JP2015504487A - Nickel-base alloy heat treatment, nickel-base alloy, and articles containing nickel-base alloy - Google Patents

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Abstract

718型ニッケル基合金を熱処理する方法は、718型ニッケル基合金を熱処理温度に加熱することと、ニッケル基合金内に平衡濃度または平衡近傍濃度のδ相粒界析出物ならびに全体で最大25重量パーセントのγ’相およびγ”相を形成するのに十分な熱処理時間の間、熱処理温度で合金を維持することとを含む。718型ニッケル基合金は空冷される。本開示は、平衡近傍濃度のδ相粒界析出物ならびに全体で最大25重量パーセントのγ’相およびγ”相析出物を含む718型ニッケル基合金も含む。本開示による合金は、例えば超音速飛行体および宇宙飛行体用の熱防護システムの表面板、ハニカムコア要素、およびハニカムパネル等の製造物品に含まれ得る。【選択図】図4The method of heat-treating a 718 type nickel base alloy includes heating the 718 type nickel base alloy to a heat treatment temperature, δ phase grain boundary precipitates at or near the equilibrium concentration in the nickel base alloy, and a total of up to 25 weight percent. Maintaining the alloy at a heat treatment temperature for a heat treatment time sufficient to form a γ ′ phase and a γ ″ phase of the 718-type nickel-base alloy. Also included is a 718-type nickel-base alloy that includes δ phase grain boundary precipitates and a total of up to 25 weight percent γ ′ and γ ″ phase precipitates. Alloys according to the present disclosure may be included in manufactured articles such as face plates, honeycomb core elements, and honeycomb panels of thermal protection systems for supersonic and space vehicles, for example. [Selection] Figure 4

Description

本発明の実施形態は、概して、ニッケル基合金を熱処理する方法に関する。   Embodiments of the present invention generally relate to a method of heat treating a nickel-base alloy.

合金718(UNS 07718)は、最も広く使用されるニッケル基合金のうちの1つであり、一般的に、米国特許第3,046,108号に記載されており、その明細書は参照によりその全体が本明細書に組み込まれる。合金718は、次の表に示される範囲内の元素構成+不可避不純物を含む。
Alloy 718 (UNS 07718) is one of the most widely used nickel-based alloys and is generally described in US Pat. No. 3,046,108, the specification of which is incorporated herein by reference. The entirety is incorporated herein. Alloy 718 contains elemental composition plus inevitable impurities within the ranges shown in the following table.

合金718の広範な使用は、少なくとも部分的に合金のいくつかの有益な性質に起因する。例えば、合金718は、最大約1200°F(648.9℃)の高強度および応力破断性質を有する。加えて、合金718は、好適な可鍛性および熱間加工性ならびに良好な溶接性等の良好な加工特性を有する。これらの特性により、合金718から製造された構成要素は組み立てが容易であり、必要な場合、これらの構成要素の修理が可能である。上述のように、合金718の好適な性質のうちのいくつかは、主としてγ”相析出物によって強化される、合金の析出硬化された微細構造に由来する。   The wide use of alloy 718 is due, at least in part, to some beneficial properties of the alloy. For example, alloy 718 has high strength and stress rupture properties of up to about 1200 ° F. (648.9 ° C.). In addition, alloy 718 has good workability characteristics such as suitable malleability and hot workability and good weldability. Because of these properties, components made from alloy 718 are easy to assemble and, if necessary, these components can be repaired. As noted above, some of the preferred properties of alloy 718 stem from the precipitation hardened microstructure of the alloy, which is primarily strengthened by γ ″ phase precipitates.

析出硬化されたニッケル基合金は、2つの主な強化相:γ’相(または「ガンマプライム」)析出物およびγ”相(または「ガンマダブルプライム」)析出物を含む。γ’相およびγ”相の両方は、化学量論的なニッケル豊富金属間化合物である。しかしながら、γ’相は、典型的には、主な合金元素としてアルミニウムおよびチタン(すなわち、Ni(Al、Ti))を含み、一方、γ”相は、主にニオブ(すなわち、NiNb)を含む。γ’相およびγ”相の両方は、面心立方オーステナイトマトリックス中に整合析出物を形成するが、γ”相析出物(体心正方結晶構造を有する)に関連する不適合な歪みエネルギーは、γ’相析出物(面心立方結晶構造を有する)より大きいため、γ”相析出物は、γ’相析出物より有効な強化剤である傾向がある。つまり、析出物の体積分率および粒径が同じである場合、主にγ”相析出物によって強化されたニッケル基合金は、一般的に、主にγ’相析出物によって強化されたニッケル基合金よりも強い。 The precipitation hardened nickel base alloy includes two main strengthening phases: a γ ′ phase (or “gamma prime”) precipitate and a γ ″ phase (or “gamma double prime”) precipitate. Both the γ ′ and γ ″ phases are stoichiometric nickel-rich intermetallics. However, the γ ′ phase typically has aluminum and titanium (ie, Ni 3 ( Al, Ti)), while the γ ″ phase contains mainly niobium (ie, Ni 3 Nb). Both the γ ′ phase and the γ ″ phase form matched precipitates in the face-centered cubic austenite matrix, but the incompatible strain energy associated with the γ ″ phase precipitate (having a body-centered tetragonal crystal structure) is γ Because it is larger than the 'phase precipitate (having a face-centered cubic crystal structure), the γ "phase precipitate tends to be a more effective toughening agent than the γ' phase precipitate. For the same diameter, nickel-base alloys reinforced primarily by γ ″ phase precipitates are generally stronger than nickel-base alloys reinforced primarily by γ ′ phase precipitates.

γ”相析出物強化された微細構造を含むニッケル基合金の欠点の1つは、γ”相が約1200°F(648.9℃)より高い温度で不安定であり、より安定したδ相(または「デルタ相」)に転換されることである。δ相析出物は、γ”相析出物と同じ組成(すなわち、NiNb)を有するが、δ相析出物は、斜方晶構造を有し、オーステナイトマトリックスと不整合である。したがって、マトリックス上のδ相析出物の強化作用は、一般的に、無視できるとみなされる。したがって、δ相への転換の結果、応力破断寿命等の合金718のある機械的性質は約1200°F(648.9℃)を超える温度で迅速に劣化する。したがって、合金718の使用は、典型的には、合金が1200°F(648.9℃)を下回る温度に曝される用途に制限されてきた。 One of the disadvantages of nickel-base alloys containing a γ ″ phase precipitate reinforced microstructure is that the γ ″ phase is unstable at temperatures above about 1200 ° F. (648.9 ° C.) and the more stable δ phase. (Or “delta phase”). The δ phase precipitate has the same composition as the γ ″ phase precipitate (ie, Ni 3 Nb), but the δ phase precipitate has an orthorhombic structure and is incompatible with the austenite matrix. The strengthening action of the above δ phase precipitates is generally considered negligible, and as a result of the conversion to δ phase, some mechanical properties of alloy 718 such as stress rupture life are about 1200 ° F. (648). Therefore, the use of alloy 718 has typically been limited to applications where the alloy is exposed to temperatures below 1200 ° F. (648.9 ° C.). .

所望の析出硬化された微細構造を形成するために、ニッケル基合金は、熱処理または析出硬化プロセスを受ける。ニッケル基合金の析出硬化プロセスは、一般的に、合金を、合金中の実質的にすべてのγ’相及びγ”相析出物を溶解するのに十分な温度(すなわち析出物のソルバス温度の近傍、その温度又はそれを超える温度)で加熱し、合金を溶液処理温度から冷却し、その後1つ以上の時効ステップで合金を時効することによって溶液処理することを伴う。時効は、所望の析出物を制御された様式で発達させるためにガンマ析出物のソルバス温度を下回る温度で実施される。   In order to form the desired precipitation hardened microstructure, the nickel base alloy is subjected to a heat treatment or precipitation hardening process. The precipitation hardening process of nickel-based alloys generally involves the alloy being at a temperature sufficient to dissolve substantially all γ 'and γ "phase precipitates in the alloy (ie, near the solvus temperature of the precipitates). , At or above that temperature), cooling the alloy from solution processing temperature, followed by solution processing by aging the alloy in one or more aging steps. Is carried out at a temperature below the solvus temperature of the gamma precipitate in order to develop in a controlled manner.

ニッケル基合金中の所望の微細構造の発達は、合金の組成と採用される析出硬化プロセス(すなわち、溶液処理および時効プロセス)の両方に依存している。例えば、高温条件用合金718の典型的な析出硬化手順は、合金を1750°F(954.4℃)の温度で1〜2時間溶液処理し、合金を空冷し、次いで合金を2段階の時効プロセスで時効することを伴う。第1の時効ステップは、合金を第1の時効温度1325°F(718.3℃)で8時間加熱し、合金を1時間当り約50〜100°F(1時間当り28〜55.6℃)で第2の時効温度1150°F(621.2℃)に冷却し、合金を第2の時効温度で8時間時効することを伴う。その後合金を室温に空冷する。上述の熱処理の結果得られる析出硬化された微細構造は、区別されたγ’およびγ”相析出物で構成されるが、主としてγ”相析出物によって強化され、少量のγ’相析出物は2次的な強化役割を果たす。   The development of the desired microstructure in the nickel-base alloy depends on both the alloy composition and the precipitation hardening process employed (ie, solution processing and aging processes). For example, a typical precipitation hardening procedure for high temperature condition alloy 718 is to process the alloy at a temperature of 1750 ° F. (954.4 ° C.) for 1-2 hours, air cool the alloy, and then subject the alloy to two-stage aging. With aging in the process. The first aging step heats the alloy for 8 hours at a first aging temperature of 1325 ° F. (718.3 ° C.) and the alloy is about 50-100 ° F. per hour (28-55.6 ° C. per hour). ) With a second aging temperature of 1150 ° F. (621.2 ° C.) and aging the alloy at the second aging temperature for 8 hours. The alloy is then air cooled to room temperature. The precipitation hardened microstructure resulting from the heat treatment described above is composed of distinct γ 'and γ "phase precipitates, but is mainly strengthened by γ" phase precipitates, and small amounts of γ' phase precipitates are It plays a secondary strengthening role.

ニッケル基合金の許容実用温度を上げるために、いくつかのγ’相を強化したニッケル基合金が開発されてきた。そのような合金の例は、ATI Waspaloy合金としてATI Allvac,Monroe,North Carolina USAから市販されているWaspaloyニッケル基合金(UNS N07001)である。Waspaloyニッケル基合金は、合金718よりニッケル、コバルト、およびモリブデンといった、高レベルの合金添加元素を含むため、Waspaloy合金は、典型的には、合金718より高価である。また、γ”相析出物に比べてγ’相析出物の析出動態が速いため、Waspaloy合金の熱間加工性および溶接性は一般的に合金718より劣るとみなされている。   In order to increase the allowable practical temperature of nickel-base alloys, several nickel-base alloys with reinforced γ 'phases have been developed. An example of such an alloy is the Waspaloy nickel base alloy (UNS N07001) commercially available from ATI Allvac, Monroe, North Carolina USA as an ATI Waspaloy alloy. Because the Waspalo nickel-base alloy contains higher levels of alloying elements such as nickel, cobalt, and molybdenum than the alloy 718, the Waspalo alloy is typically more expensive than the alloy 718. Also, because of the faster precipitation kinetics of γ ′ phase precipitates than γ ″ phase precipitates, the Waspaloy alloy is generally considered inferior to alloy 718 in hot workability and weldability.

別のγ’相強化されたニッケル基合金は、ATI Allvac,Monroe,NCから市販されているATI 718Plus(登録商標)合金である。ATI 718Plus(登録商標)は、米国特許第6,730,264号(「米国‘264号特許」)に開示されており、参照によりその全体が本明細書に組み込まれる。ATI 718Plus(登録商標)合金の特徴は、合金のアルミニウム、チタン、および/またはニオブのレベルならびに相対比率が熱的に安定した微細構造と、実質的な破断およびクリープ強度といった有利な高温機械的性質とを提供する様式で調節されることである。ニオブ含量と併せてATI 718Plus(登録商標)合金のアルミニウムおよびチタン含量により、合金がγ’相およびγ”相によって強化され、γ’相が主な強化相である。ある他のニッケル基超合金に特有の比較的高いチタン/低いアルミニウム組成とは異なり、ATI 718Plus(登録商標)合金の組成は、アルミニウムの原子パーセントとチタンの原子パーセントとの比率が比較的高く、これが熱安定性を増加させると考えられている。ATI 718Plus(登録商標)合金の熱安定性の特性は、長期間高温に曝された後の応力破断性質等の良好な機械的性質を維持するために重要である。   Another γ 'phase strengthened nickel base alloy is the ATI 718Plus® alloy commercially available from ATI Allvac, Monroe, NC. ATI 718Plus® is disclosed in US Pat. No. 6,730,264 (“US '264 patent”), which is incorporated herein by reference in its entirety. ATI 718Plus® alloy features a microstructure that is thermally stable in the alloy's aluminum, titanium, and / or niobium levels and relative proportions, and advantageous high temperature mechanical properties such as substantial fracture and creep strength. To be adjusted in a style that provides. Due to the aluminum and titanium content of the ATI 718Plus® alloy along with the niobium content, the alloy is strengthened by the γ ′ and γ ″ phases, the γ ′ phase being the main strengthening phase. Some other nickel-based superalloys Unlike the relatively high titanium / low aluminum composition typical of ATI, the composition of the ATI 718Plus® alloy has a relatively high ratio of atomic percent of aluminum to atomic percent of titanium, which increases thermal stability. The thermal stability properties of the ATI 718Plus® alloy are important for maintaining good mechanical properties such as stress rupture properties after prolonged exposure to high temperatures.

ATI 718Plus(登録商標)合金は、溶液焼きなまし、冷却、および時効といったプロセスを受けることができる。ATI 718Plus(登録商標)合金の典型的な熱処理は、時間−温度熱処理プロファイルの図式的描写として図1に示される。ATI 718Plus(登録商標)合金の典型的な熱処理は、任意のγ’相およびγ”相を溶解し、少量のδ相を析出するために、1750°F(954.4℃)〜1800°F(982.2℃)の温度での溶液処理を含む。析出されるδ相の量は、典型的には、低温平衡含量の約半分未満である。溶液処理の後に、整合γ’相粒子を析出するために1450°F(787.8℃)で2〜8時間、その後1300°F(704.4℃)でさらに8時間の時効が続く。合金は、製造物品または任意の他の所望の形態にさらに加工されてよい。   ATI 718Plus® alloy can undergo processes such as solution annealing, cooling, and aging. A typical heat treatment of an ATI 718Plus® alloy is shown in FIG. 1 as a schematic depiction of a time-temperature heat treatment profile. A typical heat treatment of the ATI 718Plus® alloy is from 1750 ° F. (954.4 ° C.) to 1800 ° F. in order to dissolve any γ ′ and γ ″ phases and precipitate a small amount of δ phase. Solution treatment at a temperature of (982.2 ° C.) The amount of δ phase precipitated is typically less than about half of the low temperature equilibrium content. Precipitation continues at 1450 ° F. (787.8 ° C.) for 2-8 hours, followed by an additional 8 hours at 1300 ° F. (704.4 ° C.) The alloy can be manufactured article or any other desired It may be further processed into a form.

ATI 718Plus(登録商標)合金を強化するさらなる熱処理は、米国特許第7,156,932号、第7,491,275号、および第7,527,702号に開示されており、そのそれぞれは、参照によりその全体が本明細書に組み込まれる。米国特許第7,531,054号(「米国‘054特許」)は、直接時効といったATI 718Plus(登録商標)合金の熱処理を開示している。米国‘054特許のプロセスでは、ATI 718Plus(登録商標)合金を熱間加工した後、合金を約1400°F(760℃)の時効温度に迅速かつ直接冷却して、粗いγ’相析出物の析出を防止する。冷却された合金は、時効温度で時効されるか、または室温にさらに冷却される。   Additional heat treatments for strengthening the ATI 718Plus® alloy are disclosed in US Pat. Nos. 7,156,932, 7,491,275, and 7,527,702, each of which Which is incorporated herein by reference in its entirety. US Pat. No. 7,531,054 (“US '054 patent”) discloses a heat treatment of ATI 718Plus® alloy, such as direct aging. In the process of the US '054 patent, after hot working an ATI 718 Plus® alloy, the alloy is rapidly and directly cooled to an aging temperature of about 1400 ° F. (760 ° C.) to produce coarse γ ′ phase precipitates. Prevent precipitation. The cooled alloy is aged at the aging temperature or further cooled to room temperature.

一般に、析出硬化された合金はそれらの時効硬化温度を上回って使用するように指定されていない。析出硬化されたニッケル合金は、合金が熱循環を受ける可能性がある、合金がそれらの時効硬化温度を上回る温度に繰り返し曝され、その後それらの時効硬化温度を下回る温度に冷却される可能性がある用途に使用されてこなかった。上に要約するように、ニッケル基合金の従来の時効硬化の実践は、温度が合金の時効硬化温度を超える熱循環に曝されるであろうニッケル基合金の実用期間にわたって一貫した機械的性質をもたらさないだろう。   In general, precipitation hardened alloys are not designated for use above their age hardening temperature. Precipitation-hardened nickel alloys can be subject to thermal cycling, where the alloys can be repeatedly exposed to temperatures above their age-hardening temperature and then cooled to temperatures below their age-hardening temperature. It has not been used for certain purposes. As summarized above, conventional age hardening practices for nickel-base alloys have consistent mechanical properties over the practical life of nickel-base alloys that will be subject to thermal cycling where the temperature exceeds the age-hardening temperature of the alloy. Will not bring.

頑強な微細構造を提供し、熱循環に著しく影響を受けない性質を付与する析出硬化されたニッケル基合金用の熱処理を提供することが望ましいだろう。この方法で処理されたニッケル基合金は、例えば超音速飛行体用の熱防護システムの表面板およびハニカムコアにおける使用に、ならびに実用熱循環を受ける他の製造物品における材料として有用であり得る。   It would be desirable to provide a heat treatment for precipitation hardened nickel base alloys that provides a robust microstructure and imparts properties that are not significantly affected by thermal cycling. Nickel-based alloys treated in this way may be useful, for example, for use in face plates and honeycomb cores of thermal protection systems for supersonic aircraft, and as materials in other manufactured articles that undergo practical thermal cycling.

