物を形成し、疲労強度を
低下させるためそれぞれの組成を、Cは0.5%以下、
Zrは0.2%以下およびBは0.1%以下と規定し
た。
C (carbon), Zr (zirconium) and B (boron) are grain boundary strengthening elements. Since the grain boundaries are sufficiently strengthened by adding these elements, it becomes possible to use the alloy material having the component composition described in claim 1 or 2 in the directionally solidified superalloy. However, when C is added in excess of 0.5%, Zr is in excess of 0.2%, and B is in excess of 0.1%, carbides and borides, which are the starting points of fatigue cracks, are formed and fatigue strength is reduced. In order to do so, the composition of C is 0.5% or less,
Zr was defined as 0.2% or less and B was defined as 0.1% or less.

【0032】請求項4記載のNi基超合金の製造方法
は、Ni、Co、Cr、Mo、W、Al、Ti、Ta、
ReおよびHfからなる材料を溶融および凝固させてN
i基超合金素体を形成し、このNi基超合金素体を真空
または不活性雰囲気内の環境下、1200℃から128
0℃までの温度域にて溶体化熱処理した後急冷し、つづ
いて1000℃から1200℃までの温度域にて1段時
効熱処理した後、700℃から900℃までの温度域に
て2段時効熱処理を施すことを特徴とする。
The method for producing a Ni-base superalloy according to claim 4 is the method for producing Ni, Co, Cr, Mo, W, Al, Ti, Ta,
A material composed of Re and Hf is melted and solidified to obtain N
An i-based superalloy body is formed, and this Ni-based superalloy body is heated from 1200 ° C. to 128 ° C. in an environment of vacuum or an inert atmosphere.
After solution heat treatment in the temperature range up to 0 ° C, quenching, followed by 1-step aging heat treatment in the temperature range from 1000 ° C to 1200 ° C, then 2-step aging in the temperature range from 700 ° C to 900 ° C A feature is that heat treatment is performed.

【0033】本発明における合金では、主にNiマトリ
ックス中にγ′相を析出させることにより合金を強化し
ているが、熱処理を施す温度および時間を上記のように
規定することにより、優れたクリープ破断特性を有する
Ni基超合金を製造することができる。
In the alloy of the present invention, the alloy is strengthened mainly by precipitating the γ'phase in the Ni matrix. However, by prescribing the temperature and time for heat treatment as described above, excellent creep can be obtained. Ni-based superalloys with fracture properties can be produced.

【0034】請求項5記載の発明は、請求項4記載のN
i基超合金の製造方法において、Ni、Co、Cr、M
o、W、Al、Ti、Ta、ReおよびHfからなる材
料を用いて、請求項1または2記載の成分組成を有する
Ni基単結晶超合金を得ることを特徴とする。
The invention according to claim 5 is the N according to claim 4.
In the method for producing an i-based superalloy, Ni, Co, Cr, M
A material comprising o, W, Al, Ti, Ta, Re and Hf is used to obtain a Ni-based single crystal superalloy having the component composition according to claim 1 or 2.

【0035】本発明において、請求項4記載の製造方法
を用いることにより、請求項1または2記載の成分組成
を有するNi基単結晶超合金であるNi基超合金を製造
することができる。
In the present invention, the Ni-based superalloy, which is the Ni-based single crystal superalloy having the component composition according to claim 1 or 2, can be manufactured by using the manufacturing method described in claim 4.

【0036】請求項6記載の発明は、請求項4記載のN
i基超合金の製造方法において、Ni、Co、Cr、M
o、W、Al、Ti、Ta、Re、Hf、C、Zrおよ
びBからなる材料を用いて、請求項3記載の成分組成を
有するNi基一方向凝固超合金を得ることを特徴とす
る。
The invention according to claim 6 is the N according to claim 4.
In the method for producing an i-based superalloy, Ni, Co, Cr, M
A material comprising o, W, Al, Ti, Ta, Re, Hf, C, Zr and B is used to obtain a Ni-based directionally solidified superalloy having the composition of claim 3.

【0037】本発明において、C、ZrおよびBなどの
元素を添加することにより、粒界が十分に強化されるた
め、請求項4記載の製造方法を用いることにより、請求
項3記載の成分組成を有するNi基一方向凝固超合金で
あるNi基超合金を製造することができる。
In the present invention, since the grain boundaries are sufficiently strengthened by adding elements such as C, Zr and B, the component composition according to claim 3 is used by using the manufacturing method according to claim 4. It is possible to produce a Ni-based superalloy that is a Ni-based unidirectionally solidified superalloy.

【0038】請求項7記載の発明は、請求項4から6ま
でのいずれかに記載のNi基超合金の製造方法におい
て、溶体化熱処理は10時間以内とし、時効熱処理は3
0時間以内とすることを特徴とする。
The invention according to claim 7 is the method for producing a Ni-base superalloy according to any one of claims 4 to 6, wherein the solution heat treatment is performed within 10 hours and the aging heat treatment is performed within 3 hours.
It is characterized by being within 0 hours.

【0039】請求項8記載の発明は、請求項7記載のN
i基超合金の製造方法において、溶体化熱処理は、最終
溶体化温度まで2段から4段までのいずれかの温度変化
を施すことを特徴とする。
The invention according to claim 8 is the N according to claim 7.
In the method for producing an i-based superalloy, the solution heat treatment is characterized in that any temperature change from 2 to 4 steps is performed up to the final solution heat treatment temperature.

【0040】本発明において、溶体化熱処理および時効
熱処理の際、温度を変化させて多段階の熱処理を施すこ
とにより、優れたクリープ破断特性を有するNi基超合
金を得ることができる。
In the present invention, a Ni-base superalloy having excellent creep rupture properties can be obtained by performing a multi-step heat treatment while changing the temperature during the solution heat treatment and the aging heat treatment.

【0041】請求項9記載の発明は、請求項8記載のN
i基超合金の製造方法において、溶体化熱処理前に、溶
体化熱処理温度の最終溶体化温度に対し、40℃から6
0℃までの範囲の低温度において1時間以上2時間以内
で予備加熱処理を施すことを特徴とする。
The invention according to claim 9 is the N according to claim 8.
In the method for producing an i-base superalloy, before the solution heat treatment, the temperature of the solution heat treatment from the final solution heat treatment temperature is 40 ° C. to 6 ° C.
It is characterized in that the preliminary heat treatment is carried out at a low temperature in the range of 0 ° C. for 1 hour or more and 2 hours or less.

【0042】本発明において、溶体化熱処理を施す前
に、溶体化熱処理の温度よりも40℃から60℃までの
低温において予備熱処理を施すことにより、急激な温度
上昇による局部溶解を防止し、これにより優れたクリー
プ破断強度を有するNi基超合金を得ることができる。
In the present invention, before the solution heat treatment, the preliminary heat treatment is performed at a temperature of 40 ° C. to 60 ° C. lower than the temperature of the solution heat treatment to prevent local melting due to a rapid temperature rise. The Ni-based superalloy having excellent creep rupture strength can be obtained.

【0043】請求項10記載のガスタービン部品は、構
成材料が請求項1から3までのいずれかに記載のNi基
単結晶超合金またはNi基一方向凝固超合金のNi基超
合金により構成された。
A gas turbine component according to a tenth aspect is made of a Ni-based superalloy of the Ni-based single crystal superalloy or the Ni-based directionally solidified superalloy according to any one of the first to third aspects. It was

【0044】請求項11記載のガスタービン部品は、請
求項4から9までのいずれかに記載の製造方法で作製さ
れたNi基超合金により構成された。
The gas turbine component according to claim 11 is composed of the Ni-base superalloy produced by the manufacturing method according to any one of claims 4 to 9.

