JP3774472B2

JP3774472B2 - チタン合金のための耐酸化性コーティング

Info

Publication number: JP3774472B2
Application number: JP52191895A
Authority: JP
Inventors: エイ．ビアーズ，ラッセル; エム．ベルクズィック，ダグラス; エイ．ノエトゼル，アレン
Original assignee: United Technologies Corp
Current assignee: Raytheon Technologies Corp
Priority date: 1994-02-17
Filing date: 1995-02-15
Publication date: 2006-05-17
Anticipated expiration: 2021-05-17
Also published as: DE69533933T2; EP1209248B1; EP1209248A3; EP1209248A2; KR100365807B1; DE69527510T2; JPH09509221A; KR970701273A; WO1995022636A1; EP0745146B1; US5580669A; DE69533933D1; DE69527510D1; EP0745146A1

Description

技術分野
本発明は、チタン合金基体に施すことによってその耐酸化性を向上させ、上記チタン基体の機械的特性を損なうことなく、さらに高温特性を向上させることのできるコーティングに関する。
背景技術
チタン合金は、ガスタービンエンジン、特にガスタービンエンジンの圧縮機ブレード、ベーン、及びそれらに関連した部材といった多くの航空機用途において、強度と低密度との理想的な組み合わせを有している。しかしながら、チタンは、反応性が高い金属であり、かつガスタービンエンジン圧縮機内において連続的な燃焼にさらされることとなる。また、このとき周囲空気は、約８５０°Ｆ以上の温度、かつ、４００ｐｓｉ程度の圧にまで圧縮されている。加えて、多くのチタン合金は、高温では機械的強度が低下してしまう。
チタン合金分野における近年の研究によって、少なくとも１２００°Ｆまで使用可能な機械的特性を有する合金の一群が開発されている。これらの合金は、ベルクジック(Berczik)による米国特許第5,176,762号に開示されており、その開示内容は後述する本発明において参照することができる。ベルクジックは、本質的に燃焼性を有しない特性を併せ持つ優れた高温強度特性を有するベータチタン合金を開示している。これらの合金は、少なくとも１０ｗｔ％（重量％）のクロム、少なくとも２０％のバナジウム、少なくとも４０％のチタン、を有しており、さらに燃焼しないだけ十分な量のクロムを含有している。このタイプの典型的な合金は、チタン−３５％バナジウム−１５％を含有するものである。酸化は、約１０００°Ｆより高い温度において上記合金特性を制約してしまう要因となっている。
種々の合金を高温下で使用するべく耐酸化性を向上させる技術が知られている。これらの技術としては、アルミニゼーション(alminization)によって表面のアルミ含有量を局所的に高めてやる方法を挙げることができる。チタン合金のアルミニゼーションは、多くの場合、極度に機械特性を低下させるため、それらを工学用途のための構造材料として使用できなくさせてしまうことになっていた。
米国特許第2,856,333号では、トペリアン(Topelian)は、容易に酸化されるアルミニウム、チタン、又はその他の金属を、クロム、ニッケル、銅、真鍮によって電気メッキする方法を開示している。上記電気メッキと上記基体との間の高強度の結合は、基体を塩化水素ガスで処理して、上記金属に普通に形成されている酸化被膜を除去することによって達成されている。
米国特許第2,992,135号では、チタン基体にアルミニウム、スズ、銅、鉛、その他の金属コーティングを施して、高温におけるチタン基体の有用性を向上させている。上記コーティングを上記金属表面に組み合わせて用いるか、又は合金化させることによって、永続的に結合した保護コーティング及び非摩耗性コーティングが形成されている。例えば、銅は、塩化第１銅に浸漬することによって塗布されるが、アルミニウム、スズ、銅は、これらの金属の溶融浴から塗布される。
