JP2556198B2 - Ｎｉ基耐熱合金製タービン翼鋳物 - Google Patents
Ｎｉ基耐熱合金製タービン翼鋳物Info
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- JP2556198B2 JP2556198B2 JP4187530A JP18753092A JP2556198B2 JP 2556198 B2 JP2556198 B2 JP 2556198B2 JP 4187530 A JP4187530 A JP 4187530A JP 18753092 A JP18753092 A JP 18753092A JP 2556198 B2 JP2556198 B2 JP 2556198B2
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、ガスタービンのター
ビン動・靜翼および高温ブロアーの動翼として使用され
るＮｉ基耐熱合金製タービン翼鋳物に関するものであ
る。
ビン動・靜翼および高温ブロアーの動翼として使用され
るＮｉ基耐熱合金製タービン翼鋳物に関するものであ
る。
【０００２】
【従来の技術】ガスタービンのタービン動・靜翼、高温
ブロアーの動翼はＮｉ基耐熱合金を材料とし、その主流
は、γ´相｛Ｎｉ3 （Ａｌ，Ｔｉ）｝の析出硬化および
Ｍｏ、Ｗ等による固溶強化を兼備えるＮｉ基合金であ
り、例えば、特公平１−５９３４４号公報には、重量％
（以下、％は、重量％を示す）で、Ｃｒ：７〜１３％、
Ｃｏ：３５％以下、Ｍｏ：８％以下、Ｎｂ：３％以下、
Ｗ：１４％以下、Ｔａ：６％以下、Ａｌ：４〜７％、Ｔ
ｉ：０．５〜６％、（ただし、Ａｌ＋Ｔｉ：６．５〜１
０．５％）、Ｖ：０．２〜１．５％、Ｚｒ：０．２％以
下、Ｈｆ：０．７〜５％、Ｃ：０．０２〜０．５％、
Ｂ：０．００２〜０．２％を含有し、残部がＮｉおよび
不可避不純物からなる組成を有することを特徴とする、
高温強度、高温耐酸化性および高温耐蝕性に優れたＮｉ
基耐熱合金およびそのＮｉ基耐熱合金からなるタービン
金物として用いられることが記載されている。
ブロアーの動翼はＮｉ基耐熱合金を材料とし、その主流
は、γ´相｛Ｎｉ3 （Ａｌ，Ｔｉ）｝の析出硬化および
Ｍｏ、Ｗ等による固溶強化を兼備えるＮｉ基合金であ
り、例えば、特公平１−５９３４４号公報には、重量％
（以下、％は、重量％を示す）で、Ｃｒ：７〜１３％、
Ｃｏ：３５％以下、Ｍｏ：８％以下、Ｎｂ：３％以下、
Ｗ：１４％以下、Ｔａ：６％以下、Ａｌ：４〜７％、Ｔ
ｉ：０．５〜６％、（ただし、Ａｌ＋Ｔｉ：６．５〜１
０．５％）、Ｖ：０．２〜１．５％、Ｚｒ：０．２％以
下、Ｈｆ：０．７〜５％、Ｃ：０．０２〜０．５％、
Ｂ：０．００２〜０．２％を含有し、残部がＮｉおよび
不可避不純物からなる組成を有することを特徴とする、
高温強度、高温耐酸化性および高温耐蝕性に優れたＮｉ
基耐熱合金およびそのＮｉ基耐熱合金からなるタービン
金物として用いられることが記載されている。
【０００３】この場合、Ｍｏ、Ｗ等を多量に添加し過ぎ
ると、α相、μ相などの有害相が生成するため、Al、Ti
を多く添加してγ´相を多く生成させ、高温強度を得て
いる。
ると、α相、μ相などの有害相が生成するため、Al、Ti
を多く添加してγ´相を多く生成させ、高温強度を得て
いる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】このような従来主流の
Ｎｉ基耐熱合金はＡｌ、Ｔｉの含量を多くすると共に、
合金組織内で有害相が生成されない範囲でＭｏ、Ｗを多
量添加する関係から、Ｃｒの含量が７〜１３％に制限さ
れている。
Ｎｉ基耐熱合金はＡｌ、Ｔｉの含量を多くすると共に、
合金組織内で有害相が生成されない範囲でＭｏ、Ｗを多
量添加する関係から、Ｃｒの含量が７〜１３％に制限さ
れている。
【０００５】このため、従来のＮｉ基耐熱合金で作製し
たタービン翼鋳物は、高温強度は上昇するものの、高温
での耐酸化性及び耐蝕性が低下することから、燃焼によ
って発生する酸化性および腐食性物質が少ない高級燃料
を使用するガスタービンにしか利用されず、低級燃料を
用いて高出力下で使用することのできるガスタービンに
使用することのできるＮｉ基耐熱合金製タービン翼鋳物
が必要とされていた。
たタービン翼鋳物は、高温強度は上昇するものの、高温
での耐酸化性及び耐蝕性が低下することから、燃焼によ
って発生する酸化性および腐食性物質が少ない高級燃料
を使用するガスタービンにしか利用されず、低級燃料を
用いて高出力下で使用することのできるガスタービンに
使用することのできるＮｉ基耐熱合金製タービン翼鋳物
が必要とされていた。
【０００６】
【課題を解決する手段】本発明者らは鋭意研究の結果、
Ｃｒ量を13.1〜15％と少し高くすると共に、Ｗ、Mo、A
l、Ti、Ta、Ｃ、Ｂ、Ｚｒなどをできる限りバランス良
く添加し、さらに、Ｍｇおよび／またはＣａの合計量を
１〜１００ｐｐｍ添加することにより酸素、硫黄等の不
純物による悪影響を押さえると、高温強度を高くするこ
とができるとともに高温での耐酸化性および耐蝕性をも
有し、このようなバランスのとれたNi基合金からなるタ
ービン翼鋳物は、オーステナイト結晶粒内にγ´相｛Ｎ
ｉ3（Ａｌ，Ｔｉ）｝が分散した組織を有し、重油等の
