JP3916484B2 - 耐高温酸化性に優れたＮｉ合金耐熱材料およびその製造方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、過酷な高温雰囲気においても優れた耐酸化性を奏し、ガスタービン、ターボチャージャー、ジエットエンジン、排ガス系部材等として好適なＮｉ合金耐熱材料およびその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ターボチャージャー、ジエットエンジン、ガスタービン等の高温雰囲気に曝される構造材料には、ＴｉＡｌ金属間化合物，チタン合金などの耐熱性Ｔｉ合金、Ｎｉ基、Ｎｂ基、Ｉｒ基、Ｒｅ基などの超合金、炭素材料、各種金属間化合物が使用されている。なかでも、Ｎｉ基合金や、主としてＣｒを含むＮｉ−Ｃｒ２元系合金やその他の元素を含むＮｉ−Ｃｒ多元系合金のようなＮｉ−Ｃｒ基合金は、高温における強度と耐クリープ性を活用し、ガスタービン、ジエットエンジン、化学プラント等に使用されている。
【０００３】
耐熱材料が曝される高温雰囲気は、酸素、水蒸気などの酸化性、腐食性成分を含むことがある。腐食性の高温雰囲気に耐熱材料が曝されると、雰囲気中の腐食性成分との反応によって酸化や高温腐食が進行しやすい。雰囲気中から耐熱材料に浸透したＯ，Ｎ，Ｓ，Ｃｌ，Ｈ，Ｃ等によって耐熱材料表面に内部腐食が発生し、材料強度が低下する場合もある。
【０００４】
高温酸化や高温腐食は、環境遮断能に優れた保護皮膜によって耐熱材料の表面を被覆することにより防止できる。代表的な保護皮膜にＡｌ₂Ｏ₃があり、酸化性雰囲気中で耐熱材料の母材から表層にＡｌを拡散する方法、ＣＶＤ、溶射、反応性スパッタリング等によってＡｌ₂Ｏ₃層を耐熱材料表面に形成する方法が採用されている。Ａｌ₂ Ｏ₃ 皮膜は、雰囲気中の酸化性成分と耐熱材料の金属成分との反応を抑制し、耐熱材料の有する本来の優れた高温特性を持続させる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
耐熱材料の母材からＡｌを表層に拡散させてＡｌ₂ Ｏ₃ 皮膜を形成する場合、耐熱材料表面のＡｌが皮膜形成に消費されるため、Ａｌ₂Ｏ₃皮膜の直下の耐熱材料表層にＡｌ濃度が低下した層（Ａｌ欠乏層）が生成する。
【０００６】
Ａｌ欠乏層は、Ａｌ₂ Ｏ₃ 被覆の形成に必要なＡｌソースとして働かない。そのため、耐熱材料表面のＡｌ₂Ｏ₃皮膜に亀裂、剥離等の欠陥が生じると、十分な量のＡｌが母材から供給されず、欠陥部を起点にする腐食、酸化が急速に進展して表面全体に広がる。
【０００７】
Ａｌ₂ Ｏ₃ 皮膜の環境遮断能を長期に亘って維持するために、Ａｌ欠乏層の生成に起因する耐熱材料の表層のＡｌ濃度低下を考慮し、耐熱材料のＡｌ含有量を予め高く設定することが考えられる。
【０００８】
しかし、Ａｌ含有量の増加に伴い耐熱材料が脆化し、鍛造、成形加工等が困難になる。耐熱材料の種類によっては、Ａｌ含有量を増加させると高温強度が低下するものもある。
【０００９】