米国特許第3,765,954号では、トクダ(Tokuda)等は、銅といった置換金属コーティングを施し、上記コーティング金属を窒素雰囲気中で加熱し、上記置換金属を窒化して表面硬化したチタン合金の製造を開示している。この様な硬化層が形成されれば、この層には、上記基体よりも、安定なベータ相が、より多く含まれることとなる。
マンティ(Manty)等は、米国特許第4,433,005号において、耐疲労性チタン合金の製造を開示しており、貴金属や、チタンのイオン注入法が、チタン合金の高温疲労強度を向上させるために用いられている。この引例では、カルシウム、ユーロピウム、セリウム、イットリウム、亜鉛、アルミニウム、インジウム、ニッケル、ビスマスがイオン注入され、チタン合金の熱酸化が約１１００°Ｆまで抑制されている。しかしながら、単にイオン注入するだけでは、チタンやチタン合金を耐酸化性保護膜によって被覆して、ガスタービン圧縮機内の環境における機械的強度を改善するためには効果的ではない。
上記した引例に加え、コール(Caule)等は、米国特許第3,341,369号において、種々の銅ベース合金と、それらの製造方法を開示している。この引例は、表面層に複雑に酸化物を分散させることによって耐酸化性を改善した銅合金の製造を目的としている。本特許はしかしながらコーティングとして銅合金を使用することは開示していない。
発明の開示
本発明は、チタン基体に耐酸化性の銅ブロンズをコーティングとして塗布することに関する。好適な銅ブロンズとしては、下記の３種に分類できる。まず銅−８％アルミニウム(Cu-8Al)の銅アルミニウムブロンズである。このブロンズは、少量のアルミニウムを含有するが、このアルミニウムは、保護アルミナ又は銅(II)アルミネートスケールを形成するには十分な量である。次に銅−４％シリコン(Cu-4Si)の銅シリコンブロンズである。このブロンズは、保護シリカ又は銅(II)シリケートのスケールを形成する。さらには、銅−アルミニウム−シリコンブロンズであり、このブロンズは、通常アルミナ又は、銅(II)アルミネートスケールを形成する。代表的な銅−アルミニウム−シリコン類のブロンズコーティング材料としては、銅−４％アルミニウム−３％シリコン(Cu-4Al-3Si)、銅−３％アルミニウム−２％シリコン(Cu-3Al-2Si)、銅−７％アルミニウム−３．５％シリコン(Cu-7Al-3.5Si)、銅−４％アルミニウム−２％シリコン(Cu-4Al-2Si)を挙げることができる。上記すべての組成は、ｗｔ％である。これらの銅合金組成は、広い範囲で用いることができ、また、銅と０％から１０％のアルミニウム、０％から６％のシリコンを含有することができるが、アルミニウムとシリコンの割合は、同時には実質的に０とはされない。通常、アルミニウムとシリコンの双方が存在している場合には、アルミニウムのシリコンに対する比は、最適性能とするためには１：１よりも大きくすることが必要である。耐酸化性銅合金の総説としては、M.D.サンダーソン(Sanderson)とJ.C.スカリー(Scully)による“いくつかの耐酸化性銅合金における高温酸化”、オキシデーションオブメタルズ、(Oxidation of Metals)、第３巻、No.１、５９−９０頁、１９７１年を挙げることができる。
上記銅コーティングは、高密度化すると同時に、部品温度を低く保って拡散を防止し、それに引き続いた金属間化合物の形成を防止するために、イオンベーパデポジッション又は、カソードアークデポジッションによって施すことができる。カソードアークデポジッションは、イオンベーパデポジッションよりもコスト的に高いプロセスであるが、より高密度かつ、イオンベーパデポジッションよりも上記基体に良好に接着するコーティングを施すことができ、このことによって耐酸化性を向上させることができる。さらに、カソードアークデポジッションは、複雑な形状の合金表面に均一なコーティングをより容易に施すことができる。
本発明は、さらに、従来は酸化が抑制要因となっていたチタン合金の高温耐久性を高める方法にも関する。例えば、Ti-35V-15Crといった不燃性のチタン合金に施した場合には、本発明のコーティングによって、上記合金の使用可能温度を、約１２５０°Ｆにまで高めることができる。
【図面の簡単な説明】
図１は、１２００°Ｆにおける種々の材料の熱重量分析を示したグラフであり、本発明によるコーティングを施したチタン合金の耐酸化性を示したものである。
図２から図８は、軸方向への高繰り返し疲労試験の結果を示したグラフである。
発明の好適な実施態様
