JP2011122246A5

JP2011122246A5 -

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Publication number: JP2011122246A5
Application number: JP2010275190A
Authority: JP
Filing date: 2010-12-10
Publication date: 2014-01-30

Description

押出、熱間静水圧プレス成形、熱間静水圧プレス成形と鍛造、又はロール締め固めのいずれで形成されたにしても、形成された物品は、１種以上のナノ構造化フェライト合金（ＮＦＡ）を含む。ＮＦＡは、非常に高い密度、すなわち、約１０¹⁸ｍ^-3以上、又は約１０²⁰ｍ^-3以上、さらに約１０²²ｍ^-3以上のｎｍスケール、すなわち、約１ｎｍ〜約１００ｎｍ、又は約１ｎｍ〜約５０ｎｍ、さらに又は約１ｎｍ〜約１０ｎｍの、Ｔｉ−Ｏ及びＮＦＡ又は合金マトリックスを調製するのに使用した酸化物に由来する１種以上の他の元素を含むナノ構造（nanofeature、ＮＦ）で分散強化されたステンレス鋼マトリックスからなる新しい種類の合金である。例えば、酸化イットリウム、酸化アルミニウム、酸化ジルコニウム、酸化ハフニウムをＮＦＡの調製に使用することができ、この場合ナノ構造はイットリウム（Ｙ）、アルミニウム（Ａｌ）、ジルコニウム（Ｚｒ）、ハフニウム（Ｈｆ）又はこれらの組合せを含み得る。合金マトリックスに由来するＦｅ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｗ、Ｍｎ、Ｓｉ、Ｎｂ、Ａｌ、Ｎｉ、又はＴａのような遷移金属もナノ構造の創成に関与することができる。

ＮＦＡはさらに、上記ナノ構造を、約１０¹⁸ｍ^-3以上、又は約１０²⁰ｍ^-3以上、さらに又は約１０²²ｍ^-3以上の数密度で含むのが望ましい。ナノ構造（複数のこともある）の組成はＮＦＡ及び／又は合金マトリックスの調製に利用された酸化物に依存する。通例、ナノ構造はＴｉ−Ｏ及びＹ、Ａｌ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｆｅ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｗ、Ｍｎ、Ｓｉ、Ｎｂ、Ａｌ、Ｎｉ、又はＴａの１種以上を含む。

Claims

ナノ構造化フェライト合金を含んでいて、押出せずに形成された物品であって、前記ナノ構造化フェライト合金が、５〜３０ｗｔ％のクロム、０．１〜２ｗｔ％のチタン、残部の鉄及び不可避不純物、並びにＴｉ−Ｏと、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｍｏ、Ｗ、Ｍｎ、Ｓｉ、Ｎｂ、Ｎｉ及びＴａからなる群から選択される１種以上の元素とを含むナノ構造を含む、物品。
前記物品が、熱間静水圧プレス成形、熱間静水圧プレス成形と鍛造、又はロール締め固めによって製造される、請求項１記載の物品。
前記ナノ構造化フェライト合金が、０〜５ｗｔ％のモリブデン、０〜５ｗｔ％のタングステン、０〜５ｗｔ％のマンガン、０〜５ｗｔ％のケイ素、０〜２ｗｔ％のニオブ、０〜８ｗｔ％のニッケル、０〜２ｗｔ％のタンタル、０〜０．５ｗｔ％の炭素及び０〜０．５ｗｔ％の窒素をさらに含む、請求項１又は請求項２記載の物品。
前記ナノ構造化フェライト合金が、９〜２０ｗｔ％のクロム、０．１〜１ｗｔ％のチタン、０〜４ｗｔ％のモリブデン、０〜４ｗｔ％のタングステン、０〜２．５ｗｔ％のマンガン、０〜２．５ｗｔ％のケイ素、０〜１ｗｔ％のニオブ、０〜４ｗｔ％のニッケル、０〜１ｗｔ％のタンタル、０〜０．２ｗｔ％の炭素、０〜０．２ｗｔ％の窒素、残部の鉄及び不可避不純物からなり、前記ナノ構造が１０ ²⁰ ｍ ^-3 以上の数密度で存在する、請求項１乃至請求項３のいずれか１項記載の物品。
前記ナノ構造化フェライト合金が、９〜１４ｗｔ％のクロム、０．１〜０．５ｗｔ％のチタン、０〜３ｗｔ％のモリブデン、０〜３ｗｔ％のタングステン、０〜１ｗｔ％のマンガン、０〜１ｗｔ％のケイ素、０〜０．５ｗｔ％のニオブ、０〜２ｗｔ％のニッケル、０〜０．５ｗｔ％のタンタル、０〜０．１ｗｔ％の炭素、０〜０．１ｗｔ％、残部の鉄及び不可避不純物からなり、前記ナノ構造が１０²²ｍ^-3以上の数密度で存在する、請求項１乃至請求項４のいずれか１項記載の物品。
１０００°Ｆ（５３８）℃及び応力拡大係数（ｋ）４５ｋｓｉ×ｉｎ ^0.5 （４９．４ＭＰａ×ｍ ^0.5 ）で測定して１．２０×１０ ^-4 ｉｎ／サイクル（３．０５μｍ／サイクル）未満の連続サイクル疲労亀裂伝播速度を示す、請求項１乃至請求項５のいずれか１項記載の物品。
当該物品がターボ機械部品である、請求項１乃至請求項６のいずれか１項記載の物品。
ナノ構造化フェライト合金からなるターボ機械部品であって、前記ナノ構造化フェライト合金が、５〜３０ｗｔ％のクロム、０．１〜２ｗｔ％のチタン、残部の鉄及び不可避不純物、並びにＴｉ−Ｏと、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｍｏ、Ｗ、Ｍｎ、Ｓｉ、Ｎｂ、Ｎｉ及びＴａからなる群から選択される１種以上の元素とを含むナノ構造を含んでいて、前記ナノ構造が１０ ¹⁸ ｍ ^-3 以上の数密度で存在している、ターボ機械部品。
請求項８記載のターボ機械部品の製造方法であって、
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と、
ナノ構造化フェライト合金溶解物を微粒化する段階と、
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と、
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と
を含む、方法。