Ｎｉ基合金では、ＺｒＯ₂ トップコート、ＭＣｒＡｌＹのアンダーコートからなる複層の遮熱性皮膜を設けることにより、耐熱材料を高温腐食から保護することも検討されている。しかし、ＺｒＯ₂皮膜は酸素を容易に透過させる性質を呈し、アンダーコートの表面が酸化されやすい。トップコート／アンダーコートの界面に生成する酸化物はＡｌ₂Ｏ₃を主成分にするが、界面酸化物が厚く成長するとＺｒＯ₂ トップコートが剥離して遮熱性皮膜の機能が損なわれる。また、アンダーコートのＡｌが基材に拡散すると、遮熱性皮膜の環境遮断能が劣化する。
【００１０】
基材へのＡｌ拡散は、高温強度に有効なγ＋γ´相を破壊し、強度を著しく低下させるＴＣＰ相（topological closed packed phase) を生成させやすくする上でも有害である。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、Ｎｉ合金基材の表面に拡散障壁層としてαＣｒ相の内層を介在させ、かつＡｌ濃度の高い外層を形成することにより、使用条件下でダメージを受けたＡｌ₂Ｏ₃皮膜の欠陥部を自己修復するのに必要な高Ａｌ濃度を外層で確保し、長期間に亘って基材のＮｉ合金の有する本来の優れた高温特性を持続させることができることを見出した。
【００１２】
すなわち、本発明は、Ａｌ拡散処理したＮｉ合金基材であって、αＣｒ相からなる内層、並びにβ相（Ｎｉ−Ａｌ−Ｃｒ）およびγ’相（Ｎｉ_３Ａｌ（Ｃｒ））からなる外層、とを有する複層構造をもつ表面層が基材表面に形成されており、外層のＡｌ濃度が２０原子％以上であることを特徴とする耐高温酸化性に優れたＮｉ合金耐熱材料である。
【００１３】
また、本発明は、Ｎｉ合金基材は、Ｎｉ基耐熱合金、またはＮｉ基超合金からなることを特徴とする上記のＮｉ合金耐熱材料である。
また、本発明は、Ｎｉ合金基材は、Ｃｒ含有量２０原子％以上のＮｉ−Ｃｒ基合金からなることを特徴とする上記のＮｉ合金耐熱材料である。
また、本発明は、基材表層部のＣｒ含有量が２０原子％以上のＮｉ合金基材にＡｌ拡散処理し、次いで、８５０℃以上に加熱保持してβ相（Ｎｉ−Ａｌ−Ｃｒ）と該β相から基材表面に析出したαＣｒ相を形成することによってαＣｒ相からなる内層と、Ａｌ濃度が２０原子％以上で、該β相からなる外層を有する複層構造を形成することを特徴とするＮｉ合金耐熱材料の製造方法である。
また、本発明は、基材表層部のＣｒ含有量が２０原子％以上のＮｉ合金基材上にＮｉ層 またはＮｉ−Ａｌ層を形成し、Ａｌ拡散処理することを特徴とする上記のＮｉ合金耐熱材料の製造方法である。
また、本発明は、基材表層部のＣｒ含有量が２０原子％以上のＮｉ合金基材は、Ｃｒ含有量が２０原子％以上のＮｉ基耐熱合金若しくはＮｉ基超合金、または表面に形成したＣｒ含有層を基材に拡散したＮｉ合金であることを特徴とする上記のＮｉ合金耐熱材料の製造方法である。
【００１４】
【作用】
