JP2001303152A - Iridium based cemented carbide - Google Patents

Iridium based cemented carbide

Info

Publication number
JP2001303152A
JP2001303152A JP2000120110A JP2000120110A JP2001303152A JP 2001303152 A JP2001303152 A JP 2001303152A JP 2000120110 A JP2000120110 A JP 2000120110A JP 2000120110 A JP2000120110 A JP 2000120110A JP 2001303152 A JP2001303152 A JP 2001303152A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
alloy
iridium
boron
added
wppm
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP2000120110A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP3413488B2 (en
Inventor
Yoko Mitarai
容子 御手洗
Tsukimine Tani
月峰 谷
Yoshiichi Ro
芳一 呂
Koji Harada
広史 原田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
National Institute for Materials Science
Original Assignee
National Institute for Materials Science
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by National Institute for Materials Science filed Critical National Institute for Materials Science
Priority to JP2000120110A priority Critical patent/JP3413488B2/en
Publication of JP2001303152A publication Critical patent/JP2001303152A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP3413488B2 publication Critical patent/JP3413488B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Turbine Rotor Nozzle Sealing (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To produce an iridium based cemented carbide which has excellent high temperature strength, or higher strength and in which grain boundaries are strengthened, and intergranular cracking is suppressed. SOLUTION: In the iridium based cemented carbide having a composition consisting of iridium as a base, to which one or more kinds of metals selected from the metallic groups consisting of vanadium, titanium, niobium, tantalum, hafnium and zirconium are added by 2 to 22 atomic %, and in which precipitates having an LI2 structure are comformably precipitated into a base phase having an fcc structure, further, carbon or boron (in the case of boron, by 200 wppm at most) in a trace amount by which a third phase does not appear is added.

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】この出願の発明は、高融点超
合金に関するものである。さらに詳しくは、この出願の
発明は、優れた高温強度はそのままに、若しくはより高
い強度を実現するとともに、粒界が強化され、粒界割れ
の抑制されたイリジウム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 high melting point superalloy. More specifically, the invention of this application relates to an iridium-based superalloy in which excellent high-temperature strength is maintained or higher strength is achieved, and grain boundaries are strengthened and grain boundary cracks are suppressed.

【0002】[0002]

【従来の技術とその課題】発電用ガスタービン、ジェッ
トエンジン、ロケットエンジン等の高温機器に用いられ
るタービンブレード、タービンベーン等の部材は高温・
高応力下で使用される。従来、これらタービンブレー
ド、タービンベーン等の部材には、高い耐熱性を有し、
高温強度にも優れたニッケル基超合金が適用されてい
る。このニッケル基超合金は、ニッケルをベースに、コ
バルト、クロム、モリブデン、タングステン、アルミニ
ウム、チタン、タンタル、ニオブ、レニウム、ハフニウ
ム等を主要構成元素として含有する合金であり、その耐
用温度は約1100℃である。
2. Description of the Related Art Components such as turbine blades and turbine vanes used in high-temperature equipment such as gas turbines for power generation, jet engines, rocket engines, etc.
Used under high stress. Conventionally, members such as these turbine blades and turbine vanes have high heat resistance,
A nickel-base superalloy that is excellent in high-temperature strength is applied. This nickel-base superalloy is an alloy containing cobalt, chromium, molybdenum, tungsten, aluminum, titanium, tantalum, niobium, rhenium, hafnium and the like as main constituent elements based on nickel, and has a service temperature of about 1100 ° C. It is.

【0003】一方、タービンブレード、タービンベーン
等の部材の使用温度は年々過酷になってきている。それ
と言うのも、燃焼ガス温度を高めることが、高温機器の
出力及び熱効率をさらに高めるのに最も効果的な対応だ
からである。したがって、タービンブレード、タービン
ベーン等の部材にはより高い高温強度が要求され、これ
はとりもなおさず、それら部材に適用される材料の高温
強度並びに高温腐食性の改善が必要不可欠であることを
意味する。
On the other hand, the operating temperatures of members such as turbine blades and turbine vanes are becoming severer year by year. This is because increasing the combustion gas temperature is the most effective way to further increase the output and thermal efficiency of high temperature equipment. Accordingly, members such as turbine blades and turbine vanes are required to have higher high-temperature strength, and this is not necessary, and it is necessary to improve the high-temperature strength and high-temperature corrosiveness of the materials applied to these members. means.

【0004】そこでこの出願の発明の発明者等は、ニッ
ケル基超合金を上回る特性を有する合金としてイリジウ
ム基超合金をこれまでに提案している。イリジウムは高
温で強度が高く、耐酸化性に優れた貴金属であり、これ
をベースとするイリジウム基超合金はfcc+Ll2の二相整
合組織を持つ。
Therefore, the inventors of the present invention have proposed an iridium-based superalloy as an alloy having characteristics exceeding those of a nickel-based superalloy. Iridium is a noble metal having high strength at high temperature and excellent oxidation resistance, and an iridium-based superalloy based on this has a two-phase coherent structure of fcc + Ll 2 .

【0005】だが、このイリジウム基超合金について
は、その後の研究により、粒界が必ずしも強くなく、粒
界割れを起こしやすいことが見出された。
However, subsequent studies have found that this iridium-based superalloy does not always have a strong grain boundary and is susceptible to grain boundary cracking.

