JP2017520680A - 高度に加工性の単結晶性ニッケル合金 - Google Patents
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Abstract
Description
本件特許出願は、2014年5月27日付で出願された米国仮特許出願第62/003,326号に対する優先権を主張するものであり、またその全体を、言及することによりここに組入れる。
〔政府の利害関係に関する申立〕
もう一つの局面において、開示されるのは、以下の方法により製造される合金であり、該方法は、質量基準で、約4%〜約7%のアルミニウム、0%〜約0.2%の炭素、約7%〜約11%のコバルト、約5%〜約9%のクロム、約0.01%〜約0.2%のハフニウム、約0.5%〜約2%のモリブデン、0%〜約1.5%のレニウム、約8%〜約10.5%のタンタル、約0.01%〜約0.5%のチタン、及び約6%〜約10%のタングステンを含み、残部が本質的にニッケル及び付随的元素及び不純物であるメルトを製造する段階を含み、ここにおいて該メルトは、成形によって鋳造品とされ、該鋳造品は、各段階間で0.5℃/秒という加熱速度で、1282℃にて2時間、1292℃にて2時間、1300℃にて6時間、及び1305℃にて4時間処理し、引き続き空気中で室温まで冷却することにより均質化され、また該均質化された鋳造品は、1121℃にて4時間、引続き871℃にて20時間の処理により焼き戻しされる。
もう一つの局面においては、以下の合金を含む製作品が開示され、該合金は、質量基準で、約4%〜約7%のアルミニウム、0%〜約0.2%の炭素、約7%〜約11%コバルト、約5%〜約9%のクロム、約0.01%〜約0.2%のハフニウム、約0.5%〜約2%のモリブデン、0%〜約1.5%のレニウム、約8%〜約10.5%のタンタル、約0.01%〜約0.5%のチタン、及び約6%〜約10%のタングステンを含み、その残部は本質的にニッケル及び付随的元素及び不純物である。
上記の開示された合金は、既存のニッケル−基合金に対して、改善された鋳造性(加工性)、改善された高温安定性、及び改善された析出物増強性を持つ。これらの改善された特性は、既存の単結晶性ニッケル−基合金に比してより少量のレニウム(例えば、約1質量%)を組込むという設計の結果である。この設計は、既存の単結晶性ニッケル−基合金に比して、凝固(solidification)の際の液体密度差(液体浮揚性(liquid buoyancy))における減少へと導く。順に、液体浮揚性における低下は、高い鋳造収率、耐斑点性(freckle resistance)、及び粒界が存在しないことを含む、該合金に係る加工性の改善へと導く。
耐斑点性が、凝固中の上記合金の液体密度に関連しており、また次式:Ra=CΔρ0.4ΔT0.4[λ1 2(G、R)/G]によって関連付けられているように、該合金のレイリー数に基いていることが確定された。該レイリー数は、順に斑点が該合金中に形成されるか否かを決定付ける値と関連している。
計算モデルが、一連の熱力学的手段及びデータベースを結び付けることにより、該合金の凝固中の斑点形成の確立を決定するために、液体浮揚性に基いて開発された。該モデル及びデータベースは、ある範囲の既存のニッケル−基合金に関連して、正確に調べられ、かつ正しいものと立証された。代表的な既存のニッケル−基合金を、上記開示された合金(アロイA)に係る設計との対比で、以下の表1にまとめた。
I.用語の定義:
特段の記載がある場合を除き、ここにおいて使用される全ての技術的及び科学的な用語は、当業者によって普通に理解されているものと同様な意味を持つ。矛盾がある場合には、定義を含む本件文書が調整するであろう。好ましい方法及び材料は、以下に記載されるが、ここにおいて記載されるものと類似する又は等価な方法及び材料は、本発明の実施又はテストにおいて使用し得る。ここにおいて述べられているあらゆる刊行物、特許出願、特許及びその他の参考文献は、その全体を言及によりここに組入れる。ここにおいて開示される材料、方法、及び例は、単なる例示的なものであり、何ら限定を意図するものではない。
ここにおいて使用する「耐クリープ性(creep resistance)」との用語は、長期間に渡り一定の負荷の下に置かれた際に、あらゆる型の変形に抵抗する能力を表すことができる。
ここにおいて使用する「斑点(freckle)」との用語は、凝固中の対流の不安定性による鋳造欠陥を表すことができる。
ここにおいて使用する「鋳造欠陥(casting defect)」との用語は、単結晶合金製の鋳造品におけるある範囲に及ぶ望ましからぬ欠陥を表すことができる。通常の鋳造欠陥は、斑点、粒子欠陥(grain defect)(例えば、スライバー(slivers)及びスプリアス(spurious)粒子)、及び多孔性を包含する。
ここにおいて使用する「γ/γ’格子不整合(γ/γ’lattice misfit)」との用語は、異なる格子定数を特色とする2つの相が一緒になった状況を表すことができ、一般的に格子不整合は、格子定数における差の割合である。
ここにおいて使用する「γ’相画分(γ’phase fraction)」との用語は、モル単位で表された、全系に関する該γ’相の画分を表すことができる。
ここにおいて使用する「ソルバス(solvus)」との用語は、離溶又は分解溶融により形成される可能性のある数種の相からなる場から均質な固溶体を分離する、相図上の線(二元系)又は表面(三元系)を表すことができる。ソルバスは、上記γ’相のソルバスを表すことができる。
ここにおいて使用する「固相線(solidus)」との用語は、特定の温度であって、該温度以下において、混合物が完全に固体であるような温度を表すことができる。
ここにおいて使用する「液相線(liquidus)」との用語は、特定の温度であって、該温度以上において、ある物質が完全に液体であり、かつ結晶が上記メルトと共に熱力学的平衡状態で共存することのできる該温度を表すことができる。
ここにおいて使用する「界面エネルギーで規格化された粗大化速度定数(interfacial energy normalized coarsening rate constant)」との用語は、界面エネルギー及びモル体積に対する規格化を伴う、モーラル&パーディー(Morral and Purdy)モデルによって誘導される粗大化速度定数表すことができる。これは、与えられた温度において、該析出物が如何に迅速に粗大化するかに係る指標である。この数が大きい程、該析出物はより迅速に粗大化する。
ここにおいて使用する「立方体状の形態(cuboidal morphology)」という用語は、上記γ’析出物が球状から立方体状に発達する際の、典型的な析出物−硬質化ニッケル−基超合金の微細構造を表すことができる。