本発明のＮｉ合金耐熱材料は、Ｎｉ合金からなる基材表面に複層構造の表面層が形成されている。Ｃｒ含有Ｎｉ合金基材または表面にＣｒ含有層を形成したＮｉ合金基材にＡｌを拡散処理した直後の表面層は、外側がＮｉＡｌ_３（＋Ｎｉ_２Ａｌ_３）で、内側はＣｒ，Ｎｉと基材中のその他の合金成分を含む高Ａｌ濃度の合金相から構成される（図２参照）。これを高温で加熱すると、外側は、β相（Ｎｉ−Ａｌ−Ｃｒ）、さらにγ’相（Ｎｉ_３Ａｌ（Ｃｒ））に変化し、このとき、内層としてαＣｒ相が形成・維持されて複層構造の表面層が形成されることになる。一方、外側が、さらにγ相（Ｎｉ（Ｃｒ，Ａｌ））まで変化すると、αＣｒ相が消滅する。このことは、図１のＮｉ−Ｃｒ−Ａｌ系の状態図とも一致する。
【００１５】
内層と外層からなる複層構造の表面層の内層は、拡散障壁層として機能するαＣｒ相からなる。αＣｒ相は、主としてＣｒを含むＮｉ−Ｃｒ２元系合金やその他の元素を含むＮｉ−Ｃｒ多元系合金のようなＣｒを含有するＮｉ−Ｃｒ基合金基材またはＣｒ含有層を形成したＮｉ合金基材、または、該Ｃｒ含有層上にさらにＮｉ層またはＮｉ−Ｃｒ層を形成したＮｉ合金基材をＡｌ拡散処理することによってＡｌ濃度の高い外層を形成すると同時に形成される。
【００１６】
Ａｌ拡散処理は、次の二段階で行うことが望ましい。先ず、高活量のＡｌ拡散処理を７５０〜８００℃の比較的低温で行う。この処理で、外層にＮｉＡｌ_３（＋Ｎｉ_２Ａｌ_３）が、外層と基材の間には、Ｃｒ，Ｎｉ，Ａｌからなる中間層が形成している。なお、中間層には、基材に含まれている元素が含まれる場合もある。続いて、８５０℃以上の高温で熱処理を行うことが望ましい。この処理によって、内層にαＣｒ相が、外層には、β相（Ｎｉ−Ａｌ−Ｃｒ）が形成する。なお、αＣｒ相からなる内層とβ相からなる外層の形成は、高温で自然に進行する過程であることから、高温で使用される場合には、加熱処理を省くこともできる。
【００１７】
Ａｌ拡散処理したＮｉ合金基材は、その後の８５０℃以上の加熱処理または加熱処理を省いた場合は高温で稼動中に８５０℃以上に加熱保持されることにより、ＮｉＡｌ_３（＋Ｎｉ_２Ａｌ_３）がβ相に変化し、中間層は不安定であることからαＣｒ相からなる内層に変化する。αＣｒ相はＡｌの固溶度が小さく、かつＡｌの拡散係数が小さいので、このαＣｒ相からなる層が拡散バリヤーとして機能する。
【００１８】
高温で液相Ａｌと共存する化合物は、Ｎｉ−Ａｌ系でＮｉＡｌ₃ 、Ｃｒ−Ａｌ系ではＣｒ₅ Ａｌ₈であることがＮｉ−Ｃｒ−Ａｌ三元状態図（図１）から理解できる。ＮｉＡｌ₃は、拡散の関係でＮｉ₂ Ａｌ₃が主体となることもある。したがって、Ｎｉ（めっき）層にＡｌを拡散させると、Ｎｉ層の表面からγＮｉ（Ａｌ）→γ´Ｎｉ₃Ａｌ→βＮｉＡｌ→Ｎｉ₂Ａｌ₃ →ＮｉＡｌ₃ の順に変化する。
【００１９】
Ａｌ拡散処理されたＮｉ合金を加熱処理する場合は、８５０℃以上の高温に加熱する。加熱雰囲気は、不活性ガス、大気中などいずれでも良い。８５０℃以上の温度に加熱すると、Ａｌは基材側に拡散し、Ｎｉは外層側に拡散する。Ｃｒも外層側に一部、拡散する。一般に、Ｃｒの拡散はＡｌとＮｉの拡散に比較して遅いので、Ｎｉの外層側への拡散とＡｌの内層側への拡散が生じる。すなわち、外層は、ＮｉＡｌ_３（＋Ｎｉ_２Ａｌ_３）相からＣｒを固溶したβ相（Ｎｉ−Ａｌ−Ｃｒ）へ変化する。一方、基材の表面から内部にＡｌは拡散浸透し、基材表面のＡｌ濃度は、γ-Ｎｉ（Ｃｒ）相のＡｌの飽和濃度に達している。