本開示の一態様によると、718型ニッケル基合金を熱処理する方法は、718型ニッケル基合金を熱処理温度に加熱することと、ニッケル基合金内に平衡濃度または平衡近傍濃度のδ相粒界析出物を形成するのに十分な熱処理時間の間、熱処理温度で718型ニッケル基合金を維持することとを含む。熱処理は、ニッケル基合金内に全体で最大25重量パーセントのγ’相およびγ”相析出物の形成をもたらす。718型合金を熱処理時間の間熱処理温度で保持した後、718型ニッケル基合金は、冷却され、合金中にδ相粒界析出物を維持する。   According to one aspect of the present disclosure, a method for heat treating a 718 type nickel base alloy includes heating the 718 type nickel base alloy to a heat treatment temperature, and δ phase grain boundary precipitation at or near equilibrium in the nickel base alloy. Maintaining a 718 type nickel base alloy at a heat treatment temperature for a heat treatment time sufficient to form an article. The heat treatment results in the formation of a total of up to 25 weight percent of γ ′ and γ ″ phase precipitates in the nickel base alloy. After holding the 718 type alloy at the heat treatment temperature for the heat treatment time, the 718 type nickel base alloy Cooled to maintain δ phase grain boundary precipitates in the alloy.

本開示の別の態様によると、ニッケル基合金を熱処理する方法は、デルタ相析出の恒温変態図(「TTT図」)のノーズより20°F(11℃)高い温度〜TTT図のノーズより最大100°F(55.6℃)低い温度の熱処理温度範囲内の熱処理温度にニッケル基合金を加熱することと、30分〜300分の範囲内の熱処理時間の間、熱処理温度範囲内でニッケル基合金を保持することとを含む。熱処理時間の間熱処理温度範囲内にニッケル基合金を保持した後、ニッケル基合金は、周囲温度に空冷される。非限定的な実施形態では、ニッケル基合金は、1分当たり1°F(1分当たり0.56°C)を超えない冷却速度で冷却される。   According to another aspect of the present disclosure, a method for heat treating a nickel-base alloy includes a temperature 20 ° F. (11 ° C.) higher than the nose of the isothermal transformation diagram of delta phase precipitation (“TTT diagram”) to a maximum of the nose of the TTT diagram. Heating the nickel-base alloy to a heat treatment temperature within a heat treatment temperature range of 100 ° F. (55.6 ° C.) and a nickel base within the heat treatment temperature range for a heat treatment time within a range of 30 minutes to 300 minutes. Holding the alloy. After holding the nickel base alloy within the heat treatment temperature range for the heat treatment time, the nickel base alloy is air cooled to ambient temperature. In a non-limiting embodiment, the nickel-base alloy is cooled at a cooling rate that does not exceed 1 ° F. per minute (0.56 ° C. per minute).

非限定的な実施形態では、ニッケル基合金は、重量パーセントで、0.01〜0.05の炭素、最大0.35のマンガン、最大0.035のケイ素、0.004〜0.020のリン、最大0.025の硫黄、17.00〜21.00のクロム、2.50〜最大3.10のモリブデン、5.20〜最大5.80のニオブ、0.50〜最大1.00のチタン、1.20〜1.70のアルミニウム、8.00〜10.00のコバルト、8.00〜10.00の鉄、0.008〜1.40のタングステン、0.003〜0.008のホウ素、ニッケル、および不可避不純物を含む。   In a non-limiting embodiment, the nickel-base alloy is, by weight percent, 0.01 to 0.05 carbon, up to 0.35 manganese, up to 0.035 silicon, 0.004 to 0.020 phosphorus. Up to 0.025 sulfur, 17.00-21.00 chromium, 2.50 up to 3.10 molybdenum, 5.20 up to 5.80 niobium, 0.50 up to 1.00 titanium 1.20 to 1.70 aluminum, 8.00 to 10.00 cobalt, 8.00 to 10.00 iron, 0.008 to 1.40 tungsten, 0.003 to 0.008 boron , Nickel, and inevitable impurities.

本開示のさらなる態様によると、ニッケル、クロム、および鉄を含む718型ニッケル基合金が提供される。ニッケル基合金は、ニオブならびに任意にアルミニウムおよびチタンのうちの1つ以上の合金添加元素によって強化され、合金はオーステナイト粒界といったオーステナイトマトリックスを含む。平衡濃度または平衡近傍濃度のδ相析出物は、718型合金中のオーステナイト粒界に存在し、合金は最大25重量パーセントのγ’相およびγ”析出物を含む。   According to a further aspect of the present disclosure, a 718 type nickel base alloy comprising nickel, chromium, and iron is provided. Nickel-based alloys are strengthened by niobium and optionally one or more alloying elements of aluminum and titanium, the alloy including an austenitic matrix such as austenite grain boundaries. Equilibrium or near-equilibrium δ phase precipitates are present at austenite grain boundaries in type 718 alloys, and the alloys contain up to 25 weight percent of γ 'phase and γ "precipitates.

本開示のさらなる態様によると、製造物品を作製するプロセスは、本明細書に開示される方法のうちの少なくとも1つを含む。ある非限定的な実施形態では、プロセスは、超音速飛行体用の熱防護システムの表面板、ハニカムコア、およびハニカムパネルから選択される製造物品を作製するのに適していてよい。   According to a further aspect of the present disclosure, the process of making an article of manufacture includes at least one of the methods disclosed herein. In certain non-limiting embodiments, the process may be suitable for making a manufactured article selected from a face plate of a thermal protection system for a supersonic aircraft, a honeycomb core, and a honeycomb panel.

本開示のさらに別の態様によると、製造物品は、本明細書に開示される合金を含む。そのような製造物品は、超音速飛行体用の熱防護システムの表面板、ハニカムコア、およびハニカムパネルから選択することができるが、これらに限定されない。   According to yet another aspect of the present disclosure, an article of manufacture includes an alloy disclosed herein. Such an article of manufacture can be selected from, but not limited to, a face plate of a thermal protection system for a supersonic aircraft, a honeycomb core, and a honeycomb panel.

本明細書に記載される合金および方法の特徴ならびに利点は、添付の図面を参照することによりさらに良く理解することができる。   The features and advantages of the alloys and methods described herein may be better understood with reference to the accompanying drawings.

ニッケル基合金を強化する従来の先行技術の熱処理の温度−時間熱処理の図である。1 is a temperature-time heat treatment diagram of a conventional prior art heat treatment for strengthening a nickel-base alloy. FIG. 金属熱防護システムの一例の図式的描写である。1 is a schematic depiction of an example metal thermal protection system. ハニカムコムパネルの一例の図式的描写である。1 is a schematic depiction of an example of a honeycomb comb panel. ハニカムコムパネルの一例の分解図の図式的描写である。1 is a schematic depiction of an exploded view of an example of a honeycomb comb panel. 本開示によるニッケル基合金の熱処理の非限定的な実施形態の流れ図である。3 is a flow diagram of a non-limiting embodiment of a heat treatment of a nickel-base alloy according to the present disclosure. 合金718ニッケル基超合金の恒温変態曲線である。It is a constant temperature transformation curve of an alloy 718 nickel base superalloy. ATI 718Plus(登録商標)合金の恒温変態曲線である。It is an isothermal transformation curve of ATI 718Plus (trademark) alloy. ニッケル基合金を熱処理する本開示による方法の非限定的な実施形態の図式的な温度−時間プロットである。2 is a schematic temperature-time plot of a non-limiting embodiment of a method according to the present disclosure for heat treating a nickel-based alloy. 本開示によるニッケル基合金を熱処理する方法の非限定的な実施形態を評価するために使用された熱循環の図式的描写である。2 is a schematic depiction of thermal cycling used to evaluate a non-limiting embodiment of a method for heat treating a nickel-based alloy according to the present disclosure. 本開示による非限定的な熱処理方法で処理されたATI 718Plus(登録商標)合金の熱サイクルの数の関数としての極限引張り強度のプロットを提供し、1650°F(898.9℃)および1550°F(843.3℃)への熱循環の前と後の従来のγ’/γ”熱処理方法と比較した。Provided are plots of ultimate tensile strength as a function of the number of thermal cycles of ATI 718Plus® alloy treated with a non-limiting heat treatment method according to the present disclosure, 1650 ° F. (898.9 ° C.) and 1550 ° Comparison with conventional γ ′ / γ ”heat treatment methods before and after thermal cycling to F (843.3 ° C.). 本開示による非限定的な熱処理方法で処理されたATI 718Plus(登録商標)合金の熱サイクルの数の関数としての、相対的に維持された極限引張り強度のプロットを提供し、1650°F(898.9℃)および1550°F(843.3℃)への熱循環の前と後の従来のγ’/γ”熱処理方法と比較した。1650 provides a plot of relatively maintained ultimate tensile strength as a function of the number of thermal cycles of an ATI 718Plus® alloy treated with a non-limiting heat treatment method according to the present disclosure, .9 ° C.) and 1550 ° F. (843.3 ° C.) before and after thermal cycling and compared to conventional γ ′ / γ ″ heat treatment methods. 本開示による非限定的な熱処理方法で処理されたATI 718Plus(登録商標)合金の熱サイクルの数の関数としての降伏強度のプロットを提供し、1650°F(898.9℃)および1550°F(843.3℃)への熱循環の前と後の従来のγ’/γ”熱処理方法と比較した。Provided are plots of yield strength as a function of the number of thermal cycles of ATI 718Plus® alloy treated with a non-limiting heat treatment method according to the present disclosure, 1650 ° F. (898.9 ° C.) and 1550 ° F. Comparison was made with a conventional γ ′ / γ ”heat treatment method before and after thermal cycling to (843.3 ° C.). 本開示による非限定的な熱処理方法で処理されたATI 718Plus(登録商標)合金の熱サイクルの数の関数としての、相対的に維持された降伏強度のプロットを含み、1650°F(898.9℃)および1550°F(843.3℃)への熱循環の前と後の従来のγ’/γ”熱処理方法と比較した。1650 ° F. (898.9), including a plot of the relative sustained yield strength as a function of the number of thermal cycles of the ATI 718Plus® alloy treated with a non-limiting heat treatment method according to the present disclosure. ° C) and 1550 ° F (843.3 ° C) before and after thermal cycling and compared to conventional γ '/ γ "heat treatment methods. 本開示による非限定的な熱処理方法で処理されたATI 718Plus(登録商標)合金の熱サイクルの数の関数としての伸び率のプロットを含み、1650°F(898.9℃)および1550°F(843.3℃)への熱循環の前と後の従来のγ’/γ”熱処理方法と比較した。Includes plots of elongation as a function of the number of thermal cycles of ATI 718Plus® alloy treated with a non-limiting heat treatment method according to the present disclosure, including 1650 ° F. (898.9 ° C.) and 1550 ° F. ( Compared to the conventional γ ′ / γ ”heat treatment method before and after thermal cycling to 843.3 ° C.). 本開示による非限定的な熱処理方法で処理されたATI 718Plus(登録商標)合金の熱サイクルの数の関数としての相対的伸び率のプロットを含み、1650°F(898.9℃)および1550°F(843.3℃)への熱循環の前と後の従来のγ’/γ”熱処理方法と比較した。Includes plots of relative elongation as a function of number of thermal cycles for ATI 718Plus® alloy treated with a non-limiting heat treatment method according to the present disclosure, including 1650 ° F. (898.9 ° C.) and 1550 ° Comparison with conventional γ ′ / γ ”heat treatment methods before and after thermal cycling to F (843.3 ° C.). は、本開示による非限定的な熱処理方法で処理された合金718の熱サイクルの数の関数としての極限引張り強度のプロットを含み、1650°F(898.9℃)への熱循環の前と後の従来のγ’/γ”熱処理方法と比較した。Includes a plot of ultimate tensile strength as a function of the number of thermal cycles of alloy 718 treated with a non-limiting heat treatment method according to the present disclosure, prior to thermal cycling to 1650 ° F. (898.9 ° C.) and It was compared with the later conventional γ ′ / γ ”heat treatment method. 本開示による非限定的な熱処理方法で処理された合金718の熱サイクルの数の関数としての、相対的に維持された極限引張り強度のプロットを含み、1650°F(898.9℃)への熱循環の前と後の従来のγ’/γ”熱処理方法と比較した。Including a plot of the relative sustained ultimate tensile strength as a function of the number of thermal cycles of alloy 718 treated with a non-limiting heat treatment method according to the present disclosure, to 1650 ° F. (898.9 ° C.) Compared with conventional γ ′ / γ ”heat treatment method before and after thermal cycling. 本開示による非限定的な熱処理方法で処理された合金718の熱サイクルの数の関数としての降伏強度のプロットを含み、1650°F(898.9℃)への熱循環の前と後の従来のγ’/γ”熱処理方法と比較した。Conventional plots of yield strength as a function of the number of thermal cycles of alloy 718 treated with a non-limiting heat treatment method according to the present disclosure, prior to and after thermal cycling to 1650 ° F. (898.9 ° C.) Compared with the γ ′ / γ ”heat treatment method. 本開示による非限定的な熱処理方法で処理された合金718の熱サイクルの数の関数としての、相対的に維持された降伏強度のプロットを含み、1650°F(898.9℃)への熱循環の前と後の従来のγ’/γ”熱処理方法と比較した。Heat plots to 1650 ° F. (898.9 ° C.), including a plot of the relative sustained yield strength as a function of the number of thermal cycles of alloy 718 treated with a non-limiting heat treatment method according to the present disclosure. Comparison with conventional γ '/ γ "heat treatment method before and after circulation. 本開示による非限定的な熱処理方法で処理された合金718の熱サイクルの数の関数としての伸び率のプロットを含み、1650°F(898.9℃)への熱循環の前と後の従来のγ’/γ”熱処理方法と比較した。Conventional plots before and after thermal cycling to 1650 ° F. (898.9 ° C.), including a plot of elongation as a function of the number of thermal cycles of alloy 718 treated with a non-limiting heat treatment method according to the present disclosure. Compared with the γ ′ / γ ”heat treatment method. 本開示による非限定的な熱処理方法で処理された合金718の熱サイクルの数の関数としての相対的伸び率のプロットを含み、1650°F(898.9℃)への熱循環の前と後の従来のγ’/γ”熱処理方法と比較した。Includes plots of relative elongation as a function of the number of thermal cycles of alloy 718 treated with a non-limiting heat treatment method according to the present disclosure, before and after thermal cycling to 1650 ° F. (898.9 ° C.). In comparison with the conventional γ ′ / γ ”heat treatment method. 本開示の非限定的な実施形態により熱処理されたATI 718Plus(登録商標)合金シートの表面領域の暗視野光学顕微鏡写真である。2 is a dark field optical micrograph of a surface area of an ATI 718Plus® alloy sheet heat treated according to a non-limiting embodiment of the present disclosure. 周囲温度から1650°F(898.9℃)、そして周囲温度に戻る5回の熱サイクル後の本開示の非限定的な実施形態により熱処理されたATI 718Plus(登録商標)合金シートの表面領域の暗視野光学顕微鏡写真である。1650 ° F. (898.9 ° C.) from ambient temperature and surface area of ATI 718Plus® alloy sheet heat treated according to a non-limiting embodiment of the present disclosure after 5 thermal cycles back to ambient temperature It is a dark-field optical micrograph. 従来のγ’/γ”熱処理により熱処理されたATI 718Plus(登録商標)合金シートの表面領域の暗視野光学顕微鏡写真である。It is a dark-field optical microscope photograph of the surface area | region of the ATI 718Plus (trademark) alloy sheet heat-processed by the conventional (gamma) '/ (gamma) "heat processing. 周囲温度から1650°F(898.9℃)、そしてまた周囲温度に戻る5回の熱サイクル後の従来のγ’/γ”熱処理により熱処理されたATI 718Plus(登録商標)合金シートの表面領域の暗視野光学顕微鏡写真である。Of surface area of ATI 718Plus® alloy sheet heat treated by conventional γ ′ / γ ”heat treatment after 5 thermal cycles from ambient temperature to 1650 ° F. (898.9 ° C.) and back to ambient temperature It is a dark-field optical micrograph. 本開示の非限定的な実施形態により熱処理されたATI 718Plus(登録商標)合金シートの表面領域の暗視野光学顕微鏡写真である。2 is a dark field optical micrograph of a surface area of an ATI 718Plus® alloy sheet heat treated according to a non-limiting embodiment of the present disclosure. 周囲温度から1550°F(843.3℃)、そして周囲温度に戻る5回の熱サイクル後の本開示の非限定的な実施形態により熱処理されたATI 718Plus(登録商標)合金シートの表面領域の暗視野光学顕微鏡写真である。Of surface area of ATI 718Plus® alloy sheet heat treated according to a non-limiting embodiment of the present disclosure after 5 thermal cycles from ambient temperature to 1550 ° F. (843.3 ° C.) and back to ambient temperature It is a dark-field optical micrograph. 従来のγ’/γ”熱処理により熱処理されたATI 718Plus(登録商標)合金シートの表面領域の暗視野光学顕微鏡写真である。It is a dark-field optical microscope photograph of the surface area | region of the ATI 718Plus (trademark) alloy sheet heat-processed by the conventional (gamma) '/ (gamma) "heat processing. 周囲温度から1550°F(843.3℃)、そして周囲温度に戻る5回の熱サイクル後の従来のγ’/γ”熱処理により熱処理されたATI 718Plus(登録商標)合金シートの表面領域の暗視野光学顕微鏡写真である。Darkness of surface area of ATI 718Plus® alloy sheet heat treated by conventional γ ′ / γ ”heat treatment after 5 thermal cycles from ambient temperature to 1550 ° F. (843.3 ° C.) and back to ambient temperature It is a field optical microscope photograph. 本開示の非限定的な実施形態により熱処理された合金718シートの表面領域の暗視野光学顕微鏡写真である。2 is a dark field optical micrograph of a surface region of an alloy 718 sheet heat treated according to a non-limiting embodiment of the present disclosure. 周囲温度から1650°F(898.9℃)、そして周囲温度に戻る5回の熱サイクル後の本開示の非限定的な実施形態により熱処理された合金718シートの表面領域の暗視野光学顕微鏡写真である。Dark field optical micrograph of the surface area of alloy 718 sheet heat treated according to a non-limiting embodiment of the present disclosure after 5 thermal cycles from ambient temperature to 1650 ° F. (898.9 ° C.) and back to ambient temperature It is. 従来のγ’/γ”熱処理により熱処理された合金718シートの表面領域の暗視野光学顕微鏡写真である。It is a dark-field optical micrograph of the surface area | region of the alloy 718 sheet | seat heat-processed by the conventional gamma '/ gamma "heat processing. 周囲温度から1650°F(898.9℃)、そしてまた周囲温度に戻る5回の熱サイクル後の従来のγ’/γ”熱処理により熱処理された合金718シートの表面領域の暗視野光学顕微鏡写真である。Dark field optical micrograph of surface area of alloy 718 sheet heat treated by conventional γ ′ / γ ”heat treatment after 5 thermal cycles from ambient temperature to 1650 ° F. (898.9 ° C.) and back to ambient temperature It is.

読者は、本開示によるある非限定的な実施形態の以下の詳細な説明を考慮することにより、前述の詳細ならびにその他を理解するだろう。   The reader will understand the foregoing details, as well as others, in light of the following detailed description of certain non-limiting embodiments according to the present disclosure.