ここにおいて使用する「G」なる用語は、上記凝固中の特定の位置の局所的な熱勾配を表すことができる。
ここにおいて使用する「λ1」との用語は、長さで表した、一次デンドライトアーム間の間隔を表すことができる。
本明細書及び添付した特許請求の範囲において使用されているような、単数形の冠詞「ア(a)」、「アン(an)」及び「ザ(the)」は、文脈上そうでないことが明記されていない限り、複数への論及も含む。ここにおいて使用する「含む(comprise(s))」、「含む(include(s))」、「持っている(having)」、「持つ(has)」、「できる(can)」、「含む(contain(s))」及びその変形は、制限のない移行句、専門用語、又は単語であるものとし、これらは付随的な行為又は構造の可能性を排除するものではない。本件開示は、同様に他の態様が、明確に述べていようが、いまいが、ここに提示された態様又は要素を「含み」、「これらからなり」、及び「本質的にこれらからなる」ことを意図している。
量に関連して使用される修飾語「約(about)」は、述べられている値を含み、また文脈により指示された意味を持つ(例えば、該値は、少なくとも特定の量の測定値に関連する程度の誤差を含む)。該修飾語「約」は、同様に該当する2つの終点の絶対値により規定される範囲を明示しているものと考えるべきである。例えば、「約2〜約4」という表現は、同様に「2〜4」という範囲を明示している。この用語「約」は、表示された数値の±10%を表すことができる。例えば、「約10%」とは、9%〜11%の範囲を表すことができ、及び「約1」とは、0.9〜1.1を意味することができる。「約」に係るその他の意味は、その文脈、例えば丸め法から明確であり、そんなわけで例えば「約1」は、同様に0.5〜1.4を意味することもできる。
ここに記載された任意の列挙された範囲は、明確な詳説に対する必要性無しに、その範囲内の全ての値を包含し、また含むものと理解すべきである。
開示される合金は、アルミニウム、炭素、コバルト、クロム、ハフニウム、モリブデン、レニウム、タンタル、チタン、タングステン、及びニッケルを、偶発的な元素(incidental elements)及び不純物と共に含むことができる。
上記合金は、質量基準で、約4%〜約7%のアルミニウム、0%〜約0.2%の炭素、約7%〜約11%のコバルト、約5%〜約9%のクロム、約0.01%〜約0.2%のハフニウム、約0.5%〜約2%のモリブデン、0%〜約1.5%のレニウム、約8%〜約10.5%のタンタル、約0.01%〜約0.5%のチタン、及び約6%〜約10%のタングステンを含むことができ、その残部は本質的にニッケル及び付随的元素及び不純物である。ここに記載される合金は、上述の成分のみからなるものであり得、又はこのような成分から本質的になり、あるいは他の態様においては、追加の成分を含むことができるものと理解される。
上記合金は、質量基準で、約5%〜約7%のアルミニウム、0%〜約0.2%の炭素、約8%〜約10%のコバルト、約6%〜約8%のクロム、約0.01%〜約0.2%のハフニウム、約0.5%〜約2%のモリブデン、0%〜約1.5%のレニウム、約8.5%〜約10.5%のタンタル、約0.01%〜約0.2%のチタン、及び約7%〜約9%のタングステンを含むことができ、その残部は本質的にニッケル及び付随的元素及び不純物である。ここに記載される合金は、上述の成分のみからなるものであり得、又はこのような成分から本質的になり、あるいは他の態様においては、追加の成分を含むことができるものと理解される。
上記合金は、質量基準で、約5.5%〜約6.5%のアルミニウム、約8.5%〜約9.5%のコバルト、約6.5%〜約7.5%のクロム、約0.05%〜約0.15%のハフニウム、約0.6%〜約1.2%のモリブデン、約0.8%〜約1.2%のレニウム、約9%〜約10%のタンタル、約0.05%〜約0.15%のチタン、約7.5%〜約8.5%のタングステンを含むことができ、その残部は、本質的にニッケル及び付随的元素及び不純物である。
上記合金は、質量基準で、0%〜約0.2%の炭素、約0.01%〜約0.2%の炭素、0%〜約0.1%の炭素、約0.01%〜約0.1%の炭素、又は約0.1%〜約0.2%の炭素を含むことができる。該合金は、質量基準で、0%〜0.2%の炭素、0.01%〜0.2%の炭素、0%〜0.1%の炭素、0.01%〜0.1%の炭素、又は0.1%〜0.2%の炭素を含むことができる。該合金は、質量基準で、0.01%、0.02%、0.03%、0.04%、0.05%、0.06%、0.07%、0.08%、0.09%、0.1%、0.11%、0.12%、0.13%、0.14%、0.15%、0.16%、0.17%、0.18%、0.19%、又は0.2%の炭素を含むことができる。該合金は、質量基準で、約0.01%の炭素、約0.1%の炭素、約0.12%の炭素、約0.14%の炭素、約0.15%の炭素、又は約0.2%の炭素を含むことができる。
該合金は、質量基準で、約7%のコバルト、8%のコバルト、約8.5%のコバルト、約8.8%のコバルト、約8.9%のコバルト、約9%のコバルト、約9.04%のコバルト、約9.1%のコバルト、約9.2%のコバルト、約9.5%のコバルト、約10%のコバルト、約11%のコバルトを含むことができる。
上記合金は、質量基準で、約0.01%〜約0.2%のハフニウム、約0.1%〜約0.2%のハフニウム、約0.01%〜約0.1%のハフニウム、約0.05%〜約0.15%のハフニウム、約0.08%〜約0.12%のハフニウム、又は約0.09%〜約0.11%のハフニウムを含むことができる。該合金は、質量基準で、0.01%〜0.2%のハフニウム、0.1%〜0.2%のハフニウム、0.01%〜0.1%のハフニウム、0.05%〜0.15%のハフニウム、0.08%〜0.12%のハフニウム、又は0.09%〜0.11%のハフニウムを含むことができる。該合金は、質量基準で、0.01%、0.02%、0.03%、0.04%、0.05%、0.06%、0.07%、0.08%、0.09%、0.1%、0.11%、0.12%、0.13%、0.14%、0.15%、0.16%、0.17%、0.18%、0.19%又は2.0%のハフニウムを含むことができる。該合金は、質量基準で、約0.01%のハフニウム、約0.1%のハフニウム、約0.15%のハフニウム、約0.2%のハフニウムを含むことができる。