【0006】この出願の発明は、以上の通りの事情に鑑
みてなされたものであり、優れた高温強度はそのまま
に、若しくはより高い強度を実現するとともに、粒界が
強化され、粒界割れの抑制されたイリジウム基超合金を
提供することを目的としている。
[0006] The invention of this application has been made in view of the circumstances described above, and while maintaining excellent high-temperature strength or realizing higher strength, grain boundaries are strengthened and grain boundary cracking is prevented. It is intended to provide a suppressed iridium-based superalloy.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】この出願の発明は、上記
の課題を解決するものとして、イリジウムをベースと
し、これにバナジウム、チタン、ニオブ、タンタル、ハ
フニウム、及びジルコニウムからなる金属群から選択さ
れる1種以上の金属が2〜22原子%添加され、fcc構
造を持つ母相中にLl2構造を持つ析出物が整合して析出
したイリジウム基超合金であって、さらにカーボンが、
第三相が出現しない量において微量添加されていること
を特徴としているイリジウム基超合金(請求項1)を提
供する。
The invention of the present application solves the above-mentioned problems by selecting a metal group based on iridium from vanadium, titanium, niobium, tantalum, hafnium, and zirconium. An iridium-based superalloy in which one or more metals are added in an amount of 2 to 22 atomic% and precipitates having an Ll 2 structure are consistently precipitated in a matrix having an fcc structure,
An iridium-based superalloy (Claim 1) is characterized in that it is added in a small amount so that the third phase does not appear.

【0008】またこの出願の発明は、イリジウムをベー
スとし、これにバナジウム、チタン、ニオブ、タンタ
ル、ハフニウム、及びジルコニウムからなる金属群から
選択される1種以上の金属が2〜22原子%添加され、
fcc構造を持つ母相中にLl2構造を持つ析出物が整合して
析出したイリジウム基超合金であって、さらにボロンが
最大で200wppm添加されていることを特徴としているイ
リジウム基超合金(請求項2)を提供する。
Further, the invention of this application is based on iridium to which 2 to 22 atomic% of one or more metals selected from the group consisting of vanadium, titanium, niobium, tantalum, hafnium and zirconium is added. ,
An iridium-based superalloy in which precipitates having an Ll 2 structure are aligned and precipitated in a matrix having an fcc structure, and further characterized in that boron is added at a maximum of 200 wppm (claim Item 2) is provided.

【0009】さらにこの出願の発明は、以上のイリジウ
ム基超合金において、Ll2構造を持つ析出物の体積率が
20〜80%であること(請求項3)を好ましい態様と
して提供する。
Further, the invention of this application provides, as a preferred embodiment, that in the above iridium-based superalloy, the volume ratio of the precipitate having the Ll 2 structure is 20 to 80% (claim 3).

【0010】[0010]

【発明の実施の形態】いわゆるイリジウム基超合金は、
イリジウム(Ir)をベースとし、これにバナジウム(V)、
チタン(Ti)、ニオブ(Nb)、タンタル(Ta)、ハフニウム(H
f)、及びジルコニウム(Zr)からなる金属群から選択され
る1種以上の金属が2〜22原子%添加され、fcc構造
を持つ母相中にLl2構造を持つ析出物が整合して析出し
た合金である。Ll2構造を持つ析出物が母相に整合して
析出すると、母相と析出物の界面に歪みがたまり、合金
の強度が増大する。たとえLl2構造を持つ析出物が析出
しても、界面が整合しないと高強度は得られない。つま
り、合金の強度は整合界面の量によって決まると考えら
れる。そこで、この出願の発明のイリジウム基超合金で
は、強度を十分なものとするための好ましい条件とし
て、Ll2構造を持つ析出物の体積率が20%以上80%
以下であることが例示される。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION A so-called iridium-based superalloy is:
Based on iridium (Ir), with vanadium (V),
Titanium (Ti), niobium (Nb), tantalum (Ta), hafnium (H
f) and at least one metal selected from the group consisting of zirconium (Zr) is added in an amount of 2 to 22 atomic%, and a precipitate having an Ll 2 structure is deposited in a matrix having an fcc structure in a consistent manner. Alloy. When the precipitate having the Ll 2 structure is deposited in conformity with the parent phase, strain accumulates at the interface between the parent phase and the precipitate, and the strength of the alloy increases. Even if a precipitate having an Ll 2 structure is deposited, high strength cannot be obtained unless the interface is matched. That is, it is considered that the strength of the alloy is determined by the amount of the matching interface. Therefore, in the iridium-based superalloy of the invention of the present application, as a preferable condition for achieving sufficient strength, the volume ratio of the precipitate having the Ll 2 structure is 20% or more and 80% or more.
The following is exemplified.

【0011】そして、この出願の発明のイリジウム基超
合金では、カーボン(C)又はボロン(B)が、第三相が出現
しない量において微量添加される。ボロン(B)の添加量
は200wppmが最大である。一方、カーボン(C)は、後述の
実施例に示すように、4000wppmの添加も可能である。こ
のようなカーボン又はボロンの微量添加は、優れた高温
強度をそのままに、若しくはより高い強度を実現すると
ともに、イリジウム基超合金の粒界を改善し、粒界割れ
を抑制するのに有効となる。第三相が出現すると、合金
の強度は劇的に低下する。
[0011] In the iridium-based superalloy of the present invention, a small amount of carbon (C) or boron (B) is added in such an amount that the third phase does not appear. The maximum amount of boron (B) added is 200 wppm. On the other hand, carbon (C) can be added in an amount of 4000 wppm as shown in Examples described later. Such a small amount of carbon or boron is effective in improving the grain boundaries of the iridium-based superalloy and suppressing grain boundary cracks, while maintaining excellent high-temperature strength or realizing higher strength. . When the third phase appears, the strength of the alloy drops dramatically.