本発明は、アルミニウム、シリコン、又はそれらの双方を含有する銅ブロンズコーティングをチタン合金基体に施して、高温における耐酸化特性を改善することに関する。上記ブロンズが、銅−アルミニウムブロンズの場合には、上記合金は、４％から１０％のアルミニウムを含有していることが好ましい。上記コーティングが銅−シリコンブロンズである場合には、３％から６％のシリコンを含有していることが好ましい。上記合金が、アルミニウムとシリコンとを含有する場合には、アルミニウムが１％から１０％であり、シリコンが１％から５％であることが好ましい。この規格は、少なくとも１０％のクロムと、少なくとも２０％のバナジウムと、少なくとも４０％のチタンと、を含有し、十分な不燃性を付与するだけ十分なクロムを含有するベータチタン合金に用いる場合の特性的な値であり、本発明は、銅−アルミニウム、銅−シリコン又は銅−アルミニウム−シリコンでコーティングされるすべてのチタン合金についても同様に、適用することができるものと推定している。本発明を適用する典型的なチタン合金は、チタン−３５％バナジウム−１５％クロムである。上記銅コーティングを施すための好適な方法としては、カソードアークデポジッション又は、イオンベーパデポジッションを挙げることができる。この様なデポジッション法は、上記コーティングを高密度としつつ、基体を高温とする必要がないことにあり、これらのことによって、上記基体中における金属間化合物の形成と拡散とを防止することができる。好適なコーティング方法では、カソードアークデポジッションを施し、続いて、上記表面をガラスビーズによって処理して平滑化させ、全表面積を低減し、耐酸化性を向上させる。
本発明は、いかなるチタン合金基体に対しても適用できるが、とりわけ、ベルクジックによる米国特許第5,176,762号において前述したベータチタン合金等、高温特性を有するチタン合金に用いるのが好適であり、これらの合金は本願においても参照することができる。上記合金は、すべての温度条件においてチタンのベータ相を有しており、これらの合金は、従来の高強度合金を大きく超える強度を有し、かつ、良好なクリープ特性を有するものである。さらには、上記合金は、ガスタービンエンジンの圧縮機領域で遭遇する条件下では不燃性である。この様なベータチタン合金は、チタン−バナジウム−クロムの３成分系であり、これらの合金は、点Ti-22V-13Cr、点Ti-22V-36Cr、点Ti-40V-13Crによって囲まれる相図内で得られるものである。上記合金は、高温において市販のTi-6-2-4-2合金を超えた耐クリープ性を有しており、かつ、ガスタービンエンジンの圧縮機に適用した場合にさらされる典型的な条件では、不燃性である。悪影響を与えない種々の第４成分や、より高度な合金元素を上記基本組成に添加して、高いクリープ挙動や不燃性を低下させずに上記合金特性を変更することもできる。
また、上記チタン合金組成は、アルファ相とTiCr₂とを本質的に含有しないベータ相チタン合金として述べてきたが、１０％より多くのクロムと、約２０％より多くのバナジウムと、約４０％より多くのチタンとを含有し、低融点トラフであるチタンリッチサイドに位置した組成と、上記ベータ相−ベータ相プラスガンマ相境界のバナジウムリッチサイドに位置した組成であってもよい。アルファ相のチタンとTiCr₂とは、約３％の微量とされ、悪影響を与えないようにされている。約３％のガンマ相(TiCr₂)、又は、アルファ相は、合金の機械的特性、特に延性を決定づけてしまうためである。また、上記合金は、約１０％を超える量のクロムを含有していることが重要であるが、これは、所望の不燃性を得るためには約１３％のクロムが必要なことが見いだされているためである。
コバルト、銅、鉄、マンガン、モリブデン、ニッケル、シリコン、ガリウムを補助的に利用して、上記合金の耐燃焼性を向上させることもできる。ホウ素、ベリリウム、クロム、ニオブ、レニウム、シリコン、スズ、ビスマスは、上記金属の耐酸化性を向上させるものと考えられている。ホウ素、ベリリウム、炭素、コバルト、鉄、マンガン、モリブデン、ニオブ、ニッケル、酸素、シリコン、スズ、タンタル、バナジウム、タングステン、ジルコニウム、ガリウム、ハフニウムは、すべて上記金属の機械的特性を向上させる能力を有している。特に炭素は、室温における引っ張りに対する延性に悪影響を与えずに上記合金のクリープ後の延性を改善することが示されている。上記組成物は、バキュームアークリメルティング(Vacuum Arc Remelting)や、スカルメルティング(skull melting)技術といった従来のチタン冶金技術を使用して製造することができる。金属接触面に炭素を使用するのは、ベルクジックによる米国特許第4,951,735号において開示されているが、これらは後述する本願においても参照することができ、また効果を有する。