上記合金は、質量基準で、0%〜約1.5%のレニウム、約0.1%〜約1.5%のレニウム、約0.5%〜約1.5%のレニウム、約0.6%〜約1.2%のレニウム、約0.7%〜約1.1%のレニウム、約0.8%〜約1.2%のレニウム、約0.9%〜約1.1%のレニウム、又は約0.95%〜約1.05%のレニウムを含むことができる。該合金は、質量基準で、0%〜1.5%のレニウム、0.1%〜1.5%のレニウム、0.5%〜1.5%のレニウム、0.6%〜1.2%のレニウム、0.7%〜1.1%のレニウム、0.8%〜1.2%のレニウム、0.9%〜1.1%のレニウム、又は0.95%〜1.05%のレニウムを含むことができる。該合金は、質量基準で、0.1%、0.2%、0.3%、0.4%、0.5%、0.6%、0.7%、0.8%、0.9%、0.91%、0.92%、0.93%、0.94%、0.95%、0.96%、0.97%、0.98%、0.99%、1.0%、1.01%、1.02%、1.03%、1.04%、1.05%、1.06%、1.07%、1.08%、1.09%、1.1%、1.2%、1.3%、1.4%、又は1.5%のレニウムを含むことができる。該合金は、質量基準で、約0.5%のレニウム、約0.6%のレニウム、約0.8%のレニウム、約0.9%のレニウム、約1%のレニウム、約1.03%のレニウム、約1.05%のレニウム、約1.1%のレニウム、約1.2%のレニウム、又は約1.5%のレニウムを含むことができる。
上記合金は、質量基準で、約0.01%〜約0.5%のチタン、約0.01%〜約0.2%のチタン、約0.1%〜約0.2%のチタン、約0.01%〜約0.15%のチタン、約0.05%〜約0.15%のチタン、約0.08%〜約0.12%のチタン、約0.09%〜約0.11%のチタン、又は約0.1%〜約0.12%のチタンを含むことができる。該合金は、質量基準で、0.01%〜0.5%のチタン、0.01%〜0.2%のチタン、0.1%〜0.2%のチタン、0.01%〜0.15%のチタン、0.05%〜0.15%のチタン、0.08%〜0.12%のチタン、0.09%〜0.11%のチタン、又は約0.1%〜約0.12%のチタンを含むことができる。該合金は、質量基準で、0.01%、0.02%、0.03%、0.04%、0.05%、0.06%、0.07%、0.08%、0.09%、0.1%、0.11%、0.12%、0.13%、0.14%、0.15%、0.16%、0.17%、0.18%、0.19%、0.2%、0.3%、0.4%、又は0.5%のチタンを含むことができる。該合金は、質量基準で、約0.01%のチタン、約0.1%のチタン、約0.11%のチタン、約0.15%のチタン、約0.2%のチタン、又は約0.5%のチタンを含むことができる。
上記合金は、質量基準で、ニッケル及び付随的元素及び不純物からなる残部を含むことができる。該用語「付随的元素及び不純物(incidental elements and impurities)」とは、炭素、ホウ素、鉄、ニオブ、ルテニウム、ランタン、ジルコニウム、マンガン、ケイ素、銅、バナジウム、セリウム、マグネシウム、及び窒素の内の1種又はそれ以上を含むことができる。
上記付随的元素及び不純物は、炭素(例えば、最大0.4%)、ホウ素(例えば、最大0.05%)、鉄(例えば、最大2%)、ニオブ(例えば、最大2%)、ルテニウム(例えば、最大2%)、ランタン(例えば、最大2%)、ジルコニウム(例えば、最大2%)、マンガン(例えば、最大2%)、ケイ素(例えば、最大2%)、銅(例えば、最大2%)、バナジウム(例えば、最大2%)、セリウム(例えば、最大2%)、マグネシウム(例えば、最大2%)、及び窒素(例えば、最大0.02%)の内の1種又はそれ以上を含むことができる。
上記合金は、質量基準で、5.9%のアルミニウム、9%のコバルト、7%のクロム、0.1%のハフニウム、0.9%のモリブデン、1%のレニウム、9.5%のタンタル、0.11%のチタン、及び7.8%のタングステンを含むことができ、その残部は本質的にニッケル及び付随的元素及び不純物である。該付随的元素及び不純物は、1種又はそれ以上の炭素(例えば、最大0.4%)、ホウ素(例えば、最大0.05%)、鉄(例えば、最大2%)、ニオブ(例えば、最大2%)、ルテニウム(例えば、最大2%)、ランタン(例えば、最大2%)、ジルコニウム(例えば、最大2%)、マンガン(例えば、最大2%)、ケイ素(例えば、最大2%)、銅(例えば、最大2%)、バナジウム(例えば、最大2%)、セリウム(例えば、最大2%)、マグネシウム(例えば、最大2%)、及び窒素(例えば、最大0.02%)を含むことができる。
上記合金は、質量基準で、5.9%のアルミニウム、9%のコバルト、7%のクロム、0.1%のハフニウム、0.9%のモリブデン、1%のレニウム、9.5%のタンタル、0.11%のチタン、及び7.8%のタングステンからなるものであり得、その残部は、本質的にニッケル及び付随的元素及び不純物であり得る。該付随的元素及び不純物は、1種又はそれ以上の炭素(例えば、最大0.4%)、ホウ素(例えば、最大0.05%)、鉄(例えば、最大2%)、ニオブ(例えば、最大2%)、ルテニウム(例えば、最大2%)、ランタン(例えば、最大2%)、ジルコニウム(例えば、最大2%)、マンガン(例えば、最大2%)、ケイ素(例えば、最大2%)、銅(例えば、最大2%)、バナジウム(例えば、最大2%)、セリウム(例えば、最大2%)、マグネシウム(例えば、最大2%)、及び窒素(例えば、最大0.02%)を含むことができる。
低傾角境界強化(low angle boundary strengthening)が望ましい、大型工業用ガスタービン単結晶用途のための特定の態様において、上記合金はホウ素を含むことができる。該合金は、質量基準で、0%〜約0.5%のホウ素を含むことができる。
上記合金は、単結晶として、鋳造品の形状であり得る。該合金は、本質的に粒界を含まないものであってよい。該合金は、本質的に高傾角粒界を含まないものであり得る。該合金は、本質的に低傾角粒界を含まないものであり得る。該合金は、本質的にスライバーグレイン(sliver grain)を含まないものであり得る。該合金は、本質的にバイグレイン(bigrains)を含まないものであり得る。特定の態様において、該合金は、粒界を含むことはない。特定の態様において、該合金は高傾角粒界を含むことはない。特定の態様において、該合金は低傾角粒界を含むことはない。特定の態様において、該合金は、スライバーグレインを含むことはない。特定の態様において、該合金はバイグレインを含むことはない。
上記合金は、本質的に斑点を含まないものであり得る。特定の態様において、該合金は斑点を含むことはない。