非限定的な実施形態の本説明において、動作実施例を除き、または記載されなければ、全ての場合において、量または特徴を表す数字は全て用語「約」によって修飾されるものと理解する。最低限でも、また請求項の範囲に対する均等論の適用を限定する試みではなく、各数的パラメータは、少なくとも、報告される有効桁数を考慮して、また通常の丸め技法を適用することにより解釈されるべきである。   In this description of non-limiting embodiments, unless an operational example is described or described, it is understood that in all cases all numbers representing quantities or features are modified by the term “about”. At a minimum, and not an attempt to limit the application of the doctrine of equivalents to the scope of the claims, each numerical parameter is at least taken into account the reported significant digits and by applying normal rounding techniques Should be interpreted.

参照により本明細書に全体または一部が組み込まれることが言及されるあらゆる特許、刊行物、または他の開示資料は、組み込まれる資料が既存の定義、記述、または本開示に記載される他の開示資料と矛盾しない範囲内でのみ本明細書に組み込まれる。そのようなものとして、また必要な範囲で、本明細書に記載される開示は、参照により本願に組み込まれるあらゆる矛盾する資料に優先する。参照によって本明細書に組み込まれることが言及されるが、既存の定義、記述、または本開示に記載される他の開示資料と矛盾するあらゆる資料またはその一部分は、その組み込まれた資料と既存の開示資料との間に矛盾が発生しない範囲内でのみ組み込まれる。   Any patents, publications, or other disclosure materials that are mentioned to be incorporated in whole or in part by reference are intended to be incorporated into the existing definitions, descriptions, or other disclosures described in this disclosure. Incorporated herein to the extent that it does not conflict with the disclosure material. As such, and to the extent necessary, the disclosure set forth herein supersedes any conflicting material that is incorporated herein by reference. Any material or portions thereof that are referenced to be incorporated herein by reference, but that conflict with existing definitions, descriptions, or other disclosure material described in this disclosure, It is incorporated only to the extent that no contradiction arises with the disclosed material.

あるニッケル基合金は、超音速飛行体用の熱防護システムに使用されるハニカムパネルの表面板およびコア要素としての使用が考慮される。超音速飛行体の表面温度は、実用時、1回の飛行任務で少なくとも1回地上温度〜約2200°F(1204℃)の間で循環する。時効硬化されたニッケル基合金のそのような熱サイクルへの曝露は、最初の飛行任務に飛ぶ前のニッケル基合金のろう付けされたときの、および時効硬化された条件と比較して、体積分率および析出相の大きさ、特にγ’相およびγ”相析出物に変化をもたらす可能性がある。さらに、異なる飛行任務では熱曝露プロファイルが異なることが予想され、結果として、飛んだ任務または複数の任務に基づき、時効硬化されたニッケル基合金の微細構造および機械的性質は変動する。   Certain nickel-based alloys are contemplated for use as the faceplate and core elements of honeycomb panels used in thermal protection systems for supersonic aircraft. The surface temperature of a supersonic vehicle circulates between ground temperature and about 2200 ° F. (1204 ° C.) at least once in a single flight mission in practical use. Exposure of such age-hardened nickel-base alloys to such thermal cycling is related to volume fractions when brazed of nickel-base alloys before flying to the first flight mission and compared to age-hardened conditions. Rate and the size of the precipitated phase, especially the γ ′ and γ ″ phase precipitates. Further, different flight missions are expected to have different thermal exposure profiles, resulting in Based on multiple missions, the microstructure and mechanical properties of age hardened nickel base alloys vary.

熱防護システム(TPS)は、超音速飛行体および宇宙船の主成分が融解するのを、またはさもなければ高速および/または大気圏への再突入中に発生する熱から損傷を受けるのを保護する。TPSは、軽量、再利用、かつ維持可能でなければならない。ハニカムパネルを採用する金属TPS(10)の一例の図式的描写は図2に表される。金属TPS(10)は、例えば超音速飛行体または宇宙飛行体の極低温燃料タンク(図示せず)等の構成要素の外部補強部材(12)に固定され得る。金属TPS(10)は、例えば金属ハニカムパネル(14)およびホイル封入絶縁体(16)を含むことができる。   Thermal protection system (TPS) protects the main components of supersonic vehicles and spacecraft from melting or otherwise being damaged from heat generated during high speed and / or reentry into the atmosphere . TPS must be lightweight, reusable, and maintainable. A schematic depiction of an example of a metal TPS (10) employing a honeycomb panel is represented in FIG. The metal TPS (10) may be secured to an external reinforcement member (12) of a component, such as a supersonic vehicle or a spacecraft cryogenic fuel tank (not shown). The metal TPS (10) can include, for example, a metal honeycomb panel (14) and a foil encapsulating insulator (16).

ハニカムパネル(20)の一例は、図3Aに図式的に示され、ハニカムパネル(20)の分解模式図は図3Bに示される。ハニカムパネル(20)は、対向する表面板(24)間に介在し、かつそれらに接合され、それによって、パネル内に複数の密閉チャンバを提供する区分化されたハニカムコア(22)を含む。本明細書で使用される、用語「ハニカムパネル」とは、金属表面板間に介在するか、またはそれらの間に挟まれる金属ハニカムコアを指す。本明細書で使用される、用語「ハニカム」および「ハニカムコア」とは、合金ホイルから形成され、ハニカムパネルを提供するために2つの金属材料もしくは他の好適な材料の表面板の間に介在する、または挟まれるコア材料として適用され得る略多角形形状(例えば六角形形状)のセルの配列を含む製造製品を指す。本明細書で使用される、用語「表面板」とは、ハニカムパネルを提供するために、一般的に図2に示される金属ハニカムコアに接合される金属のホイル、シート、またはパネルを指す。ハニカムコアは、表面板をハニカムコアのオープンセルに接着結合する、ろう付けする、溶接する、またはさもなければ接合することによってハニカムパネルを形成するために使用される。ハニカムパネルは、高圧縮および剪断性質を呈し、同時に一体式材料と比較して、これらの性質を達成するために必要とされる重量を最小限に抑える。ハニカムパネルは、車両の重量を低減し、燃料消費を削減するために、航空宇宙、海洋、および地上輸送用途に使用される。ハニカムコア、表面板、およびハニカムパネルを形成する方法は、当業者に周知であり、よって本明細書ではさらに説明されない。   An example of the honeycomb panel (20) is schematically shown in FIG. 3A, and an exploded schematic view of the honeycomb panel (20) is shown in FIG. 3B. The honeycomb panel (20) includes a segmented honeycomb core (22) interposed between and bonded to opposing face plates (24), thereby providing a plurality of sealed chambers within the panel. As used herein, the term “honeycomb panel” refers to a metal honeycomb core that is interposed between or sandwiched between metal surface plates. As used herein, the terms “honeycomb” and “honeycomb core” are formed from an alloy foil and are interposed between two metal or other suitable material faceplates to provide a honeycomb panel. Or it refers to a manufactured product comprising an array of substantially polygonal (eg hexagonal) cells that can be applied as a core material to be sandwiched. As used herein, the term “surface plate” refers to a metal foil, sheet, or panel that is generally joined to the metal honeycomb core shown in FIG. 2 to provide a honeycomb panel. Honeycomb cores are used to form honeycomb panels by adhesively bonding, brazing, welding, or otherwise joining the face plates to the open cells of the honeycomb core. Honeycomb panels exhibit high compression and shear properties while minimizing the weight required to achieve these properties as compared to monolithic materials. Honeycomb panels are used in aerospace, marine, and ground transportation applications to reduce vehicle weight and reduce fuel consumption. Methods for forming honeycomb cores, face plates, and honeycomb panels are well known to those skilled in the art and are therefore not further described herein.

航空宇宙業界が金属TPSの使用を真剣に検討したのはほんの過去15年の間と考えられており、航空宇宙パネルの表面板およびハニカムコアに使用される合金はほとんど注目されなかった。概して、析出硬化された合金の微細構造の特有の相不安定性ため、析出硬化された合金は避けられ、溶液強化されたまたは酸化物分散強化された合金がTPS用途に使用されてきた。   The aerospace industry has seriously considered the use of metal TPS for only the last 15 years, and little attention has been paid to the alloys used for the faceplates and honeycomb cores of aerospace panels. In general, due to the inherent phase instability of the microstructure of precipitation hardened alloys, precipitation hardened alloys are avoided, and solution strengthened or oxide dispersion strengthened alloys have been used for TPS applications.

本発明のある非限定的な実施形態は、熱循環を受けたときに一般的に安定している微細構造を提供するための、ニッケル基合金を熱処理する方法を対象とする。本方法によって達成される微細構造は、ニッケル基合金が受ける1回以上の熱サイクル中実質的に同じ状態のままであるため、ニッケル基合金の機械的性質は、合金が熱的にまたその特定の温度に循環されるとき、特定の温度で、実質的に同じ状態のままである。例えば本開示による熱処理方法の非限定的な実施形態は、2回目の熱サイクルの1550°F(843.3℃)である性質を有し、これは10回目の熱サイクルの1550°F(843.3℃)で同じニッケル基合金の性質と実質的に同じであるが、例えば1650°F(898.9℃)または1700°F(926.7℃)でのニッケル基合金の機械的性質とは同じではないニッケル基合金を提供する。   One non-limiting embodiment of the present invention is directed to a method of heat treating a nickel-base alloy to provide a microstructure that is generally stable when subjected to thermal cycling. Since the microstructure achieved by the method remains substantially the same during one or more thermal cycles experienced by the nickel-base alloy, the mechanical properties of the nickel-base alloy are determined by the thermal and specific characteristics of the alloy. At a certain temperature, it remains substantially the same. For example, a non-limiting embodiment of a heat treatment method according to the present disclosure has the property of being 1550 ° F. (843.3 ° C.) of the second thermal cycle, which is 1550 ° F. (843 ° C. of the 10th thermal cycle). .3 ° C) is substantially the same as the properties of the same nickel-base alloy, but for example the mechanical properties of the nickel-base alloy at 1650 ° F (898.9 ° C) or 1700 ° F (926.7 ° C) Provides a nickel-base alloy that is not the same.

γ’相は、約1500°F(815.6℃)を上回る温度で、例えば合金718等の低γ’相体積分率合金の強度にほとんど影響しないことが確認された。したがって、γ’相を最適化するように設計された熱処理は、周囲温度と最大2200°F(1204℃)の温度との間の熱循環を繰り返し受ける超音速飛行体TPS等の用途には有益ではないことが確認された。そのような熱循環中に安定した微細構造を提供する熱処理は、熱防護システムで使用するのに有益であろう。   It has been determined that the γ ′ phase has little effect on the strength of low γ ′ phase volume fraction alloys, such as alloy 718, for example, at temperatures above about 1500 ° F. (815.6 ° C.). Therefore, heat treatments designed to optimize the γ 'phase are beneficial for applications such as supersonic air vehicles TPS that repeatedly undergo thermal cycling between ambient and temperatures up to 2200 ° F (1204 ° C). It was confirmed that it was not. Such a heat treatment that provides a stable microstructure during thermal cycling would be beneficial for use in a thermal protection system.

例えば、本開示による非限定的な実施形態は、周囲地上温度とδソルバス温度を下回る約1450°F(787.8℃)〜約75°F(42°C)の最大温度との間の熱循環に耐えることができる718型ニッケル基合金に熱的に安定した微細構造を生成するために、ニッケル基合金を熱処理する方法を対象とする。熱的に安定した微細構造は、周囲温度と合金のδソルバス温度を下回る約1450°F(787.8℃)〜約75°F(42°C)の範囲内の最大温度との間の温度範囲の熱サイクルに曝されるとき、実質的に変化しない機械的性質を合金に提供する微細構造である。実用熱循環が本開示による熱処理温度範囲を上回る温度にニッケル基合金を曝露する場合、合金の微細構造および機械的性質に有害な変化を引き起こす可能性がある。   For example, a non-limiting embodiment according to the present disclosure can provide heat between ambient ground temperature and a maximum temperature of about 1450 ° F. (787.8 ° C.) to about 75 ° F. (42 ° C.) below the δ solvus temperature. In order to produce a thermally stable microstructure in a 718 nickel-base alloy that can withstand circulation, a method of heat treating the nickel-base alloy is targeted. The thermally stable microstructure is a temperature between ambient temperature and a maximum temperature in the range of about 1450 ° F. (787.8 ° C.) to about 75 ° F. (42 ° C.) below the δ solvus temperature of the alloy. A microstructure that provides the alloy with substantially unchanged mechanical properties when exposed to a range of thermal cycles. Exposure of nickel-based alloys to temperatures above the heat treatment temperature range according to the present disclosure can cause deleterious changes in the microstructure and mechanical properties of the alloys.

合金718のδソルバス温度は、約1881°F(1027℃)である。ATI 718Plus(登録商標)合金のδソルバス温度は、約1840°F(1004℃)である。他のニッケル基合金のδソルバス温度は既知であるか、または過度の実験を行うことなく冶金分野の当業者によって容易に決定され得る。   The δ solvus temperature of alloy 718 is about 1881 ° F. (1027 ° C.). The δ solvus temperature of the ATI 718Plus® alloy is about 1840 ° F. (1004 ° C.). The δ solvus temperatures of other nickel-based alloys are known or can be readily determined by those skilled in the metallurgy art without undue experimentation.

本開示による非限定的な実施形態では、本方法は、オーステナイトマトリックスの粒界に平衡温度または平衡近傍濃度の粒界δ相をもたらし、全体で最大25重量パーセントのγ’相およびγ”相析出物を析出する。本開示による実施形態における平衡濃度または平衡近傍濃度の粒界δ相の析出を考えると、本開示による熱処理方法の実施形態は、本明細書において、「δ相熱処理」と称される。   In a non-limiting embodiment according to the present disclosure, the method provides an equilibrium temperature or near equilibrium concentration of grain boundary δ phase at the austenite matrix grain boundaries, for a total of up to 25 weight percent γ ′ and γ ″ phase precipitation. In view of the precipitation of grain boundary δ phase at or near the equilibrium concentration in the embodiment according to the present disclosure, the embodiment of the heat treatment method according to the present disclosure is referred to herein as “δ phase heat treatment”. Is done.

本開示によるδ相熱処理の実施形態は、実用温度がδソルバス温度を下回る約75°F(42℃)を超えるまで実質的に減少しない体積分率のδ相を提供する。したがって、本明細書に開示されるδ相熱処理の実施形態は、温度がδソルバス温度を下回る約75°F(42℃)の最大温度まで循環する可能性がある用途に安定した微細構造を促進する。本開示の方法による粒界で析出されるδ相は、粒成長を防止する目的も果たし、さらに微細構造を安定させる。本明細書に開示されるδ相熱処理の実施形態は、約1500°F(815.6℃)を下回るニッケル基合金において低強度をもたらす。しかしながら、比較すると、実用中約1500°F(815.6℃)を上回る温度に曝される従来の熱処理された718型ニッケル基合金部品は、部品が曝される最初の熱サイクルに関してのみ、1500°F(815.6℃)を下回る温度で比較的高い強度を呈するだろう。   Embodiments of the δ phase heat treatment according to the present disclosure provide a volume fraction of δ phase that does not substantially decrease until the operating temperature exceeds about 75 ° F. (42 ° C.) below the δ solvus temperature. Thus, the δ phase heat treatment embodiment disclosed herein promotes a stable microstructure for applications where the temperature may circulate to a maximum temperature of about 75 ° F. (42 ° C.) below the δ solvus temperature. To do. The δ phase precipitated at the grain boundaries by the method of the present disclosure also serves the purpose of preventing grain growth and further stabilizes the microstructure. The δ phase heat treatment embodiments disclosed herein provide low strength in nickel-base alloys below about 1500 ° F. (815.6 ° C.). However, by comparison, a conventional heat treated 718-type nickel-base alloy part that is exposed to temperatures in practical use above about 1500 ° F. (815.6 ° C.) is only 1500 for the first thermal cycle to which the part is exposed. It will exhibit relatively high strength at temperatures below ° F (815.6 ° C).

本明細書に限定されないが、本明細書に開示されるδ相熱処理の実施形態は、718型ニッケル基合金およびその誘導体を含む、ニオブ(Nb)を含有するニッケル基合金組成物と併用して使用することができる。本明細書で使用される、用語「ニッケル基合金」とは、1つ以上の他の合金元素および不可避不純物と共に、主としてニッケルを含む合金を指す。本明細書で使用される、用語「718型ニッケル基合金」とは、本明細書で定義されるように、ニッケル基合金を意味し、不可避不純物と共に、ニッケル、クロム、鉄、強化添加元素であるニオブ、ならびに任意にアルミニウムおよびチタンのうちの1つまたはその両方を含むか、またはそれらからなる。718型ニッケル基合金の非限定的な例としては、合金718及び以下に記載される他の合金が挙げられる。   While not limited herein, embodiments of the δ-phase heat treatment disclosed herein may be used in conjunction with nickel-base alloy compositions containing niobium (Nb), including 718-type nickel-base alloys and derivatives thereof. Can be used. As used herein, the term “nickel-based alloy” refers to an alloy that includes primarily nickel, along with one or more other alloying elements and inevitable impurities. As used herein, the term “718-type nickel-base alloy” means a nickel-base alloy, as defined herein, and includes nickel, chromium, iron, reinforcing additive elements along with unavoidable impurities. Contains or consists of some niobium and optionally one or both of aluminum and titanium. Non-limiting examples of 718 type nickel base alloys include alloy 718 and other alloys described below.

本開示による熱処理の非限定的な実施形態が特に良く適すると考えられる718型ニッケル基合金の非限定的な例は、ニッケル、クロム、最大14重量パーセントの鉄、強化添加元素であるニオブ、任意にアルミニウムおよびチタンのうちの1つまたはその両方の合金添加元素、ならびに不可避不純物を含むニッケル基合金である。本開示による熱処理の非限定的な実施形態が特に良く適すると考えられる718型ニッケル基合金の別の非限定的な例は、本明細書に定義されるように、クロム、6〜最大14重量パーセントの鉄、強化添加元素であるニオブ、任意にアルミニウムおよびチタンのうちの1つまたはその両方の合金添加元素、ならびに不可避不純物を含むニッケル基合金である。   Non-limiting examples of type 718 nickel-base alloys that are believed to be particularly well suited to non-limiting embodiments of heat treatment according to the present disclosure include nickel, chromium, up to 14 weight percent iron, the strengthening additive niobium, optional In addition, an alloy additive element of one or both of aluminum and titanium, and a nickel base alloy containing inevitable impurities. Another non-limiting example of a type 718 nickel-base alloy that is believed to be particularly well suited for non-limiting embodiments of heat treatment according to the present disclosure is chromium, up to 14 weights as defined herein A nickel-based alloy containing percent iron, the strengthening additive element niobium, optionally an alloying element of one or both of aluminum and titanium, and inevitable impurities.