上記合金の範囲に含まれる合金としては、Ti-35V-15Cr、Ti-35V-15Cr-0.15C、Ti-35V-15Cr-0.625C、Ti-30Cr-0.625C、Ti-35V-15Cr-2Si、Ti-33.5V-15.5Cr-3.6Cb、Ti-25V-35Cr-5Al、Ti-35V-15Cr-0.5Hf-0.75Cを挙げることができる。上述したように、また、米国特許第5,176,762号にも開示されているように、本発明において特に利用できる好適なベータ相合金は、約１０％より多くのクロム、約２０％のバナジウム、約０．６％までのホウ素、約４％までのベリリウム、約２．５％までの炭素、約７％までのコバルト、約４％までの鉄、約７％までのマンガン、約１２％までのモリブデン、約１２％までのニオブ、約１２％までのニッケル、各０．３％までの酸素、約１．５％のレニウム、約２．５％のシリコン、約２．５％までのスズ、約１．５％までのタンタル、約２．５％までのタングステン、約５％までのジルコニウム、約１．５％までのビスマス、約２．５％のガリウム、約１．５％までのハウニウム、その残りは少なくとも４０％の主要元素のチタンを含有していても良い。
本発明によって施される耐酸化性コーティングは、銅ブロンズ、好ましくは、銅に約４％から１０％のアルミニウムを加えたもの、銅に約３％から６％のシリコンを加えたもの、及び銅に約１％から１０％のアルミニウムと約１％から５％のシリコンを加えたものといった銅ブロンズの一群から任意に選択されるものが好適である。上記コーティングは、十分に高い密度、かつ均一なコーティング層を得ることができるとともに、上記基体の温度を約１２００°Ｆ未満に保持することができるコーティング技術であればいかなる技術でも使用できる。上記コーティング技術としては、イオンベーパデポジッション法と、カソードアークデポジッション法と、を挙げることができる。この様な方法によって、複雑な形状であっても均一にコーティングできるとともに、金属間化合物や、それらの上記支持対中への拡散が最低限に維持できる。この他のデポジッション法としては、スパッタリングやエレクトロンビームを使用したフィジカルベーパデポジッション法を挙げることができるが、これらの方法に限定されるわけではない。カソードアークデポジッションは、十分に高密度のコーティングを施すことができる。上記コーティングの所望厚は、塗布の温度と時間によって決定されるが、通常では、0.5milsから2.0milsの範囲の厚さのコーティング厚とされる。チタン合金を保護するための従来の手法に比較し、上記各コーティングの主な利点としては、酸化から上記基体を保護するとともに、繰り返し疲労寿命を低減させない点にある。これは、アルミナイドコーティング法が、疲労寿命を数桁低下させてしまうが、これに対して対照的な点となっている。Cu-8Alをイオンデポジッションコートによって、チタン−３５％バナジウム−１５％クロムに塗布しても、室温では繰り返し疲労寿命は低下せず、また、１０００°Ｆにおいても繰り返し疲労寿命は７％低下するのみに抑えることができた。
実施例１
Ti-35V-15Crの組成を有するチタン合金基体をサンプルとして、これにイオンベーパデポジッションと、カソードアークデポジッションと、によってCu-8Alブロンズをそれぞれコーティングした。イオンベーパデポジッションにおいては、チャンバは約１ｘ１０^-5torrにまで排気し、5から20ミクロンの純粋なアルゴンを充填した。Cu-8Alワイヤをるつぼ中に供給した。コーティングする部品を、これらのるつぼ上につり下げ、それらの間に-1000から-2000VD.C.の電圧を加えた。このCu-8Al蒸気は約０．５から２％がイオン化している。この結果、上記コーティングが、柱状構造を取る結果を与える。上記コーティングを、その後、５０milのガラスビーズスラリによって３０ｐｓｉにおいて光沢を有する表面仕上げが得られるまで軽く平滑化した。カソードアークデポジッションでは、上記チャンバを、１ｘ１０^-5torr未満の圧力にまで排気した後、高純度アルゴンガスを５から２０ミクロンにまで充填した。上記Cu-8Alは、固体のプレート状カソードから、低電圧高電流の電気的アークによって蒸気とした。