上記合金は、0〜0.035g/cm3、0〜0.03g/cm3、0〜0.025g/cm3、0〜0.022g/cm3、0〜0.02g/cm3、0〜0.015g/cm3、0〜0.01g/cm3、又は0〜0.005g/cm3.という、該合金の40%凝固での液体密度における低下を示すことができる。該合金は、0.035g/cm3、0.034g/cm3、0.033g/cm3、0.032g/cm3、0.031g/cm3、0.03g/cm3、0.029g/cm3、0.028g/cm3、0.027g/cm3、0.026g/cm3、0.025g/cm3、0.024g/cm3、0.023g/cm3、0.022g/cm3、0.021g/cm3、0.02g/cm3、0.019g/cm3、0.018g/cm3、0.017g/cm3、0.016g/cm3、0.015g/cm3、0.014g/cm3、0.013g/cm3、0.012g/cm3、0.011g/cm3、0.01g/cm3、0.009g/cm3、0.008g/cm3、0.007g/cm3、0.006g/cm3、0.005g/cm3、0.004g/cm3、0.003g/cm3、0.002g/cm3、又は0.001g/cm3という、該合金の40%凝固での液体密度における低下を示すことができる。該合金は、約0.035g/cm3、約0.03g/cm3、約0.025g/cm3、約0.022g/cm3、約0.02g/cm3、約0.015g/cm3、約0.011g/cm3、約0.01g/cm3、又は約0.005g/cm3という、該合金の40%凝固での液体密度における低下を示すことができる。
上記合金は、エージング後に、50%を超える、51%を超える、52%を超える、53%を超える、54%を超える、55%を超える、56%を超える、57%を超える、58%を超える、59%を超える、60%を超える、61%を超える、62%を超える、63%を超える、64%を超える、65%を超える、66%を超える、67%を超える、68%を超える、69%を超える、又は70%を超えるγ′相画分を持つことができる。該合金は、エージング後に、50%、51%、52%、53%、54%、55%、56%、57%、58%、59%、60%、61%、62%、63%、64%、65%、65%、66%、67%、68%、69%、70%、71%、72%、73%、74%、75%、75%、76%、77%、78%、79%、又は80%というγ′相画分を持つことができる。該合金は、エージング後に、約50%、約55%、約59%、約60%、約65%、約67%、約69%、約70%、又は約75%という、γ′相画分を持つことができる。
上記合金は、1150℃にて30時間に渡り該合金をエージングした後に、35%を超える、36%を超える、37%を超える、38%を超える、39%を超える、40%を超える、41%を超える、42%を超える、43%を超える、44%を超える、45%を超える、46%を超える、47%を超える、48%を超える、49%を超える、50%を超える、51%を超える、52%を超える、53%を超える、54%を超える、又は55%を超える、γ′相画分を持つことができる。該合金は、1150℃にて30時間に渡り該合金をエージングした後に、35%、36%、37%、38%、39%、40%、41%、42%、43%、44%、45%、46%、47%、48%、49%、50%、51%、52%、53%、54%、55%、56%、57%、58%、59%、60%、61%、62%、63%、64%、65%、66%、又は70%という、γ′相画分を持つことができる。該合金は、1150℃にて30時間に渡り該合金をエージングした後に、約35%、約40%、約45%、約47%、約50%、約55%、又は約60%という、γ′相画分を持つことができる。
上記合金は、上記γ’析出物が立方体状の形態を持つのに十分に小さい、γ/γ’格子不整合を持つことができる。該合金の該γ’析出物は、立方体状の形態を持つことができる。
特定の態様において、該合金の該γ’析出物は、立方体状の形態を持つ。
上記合金は、9.0x10−20又はそれ未満、8.5x10−20又はそれ未満、8.0x10−20又はそれ未満、75x10−20又はそれ未満、7.0x10−20又はそれ未満、6.8x10−20又はそれ未満、6.7x10−20又はそれ未満、6.6x10−20又はそれ未満、6.59x10−20又はそれ未満、6.5x10−20又はそれ未満、6.0x10−20又はそれ未満、5.5x10−20又はそれ未満、又は5.0x10−20又はそれ未満という、1000℃における界面エネルギーで規格化された粗大化率(coarsening rate)を持つことができる。
該合金は、9.0x10−20、8.9x10−20、8.8x10−20、8.7x10−20、8.6x10−20、8.5x10−20、8.4x10−20、8.3x10−20、8.2x10−20、8.1x10−20、8.0x10−20、7.9x10−20、7.8x10−20、7.7x10−20、7.6x10−20、7.5x10−20、7.4x10−20、7.3x10−20、7.2x10−20、7.1x10−20、7.0x10−20、6.9x10−20、6.8x10−20、6.7x10−20、6.6x10−20、6.59x10−20、6.5x10−20、6.4x10−20、6.3x10−20、6.2x10−20、6.1x10−20、6.0x10−20、5.9x10−20、5.8x10−20、5.7x10−20、5.6x10−20、5.5x10−20、5.4x10−20、5.3x10−20、5.2x10−20、5.1x10−20、又は5.0x10−20という、1000℃における界面エネルギーで規格化された粗大化率を持つことができる。該合金は、約9.0x10−20、約8.5x10−20、約8.0x10−20、約7.5x10−20、約7.0x10−20、約6.8x10−20、約6.7x10−20、約6.6x10−20、約6.59x10−20、約6.5x10−20、約6.0x10−20、約5.5x10−20、又は約5.0x10−20という、1000℃における界面エネルギーで規格化された粗大化率を持つことができる。
上記合金は、約22.2℃〜約1093℃(72−2000°F)の温度範囲に渡り、1%〜60%、1%〜35%、1%〜25%、1%〜15%、3%〜15%、又は7%〜15%という、引張断面縮小率(tensile reduction in area)を持つことができる。該合金は、約22.2℃〜約982.2℃(72−1800°F)の温度範囲に渡り、1%〜60%、1%〜35%、1%〜25%、1%〜15%、3%〜15%、又は7%〜15%という、引張断面縮小率を持つことができる。該合金は、約22.2℃〜約871.1℃(72−1600°F)の温度範囲に渡り、1%〜60%、1%〜35%、1%〜25%、1%〜15%、3%〜15%、又は7%〜15%という、引張断面縮小率を持つことができる。該合金は、約22.2℃〜約760℃(72−1400°F)の温度範囲に渡り、1%〜60%、1%〜35%、1%〜25%、1%〜15%、3%〜15%、又は7%〜15%という、引張断面縮小率を持つことができる。該合金は、約538℃〜約760℃(1000°F〜1400°F)の温度範囲に渡り、1%〜60%、1%〜35%、1%〜25%、1%〜15%、3%〜15%、又は7%〜15%という、引張断面縮小率を持つことができる。該合金は、約22.2℃(72°F)、約538℃(1000°F)、約648.9℃(1200°F)、約760℃(1400°F)、約871.1℃(1600°F)、約982.2℃(1800°F)、又は約1093℃(2000°F)という温度にて、1%〜60%、1%〜35%、1%〜25%、1%〜15%、3%〜15%、又は7%〜15%という、引張断面縮小率を持つことができる。該引張断面縮小率は、ASTM E8及びASTM E21に従って測定することができる。