【0012】以下に、この出願の発明のイリジウム基超
合金の実施例を示す。
Examples of the iridium-based superalloy of the present invention will be described below.

【0013】[0013]

【実施例】[Ir−Nb−C合金]真空炉中アルゴン雰囲気
下にアーク溶融によりインゴットとして作製したIr−15
at%(8wt%)Nb合金に、アーク溶融によりカーボン(C)
を100, 500, 4000wppm添加し、Ir−15at%−Cの三元合
金のサンプルを作製した。そして、その金属組織と強度
を調べた。
EXAMPLE [Ir-Nb-C alloy] Ir-15 produced as an ingot by arc melting in an argon atmosphere in a vacuum furnace.
At% (8 wt%) Nb alloy is carbon melted by arc melting
Was added to prepare a sample of a ternary alloy of Ir-15at% -C. Then, the metal structure and the strength were examined.

【0014】図1a〜cは、それぞれ、1300℃で100時
間熱処理した後のサンプルの金属組織を示した図面に代
わる走査電子顕微鏡(SEM)写真である。図1aはIr
−15at%Nb−100wppmCの金属組織を、図1bはIr−15at
%Nb−500wppmCの金属組織を、そして、図1c はIr−1
5at%Nb−4000wppmCの金属組織をそれぞれ示している。
FIGS. 1a to 1c are scanning electron microscope (SEM) photographs instead of drawings each showing a metal structure of a sample after heat treatment at 1300 ° C. for 100 hours. FIG. 1a shows Ir
-15at% Nb-100wppmC metal structure, FIG. 1b shows Ir-15at
% Nb-500 wppm C metallurgical structure, and FIG.
The metal structures of 5 at% Nb-4000 wppm C are shown.

【0015】これら図1a〜cから確認されるように、
Ir−15at%Nb−C合金の金属組織は樹枝状組織である
が、いずれの樹枝状組織内にもfcc+Ll2の微細な整合組
織が形成されている。
As can be seen from FIGS. 1a to 1c,
The metal structure of the Ir-15at% Nb-C alloy is a dendritic structure, and a fine matched structure of fcc + Ll 2 is formed in each of the dendritic structures.

【0016】図2a、図2bは、それぞれ、上記Ir−15
at%Nb−500wppmC 合金サンプル、Ir−15at%Nb−4000w
ppmC 合金サンプルについて、1800℃で72時間熱処理
した後の金属組織を示した図面に代わる走査電子顕微鏡
(SEM)写真である。
FIGS. 2A and 2B show the above Ir-15, respectively.
at% Nb-500wppmC alloy sample, Ir-15at% Nb-4000w
It is a scanning electron microscope (SEM) photograph instead of a drawing showing a metal structure after heat-treating a ppmC alloy sample at 1800 ° C for 72 hours.

【0017】図2a及び図2bに示されているように、
立方体状の整合析出した析出物が存在し、整合組織の安
定性が確認される。
As shown in FIGS. 2a and 2b,
Precipitates of cubic coherent precipitation are present, confirming the stability of the coherent structure.

【0018】図3は、Ir−15at%Nb−100wppmC合金、Ir
−15at%Nb−500wppmC合金、及びIr−15at%Nb−4000wp
pmC合金の1200℃までの強度を示したグラフである。図
3には、また、比較のために、カーボン未添加のIr−15
at%Nb合金の強度を合わせて示してもいる。
FIG. 3 shows an Ir-15 at% Nb-100 wppm C alloy, Ir
-15at% Nb-500wppmC alloy and Ir-15at% Nb-4000wp
5 is a graph showing the strength of a pmC alloy up to 1200 ° C. FIG. 3 also shows, for comparison, Ir-15 without carbon addition.
It also shows the strength of the at% Nb alloy.

【0019】この図3から明らかなように、上記三元合
金はいずれも、測定したすべての温度にわたって二元合
金のIr−15at%Nb合金に比べ高い強度を示している。カ
ーボンの添加がより高い高温強度を実現することが確認
される。
As apparent from FIG. 3, all of the above ternary alloys show higher strength than the binary alloy Ir-15at% Nb alloy at all measured temperatures. It is confirmed that the addition of carbon achieves higher high-temperature strength.

【0020】図4a〜cは、それぞれ、図1a〜cに示
した合金サンプルの破断面の金属組織を示した図面に代
わる走査電子顕微鏡(SEM)写真である。
FIGS. 4a to 4c are scanning electron microscope (SEM) photographs instead of drawings showing the microstructures of fractured surfaces of the alloy samples shown in FIGS. 1a to 1c, respectively.