【００２０】
β相（Ｎｉ−Ａｌ−Ｃｒ）のＣｒ濃度が飽和濃度（約１０原子％）以上になると、Ｃｒはα−Ｃｒ相として析出することになる。すなわち、Ｎｉ−Ｃｒ−Ａｌ系の状態図で、β相（Ｎｉ−Ａｌ−Ｃｒ）は、α−Ｃｒ相とタイラインを結び、さらに、αＣｒはγ相（Ｎｉ（Ｃｒ、Ａｌ））とタイラインを結んでいる。すなわち、β相とγ相の間には、必然的に、αＣｒ相が存在しなければならない。
【００２１】
内層、外層が形成されたＮｉ合金耐熱材料では、各元素が表層部の厚み方向に沿って図３に示すような濃度分布をもつ。基材側には内層生成以前のＡｌ拡散が検出されるが、内層のＡｌ濃度は極めて低くなっている。高温の酸化性雰囲気にＮｉ合金耐熱材料を長時間保持した場合、基材から外層へＮｉが拡散するので、基材表面にＣｒが濃化し、αＣｒ相からなる内層の厚さが増大する。
【００２２】
よって、内層が低Ａｌ濃度に、外層が２５原子％以上のＡｌ濃度に維持される。図３の濃度分布は、内層のαＣｒ相が拡散障壁層となって外層への基材成分の拡散や外層から基材へのＡｌ拡散が抑制されている結果である。さらに、時間が経過すると、外層がβ相からγ’相に変化し、さらにはγ相へと変化する。このγ’相からγ相への変化の過程で、αＣｒ相は消滅するものと推定される。
【００２３】
外層は、拡散障壁として働く内層により、基材成分で希釈されることなく高Ａｌ濃度に維持される。そのため、保護作用のあるＡｌ₂ Ｏ₃皮膜に対するＡｌ供給源として機能し、使用条件下でＡｌ₂Ｏ₃ 皮膜がダメージを受けた場合にあってもＡｌ₂Ｏ₃ が生成され、皮膜欠陥部が自己補修される。因みに、保護作用のあるＡｌ₂Ｏ₃ 皮膜を自己修復するために必要な基材表層の臨界Ａｌ濃度は、Ｎｉ−Ａｌ合金では約２０原子％、Ｎｉ−Ｃｒ−Ａｌ合金では約１０原子％となり、基材の合金の種類によって変わるが、拡散障壁層として機能する内層により外層のＡｌ濃度は十分に臨界Ａｌ濃度以上に維持される。
【００２４】
このようにして、表面層が形成されたＮｉ合金耐熱材料は、高温腐食や異常酸化が抑制され、Ｎｉ基耐熱合金、Ｎｉ基超合金の有する本来の優れた高温特性を持続する。また、高出力化を狙って動作温度が上昇する傾向にあるガスタービン、ジェットエンジン等の高温用部材としての要求特性が十分に満足される。
【００２５】
【発明の実施の形態】
基材に使用されるＮｉ合金耐熱材料としては、Ｎｉ基耐熱合金、Ｎｉ基超合金、電熱線素材等に用いられるＮｉ−２０原子％Ｃｒ合金、その他のＮｉ−Ｃｒ基合金等がある。拡散障壁層として有効な内層を形成する上では、少なくとも基材表層部のＣｒ含有量を２０原子％以上に高めておくことが好ましい。ただし、αＣｒ相の寿命は温度と時間に依存し、高Ｃｒ合金ほど高温、長時間に亘って、αＣｒ相を形成・維持できるので、１０００℃以上の高温の使用部材では、３５原子％以上に高めることが好ましい。
【００２６】