低級燃料を使用するガスタービンのタービン翼鋳物とし
ても用いることができることを知見し、この発明に至っ
たのである。
Ｃｒ量を13.1〜15％と少し高くすると共に、Ｗ、Mo、A
l、Ti、Ta、Ｃ、Ｂ、Ｚｒなどをできる限りバランス良
く添加し、さらに、Ｍｇおよび／またはＣａの合計量を
１〜１００ｐｐｍ添加することにより酸素、硫黄等の不
純物による悪影響を押さえると、高温強度を高くするこ
とができるとともに高温での耐酸化性および耐蝕性をも
有し、このようなバランスのとれたNi基合金からなるタ
ービン翼鋳物は、オーステナイト結晶粒内にγ´相｛Ｎ
ｉ3（Ａｌ，Ｔｉ）｝が分散した組織を有し、重油等の
低級燃料を使用するガスタービンのタービン翼鋳物とし
ても用いることができることを知見し、この発明に至っ
たのである。
【０００７】この発明は、かかる知見に基づいてなされ
たものであって、Ｃｒ：１３．１〜１５．０％、Ｃｏ：
８．５〜１０．５％、Ｍｏ：１．０〜３．５％、Ｗ：
３．５〜４．５％、Ｔａ：３．０〜５．５％、Ａｌ：
３．５〜４．５％、Ｔｉ：２．２〜３．２％、Ｃ：０．
０６〜０．１２％、Ｂ：０．００５〜０．０２５％、Ｚ
ｒ：０．０１０〜０．０５０％、Ｍｇおよび／またはＣ
ａ：１〜１００ｐｐｍを含有し、さらに、必要に応じ
て、Ｈｆ：０．２〜１．５％および／またはＰｔ：０．
０２〜０．５％、Ｒｈ：０．０２〜０．５％、Ｒｅ：
０．０２〜０．５％の内の１種または２種以上を含有
し、残部がＮｉおよび不可避不純物からなる組成並びに
オーステナイト結晶粒内にγ´相が分散析出した組織を
有する高温強度、耐酸化性および耐蝕性に優れたＮｉ基
耐熱合金製タービン翼鋳物に特徴を有するものである。
たものであって、Ｃｒ：１３．１〜１５．０％、Ｃｏ：
８．５〜１０．５％、Ｍｏ：１．０〜３．５％、Ｗ：
３．５〜４．５％、Ｔａ：３．０〜５．５％、Ａｌ：
３．５〜４．５％、Ｔｉ：２．２〜３．２％、Ｃ：０．
０６〜０．１２％、Ｂ：０．００５〜０．０２５％、Ｚ
ｒ：０．０１０〜０．０５０％、Ｍｇおよび／またはＣ
ａ：１〜１００ｐｐｍを含有し、さらに、必要に応じ
て、Ｈｆ：０．２〜１．５％および／またはＰｔ：０．
０２〜０．５％、Ｒｈ：０．０２〜０．５％、Ｒｅ：
０．０２〜０．５％の内の１種または２種以上を含有
し、残部がＮｉおよび不可避不純物からなる組成並びに
オーステナイト結晶粒内にγ´相が分散析出した組織を
有する高温強度、耐酸化性および耐蝕性に優れたＮｉ基
耐熱合金製タービン翼鋳物に特徴を有するものである。
【０００８】次に、この発明のNi基耐熱合金製タービン
翼鋳物の合金組成の限定理由について詳述する。
翼鋳物の合金組成の限定理由について詳述する。
【０００９】Cr：13.1〜15.0％ 産業用ガスタービンでは、燃焼によって生じた酸化性お
よび腐食性物質を含有する燃焼ガスと接触するため、高
温における耐酸化性及び耐蝕性が要求される。Crは合金
に耐酸化性、耐蝕性を付与する元素であり、合金中にお
けるCr量を多くする程、その効果は顕著である。
よび腐食性物質を含有する燃焼ガスと接触するため、高
温における耐酸化性及び耐蝕性が要求される。Crは合金
に耐酸化性、耐蝕性を付与する元素であり、合金中にお
けるCr量を多くする程、その効果は顕著である。
【００１０】しかし、Cr量が13.1％未満ではその効果は
少なく、一方、本発明のNi基合金では、他にCo、Mo、
Ｗ、Ta、等も添加されるため、これらとのバランスをと
るため15％を越えて含有することは好ましくない。よっ
て、Cr含有量は13.1〜15.0％に定めた。上述のように、
この発明のNi基耐熱合金に含まれるＣｒ含有量は、13.1
〜15.0％であることが好ましいが、Cr：13.7〜14.3％で
あることが一層好ましい。
少なく、一方、本発明のNi基合金では、他にCo、Mo、
Ｗ、Ta、等も添加されるため、これらとのバランスをと
るため15％を越えて含有することは好ましくない。よっ
て、Cr含有量は13.1〜15.0％に定めた。上述のように、
この発明のNi基耐熱合金に含まれるＣｒ含有量は、13.1
〜15.0％であることが好ましいが、Cr：13.7〜14.3％で
あることが一層好ましい。
【００１１】Co：8.5 −10.5％ Ti及びAl等によるγ´析出硬化型のNi基合金において
は、溶体化処理によって、これら添加元素を充分に素地
中に固溶させ、続く時効処理においてγ´相として均一
微細に析出させることで良好な高温強度が得られる。
は、溶体化処理によって、これら添加元素を充分に素地
中に固溶させ、続く時効処理においてγ´相として均一
微細に析出させることで良好な高温強度が得られる。
【００１２】Coは、このような作用を発揮するTi、Al等
を高温で素地に固溶させる限度（固溶限）を大きくさ
せ、Ni基合金の強度を向上させる作用があるが、この発
明による合金のAl、Ti量では、Co量は、8.5 ％以上であ
ることが必要であり、一方、Co含有量が10.5％を越える
と、Cr、Mo、Ｗ、Ta、Al、Ti等の他の元素とのバランス
が崩れ、有害相の析出による延性低下をもたらすことか
らCo含有量は8.5 〜10.5％に定めた。上述のように、こ
の発明のタービン翼鋳物を作製するNi基耐熱合金に含ま