【0021】図4aから確認されるように、カーボンが
100wppm添加されたIr−15at%Nb−C合金では粒内割れが
発生している。しかしかながら、粒界割れも発生してお
り、破壊は粒界割れと流内割れの混合モードとなってい
る。一方、カーボンが500及び4000wppm添加されたIr−1
5at%Nb−C合金では完全に粒内割れとなっている。以上
から、イリジウム基超合金の粒界の性質がカーボンの添
加によって改善されることが確認される。[Ir−Nb−B
合金]イリジウムを99.99wt%、ニオブを99.98wt%、ボ
ロン(B)を99.5wt%含む原料を用い、まず、Ir−15at
%Nb合金を真空炉中アルゴン雰囲気下にアーク溶融によ
り50gのボタンインゴットとして作製した。次いでこのI
r−15at%Nbにアーク溶融によりボロンを80,200,50
0,2000wppm添加した。そして、それぞれのインゴット
から高さ6mm、直径3mmの供試片を電子放電切削加工に
より切り出した。これを1300℃で72時間焼き鈍しし、
次いで3×10-4Paの真空下に炉冷した後、表面を研磨
し、さらに5%HCl−エタノール溶液中で電解エッチン
グを行った。
As can be seen from FIG.
In the Ir-15at% Nb-C alloy to which 100 wppm was added, intragranular cracking occurred. However, grain boundary cracking has also occurred, and fracture is in a mixed mode of grain boundary cracking and flow cracking. On the other hand, Ir-1 added with 500 and 4000 wppm of carbon
The 5 at% Nb-C alloy is completely transgranular. From the above, it is confirmed that the properties of the grain boundaries of the iridium-based superalloy are improved by the addition of carbon. [Ir-Nb-B
Alloy] A raw material containing 99.99 wt% of iridium, 99.98 wt% of niobium, and 99.5 wt% of boron (B).
% Nb alloy was produced as a 50 g button ingot by arc melting in an argon atmosphere in a vacuum furnace. Then this I
Boron 80, 200, 50 by arc melting to r-15at% Nb
0,2000 wppm was added. Then, a test piece having a height of 6 mm and a diameter of 3 mm was cut out from each ingot by electronic discharge cutting. This is annealed at 1300 ° C for 72 hours,
Next, after furnace cooling under a vacuum of 3 × 10 −4 Pa, the surface was polished, and electrolytic etching was performed in a 5% HCl-ethanol solution.

【0022】このようにして作製した供試片に圧縮試験
を行った。圧縮試験は、空気中で20〜1200℃で行い、初
期ひずみ速度は3.0×10-4s-1とした。試験温度には炉中
で12〜20分間で上昇させ、温度分布を均一とするた
めに、荷重を加える前にその温度に5分間保持した。
A compression test was performed on the test piece thus manufactured. The compression test was performed in air at 20 to 1200 ° C., and the initial strain rate was 3.0 × 10 −4 s −1 . The test temperature was raised in the furnace in 12 to 20 minutes and held at that temperature for 5 minutes before applying a load in order to make the temperature distribution uniform.

【0023】また、供試片の室温延性を測定した。圧縮
試験中に得られた荷重−変形曲線から圧縮歪みを決定し
た。
The ductility of the test piece at room temperature was measured. The compression strain was determined from the load-deformation curve obtained during the compression test.

【0024】さらに、供試片の微細組織、圧縮試験後の
破断面をそれぞれ走査電子顕微鏡(SEM)、走査電子
顕微鏡(SEM)を用いて観察した。組織を構成する相
の組成はエネルギー分散型X線分析(EDS)により同
定した。
Further, the fine structure of the test piece and the fracture surface after the compression test were observed using a scanning electron microscope (SEM) and a scanning electron microscope (SEM), respectively. The composition of the phases constituting the tissue was identified by energy dispersive X-ray analysis (EDS).

【0025】図5a〜eは、それぞれ、1300℃72時間
の時効処理を行った合金の金属組織を示した図面に代わ
る走査電子顕微鏡(SEM)写真である。
FIGS. 5a to 5e are scanning electron microscope (SEM) photographs instead of drawings, each showing the metal structure of the alloy subjected to aging treatment at 1300 ° C. for 72 hours.

【0026】図5aはボロン未添加のIr−15at%Nb合金
の金属組織であり、図5b〜図5eは、ボロンの添加量
がそれぞれ80,200,500,2000wppmのIr−15atNb−B合
金の金属組織である。
FIG. 5A shows the metal structure of an Ir-15 at% Nb alloy without boron, and FIGS. 5B to 5E show the structures of Ir-15atNb-B alloys with boron addition amounts of 80, 200, 500 and 2000 wppm, respectively. It is a metal structure.