基材としては、Ｃｒ含有量２０原子％以上のＮｉ−Ｃｒ基合金を使用するか、または、予め、Ｃｒ含有層をＮｉ合金の表面に形成することにより、基材表層部のＣｒ濃度を２０原子％以上、好ましくは３５原子％以上に維持できる。Ｃｒ含有層の形成には、パックセメンテーション、電気めっき、溶射、ＰＶＤ、ＣＶＤ、スパッタリング等が採用される。
【００２７】
なお、Ｃｒ以外の合金元素を含有する多元系Ｎｉ−Ｃｒ基合金、例えば、Ｎｉ−４Ｃｒ−１Ｗ合金の結果では、皮膜の構造はＮｉ−４０Ｃｒ合金と同じであるが、ＷがαＣｒ相に固溶（１１００℃の加熱では３原子％）する。その結果、αＣｒ相に固溶するＡｌ濃度はＮｉ−４０Ｃｒに対する０．３原子％ＡｌからＮｉ−４Ｃｒ−１Ｗ合金では０．１原子％Ａｌに低下し、Ａｌの拡散能をより低下させることになると推定される。
【００２８】
パックセメンテーションでは、基材にＣｒが浸透したＣｒ含有層が形成される。電気めっき，溶射，ＰＶＤ，ＣＶＤ，スパッタリング等でＣｒ含有層を形成する場合、引き続く熱処理でＣｒ含有層から基材にＣｒを拡散させておくことが好ましい。
【００２９】
表層部のＣｒ濃度を高くした場合、電気めっき，溶射，ＰＶＤ，ＣＶＤ．スパッタリング等でその上にＮｉ層を形成することが好ましい。Ｎｉ層に代えてＮｉ−Ｃｒ層を形成すれば、基材表面にＣｒ含有層を設ける工程を省略できる。また、Ｎｉ−Ａｌ層を形成すれば、後続するＡｌ拡散処理におけるＡｌ層の形成も省略可能である。Ｎｉ層，Ｎｉ−Ｃｒ層，Ｎｉ−Ａｌ層等は、必要とする厚みの外層を形成するためＮｉ付着量１００〜２００ｇ／ｍ²の割合で設けることが好ましい。
【００３０】
次いで、Ａｌ粉末、ＮＨ_４Ｃｌ粉末、Ａｌ_２Ｏ_３粉末を重量比で１５：２：８３の混合粉末に試料を埋没させる方法、あるいはＡｌまたはＮｉ−Ａｌめっき皮膜を形成して熱処理する方法により、Ａｌ活量が高い条件下でＡｌ拡散処理する。Ａｌ拡散処理には、Ａｌパックセメンテーション，溶融塩浴又は非水めっき浴を用いた電気めっきや、ＰＶＤ，ＣＶＤ，スパッタリング等で形成したＡｌ層を熱処理する方法等が採用される。
【００３１】
Ａｌパックセメンテーションでは、Ａｌ，ＮＨ₄ Ｃｌ，Ａｌ₂ Ｏ₃ の混合粉末にＮｉ合金を埋没させ、真空，不活性ガス，水素等の非酸化性雰囲気中で８００〜１０００℃に１〜１０時間加熱すると、Ｎｉ層またはＮｉ−Ｃｒ層にＡｌが浸透する。溶融塩浴や非水めっき浴を用いた電気めっきやＰＶＤ，ＣＶＤ，スパッタリング等で形成したＡｌ層を同様な条件下で熱処理すると、Ａｌ層からＮｉ層またはＮｉ−Ｃｒ層にＡｌが拡散する。
【００３２】
Ａｌ拡散処理されたＮｉ合金を８５０℃以上で加熱処理するか、加熱処理せずに使用する場合に８５０℃以上の高温酸化性雰囲気に保持すると、Ａｌが基材側へ拡散するとともに、基材からＮｉが外層に拡散して、外層のＮｉＡｌ_３（＋Ｎｉ_２Ａｌ_３）相はβ相（Ｎｉ−Ａｌ−Ｃｒ）に変化する。同時に、αＣｒ相が内層として形成する。内層が形成した後では、外層から基材へのＡｌの拡散が抑えられ、外層のＡｌ濃度は２０原子％以上に保たれる。αＣｒ相の内層は外層との間で均質層を形成することなく拡散障壁としての機能を維持する。
【００３３】