れるCo含有量は、8.5 〜10.5％であることが好ましい
が、Co：9.5 〜10.5％であることが一層好ましい。
を高温で素地に固溶させる限度（固溶限）を大きくさ
せ、Ni基合金の強度を向上させる作用があるが、この発
明による合金のAl、Ti量では、Co量は、8.5 ％以上であ
ることが必要であり、一方、Co含有量が10.5％を越える
と、Cr、Mo、Ｗ、Ta、Al、Ti等の他の元素とのバランス
が崩れ、有害相の析出による延性低下をもたらすことか
らCo含有量は8.5 〜10.5％に定めた。上述のように、こ
の発明のタービン翼鋳物を作製するNi基耐熱合金に含ま
れるCo含有量は、8.5 〜10.5％であることが好ましい
が、Co：9.5 〜10.5％であることが一層好ましい。
【００１３】Ti：2.2 −3.2 ％ Tiはγ´析出硬化型Ni基合金の高温強度を上げるための
γ´相の析出に必要な元素であり、2.2 ％未満ではγ´
相の析出強化が不十分で、要求強度を満足することがで
きず、また、3.2 ％よりも多量に添加し過ぎると析出量
が多くなり過ぎて延性を阻害する。従って、Ti含有量は
2.2 〜3.2 ％に定めた。上述のように、この発明のター
ビン翼鋳物を作製するNi基耐熱合金に含まれるTi含有量
は、2.2〜3.2 ％であることが好ましいが、Ti：2.5 〜
2.9 ％であることが一層好ましい。
γ´相の析出に必要な元素であり、2.2 ％未満ではγ´
相の析出強化が不十分で、要求強度を満足することがで
きず、また、3.2 ％よりも多量に添加し過ぎると析出量
が多くなり過ぎて延性を阻害する。従って、Ti含有量は
2.2 〜3.2 ％に定めた。上述のように、この発明のター
ビン翼鋳物を作製するNi基耐熱合金に含まれるTi含有量
は、2.2〜3.2 ％であることが好ましいが、Ti：2.5 〜
2.9 ％であることが一層好ましい。
【００１４】Al：3.5 −4.5 ％ AlはTiと同様の効果を発揮する元素で、γ´相を生成
し、高温強度を上げると共に、高温での耐酸化性、耐蝕
性の付与に寄与する作用を有するが、その量は3.5 ％以
上であることが必要であり、一方、4.5 ％を越えてあま
り多量に添加し過ぎると延性を阻害するためにAl含有量
は3.5 〜4.5 ％に定めた。上述のように、この発明のタ
ービン翼鋳物を作製するNi基耐熱合金に含まれるAl含有
量は、3.5〜4.5 ％であることが好ましいが、Al：3.8
〜4.2 ％であることが一層好ましい。
し、高温強度を上げると共に、高温での耐酸化性、耐蝕
性の付与に寄与する作用を有するが、その量は3.5 ％以
上であることが必要であり、一方、4.5 ％を越えてあま
り多量に添加し過ぎると延性を阻害するためにAl含有量
は3.5 〜4.5 ％に定めた。上述のように、この発明のタ
ービン翼鋳物を作製するNi基耐熱合金に含まれるAl含有
量は、3.5〜4.5 ％であることが好ましいが、Al：3.8
〜4.2 ％であることが一層好ましい。
【００１５】Mo：1.0 −3.5 ％ Moは、素地中に固溶して、高温強度を上昇させる作用が
あると同時に、析出硬化によって高温強度に寄与する効
果があるが、その含有量が、1.0 ％未満では不十分であ
り、一方、3.5 ％を越えて添加し過ぎると有害相の析出
による延性を阻害するのでMo：1.0 〜3.5 ％に定めた。
上述のように、この発明のタービン翼鋳物を作製するNi
基耐熱合金に含まれるMo含有量は、1.0 〜3.5 ％である
ことが好ましいが、Mo：1.3 〜1.7 ％であることが一層
好ましい。
あると同時に、析出硬化によって高温強度に寄与する効
果があるが、その含有量が、1.0 ％未満では不十分であ
り、一方、3.5 ％を越えて添加し過ぎると有害相の析出
による延性を阻害するのでMo：1.0 〜3.5 ％に定めた。
上述のように、この発明のタービン翼鋳物を作製するNi
基耐熱合金に含まれるMo含有量は、1.0 〜3.5 ％である
ことが好ましいが、Mo：1.3 〜1.7 ％であることが一層
好ましい。
【００１６】Ｗ：3.5 −4.5 ％ ＷはMoと同様に固溶強化と析出硬化の作用があり、高温
強度の付与に寄与する効果があるが、その量は3.5 ％以
上必要であり、また、あまり多くし過ぎると、有害相を
析出するとともにＷ自身比重が大きい元素であるため合
金全体の比重が大きくなり、遠心力の働くタービン動翼
では不利であり、コスト的にも高くなるところから、そ
の含有量は、3.5 −4.5 ％とした。上述のように、この
発明のタービン翼鋳物を作製するNi基耐熱合金に含まれ
るＷ含有量は、3.5 〜4.5 ％であることが好ましいが、
Ｗ：4.1 〜4.5 ％であることが一層好ましい。
強度の付与に寄与する効果があるが、その量は3.5 ％以
上必要であり、また、あまり多くし過ぎると、有害相を
析出するとともにＷ自身比重が大きい元素であるため合
金全体の比重が大きくなり、遠心力の働くタービン動翼
では不利であり、コスト的にも高くなるところから、そ
の含有量は、3.5 −4.5 ％とした。上述のように、この
発明のタービン翼鋳物を作製するNi基耐熱合金に含まれ
るＷ含有量は、3.5 〜4.5 ％であることが好ましいが、
Ｗ：4.1 〜4.5 ％であることが一層好ましい。