上記応力破断テストにおいて、上記合金は、15%〜50%、20%〜50%、20%〜45%、25%〜45%、30%〜45%、又は40%〜45%という伸び率パーセントを持つことができる。該破断応力に係る該伸び率パーセントは、ASTM E139に従って測定することができる。
上記合金は、単結晶鋳造品として製造することができる。上記メルトを成形して鋳造品とした後、該鋳造品を均質化する。該均質化は、1250℃〜1290℃にて1時間〜4時間;1280℃〜1300℃にて1時間〜4時間;1290℃〜1305℃にて1時間〜4時間;及び1300℃〜1320℃にて1時間〜4時間に渡る、各段階間において0.1℃/秒〜10℃/秒という加熱速度を用いる処理;及び空気中又は他の雰囲気(例えば、アルゴン)内で0℃〜100℃まで冷却する段階を含むことができる。例えば、該合金は、1282℃にて2時間;1292℃にて2時間;1300℃にて6時間;及び1305℃にて4時間に渡る、各段階間において0.5℃/秒という加熱速度を用いて処理し、また空気中で室温まで冷却することにより均質化することができる。該均質化された合金製鋳造品は、更に焼き戻しすることができる。該焼き戻しは、1000℃〜1180℃にて2時間〜10時間、その後700℃〜950℃にて4時間〜30時間に渡る2−段階処理を含むことができる。例えば、該均質化された合金製鋳造品は、1121℃にて4時間、これに続く871℃にて20時間の2−段階処理によって、更に焼き戻しすることができる。
IV.製品(Articles of Manufacture)
同様に開示されるのは、上述の合金を含む製作品である。実例となる製作品は、工業用ガスタービンのブレードを含むが、これらに限定されない。該ブレードは、約55.9cm(22in)の長さを持つことができる。該ブレードは、約61.0cm(24in)という長さを持つことができる。該ブレードは、約2.54cm(1in)、約5.08cm(2in)、約7.62cm(3in)、約10.2cm(4in)、約12.7cm(5in)、約15.2cm(6in)、約17.8cm(7in)、約20.3cm(8in)、約22.9cm(9in)、約25.4cm(10in)、約27.9cm(11in)、約30.5cm(12in)、約33.0cm(13in)、約35.5cm(14in)、約38.1cm(15in)、約40.6cm(16in)、約43.2cm(17in)、約45.7cm(18in)、約48.3cm(19in)、約50.8cm(20in)、約53.3cm(21in)、約55.9cm(22in)、約58.4cm(23in)、約61.0cm(24in)、約63.5cm(25in)、約66.0cm(26in)、約68.6cm(27in)、約71.1cm(28in)、約73.7cm(29in)、約76.2cm(30in)、約78.7cm(31in)、約81.3cm(32in)、約83.8cm(33in)、約86.4cm(34in)、約88.9cm(35in)、約91.4cm(36in)、約94.0cm(37in)、約96.5cm(38in)、約99.1cm(39in)、約102cm(40in)、約104cm(41in)、又は約107cm(42in)の長さを持つことができる。
ニッケル−基合金を製造し、かつ物性につきテストした。以下の表4は、例証される合金(アロイA)の設計及び組成を示す。
メルトを、質量%単位で、5.89 Al、9.04 Co、7.03 Cr、0.1 Hf、0.91 Mo、1.03 Re、9.5 Ta、0.11 Ti、7.81 W、及び残部のNiという呼称組成で調製した。該メルトを成形して、鋳造品とした。該鋳造品を、0.5℃/秒という各段階間の加熱速度で、1282℃にて2時間;1292℃にて2時間;1300℃にて6時間;次いで1305℃にて4時間に渡る処理によって均質化した。該均質化した鋳造品を、空気中で室温まで冷却させた。該鋳造品を、1121℃にて4時間、引続き871℃にて20時間に渡る処理により、更に焼き戻しした。
A.アロイAの分析及び物理的テスト
実施例1において製造したアロイAの鋳造品を、物理的な欠陥につき分析した。該アロイAの分析は、前に開示されたニッケル−基合金である公知の合金:ルネ(Rene)N5製の鋳造品と比較して達成された。該ルネN5合金の鋳造は、アロイAの鋳造品に対して使用されたものと同一の方法により成し遂げられた。図2は、これら2つの鋳造品に係る並置画像比較を示す。これら2つの合金に係る可視的検査は、アロイAがバイグレインを全く持たず、かつスライバーグレインを全く有さず、その一方で該ルネN5合金が、1個のバイグレイン及び1個のスライバーグレインを有していることを明らかにした。図3に示したように、更なる分析は、5つの領域に更に細分された該鋳造品を示している。これら領域の分析は、アロイAもルネN5合金も斑点を持たないことを明らかにした。更に、アロイAの各領域に係る一次デンドライトアーム間隔(PDAS)を測定した。これらの結果を以下の表5に示す。
20%凝固における液体密度の変化(Δρ0.2)に関連する設計パラメータは、アロイA及びルネN5の上記鋳造品に係る処理変数(G/λ1 2)と関連付けられた。図5は、Δρ0.2に関するアロイAのより低い値が、該合金鋳造工程において斑点を形成しないであろう、より大きなプロセスウィンドウ(processing window)を持つことを可能とすることを示している。実際に、アロイAは、ルネN5よりも大きな耐斑点性を有しているが、その理由はこれがルネN5よりも低いG/λ1 2を持つことができ、かつ依然として斑点を含まないものであり得ることにある。
アロイAの初期溶融のための臨界温度を決定するための、等時性均質化(isochronal homogenization)研究を行った。該アロイAの鋳造品を、1275℃にて2時間、1282℃にて2時間及び1290℃にて2時間という条件を包含する、様々な均質化された条件で加熱した。図6は、規定された温度における熱処理後の、該合金鋳造品の顕微鏡写真を示す。