本開示による熱処理方法の実施形態が使用され得る718型ニッケル基合金のさらなる非限定低な例は、米国特許第6,730,264号(「‘264特許」)に開示されるニッケル基合金であり、これは、重量パーセントで、0.1の炭素、12〜20のクロム、最大4のモリブデン、最大6のタングステン、5〜12のコバルト、6〜14の鉄、4〜8のニオブ、0.6〜2.6のアルミニウム、0.4〜1.4のチタン、0.003〜0.03のリン、0.003〜0.015のホウ素、ニッケル、および不可避不純物を含むか、またはそれらからなり、モリブデンの重量パーセントとタングステンの重量パーセントとの合計は、少なくとも2であり、かつ8を超えず、アルミニウムの原子パーセントとチタンの原子パーセントとの合計は、2〜6であり、アルミニウムの原子パーセントとチタンの原子パーセントとの比率は、少なくとも1.5であり、アルミニウムの原子パーセントとチタンの原子パーセントとの合計をニオブの原子パーセントで割ったものは、0.8〜1.3である。米国特許第6,730,264号の全開示は、参照により本明細書に組み込まれる。   A further non-limiting example of a 718 type nickel base alloy in which embodiments of the heat treatment method according to the present disclosure can be used is the nickel base alloy disclosed in US Pat. No. 6,730,264 (“the '264 patent”). Yes, this is, in weight percent, 0.1 carbon, 12-20 chromium, up to 4 molybdenum, up to 6 tungsten, 5-12 cobalt, 6-14 iron, 4-8 niobium, 0 Contains, or contains, 2.6-2.6 aluminum, 0.4-1.4 titanium, 0.003-0.03 phosphorus, 0.003-0.015 boron, nickel, and inevitable impurities And the sum of the weight percent of molybdenum and the weight percent of tungsten is at least 2 and does not exceed 8 and is the sum of the atomic percent of aluminum and the atomic percent of titanium. Is between 2 and 6, the ratio of atomic percent of aluminum to atomic percent of titanium is at least 1.5, and the sum of atomic percent of aluminum and atomic percent of titanium divided by atomic percent of niobium Is 0.8 to 1.3. The entire disclosure of US Pat. No. 6,730,264 is incorporated herein by reference.

本開示による熱処理方法の実施形態が使用され得る718型ニッケル基合金のまた別の非限定的な例は、米国‘264特許に開示されるニッケル基合金であり、これは、重量パーセントで、50〜55のニッケル、17〜21のクロム、2.8〜3.3のモリブデン、4.7パーセント〜5.5のニオブ、最大1のコバルト、0.003〜0.015のホウ素、最大0.3の銅、最大0.08の炭素、最大0.35のマンガン、0.003〜0.03の亜リン酸、最大0.015の硫黄、最大0.35のケイ素、鉄、アルミニウム、チタン、および不可避不純物を含むか、またはそれらからなり、アルミニウムの原子パーセントとチタンの原子パーセントとの合計は、約2〜約6の原子パーセントであり、アルミニウムの原子パーセントとチタンの原子パーセントとの比率は、少なくとも約1.5であり、アルミニウムの原子パーセント+チタンの原子パーセントとの合計をニオブの原子パーセントで割ったものは、約0.8〜約1.3である。合金のある実施形態では、鉄の重量パーセントは12〜最大20である。   Another non-limiting example of a type 718 nickel-base alloy in which embodiments of the heat treatment method according to the present disclosure may be used is the nickel-base alloy disclosed in the US '264 patent, which is 50% by weight. ~ 55 nickel, 17-21 chromium, 2.8-3.3 molybdenum, 4.7 percent to 5.5 niobium, up to 1 cobalt, 0.003-0.015 boron, up to 0. 3 copper, up to 0.08 carbon, up to 0.35 manganese, 0.003-0.03 phosphorous acid, up to 0.015 sulfur, up to 0.35 silicon, iron, aluminum, titanium, And the sum of the atomic percent of aluminum and the atomic percent of titanium is about 2 to about 6 atomic percent, and the atomic percent of aluminum and the The atomic percent ratio of at least about 1.5 and the sum of atomic percent of aluminum plus atomic percent of titanium divided by the atomic percent of niobium is about 0.8 to about 1.3. is there. In certain embodiments of the alloy, the iron weight percent is 12 to up to 20.

本開示による熱処理方法の実施形態が使用され得る718型ニッケル基合金のさらに別の非限定的な例は、ATI 718Plus(登録商標)合金(UNS N07818)であり、これは、ATI Allvac,Monroe,North Carolina,USAから入手可能なニッケル基合金であり、それは、重量パーセントで、17.00〜21.00のクロム、2.50〜3.10のモリブデン、5.20〜5.80のニオブ、0.50〜1.00のチタン、1.20〜1.70のアルミニウム、8.00〜10.00のコバルト、8.00〜10.00の鉄、0.008〜1.40のタングステン、0.003〜0.008のホウ素、0.01〜0.05の炭素、最大0.35のマンガン、最大0.035のケイ素、0.004〜0.020のリン、最大0.025の硫黄、ニッケル、および不可避不純物を含むか、またはそれらからなる。腐食ならびに耐熱性の棒、鍛造品、およびリングに関するAMS 5441およびAMS 5442の2つは、ATI 718Plus(登録商標)合金により従来使用される熱処理を説明するAMSの仕様書である。AMS 5441およびAMS 5442のそれぞれは、参照によりその全体が本明細書に組み込まれる。   Yet another non-limiting example of a type 718 nickel-base alloy in which embodiments of the heat treatment method according to the present disclosure can be used is ATI 718Plus® alloy (UNS N07818), which is ATI Allvac, Monroe, Nickel-based alloy available from North Carolina, USA, which, by weight, is 17.00 to 21.00 chromium, 2.50 to 3.10 molybdenum, 5.20 to 5.80 niobium, 0.50 to 1.00 titanium, 1.20 to 1.70 aluminum, 8.00 to 10.00 cobalt, 8.00 to 10.00 iron, 0.008 to 1.40 tungsten, 0.003-0.008 boron, 0.01-0.05 carbon, up to 0.35 manganese, up to 0.035 silicon, 0.0 Phosphorus from 4 to 0.020, up to 0.025 sulfur, or nickel, and incidental impurities, or consisting of them. Two of AMS 5441 and AMS 5442 for corrosion and heat resistant rods, forgings, and rings are AMS specifications that describe the heat treatment conventionally used by ATI 718Plus® alloy. Each of AMS 5441 and AMS 5442 is incorporated herein by reference in its entirety.

本開示による熱処理方法の実施形態が使用され得る718型ニッケル基合金のまた別の非限定的な例は、合金718(UNS N07718)であり、その組成は業界において周知である。ある非限定的な実施形態では、合金718は、重量パーセントで、50.0〜55.0のニッケル、17〜21.0のクロム、最大0.08の炭素、最大0.35のマンガン、最大0.35重量パーセントのケイ素、2.8〜3.3のモリブデン、0超〜最大5.5のニオブおよびタンタル(ニオブおよびタンタルの合計は、4.75〜5.5である)、0.65〜1.15のチタン、0.20〜0.8のアルミニウム、最大0.006のホウ素、鉄、および不可避不純物を含むか、またはそれらからなる。   Another non-limiting example of a 718 type nickel-based alloy in which embodiments of the heat treatment method according to the present disclosure can be used is Alloy 718 (UNS N07718), the composition of which is well known in the industry. In one non-limiting embodiment, alloy 718 is, by weight percent, 50.0-55.0 nickel, 17-21.0 chromium, up to 0.08 carbon, up to 0.35 manganese, up to 0.35 weight percent silicon, 2.8 to 3.3 molybdenum, greater than 0 to up to 5.5 niobium and tantalum (the sum of niobium and tantalum is 4.75 to 5.5); Contains or consists of 65 to 1.15 titanium, 0.20 to 0.8 aluminum, up to 0.006 boron, iron, and inevitable impurities.

本明細書で使用される、用語「機械的性質」とは、力が合金に適用されるときに弾性もしくは非弾性反応に関連する、または力が合金に適用されるときに生じる応力−ひずみ関係を伴う合金の性質を指す。本開示の意味内において、機械的性質は、特に引張り強度、降伏強度、伸び率、および応力破断寿命を指す。本明細書で使用される、用語「熱的に安定した機械的性質」とは、合金が周囲地上温度とδソルバス温度を下回る75°F(41.7℃)との間の熱循環を繰り返し受けたときに、合金の機械的性質が20%を超えて変化しない状態を指す。本明細書で使用される、用語「周囲地上温度」は、地上レベルで自然な陸上気候によって生じる周囲の任意の温度として定義される。   As used herein, the term “mechanical property” refers to a stress-strain relationship that relates to an elastic or inelastic reaction when a force is applied to an alloy, or that occurs when a force is applied to an alloy. Refers to the properties of alloys with Within the meaning of the present disclosure, mechanical properties refer specifically to tensile strength, yield strength, elongation, and stress rupture life. As used herein, the term “thermally stable mechanical properties” means that the alloy repeats thermal cycling between ambient ground temperature and 75 ° F. (41.7 ° C.) below the δ solvus temperature. When received, it refers to the state in which the mechanical properties of the alloy do not change by more than 20%. As used herein, the term “ambient ground temperature” is defined as any ambient temperature caused by a natural land climate at ground level.

本発明の発明者は、本開示の非限定的な実施形態による所与のδ相熱処理に関して、ニッケル基合金の機械的性質の劣化の程度に対する熱サイクルピーク温度の影響に言及した。δ相熱処理温度の選択は、ニッケル基合金の予測されるピーク実用温度と一致するか、密接に一致するように選択されなければならない。   The inventors of the present invention have noted the effect of thermal cycle peak temperature on the degree of degradation of the mechanical properties of nickel-base alloys for a given δ-phase heat treatment according to a non-limiting embodiment of the present disclosure. The selection of the δ phase heat treatment temperature must be selected to match or closely match the expected peak practical temperature of the nickel-base alloy.

ここで図4を参照すると、本開示による非限定的な実施形態では、718型ニッケル基合金(30)をδ相熱処理する方法は、718型ニッケル基合金を熱処理温度範囲内の熱処理温度に加熱する(32)こと、ニッケル基合金内に平衡濃度または平衡近傍濃度のδ相粒界析出物ならびにニッケル基合金内に全体で最大25重量パーセントのγ’相およびγ”相を形成するのに十分な熱処理時間の間、熱処理温度範囲内に合金を維持する(34)こと、及び718型ニッケル基合金を空冷する(36)ことを含む。   Referring now to FIG. 4, in a non-limiting embodiment according to the present disclosure, a method of subjecting a 718 nickel-base alloy (30) to δ phase heat treatment involves heating the 718 nickel-base alloy to a heat treatment temperature within a heat treatment temperature range. (32) sufficient to form an equilibrium concentration or near equilibrium concentration of δ phase grain boundary precipitates in the nickel base alloy and up to 25 weight percent total γ ′ and γ ″ phases in the nickel base alloy. Maintaining the alloy within the heat treatment temperature range for a long heat treatment time (34) and air cooling the 718 type nickel base alloy (36).

本明細書で使用される、用語「熱処理温度」は、718型ニッケル基合金の粒界に平衡濃度または平衡近傍濃度のδ相析出物、ならびに全体で最大25重量パーセントのγ’相およびγ”相の析出をもたらす温度として定義される。本明細書で使用される、用語「熱処理時間」とは、718型ニッケル基合金の粒界に平衡濃度または平衡近傍濃度のδ相析出物、ならびに全体で最大25重量パーセントのγ’相およびγ”相を析出するのに十分な時間を意味する。本明細書で使用される、用語「平衡濃度」は、ニッケル基合金または718型ニッケル基合金の組成により熱処理温度で形成することができるδ相析出物の最大濃度として定義される。本明細書で使用される、用語「平衡近傍濃度」とは、ニッケル基合金が粒界に約5重量パーセント〜約35重量パーセントのδ相を含む状態を指す。非限定的な実施形態では、δ相熱処理後、ニッケル基合金は、粒界に析出される約6重量パーセント〜約12重量パーセントのδ相を含み得る。そのような結果は、ATI 718Plus(登録商標)合金に典型的であることが観察されている。別の非限定的な実施形態では、δ相熱処理後、ニッケル基合金は、粒界に析出される約10重量パーセント〜約25重量パーセントのδ相を含み得る。そのような結果は、ATI 718Plus(登録商標)合金に典型的であることが観察されている。本開示によるδ相熱処理中に形成されるδ相、γ’相、およびγ”相の量は、ニッケル基合金の特定の組成にある程度依存し、形成されたそのような相の量は、当業者により容易に、そして過度の実験を行うことなく決定され得ることを理解する。   As used herein, the term “heat treatment temperature” refers to the equilibrium concentration or near equilibrium concentration of δ phase precipitates at grain boundaries of type 718 nickel-base alloy, and up to 25 weight percent γ ′ phase and γ ”overall. As used herein, the term “heat treatment time” is defined as the temperature at which a 718 phase nickel-base alloy grain boundary is present at or near the equilibrium concentration of δ phase precipitates, as well as the overall Means the time sufficient to precipitate up to 25 weight percent of the γ ′ and γ ″ phases. As used herein, the term “equilibrium concentration” refers to a nickel-base alloy or a 718-type nickel-base alloy. Defined by the composition as the maximum concentration of δ phase precipitates that can be formed at the heat treatment temperature. As used herein, the term “near-equilibrium concentration” refers to a state in which a nickel-base alloy includes from about 5 weight percent to about 35 weight percent δ phase at the grain boundaries. In a non-limiting embodiment, after the δ phase heat treatment, the nickel-base alloy can include from about 6 weight percent to about 12 weight percent δ phase precipitated at the grain boundaries. Such a result has been observed to be typical for ATI 718Plus® alloy. In another non-limiting embodiment, after the δ phase heat treatment, the nickel-base alloy can include about 10 weight percent to about 25 weight percent δ phase precipitated at the grain boundaries. Such a result has been observed to be typical for ATI 718Plus® alloy. The amount of δ, γ ′ and γ ″ phases formed during the δ phase heat treatment according to the present disclosure depends to some extent on the specific composition of the nickel-base alloy, and the amount of such phases formed is It will be understood that it can be determined easily by a person skilled in the art and without undue experimentation.

非限定的な実施形態では、熱処理温度は、特定のニッケル基合金のδ相析出の恒温変態図(「TTT図」)のノーズより20°F(11℃)高い下限から特定のTTT図のδ相析出のノーズより100°F(55.6℃)低い上限を有する熱処理温度範囲内である。特定のニッケル基合金のTTT図は、合金の時間の対数の関数としての温度のプロットである。TTT図は、δ相、γ’相、およびγ”相変態等の第2の相変態が、前に溶液処理されたニッケル基合金の等温熱処理中、いつ始まり、終わるかを決定するために使用される。当業者は、特定のTTT図が特定の合金組成に特異的であることを理解する。合金718の実施形態のTTT図は、図5Aに再現され、ATI 718Plus(登録商標)合金のTTT図は、図5Bに再現される。これらのTTT図におけるδ相析出曲線は、図5Aでは「δ(GB)」、および図5Bでは「δ(粒)」と表示される。当業者によって理解されるように、δ相曲線の「ノーズ」は、時間軸上の最も初期の時間点にプロットされるδ相曲線の一部として、当業者に既知である。例えば、図5Aのδ相曲線のノーズは、約0.045時間、約900℃で生じる。図5Bのδ相曲線のノーズは、約0.035時間、約900℃で生じる。図5Aおよび図5Bに示される曲線は、Xie,et al.,”TTT Diagram of a Newly Developed Nickel−Base Superalloy−Allvac 718Plus(登録商標),Proceedings:Superalloys 718,625,706 and Derivatives 2005,TMS(2005)pp.193−202から再現され、参照により本明細書に組み込まれる。当業者は、TTT図を解釈し、使用することができるため、TTT図の使用に関するさらなる説明は、本明細書において必要ではない。加えて、特定のニッケル基合金のTTT図は、公的に利用可能であるか、または過度の実験を行うことなく当業者が生成することができる。   In a non-limiting embodiment, the heat treatment temperature is from a lower limit 20 ° F. (11 ° C.) higher than the nose of the isothermal transformation diagram (“TTT diagram”) of the δ phase precipitation of a particular nickel-based alloy from the lower limit of a particular TTT diagram. Within the heat treatment temperature range with an upper limit of 100 ° F. (55.6 ° C.) below the nose of phase precipitation. The TTT diagram for a particular nickel-based alloy is a plot of temperature as a function of logarithm of the alloy time. The TTT diagram is used to determine when second phase transformations such as the δ, γ ′, and γ ″ phase transformations begin and end during isothermal heat treatment of previously solution-treated nickel-base alloys. Those skilled in the art will understand that a particular TTT diagram is specific to a particular alloy composition.The TTT diagram of an embodiment of alloy 718 is reproduced in FIG. 5A, and the ATI 718Plus® alloy. These TTT diagrams are reproduced in Fig. 5 B. The δ phase precipitation curves in these TTT diagrams are displayed as "δ (GB)" in Fig. 5A and "δ (grain)" in Fig. 5B. As will be appreciated by those skilled in the art, the “nose” of the δ phase curve is known to those skilled in the art as part of the δ phase curve plotted at the earliest time point on the time axis. For example, the nose of the δ phase curve of FIG. 5A occurs at about 900 ° C. for about 0.045 hours. The nose of the δ phase curve of FIG. 5B occurs at about 900 ° C. for about 0.035 hours. The curves shown in FIGS. 5A and 5B are Xie, et al. , "TTT Diagram of a Newly Developed Nickel-Base Superalloy-Allvac 718Plus (registered trademark), Proceedings: Superalloys 718,625, 706 and Derivatives. Further explanation regarding the use of the TTT diagram is not necessary herein because one of ordinary skill in the art can interpret and use the TTT diagram.In addition, the TTT diagram for a particular nickel-based alloy is Are publicly available or can be generated by one of ordinary skill in the art without undue experimentation.