【００１７】Ta：3.0 −5.5 ％ Taは固溶強化及びγ´相析出硬化により高温強度の向上
に寄与し、3.0 ％以上で効果がある。一方、添加し過ぎ
ると延性を低下するので5.5 ％以下とした。従って、こ
の発明のタービン翼鋳物を作製するNi基耐熱合金に含ま
れるTa含有量は3.0 〜5.5 ％に定めたが、4.5 〜4.9 ％
であることが一層好ましい。
に寄与し、3.0 ％以上で効果がある。一方、添加し過ぎ
ると延性を低下するので5.5 ％以下とした。従って、こ
の発明のタービン翼鋳物を作製するNi基耐熱合金に含ま
れるTa含有量は3.0 〜5.5 ％に定めたが、4.5 〜4.9 ％
であることが一層好ましい。
【００１８】Ｃ：0.06−0.12％ Ｃは炭化物を形成し、特に結晶粒界、樹枝状晶境界に析
出して粒界や樹枝状晶境界を強化し、高温強度の向上に
寄与するので0.06％以上必要であるが、一方、0.12％を
越えて添加し過ぎると延性を阻害するのでその含有量を
0.06−0.12％とした。
出して粒界や樹枝状晶境界を強化し、高温強度の向上に
寄与するので0.06％以上必要であるが、一方、0.12％を
越えて添加し過ぎると延性を阻害するのでその含有量を
0.06−0.12％とした。
【００１９】Ｂ：0.005 −0.025 ％ Ｂは結晶粒界における結合力を増して素地を強化し、高
温強度を上昇させるので必要な成分であるが、その含有
量が0.005 ％未満では所望の効果が得られず、一方、あ
まり多く添加すると延性を阻害する恐れがあるため0.02
5 ％以下とした。
温強度を上昇させるので必要な成分であるが、その含有
量が0.005 ％未満では所望の効果が得られず、一方、あ
まり多く添加すると延性を阻害する恐れがあるため0.02
5 ％以下とした。
【００２０】Zr：0.010 −0.050 ％ zrも結晶粒界における結合力を増して素地を強化し、高
温強度を上昇させるので0.010 ％以上必要であるが、あ
まり多く添加すると延性を阻害する恐れがあるため0.05
0 ％以下とした。
温強度を上昇させるので0.010 ％以上必要であるが、あ
まり多く添加すると延性を阻害する恐れがあるため0.05
0 ％以下とした。
【００２１】Mgおよび／またはCa：1 −100 ｐｐｍ Mgおよび／またはCaは酸素、硫黄等の不純物との結合力
が強く、さらに酸素、硫黄等の不純物による延性低下を
防止する作用があるが、１ｐｐｍ未満では十分な作用が
得られず、一方、１００ｐｐｍを越えて含有するとかえ
って結晶粒界の結合を弱めて割れの原因になるところか
らMgおよび／またはCa：１〜１００ｐｐｍと定めた。
が強く、さらに酸素、硫黄等の不純物による延性低下を
防止する作用があるが、１ｐｐｍ未満では十分な作用が
得られず、一方、１００ｐｐｍを越えて含有するとかえ
って結晶粒界の結合を弱めて割れの原因になるところか
らMgおよび／またはCa：１〜１００ｐｐｍと定めた。
【００２２】Hf：0.2 −1.5 ％ Hfは、一方向凝固による柱状結晶にしたときに粒界強化
作用があるが、その含有量が0.2 ％未満では所望の効果
が得られず、一方、その含有量が1.5 ％越えて含有する
と酸素と結合し、合金内に酸化物を形成し、割れの原因
になるところから、Hfの含有量は1.5 ％以下と定めた。
作用があるが、その含有量が0.2 ％未満では所望の効果
が得られず、一方、その含有量が1.5 ％越えて含有する
と酸素と結合し、合金内に酸化物を形成し、割れの原因
になるところから、Hfの含有量は1.5 ％以下と定めた。
【００２３】Pt：0.02−0.5 ％、Rh：0.02−0.5 ％、R
e：0.02−0.5 ％ Pt、Rh、Reは耐食性向上作用があるが、その含有量がそ
れぞれ0.02％未満では所望の効果が得られず、一方、そ
の含有量がそれぞれ0.5 ％を越えて含有すると、なお一
層の効果が望めないほか、貴金属であるために価格が高
くなるので好ましくない。したがって、Pt、Rh、Reの内
の１種または２種以上はそれぞれ０．０２〜０．５％に
定めた。
e：0.02−0.5 ％ Pt、Rh、Reは耐食性向上作用があるが、その含有量がそ
れぞれ0.02％未満では所望の効果が得られず、一方、そ
の含有量がそれぞれ0.5 ％を越えて含有すると、なお一
層の効果が望めないほか、貴金属であるために価格が高
くなるので好ましくない。したがって、Pt、Rh、Reの内
の１種または２種以上はそれぞれ０．０２〜０．５％に
定めた。
【００２４】この発明のNi基耐熱合金製タービン翼鋳物
を実施例を参照してさらに詳述する。
を実施例を参照してさらに詳述する。
【実施例】タービン翼鋳物を試験評価するために、表１
〜表４に示される成分組成を有するNi基耐熱合金を真空
溶解し、得られた溶湯を鋳型に鋳込み、直径：３０ｍ
ｍ、長さ：１５０ｍｍの試験片を鋳造し、得られた試験
片を１１６０℃、２時間保持の溶体化熱処理し、さらに
８４３℃、２４時間保持の時効処理を行うことにより、
オーステナイト結晶粒内にγ´相が分散析出した組織を
有する本発明Ni基耐熱合金製タービン翼鋳物試験片（以
下、本発明タービン翼鋳物試験片という）１〜24、比較
Ni基耐熱合金製タービン翼鋳物試験片（以下、比較ター
ビン翼鋳物試験片という）１〜４および従来Ni基耐熱合