【0045】請求項10および11記載の発明におい
て、優れた特性を有するNi基超合金をガスタービン動
翼および静翼などのガスタービン部品に適用することに
より、ガスタービンの長寿命化を図ることができ、これ
によりガスタービン部品の信頼性を向上させることがで
きる。
According to the tenth and eleventh aspects of the present invention, a Ni-base superalloy having excellent characteristics is applied to a gas turbine component such as a gas turbine moving blade and a stationary blade to extend the life of the gas turbine. As a result, the reliability of the gas turbine component can be improved.

【0046】[0046]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態につい
て、表1〜表11および図1〜図4を用いて説明する。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Embodiments of the present invention will be described below with reference to Tables 1 to 11 and FIGS.

【0047】第1実施形態(表1〜表3;図1;実施
例、比較例、従来例) 本実施形態においては、本発明の合金組成が優れたクリ
ープ破断特性および耐高温腐食性を有することを、実施
例、比較例および従来例を用いて説明する。
First Embodiment (Tables 1 to 3; FIG. 1; Implementation)
Examples, Comparative Examples, Conventional Examples) In this embodiment, the fact that the alloy composition of the present invention has excellent creep rupture properties and high temperature corrosion resistance will be described with reference to Examples, Comparative Examples and Conventional Examples.

【0048】実施例(試料No.1〜No.11) 本実施例においては、表1に示す試料No.1〜No.
11の成分組成範囲のNi基単結晶合金を用いた。
Example (Sample No. 1 to No. 11) In this example, the sample No. 1 shown in Table 1 was used. 1-No.
A Ni-based single crystal alloy having an ingredient composition range of 11 was used.

【0049】[0049]

【表1】 [Table 1]

【0050】表1に示すように、試料No.1〜No.
11までの合金材料は、本発明の範囲内の合金組成を有
している。具体的には、重量%で、Co:10%以上1
4%以下、Cr:10%以上13%以下、Mo:0.1
%以上3%以下、W:4%以上8%以下、Al:4%以
上6%以下、Ti:1%以上4%以下、Ta:4%以上
8%以下、Hf:0.1%以上0.5%以下およびR
e:2%以下を含有し、残部がNi基および不可避的不
純物とから構成される。
As shown in Table 1, the sample No. 1-No.
Alloy materials up to 11 have alloy compositions within the scope of the invention. Specifically, by weight%, Co: 10% or more 1
4% or less, Cr: 10% or more and 13% or less, Mo: 0.1
% To 3%, W: 4% to 8%, Al: 4% to 6%, Ti: 1% to 4%, Ta: 4% to 8%, Hf: 0.1% to 0 0.5% or less and R
e: 2% or less is contained, and the balance is composed of Ni group and inevitable impurities.

【0051】比較例(試料No.12〜No.27) 本比較例においては、表1に示す試料No.12〜N
o.27の成分組成範囲のNi基単結晶合金を用いた。
Comparative Examples (Sample Nos. 12 to 27) In this comparative example, the sample Nos. 12 to N
o. A Ni-based single crystal alloy having a composition range of 27 was used.

【0052】表1に示すように、試料No.12〜N
o.27までの合金材料は、本発明の範囲外の合金組成
を有している。
As shown in Table 1, the sample No. 12 to N
o. Alloy materials up to 27 have alloy compositions outside the scope of the present invention.

【0053】従来例(試料No.28、No.29) 本従来例においては、試料No.28としてCMSX−
2および試料No.29としてIN738LCを用い
た。なお、IN738LCは普通鋳造合金であるが、耐
高温腐食性の評価をするために加えている。
Conventional Example (Sample No. 28, No. 29) In this conventional example, the sample No. 28 as CMSX-
2 and sample No. IN738LC was used as 29. Although IN738LC is a normally cast alloy, it is added to evaluate the high temperature corrosion resistance.

【0054】具体的には、CMSX−2の合金は、重量
%で、Co:4.6%、Cr:8.0%、Mo:0.6
%、W:8.0%、Al:3.5%、Ti:3.5%、
Ta:3.5%およびHf:0.1%を含有し、残部が
Ni基および不可避的不純物とから構成される。
Specifically, the alloy of CMSX-2 is, by weight%, Co: 4.6%, Cr: 8.0%, Mo: 0.6.
%, W: 8.0%, Al: 3.5%, Ti: 3.5%,
It contains Ta: 3.5% and Hf: 0.1%, and the balance is composed of Ni group and inevitable impurities.

【0055】また、IN738LCは、重量%で、C
o:8.1%、Cr:16.0%、Mo:1.8%、
W:2.5%、Al:3.5%、Ti:3.6%および
Ta:1.9%を含有し、残部がNi基および不可避的
不純物とから構成される。
Further, IN738LC is C in weight%.
o: 8.1%, Cr: 16.0%, Mo: 1.8%,
It contains W: 2.5%, Al: 3.5%, Ti: 3.6% and Ta: 1.9%, and the balance is composed of Ni group and inevitable impurities.

【0056】実施例および比較例の成分組成を有する合
金について、各試験片を作成するために、あらかじめ表
1に示す組成になるように、原材料を適切な割合として
真空溶解により精練後、再溶解用インゴットを作り、こ
れを直径100×1000mm程度のメルティングスト
ックに鋳造した。このメルティングストックを必要量に
小割りにし、その後、引き抜き法により直径9×100
mmの丸棒形状の単結晶合金を鋳造した。
With respect to the alloys having the component compositions of the examples and the comparative examples, in order to prepare each test piece, the raw materials were scoured by vacuum melting in appropriate proportions so as to have the compositions shown in Table 1 and then redissolved. An ingot for use was made and cast into a melting stock having a diameter of about 100 × 1000 mm. Divide this melting stock into the required amount, and then use the drawing method to obtain a diameter of 9 × 100.
mm round bar-shaped single crystal alloy was cast.

【0057】そして、実施例、比較例および従来例にお
ける試料No.1から試料No.29までの組成からな
る各試験片について、塩酸と過酸化水素水とをグリセリ
ンで希釈した腐食液にてエッチングを行い、試験片全体
が単結晶化していること、ならびに成長方向が引き抜き
方向に対して10°以内になっていることを目視にて確
認した。
Then, the sample Nos. In the examples, the comparative examples and the conventional example were used. 1 to Sample No. Each test piece having a composition up to 29 was etched with a corrosive solution prepared by diluting hydrochloric acid and hydrogen peroxide solution with glycerin to show that the entire test piece was single-crystallized, and that the growth direction was in the pull-out direction. It was visually confirmed that the angle was within 10 °.

【0058】その後、実施例および比較例における試料
No.1から試料No.27までの組成からなる各試験
片について、図1に示す溶体化処理および時効処理を以
下のように施した。
After that, the sample Nos. 1 to Sample No. Each test piece having a composition up to 27 was subjected to the solution treatment and the aging treatment shown in FIG. 1 as follows.

【0059】図1は、実施例および比較例の熱処理シー
ケンスを示す図である。
FIG. 1 is a diagram showing a heat treatment sequence of Examples and Comparative Examples.

【0060】図1に示すように、実施例および比較例で
ある試料No.1からNo.27までの各合金は、ま
ず、1260℃で1時間の予備加熱処理を施した後、1
280℃の温度で5時間の溶体化熱処理を施した。
As shown in FIG. 1, sample Nos. 1 to No. Each alloy up to 27 was first preheated at 1260 ° C. for 1 hour and then
The solution heat treatment was performed at a temperature of 280 ° C. for 5 hours.

