JP2011122246A - ナノ構造化フェライト合金の加工処理方法並びに製品 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】有利には、この物品は押出によって形成されず、従って、コスト削減が提供される。その物品を形成する方法も提供され、こうして製造された物品は、ターボ機械部品として、特に、ガス又は蒸気タービンエンジンの大型ホットセクション部品として利用するのに充分な連続的サイクル疲労亀裂成長抵抗及び保持時間疲労亀裂成長抵抗を示す。他の実施形態では、NFAを含むターボ機械部品が提供され、幾つかのかかる実施形態ではターボ機械部品は押出してもよい。
【選択図】図1
Description
ガスタービンは過酷な環境で作動し、タービン部品、特にタービンホットセクション部品は高い作動温度及び応力に暴露される。こうした条件にタービン部品が耐えられるようにするため、かかる厳しい条件に耐えることのできる材料で部品を製造する必要がある。超合金は、その融解温度の90%に至る温度までその強度を維持し、優れた環境耐性を有するので、かかる厳しい用途で使用されている。特にニッケル基超合金は、ガスタービンエンジン全般で、例えばタービンブレード、ノズル、ホイール、スペーサー、ディスク、スプール、ブリスク及びシュラウド用途に使用されている。しかし、改良ガスタービン性能の設計には、さらに一段と高い温度性能を有する合金が必要とされる。
真空誘導溶解炉に次の組成物:Fe−14Cr−0.4Ti−3W−0.5Mn−0.5Si(wt%)を装入する。合金が溶解し充分に混合されたら、アルゴンガスで微粒化する。不活性ガスの被覆下にあるうちに、粉末を最終カットサイズ+325/−100に分級し、容器内に密封する。粉末を不活性ガス被覆を維持し続けたまま磨砕容器に移す。微粒化した粉末に加えて、0.25重量パーセントの酸化イットリウムと5mmのスチールショットを磨砕容器に添加する。スチールショットは、ショット対粉末の質量比が10:1となるように添加する。次に、粉末を、およそ12時間又は酸化イットリウムが金属マトリックス中に溶解するまでミル加工する。粉末を不活性ガス被覆下で磨砕機から取り出し、スチールショットを除去する。スチールショットを除去したら、粉末を熱間静水圧プレス成形(HIP)用の容器(又は缶)に入れる。次に、缶を室温で、漏れ戻り率が15ミクロン/時間又はこれより良くなるまで排気する。次いで、この缶を300℃に加熱し、この温度で漏れ戻り率が15ミクロン/時間又はこれより良くなるまで排気する。排気し、密封したら、次にHIP缶を1150℃の温度で30ksiで4時間HIPする。
102 段階
104 段階
106 段階
108 段階
110 段階
112 段階
Claims (10)
- ナノ構造化フェライト合金を含んでなり、押出によって形成されたものではない、形成された物品。
- ナノ構造化フェライト合金が、約5〜約30wt%のクロム、約0.1〜約2wt%のチタン、約0〜約5wt%のモリブデン、約0〜約5wt%のタングステン、約0〜約5wt%のマンガン、約0〜約5wt%のケイ素、約0〜約2wt%のニオブ、約0〜約2wt%のアルミニウム、約0〜約8wt%のニッケル、約0〜約2wt%のタンタル、約0〜約0.5wt%の炭素及び約0〜約0.5wt%の窒素を含み、残部が鉄及び付随する不純物であり、Ti−O及びNFAの形成中に添加された酸化物に由来するか、又は合金マトリックスに由来する1種以上の元素を含むナノ構造の数密度が約1018m−3以上である、請求項1記載の物品。
- ナノ構造化フェライト合金が、約9〜約14wt%のクロム、約0.1〜約0.5wt%のチタン、約0〜約3wt%のモリブデン、約0〜約3wt%のタングステン、約0〜約1wt%のマンガン、約0〜約1wt%のケイ素、約0〜約0.5wt%のニオブ、約0〜約0.5wt%のアルミニウム、約0〜約2wt%のニッケル、約0〜約0.5wt%のタンタル、約0〜約0.1wt%の炭素及び約0〜約0.1wt%の窒素を含み、残部が鉄及び付随する不純物であり、Ti−O及びNFAの形成中に添加された酸化物に由来するか、又は合金マトリックスに由来する1種以上の元素を含むナノ構造の数密度が約1022m−3以上である、請求項2記載の物品。
- 1種以上の元素がY、Al、Hf、又はZrを含む、請求項3記載の物品。
- ナノ構造化フェライト合金を含んでなるターボ機械部品。
- エネルギー用途に有用である、請求項5記載のターボ機械部品。
- ホイール又はスペーサーを含む、請求項6記載のターボ機械部品。
- 航空宇宙用途に有用なディスクを含む、請求項5記載のターボ機械部品。
- ナノ構造化フェライト合金を含むターボ機械部品を形成する方法であって、当該方法が押出を含まない、方法。
- ナノ構造化フェライト合金を含むターボ機械部品を形成する方法であって、
ナノ構造化フェライト合金を真空誘導溶解で溶解する段階、
ナノ構造化フェライト合金溶解物を微粒化する段階、
微粒化した粉末を酸化物の存在下で、酸化物が金属マトリックス中に溶解するまでミル加工する段階及び
粉末を不活性雰囲気下で缶に入れ、熱間静水圧プレス成形する段階
を含んでなる、方法。
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