図6に示される図式的な熱処理温度−時間プロファイル(40)を参照し、図4に一般的に示される方法ステップを参照すると、本開示による718型ニッケル基合金を熱処理する方法の非限定的な実施形態は、718型ニッケル基合金を1700°F(926.7℃)〜1725°F(940.6℃)の熱処理温度範囲内の熱処理温度に加熱する(32)ことを含む。本方法の非限定的な実施形態では、加熱された718型ニッケル基合金は、30分〜300分の熱処理時間の間、熱処理温度範囲内に保持される(34)。熱処理時間の間、熱処理温度で保持した(34)後、718型ニッケル基合金は空冷され、粒界にδ相析出物を維持する。本明細書に開示されるδ相熱処理方法の実施形態によると、δ相粒界析出物は、主に加熱ステップ(32)および保持ステップ(34)中に形成される。このため、加熱ステップ(32)と保持ステップ(34)は、集合的に「δ相時効」と称される。   With reference to the schematic heat treatment temperature-time profile (40) shown in FIG. 6 and with reference to the method steps generally shown in FIG. 4, a non-limiting method of heat treating a 718 nickel-base alloy according to the present disclosure Embodiments include heating the 718-type nickel-base alloy to a heat treatment temperature within a heat treatment temperature range of 1700 ° F. (926.7 ° C.) to 1725 ° F. (940.6 ° C.) (32). In a non-limiting embodiment of the method, the heated 718-type nickel-base alloy is maintained within the heat treatment temperature range for a heat treatment time of 30 minutes to 300 minutes (34). After holding at the heat treatment temperature for the heat treatment time (34), the 718 type nickel-base alloy is air-cooled and maintains δ phase precipitates at the grain boundaries. According to embodiments of the δ phase heat treatment method disclosed herein, δ phase grain boundary precipitates are formed primarily during the heating step (32) and the holding step (34). For this reason, the heating step (32) and the holding step (34) are collectively referred to as “δ phase aging”.

非限定的な実施形態では、ニッケル基合金を熱処理時間の間、熱処理温度に保持した後、ニッケル基合金は、熱処理温度から周囲温度に空冷される。特定の非限定的な実施形態では、ニッケル基合金は、1分当たり1°F(1分当たり0.56°C)を超えない冷却速度で冷却される。ある程度のγ’相析出がニッケル基合金において可能であるため、徐冷は、本開示によるある非限定的な実施形態では有利である。徐冷中に析出する可能性がある少量のγ’相は、一般的に、構造が粗く、したがって、熱循環に関して安定性が大きく、合金の機械的性質に対する影響は少ない。実用熱循環中に未制御のγ’相の析出を有するよりも、徐冷中に比較的安定した少量のγ’相析出物を有することが好ましい。   In a non-limiting embodiment, after the nickel base alloy is held at the heat treatment temperature for the heat treatment time, the nickel base alloy is air cooled from the heat treatment temperature to ambient temperature. In certain non-limiting embodiments, the nickel-base alloy is cooled at a cooling rate that does not exceed 1 ° F. per minute (0.56 ° C. per minute). Slow cooling is advantageous in certain non-limiting embodiments according to the present disclosure, as some degree of γ 'phase precipitation is possible in nickel based alloys. The small amount of γ 'phase that can precipitate during slow cooling is generally coarse in structure and is therefore more stable with respect to thermal cycling and has less impact on the mechanical properties of the alloy. It is preferred to have a small amount of relatively stable γ 'phase precipitate during slow cooling rather than having uncontrolled γ' phase precipitation during practical thermal cycling.

本明細書に開示される方法のいずれかにより加工された合金は、延伸材又は他の製造物品に形成することができる。本開示によるある非限定的な実施形態では、718型ニッケル基合金は、本明細書に開示される方法の実施形態を含む方法により、ホイル、ハニカムコア、表面板、およびハニカムパネルから選択される製造物品に加工される。本明細書で使用される、用語「ホイル」とは、厚さが0.006インチ(0.15mm)未満であり、任意の幅および長さのシートを指す。実際問題として、ホイルの幅は、合金を巻くために使用される冷間圧延機器の収容量によって制限される。本開示による方法のある非限定的な実施形態では、本開示の方法の実施形態により加工された合金は、最大18インチ(0.46m)、最大24インチ(0.61m)、または最大36インチ(0.91m)の幅を有するホイルに加工され得る。   Alloys processed by any of the methods disclosed herein can be formed into drawn materials or other manufactured articles. In certain non-limiting embodiments according to the present disclosure, the 718 nickel-base alloy is selected from foils, honeycomb cores, faceplates, and honeycomb panels by methods including method embodiments disclosed herein. Processed into manufactured articles. As used herein, the term “foil” refers to a sheet having a thickness of less than 0.006 inches (0.15 mm) and of any width and length. As a practical matter, the width of the foil is limited by the capacity of the cold rolling equipment used to wind the alloy. In certain non-limiting embodiments of the method according to the present disclosure, alloys fabricated according to the method embodiments of the present disclosure can be up to 18 inches (0.46 m), up to 24 inches (0.61 m), or up to 36 inches. It can be processed into a foil having a width of (0.91 m).

合金が曝露される最大実用温度が既知であり、約1700°F(926.7℃)以下の用途に関して、本開示による方法の非限定的な実施形態は、熱処理温度からニッケル基合金を冷却するステップの後に、熱処理を安定化することをさらに含み得る。本開示による非限定的な実施形態では、熱処理を安定化することは、ニッケル基合金を熱処理安定化温度に加熱すること、合金を、少なくとも2時間、または少なくとも2時間〜最大4時間、その温度に保持することを含む。非限定的な実施形態では、熱処理安定化温度は、合金が曝露される最大実用温度であり、1700°F(926.7℃)以下の範囲内、または1700°F(926.7℃)〜1450°F(787.8℃)の範囲内である。本明細書で使用される、用語「最大実用温度」とは、合金または合金を含む物品がその意図される目的に使用されるときに特定のニッケル基合金が受けると予測される最大温度を指す。本開示による熱処理の安定化後、ニッケル基合金は、熱処理安定化温度から周囲温度に空冷される。別の非限定的な実施形態では、ニッケル基合金は、熱処理安定化温度から周囲温度に1分当たり1°F(1分当たり0.56°C)を超えない冷却速度で冷却される。   For applications where the maximum operating temperature to which the alloy is exposed is known and is less than about 1700 ° F. (926.7 ° C.), a non-limiting embodiment of the method according to the present disclosure cools the nickel-base alloy from the heat treatment temperature. It may further comprise stabilizing the heat treatment after the step. In a non-limiting embodiment according to the present disclosure, stabilizing the heat treatment comprises heating the nickel-based alloy to a heat treatment stabilization temperature, and heating the alloy for at least 2 hours, or at least 2 hours up to 4 hours at that temperature. To hold on. In a non-limiting embodiment, the heat treatment stabilization temperature is the maximum practical temperature to which the alloy is exposed and is in the range of 1700 ° F. (926.7 ° C.) or less, or from 1700 ° F. (926.7 ° C.) to Within the range of 1450 ° F. (787.8 ° C.). As used herein, the term “maximum operating temperature” refers to the maximum temperature that a particular nickel-base alloy is expected to experience when the alloy or an article containing the alloy is used for its intended purpose. . After stabilization of the heat treatment according to the present disclosure, the nickel-base alloy is air cooled from the heat treatment stabilization temperature to ambient temperature. In another non-limiting embodiment, the nickel-base alloy is cooled at a cooling rate that does not exceed 1 ° F. per minute (0.56 ° C. per minute) from the heat treatment stabilization temperature to ambient temperature.

本開示によるδ相熱処理およびδ相時効の非限定的な実施形態は、いずれの形態および形状のニッケル基合金または718型ニッケル基合金に使用され得ることを認識する。様々な形態は、これらに限定されないが、棒、ロッド、プレート、シート、片、および押出物等の市販の延伸材を含む。本開示によるδ相熱処理およびδ相時効の非限定的な実施形態は、これらに限定されないが、ニッケル基合金または718型ニッケル基合金を含む成形品、接合品などの製造品にも使用され得ることをさらに認識する。   It will be appreciated that the non-limiting embodiments of δ phase heat treatment and δ phase aging according to the present disclosure can be used with any form and shape of a nickel-base alloy or a 718 type nickel-base alloy. Various forms include, but are not limited to, commercially available stretch materials such as rods, rods, plates, sheets, pieces, and extrudates. Non-limiting embodiments of δ-phase heat treatment and δ-phase aging according to the present disclosure may be used for manufactured articles such as, but not limited to, nickel-base alloys or 718-type nickel-base alloys, joints, and the like. Recognize further.

本開示によるニッケル基合金を熱処理する方法の非限定的な実施形態では、ニッケル基合金は、重量パーセントで、17.00〜21.00のクロム、2.50〜3.10のモリブデン、5.20〜5.80のニオブ、0.50〜1.00のチタン、1.20〜1.70のアルミニウム、8.00〜10.00のコバルト、8.00〜10.00の鉄、0.008〜1.40のタングステン、0.003〜0.008のホウ素、0.01〜0.05の炭素、最大0.35のマンガン、最大0.035のケイ素、0.004〜0.020のリン、最大0.025の硫黄、ニッケル、および不可避不純物を含むか、またはそれらからなる。そのような非限定的な実施形態は、ニッケル基合金を1700°F(926.7℃)〜1725°F(940.6℃)の範囲内の熱処理温度に熱処理すること、ニッケル基合金内に平衡濃度または平衡近傍濃度のδ相粒界析出物、ならびに合金に全体で最大25重量パーセントのγ’相およびγ”相を形成するのに十分な30分〜300分の範囲内の熱処理時間の間、熱処理温度でニッケル基合金を保持すること、及び、ニッケル基合金を空冷することをさらに含む。非限定的な実施形態では、ニッケル基合金は、ホイル、ハニカムコア、表面板、およびハニカムパネルのうちの1つを含む。   In a non-limiting embodiment of a method for heat treating a nickel-based alloy according to the present disclosure, the nickel-based alloy is, by weight percent, 17.00-21.00 chromium, 2.50-3.10 molybdenum, 5. 20 to 5.80 niobium, 0.50 to 1.00 titanium, 1.20 to 1.70 aluminum, 8.00 to 10.00 cobalt, 8.00 to 10.00 iron, 008 to 1.40 tungsten, 0.003 to 0.008 boron, 0.01 to 0.05 carbon, up to 0.35 manganese, up to 0.035 silicon, 0.004 to 0.020 Contains or consists of phosphorus, up to 0.025 sulfur, nickel, and inevitable impurities. Such non-limiting embodiments include heat treating the nickel base alloy to a heat treatment temperature in the range of 1700 ° F. (926.7 ° C.) to 1725 ° F. (940.6 ° C.), within the nickel base alloy. A heat treatment time in the range of 30 minutes to 300 minutes sufficient to form an equilibrium concentration or near-equilibrium concentration of δ phase grain boundary precipitates and a total of up to 25 weight percent γ ′ and γ ″ phases in the alloy; In the non-limiting embodiment, the nickel-based alloy comprises a foil, a honeycomb core, a face plate, and a honeycomb panel. One of these.

本開示による非限定的な態様は、その用語が本明細書において定義される、718型ニッケル基合金を対象とし、それは粒界を含むオーステナイトマトリックスを含む。平衡濃度または平衡近傍濃度のδ相析出物は、粒界に存在し、全体で最大25重量パーセントのγ’相およびγ”相が合金に存在する。   A non-limiting aspect according to the present disclosure is directed to a type 718 nickel-base alloy, the term of which is defined herein, which includes an austenitic matrix containing grain boundaries. Equilibrium concentration or near-equilibrium concentration δ phase precipitates are present at grain boundaries, and a total of up to 25 weight percent γ 'and γ "phases are present in the alloy.

本開示による718型ニッケル基合金の特定の非限定的な実施形態の1つは、粒界を含むオーステナイトマトリックス、粒界に平衡濃度または平衡近傍濃度のδ相析出物、全体で最大25重量パーセントのγ’相およびγ”相析出物、ならびに最大14重量パーセントの鉄を含む。本開示による718型ニッケル基合金の別の特定の非限定的な例は、粒界を含むオーステナイトマトリックス、粒界に平衡濃度または平衡近傍濃度のδ相析出物、全体で最大25重量パーセントのγ’相およびγ”相析出物、ならびに6重量パーセント〜最大14重量パーセントの鉄を含む。   One specific, non-limiting embodiment of a 718 type nickel-based alloy according to the present disclosure includes an austenitic matrix including grain boundaries, a δ phase precipitate at or near equilibrium concentration at the grain boundaries, up to a total of 25 weight percent Γ ′ and γ ″ phase precipitates, and up to 14 weight percent iron. Another non-limiting example of a 718 type nickel-based alloy according to the present disclosure includes an austenitic matrix including grain boundaries, grain boundaries Contains δ phase precipitates at or near equilibrium concentration, up to a total of 25 weight percent γ ′ and γ ″ phase precipitates, and from 6 weight percent up to 14 weight percent iron.

本開示による718型ニッケル基合金の別の特定の非限定的な例は、粒界を含むオーステナイトマトリックス、粒界に平衡近傍濃度のδ相析出物、および全体で最大25重量パーセントのγ’相およびγ”相析出物を含む。合金は、重量パーセントで、0.1の炭素、12〜20のクロム、最大4のモリブデン、最大6のタングステン、5〜12のコバルト、6〜14の鉄、4〜8のニオブ、0.6〜2.6のアルミニウム、0.4〜1.4のチタン、0.003〜0.03のリン、0.003〜0.015のホウ素、ニッケル、および不可避不純物をさらに含むか、またはそれらからなり、モリブデンの重量パーセントとタングステンの重量パーセントとの合計は、少なくとも2であり、かつ8を超えず、アルミニウムの原子パーセントとチタンの原子パーセントとの合計は、2〜6であり、アルミニウムの原子パーセントとチタンの原子パーセントとの比率は、少なくとも1.5であり、アルミニウムの原子パーセントとチタンの原子パーセントとの合計をニオブの原子パーセントで割ったものは、0.8〜1.3である。   Another specific, non-limiting example of a 718 type nickel-based alloy according to the present disclosure includes an austenite matrix that includes grain boundaries, a near-equilibrium concentration δ phase precipitate at the grain boundaries, and a total of up to 25 weight percent γ ′ phase. And γ ″ phase precipitates. The alloy is, by weight percent, 0.1 carbon, 12-20 chromium, up to 4 molybdenum, up to 6 tungsten, 5-12 cobalt, 6-14 iron, 4-8 niobium, 0.6-2.6 aluminum, 0.4-1.4 titanium, 0.003-0.03 phosphorus, 0.003-0.015 boron, nickel, and inevitable Further comprising or consisting of impurities, the sum of the weight percent of molybdenum and the weight percent of tungsten is at least 2 and does not exceed 8, and the atomic percent of aluminum and the The sum of atomic percent of titanium is 2-6, the ratio of atomic percent of aluminum to atomic percent of titanium is at least 1.5, and the sum of atomic percent of aluminum and atomic percent of titanium is the niobium Divided by atomic percent of 0.8 to 1.3.

本開示による718型ニッケル基合金のさらに別の特定の非限定的な例は、粒界を含むオーステナイトマトリックス、粒界に平衡近傍濃度のδ相析出物、および全体で最大25重量パーセントのγ’相およびγ”相析出物を含む。合金は、重量パーセントで、0〜約0.08の炭素、0〜約0.35のマンガン、約0.003〜約0.03の亜リン酸、0〜約0.015の硫黄、0〜約0.35のケイ素、約17〜約21のクロム、約50〜約55のニッケル、約2.8〜最大約3.3のモリブデン、約4.7パーセント〜約5.5のニオブ、0〜約1のコバルト、約0.003〜約0.015のホウ素、0〜約0.3の銅、ならびに残余鉄(典型的には約12〜約20パーセント)、アルミニウム、チタン、および不可避不純物をさらに含むか、またはそれらからなり、アルミニウムの原子パーセントとチタンの原子パーセントとの合計は、約2〜約6パーセントであり、アルミニウムの原子パーセントとチタンの原子パーセントとの比率は、少なくとも約1.5であり、アルミニウム+チタンの原子パーセントの合計をニオブの原子パーセントで割ったものは、約0.8〜約1.3に等しい。   Yet another specific, non-limiting example of a 718 type nickel-based alloy according to the present disclosure includes an austenitic matrix including grain boundaries, a near-equilibrium concentration δ phase precipitate at the grain boundaries, and a total of up to 25 weight percent γ ′. Phase and γ ″ phase precipitates. The alloy has, in weight percent, 0 to about 0.08 carbon, 0 to about 0.35 manganese, about 0.003 to about 0.03 phosphorous acid, 0 About 0.015 sulfur, 0 to about 0.35 silicon, about 17 to about 21 chromium, about 50 to about 55 nickel, about 2.8 to up to about 3.3 molybdenum, about 4.7 Percent to about 5.5 niobium, 0 to about 1 cobalt, about 0.003 to about 0.015 boron, 0 to about 0.3 copper, and residual iron (typically about 12 to about 20 Percent), aluminum, titanium, and inevitable impurities Or the sum of atomic percent of aluminum and atomic percent of titanium is about 2 to about 6 percent, and the ratio of atomic percent of aluminum to atomic percent of titanium is at least about 1.5 The sum of the atomic percent of aluminum + titanium divided by the atomic percent of niobium is equal to about 0.8 to about 1.3.

本開示による718型ニッケル基合金のさらなる特定の非限定的な例は、粒界を含むオーステナイトマトリックス、粒界に平衡近傍濃度のδ相析出物、および全体で最大25重量パーセントのγ’相およびγ”相析出物を含む。合金は、重量パーセントで、0.01〜0.05の炭素、最大0.35のマンガン、最大0.035のケイ素、0.004〜0.020のリン、最大0.025の硫黄、17.00〜21.00のクロム、2.50〜3.10のモリブデン、5.20〜5.80のニオブ、0.50〜1.00のチタン、1.20〜1.70のアルミニウム、8.00〜10.00のコバルト、8.00〜10.00の鉄、0.008〜1.40のタングステン、0.003〜0.008のホウ素、ニッケル、および不可避不純物をさらに含むか、またはそれらからなる。   Further specific, non-limiting examples of Type 718 nickel-base alloys according to the present disclosure include an austenitic matrix including grain boundaries, a near-equilibrium concentration δ phase precipitate at the grain boundaries, and a total of up to 25 weight percent γ ′ phase and γ ″ phase precipitates are included. Alloys are in weight percent from 0.01 to 0.05 carbon, up to 0.35 manganese, up to 0.035 silicon, 0.004 to 0.020 phosphorus, up to 0.025 sulfur, 17.00-21.00 chromium, 2.50-3.10 molybdenum, 5.20-5.80 niobium, 0.50-1.00 titanium, 1.20 1.70 aluminum, 8.00 to 10.00 cobalt, 8.00 to 10.00 iron, 0.008 to 1.40 tungsten, 0.003 to 0.008 boron, nickel, and inevitable Impurities Or included in, or consists thereof.