【0061】溶体化熱処理後、試験片にアルゴンガスを
吹き付けて室温まで急冷し、γ′相析出を目的とした1
段時効熱処理を1100℃の温度域で4時間行い、その
後、試験片にアルゴンガスを吹き付けて室温まで急冷し
た。続いてγ′相安定化を目的とした2段時効熱処理を
870℃の温度域で20時間実施した後、同様に試験片
にアルゴンガスを吹き付けて室温まで急冷した。
After the solution heat treatment, the test piece was sprayed with argon gas and rapidly cooled to room temperature to prepare a γ'phase precipitate.
The step aging heat treatment was performed in the temperature range of 1100 ° C. for 4 hours, and then the test piece was sprayed with argon gas to be rapidly cooled to room temperature. Subsequently, a two-step aging heat treatment for the purpose of stabilizing the γ'phase was carried out in a temperature range of 870 ° C for 20 hours, and then argon gas was similarly blown to the test piece to rapidly cool it to room temperature.

【0062】一方、従来例のCMSX−2は部分溶体化
熱処理後、1080℃の温度で4時間の1段時効熱処理
を施して試験片を室温まで空冷し、その後、870℃で
20時間の2段時効処理を施し、試験片を室温まで空冷
した。
On the other hand, the CMSX-2 of the conventional example was subjected to a partial solution heat treatment and then subjected to a one-step aging heat treatment at a temperature of 1080 ° C. for 4 hours to air-cool the test piece to room temperature, and then at 870 ° C. for 20 hours. After the step aging treatment, the test piece was air-cooled to room temperature.

【0063】また従来例におけるIN738LCは、1
120℃の温度で2時間の溶体化熱処理後、室温まで試
験片を空冷し、その後、840℃の温度で24時間の析
出時効処理を施して、試験片を室温まで空冷した。
The IN738LC in the conventional example is 1
After the solution heat treatment at a temperature of 120 ° C. for 2 hours, the test piece was air-cooled to room temperature, and then subjected to a precipitation aging treatment at a temperature of 840 ° C. for 24 hours, and the test piece was air-cooled to a room temperature.

【0064】このようにして得られた各試験片に対し
て、耐高温腐食性試験およびクリープ破断試験を実施し
た。
The test pieces thus obtained were subjected to a high temperature corrosion resistance test and a creep rupture test.

【0065】耐高温腐食性を評価する目的で、試料N
o.1から試料No.29までの組成からなる各試験片
を、直径6×4.5mmの高温腐食試験用試験片とし
た。そして、この高温腐食試験用試験片を75%Na
SO+25%NaClの組成を有する温度900℃に
加熱した溶融塩中に20時間浸漬した後、脱スケールを
行い、腐食による質量減少を測定した。その結果を表2
に示す。なお、評価は質量減少を腐食浸食量に換算して
示している。
For the purpose of evaluating high temperature corrosion resistance, sample N
o. 1 to Sample No. Each test piece having a composition up to 29 was used as a high temperature corrosion test piece having a diameter of 6 × 4.5 mm. Then, the test piece for high-temperature corrosion test was treated with 75% Na 2
After being immersed in a molten salt having a composition of SO 4 + 25% NaCl and heated to a temperature of 900 ° C. for 20 hours, descaling was performed and the weight loss due to corrosion was measured. The results are shown in Table 2.
Shown in. The evaluation shows the mass reduction converted into the amount of corrosion erosion.

【0066】[0066]

【表2】 [Table 2]

【0067】表2は、実施例、比較例および従来例の高
温腐食試験結果を示す表である。
Table 2 is a table showing the results of high temperature corrosion tests of Examples, Comparative Examples and Conventional Examples.

【0068】表2に示すように、本発明の組成範囲内に
ある実施例では、従来例における合金CMSX−2に対
し、良好な耐高温腐食性を示し、また従来例における合
金IN738LCとほぼ同等の耐高温腐食性を示した。
As shown in Table 2, in the examples within the composition range of the present invention, the alloy CMSX-2 in the conventional example exhibits good high-temperature corrosion resistance, and is almost equivalent to the alloy IN738LC in the conventional example. Showed high temperature corrosion resistance.

【0069】次に、クリープ破断特性を評価する目的
で、IN738LCを除く試料No.1から試料No.
28までの組成からなる各試験片を熱処理後、平行部4
mm×30mm、全長60mmのクリープ試験片に加工
した。そして大気中にて温度1100℃、応力137M
Paにてクリープ破断試験を行い、クリープ破断寿命、
伸びおよび絞りを測定した。その結果を表3に示す。
Next, in order to evaluate the creep rupture characteristics, sample No. other than IN738LC was tested. 1 to Sample No.
After heat treatment of each test piece having a composition up to 28, the parallel portion 4
It processed into the creep test piece of mm x 30 mm and the total length of 60 mm. And in the atmosphere, temperature 1100 ° C, stress 137M
The creep rupture test was performed at Pa to determine the creep rupture life,
The elongation and the drawing were measured. The results are shown in Table 3.

【0070】[0070]

【表3】 [Table 3]

【0071】表3は、実施例、比較例および従来例のク
リープ試験結果を示す表である。
Table 3 is a table showing the results of creep tests of Examples, Comparative Examples and Conventional Examples.

【0072】表3に示すように、本発明の組成範囲内に
ある実施例の合金では、大気中の温度1100℃、応力
137MPaの試験条件で、クリープ破断寿命が24.
5〜28.2時間となり、従来例の合金CMSX−2に
対し、同程度のクリープ破断寿命を示した。これに対
し、本発明の合金組成の範囲外である比較例の試料N
o.12では、Coの添加量が少ないため相安定性が低
下し、クリープ破断寿命が低下した。また、試料No.
13では、Coの過剰添加によりγ′の固溶度が低下
し、γ−γ′共晶として析出したため、クリープ破断寿
命が低下している。試料No.16、No.18および
No.24では、固溶強化元素であるMo、WおよびT
aの添加量が少なく、強度に有効に作用しないため破断
寿命が低下した。試料No.20およびNo.22で
は、AlおよびTiが少なく、析出強化の主要因子であ
るγ′析出量が低下することによりクリープ破断寿命が
低下した。
As shown in Table 3, in the alloys of Examples within the composition range of the present invention, the creep rupture life was 24.24 under the test conditions of the temperature of 1100 ° C. and the stress of 137 MPa in the atmosphere.
It became 5 to 28.2 hours, and showed the same creep rupture life as the alloy CMSX-2 of the conventional example. On the other hand, the sample N of the comparative example which is out of the range of the alloy composition of the present invention
o. In No. 12, since the amount of Co added was small, the phase stability was lowered and the creep rupture life was shortened. In addition, the sample No.
In No. 13, the solid solubility of γ'decreases due to excessive addition of Co, and the γ-γ 'eutectic precipitates, so the creep rupture life is reduced. Sample No. 16, No. 18 and No. 24, Mo, W and T which are solid solution strengthening elements
Since the amount of a added was small and it did not act effectively on the strength, the fracture life was shortened. Sample No. 20 and No. 20. In No. 22, the amount of Al and Ti was small, and the amount of γ'precipitation, which is the main factor for precipitation strengthening, decreased, so that the creep rupture life decreased.