このようにすると気化したうちの７５％から９５％がイオン化される。上記部品には、５から１００Vが加えられる。この様に高くイオン化した性質により、衝突する原子は高い平均エネルギを有し（５０から１００ＥＶ）、これらのことによって、十分に高密度であり、かつ、接着性の良好なコーティングが得られる。このコーティング構造体を、微小な粒子によって均等に磨滅し、本来の表面と同様な仕上がり面とした。上記コーティングの耐酸化特性は、同一の材料をイオンコーティングして平滑化した材料よりも良好であった。５０milのガラスビーズスラリを用いて３０ｐｓｉのもとで、コーティングを平滑化し、光沢のある仕上がり面を得るようにすると、さらに耐酸化性が向上した。
図１は、１２００°Ｆにおける酸化条件下に長時間おかれた種々の基体の重量増加を示すことによって、本発明を説明したものである。図１によると、明らかに未保護のTi-35V-15Cr合金は相対的に早く酸化されていることが示されている。これは、バルクのCu-8Alの酸化速度と容易に比較することができ、また、イオンベーパデポジッション又は好適なカソードアークデポジッションのいずれかによってCu-8Alでコーティングされ、ガラスビーズによって平滑化した同一の合金とも比較を行うことができる。
実施例２
高温酸化試験を未コートのサンプルと、本発明によってコートした合金基体について行った。上記未コートチタン合金基体表面、又は、上記コーティング表面のスケール厚を測定した。これは酸化量に対応する。加えて、“影響を受けた領域”の測定を行ったが、これは、未コート合金検体の表面チタンの減少又は、コーティングした検体では表面領域におけるコーティングの拡散深さに対応している。すべての測定値は、mil単位である。上記試験の結果を表Ｉに示すが、表中、合金１は、Ti-35V-15Crであり、合金２は、Ti-6Al-4Sn-3.5Zr-0.7Nb-0.5Mo-0.35Siであり、合金３は、Ti-15Mo-2.7Nb-3Al-0.2Si-0.15Oである。
表Ｉから、合金１Ti-35V-15Crの酸化は、それぞれのコーティングCu-8Al、Cu-2Si、Cu-4Al-3Siによって著しく低減されていることがわかる。上記したような良好な耐酸化特性は、また、Cu-4Al-3Si

でコーティングした合金２、Cu-8Alでコーティングした合金３の双方においても見いだされた。合金１のコーティングしたサンプルでは、また、影響を受けた領域が、未コーティングサンプルに比べて少なくなっていることがわかる。合金１に施したコーティング材料の中では、Cu-8Alコーティングが影響を受けた領域が最も大きくなっている。
実施例３
Ti-35V-15Cr検体について、高繰り返し疲労試験を、種々のコーティングを施して行った。複数の平滑な検体を、負荷制御された、サーボ油圧式の疲労試験機によって試験を行い、破断するまで、若しくは１００万サイクル（１０⁷サイクル）まで行った。すべての試験は、応力比（Ｒ）が０．０５となるようにして行った。コーティングした検体及び非コート検体の双方には同一の基体を用いた。上記試験の結果を、表ＩＩと表ＩＩＩとに示す。表ＩＩは、室温における試験に対応し、表ＩＩＩは、高温試験に対応する。WC/Coコーティングは、粒子状のタングステンカーバイドをコバルトマトリックスとし、デトネーションガン(detonation gun)で４〜６milsにコーティングしたものである。上記Cu-8Alコーティングは、イオンベーパデポジッション法によって１〜１．５mils厚に塗布した。
表に記載する試験のデータが示すように、本発明のCu-8Alコーティングを使用すると、デトネーションガンで施されたコーティングに比較してわずか、あるいは全く疲労強度が低下しないという結果が得られた。これらの結果を図２から図８にまでグラフを用いて示す。
本発明は、好適な実施例について詳細に説明してきたが当業者によれば、種々の変更、改良は、請求項に記載した発明の範囲内及び趣旨において行うことが可能である。

Claims

Ti合金基体の耐酸化性を向上させるための方法であって、前記基体にCu合金の均一コーティングを施すステップを有し、前記Cu合金は、Cuと、０ｗｔ％から１０ｗｔ％のAlと、０ｗｔ％から６ｗｔ％のSiと、を含有し、さらに、AlとSiとのそれぞれの割合は同時にはゼロとならないことを特徴とするTi合金基体の耐酸化性を向上させるための方法。