金製タービン翼鋳物試験片（以下、従来タービン翼鋳物
試験片という）１〜２を製造した。従来タービン翼鋳物
試験片１は、上記特公平１−５９３４４号公報に示され
た合金に相当するものであり、従来タービン翼鋳物試験
片２は、市販されているインコネル（商標）７３８（米
国特許第３，４５９，５４５号明細書）に相当するもの
である。
〜表４に示される成分組成を有するNi基耐熱合金を真空
溶解し、得られた溶湯を鋳型に鋳込み、直径：３０ｍ
ｍ、長さ：１５０ｍｍの試験片を鋳造し、得られた試験
片を１１６０℃、２時間保持の溶体化熱処理し、さらに
８４３℃、２４時間保持の時効処理を行うことにより、
オーステナイト結晶粒内にγ´相が分散析出した組織を
有する本発明Ni基耐熱合金製タービン翼鋳物試験片（以
下、本発明タービン翼鋳物試験片という）１〜24、比較
Ni基耐熱合金製タービン翼鋳物試験片（以下、比較ター
ビン翼鋳物試験片という）１〜４および従来Ni基耐熱合
金製タービン翼鋳物試験片（以下、従来タービン翼鋳物
試験片という）１〜２を製造した。従来タービン翼鋳物
試験片１は、上記特公平１−５９３４４号公報に示され
た合金に相当するものであり、従来タービン翼鋳物試験
片２は、市販されているインコネル（商標）７３８（米
国特許第３，４５９，５４５号明細書）に相当するもの
である。
【００２５】
【表１】 本発明タービン翼鋳物試験片 元素 １ ２ ３ ４ ５ ６ ７ ８ Ｃｒ 13.1 14.0 15.0 13.5 14.5 13.3 14.2 13.8 Ｃｏ 9.0 8.5 10.1 10.5 9.7 8.8 9.3 9.5 Ｍｏ 2.1 1.0 3.5 1.5 2.4 2.7 3.0 1.8 Ｗ 4.0 3.5 4.3 3.7 4.5 4.1 3.9 4.2 Ｔａ 3.3 5.4 4.9 3.0 3.8 3.5 3.8 4.5 Ａｌ 4.0 3.5 4.3 3.7 4.5 4.1 3.9 4.2 Ｔｉ 2.7 2.3 3.2 2.5 2.9 3.0 2.8 2.7 Ｃ 0.08 0.10 0.06 0.12 0.07 0.09 0.11 0.08 Ｂ 0.011 0.009 0.007 0.015 0.013 0.012 0.010 0.005 Ｚｒ 0.030 0.050 0.041 0.034 0.047 0.038 0.045 0.039 Ｃａ 54 − 5 25 74 34 10 18 Ｍｇ 22 98 − 37 5 54 12 72 Ｈｆ − − 1.1 0.7 1.2 0.9 0.8 − Ｐｔ − − − − 0.5 − − 0.05 Ｒｈ − − − − − 0.3 − − Ｒｅ − − − − − − 0.4 0.05Ｎｉ 残り 残り 残り 残り 残り 残り 残り 残り 重量％、ただし、ＣａおよびＭｇはｐｐｍ
【００２６】
【表２】 本発明タービン翼鋳物試験片 元素 ９ 10 11 12 13 14 15 16 Ｃｒ 13.1 14.0 15.0 13.5 14.5 13.3 14.2 13.8 Ｃｏ 9.0 8.5 10.1 10.5 9.7 8.8 9.3 9.5 Ｍｏ 2.1 1.0 3.5 1.5 2.4 2.7 3.0 1.8 Ｗ 4.0 3.5 4.3 3.7 4.5 4.1 3.9 4.2 Ｔａ 3.3 5.3 4.9 3.0 3.8 3.5 3.8 4.5 Ａｌ 4.0 3.5 4.3 3.7 4.5 4.1 3.9 4.2 Ｔｉ 2.7 2.3 3.2 2.5 2.9 3.0 2.8 2.7 Ｃ 0.08 0.10 0.06 0.12 0.07 0.09 0.11 0.08 Ｂ 0.011 0.009 0.007 0.015 0.013 0.012 0.010 0.005 Ｚｒ 0.030 0.050 0.041 0.034 0.047 0.038 0.045 0.039 Ｃａ 54 − 99 25 74 34 10 18 Ｍｇ 22 98 − 37 5 54 12 72 Ｈｆ − − 1.5 0.7 1.2 0.9 0.8 1.3 Ｐｔ 0.05 0.1 − 0.2 0.06 0.2 0.05 0.08 Ｒｈ 0.05 0.2 0.1 0.1 − − 0.05 − Ｒｅ 0.05 − 0.3 − 0.07 0.1 0.05 0.2 Ｎｉ 残り 残り 残り 残り 残り 残り 残り 残り 重量％、ただし、ＣａおよびＭｇはｐｐｍ
【００２７】
【表３】 本発明タービン翼鋳物試験片 元素 17 18 19 20 21 22 23 24 Ｃｒ 14.1 13.8 13.9 14.2 14.1 13.9 14.0 14.0 Ｃｏ 9.9 10.2 10.3 9.6 9.8 9.9 9.9 10.0 Ｍｏ 1.5 1.6 1.6 1.4 1.4 1.5 1.5 1.5 Ｗ 4.3 4.4 4.3 4.1 4.4 4.5 4.3 4.3 Ｔａ 4.6 4.8 4.8 4.6 4.7 4.6 4.7 4.7 Ａｌ 4.1 4.1 4.0 3.9 3.9 4.1 4.0 4.0 Ｔｉ 2.8 2.6 2.7 2.7 2.8 2.6 2.6 2.7 Ｃ 0.08 0.09 0.08 0.10 0.07 0.06 0.09 0.09 Ｂ 0.014 0.011 0.009 0.013 0.012 0.025 0.019 0.015 Ｚｒ 0.037 0.022 0.013 0.023 0.021 0.039 0.030 0.02 Ｃａ − 12 − 28 37 18 10 − Ｍｇ 31 5 80 29 51 50 14 10 Ｈｆ − − 0.3 0.2 0.2 − 0.4 − Ｐｔ − − − − 0.1 − 0.02 − Ｒｈ − − − − 0.1 − 0.02 − Ｒｅ − − − − 0.1 − 0.2 −Ｎｉ 残り 残り 残り 残り 残り 残り 残り 残り 重量％、ただし、ＣａおよびＭｇはｐｐｍ