【0073】比較例における試料No.15、No.1
7、No.19、No.25およびNo.26では、C
r、Mo、WおよびTaの過剰添加によりクリープ破断
寿命に悪影響を及ぼすRe−W、Re−Mo、Re−C
r−W、α−Wおよびα−Mo等のTCP(Topologica
l Closed Packed )相と呼ばれる針状あるい板状の析出
物が生成し、クリープ破断寿命が低下した。試料No.
21およびNo.23では、AlおよびTiの過剰添加
により、γ−γ′共晶が生成し、クリープ時のクラック
の生成箇所になり、クリープ破断寿命が低下した。さら
に試料No.27では、Hfの過剰添加により部分的に
合金の融点が低下し、クリープ破断寿命が低下した。
Sample No. in the comparative example. 15, No. 1
7, No. 19, No. 25 and No. 26, C
Re-W, Re-Mo, Re-C which adversely affects the creep rupture life due to excessive addition of r, Mo, W and Ta
TCP (Topologica) such as r-W, α-W and α-Mo
l Closed Packed) phase and needle-like or plate-like precipitates were formed, and the creep rupture life was shortened. Sample No.
21 and No. In No. 23, γ-γ ′ eutectic was generated due to excessive addition of Al and Ti, and it became a crack generation point during creep, and the creep rupture life was shortened. Sample No. In No. 27, the melting point of the alloy was partially lowered by the excessive addition of Hf, and the creep rupture life was shortened.

【0074】従って、本実施形態によれば、本発明の範
囲内の合金組成とすることにより、優れたクリープ破断
特性および耐高温腐食性を有するNi基単結晶超合金を
得ることができる。
Therefore, according to the present embodiment, the alloy composition within the range of the present invention makes it possible to obtain a Ni-based single crystal superalloy having excellent creep rupture characteristics and high temperature corrosion resistance.

【0075】第2実施形態(表4〜6;図2;実施例、
比較例) 本実施形態においては、本発明の熱処理を施して製造さ
れたNi基単結晶超合金が優れたクリープ破断特性を有
することを、実施例および比較例を用いて説明する。
Second Embodiment (Tables 4 to 6; FIG. 2; Example,
Comparative Example) In the present embodiment, it will be described using Examples and Comparative Examples that the Ni-based single crystal superalloy produced by performing the heat treatment of the present invention has excellent creep rupture properties.

【0076】実施例(熱処理No.1〜No.9) 本実施例においては、本発明の範囲内の温度および時間
により熱処理を実施したものである。
Example (Heat Treatment Nos. 1 to 9) In this example, the heat treatment was carried out at a temperature and a time within the range of the present invention.

【0077】まず、第1実施形態における表1に示した
試料No.1の合金組成を目標としてメルティングスト
ックを作製した。表4にメルティングストックの分析結
果を示す。なお表4には、従来例の合金であるCMSX
−2、IN738LCおよびSC−16を併せて示して
いる。
First, sample No. 1 shown in Table 1 in the first embodiment. Melting stock was prepared with the alloy composition of No. 1 as the target. Table 4 shows the results of the melting stock analysis. In addition, in Table 4, CMSX which is an alloy of the conventional example is shown.
-2, IN738LC and SC-16 are shown together.

【0078】[0078]

【表4】 [Table 4]

【0079】表4に示す試料No.1のメルティングス
トックを使用して、引き抜き法により直径9×100m
mの丸棒形状の単結晶試験片を作製した。
Sample No. shown in Table 4 9 x 100m diameter by drawing method using 1 melting stock
A round bar-shaped single crystal test piece of m was prepared.

【0080】単結晶試験片は、塩酸と過酸化水素水との
腐食液にてエッチングを行い、試験片全体が単結晶化し
ていること、ならびに成長方向が引き抜き方向に対して
10°以内になっていることを目視にて確認した。
The single crystal test piece was etched with a corrosive solution of hydrochloric acid and hydrogen peroxide solution, and the entire test piece was single crystallized, and the growth direction was within 10 ° with respect to the pulling direction. It was visually confirmed.

【0081】そして、図2および表5に示す熱処理シー
ケンスにより熱処理を実施した。
Then, heat treatment was carried out by the heat treatment sequence shown in FIG. 2 and Table 5.

【0082】[0082]

【表5】 [Table 5]

【0083】図2は、実施例および比較例の熱処理シー
ケンスを示す図である。
FIG. 2 is a diagram showing the heat treatment sequences of the example and the comparative example.

【0084】図2に示すように、実施例における試料N
o.1の合金は、まず、I℃で1)時間の予備加熱処理
を施した後、II℃の温度で2)時間の溶体化熱処理を施
した。溶体化熱処理後、試験片を室温まで急冷し、γ′
相析出を目的とした1段時効熱処理をIII ℃の温度域で
3)時間行い、その後、試験片を室温まで急冷し、続い
てγ′相安定化を目的とした2段時効熱処理をIV℃の温
度域で4)時間実施した後、試験片を室温まで急冷し
た。
As shown in FIG. 2, sample N in the example
o. The alloy No. 1 was first preheated at I ° C. for 1) hour, and then solution heat treated at II ° C. for 2) hour. After the solution heat treatment, the test piece was rapidly cooled to room temperature and γ '
One-step aging heat treatment for the purpose of phase precipitation is performed in the temperature range of III ℃ for 3) hours, then the test piece is rapidly cooled to room temperature, and then two-step aging heat treatment for the purpose of γ'phase stabilization is performed at IV ℃. After carrying out in the temperature range of 4) hours, the test piece was rapidly cooled to room temperature.

【0085】ここで、熱処理条件の温度I〜III ℃およ
び1)〜4)時間は、表5に示すように、本実施例では
熱処理No.1からNo.9までの条件とした。具体的
には、溶体化温度を1200℃から1280℃とし、1
段時効温度を1000℃から1200℃とし、溶体化総
時間を10時間以内、時効熱処理総時間を30時間とし
た。
As shown in Table 5, the heat treatment conditions of temperatures I to III ° C. and 1) to 4) are as follows. 1 to No. The conditions were up to 9. Specifically, the solution heat treatment temperature is set to 1200 ° C. to 1280 ° C., and 1
The stage aging temperature was 1000 ° C. to 1200 ° C., the total solution heat treatment time was 10 hours or less, and the total aging heat treatment time was 30 hours.

【0086】比較例(熱処理No.10〜No.13) 本比較例においては、実施例と同様に、表1に示した試
料No.1の合金組成を目標としてメルティングストッ
クを作製したものを用いた。そして、表5に示すよう
に、熱処理条件を熱処理No.10から熱処理No.1
3と変えて、本発明の範囲外の熱処理を施した。
Comparative Example (Heat Treatment Nos. 10 to 13) In this comparative example, the sample No. shown in Table 1 is the same as the example. A melted stock prepared with the alloy composition of No. 1 as the target was used. Then, as shown in Table 5, the heat treatment conditions are heat treatment No. 10 to heat treatment No. 1
Instead of 3, the heat treatment was performed outside the scope of the present invention.

【0087】実施例および比較例の熱処理を施した後、
クリープ破断試験を実施した。
After the heat treatment of the examples and comparative examples,
A creep rupture test was conducted.

【0088】クリープ破断特性を評価するために、熱処
理No.1から熱処理No.13までの熱処理を施した
各試験片を、平行部の直径4mm×30mm、全長60
mmのクリープ試験片に加工した。そして、大気中にて
温度1100℃、応力137MPaにてクリープ破断試
験を行い、クリープ破断寿命、伸びおよび絞りを測定し
た。その結果を表6に示す。
In order to evaluate the creep rupture characteristics, heat treatment No. Heat treatment No. 1 to No. 1 Each test piece that has been subjected to heat treatment up to 13 has a parallel part diameter of 4 mm x 30 mm and a total length of 60
It processed into the creep test piece of mm. Then, a creep rupture test was performed in the atmosphere at a temperature of 1100 ° C. and a stress of 137 MPa, and the creep rupture life, elongation and drawing were measured. The results are shown in Table 6.