上述(1282℃にて2時間、1292℃にて2時間、1300℃にて6時間、引続き1305℃にて4時間;各段階間で0.5℃/秒という加熱速度を使用)の如き、上記合金の4−段階均質化処理は、初期溶融を効果的に回避し、該処理の最終段階が、上記予想されたγ′ソルバス(solvus)の上方で起こることを明確にしている。図7は、この方法による均質化後の、アロイAの微細構造を詳細に示す、顕微鏡写真である。
同様に、アロイA及びルネN5の強度をも、一連の焼き戻し研究において評価した。アロイAを、871℃にて180時間加熱することにより焼き戻しした。同様に、アロイAを、2−段階処理(1121℃にて4時間、その後871℃にて20時間)を利用して焼き戻しした。ルネN5を、同様に2−段階処理(1121℃にて4時間、その後899℃にて20時間)を用いて焼き戻しした。図8は、アロイAが、ルネN5よりも高い硬さを呈することを示している。
アロイAのナノ構造は、ローカル電極アトムプローブ(LEAP)分析を用いて決定された。図10に示したように、該合金の2つの領域を精査した。両者の領域において、γマトリックスの狭いチャンネルに係る形態が確認され、またそのγ’相における合金元素の実測された組成割合は、その予想された組成と申し分なく一致していた。
同様に、アロイA及びルネN5に係る長期に及ぶエージング研究をも実施した。両合金を、1150℃にて30時間に及ぶ熱処理に掛けた。そのγ’粒子の面積及びサイズを、上記γ’相画分に加えて、監視した。以下の表6は、これら研究の結果を示す。これらのデータは、アロイAがエージングしたままの及び1150℃にて1及び30時間後に、ルネN5よりも高いγ’相画分を持つことを示している。図11は、これらの結果を示しており、その理由は、これが該熱処理に全体渡る該合金の微細構造の進展を示していることにある。
アロイA及びルネN5に係る第二群の鋳造品を、凝固中に斑点形成を促進する、異なる幾何学的設計を用いて獲得した。図13は、該鋳造品の設計に係る形状を例示する。また、アロイA及びルネN5に係るこれら第二の鋳造品を、物理的な欠陥につき分析した。図14及び図15が明らかにしているように、アロイAの鋳造品は、斑点を全く示さないが、一方でルネN5の鋳造品は多数の斑点を有していた。
更に、アロイAの酸化のモデル化を、多成分系に対するワグナー(Wagner)のモデルに係るヴァール(Wahl)の改良を使用して、実現した。該合金の表面レベルの酸素濃度は、カルファード(CALPHAD)法を用いて計算されている(図16参照)。モデル化の結果は、Al2O3及びCr2O3の両者が、高温において発生するものと予想されることを明らかにしており、ここで該合金中の利用可能なAl及びCrは、その適用温度範囲において連続する保護酸化層を形成するのに必要とされる臨界的な量を超える(図17参照)。更に、図18は、1000℃にて100時間に渡り熱処理されたアロイAに係るEDSマッピングの結果を示しており、これはその表面における該連続する保護酸化物層の形成を立証している。全サンプルにおいて、連続するAlに富む酸化物が観測され、このようにして十分な耐酸化性をもたらす。
上記第一のアロイA鋳造品及び様々な市販の合金に関する引張試験を、ASTM E8及びASTM E21に従って実行した。以下の表7は、約22.2〜約1093℃(72−2000°F)という温度範囲における、アロイAに関する結果を示し、一方図19は、該市販の合金と比較したアロイAに係る結果を例示する。
本件開示は、その精神及びその中心的な諸特徴を逸脱することなしに、他の特定の形態で実現し得ることが理解される。従って、諸局面及び態様の開示は、あらゆる点に関連して、例示であり、かつ個別のものではないと考えられるべきであり、また特許請求の範囲は、ここに与えられた詳細に限定されるものではない。従って、特定の態様を例示しかつ説明してきたが、多数の改良が、本発明の精神から著しく逸れること無しに念頭に浮かび、かつ保護範囲は、添付された特許請求の範囲に係る範囲のみによって限定される。特に断りがない限り、ここに掲載されている百分率は、質量%である。
条項1:質量基準で、約4%〜約7%のアルミニウム、0%〜約0.2%の炭素、約7%〜約11%のコバルト、約5%〜約9%のクロム、約0.01%〜約0.2%のハフニウム、約0.5%〜約2%のモリブデン、0%〜約1.5%のレニウム、約8%〜約10.5%のタンタル、0.01%〜約0.5%のチタン、及び約6%〜約10%のタングステンを含み、残部が本質的にニッケル及び付随的元素及び不純物である合金。
条項2:該合金が、質量基準で、0%〜約0.5%のランタン、0%〜約0.5%のイットリウム、及び0〜約0.5%のホウ素を更に含む、請求項1の合金。
条項3:質量基準で、約5%〜約7%のアルミニウム、0%〜約0.2%の炭素、約8%〜約10%のコバルト、約6%〜約8%のクロム、約0.01%〜約0.2%のハフニウム、約0.5%〜約2%のモリブデン、0%〜約1.5%のレニウム、約8.5%〜約10.5%のタンタル、約0.01%〜約0.2%のチタン、及び約7%〜約9%のタングステンを含み、その残部が本質的にニッケル及び付随的元素及び不純物である合金。
条項4:該合金が、質量基準で、約5.5%〜約6.5%のアルミニウム、約8.5%〜約9.5%のコバルト、約6.5%〜約7.5%のクロム、約0.05%〜約0.15%のハフニウム、約0.6%〜約1.2%のモリブデン、約0.8%〜約1.2%のレニウム、約9%〜約10%のタンタル、約0.05%〜約0.15%のチタン、及び約7.5%〜約8.5%のタングステンを含み、その残部が本質的にニッケル及び付随的元素及び不純物である、条項1又は2の合金。
条項5:該合金が単結晶である、条項1〜4の何れかの合金。
条項6:該合金が、本質的に斑点を含まない、条項1〜5の何れかの合金。
条項7:該合金が、その20%凝固において、少なくとも4000℃/cm3というG/λ1 2の値を持つ、条項6の合金。
条項8:該合金が、その20%凝固において、4000℃/cm3〜20,000℃/cm3というG/λ1 2の値を持つ、条項6の合金。
条項10:該合金が、その40%凝固において、0.025g/cm3未満の液体密度における減少を示す、条項6の合金。
条項11:該合金が、本質的に位相幾何学的に最密充填された相を含まない、条項1〜5の何れかの合金。
条項12:該合金が、1000℃にて59%を超えるγ′相画分を含む、条項1〜5の何れかの合金。
条項13:該合金が、これを1150℃にて30時間に渡りエージングした後に、45%を超えるγ′相画分を含む、条項1〜5の何れかの合金。