【００２８】
【表４】 比較タービン翼鋳物試験片 従来タービン翼鋳物試験片 元素 １ ２ ３ ４ １ ２ Ｃｒ ＊12.5 ＊15.5 14.0 13.5 9.0 16.1 Ｃｏ 9.0 8.5 10.1 10.5 9.5 9.8 Ｍｏ 2.1 1.0 3.5 1.5 1.8 1.9 Ｗ 4.0 3.5 4.3 3.7 10.0 2.5 Ｔａ 3.3 5.3 4.9 3.0 1.5 1.2 Ａｌ 4.0 3.5 4.3 3.7 5.5 4.0 Ｔｉ 2.7 2.3 3.2 2.5 2.7 3.1 Ｃ 0.08 0.10 0.06 0.12 0.08 0.19 Ｂ 0.011 0.009 0.007 0.015 0.015 0.020 Ｚｒ 0.030 0.050 0.041 0.034 0.05 0.100 Ｃａ 54 − ＊105 25 − − Ｍｇ 22 98 − ＊110 − − Ｎｂ − − − − 1.0 1.0 Ｈｆ 1.1 0.5 1.5 0.7 1.3 − Ｐｔ 0.05 − − − − − Ｒｈ 0.05 0.5 − 0.07 − − Ｒｅ − − 0.3 − − −Ｎｉ 残り 残り 残り 残り 残り 残り 重量％、ただし、ＣａおよびＭｇはｐｐｍ ＊印は、この発明の条件から外れて値を示す。
【００２９】これら本発明タービン翼鋳物試験片１〜2
4、比較タービン翼鋳物試験片１〜４および従来タービ
ン翼鋳物試験片１〜２について、下記の高温耐蝕性試験
および高温クリープ破断強度試験を実施し、それらの試
験結果を表５〜表７に示した。
4、比較タービン翼鋳物試験片１〜４および従来タービ
ン翼鋳物試験片１〜２について、下記の高温耐蝕性試験
および高温クリープ破断強度試験を実施し、それらの試
験結果を表５〜表７に示した。
【００３０】高温耐蝕性試験 上記本発明タービン翼鋳物試験片１〜24、比較タービン
翼鋳物試験片１〜４および従来タービン翼鋳物試験片１
〜２をそれぞれ硫化水素ガスを含む温度約１１００℃の
天然ガス火炎中に１時間保持した後３０分冷却を５０回
繰り返した。かかる処理を施した試験片表面に形成され
たスケールを除去したのち、タービン翼鋳物試験片の重
量減少を測定し、上記従来タービン翼鋳物試験片１の試
験片の重量減少量に対するその他の試験片の重量減少量
の比を測定し、この重量減少量の比でタービン翼鋳物の
高温耐蝕性を評価した。
翼鋳物試験片１〜４および従来タービン翼鋳物試験片１
〜２をそれぞれ硫化水素ガスを含む温度約１１００℃の
天然ガス火炎中に１時間保持した後３０分冷却を５０回
繰り返した。かかる処理を施した試験片表面に形成され
たスケールを除去したのち、タービン翼鋳物試験片の重
量減少を測定し、上記従来タービン翼鋳物試験片１の試
験片の重量減少量に対するその他の試験片の重量減少量
の比を測定し、この重量減少量の比でタービン翼鋳物の
高温耐蝕性を評価した。
【００３１】高温クリープ破断強度試験 上記本発明タービン翼鋳物試験片１〜24、比較タービン
翼鋳物試験片１〜４および従来タービン翼鋳物試験片１
〜２を大気雰囲気中、温度：８７１℃に負荷：３５Ｋｇ
／ｍｍ2 をかけて保持し、破断に至る寿命（時間）を測
定し、上記従来タービン翼鋳物試験片の破断寿命を１と
して本発明タービン翼鋳物試験片１〜24および比較ター
ビン翼鋳物試験片１〜４の破断寿命の比を測定し、ター
ビン翼鋳物の高温クリープ破断強度を評価した。
翼鋳物試験片１〜４および従来タービン翼鋳物試験片１
〜２を大気雰囲気中、温度：８７１℃に負荷：３５Ｋｇ
／ｍｍ2 をかけて保持し、破断に至る寿命（時間）を測
定し、上記従来タービン翼鋳物試験片の破断寿命を１と
して本発明タービン翼鋳物試験片１〜24および比較ター
ビン翼鋳物試験片１〜４の破断寿命の比を測定し、ター
ビン翼鋳物の高温クリープ破断強度を評価した。
【００３２】
【表５】
【００３３】
【表６】
【００３４】
【表７】
【００３５】
【発明の効果】表１〜表７に示される結果から、Ｃｒを
13.1〜15.0％の含量とすると共に、Ｗ、Mo、Al、Ti、T
a、Ｃ、Ｂ、Ｚｒなどをできる限りバランス良く添加
し、さらにＭｇおよび／またはＣａを１〜１００ｐｐｍ
含有させ、さらに必要に応じて、Ｈｆ：０．２〜１．５
％および／またはＰｔ：０．０２〜０．５％、Ｒｈ：
０．０２〜０．５％、Ｒｅ：０．０２〜０．５％の内の
１種または２種以上を含有させた合金組成、並びにオー
ステナイト結晶粒内にγ´相が分散析出した組織を有す
る本発明タービン翼鋳物試験片1 〜24は、従来タービン
翼鋳物試験片1 〜2 と比べて、高温度における耐蝕性が
優れかつ高温クリープ破断強度にも優れていることがわ
かる。
13.1〜15.0％の含量とすると共に、Ｗ、Mo、Al、Ti、T
a、Ｃ、Ｂ、Ｚｒなどをできる限りバランス良く添加