【0089】[0089]

【表6】 [Table 6]

【0090】表6に示すように、実施例における熱処理
No.1から熱処理No.9までの熱処理を施した各試
験片では、クリープ破断寿命が19.8〜25.1時間
となり、比較例における熱処理No.10から熱処理N
o.13までの熱処理を施した各試験片に対し、良好な
クリープ破断寿命を示した。
As shown in Table 6, the heat treatment Nos. Heat treatment No. 1 to No. 1 Each of the test pieces subjected to the heat treatment up to 9 had a creep rupture life of 19.8 to 25.1 hours. 10 to heat treatment N
o. Good creep rupture life was exhibited for each of the test pieces that had been heat treated up to 13.

【0091】従って、本実施形態によれば、熱処理条件
を本発明のように規定して合金を製造することにより、
優れたクリープ破断特性を有するNi基単結晶超合金を
得ることができる。
Therefore, according to the present embodiment, the heat treatment conditions are defined as in the present invention to produce an alloy,
A Ni-based single crystal superalloy having excellent creep rupture properties can be obtained.

【0092】第3実施形態(表4〜8;図3;実施例、
従来例) 本実施形態においては、従来合金と本発明により製造さ
れたNi基単結晶超合金との比較を、特に、クリープ破
断特性および耐高温腐食性により評価する。
Third Embodiment (Tables 4 to 8; FIG. 3; Example,
Conventional Example) In the present embodiment, a comparison between the conventional alloy and the Ni-based single crystal superalloy produced according to the present invention is evaluated particularly by the creep rupture property and the high temperature corrosion resistance.

【0093】実施例(表4;試料No.1) 本実施例においては、表4に示す試料No.1のメルテ
ィングストックを使用した。このメルティングストック
を第1実施形態と同様に処理を行い、引き抜き法により
直径9×100mmの丸棒形状の単結晶試験片を作製し
た。つづいて、まず、1260℃で1時間の予備加熱処
理を施した後、1280℃の温度で5時間の溶体化熱処
理を施した。溶体化熱処理後、試験片にアルゴンガスを
吹き付けて室温まで急冷し、γ′相析出を目的とした1
段時効熱処理を1100℃の温度域で4時間行い、その
後、試験片にアルゴンガスを吹き付けて室温まで急冷し
た。続いてγ′相安定化を目的とした2段時効熱処理を
870℃の温度域で20時間実施した後、同様に試験片
にアルゴンガスを吹き付けて室温まで急冷した。
Example (Table 4; Sample No. 1) In this example, the sample No. 1 shown in Table 4 was used. 1 melting stock was used. This melting stock was treated in the same manner as in the first embodiment, and a round bar-shaped single crystal test piece with a diameter of 9 × 100 mm was produced by a drawing method. Subsequently, first, a preliminary heat treatment was performed at 1260 ° C. for 1 hour, and then a solution heat treatment was performed at a temperature of 1280 ° C. for 5 hours. After the solution heat treatment, the test piece was sprayed with argon gas and rapidly cooled to room temperature to aim for γ'phase precipitation.
The step aging heat treatment was performed in the temperature range of 1100 ° C. for 4 hours, and then the test piece was sprayed with argon gas to be rapidly cooled to room temperature. Subsequently, a two-step aging heat treatment for the purpose of stabilizing the γ'phase was carried out in a temperature range of 870 ° C for 20 hours, and then argon gas was similarly blown to the test piece to rapidly cool it to room temperature.

【0094】その後、直径6mm×4.5mmの円柱形
状の高温腐食試験片および平行部4mm×20mm、全
長60mmのクリープ試験片に加工した。
Thereafter, a cylindrical high temperature corrosion test piece having a diameter of 6 mm × 4.5 mm and a creep test piece having a parallel portion of 4 mm × 20 mm and a total length of 60 mm were processed.

【0095】従来例(表4;試料No.28〜No.3
0) 本従来例においては、表4に示す試料No.28のCM
SX−2、試料No.29のIN738LCおよび試料
No.30のSC−16を用いた。
Conventional Example (Table 4; Sample Nos. 28 to 3)
0) In this conventional example, the sample No. 28 CMs
SX-2, sample No. 29 IN738LC and sample no. 30 SC-16 was used.

【0096】耐高温腐食性を比較評価するため、従来合
金IN738LC、CMSX−2についても実施例と同
様に、直径6mm×4.5mmの円柱形状の試験片を作
製した。
In order to compare and evaluate the high-temperature corrosion resistance, a cylindrical test piece having a diameter of 6 mm × 4.5 mm was prepared for the conventional alloys IN738LC and CMSX-2 in the same manner as in the examples.

【0097】実施例および従来例の各合金について、ク
リープ破断試験および耐高温腐食性試験を行った。
A creep rupture test and a high temperature corrosion resistance test were conducted for each of the alloys of Examples and Conventional Examples.

【0098】実施例における試料No.1のクリープ破
断特性を評価するために、大気中にて試験温度900℃
および試験応力392MPaとしてクリープ破断試験を
行い破断寿命を測定した。また、試験温度を1100℃
とし、試験応力を137MPaと変えてクリープ破断試
験を行い、クリープ破断寿命、伸びおよび絞りを測定し
た。その測定結果を表7に示す。
Sample No. in the examples. In order to evaluate the creep rupture property of 1, the test temperature is 900 ° C in the atmosphere.
A creep rupture test was performed with a test stress of 392 MPa to measure the rupture life. Also, the test temperature is 1100 ° C.
Then, the creep rupture test was conducted by changing the test stress to 137 MPa, and the creep rupture life, elongation and drawing were measured. The measurement results are shown in Table 7.

【0099】[0099]

【表7】 [Table 7]

【0100】表7に示すように、試験条件が試験温度9
00℃および試験応力392MPaの場合には、クリー
プ破断寿命が118.0時間、伸びが21.8%および
絞りが37%であった。また、試験条件が試験温度11
00℃および試験応力137MPaの場合には、クリー
プ破断寿命が24.9時間、伸びが23.1%および絞
りが49%であった。
As shown in Table 7, the test condition is the test temperature 9
At 00 ° C. and a test stress of 392 MPa, the creep rupture life was 118.0 hours, the elongation was 21.8% and the drawing was 37%. Also, the test condition is test temperature 11
At 00 ° C. and a test stress of 137 MPa, the creep rupture life was 24.9 hours, the elongation was 23.1% and the drawing was 49%.

【0101】実施例の結果と従来例とを比較するため
に、従来例としてCMSX−2およびSC−16のデー
タを用いた。なお、CMSX−2については“DS AND S
XSUPERALLOYS FOR INDUSTRIAL GAS TURBINE”:G.L.Eric
kson and K.Harris:Materials for Advanced Power Eng
innering 1994に記載する値を読み取って使用した。ま
た、SC−16については、“SINGLE-CRYSTAL BLADES
”:D.GOLDSCHMIDT:Materials for Advanced Power En
ginnering 1994 に記載する値を読み取って使用した。
In order to compare the result of the example with the conventional example, the data of CMSX-2 and SC-16 were used as the conventional example. For CMSX-2, "DS AND S
XSUPERALLOYS FOR INDUSTRIAL GAS TURBINE ”: GLEric
kson and K. Harris: Materials for Advanced Power Eng
The value described in innering 1994 was read and used. For SC-16, see "SINGLE-CRYSTAL BLADES
”: D.GOLDSCHMIDT: Materials for Advanced Power En
The value described in ginnering 1994 was read and used.