【0027】図5aから確認されるように、Ir−15at%
Nb合金の金属組織は樹枝状組織であり、樹枝状晶の芯部
には、およそ400nmのLl2相を含むfcc/Ll2(Ir/Ir3Nb)
の2相構造が見られる。ボロンが添加されたIr−15at%
Nb−B合金では、添加量が200wppm以下(ずなわち、図5
b及び図5c)において樹枝状組織が維持され、Ll2
の大きさもボロン未添加のIr−15at%Nb合金における大
きさとほぼ同じである。また、微細な棒状及び板状のラ
メラ構造が芯部に現れ、このラメラ構造は、ボロンの添
加量の増加につれて粗くなる。ところが、ボロンの添加
量が500wppmになると(すなわち、図5d)、Ll2相及び
ラメラ構造の大きさは増大する一方で、これらの相の領
域が減少する。ボロンの添加量が2000wppmの合金では
(すなわち、図5e)、fcc/Ll22相構造、ラメラ構造
のどちらも消失する。
As can be seen from FIG. 5a, Ir-15 at%
The metallic structure of the Nb alloy is a dendritic structure, and the core of the dendritic crystal has fcc / Ll 2 (Ir / Ir 3 Nb) containing an Ll 2 phase of about 400 nm.
The two-phase structure is seen. Ir-15at% with boron added
In the case of the Nb-B alloy, the addition amount is 200 wppm or less (ie, FIG.
5b) and the dendritic structure is maintained, and the size of the Ll 2 phase is almost the same as the size of the boron-free Ir-15at% Nb alloy. Also, fine rod-like and plate-like lamellar structures appear in the core, and the lamellar structures become coarser as the added amount of boron increases. However, when the added amount of boron reaches 500 wppm (ie, FIG. 5 d), the size of the Ll 2 phase and the lamellar structure increases, while the area of these phases decreases. In an alloy containing 2,000 wppm of boron (ie, FIG. 5E), both the fcc / Ll 2 two-phase structure and the lamellar structure disappear.

【0028】図6は、室温及び1200℃における耐力及び
室温延性をボロン(B)の添加量との関係において示した
グラフである。
FIG. 6 is a graph showing the yield strength at room temperature and 1200 ° C. and the ductility at room temperature in relation to the amount of boron (B) added.

【0029】室温における耐力はボロンの添加にともな
って増大し、200wppmの時、耐力はボロン未添加の耐力
の2倍となり、2400MPaに達する。一方、ボロンの添加
量が200wppmを超えると、耐力は減少し、2000wppmでは
未添加の時よりも低くなる。1200℃における耐力もまた
ボロンの添加にともなって増大し、200wppmの時、ピー
クとなり、1410MPaを示す。添加量が500wppmとなると、
耐力は急激に低下し、未添加の耐力の半分の500MPaとな
る。
The proof stress at room temperature increases with the addition of boron. At 200 wppm, the proof stress is twice the proof stress without boron, reaching 2400 MPa. On the other hand, when the amount of boron exceeds 200 wppm, the proof stress decreases, and when the amount of boron is 2000 wppm, the yield becomes lower than when no boron is added. The proof stress at 1200 ° C. also increases with the addition of boron, peaking at 200 wppm and showing 1410 MPa. When the addition amount becomes 500 wppm,
The yield strength drops sharply to 500 MPa, half of the unadded yield strength.

【0030】ボロンの添加は圧縮延性にはほとんど影響
を与えないが、添加量が80wppmの時、圧縮延性は8%と
なる。
The addition of boron hardly affects the compression ductility, but when the addition amount is 80 wppm, the compression ductility becomes 8%.

【0031】図7a〜eは、それぞれ、室温での圧縮試
験において破壊した供試片の破断面を示した図面に代わ
る走査電子顕微鏡(SEM)写真である。
FIGS. 7a to 7e are scanning electron microscope (SEM) photographs instead of drawings, each showing a fracture surface of a test piece broken in a compression test at room temperature.

【0032】図7aはボロン未添加の供試片の破断面で
あり、図7b〜図7eは、ボロン添加量がそれぞれ80,
200,500,2000wppmの供試片の破断面である。
FIG. 7A is a fractured surface of a specimen to which boron is not added, and FIGS.
The fracture surface of 200, 500 and 2000 wppm specimens.

【0033】ボロン未添加のIr−15at%Nb合金は、主に
粒界割れにより破壊している(図7a)。これに対し、
ボロンが添加されたIr−15at%Nb−B合金は粒内破壊を
示している。粒内破壊は結晶学的な見地から特徴付けら
れ、へき開破壊と類似するリバー・パターンを示す。添
加量が2000wppmのIr−15at%Nb−2000wppmB合金(図7
e)には、図中に矢印で示したような明るい相がいくつ
か粒界に沿って観察される。エネルギー分散型X線分析
(EDS)によると、この相はボロン及びイリジウムを
より多く含んでいる。このことは、Ir−15at%Nb合金に
おいてボロンは粒界に偏析することを意味する。[Ir−
Hf−B合金]ニオブ(Nb)に代え、ハフニウム(Hf)を15at
%含むIr−15at%Hf合金に、上記Ir−15at%Nb合金と同
様にボロン(B)を添加し、合金の金属組織の観察、圧縮
試験及び破断面の観察を行った。
The boron-free Ir-15at% Nb alloy is broken mainly by intergranular cracking (FIG. 7a). In contrast,
The boron-added Ir-15at% Nb-B alloy shows intragranular fracture. Intragranular fracture is characterized from a crystallographic point of view and shows a river pattern similar to cleavage fracture. Ir-15at% Nb-2000wppmB alloy with the addition amount of 2000wppm (Fig. 7
In e), several bright phases as shown by arrows in the figure are observed along the grain boundaries. According to energy dispersive X-ray analysis (EDS), this phase is richer in boron and iridium. This means that boron segregates at the grain boundary in the Ir-15at% Nb alloy. [Ir-
Hf-B alloy] Hafnium (Hf) 15at instead of niobium (Nb)
% Of Ir-15at% Hf alloy, boron (B) was added in the same manner as the Ir-15at% Nb alloy, and the metal structure of the alloy, the compression test, and the fracture surface were observed.