条項14:該合金のγ/γ’格子不整合の絶対値が、1000℃において0〜約0.35%である、条項1〜5の何れかの合金。
条項15:該γ′析出物が、立方体状の形態を持つ、条項14の合金。
条項16:該界面エネルギーで規格化された粗大化速度定数が、1000℃にて7.0x10−20又はそれ未満である、条項1〜5の何れかの合金。
条項17:該合金が、エージング後に、440HVを超える硬さを持つ、条項1〜5の何れかの合金。
条項18:該合金が、3.0を超える、リードクリープメリットインデックスを持つ、条項1〜5の何れかの合金。
条項19:該合金が、3.5を超える、リードクリープメリットインデックスを持つ、条項1〜5の何れかの合金。
条項20:該合金が、ASTM E8及びASTM E21に従って測定された如き、約982℃(1800°F)の温度における少なくとも約827MPa(120ksi)という極限引張強さを持つ、条項1〜5の何れかの合金。
条項22:該合金が、ASTM E8及びASTM E21に従って測定された如き、約982℃(1800°F)の温度における約68.9GPa〜約172GPa(10Msi〜25Msi)という弾性率を持つ、条項1〜5の何れかの合金。
条項23:該合金が、ASTM E139に従って測定された如き、約1038℃(1900°F)において200時間以下の応力破断寿命を持つ、条項1〜5の何れかの合金。
条項24:該合金が、約5.9%のアルミニウムを含む、条項1〜23の何れかの合金。
条項25:該合金が、約9%のコバルトを含む、条項1〜23の何れかの合金。
条項26:該合金が、約7%のクロムを含む、条項1〜23の何れかの合金。
条項27:該合金が、約0.1%のハフニウムを含む、条項1〜23の何れかの合金。
条項28:該合金が、約0.9%のモリブデンを含む、条項1〜23の何れかの合金。
条項29:該合金が、約1%のレニウムを含む、条項1〜23の何れかの合金。
条項30:該合金が、約9.5%のタンタルを含む、条項1〜23の何れかの合金。
条項31:該合金が、約0.11%のチタンを含む、条項1〜23の何れかの合金。
条項32:該合金が、約7.8%のタングステンを含む、条項1〜23の何れかの合金。
条項33:該合金が、質量基準で、約5.9%のアルミニウム、約9%のコバルト、約7%のクロム、約0.1%のハフニウム、約0.9%のモリブデン、約1%のレニウム、約9.5%のタンタル、約0.11%のチタン、及び約7.8%のタングステンを含み、その残部が本質的にニッケル及び付随的元素及び不純物である、条項1〜23の何れかの合金。
条項35:メルトを製造する段階を含み、該メルトが、質量基準で、約5%〜約7%のアルミニウム、0%〜約0.2%の炭素、約8%〜約10%のコバルト、約6%〜約8%のクロム、約0.01%〜約0.2%のハフニウム、約0.5%〜約2%のモリブデン、0%〜約1.5%のレニウム、約8.5%〜約10.5%のタンタル、約0.01%〜約0.2%のチタン、及び約7%〜約9%のタングステンを含み、その残部が本質的にニッケル及び付随的元素及び不純物である、合金の製造方法。
条項36:該合金が、質量基準で、約5.5%〜約6.5%のアルミニウム、約8.5%〜約9.5%のコバルト、約6.5%〜約7.5%のクロム、約0.05%〜約0.15%のハフニウム、約0.6%〜約1.2%のモリブデン、約0.8%〜約1.2%のレニウム、約9%〜約10%のタンタル、約0.05%〜約0.15%のチタン、及び約7.5%〜約8.5%のタングステンを含み、その残部が本質的にニッケル及び付随的元素及び不純物である、条項34又は35の方法。
条項37:該合金が、質量基準で、約5.9%のアルミニウム、約9%のコバルト、約7%のクロム、約0.1%のハフニウム、約0.9%のモリブデン、約1%のレニウム、約9.5%のタンタル、約0.11%のチタン、及び約7.8%のタングステンを含み、その残部が本質的にニッケル及び付随的元素及び不純物である、条項34〜36の何れかの方法。
条項38:該メルトが、鋳造品に成形される、条項34〜37の何れかの方法。
条項39:該鋳造品が、成形後に均質化される、条項38の方法。
条項40:該鋳造品が、1282℃にて2時間、1292℃にて2時間、1300℃にて6時間、及び1305°Cにて4時間に渡る、0.5℃/秒という各段階間の加熱速度での処理及び空気中で室温まで冷却することにより均質化される、条項39の方法。
条項42:該合金が単結晶である、条項34〜41の何れかの方法。
条項43:該合金が、本質的に斑点を含まない、条項34〜41の何れかの方法。
条項44:該合金が、その20%凝固において、少なくとも4000℃/cm3というG/λ1 2値を持つ、条項43の方法。
条項45:該合金が、その20%凝固において、4000℃/cm3〜20,000℃/cm3のG/λ1 2値を持つ、条項43の方法。
条項46:該合金が、その20%凝固において、0.015g/cm3未満の液体密度における減少を示す、条項43の方法。
条項47:該合金が、その40%凝固において、0.025g/cm3未満の液体密度における減少を示す、条項43の方法。
条項48:該合金が、位相幾何学的に最密充填された相を本質的に含まない、条項34〜41の何れかの方法。
条項49:該合金が、1000℃において59%を超えるγ’相画分を含む、条項34〜41の何れかの方法。
条項50:該合金が、1150℃にて30時間に渡り該合金をエージングした後に、45%を超えるγ’相画分を含む、条項34〜41の何れかの方法。
条項51:該合金のγ/γ’格子不整合の絶対値が、1000℃において0〜約0.35%である、条項34〜41の何れかの方法。
条項52:該γ′析出物が、立方体状の形態を持つ、条項51の方法。
条項53:該界面エネルギーで規格化された粗大化速度定数が、1000℃にて7.0x10−20又はそれ未満である、条項34〜41の何れかの方法。
条項54:該合金が、エージング後に440HVを超える硬さを持つ、条項34〜41の何れかの方法。
条項56:合金を含む製作品であって、該合金が、質量基準で、約5%〜約7%のアルミニウム、0%〜約0.2%の炭素、約8%〜約10%のコバルト、約6%〜約8%のクロム、約0.01%〜約0.2%のハフニウム、約0.5%〜約2%のモリブデン、0%〜約1.5%のレニウム、約8.5%〜約10.5%のタンタル、約0.01%〜約0.2%のチタン、及び約7%〜約9%のタングステンを含み、その残部が本質的にニッケル及び付随的元素及び不純物である、上記製作品。