【0102】図3は、実施例および従来例のクリープ特
性を比較する図である。なお、横軸は温度と時間のパラ
メータであるラーソンミラパラメータとし、縦軸を応力
として結果を示している。
FIG. 3 is a diagram comparing the creep characteristics of the example and the conventional example. The horizontal axis represents the Larson-Millar parameter, which is a parameter of temperature and time, and the vertical axis represents the stress.

【0103】図3に示すように、実施例の合金は、従来
の14〜16重量%のCrを含有する従来の単結晶合金
であるCMSX−2およびSC−16に対し、大幅にク
リープ破断寿命が向上することが確認できた。
As shown in FIG. 3, the alloys of the examples have a significantly higher creep rupture life than the conventional single crystal alloys CMSX-2 and SC-16 containing 14 to 16% by weight of Cr. Was confirmed to improve.

【0104】次に、実施例および従来例の各合金につい
て、耐高温腐食性試験を行った。
Next, a high temperature corrosion resistance test was conducted on each of the alloys of Examples and Conventional Examples.

【0105】耐高温腐食性を評価するために、温度90
0℃、75%NaSOと25%NaClとを含有す
る溶融塩中に各試験片を20時間浸漬し、生成した腐食
生成物を金属のワイヤーブラシにて除去した後、重量変
化を測定し、腐食浸食量に換算した。その結果を表8に
示す。
In order to evaluate the high temperature corrosion resistance, the temperature 90
Each test piece was immersed in a molten salt containing 75% Na 2 SO 4 and 25% NaCl for 20 hours at 0 ° C., the generated corrosion product was removed with a metal wire brush, and then the weight change was measured. Then, it was converted into the amount of corrosion erosion. The results are shown in Table 8.

【0106】[0106]

【表8】 [Table 8]

【0107】表8に示すように、実施例における合金で
は、同程度のクリープ破断寿命を有する単結晶合金CM
SX−2に対し、良好な耐高温腐食性を有しており、ま
た良好な耐高温腐食性を示す従来例の合金IN738L
Cと同等の耐高温腐食性を有することが明らかとなっ
た。
As shown in Table 8, the alloys of the examples have the same creep rupture life as the single crystal alloy CM.
Alloy 738L of the conventional example, which has good hot corrosion resistance against SX-2 and also shows good hot corrosion resistance.
It became clear that it has high-temperature corrosion resistance equivalent to C.

【0108】従って、本実施形態によれば、従来の合金
よりも、クリープ破断特性と耐高温腐食性とをバランス
良く向上させたNi基単結晶合金を得ることができる。
Therefore, according to the present embodiment, it is possible to obtain a Ni-based single crystal alloy in which the creep rupture properties and the high temperature corrosion resistance are improved in a better balance than the conventional alloys.

【0109】第4実施形態(表9〜10;図4;実施
例、比較例) 本実施形態においては、本発明の合金組成を有する合金
材料を一方向凝固化して製造されたNi基一方向凝固合
金が優れたクリープ破断特性および耐高温腐食性を有す
ることを、実施例および比較例を用いて説明する。
Fourth Embodiment (Tables 9 to 10; FIG. 4; Implementation)
Examples, Comparative Examples) In the present embodiment, the Ni-based unidirectionally solidified alloy produced by unidirectionally solidifying the alloy material having the alloy composition of the present invention has excellent creep rupture properties and high temperature corrosion resistance. Will be described with reference to Examples and Comparative Examples.

【0110】実施例(表9;試料No.1a) 本実施例においては、表9に示す試料No.1aのメル
ティングストックを使用した。
Example (Table 9; Sample No. 1a) In this example, the sample No. 1 shown in Table 9 was used. The melting stock of 1a was used.

【0111】[0111]

【表9】 [Table 9]

【0112】試料No.1aは、試料No.1の合金組
成を有するメルティングストックに、Hf:0.1%、
C:0.1%、Zr:0.05%およびB:0.05%
を添加したものである。このメルティングストックを使
用し、引き抜き法により直径9×100mmの丸棒形状
の一方向凝固試験片を作製した。つづいて1220℃で
4時間の溶体化熱処理を施した。溶体化熱処理後、試験
片にアルゴンガスを吹き付けて室温まで急冷し、γ′相
析出を目的とした1段時効熱処理を1100℃の温度域
で4時間行い、その後、試験片にアルゴンガスを吹き付
けて室温まで急冷した。続いてγ′相安定化を目的とし
た2段時効熱処理を870℃の温度域で20時間実施し
た後、同様に試験片にアルゴンガスを吹き付けて室温ま
で急冷した。
Sample No. 1a is the sample No. Hf: 0.1% in a melting stock having an alloy composition of 1,
C: 0.1%, Zr: 0.05% and B: 0.05%
Is added. Using this melting stock, a unidirectionally solidified test piece with a round bar shape having a diameter of 9 × 100 mm was prepared by a drawing method. Subsequently, solution heat treatment was performed at 1220 ° C. for 4 hours. After the solution heat treatment, the test piece was blown with argon gas and rapidly cooled to room temperature, and the one-step aging heat treatment for the purpose of γ'phase precipitation was performed at a temperature range of 1100 ° C for 4 hours, and then the test piece was blown with argon gas. And rapidly cooled to room temperature. Subsequently, after performing a two-step aging heat treatment for the purpose of stabilizing the γ'phase in a temperature range of 870 ° C for 20 hours, the test piece was similarly sprayed with argon gas and rapidly cooled to room temperature.

【0113】その後、直径6mm×4.5mmの円柱形
状の高温腐食試験片および平行部4mm×20mm、全
長60mmのクリープ試験片に加工した。
Then, a high temperature corrosion test piece having a cylindrical shape with a diameter of 6 mm × 4.5 mm and a creep test piece with a parallel portion of 4 mm × 20 mm and a total length of 60 mm were processed.

【0114】従来例(表9:試料No.31〜No.3
3) 本従来例においては、表9に示す試料No.31のCM
247LC、試料No.32のIN738LCおよび試
料No.33のIN6203を用いた。
Conventional Example (Table 9: Sample Nos. 31 to 3)
3) In this conventional example, the sample No. 31 CM
247LC, sample no. 32 IN738LC and sample no. 33 IN6203 was used.

【0115】耐高温腐食性を比較評価するため、従来例
の合金IN738LCおよびCM247LCについても
実施例と同様に、直径6mm×4.5mmの円柱形状の
試験片を作製した。
In order to compare and evaluate the high temperature corrosion resistance, cylindrical test pieces having a diameter of 6 mm × 4.5 mm were prepared for the conventional alloys IN738LC and CM247LC in the same manner as in the examples.

【0116】実施例および従来例の各合金について、ク
リープ破断試験および高温腐食試験を行った。
A creep rupture test and a high temperature corrosion test were carried out for each of the alloys of Examples and Conventional Examples.

【0117】実施例における試料No.1aのクリープ
破断特性を評価するために、大気中にて試験温度900
℃および試験応力392MPaとしてクリープ破断試験
を行い、破断寿命を測定した。また、試験温度を110
0℃とし、試験応力を137MPaと変えてクリープ破
断試験を行い、クリーブ破断寿命、伸びおよび絞りを測
定した。その測定結果を表10に示す。
Sample No. in the examples. In order to evaluate the creep rupture property of 1a, a test temperature of 900
A creep rupture test was performed at 0 ° C. and a test stress of 392 MPa to measure the rupture life. In addition, the test temperature is 110
The creep rupture test was performed at 0 ° C. and the test stress was changed to 137 MPa to measure the cleave rupture life, elongation and drawing. The measurement results are shown in Table 10.