内層の厚さについては、特に制限はないが、拡散障壁の能力はその厚さの２乗に比例するので、厚いほど有利である。また、αＣｒ相からなる内層を連続層とするには３μｍ以上の厚みが必要である。外層は、保護作用のあるにＡｌ濃度２５原子％以上とし、厚みは、厚いほど良いが、２０μｍ以上にすることが好ましい。Ａｌ濃度及び厚みは、Ａｌ拡散処理によって調整される。
【００３４】
【実施例】
実施例１
４０原子％のＣｒを含むＮｉ−Ｃｒ合金を基材に使用した。ＮｉＳＯ_４を１．２５ｍｏｌ／ｌ、ＮｉＣｌ_２を０．１９ｍｏｌ／ｌ、ＨＢＯ_３を０．６５ｍｏｌ／ｌのＮｉめっき水溶液にＮｉ−Ｃｒ合金を浸漬し、電流密度５．５ｍＡ／ｃｍ²で３．５時間電気めっきすることにより、膜厚１８〜２０μｍのＮｉ層をＮｉ−Ｃｒ合金の表面に形成した。次いで、Ａｌ：ＮＨ₄Ｃｌ：Ａｌ₂Ｏ₃ ＝１５：２：：８３（質量比）の混合粉末にＮｉ−Ｃｒ合金を埋没させ、不活性ガス（アルゴン）雰囲気中で８００℃に２時間加熱するＡｌ拡散処理を施した。
【００３５】
Ａｌ拡散処理された基材表層部に含まれる元素の厚み方向の濃度分布を測定した。図２の測定結果に見られるように、Ｃｒは基材表面から表層部表面に向けて順次低濃度化し、ＮｉはＡｌ拡散層の途中まで基材側から順次高濃度化した後で表層部表面に向けて一定濃度になっていた。Ａｌは、Ａｌ拡散層の表面側よりも内部側で濃度が高くなっていた。
【００３６】
Ａｌ拡散処理されたＮｉ−Ｃｒ合金を大気中で１１００℃に１６時間加熱することにより、基材側から各元素の濃度分布が図３のように変わっていた。図３を図２と対比することから明らかなように、高温加熱処理後にＡｌの厚み方向の濃度分布に不連続部分が生じており、Ｃｒ濃度の高い領域ではＡｌがほとんど含まれていなかった。
【００３７】
不連続なＡｌの厚み方向の濃度分布は、Ａｌ拡散処理されたＮｉ−Ｃｒ合金の表層部断面を顕微鏡観察することによって理解される。すなわち、３００倍の視野で観察した組織写真（図４）では、基材２と外層１との間に内層３が形成されており、基材２／内層３／外層１の境界も明瞭であった。内層３は、平均厚みが２０μｍで、ＥＰＭＡによる分析結果からαＣｒ相からなることが判った。外層１は、平均厚みが８０μｍ、Ａｌ濃度が約３７原子％で、β相（Ｎｉ−Ａｌ−Ｃｒ）からなっていた。
【００３８】
αＣｒ相の内層３が形成されたＮｉ−Ｃｒ合金は、更に高温長時間加熱しても各元素の厚み方向の濃度分布に実質的な変化が生じない。例えば、同じ条件下で１６９時間加熱した後の厚み方向の濃度分布をみると、Ａｌの厚み方向の濃度分布（図５）に依然として不連続部があり、不連続部にαＣｒ相の内層３が観察された（図６）。外層１のＡｌ濃度は約３０原子％であり、保護作用のあるＡｌ₂Ｏ₃皮膜形成用のＡｌソースとして十分な濃度が確保されていた。
【００３９】
【発明の効果】
