JP2820139B2 - 高温強度および高温耐食性にすぐれたNi基単結晶超合金 - Google Patents
高温強度および高温耐食性にすぐれたNi基単結晶超合金Info
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Description
温強度および高温耐食性を有するNi基単結晶超合金に
関するものである。
造部材であるタービンブレードなどの製造にNi基単結
晶超合金が用いられており、またこの種のNi基単結晶
超合金としては、例えば特開昭56-142842 号公報や特開
昭60-155637 号公報などに示される各種のNi基単結晶
超合金が提案されている。このNi基単結晶超合金は、
鋳造状態で単結晶組織を有し、かつ高温耐食性の良好な
γ相の素地に、Ni3 (Al,Ti)で代表される金属
間化合物、すなわちγ′相が微細均一に分散析出した組
織を有するものであり、またこれには結晶粒界が存在し
ないために粒界偏析がなく、したがってγ′相の素地へ
の完全固溶を可能とする高い溶体化処理温度に加熱する
ことができることから、多結晶合金に比べて微細に析出
するγ′相の体積率を一段と多くすることができ、この
結果としてすぐれた高温強度を具備するようになるもの
です。
ービンエンジンなどの高速化および高出力化に伴い、こ
れの構造部材であるタービンブレードなどは、一段と苛
酷な条件下での使用を余儀なくされつつあるのが現状で
あり、したがって、より一層高温強度および高温耐食性
のすぐれたNi基単結晶超合金の開発が強く望まれてい
る。
上述のような観点から、苛酷な条件下での使用環境に十
分耐えることができるNi基単結晶超合金を開発すべく
研究を行なった結果、重量%で(以下%は重量%を示
す)、 Cr:9〜11%、 Mo:0.5 〜0.8 %、 W :5.5 〜6.8 %、 Ta:5.2 〜6%未満、 Al:5〜6%、 Ti:1.8 〜2.48%、 Co:4.2 〜4.9 %、 Re:0.05〜0.5 %、 を含有し、残りがNiと不可避不純物からなる組成を有
するNi基単結晶超合金は、一段とすぐれた高温強度お
よび高温耐食性を有し、したがって、これを例えばガス
タービンエンジンのタービンブレードなどとして適用し
た場合、苛酷な使用環境下においても著しく長期に亘っ
てすぐれた性能を発揮するようになるという研究結果を
得たのである。
なされたものであって、以下に成分組成を上記の通りに
限定した理由を説明する。 (a) Cr Cr成分には、合金の高温耐食性を向上させる作用があ
るが、その含有量が9%未満では所望の高温耐食性を確
保することができず、一方その含有量が11%を越える
と、γ′相の析出が抑制されるようになるばかりでな
く、σ相やμ相などの有害相が板状に生成するようにな
って、高温強度の低下をきたすようになることから、そ
の含有量を9〜11%と定めた。
地であるγ相の格子定数を適切な値にバランスさせ、こ
れによって安定な微細組織となし、もって高温強度の向
上を寄与せしめる作用があるが、その含有量が0.5 %未
満では所望の高温強度が得られず、一方その含有量が0.
8 %を越えても高温強度が低下するようになり、かつ高
温耐食性も低下するようになることから、その含有量を
0.5 〜0.8 %と定めた。
高温強度を向上させる作用があるが、その含有量が5.5
%未満では所望の高温強度が得られず、一方その含有量
が6.8 %を越えると高温耐食性が低下するようになるこ
とから、その含有量を5.5 〜6.8 %と定めた。
いて高温強度を向上させるほか、素地に固溶して高温耐
食性を向上させる作用があるが、その含有量が5.2 %未
満では前記作用に所望の効果が得られず、一方その含有
量が6%以上になるとσ相やμ相が生成するようになっ
て高温強度の低下をもたらすことから、その含有量を5.