本開示による718型ニッケル基合金のまたさらなる非限定的な例は、粒界を含むオーステナイトマトリックス、粒界に平衡近傍濃度のδ相析出物、および全体で最大25重量パーセントのγ’相およびγ”相析出物を含む。合金は、重量パーセントで、50.0〜55.0のニッケル、17〜21.0のクロム、最大0.08の炭素、最大0.35のマンガン、最大0.35のケイ素、2.8〜3.3のモリブデン、0超〜5.5のニオブおよびタンタル(ニオブおよびタンタルの合計は、4.75〜5.5である)、0.65〜1.15のチタン、0.20〜0.8のアルミニウム、最大0.006のホウ素、鉄、および不可避不純物をさらに含むか、またはそれらからなる。   Still further non-limiting examples of type 718 nickel-base alloys according to the present disclosure include an austenitic matrix including grain boundaries, a near-equilibrium concentration of delta phase precipitates at the grain boundaries, and a total of up to 25 weight percent γ ′ and γ "Including phase precipitates. Alloys in weight percent are 50.0-55.0 nickel, 17-21.0 chromium, up to 0.08 carbon, up to 0.35 manganese, up to 0.35. Silicon, 2.8 to 3.3 molybdenum, greater than 0 to 5.5 niobium and tantalum (total of niobium and tantalum is 4.75 to 5.5), 0.65 to 1.15 It further comprises or consists of titanium, 0.20 to 0.8 aluminum, up to 0.006 boron, iron, and inevitable impurities.

本開示の態様は、本開示の方法により製作された、および/または本開示による合金を含む製造物品を含む。本開示による製造物品の非限定的な例としては、超音速飛行体または宇宙飛行体用のTPSの表面板、ハニカムコア、およびハニカムパネルが挙げられる。   Aspects of the present disclosure include articles of manufacture made by the methods of the present disclosure and / or including alloys according to the present disclosure. Non-limiting examples of articles of manufacture according to the present disclosure include supersonic or spacecraft TPS faceplates, honeycomb cores, and honeycomb panels.

次の実施例は、本発明の範囲を制限することなく、ある非限定的な実施形態をさらに説明することが意図される。当業者は、以下の実施例の変形が請求項によってのみ定義される本発明の範囲内で可能であることを理解する。   The following examples are intended to further illustrate certain non-limiting embodiments without limiting the scope of the invention. Those skilled in the art will appreciate that variations of the following examples are possible within the scope of the invention, which is defined only by the claims.

[実施例1]
2つの合金を1725°F(940.6℃)に加熱し、その温度で3時間保持することにより、厚さが0.080インチ(2.03mm)のATI 718Plus(登録商標)合金のシートおよび直径0.4インチ(10.2mm)の合金718のロッドを、本開示の非限定的な実施形態により熱処理した。その後、サンプルを空冷した。
[Example 1]
The two alloys were heated to 1725 ° F. (940.6 ° C.) and held at that temperature for 3 hours to produce a 0.080 inch (2.03 mm) thick ATI 718Plus® alloy sheet and A 0.4 inch (10.2 mm) diameter alloy 718 rod was heat treated in accordance with a non-limiting embodiment of the present disclosure. Thereafter, the sample was air-cooled.

比較目的のため、同じ合金のサンプルを次の標準的なγ’/γ”時効熱処理により熱処理した。   For comparison purposes, a sample of the same alloy was heat treated by the following standard γ '/ γ "aging heat treatment.

厚さ0.080インチ(2.03mm)のATI 718Plus(登録商標)合金のシートを1750°F(954.4℃)に加熱し、その温度で45分間保持し、空冷した。冷却後、サンプルを1450°F(787.8℃)で8時間時効した。サンプルを100°F/時間(55.6℃/時間)で1300°F(704.4℃)に冷却し、1300°F(704.4℃)で8時間保持した。時効後、ATI 718Plus(登録商標)合金サンプルを空冷した。   A 0.080 inch (2.03 mm) thick sheet of ATI 718Plus® alloy was heated to 1750 ° F. (954.4 ° C.), held at that temperature for 45 minutes, and air cooled. After cooling, the sample was aged at 1450 ° F. (787.8 ° C.) for 8 hours. The sample was cooled to 1300 ° F. (704.4 ° C.) at 100 ° F./hour (55.6 ° C./hour) and held at 1300 ° F. (704.4 ° C.) for 8 hours. After aging, the ATI 718Plus® alloy sample was air cooled.

加えて、直径0.4インチ(10.2mm)の合金718のロッドを1750°F(954.4℃)に加熱し、その温度で45分間保持し、空冷した。冷却後、合金718サンプルを1325°F(718.3℃)で8時間時効した。サンプルを100°F/時間(55.6℃/時間)で1150°F(621.1℃)に冷却し、1150°F(621.1℃)で8時間保持した。時効後、サンプルを空冷した。   In addition, a 0.4 inch (10.2 mm) diameter alloy 718 rod was heated to 1750 ° F. (954.4 ° C.), held at that temperature for 45 minutes, and air cooled. After cooling, the alloy 718 sample was aged at 1325 ° F. (718.3 ° C.) for 8 hours. The sample was cooled to 1150 ° F. (621.1 ° C.) at 100 ° F./hour (55.6 ° C./hour) and held at 1150 ° F. (621.1 ° C.) for 8 hours. After aging, the sample was air-cooled.

[実施例2]
実施例1からの熱処理したサンプルを熱循環に曝露した。ATI 718Plus(登録商標)合金サンプルを、周囲温度から1650°F(898.9°)または1550°F(843.3℃)のいずれかに循環した。合金718サンプルを、周囲温度から1650°F(898.9°)に循環した。図7は、使用した熱サイクルの図式的描写であり、示される温度は、炉温ではなく、合金サンプルのものである。図7に含まれる、上のプロットは、遅い冷却速度(約10°F/分(5.6℃/分))を反映し、厚いサンプルの一般的な挙動を示す。下のプロットは、速い冷却速度(約1500°F/分(833℃/分))を反映し、薄いサンプルの一般的な挙動を示す。図7に示される冷却速度は推定であるが、図7のピーク温度と保持時間は、合金が受けたものを正確に表したものである。
[Example 2]
The heat treated sample from Example 1 was exposed to thermal cycling. ATI 718Plus® alloy samples were circulated from ambient temperature to either 1650 ° F. (898.9 °) or 1550 ° F. (843.3 ° C.). An alloy 718 sample was cycled from ambient temperature to 1650 ° F. (898.9 °). FIG. 7 is a schematic depiction of the thermal cycle used, the temperature shown being that of the alloy sample, not the furnace temperature. The top plot, contained in FIG. 7, reflects the slow cooling rate (approximately 10 ° F./min (5.6 ° C./min)) and shows the general behavior of the thick sample. The lower plot reflects the fast cooling rate (about 1500 ° F./min (833 ° C./min)) and shows the general behavior of the thin sample. The cooling rate shown in FIG. 7 is an estimate, but the peak temperature and holding time in FIG. 7 accurately represent what the alloy has received.

[実施例3]
熱循環に曝露された後、ASTM E8−09/E8M−09に記載される標準的な試験手順に従い、サンプルを室温で引張り試験した。熱処理されたときのサンプル、ならびに1回および5回の熱サイクル後の極限引張り強度のプロットが図8に提供される。図8の左側のプロットは、実施例2に記載される遅い冷却速度で冷却されたATI 718Plus(登録商標)合金サンプルの熱処理サイクルの数の関数としての極限引張り強度を示す。図8の右側のプロットは、実施例2に記載される速い冷却速度で冷却されたATI 718Plus(登録商標)合金の熱処理サイクルの数の関数としての極限引張り強度を示す。図8のプロットの上段は、1650°F(898.9℃)のピークサンプル温度に熱的に循環された、実施例1に記載されるように本開示の実施形態により熱処理されたATI 718Plus(登録商標)合金のものである。図8のプロットの下段は、1550°F(843.3℃)のピークサンプル温度に熱的に循環された、実施例1に記載されるように本開示の実施形態により熱処理されたATI 718Plus(登録商標)合金のものである。
[Example 3]
After exposure to thermal cycling, the samples were tensile tested at room temperature according to standard test procedures described in ASTM E8-09 / E8M-09. A sample when heat treated and a plot of ultimate tensile strength after 1 and 5 thermal cycles is provided in FIG. The left plot of FIG. 8 shows the ultimate tensile strength as a function of the number of heat treatment cycles of the ATI 718Plus® alloy sample cooled at the slow cooling rate described in Example 2. The plot on the right side of FIG. 8 shows the ultimate tensile strength as a function of the number of heat treatment cycles of the ATI 718Plus® alloy cooled at the fast cooling rate described in Example 2. The top of the plot of FIG. 8 shows ATI 718 Plus (ATI 718 Plus, heat-treated according to embodiments of the present disclosure as described in Example 1, thermally cycled to a peak sample temperature of 1650 ° F. (898.9 ° C.). (Registered trademark) alloy. The bottom of the plot of FIG. 8 shows ATI 718 Plus (FIG. 8) heat-treated according to embodiments of the present disclosure as described in Example 1, thermally cycled to a peak sample temperature of 1550 ° F. (843.3 ° C.). (Registered trademark) alloy.

図8の検証は、本発明のδ相時効処理は従来のγ’/γ”時効処理より低い初期強度を提供し得るが、熱循環中の極限引張り強度の変動は著しく少ないことを示す。これは、図8のデータを表すが、y軸はサンプルが熱循環を受けた後の極限引張り強度と熱処理されたときの極限引張り強度との比率を表す図9においてより顕著である。図9は、本開示によるδ相熱処理実施形態が少なくとも5回の熱サイクルの熱循環後、有意により安定した極限引張り強度を呈する合金を生成したことを明らかに示す。   The verification of FIG. 8 shows that the δ phase aging treatment of the present invention can provide a lower initial strength than the conventional γ ′ / γ ”aging treatment, but the variation in ultimate tensile strength during thermal cycling is significantly less. Represents the data of Figure 8, but the y-axis is more prominent in Figure 9 which represents the ratio between the ultimate tensile strength after the sample has undergone thermal cycling and the ultimate tensile strength when heat treated. It is clearly shown that the δ phase heat treatment embodiment according to the present disclosure produced an alloy exhibiting significantly more stable ultimate tensile strength after at least 5 thermal cycles of thermal cycling.

図10は、図8に含まれるサンプルの降伏強度のプロットを含む。図10のプロットは、冷却速度およびピークサンプル温度に関して、図8と同じ配向にある。図10に示されるものを考えると、本発明のδ相時効処理は従来のγ’/γ”時効処理より低い初期降伏強度を提供する可能性があるが、熱循環中のδ相熱処理された合金の降伏強度の変動は著しく少ないことが分かる。これは、図10のデータを表すが、y軸はサンプルが熱循環を受けた後の降伏強度と熱処理されたときの降伏強度との比率を表す図11においてより顕著である。図11は、本開示によるδ相熱処理実施形態が少なくとも5回の熱サイクルの熱循環後、有意により安定した降伏強度を呈する合金を生成したことを明らかに示す。   FIG. 10 includes a plot of the yield strength of the sample included in FIG. The plot of FIG. 10 is in the same orientation as FIG. 8 with respect to cooling rate and peak sample temperature. Considering what is shown in FIG. 10, the δ-phase aging treatment of the present invention may provide a lower initial yield strength than the conventional γ ′ / γ ”aging treatment, but the δ-phase heat treatment during thermal cycling was performed. It can be seen that the variation in the yield strength of the alloy is significantly less, which represents the data in Figure 10, where the y-axis represents the ratio between the yield strength after the sample has undergone thermal cycling and the yield strength when heat treated. Represented more clearly in Figure 11. Figure 11 clearly shows that the δ phase heat treatment embodiment according to the present disclosure produced an alloy exhibiting significantly more stable yield strength after thermal cycling of at least 5 thermal cycles. .

図12は、図8に含まれるサンプルの伸び率のプロットを含む。図12のプロットは、冷却速度およびピークサンプル温度に関して、図8と同じ配向にある。図12に示されるものを考えると、本発明のδ相時効処理は従来のγ’/γ”時効処理より高い伸び率を提供する可能性があるが、熱循環中のδ相熱処理された合金の伸び率の変動は著しく少ないことが分かる。これは、図12のデータを表すが、y軸はサンプルが熱循環を受けた後の伸び率と熱処理されたときの伸び率との比率を表す図13においてより顕著である。図13は、本開示によるδ相熱処理実施形態が少なくとも5回の熱サイクルの熱循環後、有意により安定した伸び率を呈する合金を生成したことを明らかに示す。   FIG. 12 includes a plot of the percent elongation of the sample included in FIG. The plot of FIG. 12 is in the same orientation as FIG. 8 with respect to cooling rate and peak sample temperature. Considering what is shown in FIG. 12, the δ phase aging treatment of the present invention may provide a higher elongation than the conventional γ ′ / γ ”aging treatment, but the δ phase heat treated alloy during thermal cycling It can be seen that the variation in the elongation of the sample is remarkably small, which represents the data in Figure 12, where the y-axis represents the ratio between the elongation after the sample is subjected to thermal cycling and the elongation when it is heat treated. Figure 13 clearly shows that the δ phase heat treatment embodiment according to the present disclosure produced an alloy that exhibited significantly more stable elongation after thermal cycling of at least five thermal cycles.

実施例1において熱処理されたとき、および実施例2において1650°F(898.9°)に熱的に循環されたときの合金718のサンプルを、ASTM E8−09/E8M−09に記載される標準的な試験手順に従い、室温で引張り試験した。熱処理したときのサンプル、ならびに1回および5回の熱サイクル後の極限引張り強度のプロットが図14に提供される。図14の左側のプロットは、実施例2に記載される遅い冷却速度を用いて熱的に循環された合金718の熱処理サイクルの数の関数としての極限引張り強度を示し、右側のプロットは、実施例2に記載される速い冷却速度を用いて熱的に循環された。   Samples of alloy 718 when heat treated in Example 1 and thermally cycled to 1650 ° F. (898.9 °) in Example 2 are described in ASTM E8-09 / E8M-09. Tensile tests were performed at room temperature according to standard test procedures. A sample of the heat treated and the ultimate tensile strength plot after 1 and 5 thermal cycles is provided in FIG. The left plot of FIG. 14 shows the ultimate tensile strength as a function of the number of heat treatment cycles of alloy 718 thermally cycled using the slow cooling rate described in Example 2, the right plot It was thermally circulated using the fast cooling rate described in Example 2.

図14の検証は、本発明のδ相時効処理は従来のγ’/γ”時効処理より低い初期強度を呈するが、熱循環を受けたときの極限引張り強度において著しく少ない変動も呈する合金を提供し得ることを示す。これは、図14のデータを表すが、y軸はサンプルが熱循環を受けた後の極限引張り強度と熱処理されたときの極限引張り強度との比率を表す図15においてより顕著である。図15は、本開示によるδ相熱処理実施形態が少なくとも5回の熱サイクルの熱循環後、有意により安定した極限引張り強度を呈する合金を生成したことを明らかに示す。   The verification of FIG. 14 provides an alloy in which the δ phase aging treatment of the present invention exhibits a lower initial strength than the conventional γ ′ / γ ”aging treatment, but also exhibits significantly less variation in ultimate tensile strength when subjected to thermal cycling. This represents the data of Figure 14, but the y-axis represents the ratio between the ultimate tensile strength after the sample has undergone thermal cycling and the ultimate tensile strength when heat treated, and more in FIG. Figure 15 clearly shows that the δ phase heat treatment embodiment according to the present disclosure produced an alloy exhibiting significantly more stable ultimate tensile strength after at least 5 thermal cycles of thermal cycling.

図16は、図14に含まれるサンプルの降伏強度のプロットを含む。図16のプロットは、冷却速度およびピークサンプル温度に関して、図14と同じ配向にある。図16に示されるものを考えると、本発明のδ相時効処理は従来のγ’/γ”時効処理より低い初期降伏強度を提供する可能性があるが、熱循環中のδ相熱処理された合金の降伏強度の変動は著しく少ないことが分かる。これは、図16のデータを表すが、y軸はサンプルが熱循環を受けた後の降伏強度と熱処理されたときの降伏強度との比率を表す図17においてより顕著である。図17は、本開示によるδ相熱処理実施形態が少なくとも5回の熱サイクルの熱循環後、有意により安定した降伏強度を呈する合金を生成したことを明らかに示す。   FIG. 16 includes a plot of the yield strength of the sample included in FIG. The plot of FIG. 16 is in the same orientation as FIG. 14 with respect to cooling rate and peak sample temperature. Considering what is shown in FIG. 16, the δ phase aging treatment of the present invention may provide a lower initial yield strength than the conventional γ ′ / γ ”aging treatment, but the δ phase heat treatment during thermal cycling was performed. It can be seen that the variation in the yield strength of the alloy is remarkably small, which represents the data in Figure 16, where the y-axis shows the ratio between the yield strength after the sample has undergone thermal cycling and the yield strength when heat-treated. It is more pronounced in Fig. 17. Fig. 17 clearly shows that the δ phase heat treatment embodiment according to the present disclosure produced an alloy that exhibited significantly more stable yield strength after thermal cycling of at least 5 thermal cycles. .

図18は、図14に含まれるサンプルの伸び率のプロットを含む。図18のプロットは、冷却速度およびピークサンプル温度に関して、図14と同じ配向にある。図18に示されるものを考えると、本発明のδ相時効処理は従来のγ’/γ”時効処理より高い伸び率を提供する可能性があるが、熱循環中のδ相熱処理された合金の伸び率の変動は著しく少ないことが分かる。これは、図18のデータを表すが、y軸はサンプルが熱循環を受けた後の伸び率と熱処理されたときの伸び率との比率を表す図19においてより顕著である。図19は、本開示によるδ相熱処理実施形態が少なくとも5回の熱サイクルの熱循環後、有意により安定した伸び率を呈する合金を生成したことを明らかに示す。   FIG. 18 includes a plot of the percent elongation of the sample included in FIG. The plot of FIG. 18 is in the same orientation as FIG. 14 with respect to cooling rate and peak sample temperature. Considering what is shown in FIG. 18, the δ-phase aging treatment of the present invention may provide a higher elongation than the conventional γ ′ / γ ”aging treatment, but the δ-phase heat-treated alloy during thermal circulation It can be seen that the variation in the elongation of the sample is remarkably small, which represents the data in Figure 18, where the y-axis represents the ratio between the elongation after the sample is subjected to thermal cycling and the elongation when it is heat treated. Figure 19 clearly shows that the δ-phase heat treatment embodiment according to the present disclosure produced an alloy that exhibited significantly more stable elongation after thermal cycling of at least 5 thermal cycles.