以上に説明したように、本発明のＮｉ合金耐熱材料は、αＣｒ相の内層並びにβ相（Ｎｉ−Ａｌ−Ｃｒ）およびγ’相（Ｎｉ_３Ａｌ（Ｃｒ））の外層の複層構造をもつ表面層をＮｉ合金の表面に形成している。基材から外層への基材成分の拡散や外層から基材へのＡｌ拡散を防止する拡散障壁層として内層が機能するため、基材成分の拡散で外層が希釈されることなく、保護作用のあるＡｌ₂Ｏ₃皮膜の形成に必要なＡｌ濃度が外層に確保される。そのため、使用条件下でＡｌ₂Ｏ₃ 皮膜がダメージを受けた場合にあっても、外層から補給されるＡｌによって皮膜欠陥部が自己修復される。
【００４０】
したがって、高温腐食や異常酸化が抑制され、Ｎｉ合金の有する本来の優れた高温特性が長期間にわたって維持され、ガスタービン，ジェツトエンジン，排ガス部材等の高温用途に適した材料が提供される。
【図面の簡単な説明】
【図１】Ｎｉ−Ｃｒ−Ａｌ三元状態図である。
【図２】実施例１において、Ａｌ拡散処理した直後におけるＮｉ合金耐熱材料の表層部における各元素の厚み方向の濃度分布を示したグラフである。
【図３】実施例１において、大気中で１１００℃、１６時間加熱後のＮｉ合金耐熱材料の表層部における各元素の厚み方向の濃度分布を示したグラフである。
【図４】実施例１において、αＣｒ相の内層が形成された表層部断面の図面代用顕微鏡組織写真である。
【図５】実施例１において、大気中で１１００℃、１６９時間加熱後のＮｉ合金耐熱材料の表層部における各元素の厚み方向の濃度分布を示したグラフである。
【図６】実施例１において、大気中で１１００℃、１６９時間加熱後のＮｉ合金耐熱材料の表層部断面にαＣｒ相の内層が観察される図面代用顕微鏡組織写真である。

Claims (6)

1. Ａｌ拡散処理したＮｉ合金基材であって、αＣｒ相からなる内層、並びにβ相（Ｎｉ−Ａｌ−Ｃｒ）およびγ’相（Ｎｉ_３Ａｌ（Ｃｒ））からなる外層、とを有する複層構造をもつ表面層が基材表面に形成されており、外層のＡｌ濃度が２０原子％以上であることを特徴とする耐高温酸化性に優れたＮｉ合金耐熱材料。
2. Ｎｉ合金基材は、Ｎｉ基耐熱合金、またはＮｉ基超合金からなることを特徴とする請求項１記載のＮｉ合金耐熱材料。
3. Ｎｉ合金基材は、Ｃｒ含有量２０原子％以上のＮｉ−Ｃｒ基合金からなることを特徴とする請求項１記載のＮｉ合金耐熱材料。
4. 基材表層部のＣｒ含有量が２０原子％以上のＮｉ合金基材にＡｌ拡散処理し、次いで、８５０℃以上に加熱保持してβ相（Ｎｉ−Ａｌ−Ｃｒ）と該β相から基材表面に析出したαＣｒ相を形成することによってαＣｒ相からなる内層と、Ａｌ濃度が２０原子％以上で、該β相からなる外層を有する複層構造を形成することを特徴とするＮｉ合金耐熱材料の製造方法。
5. 基材表層部のＣｒ含有量が２０原子％以上のＮｉ合金基材上にＮｉ層、Ｎｉ−Ｃｒ層、またはＮｉ−Ａｌ層を形成し、Ａｌ拡散処理することを特徴とする請求項４記載のＮｉ合金耐熱材料の製造方法。
6. 基材表層部のＣｒ含有量が２０原子％以上のＮｉ合金基材は、Ｃｒ含有量が２０原子％以上のＮｉ基耐熱合金若しくはＮｉ基超合金、または表面に形成したＣｒ含有層を基材に拡散したＮｉ合金であることを特徴とする請求項４または５記載のＮｉ合金耐熱材料の製造方法。

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