し、さらにＭｇおよび／またはＣａを１〜１００ｐｐｍ
含有させ、さらに必要に応じて、Ｈｆ：０．２〜１．５
％および／またはＰｔ：０．０２〜０．５％、Ｒｈ：
０．０２〜０．５％、Ｒｅ：０．０２〜０．５％の内の
１種または２種以上を含有させた合金組成、並びにオー
ステナイト結晶粒内にγ´相が分散析出した組織を有す
る本発明タービン翼鋳物試験片1 〜24は、従来タービン
翼鋳物試験片1 〜2 と比べて、高温度における耐蝕性が
優れかつ高温クリープ破断強度にも優れていることがわ
かる。
【００３６】従って、この発明のNi基合金製タービン翼
鋳物は、低級燃料を燃焼させた際に発生する酸化性物質
を含有する燃焼ガスと接触させても、高温耐酸化性およ
び高温耐蝕性にも優れているので長期に亘って使用する
ことができる。
鋳物は、低級燃料を燃焼させた際に発生する酸化性物質
を含有する燃焼ガスと接触させても、高温耐酸化性およ
び高温耐蝕性にも優れているので長期に亘って使用する
ことができる。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 辻 一郎 兵庫県高砂市荒井町新浜二丁目１番１号 三菱重工業株式会社 高砂製作所内 (72)発明者 高橋 孝二 兵庫県高砂市荒井町新浜二丁目１番１号 三菱重工業株式会社 高砂製作所内 (72)発明者 佐平 健彰 埼玉県大宮市北袋町１−297 三菱マテ リアル株式会社 中央研究所内 (72)発明者 三橋 章 埼玉県大宮市北袋町１−297 三菱マテ リアル株式会社 中央研究所内
Claims (4)
- 【請求項１】 重量％で、Ｃｒ：１３．１〜１５．０
％、Ｃｏ：８．５〜１０．５％、Ｍｏ：１．０〜３．５
％、Ｗ：３．５〜４．５％、Ｔａ：３．０〜５．５％、
Ａｌ：３．５〜４．５％、Ｔｉ：２．２〜３．２％、
Ｃ：０．０６〜０．１２％、Ｂ：０．００５〜０．０２
５％、Ｚｒ：０．０１０〜０．０５０％、Ｍｇおよび／
またはＣａ：１〜１００ｐｐｍを含有し、残部がＮｉお
よび不可避不純物からなる組成並びにオーステナイト結
晶粒内にγ´相が分散析出した組織を有することを特徴
とする、高温強度、高温耐酸化性および高温耐蝕性に優
れたＮｉ基耐熱合金製タービン翼鋳物。 - 【請求項２】 重量％で、Ｃｒ：１３．１〜１５．０
％、Ｃｏ：８．５〜１０．５％、Ｍｏ：１．０〜３．５
％、Ｗ：３．５〜４．５％、Ｔａ：３．０〜５．５％、
Ａｌ：３．５〜４．５％、Ｔｉ：２．２〜３．２％、
Ｃ：０．０６〜０．１２％、Ｂ：０．００５〜０．０２
５％、Ｚｒ：０．０１０〜０．０５０％、Ｍｇおよび／
またはＣａ：１〜１００ｐｐｍを含有し、さらに、 Ｈｆ：０．２〜１．５％を含有し、 残部がＮｉおよび不可避不純物からなる組成並びにオー
ステナイト結晶粒内にγ´相が分散析出した組織を有す
ることを特徴とする、高温強度、高温耐酸化性および高
温耐蝕性に優れたＮｉ基耐熱合金製タービン翼鋳物。 - 【請求項３】 重量％で、Ｃｒ：１３．１〜１５．０
％、Ｃｏ：８．５〜１０．５％、Ｍｏ：１．０〜３．５
％、Ｗ：３．５〜４．５％、Ｔａ：３．０〜５．５％、
Ａｌ：３．５〜４．５％、Ｔｉ：２．２〜３．２％、
Ｃ：０．０６〜０．１２％、Ｂ：０．００５〜０．０２
５％、Ｚｒ：０．０１０〜０．０５０％、Ｍｇおよび／
またはＣａ：１〜１００ｐｐｍを含有し、さらに、 Ｐｔ：０．０２〜０．５％、Ｒｈ：０．０２〜０．５
％、Ｒｅ：０．０２〜０．５％の内の１種または２種以
上を含有し、 残部がＮｉおよび不可避不純物からなる組成並びにオー
ステナイト結晶粒内にγ´相が分散析出した組織を有す
ることを特徴とする、高温強度、高温耐酸化性および高
温耐蝕性に優れたＮｉ基耐熱合金製タービン翼鋳物。 - 【請求項４】 重量％で、Ｃｒ：１３．１〜１５．０
％、Ｃｏ：８．５〜１０．５％、Ｍｏ：１．０〜３．５
％、Ｗ：３．５〜４．５％、Ｔａ：３．０〜５．５％、
Ａｌ：３．５〜４．５％、Ｔｉ：２．２〜３．２％、
Ｃ：０．０６〜０．１２％、Ｂ：０．００５〜０．０２
５％、Ｚｒ：０．０１０〜０．０５０％、Ｍｇおよび／
またはＣａ：１〜１００ｐｐｍを含有し、さらに、 Ｈｆ：０．２〜１．５％を含有し、さらに、 Ｐｔ：０．０２〜０．５％、Ｒｈ：０．０２〜０．５
％、Ｒｅ：０．０２〜０．５％の内の１種または２種以
上を含有し、 残部がＮｉおよび不可避不純物からなる組成並びにオー
ステナイト結晶粒内にγ´相が分散析出した組織を有す
ることを特徴とする、高温強度、高温耐酸化性および高
温耐蝕性に優れたＮｉ基耐熱合金製タービン翼鋳物。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4187530A JP2556198B2 (ja) | 1991-06-27 | 1992-06-22 | Ｎｉ基耐熱合金製タービン翼鋳物 |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3-183056 | 1991-06-27 | ||
| JP18305691 | 1991-06-27 | ||
| JP4187530A JP2556198B2 (ja) | 1991-06-27 | 1992-06-22 | Ｎｉ基耐熱合金製タービン翼鋳物 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0657359A JPH0657359A (ja) | 1994-03-01 |