[実施例4]
実施例3で引張り試験されたサンプルの表面領域を、暗視野光学顕微鏡を用いて検証した。図20Aは、実施例1に記載されるδ相熱処理されたATI 718Plus(登録商標)合金サンプルの表面領域の顕微鏡写真である。図20Aにおいて主に粒界に配置される厚い白い板状晶は、本開示の非限定的な実施形態によるδ相熱処理によって生じるδ相板状晶である。図20Bは、1650°F(898.9°)のピークサンプル温度に5回の熱サイクルを受けた後の同じATI 718Plus(登録商標)合金サンプルの表面領域の顕微鏡写真である。1650°F(898.9°)のピークサンプル温度への5回の熱サイクル後のサンプルにおけるδ相板状晶の量において、もしある場合、ほとんど差がないことが分かるかもしれない。これは、実施例1に記載されるδ相熱処理されたATI 718Plus(登録商標)合金サンプルが熱循環に対して変動が低い引張り性質を呈したことを示す実施例3の引張り試験と良好に相関する。
[Example 4]
The surface area of the sample tensile tested in Example 3 was verified using a dark field optical microscope. 20A is a photomicrograph of the surface area of a δ-phase heat treated ATI 718Plus® alloy sample described in Example 1. FIG. In FIG. 20A, the thick white plate-like crystals arranged mainly at the grain boundaries are δ-phase plate-like crystals generated by the δ-phase heat treatment according to the non-limiting embodiment of the present disclosure. FIG. 20B is a photomicrograph of the surface area of the same ATI 718Plus® alloy sample after 5 thermal cycles to a peak sample temperature of 1650 ° F. (898.9 °). It may be seen that there is little difference, if any, in the amount of δ phase plate crystals in the sample after 5 thermal cycles to a peak sample temperature of 1650 ° F. (898.9 °). This correlates well with the tensile test of Example 3 showing that the δ-phase heat treated ATI 718Plus® alloy sample described in Example 1 exhibited tensile properties with low variation with respect to thermal cycling. To do.

図20Cは、実施例1に記載される従来のγ’/γ”熱処理により熱処理されたATI 718Plus(登録商標)合金サンプルの表面領域の顕微鏡写真である。図20Aに見られるように、微細構造は少量のδ相粒界析出物を含み、その量は、δ相熱処理を受けたサンプルよりも少ないことが観察される。しかしながら、図20Dにおいて、1650°F(898.9°)への5回の熱サイクル後、微細構造は、粒界で有意な量のδ相を含むように明らかに変化したことが分かる。熱循環によって生じる微細構造のこの変化は、実施例3に示されるγ’/γ”熱処理され、熱的に循環されたニッケル基超合金サンプルの引張り性質の劣化に反映される。   20C is a photomicrograph of the surface area of an ATI 718Plus® alloy sample heat treated by the conventional γ ′ / γ ″ heat treatment described in Example 1. As seen in FIG. 20A, the microstructure Is observed to contain a small amount of δ phase intergranular precipitates, which amount is less than that of the sample that has undergone the δ phase heat treatment, however, in Figure 20D, 5 to 1650 ° F (898.9 °). It can be seen that after a number of thermal cycles, the microstructure has clearly changed to include a significant amount of δ phase at the grain boundaries, and this change in the microstructure caused by thermal cycling is the γ ′ shown in Example 3. / Γ "heat treatment and reflected in the degradation of the tensile properties of the thermally circulated nickel base superalloy sample.

図21Aは、実施例1に記載されるδ相熱処理されたATI 718Plus(登録商標)合金サンプルの表面領域の顕微鏡写真である。主に粒界上の厚い白い板状晶は、本開示の非限定的な実施形態によるδ相熱処理によって生じるδ相板状晶である。図21Bは、1550°F(843.3℃)のピークサンプル温度への5回の熱サイクル後の同じサンプルの表面領域の顕微鏡写真である。1550°F(843.3℃)のピークサンプル温度への5回の熱サイクル後のδ相板状晶の量において、もしある場合、ほとんど差がないことが観察されるかもしれない。これは、実施例1に記載されるδ相熱処理されたATI 718Plus(登録商標)合金サンプルが熱循環に対して変動が低い引張り性質を呈したことを示す実施例3の引張り試験と良好に相関する。   21A is a photomicrograph of the surface area of a δ-phase heat treated ATI 718Plus® alloy sample described in Example 1. FIG. The thick white plate crystals mainly on the grain boundaries are the δ phase plate crystals produced by the δ phase heat treatment according to a non-limiting embodiment of the present disclosure. FIG. 21B is a photomicrograph of the surface area of the same sample after 5 thermal cycles to a peak sample temperature of 1550 ° F. (843.3 ° C.). It may be observed that there is little difference, if any, in the amount of δ phase plate crystals after 5 thermal cycles to a peak sample temperature of 1550 ° F. (843.3 ° C.). This correlates well with the tensile test of Example 3 showing that the δ-phase heat treated ATI 718Plus® alloy sample described in Example 1 exhibited tensile properties with low variation with respect to thermal cycling. To do.

図21Cは、実施例1に記載される従来のγ’/γ”熱処理により熱処理されたATI 718Plus(登録商標)合金サンプルの表面領域の顕微鏡写真である。図21Aに見られるように、微細構造は少量のδ相粒界析出物を含み得、その量は、δ相熱処理を受けたサンプルよりも少ないことが観察される。しかしながら、図21Dにおいて、1550°F(843.3℃)への5回の熱サイクル後、微細構造は、粒界で有意な量のδ相を含むように明らかに変化したことが分かる。熱循環によって生じる微細構造のこの変化は、実施例3に示されるγ’/γ”熱処理され、熱的に循環されたニッケル基超合金サンプルの引張り性質の劣化に反映される。   21C is a photomicrograph of the surface area of an ATI 718Plus® alloy sample heat treated by the conventional γ ′ / γ ”heat treatment described in Example 1. As seen in FIG. 21A, the microstructure May contain a small amount of δ phase intergranular precipitates, which is observed to be less than the samples that have undergone the δ phase heat treatment, however, in Figure 21D, to 1550 ° F (843.3 ° C). After 5 thermal cycles, it can be seen that the microstructure has clearly changed to include a significant amount of δ phase at the grain boundaries, and this change in the microstructure caused by thermal cycling is the γ shown in Example 3. This is reflected in the deterioration of the tensile properties of the '/ γ' heat treated and thermally circulated nickel base superalloy sample.

図22Aは、実施例1に記載されるδ相熱処理された合金718サンプルの表面領域の顕微鏡写真である。主に粒界上の厚い白い板状晶は、本開示の非限定的な実施形態によるδ相熱処理によって生じるδ相板状晶である。図22Bは、1650°F(898.9°)のピークサンプル温度への5回の熱サイクル後の同じサンプルの表面領域の顕微鏡写真である。1650°F(898.9°)のピークサンプル温度への5回の熱サイクル後のδ相板状晶の量において、もしある場合、ほとんど差がないことが観察される。これは、実施例1に記載されるδ相熱処理された合金718サンプルが熱循環に対して変動が低い引張り性質を呈したことを示す実施例3の引張り試験と良好に相関する。   22A is a photomicrograph of the surface area of the 718-phase heat treated alloy 718 sample described in Example 1. FIG. The thick white plate crystals mainly on the grain boundaries are the δ phase plate crystals produced by the δ phase heat treatment according to a non-limiting embodiment of the present disclosure. FIG. 22B is a photomicrograph of the surface area of the same sample after five thermal cycles to a peak sample temperature of 1650 ° F. (898.9 °). It is observed that there is little difference, if any, in the amount of δ phase plate crystals after 5 thermal cycles to a peak sample temperature of 1650 ° F. (898.9 °). This correlates well with the tensile test of Example 3 which shows that the 718 phase heat treated alloy 718 sample described in Example 1 exhibited tensile properties with low variation with respect to thermal cycling.

図22Cは、実施例1に記載される従来のγ’/γ”熱処理により熱処理された合金718サンプルの表面領域の顕微鏡写真である。図22Aに見られるように、微細構造は少量のδ相粒界析出物を含み得、その量は、δ相熱処理を受けたサンプルよりも少ないことが観察される。しかしながら、図22Dにおいて、5回の1650°F(898.9°)への熱サイクル後、微細構造は、粒界で有意な量のδ相を含むように明らかに変化したことが分かる。熱循環によって生じる微細構造のこの変化は、実施例3に示されるγ’/γ”熱処理され、熱的に循環されたニッケル基超合金の引張り性質の劣化に反映される。   22C is a photomicrograph of the surface area of an alloy 718 sample heat treated by the conventional γ ′ / γ ″ heat treatment described in Example 1. As seen in FIG. 22A, the microstructure is a small amount of δ phase. It can be observed that the grain boundary precipitates may be present in an amount that is less than that of the sample that had undergone the δ phase heat treatment, however, in Figure 22D, five thermal cycles to 1650 ° F (898.9 °). Later, it can be seen that the microstructure has clearly changed to include a significant amount of δ phase at the grain boundaries. This change in the microstructure caused by thermal cycling is due to the γ ′ / γ ″ heat treatment shown in Example 3. And reflected in the deterioration of the tensile properties of the thermally circulated nickel-base superalloy.

本開示は、様々な実施例、図示、および非限定的な実施形態を参照に記述されてきた。当業者は、様々な置換、修正、または開示される実施形態(もしくはそれらの一部)のいずれかの組み合わせが請求項によってのみ定義される、本発明の範囲から逸脱することなく行うことができることを認識する。よって、本開示は、本明細書に明示的に記載されない追加の実施形態を包含することが想定され、また理解される。本開示は、様々な実施例、図示、および非限定的な実施形態の説明により制限されないが、請求項によってのみ制限される。このように、請求項は、本特許出願を行っている間に、本明細書において様々に記載される主張される発明に特徴を追加するように修正され得ることを理解する。   The present disclosure has been described with reference to various examples, illustrations, and non-limiting embodiments. Those skilled in the art can make various substitutions, modifications, or combinations of any of the disclosed embodiments (or portions thereof) without departing from the scope of the invention, which is defined only by the claims. Recognize Accordingly, the present disclosure is assumed and understood to include additional embodiments not explicitly described herein. The present disclosure is not limited by the various examples, illustrations, and descriptions of non-limiting embodiments, but only by the claims. Thus, it is understood that the claims may be modified to add features to the claimed invention as variously described herein while filing this patent application.

Claims (26)