前記Ti合金は、Tiと、Vと、Crとを含有し、かつ、Ti-V-Cr相図の点Ti-22V-13Cr、点Ti-22V-36Cr、及び点Ti-40V-13Crで境界付けられる領域内の組成を有することを特徴とする請求項１に記載の方法。
前記Ti合金は、Ti-35V-15Cr、Ti-35V-15Cr-0.15C、Ti-35V-15Cr-0.625C、Ti-35V-15Cr-2Si、Ti-33.5V-15.5Cr-3.6Cb、Ti-25V-35Cr-5Al、又はTi-35V-15Cr-0.5Hf-0.75Cの公称組成を有することを特徴とする請求項１に記載の方法。
前記Ti合金は、さらに、０．６ｗｔ％までのB、４ｗｔ％までのBe、約２．５ｗｔ％までのC、７ｗｔ％までのCo、４ｗｔ％までのFe、７ｗｔ％までのMn、１２ｗｔ％までのMb、１２ｗｔ％までのCb、１２ｗｔ％までのNi、０．３ｗｔ％までのO、１．５ｗｔ％までのRe、２．５ｗｔ％までのSi、２．５ｗｔ％までのSn、１．５ｗｔ％までのTa、２．５ｗｔ％までのW、５ｗｔ％までのZr、１．５ｗｔ％までのBi、２．５ｗｔ％までのGa、及び１．５ｗｔ％までのHfのうちの少なくとも一つを含有することを特徴とする請求項２又は請求項３いずれかに記載の方法。
前記Cu合金は、Cuに４ｗｔ％から１０ｗｔ％のAlを加えた合金、Cuに３ｗｔ％から６ｗｔ％のSiを加えた合金、及び、Cuに１ｗｔ％から１０ｗｔ％のAlと、１ｗｔ％から５ｗｔ％のSiと、を加えた合金からなる一群から任意に選択されることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか一つに記載の方法。
前記Cu合金は、Cu-8Al、Cu-4Si、Cu-4Al-3Si、Cu-3Al-2Si、Cu-7Al-3.5Si、又はCu-4Al-2Siの公称組成を有することを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか一つに記載の方法。
前記コーティングは、イオンベーパデポジッション、又は、カソードアークデポジッションによって施されることを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか一つに記載の方法。
施された前記コーティングを平滑化させるステップをさらに有することを特徴とする請求項１から請求項７のいずれか一つに記載の方法。
Cu合金が、Cuと、０ｗｔ％から１０ｗｔ％のAlと、０ｗｔ％から６ｗｔ％のSiと、を含有しており、AlとSiとのそれぞれの割合が、同時にはゼロとならないことを特徴とする、Ti合金基体と、該基体上に堆積されたCu合金の均一コーティングと、を有する耐酸化性構造体。
前記Ti合金は、Tiと、Vと、Crとを含有し、かつ、Ti-V-Cr相図の点Ti-22V-13Cr、点Ti-22V-36Cr、及び点Ti-40V-13Crで境界付けられる領域内の組成を有することを特徴とする請求項９に記載の構造体。
前記Ti合金は、Ti-35V-15Cr、Ti-35V-15Cr-0.15C、Ti-35V-15Cr-0.625C、Ti-35V-15Cr-2Si、Ti-33.5V-15.5Cr-3.6Cb、Ti-25V-35Cr-5Al、又はTi-35V-15Cr-0.5Hf-0.75Cの公称組成を有することを特徴とする請求項９に記載の構造体。
前記Ti合金は、さらに、０．６ｗｔ％までのB、４ｗｔ％までのBe、約２．５ｗｔ％までのC、７ｗｔ％までのCo、４ｗｔ％までのFe、７ｗｔ％までのMn、１２ｗｔ％までのMb、１２ｗｔ％までのCb、１２ｗｔ％までのNi、０．３ｗｔ％までのO、１．５ｗｔ％までのRe、２．５ｗｔ％までのSi、２．５ｗｔ％までのSn、１．５ｗｔ％までのTa、２．５ｗｔ％までのW、５ｗｔ％までのZr、１．５ｗｔ％までのBi、２．５ｗｔ％までのGa、及び１．５ｗｔ％までのHfのうちの少なくとも一つを含有することを特徴とする請求項１０又は請求項１１いずれかに記載の構造体。
前記Cu合金は、Cuに４ｗｔ％から１０ｗｔ％のAlを加えた合金、Cuに３ｗｔ％から６ｗｔ％のSiを加えた合金、及び、Cuに１ｗｔ％から１０ｗｔ％のAlと、１ｗｔ％から５ｗｔ％のSiと、を加えた合金からなる一群から任意に選択されることを特徴とする請求項９から請求項１２のいずれか一つに記載の構造体。
前記Cu合金は、Cu-8Al、Cu-4Si、Cu-4Al-3Si、Cu-3Al-2Si、Cu-7Al-3.5Si、又はCu-4Al-2Siの公称組成を有することを特徴とする請求項９から請求項１２のいずれか一つに記載の構造体。