【0034】図8a〜cは、それぞれ、ボロン未添加、
ボロン添加量が200,500wppmのIr−15at%Hf合金の1300
℃で100時間熱処理した後の金属組織を示した図面に代
わる走査電子顕微鏡(SEM)写真である。
FIGS. 8a to 8c show boron-free,
Boron added 200,500wppm Ir-15at% Hf alloy 1300
FIG. 3 is a scanning electron microscope (SEM) photograph as a substitute for a drawing showing a metal structure after heat treatment at 100 ° C. for 100 hours.

【0035】これら図8a〜cから確認されるように、
ボロンの添加によっても金属組織は樹枝状組織を示し、
樹枝状組織内にはfcc+Ll2の微細な整合組織が形成され
ている。
As can be seen from FIGS. 8a to 8c,
Even with the addition of boron, the metal structure shows a dendritic structure,
In the dendritic tissue, a fine matched texture of fcc + Ll 2 is formed.

【0036】図9は、室温及び1200℃における耐力及び
室温延性をボロン(B)の添加量との関係において示し
たグラフである。
FIG. 9 is a graph showing the yield strength at room temperature and 1200 ° C. and the ductility at room temperature in relation to the amount of boron (B) added.

【0037】Ir−15at%Nb合金と同様に、室温における
耐力は、ボロンの添加にともなって増大し、200wppmの
時ピークとなり、2300MPaに達する。一方、ボロンの添
加量が200wppmを超えると、耐力は減少し、2000wppmで
は未添加の時より低くなる。1200℃における耐力もまた
ボロンの添加にともなって増大し、200wppmの時ピーク
となり、1420MPaを示す。添加量が500wppmとなると、耐
力は急激に低下し、500MPaとなる。
Like the Ir-15at% Nb alloy, the proof stress at room temperature increases with the addition of boron, peaks at 200 wppm, and reaches 2300 MPa. On the other hand, when the amount of boron exceeds 200 wppm, the proof stress decreases, and when the amount of boron is 2000 wppm, the yield becomes lower than when no boron is added. The proof stress at 1200 ° C. also increases with the addition of boron, peaking at 200 wppm and showing 1420 MPa. When the addition amount becomes 500 wppm, the proof stress rapidly decreases to 500 MPa.

【0038】ボロンの添加は圧縮延性にはほとんど影響
を与えないが、添加量が200wppmの時、圧縮延性は8%
となる。
The addition of boron hardly affects the compression ductility, but when the addition amount is 200 wppm, the compression ductility is 8%.
Becomes

【0039】図10a〜eは、それぞれ、室温での圧縮
試験において破壊した供試片の破断面を示した図面に代
わる走査電子顕微鏡(SEM)写真である。
FIGS. 10a to 10e are scanning electron microscope (SEM) photographs instead of drawings, each showing a fracture surface of a test piece broken in a compression test at room temperature.

【0040】図10aはボロン未添加の供試片の破断面
であり、図10b〜図10dは、ボロン添加量がそれぞ
れ200,500,2000wppmの供試片の破断面である。
FIG. 10a is a fractured surface of a specimen without boron addition, and FIGS. 10b to 10d are fractured surfaces of specimens with boron addition amounts of 200, 500 and 2000 wppm, respectively.

【0041】Ir−15at%Nb合金と同様に、Ir−15at%Hf
合金においても、ボロン未添加の合金は主に粒界割れに
より破壊している(図10a)。これに対し、ボロンが
添加されたIr−15at%Nb−B合金では粒内割れが起きて
いる。
As in the case of the Ir-15at% Nb alloy, the Ir-15at% Hf
Also in the alloy, the alloy without boron is broken mainly by intergranular cracking (FIG. 10a). On the other hand, in the Ir-15at% Nb-B alloy to which boron is added, intragranular cracking occurs.

【0042】勿論、この出願の発明は、以上の実施例に
よって限定されるものではない。組成、製造方法等の細
部については様々な態様が可能であることは言うまでも
ない。
Of course, the invention of this application is not limited by the above embodiments. It goes without saying that various aspects are possible for details such as composition and manufacturing method.

【0043】[0043]

【発明の効果】以上詳しく説明した通り、この出願の発
明によって、優れた高温強度はそのままに、若しくはよ
り高い強度を実現するとともに、粒界が強化され、粒界
割れの抑制されたイリジウム基超合金が提供される。ニ
ッケル基超合金に代わる高温・高応力下で使用される部
材用の材料としてその適用が期待される。
As described in detail above, according to the invention of this application, excellent high-temperature strength is maintained as it is, or higher strength is realized, and at the same time, the iridium-based superalloy in which grain boundaries are strengthened and grain boundary cracks are suppressed is suppressed. An alloy is provided. It is expected to be applied as a material for members used under high temperature and high stress in place of nickel-base superalloy.

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

【図1】a〜cは、それぞれ、1300℃で100時間熱処理
した後のIr−15at%Nb−C合金の金属組織を示した図面
に代わる走査電子顕微鏡(SEM)写真である。
FIGS. 1A to 1C are scanning electron microscope (SEM) photographs each showing a metal structure of an Ir-15 at% Nb-C alloy after heat treatment at 1300 ° C. for 100 hours.