ニッケル基合金を熱処理する方法であって、
718型ニッケル基合金を熱処理温度範囲内の熱処理温度に加熱すること、
前記合金の粒界に平衡濃度または平衡近傍濃度のδ相析出物、ならびに前記合金内に全体で最大25重量パーセントのγ’相およびγ”相を形成するのに十分な熱処理時間の間、前記熱処理温度範囲内に前記合金を保持すること、及び
前記ニッケル基合金を冷却すること、を含む、前記方法。
A method of heat-treating a nickel-base alloy,
Heating the 718 nickel-base alloy to a heat treatment temperature within a heat treatment temperature range;
During a heat treatment time sufficient to form an equilibrium concentration or near equilibrium concentration of δ phase precipitates at grain boundaries of the alloy, and a total of up to 25 weight percent γ ′ and γ ″ phases within the alloy. Holding the alloy within a heat treatment temperature range, and cooling the nickel-based alloy.
前記熱処理温度範囲が、δ相析出物のTTT図のノーズより20°F(11℃)高い温度〜TTT図のノーズより100°F(55.6℃)低い温度の範囲内である、請求項1に記載の方法。   The heat treatment temperature range is in the range of a temperature 20 ° F (11 ° C) higher than the nose of the TTT diagram of the δ phase precipitate to a temperature 100 ° F (55.6 ° C) lower than the nose of the TTT diagram. The method according to 1. 前記熱処理時間が、30分〜300分の範囲内である、請求項1に記載の方法。   The method of claim 1, wherein the heat treatment time is in the range of 30 minutes to 300 minutes. 前記ニッケル基合金の冷却が、空冷を含む、請求項1に記載の方法。   The method of claim 1, wherein cooling the nickel-based alloy comprises air cooling. 前記ニッケル基合金の冷却が、1分当たり約1°F(1分当たり0.56℃)を超えない冷却速度で前記合金を冷却することを含む、請求項1に記載の方法。   The method of claim 1, wherein cooling the nickel-based alloy comprises cooling the alloy at a cooling rate that does not exceed about 1 ° F. per minute (0.56 ° C. per minute). 前記718型ニッケル基合金が、ニッケル、クロム、および鉄を含み、ニオブによって強化され、任意にアルミニウムおよびチタンのうちの1つ以上の合金添加元素を含む、請求項1に記載の方法。   The method of claim 1, wherein the 718-type nickel-base alloy includes nickel, chromium, and iron, is strengthened by niobium, and optionally includes one or more alloying elements of aluminum and titanium. 前記718型ニッケル基合金が、重量パーセントで、最大0.1の炭素、12〜20のクロム、最大4のモリブデン、最大6のタングステン、5〜12のコバルト、6〜14の鉄、4〜8のニオブ、0.6〜2.6のアルミニウム、0.4〜1.4のチタン、0.003〜0.03のリン、0.003〜0.015のホウ素、ニッケル、および不可避不純物を含み、モリブデンの重量パーセントとタングステンの重量パーセントとの合計が、少なくとも2であり、かつ8を超えず、アルミニウムの原子パーセントとチタンの原子パーセントとの合計が、2〜6であり、アルミニウムの原子パーセントとチタンの原子パーセントとの比率が、少なくとも1.5であり、アルミニウムの原子パーセントとチタンの原子パーセントとの合計をニオブの原子パーセントで割ったものが、0.8〜1.3である、請求項1に記載の方法。   The 718-type nickel base alloy is, by weight percent, up to 0.1 carbon, 12-20 chromium, up to 4 molybdenum, up to 6 tungsten, 5-12 cobalt, 6-14 iron, 4-8 Niobium, 0.6-2.6 aluminum, 0.4-1.4 titanium, 0.003-0.03 phosphorus, 0.003-0.015 boron, nickel, and inevitable impurities The sum of the weight percent of molybdenum and the weight percent of tungsten is at least 2 and does not exceed 8, the sum of the atomic percent of aluminum and the atomic percent of titanium is 2-6, and the atomic percent of aluminum And the atomic percent of titanium is at least 1.5 and the sum of the atomic percent of aluminum and the atomic percent of titanium is the niobium Divided by atomic percent, it is 0.8 to 1.3 The method of claim 1. 前記718型ニッケル基合金が、重量パーセントで、0〜約0.08の炭素、0〜約0.35のマンガン、約0.003〜約0.03の亜リン酸、0〜約0.015の硫黄、0〜約0.35のケイ素、約17〜約21のクロム、約50〜約55のニッケル、約2.8〜約3.3のモリブデン、約4.7パーセント〜約5.5のニオブ、0〜約1のコバルト、約0.003〜約0.015のホウ素、0〜約0.3の銅、12〜20の鉄、アルミニウム、チタン、および不可避不純物を含み、アルミニウムの原子パーセントとチタンの原子パーセントとの前記合計が、約2〜約6パーセントであり、アルミニウムの原子パーセントとチタンの原子パーセントとの前記比率が、少なくとも約1.5であり、アルミニウム+チタンの原子パーセントの前記合計をニオブの原子パーセントで割ったものが、約0.8〜約1.3に等しい、請求項1に記載の方法。   The 718-type nickel-base alloy is, by weight percent, 0 to about 0.08 carbon, 0 to about 0.35 manganese, about 0.003 to about 0.03 phosphorous acid, 0 to about 0.015. Sulfur, 0 to about 0.35 silicon, about 17 to about 21 chromium, about 50 to about 55 nickel, about 2.8 to about 3.3 molybdenum, about 4.7 percent to about 5.5. Of niobium, 0 to about 1 cobalt, about 0.003 to about 0.015 boron, 0 to about 0.3 copper, 12 to 20 iron, aluminum, titanium, and unavoidable impurities The sum of the percent and the atomic percent of titanium is about 2 to about 6 percent, the ratio of the atomic percent of aluminum to the atomic percent of titanium is at least about 1.5, and the atomic percent of aluminum + titanium of Which the serial sum divided by atomic percent niobium is equal to about 0.8 to about 1.3 The method of claim 1. 前記718型ニッケル基合金が、重量パーセントで、0.01〜0.05の炭素、最大0.35のマンガン、最大0.035のケイ素、0.004〜0.020のリン、最大0.025の硫黄、17.00〜21.00のクロム、2.50〜3.10のモリブデン、5.20〜5.80のニオブ、0.50〜1.00のチタン、1.20〜1.70のアルミニウム、8.00〜10.00のコバルト、8.00〜10.00の鉄、0.008〜1.40のタングステン、0.003〜0.008のホウ素、ニッケル、および不可避不純物を含む、請求項1に記載の方法。   The 718-type nickel-base alloy is, by weight percent, 0.01-0.05 carbon, up to 0.35 manganese, up to 0.035 silicon, 0.004-0.020 phosphorus, up to 0.025. Of sulfur, 17.00 to 21.00 chromium, 2.50 to 3.10 molybdenum, 5.20 to 5.80 niobium, 0.50 to 1.00 titanium, 1.20 to 1.70 Aluminum, 8.00 to 10.00 cobalt, 8.00 to 10.00 iron, 0.008 to 1.40 tungsten, 0.003 to 0.008 boron, nickel, and inevitable impurities The method of claim 1. 前記718型ニッケル基合金が、重量パーセントで、50.0〜55.0のニッケル、17〜21.0のクロム、最大0.08の炭素、最大0.35のマンガン、最大0.35のケイ素、2.8〜3.3のモリブデン、0超〜5.5のニオブおよびタンタル(ニオブとタンタルとの合計が4.75〜5.5である)、0.65〜1.15のチタン、0.20〜0.8のアルミニウム、最大0.006のホウ素、鉄、ならびに不可避不純物を含む、請求項1に記載の方法。   The 718-type nickel-base alloy is 50.0-55.0 nickel, 17-21.0 chromium, up to 0.08 carbon, up to 0.35 manganese, up to 0.35 silicon by weight percent. 2.8 to 3.3 molybdenum, greater than 0 to 5.5 niobium and tantalum (total of niobium and tantalum is 4.75 to 5.5), 0.65 to 1.15 titanium, The method of claim 1 comprising 0.20 to 0.8 aluminum, up to 0.006 boron, iron, and inevitable impurities. 前記718型ニッケル基合金が、ホイル、ハニカムコア、およびハニカムパネルのうちの少なくとも1つを含む、請求項1に記載の方法。   The method of claim 1, wherein the 718-type nickel-base alloy comprises at least one of a foil, a honeycomb core, and a honeycomb panel. 前記合金の冷却後、前記合金の熱処理を安定化することをさらに含み、
熱処理を安定化することが、
前記718型ニッケル基合金を1700°F(926.7℃)以下の熱処理安定化温度に加熱することであって、前記熱処理温度が、前記合金を含む物品の予測最大実用温度に等しいこと、及び
前記熱処理安定化温度から前記合金を冷却すること、を含む、請求項1に記載の方法。
Further comprising stabilizing the heat treatment of the alloy after cooling of the alloy;
Stabilizing the heat treatment
Heating the 718-type nickel-based alloy to a heat treatment stabilization temperature of 1700 ° F. (926.7 ° C.) or less, wherein the heat treatment temperature is equal to a predicted maximum practical temperature of an article comprising the alloy; and The method of claim 1, comprising cooling the alloy from the heat treatment stabilization temperature.
前記熱処理安定化温度から前記合金を冷却することが、空冷を含む、請求項12に記載の方法。   The method of claim 12, wherein cooling the alloy from the heat treatment stabilization temperature comprises air cooling. 前記熱処理安定化温度から前記合金を冷却することが、1分当たり約1°F(1分当たり0.56℃)を超えない冷却速度で冷却することを含む、請求項12に記載の方法。   The method of claim 12, wherein cooling the alloy from the heat treatment stabilization temperature comprises cooling at a cooling rate not exceeding about 1 ° F. per minute (0.56 ° C. per minute). ニッケル基合金を熱処理する方法であって、
ニッケル基合金を1700°F(926.7℃)〜1725°F(940.6℃)の範囲内の熱処理温度に加熱すること、
30分〜300分の範囲内の熱処理時間の間、前記熱処理温度で前記合金を保持すること、及び
前記ニッケル基合金を空冷すること、を含み、
前記合金が、重量パーセントで、17.00〜21.00のクロム、2.50〜3.10のモリブデン、5.20〜5.80のニオブ、0.50〜1.00のチタン、1.20〜1.70のアルミニウム、8.00〜10.00のコバルト、8.00〜10.00の鉄、0.008〜1.40のタングステン、0.003〜0.008のホウ素、0.01〜0.05の炭素、最大0.35のマンガン、最大0.035のケイ素、0.004〜0.020のリン、最大0.025の硫黄、ニッケル、および不可避不純物を含む、前記方法。
A method of heat-treating a nickel-base alloy,
Heating the nickel-based alloy to a heat treatment temperature in the range of 1700 ° F. (926.7 ° C.) to 1725 ° F. (940.6 ° C.);
Holding the alloy at the heat treatment temperature for a heat treatment time within a range of 30 minutes to 300 minutes, and air cooling the nickel-base alloy,
The alloy is, by weight, 17.00-21.00 chromium, 2.50-3.10 molybdenum, 5.20-5.80 niobium, 0.50-1.00 titanium, 1. 20 to 1.70 aluminum, 8.00 to 10.00 cobalt, 8.00 to 10.00 iron, 0.008 to 1.40 tungsten, 0.003 to 0.008 boron, The method comprising: 01-0.05 carbon, up to 0.35 manganese, up to 0.035 silicon, 0.004-0.020 phosphorus, up to 0.025 sulfur, nickel, and inevitable impurities.
前記ニッケル基合金の冷却後、前記ニッケル基合金の熱処理を安定化することをさらに含み、
熱処理を安定化することが、
前記ニッケル基合金を、前記ニッケル基合金を含む物品の予測最大実用温度であり、かつ約1700°F(926.7℃)以下である熱処理安定化温度に加熱すること、及び
前記ニッケル基合金を空冷すること、を含む、請求項15に記載の方法。
Further comprising stabilizing a heat treatment of the nickel-based alloy after cooling the nickel-based alloy;
Stabilizing the heat treatment
Heating the nickel-based alloy to a heat treatment stabilization temperature that is a predicted maximum practical temperature of an article comprising the nickel-based alloy and not greater than about 1700 ° F. (926.7 ° C.); and 16. The method of claim 15, comprising air cooling.
前記ニッケル基合金が、ホイル、ハニカムコア、およびハニカムパネルのうちの少なくとも1つを含む、請求項15に記載の方法。   The method of claim 15, wherein the nickel-based alloy comprises at least one of a foil, a honeycomb core, and a honeycomb panel. 718型ニッケル基合金であって、
粒界を含むオーステナイトマトリックスと、
前記粒界で平衡濃度または平衡近傍濃度のδ相析出物と、
全体で最大25重量パーセントのγ’相およびγ”相析出物と、を含み、
前記718型ニッケル基合金が、ニッケル、クロム、および鉄を含み、ニオブによって強化され、任意アルミニウムおよびチタンのうちの1つ以上の合金添加元素を含む、前記718型ニッケル基合金。
718 type nickel base alloy,
An austenite matrix including grain boundaries;
Δ phase precipitates at or near equilibrium at the grain boundaries;
A total of up to 25 weight percent of γ ′ and γ ″ phase precipitates,
The 718-type nickel-base alloy, wherein the 718-type nickel-base alloy includes nickel, chromium, and iron, is strengthened by niobium, and includes one or more alloying elements of any aluminum and titanium.
重量パーセントで、最大0.1の炭素、12〜20のクロム、最大4のモリブデン、最大6のタングステン、5〜12のコバルト、6〜最大14の鉄、4〜8のニオブ、0.6〜2.6のアルミニウム、0.4〜1.4のチタン、0.003〜0.03のリン、0.003〜0.015のホウ素、ニッケル、および不可避不純物を含み、
モリブデンの重量パーセントとタングステンの重量パーセントとの合計が、少なくとも2であり、かつ8を超えず、
アルミニウムの原子パーセントとチタンの原子パーセントとの合計が2〜6であり、
アルミニウムの原子パーセントとチタンの原子パーセントとの比率が、少なくとも1.5であり、
アルミニウムの原子パーセントとチタンの原子パーセントとの合計をニオブの原子パーセントで割ったものが、0.8〜1.3である、請求項18に記載の718型ニッケル基合金。
In weight percent, up to 0.1 carbon, 12-20 chromium, up to 4 molybdenum, up to 6 tungsten, 5-12 cobalt, 6 up to 14 iron, 4-8 niobium, 0.6- 2.6 aluminum, 0.4-1.4 titanium, 0.003-0.03 phosphorus, 0.003-0.015 boron, nickel, and inevitable impurities,
The sum of the weight percent of molybdenum and the weight percent of tungsten is at least 2 and does not exceed 8;
The sum of atomic percent of aluminum and atomic percent of titanium is 2-6,
The ratio of atomic percent of aluminum to atomic percent of titanium is at least 1.5;
The 718-type nickel-base alloy of claim 18, wherein the sum of the atomic percent of aluminum and the atomic percent of titanium divided by the atomic percent of niobium is 0.8 to 1.3.
重量パーセントで、0〜約0.08の炭素、0〜約0.35のマンガン、約0.003〜約0.03の亜リン酸、0〜約0.015の硫黄、0〜約0.35のケイ素、約17〜約21のクロム、約50〜約55のニッケル、約2.8〜最大約3.3のモリブデン、約4.7パーセント〜約5.5のニオブ、0〜約1のコバルト、約0.003〜約0.015のホウ素、0〜約0.3の銅、12〜20の鉄、アルミニウム、チタン、および不可避不純物を含み、アルミニウムの原子パーセントとチタンの原子パーセントとの前記合計が、約2〜約6パーセントであり、アルミニウムの原子パーセントとチタンの原子パーセントとの前記比率が、少なくとも約1.5であり、アルミニウム+チタンの原子パーセントの前記合計をニオブの原子パーセントで割ったものが、約0.8〜約1.3に等しい、請求項18に記載の718型ニッケル基合金。   In weight percent, 0 to about 0.08 carbon, 0 to about 0.35 manganese, about 0.003 to about 0.03 phosphorous acid, 0 to about 0.015 sulfur, 0 to about 0.0. 35 silicon, about 17 to about 21 chromium, about 50 to about 55 nickel, about 2.8 up to about 3.3 molybdenum, about 4.7 percent to about 5.5 niobium, 0 to about 1 Cobalt, about 0.003 to about 0.015 boron, 0 to about 0.3 copper, 12 to 20 iron, aluminum, titanium, and unavoidable impurities, including atomic percent of aluminum and atomic percent of titanium The sum of atomic percent of aluminum and atomic percent of titanium is at least about 1.5 and the sum of atomic percent of aluminum + titanium is the niobium atom. Par Divided by cement is equal to about 0.8 to about 1.3, 718-type nickel-base alloy according to claim 18. 重量パーセントで、0.01〜0.05の炭素、最大0.35のマンガン、最大0.035のケイ素、0.004〜0.020のリン、最大0.025の硫黄、17.00〜21.00のクロム、2.50〜3.10のモリブデン、5.20〜5.80のニオブ、0.50〜1.00のチタン、1.20〜1.70のアルミニウム、8.00〜10.00のコバルト、8.00〜10.00の鉄、0.008〜1.40のタングステン、0.003〜0.008のホウ素、ニッケル、および不可避不純物を含む、請求項18に記載の718型ニッケル基合金。   0.01 to 0.05 carbon, up to 0.35 manganese, up to 0.035 silicon, 0.004 to 0.020 phosphorus, up to 0.025 sulfur, 17.00 to 21 by weight percent 0.000 chromium, 2.50-3.10 molybdenum, 5.20-5.80 niobium, 0.50-1.00 titanium, 1.20-1.70 aluminum, 8.00-10 718 of claim 18 comprising 0.000 cobalt, 8.00 to 10.00 iron, 0.008 to 1.40 tungsten, 0.003 to 0.008 boron, nickel, and inevitable impurities. Type nickel base alloy. 重量パーセントで、50.0〜55.0のニッケル、17〜21.0のクロム、最大0.08の炭素、最大0.35のマンガン、最大0.35のケイ素、2.8〜3.3のモリブデン、0超〜5.5のニオブおよびタンタル(ニオブとタンタルとの合計が4.75〜5.5である)、0.65〜1.15のチタン、0.20〜0.8のアルミニウム、最大0.006のホウ素、鉄、ならびに不可避不純物を含む、請求項18に記載の718型ニッケル基合金。   In weight percent, 50.0-55.0 nickel, 17-21.0 chromium, up to 0.08 carbon, up to 0.35 manganese, up to 0.35 silicon, 2.8-3.3. Molybdenum, greater than 0 to 5.5 niobium and tantalum (total of niobium and tantalum is 4.75 to 5.5), 0.65 to 1.15 titanium, 0.20 to 0.8 19. The 718 nickel-base alloy of claim 18 comprising aluminum, up to 0.006 boron, iron, and inevitable impurities. 請求項1の方法を含むプロセスによって作製される製造物品。   An article of manufacture made by a process comprising the method of claim 1. 前記製造物品が、超音速飛行体または宇宙飛行体用の熱防護システムの表面板、ハニカムコア、およびハニカムパネルのうちの少なくとも1つを含む、請求項23に記載の製造物品。   24. The article of manufacture of claim 23, wherein the article of manufacture comprises at least one of a supersonic vehicle or spacecraft thermal protection system faceplate, honeycomb core, and honeycomb panel. 請求項12に記載の合金を含む製造物品。   An article of manufacture comprising the alloy of claim 12. 前記製造物品が、超音速飛行体用の熱防護システムの表面板、ハニカムコア、およびハニカムパネルのうちの1つを含む、請求項25に記載の製造物品。   26. The article of manufacture of claim 25, wherein the article of manufacture comprises one of a thermal protection system faceplate for a supersonic aircraft, a honeycomb core, and a honeycomb panel.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2018003157A (en) * 2016-06-30 2018-01-11 ゼネラル・エレクトリック・カンパニイ Methods for preparing superalloy articles and related articles

Families Citing this family (25)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20040221929A1 (en) 2003-05-09 2004-11-11 Hebda John J. Processing of titanium-aluminum-vanadium alloys and products made thereby
US7837812B2 (en) 2004-05-21 2010-11-23 Ati Properties, Inc. Metastable beta-titanium alloys and methods of processing the same by direct aging
US10053758B2 (en) 2010-01-22 2018-08-21 Ati Properties Llc Production of high strength titanium
US9255316B2 (en) 2010-07-19 2016-02-09 Ati Properties, Inc. Processing of α+β titanium alloys
US8613818B2 (en) 2010-09-15 2013-12-24 Ati Properties, Inc. Processing routes for titanium and titanium alloys
US9206497B2 (en) 2010-09-15 2015-12-08 Ati Properties, Inc. Methods for processing titanium alloys
US10513755B2 (en) 2010-09-23 2019-12-24 Ati Properties Llc High strength alpha/beta titanium alloy fasteners and fastener stock
US8652400B2 (en) 2011-06-01 2014-02-18 Ati Properties, Inc. Thermo-mechanical processing of nickel-base alloys
WO2013137857A2 (en) 2012-03-12 2013-09-19 The Massachusetts Institute Of Technology Stable binary nanocrystalline alloys and methods of identifying same
DK177487B1 (en) * 2012-07-06 2013-07-15 Man Diesel & Turbo Deutschland An exhaust valve spindle for an exhaust valve in an internal combustion engine
US9869003B2 (en) 2013-02-26 2018-01-16 Ati Properties Llc Methods for processing alloys
US9192981B2 (en) 2013-03-11 2015-11-24 Ati Properties, Inc. Thermomechanical processing of high strength non-magnetic corrosion resistant material
US9777361B2 (en) 2013-03-15 2017-10-03 Ati Properties Llc Thermomechanical processing of alpha-beta titanium alloys
US9791394B2 (en) * 2013-05-21 2017-10-17 Massachusetts Institute Of Technology Stable nanocrystalline ordering alloy systems and methods of identifying same
US11111552B2 (en) 2013-11-12 2021-09-07 Ati Properties Llc Methods for processing metal alloys
US10094003B2 (en) 2015-01-12 2018-10-09 Ati Properties Llc Titanium alloy
CN104805259A (en) * 2015-04-22 2015-07-29 绍兴文理学院 Nickel base alloy composition matching and delta-phase spheroidizing heat treatment process
DE102015219351A1 (en) * 2015-10-07 2017-04-13 Siemens Aktiengesellschaft Process for producing products of steel or titanium with a precipitation hardening nickel base alloy and component
US10502252B2 (en) 2015-11-23 2019-12-10 Ati Properties Llc Processing of alpha-beta titanium alloys
US10184166B2 (en) 2016-06-30 2019-01-22 General Electric Company Methods for preparing superalloy articles and related articles
JP6746457B2 (en) * 2016-10-07 2020-08-26 三菱日立パワーシステムズ株式会社 Turbine blade manufacturing method
KR102497741B1 (en) * 2018-07-05 2023-02-09 에스케이이노베이션 주식회사 Alloy for Retaining High-temperature Structure and the Method of Retaining High-temperature Structure Using thereof
EP3823783B1 (en) * 2018-08-21 2023-08-16 Siemens Energy, Inc. Section replacement of a turbine airfoil with a metallic braze presintered preform
RU2732818C1 (en) * 2020-03-11 2020-09-22 Акционерное общество "Первоуральский новотрубный завод" (АО "ПНТЗ") Method for production of seamless cold-deformed high-strength pipes from alloy uns n06625
TWI732654B (en) * 2020-08-13 2021-07-01 國家中山科學研究院 Methods to improve the stress rupture life of nickel-based super alloys

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004107777A (en) * 2002-09-20 2004-04-08 Toshiba Corp Austenitic heat resistant alloy, production method therefor and steam turbine parts
US20050072500A1 (en) * 2003-10-06 2005-04-07 Wei-Di Cao Nickel-base alloys and methods of heat treating nickel-base alloys
JP2007009279A (en) * 2005-06-30 2007-01-18 Japan Steel Works Ltd:The Ni-Fe-BASE ALLOY, AND METHOD FOR MANUFACTURING Ni-Fe-BASE ALLOY MATERIAL
JP2009149976A (en) * 2007-11-23 2009-07-09 Rolls Royce Plc Ternary nickel eutectic alloy
WO2010089516A2 (en) * 2009-02-06 2010-08-12 Aubert & Duval Method for producing a piece made from a superalloy based on nickel and corresponding piece

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1250642B (en) 1958-11-13 1967-09-21
US4652315A (en) * 1983-06-20 1987-03-24 Sumitomo Metal Industries, Ltd. Precipitation-hardening nickel-base alloy and method of producing same
DE69526735T2 (en) * 1994-06-24 2002-10-24 Teledyne Ind NICKEL BASED ALLOY AND METHOD
US5811168A (en) * 1996-01-19 1998-09-22 The United States Of America As Represented By The Administrator Of The National Aeronautics And Space Administration Durable advanced flexible reusable surface insulation
US20020005233A1 (en) * 1998-12-23 2002-01-17 John J. Schirra Die cast nickel base superalloy articles
US6730264B2 (en) 2002-05-13 2004-05-04 Ati Properties, Inc. Nickel-base alloy
US7531054B2 (en) 2005-08-24 2009-05-12 Ati Properties, Inc. Nickel alloy and method including direct aging
US7416618B2 (en) * 2005-11-07 2008-08-26 Huntington Alloys Corporation High strength corrosion resistant alloy for oil patch applications
USH2245H1 (en) * 2007-03-12 2010-08-03 Crs Holdings, Inc. Age-hardenable, nickel-base superalloy with improved notch ductility
WO2009054756A1 (en) * 2007-10-25 2009-04-30 Volvo Aero Corporation Method, alloy and component
CN102181752A (en) * 2011-04-21 2011-09-14 江苏新华合金电器有限公司 Hand hole sealing cover spring material for steam generator of nuclear power plant and preparation method of hand hole sealing cover spring material

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004107777A (en) * 2002-09-20 2004-04-08 Toshiba Corp Austenitic heat resistant alloy, production method therefor and steam turbine parts
US20050072500A1 (en) * 2003-10-06 2005-04-07 Wei-Di Cao Nickel-base alloys and methods of heat treating nickel-base alloys
JP2007510055A (en) * 2003-10-06 2007-04-19 エイティーアイ・プロパティーズ・インコーポレーテッド Nickel base alloy and heat treatment method of nickel base alloy
JP2007009279A (en) * 2005-06-30 2007-01-18 Japan Steel Works Ltd:The Ni-Fe-BASE ALLOY, AND METHOD FOR MANUFACTURING Ni-Fe-BASE ALLOY MATERIAL
JP2009149976A (en) * 2007-11-23 2009-07-09 Rolls Royce Plc Ternary nickel eutectic alloy
WO2010089516A2 (en) * 2009-02-06 2010-08-12 Aubert & Duval Method for producing a piece made from a superalloy based on nickel and corresponding piece

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
STOTTER CHRISTOPH: "CHARACTERIZATION OF .DELTA. - PHASE IN SUPERALLOY ALLVAC 718PLUS", INTERNATIONAL JOURNAL OF MATERIALS RESEARCH, vol. V99 N4, JPN5015001726, 1 April 2008 (2008-04-01), DE, pages 376 - 380, ISSN: 0003413876 *

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2018003157A (en) * 2016-06-30 2018-01-11 ゼネラル・エレクトリック・カンパニイ Methods for preparing superalloy articles and related articles
JP7012468B2 (en) 2016-06-30 2022-02-14 ゼネラル・エレクトリック・カンパニイ Manufacturing method of superalloy articles and related articles

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