| JP2556198B2 true JP2556198B2 (ja) | 1996-11-20 |
Family
ID=26501629
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4187530A Expired - Lifetime JP2556198B2 (ja) | 1991-06-27 | 1992-06-22 | Ｎｉ基耐熱合金製タービン翼鋳物 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2556198B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2009101690A1 (ja) | 2008-02-14 | 2009-08-20 | Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. | ガスタービン翼の再生方法及びガスタービン翼の再生装置 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3722975B2 (ja) | 1998-02-23 | 2005-11-30 | 三菱重工業株式会社 | Ｎｉ基耐熱合金の性能回復処理方法 |
| KR20040008381A (ko) * | 2002-07-18 | 2004-01-31 | 한국기계연구원 | 고온크립특성이 향상된 단결정 초내열합금 |
| JP4036091B2 (ja) | 2002-12-17 | 2008-01-23 | 株式会社日立製作所 | ニッケル基耐熱合金及びガスタービン翼 |
| JP4449337B2 (ja) | 2003-05-09 | 2010-04-14 | 株式会社日立製作所 | 高耐酸化性Ｎｉ基超合金鋳造物及びガスタービン部品 |
| KR100725624B1 (ko) * | 2005-12-28 | 2007-06-08 | 한국기계연구원 | 니켈기 단결정 초내열합금 |
| JP5063550B2 (ja) | 2008-09-30 | 2012-10-31 | 株式会社日立製作所 | ニッケル基合金及びそれを用いたガスタービン翼 |
| EP3778943A4 (en) | 2018-04-02 | 2021-10-20 | Mitsubishi Power, Ltd. | GROUP NI SUPERALLY CASTING MATERIAL AND GROUP NI SUPERALLY PRODUCT USING IT |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5133717A (en) * | 1974-06-17 | 1976-03-23 | Cabot Corp | Taisankasei niicrra11y gokintosonoseiho |
| JPS5547351A (en) * | 1978-09-25 | 1980-04-03 | Johnson Matthey Co Ltd | Platinum group metal containing alloy |
| JPS5693847A (en) * | 1979-12-21 | 1981-07-29 | Cabot Corp | Nickel base alloy |
-
1992
- 1992-06-22 JP JP4187530A patent/JP2556198B2/ja not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5133717A (en) * | 1974-06-17 | 1976-03-23 | Cabot Corp | Taisankasei niicrra11y gokintosonoseiho |
| JPS5547351A (en) * | 1978-09-25 | 1980-04-03 | Johnson Matthey Co Ltd | Platinum group metal containing alloy |
| JPS5693847A (en) * | 1979-12-21 | 1981-07-29 | Cabot Corp | Nickel base alloy |
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|---|---|---|---|---|
| WO2009101690A1 (ja) | 2008-02-14 | 2009-08-20 | Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. | ガスタービン翼の再生方法及びガスタービン翼の再生装置 |
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0657359A (ja) | 1994-03-01 |
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