【図2】a、bは、それぞれ、Ir−15at%Nb−500wppmC
合金、Ir−15at%Nb−4000wppmC合金について1800℃で
72時間熱処理した後の金属組織を示した図面に代わる
走査電子顕微鏡(SEM)写真である。
[FIG. 2] a and b are Ir-15 at% Nb-500 wppmC, respectively.
It is a scanning electron microscope (SEM) photograph instead of a drawing which showed a metal structure after heat-treating at 1800 ° C for 72 hours for an alloy and Ir-15at% Nb-4000wppmC alloy.

【図3】Ir−15at%Nb−100wppmC合金、Ir−15at%Nb−
500wppmC合金、及びIr−15at%Nb−4000wppmC合金の120
0℃までの強度を、Ir−15at%Nb合金の強度とともに示
したグラフである。
FIG. 3 Ir-15at% Nb-100wppmC alloy, Ir-15at% Nb-
500wppmC alloy and Ir-15at% Nb-4000wppmC alloy
5 is a graph showing the strength up to 0 ° C. together with the strength of an Ir-15 at% Nb alloy.

【図4】a〜cは、それぞれ、図1a〜cに示した合金
サンプルの破壊面の金属組織を示した図面に代わる走査
電子顕微鏡(SEM)写真である。
FIGS. 4a to 4c are scanning electron microscope (SEM) photographs instead of drawings showing the metal structures of the fracture surfaces of the alloy samples shown in FIGS. 1a to 1c, respectively.

【図5】a〜eは、それぞれ、1300℃72時間の時効処
理を行った後のIr−15at%Nb合金及びIr−15at%Nb− C
合金の金属組織を示した図面に代わる走査電子顕微鏡
(SEM)写真である。
5A to 5E respectively show Ir-15at% Nb alloy and Ir-15at% Nb-C after aging treatment at 1300 ° C. for 72 hours.
It is a scanning electron microscope (SEM) photograph instead of the drawing which showed the metal structure of the alloy.

【図6】室温及び1200℃におけるIr−15at%Nb合金の耐
力及び室温延性をボロンの添加量との関係において示し
たグラフである。
FIG. 6 is a graph showing the yield strength and room temperature ductility of an Ir-15 at% Nb alloy at room temperature and 1200 ° C. in relation to the amount of boron added.

【図7】a〜eは、それぞれ、室温での圧縮試験におい
て破壊したIr−15at%Nb合金供試片及びIr−15at%Nb−
B合金供試片の破断面を示した図面に代わる走査電子顕
微鏡(SEM)写真である。
FIGS. 7A to 7E show Ir-15at% Nb alloy test pieces and Ir-15at% Nb- specimens broken in a compression test at room temperature, respectively.
It is a scanning electron microscope (SEM) photograph instead of the drawing which showed the fracture surface of the B alloy test piece.

【図8】a〜cは、それぞれ、ボロン未添加、ボロン添
加量が200,500wppmのIr−15at%Hf合金の1300℃で100
時間熱処理した後の金属組織を示した図面に代わる走査
電子顕微鏡(SEM)写真である。
FIGS. 8a to 8c show the results of Ir-15 at% Hf alloy containing no boron and 200, 500 wppm of boron at 1300 ° C., respectively.
5 is a scanning electron microscope (SEM) photograph as a substitute for a drawing showing a metal structure after heat treatment for an hour.

【図9】室温及び1200℃におけるIr−15at%Hf合金の耐
力及び室温延性をボロンの添加量との関係において示し
たグラフである。
FIG. 9 is a graph showing the yield strength and room temperature ductility of an Ir-15 at% Hf alloy at room temperature and 1200 ° C. in relation to the amount of boron added.

【図10】a〜dは、それぞれ、室温での圧縮試験にお
いて破壊したIr−15at%Hf合金供試片及びIr−15at%Hf
−B合金供試片の破断面を示した図面に代わる走査電子
顕微鏡(SEM)写真である。
FIGS. 10A to 10D are Ir-15 at% Hf alloy test pieces and Ir-15 at% Hf fractured in a compression test at room temperature, respectively.
4 is a scanning electron microscope (SEM) photograph replacing a drawing showing a fracture surface of a -B alloy test piece.

フロントページの続き (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Continued on the front page (72) Inventor Hiroshi Harada 1-2-1 Sengen, Tsukuba, Ibaraki Pref.

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 イリジウムをベースとし、これにバナジ
ウム、チタン、ニオブ、タンタル、ハフニウム、及びジ
ルコニウムからなる金属群から選択される1種以上の金
属が2〜22原子%添加され、fcc構造を持つ母相中にL
l2構造を持つ析出物が整合して析出したイリジウム基超
合金であって、さらにカーボンが、第三相が出現しない
量において微量添加されていることを特徴としているイ
リジウム基超合金。
1. An fcc structure based on iridium, wherein at least one metal selected from the group consisting of vanadium, titanium, niobium, tantalum, hafnium and zirconium is added to the iridium base in an amount of 2 to 22 atomic%. L in mother phase
A iridium-base superalloy precipitates are precipitated in alignment with l 2 structure, further carbon, iridium-base superalloy third phase is characterized by being trace amount in the amounts do not appear.
【請求項2】 イリジウムをベースとし、これにバナジ
ウム、チタン、ニオブ、タンタル、ハフニウム、及びジ
ルコニウムからなる金属群から選択される1種以上の金
属が2〜22原子%添加され、fcc構造を持つ母相中にL
l2構造を持つ析出物が整合して析出したイリジウム基超
合金であって、さらにボロンが最大で200wppm添加され
ていることを特徴としているイリジウム基超合金。
2. An fcc structure based on iridium to which 2 to 22 atomic% of at least one metal selected from the group consisting of vanadium, titanium, niobium, tantalum, hafnium and zirconium is added. L in mother phase
An iridium-based superalloy in which precipitates having an l 2 structure are aligned and deposited, and further characterized in that boron is added at a maximum of 200 wppm.
【請求項3】 Ll2構造を持つ析出物の体積率が20〜
80%である請求項1又は2記載のイリジウム基超合
金。
3. The volume fraction of the precipitate having an Ll 2 structure is 20 to 20.
The iridium-based superalloy according to claim 1 or 2, which is 80%.
JP2000120110A 2000-04-20 2000-04-20 Iridium-based superalloys Expired - Lifetime JP3413488B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2000120110A JP3413488B2 (en) 2000-04-20 2000-04-20 Iridium-based superalloys