条項57:該合金が、質量基準で、約5.5%〜約6.5%のアルミニウム、約8.5%〜約9.5%のコバルト、約6.5%〜約7.5%のクロム、約0.05%〜約0.15%のハフニウム、約0.6%〜約1.2%のモリブデン、約0.8%〜約1.2%のレニウム、約9%〜約10%のタンタル、約0.05%〜約0.15%のチタン、及び約7.5%〜約8.5%のタングステンを含み、その残部が本質的にニッケル及び付随的元素及び不純物である、条項55又は56の物品。
条項58:該合金が、質量基準で、約5.9%のアルミニウム、約9%のコバルト、約7%のクロム、約0.1%のハフニウム、約0.9%のモリブデン、約1%のレニウム、約9.5%のタンタル、約0.11%のチタン、及び約7.8%のタングステンを含み、その残部が本質的にニッケル及び付随的元素及び不純物である、条項55〜57の何れかの物品。
条項59:該合金が、鋳造品の形状にある、条項55〜58の何れかの物品。
条項60:該合金が単結晶である、条項55〜58の何れかの物品。
条項61:該合金が、本質的に斑点を含まない、条項55〜58の何れかの物品。
条項62:該合金が、その20%凝固において、少なくとも4000℃/cm3というG/λ1 2値を持つ、条項61の物品。
条項64:該合金が、その20%凝固において、0.015g/cm3未満の液体密度における減少を示す、条項61の物品。
条項65:該合金が、その40%凝固において、0.025g/cm3未満の液体密度における減少を示す、条項61の物品。
条項66:該合金が、位相幾何学的に最密充填された相を本質的に含まない、条項55〜58の何れかの物品。
条項67:該合金が、1000℃において59%を超えるγ’相画分を含む、条項55〜58の何れかの物品。
条項68:該合金が、1150℃にて30時間に渡り該合金をエージングした後に、45%を超えるγ’相画分を含む、条項55〜58の何れかの物品。
条項69:該合金のγ/γ’格子不整合の絶対値が、1000℃において0〜約0.35%である、条項55〜58の何れかの物品。
条項70:該γ′析出物が、立方体状の形態を持つ、条項69の物品。
条項71:該界面エネルギーで規格化された粗大化速度定数が、1000℃にて7.0x10−20又はそれ未満である、条項55〜58の何れかの物品。
条項72:該合金が、エージング後に440HVを超える硬さを持つ、条項55〜58の何れかの物品。
条項73:該物品がブレードである、条項55〜58の何れかの物品。
条項74:該ブレードが、工業用ガスタービンのブレードである、条項73の物品。
条項75:該ブレードが、航空宇宙工学用途において使用される、条項73の物品。
Claims (20)
- 質量基準で、約4%〜約7%のアルミニウム、0%〜約0.2%の炭素、約7%〜約11%のコバルト、約5%〜約9%のクロム、約0.01%〜約0.2%のハフニウム、約0.5%〜約2%のモリブデン、0%〜約1.5%のレニウム、約8%〜約10.5%のタンタル、約0.01%〜約0.5%のチタン、及び約6%〜約10%のタングステンを含み、残部が本質的にニッケル及び付随的元素及び不純物である合金。
- 前記合金が、更に、質量基準で、0%〜約0.5%のランタン、0%〜約0.5%のイットリウム、及び0%〜約0.5%のホウ素をも含む、請求項1に記載の合金。
- 前記合金が、質量基準で、約5.5%〜約6.5%のアルミニウム、約8.5%〜約9.5%のコバルト、約6.5%〜約7.5%のクロム、約0.05%〜約0.15%のハフニウム、約0.6%〜約1.2%のモリブデン、約0.8%〜約1.2%のレニウム、約9%〜約10%のタンタル、約0.05%〜約0.15%のチタン、及び約7.5%〜約8.5%のタングステンを含み、その残部が本質的にニッケル及び付随的元素及び不純物である、請求項1に記載の合金。
- 単結晶である、請求項1に記載の合金。
- 本質的に斑点を含まない、請求項1に記載の合金。
- 20%凝固において、0.015g/cm3未満の液体密度における減少を示す、請求項4に記載の合金。
- 40%凝固において、0.025g/cm3未満の液体密度における減少を示す、請求項4に記載の合金。
- 位相幾何学的に最密充填された相を本質的に含まない請求項1に記載の合金。
- 1000℃において59%を超えるγ′相画分を含む、請求項1に記載の合金。
- 1150℃にて30時間に及ぶ該合金のエージング後に、45%を超えるγ′相画分を含む、請求項1に記載の合金。
- 前記合金のγ/γ′格子不整合の絶対値が、1000℃において0〜約0.35%である、請求項1に記載の合金。
- 前記γ′析出物が、立方体状の形態を持つ、請求項11に記載の合金。
- 界面エネルギーで規格化された粗大化速度定数が、1000℃において7.0x10−20以下である、請求項11に記載の合金。
- エージング後に440HVを超える硬さを持つ、請求項1に記載の合金。
- 質量基準で、約5.9%のアルミニウム、約9%のコバルト、約7%のクロム、約0.1%のハフニウム、約0.9%のモリブデン、約1%のレニウム、約9.5%のタンタル、約0.11%のチタン、及び約7.8%のタングステンから選択される少なくとも1種の元素を含み、その残部が本質的にニッケル及び付随的元素及び不純物である、請求項1に記載の合金。
- 質量基準で、約4%〜約7%のアルミニウム、0%〜約0.2%の炭素、約7%〜約11%のコバルト、約5%〜約9%のクロム、約0.01%〜約0.2%のハフニウム、約0.5%〜約2%のモリブデン、0%〜約1.5%のレニウム、約8%〜約10.5%のタンタル、約0.01%〜約0.5%のチタン、及び約6%〜約10%のタングステンを含み、その残部が本質的にニッケル及び付随的元素及び不純物であるメルトを調製する工程を含む、合金の製造方法。
- 前記メルトが、鋳造品に成形され、ここで該鋳造品は、各段階間で0.5℃/秒という加熱速度で、1282℃にて2時間、1292℃にて2時間、1300℃にて6時間、及び1305℃にて4時間処理し;及び空気中で室温まで冷却することにより均質化される、請求項16に記載の方法。
- 前記鋳造品が、1121℃にて4時間、引続き871℃にて20時間処理することにより焼き戻しされる、請求項17に記載の方法。
- 合金を含有する製作品であって、該合金が、質量基準で、約4%〜約7%のアルミニウム、0%〜約0.2%の炭素、約7%〜約11%コバルト、約5%〜約9%のクロム、約0.01%〜約0.2%のハフニウム、約0.5%〜約2%のモリブデン、0%〜約1.5%のレニウム、約8%〜約10.5%のタンタル、約0.01%〜約0.5%のチタン、及び約6%〜約10%のタングステンを含み、その残部が本質的にニッケル及び付随的元素及び不純物である、前記製作品。
- 工業用ガスタービンのブレード又は航空宇宙工学用途において使用されるブレードである、請求項19に記載の物品。
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