【0118】[0118]

【表10】 [Table 10]

【0119】表10に示すように、試験条件が試験温度
900℃および試験応力392MPaの場合には、クリ
ープ破断寿命が25.0時間、伸びが24.0%および
絞りが41%であった。また、試験条件が試験温度11
00℃および試験応力137MPaの場合には、クリー
プ破断寿命が6.7時間、伸びが28.1%および絞り
が51%であった。
As shown in Table 10, when the test conditions were a test temperature of 900 ° C. and a test stress of 392 MPa, the creep rupture life was 25.0 hours, the elongation was 24.0% and the drawing was 41%. Also, the test condition is test temperature 11
At 00 ° C. and a test stress of 137 MPa, the creep rupture life was 6.7 hours, the elongation was 28.1% and the drawing was 51%.

【0120】実施例の結果と従来例とを比較するため
に、従来例として一方向凝固合金であるCM247LC
およびIN6203のデータを用いた。なお、CM24
7LCについてはDS AND SX SUPERALLOYS FOR INDUSTRI
AL GAS TURBINE :G.L.Erickson and K.Harris: Materia
ls for Advanced Power Engineering l994に記載の値を
読み取って使用した。また、IN6203については、
“DSIN6203:FROM BIRTH TO APPLICATIONS “ :Barnard
P.M. ,Allen D.H. : ThirdInternational Charles Pa
rsons Turbine Conferences に記載の値を読み取って
使用した。
In order to compare the result of the example with the conventional example, as a conventional example, a directionally solidified alloy, CM247LC.
And the data of IN6203 was used. In addition, CM24
For 7LC, DS AND SX SUPERALLOYS FOR INDUSTRI
AL GAS TURBINE: GLErickson and K. Harris: Materia
The value described in ls for Advanced Power Engineering l994 was read and used. For IN6203,
"DSIN6203: FROM BIRTH TO APPLICATIONS": Barnard
PM, Allen DH: ThirdInternational Charles Pa
The value described in rsons Turbine Conferences was read and used.

【0121】図4は、実施例および従来例のクリープ特
性を比較する図である。なお、横軸は温度と時間のパラ
メータであるラーソンミラパラメー夕とし、縦軸を応力
として結果を示している。
FIG. 4 is a diagram comparing the creep characteristics of the example and the conventional example. The horizontal axis is the Larson mirror parameter, which is a parameter of temperature and time, and the vertical axis is the stress.

【0122】図4に示すように、実施例の合金は、22
重量%のCrを含有する従来の一方向凝固合金であるI
N6203に対し、大幅にクリープ破断寿命が向上する
ことが確認できた。
As shown in FIG. 4, the alloy of the embodiment is 22
A conventional directionally solidified alloy containing I wt% Cr
It was confirmed that the creep rupture life was significantly improved compared to N6203.

【0123】次に、実施列および従来例の各合金につい
て、高温腐食性試験を行った。
Next, a high temperature corrosiveness test was conducted on each of the alloys of the working row and the conventional example.

【0124】耐高温腐食性を評価するために、温度90
0℃、75%NaSOと25%NaClとを含有す
る溶融塩中に各試験片を20時間浸漬し、生成した腐食
生成物を金属のワイヤーブラシにて除去した後、重量変
化を測定し、腐食浸食量に換算した。その結果を表11
に示す。
In order to evaluate the high temperature corrosion resistance, the temperature 90
Each test piece was immersed in a molten salt containing 75% Na 2 SO 4 and 25% NaCl for 20 hours at 0 ° C., the generated corrosion product was removed with a metal wire brush, and then the weight change was measured. Then, it was converted into the amount of corrosion erosion. The results are shown in Table 11
Shown in.

【0125】[0125]

【表11】 [Table 11]

【0126】表11に示すように、実施例における合金
では、同程度のクリープ破断寿命を有する一方向凝固合
金CM247LCに対し、良好な耐高温腐食性を有して
おり、また良好な耐高温腐食性を示す従来例の合金IN
738LCと同等の耐高温腐食性を有することが明らか
となった。
As shown in Table 11, the alloys of the examples have good hot corrosion resistance and good hot corrosion resistance as compared with the unidirectionally solidified alloy CM247LC having the same creep rupture life. Alloy IN of the conventional example showing the property
It became clear that it has high-temperature corrosion resistance equivalent to 738LC.

【0127】従って、本実施形態によれば、従来の合金
よりも、クリープ破断特性と耐高温腐食性とをバランス
良く向上させたNi基一方向凝固合金を得ることができ
る。
Therefore, according to this embodiment, it is possible to obtain a Ni-based unidirectionally solidified alloy in which the creep rupture property and the high temperature corrosion resistance are improved in a better balance than the conventional alloy.

【0128】[0128]

【発明の効果】以上で説明したように、本発明に係るN
i基超合金および方法によって製造したNi基超合金に
よれば、優れたクリープ破断特性と耐高温腐食性とをバ
ランス良く有し、かつこのNi基超合金をガスタービン
動翼および静翼などのガスタービン部品に適用すること
により、その効率および信頼性の向上に大きく寄与する
ことができる。
As described above, the N according to the present invention is
The i-base superalloy and the Ni-base superalloy produced by the method have excellent creep rupture characteristics and high-temperature corrosion resistance in a well-balanced manner, and the Ni-base superalloy can be used for gas turbine rotor blades and stator blades. By applying it to a gas turbine component, it can greatly contribute to the improvement of its efficiency and reliability.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の第1実施形態における、実施例および
比較例の熱処理シーケンスを示す図。
FIG. 1 is a diagram showing a heat treatment sequence of an example and a comparative example in the first embodiment of the present invention.

【図2】本発明の第2実施形態における、実施例および
比較例の熱処理シーケンスを示す図。
FIG. 2 is a diagram showing a heat treatment sequence of an example and a comparative example in the second embodiment of the present invention.

【図3】本発明の第3実施形態における、実施例および
従来例のクリープ特性を比較する図。
FIG. 3 is a diagram comparing the creep characteristics of an example and a conventional example in the third embodiment of the present invention.

【図4】本発明の第4実施形態における、実施例および
従来例のクリープ特性を比較する図。
FIG. 4 is a diagram comparing the creep characteristics of an example and a conventional example in the fourth embodiment of the present invention.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) C22F 1/00 651 C22F 1/00 651B 682 682 691 691B 691C 691Z 692 692Z (72)発明者 吉岡 洋明 神奈川県横浜市鶴見区末広町二丁目4番地 株式会社東芝京浜事業所内 (72)発明者 鈴木 隆夫 東京都港区芝浦一丁目1番1号 株式会社 東芝本社事務所内 (72)発明者 小林 敏治 茨城県つくば市千現1丁目2番1号 科学 技術庁 金属材料技術研究所内 (72)発明者 横川 忠晴 茨城県つくば市千現1丁目2番1号 科学 技術庁 金属材料技術研究所内 (72)発明者 小泉 裕 茨城県つくば市千現1丁目2番1号 科学 技術庁 金属材料技術研究所内 (72)発明者 原田 広史 茨城県つくば市千現1丁目2番1号 科学 技術庁 金属材料技術研究所内 Fターム(参考) 3G002 EA06 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (51) Int.Cl. 7 Identification code FI theme code (reference) C22F 1/00 651 C22F 1/00 651B 682 682 691 691B 691C 691Z 692 692Z (72) Inventor Hiroaki Yoshioka Kanagawa 2-4 Suehiro-cho, Tsurumi-ku, Yokohama-shi Toshiba Keihin Plant (72) Inventor Takao Suzuki 1-1-1 Shibaura, Minato-ku, Tokyo Toshiba Head Office Co., Ltd. (72) Toshiharu Kobayashi Tsukuba, Ibaraki Prefecture 1-2-1, Sengen Ichi, Metal Materials Research Laboratory, Agency for Science and Technology (72) Inventor Tadaharu Yokokawa 1-2-1, Sengen, Sengen, Tsukuba, Ibaraki Prefecture (72) Inventor Yutaka Koizumi, Ibaraki 1-2-1 Sengen, Tsukuba-shi, Japan Metal Science and Technology Research, Agency for Science and Technology In-house (72) Inventor Hirofumi Harada 1-2-1 Sengen, Tsukuba-shi, Ibaraki F-Term (Reference), Institute for Materials Research, Science and Technology Agency 3G002 EA06