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2000120110A JP3413488B2 (en) 2000-04-20 2000-04-20 Iridium-based superalloys

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2001303152A true JP2001303152A (en) 2001-10-31
JP3413488B2 JP3413488B2 (en) 2003-06-03

Family

ID=18630978

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2000120110A Expired - Lifetime JP3413488B2 (en) 2000-04-20 2000-04-20 Iridium-based superalloys

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP3413488B2 (en)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1294286C (en) * 2005-04-20 2007-01-10 北京航空航天大学 Iridium hafnium niobium high temperature alloy materials and method for preparing same
WO2007091576A1 (en) 2006-02-09 2007-08-16 Japan Science And Technology Agency Iridium-based alloy with high heat resistance and high strength and process for producing the same
JP2011006791A (en) * 2009-06-29 2011-01-13 Wc Heraeus Gmbh Increase in solid content of iridium, increase in solid content of rhodium, and alloys of iridium and alloys of rhodium

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1294286C (en) * 2005-04-20 2007-01-10 北京航空航天大学 Iridium hafnium niobium high temperature alloy materials and method for preparing same
WO2007091576A1 (en) 2006-02-09 2007-08-16 Japan Science And Technology Agency Iridium-based alloy with high heat resistance and high strength and process for producing the same
US7666352B2 (en) 2006-02-09 2010-02-23 Japan Science And Technology Agency Iridium-based alloy with high heat resistance and high strength and process for producing the same
JP2011006791A (en) * 2009-06-29 2011-01-13 Wc Heraeus Gmbh Increase in solid content of iridium, increase in solid content of rhodium, and alloys of iridium and alloys of rhodium
US8613788B2 (en) 2009-06-29 2013-12-24 Heraeus Materials Technology Gmbh & Co. Kg Increasing the strength of iridium, rhodium, and alloys thereof

Also Published As

Publication number Publication date
JP3413488B2 (en) 2003-06-03

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5398123B2 (en) Nickel alloy
EP2503013B1 (en) Heat-resistant superalloy
US7115175B2 (en) Modified advanced high strength single crystal superalloy composition
EP2778241B1 (en) Heat-resistant nickel-based superalloy
JP4546318B2 (en) Ni-based alloy member and manufacturing method thereof, turbine engine component, welding material and manufacturing method thereof
JP6965364B2 (en) Precipitation hardening cobalt-nickel superalloys and articles manufactured from them
JP3779778B2 (en) Nickel-base superalloy with improved crack elongation resistance, object comprising the same, and method for producing them
WO2006059805A1 (en) Heat-resistant superalloy
EP2078763A1 (en) Ni-based compound superalloy having excellent oxidation resistance, process for production thereof, and heat-resistant structural material
US6159314A (en) Nickel-base single-crystal superalloys, method for manufacturing the same, and gas turbine parts prepared therefrom
JP4222540B2 (en) Nickel-based single crystal superalloy, manufacturing method thereof, and gas turbine high-temperature component
JP2000063969A (en) Nickel base superalloy, its production and gas turbine part
EP2236635A1 (en) NI-base alloy and method of producing the same
JP5160660B2 (en) Molybdenum material
JP2001303152A (en) Iridium based cemented carbide
JP2000239771A (en) Ni BASE SUPERALLOY, ITS PRODUCTION AND GAS TURBINE PARTS
JPH10317080A (en) Ni(nickel)-base superalloy, production of ni-base superalloy, and ni-base superalloy parts
KR102142439B1 (en) Nickel-based alloy with excellent creep property and oxidation resistance at high temperature and method for manufacturing the same
Wangyao et al. Effect of heat treatments after HIP process on microstructure refurbishment in cast nickel-based superalloy, IN-738
JP4035617B2 (en) Iridium-based alloy and manufacturing method thereof
JP3393378B2 (en) High melting point superalloy and its manufacturing method
CN113897517B (en) Cobalt-based alloy having self-healing property and method for manufacturing same
WO2023243146A1 (en) Ni-based alloy member manufacturing method
Meng et al. Recrystallization of a nickel-base single crystal superalloy under compression
JPH0920600A (en) Nickel-based single crystal super alloy, its production and gas turbine part

Legal Events

Date Code Title Description
TRDD Decision of grant or rejection written
R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 3413488

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

S533 Written request for registration of change of name

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313533

R350 Written notification of registration of transfer

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350

EXPY Cancellation because of completion of term