2 〜6%未満と定めた。
細均一に分散析出するγ′相、すなわちNi3 (Al、
Ti)で代表される金属間化合物を、通常体積率で50〜
60%の割合で形成し、もって高温強度を向上させる作用
があるが、その含有量が5%未満ではγ′相の析出割合
が不十分なために所望の高温強度を確保することができ
ず、一方その含有量が6%を越えると、共晶γ′相と呼
ばれる粗大なγ′相が多く形成されるようになって溶体
化処理が不可能となり、高い高温強度を確保することが
できなくなることから、その含有量を5〜6%と定め
た。
金の高温強度を向上させる作用があるが、その含有量が
1.8 %未満ではγ′相の形成が不十分で所望の高温強度
が得られず、一方その含有量が2.48%を越えると溶体化
処理が困難となり、微細なγ′相の分散析出が不十分と
なり、この結果所望の高温強度を確保することが困難に
なることから、その含有量を1.8 〜2.48%と定めた。
食性を向上させる作用があるが、その含有量が4.2 %未
満では前記作用に所望の効果が得られず、一方その含有
量が4.9 %を越えるとγ′相の析出が抑制されるように
なり、所望の高温強度を確保することができなくなるこ
とから、その含有量を4.2 〜4.9 %と定めた。
させる作用があるが、その含有量が0.05%未満では前記
作用に所望の効果が得られず、一方0.5 %を越えて含有
させると、高温強度に劣化傾向が現われるようになるこ
とから、その含有量を0.05〜0.5 %と定めた。
超合金を実施例により具体的に説明する 通常の真空溶解炉を用い、それぞれ第1表に示される成
分組成をもった合金溶湯を調製し、ついでこれらの溶湯
を引下げ式単結晶鋳造炉を用いて鋳造して、いずれも単
結晶鋳造組織をもち、かつ幅:10mm×厚さ:7mm×長
さ:95mmの寸法をもった角状鋳片とし、引続いて、この
鋳片に対して、1240〜1270℃の範囲内の所定温度に30〜
300 分間保持後、空冷の溶体化処理を施した後、950 〜
1050℃の範囲内の所定温度に3〜6時間保持後、空冷の
安定化処理を施し、さらに850 〜900 ℃の範囲内の所定
温度に16〜32時間保持後、空冷の時効処理を施すことに
より、いずれもγ相の素地に微細な金属間化合物からな
るγ′相が均一に分散析出した組織を有する本発明Ni
基単結晶超合金(以下本発明Ni基合金という)1〜1
7を製造した。
を、表2に示される成分組成、すなわち構成成分のうち
のいずれかの成分含有量(表2に※印を付す)がこの発
明の範囲から外れた成分組成とする以外は、同一の条件
で比較Ni基単結晶超合金(以下比較Ni基合金とい
う)1〜16を製造した。ついで、この結果得られた各
種のNi基合金について、高温強度を評価する目的で、
大気中、温度:900 ℃、荷重:30kg/mm2 の条件で高
温クリープラプチャー試験を行ない、破断寿命、破断伸
び、および絞りを測定し、また高温耐食性を評価する目
的で、75%Na2 SO4 +25%Na2 CO3 の組成を有
する温度:900 ℃に加熱の溶融塩:50g中に直径:10mm
×高さ:6mmの試験片を15分間浸漬の条件で溶融塩浸漬
試験を行ない、脱スケール後の重量減量を測定した。こ
れらの測定結果を表3に示した。
合金1〜17は、いずれもすぐれた高温強度と高温耐食
性を示すのに対して、比較Ni基合金1〜16に見られ
るように構成成分のうちのいずれかの成分含有量でもこ
の発明の範囲から外れると高温強度および高温耐食性の
うちの少なくともいずれかの性質が劣ったものになるこ
とが明らかである。上述のように、この発明のNi基単
結晶超合金は、一段とすぐれた高温強度および高温耐食
性を有するので、苛酷な条件下での実用を余儀なくされ
つつある、後えばガスタービエンジンのタービンブレー
ドなどとして用いた場合にすぐれた性能を長期に亘って
発揮するのである。
Claims (1)
- 【請求項1】 Cr:9〜11%、 Mo:0.5 〜0.8 %、 W :5.5 〜6.8 %、 Ta:5.2 〜6%未満、 Al:5〜6%、 Ti:1.8 〜2.48%、 Co:4.2 〜4.9 %、 Re:0.05〜0.5 %、 を含有し、残りがNiと不可避不純物からなる組成(以
上重量%)を有することを特徴とする高温強度および高
温耐食性にすぐれたNi基単結晶超合金。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP31871396A JP2820139B2 (ja) | 1996-11-14 | 1996-11-14 | 高温強度および高温耐食性にすぐれたNi基単結晶超合金 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP31871396A JP2820139B2 (ja) | 1996-11-14 | 1996-11-14 | 高温強度および高温耐食性にすぐれたNi基単結晶超合金 |
Related Parent Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP63226076A Division JP2787946B2 (ja) | 1988-09-09 | 1988-09-09 | 高温強度および高温耐食性にすぐれたNi基単結晶超合金 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH09104937A JPH09104937A (ja) | 1997-04-22 |
JP2820139B2 true JP2820139B2 (ja) | 1998-11-05 |
Family
ID=18102153
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP31871396A Expired - Lifetime JP2820139B2 (ja) | 1996-11-14 | 1996-11-14 | 高温強度および高温耐食性にすぐれたNi基単結晶超合金 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2820139B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR100725624B1 (ko) * | 2005-12-28 | 2007-06-08 | 한국기계연구원 | 니켈기 단결정 초내열합금 |
US20110076182A1 (en) * | 2009-09-30 | 2011-03-31 | General Electric Company | Nickel-Based Superalloys and Articles |
-
1996
- 1996-11-14 JP JP31871396A patent/JP2820139B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH09104937A (ja) | 1997-04-22 |
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