Claims (11)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 重量%で、Co:10%以上14%以
下、Cr:10%以上13%以下、Mo:0.1%以上
3%以下、W:4%以上8%以下、Al:4%以上6%
以下、Ti:1%以上4%以下、Ta:4%以上8%以
下、Hf:0.1%以上0.5%以下およびRe:2%
以下を含有し、残部がNi基および不可避的不純物から
なることを特徴とするNi基超合金。
1. By weight%, Co: 10% or more and 14% or less, Cr: 10% or more and 13% or less, Mo: 0.1% or more and 3% or less, W: 4% or more and 8% or less, Al: 4 % Or more 6%
Below, Ti: 1% to 4%, Ta: 4% to 8%, Hf: 0.1% to 0.5% and Re: 2%
A Ni-based superalloy containing the following, the balance consisting of Ni-based and unavoidable impurities.
【請求項2】 重量%で、Co:11%以上13%以
下、Cr:11%以上12.5%以下、Mo:1%以上
2%以下、W:4.5%以上6.5%以下、Al:4.
5%以上5.5%以下、Ti:2%以上3%以下、T
a:4.5%以上6.5%以下、Hf:0.1%以上
0.3%以下およびRe:2%以下を含有し、残部がN
i基および不可避的不純物からなることを特徴とするN
i基超合金。
2. By weight%, Co: 11% or more and 13% or less, Cr: 11% or more and 12.5% or less, Mo: 1% or more and 2% or less, W: 4.5% or more and 6.5% or less. , Al: 4.
5% or more and 5.5% or less, Ti: 2% or more and 3% or less, T
a: 4.5% or more and 6.5% or less, Hf: 0.1% or more and 0.3% or less, and Re: 2% or less, with the balance being N
N characterized by comprising i group and unavoidable impurities
i-based superalloy.
【請求項3】 請求項1または2記載のNi基超合金に
おいて、重量%で、C:0.5%以下、Zr:0.2%
以下およびB:0.1%以下添加することを特徴とする
Ni基超合金。
3. The Ni-based superalloy according to claim 1 or 2, wherein C: 0.5% or less and Zr: 0.2% by weight.
The following and B: Ni-based superalloys characterized by being added by 0.1% or less.
【請求項4】 Ni、Co、Cr、Mo、W、Al、T
i、Ta、ReおよびHfからなる材料を溶融および凝
固させてNi基超合金素体を形成し、このNi基超合金
素体を真空または不活性雰囲気内の環境下、1200℃
から1280℃までの温度域にて溶体化熱処理した後急
冷し、つづいて1000℃から1200℃までの温度域
にて1段時効熱処理した後、700℃から900℃まで
の温度域にて2段時効熱処理を施すことを特徴とするN
i基超合金の製造方法。
4. Ni, Co, Cr, Mo, W, Al, T
A material consisting of i, Ta, Re and Hf is melted and solidified to form a Ni-base superalloy body, and the Ni-base superalloy body is heated at 1200 ° C. in an environment of vacuum or an inert atmosphere.
Solution heat treatment in the temperature range from 1 to 1280 ° C, followed by quenching, followed by 1 stage aging heat treatment in the temperature range from 1000 ° C to 1200 ° C, 2 stages in the temperature range from 700 ° C to 900 ° C N characterized by aging heat treatment
Method for producing i-based superalloy.
【請求項5】 請求項4記載のNi基超合金の製造方法
において、Ni、Co、Cr、Mo、W、Al、Ti、
Ta、ReおよびHfからなる材料を用いて、請求項1
または2記載の成分組成を有するNi基単結晶超合金を
得ることを特徴とするNi基超合金の製造方法。
5. The method for producing a Ni-based superalloy according to claim 4, wherein Ni, Co, Cr, Mo, W, Al, Ti,
A material comprising Ta, Re and Hf is used.
Alternatively, a method for producing a Ni-base superalloy is characterized in that a Ni-base single crystal superalloy having the composition described in 2 is obtained.
【請求項6】 請求項4記載のNi基超合金の製造方法
において、Ni、Co、Cr、Mo、W、Al、Ti、
Ta、Re、Hf、C、ZrおよびBからなる材料を用
いて、請求項3記載の成分組成を有するNi基一方向凝
固超合金を得ることを特徴とするNi基超合金の製造方
法。
6. The method for producing a Ni-based superalloy according to claim 4, wherein Ni, Co, Cr, Mo, W, Al, Ti,
A method for producing a Ni-base superalloy, characterized in that a Ni-base unidirectionally solidified superalloy having a composition according to claim 3 is obtained using a material consisting of Ta, Re, Hf, C, Zr and B.
【請求項7】 請求項4から6までのいずれかに記載の
Ni基超合金の製造方法において、溶体化熱処理は10
時間以内とし、時効熱処理は30時間以内とすることを
特徴とするNi基超合金の製造方法。
7. The method for producing a Ni-base superalloy according to claim 4, wherein the solution heat treatment is 10 times.
The method for producing a Ni-base superalloy is characterized in that the heat treatment is performed within an hour and the aging heat treatment is performed within 30 hours.
【請求項8】 請求項7記載のNi基超合金の製造方法
において、溶体化熱処理は、最終溶体化温度まで2段か
ら4段までのいずれかの温度変化を施すことを特徴とす
るNi基超合金の製造方法。
8. The method for producing a Ni-base superalloy according to claim 7, wherein the solution heat treatment is performed by changing the temperature to any of 2 to 4 steps up to the final solution heat treatment temperature. Superalloy manufacturing method.
【請求項9】 請求項8記載のNi基超合金の製造方法
において、溶体化熱処理前に、溶体化熱処理温度の最終
溶体化温度に対し、40℃から60℃までの範囲の低温
度において1時間以上2時間以内で予備加熱処理を施す
ことを特徴とするNi基超合金の製造方法。
9. The method for producing a Ni-base superalloy according to claim 8, wherein before the solution heat treatment, 1 at a low temperature in the range of 40 ° C. to 60 ° C. with respect to the final solution heat treatment temperature of the solution heat treatment temperature. A method for producing a Ni-base superalloy, which comprises performing a preheating treatment for not less than 2 hours and not more than 2 hours.
【請求項10】 構成材料が請求項1から3までのいず
れかに記載のNi基単結晶超合金またはNi基一方向凝
固超合金のNi基超合金により構成されたガスタービン
部品。
10. A gas turbine component whose constituent material is composed of the Ni-based single crystal superalloy or the Ni-based unidirectionally solidified superalloy as described in any one of claims 1 to 3.
【請求項11】 請求項4から9までのいずれかに記載
の製造方法で作製されたNi基超合金により構成された
ガスタービン部品。
11. A gas turbine component made of a Ni-base superalloy manufactured by the manufacturing method according to any one of claims 4 to 9.
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