JP5146867B2 - Heat resistant material with excellent high temperature durability - Google Patents
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本願発明は、Ｎｉ基超合金の基材に合金層をコーティングした耐熱部材に関し、より詳しくは、ジェットエンジン、産業用ガスタービンなど高温機器に用いる耐熱部材の分野に関するものである。 The present invention relates to a heat-resistant member obtained by coating an Ni-based superalloy base material with an alloy layer, and more particularly to the field of heat-resistant members used in high-temperature equipment such as jet engines and industrial gas turbines.
従来、ジェットエンジンや産業用ガスターンビンなどのタービン動翼やタービン静翼の基材として耐用温度を改善したＮｉ基超合金が開発されてきている。また、これらのタービン動翼やタービン静翼の耐熱部材の耐久性をさらに高めるために、従来からＡｌ、 Ｃｒ、Ｎｉ−Ａｌ、Ｐｔ−Ａｌ、ＭＣｒＡｌＹなどがコーティング材料としてよく知られ、使用されてきた実績も多い。しかし、これらをＮｉ基超合金タービン翼に適用し、高温で長時間使用した場合、Ｎｉ基超合金とこれらコーティング材料との界面をとおして元素の相互拡散が進み、これによってＮｉ基超合金の材質劣化による強度低下や、コーティング材の耐環境性低下など、タービン翼自体の耐久性低下につながる材料技術的な問題が生じる。 Conventionally, Ni-base superalloys having improved durability have been developed as base materials for turbine blades and turbine stationary blades such as jet engines and industrial gas turn bins. In order to further enhance the durability of the heat-resistant members of these turbine rotor blades and turbine stationary blades, Al, Cr, Ni—Al, Pt—Al, MCrAlY and the like have been well known and used in the past. There are many achievements. However, when these are applied to Ni-base superalloy turbine blades and used for a long time at high temperatures, the interdiffusion of elements proceeds through the interface between the Ni-base superalloy and these coating materials. Material technical problems that lead to a decrease in durability of the turbine blade itself, such as a decrease in strength due to material deterioration and a decrease in environmental resistance of the coating material, arise.
特に、近年、ジェットエンジンやガスタービンのガス温度は向上し、必然的にタービン翼の温度も上昇し、このような拡散現象がより加速されている。さらには、高圧タービン翼では冷却のために中空構造を有しているが、その薄肉化が進んでいるため、拡散領域の影響はますます大きな問題となっている。 In particular, in recent years, the gas temperature of jet engines and gas turbines has improved, and the temperature of turbine blades has inevitably increased, and this diffusion phenomenon has been accelerated. Furthermore, the high-pressure turbine blade has a hollow structure for cooling, but since its thinning is progressing, the influence of the diffusion region becomes an increasingly serious problem.
元素の基材／合金層界面をとおしての拡散を抑えるために、拡散障壁コーティング（ディフュージョンバリアコーティング）（例えば特許文献１−３など）が検討されているが、多層構造でありコーティングプロセスを複雑にするうえ、基材と合金層は熱力学的に平衡状態ではないため、その効果にも限度がある。 In order to suppress diffusion of elements through the substrate / alloy layer interface, diffusion barrier coating (diffusion barrier coating) (for example, Patent Documents 1-3) has been studied, but the coating process is complicated due to the multilayer structure. In addition, since the base material and the alloy layer are not thermodynamically balanced, the effect is limited.
一方、最近公開されたＵＳ２００４／０２２９０７５（特許文献４）による発明では、最も早く拡散し、拡散により有害相を生成させる元素であるＡｌ元素の濃度を下げたＰｔ系元素を含むγ＋γ’相のコーティングにより、Ａｌの拡散を少なくしようと意図している。しかしながら、高温・長時間での使用ではやはり合金層からのＰｔやＡｌの内方拡散と基材からの強化元素の外方拡散により部材としての劣化が進み、その効果は限定的である。
本発明は、１１００℃あるいはこれを超えるような高温でも基材／合金層界面をとおして起こる元素の相互拡散を抑制できるコーティングを施した新しい高温部材を提供することを課題としている。 An object of the present invention is to provide a new high-temperature member provided with a coating capable of suppressing interdiffusion of elements that occurs through the substrate / alloy layer interface even at a high temperature of 1100 ° C. or higher.
この発明は、基材と合金層とが熱力学的に平衡状態とすることにより、基材と合金層の相互拡散を無くすことが出来るとの知見に基づくものである。
The present invention is based on the knowledge that mutual diffusion of the base material and the alloy layer can be eliminated by bringing the base material and the alloy layer into a thermodynamic equilibrium state .
本願発明の第１は、Ｎｉ基超合金の基材に合金相をコーティングした耐熱部材であって、Ｒｈを含有するＮｉ基超合金と熱力学的に平衡する組成を有するγ相、γ’相およびβ相のうち、少なくとも一種を含む合金相をコーティングした耐熱部材において、前記Ｒｈを含有するＮｉ基超合金は、Ａｌ：１．０重量％以上１０．０重量％以下、Ｔａ：０重量％以上１４．０重量％以下、Ｍｏ：０重量％以上１０．０重量％以下、Ｗ：０重量％以上１５．０重量％以下、Ｒｅ：０重量％以上１０．０重量％以下、Ｈｆ：０重量％以上３．０重量％以下、Ｃｒ：０重量％以上２０．０重量％以下、Ｃｏ：０重量％以上２０重量％以下、Ｒｕ：０重量％以上１４．０重量％以下、Ｒｈ：０．１重量％以上１０．０重量％以下、Ｎｂ：０重量％以上４．０重量％以下を含有し、残部がＮｉと不可避的不純物からなる組成を有する。コーティングする合金相は、コーティング材成分が重量比で、Ａｌ：１０．０重量％以上２５．０重量％以下、Ｔａ：０重量％以上５．０重量％以下、Ｍｏ：０重量％以上４．０重量％以下、Ｗ：０重量％以上４．０重量％以下、Ｒｅ：０重量％以上４．０重量％以下、Ｈｆ：０重量％以上２．０重量％以下、Ｃｒ：０重量％以上５．０重量％以下、Ｃｏ：０重量％以上４重量％以下、Ｒｕ：１０．０重量％以上３５．０重量％以下、Ｎｉ：０重量％以上１５．０重量％以下、Ｎｂ：０重量％以上２．０重量％以下を含有し、残部がＲｈと不可避的不純物からなる組成を有するβ相およびコーティング材成分が重量比で、Ａｌ：０．５重量％以上１５．０重量％以下、Ｔａ：０重量％以上１５．０重量％以下、Ｍｏ：０重量％以上５．０重量％以下、Ｗ：０重量％以上４．０重量％以下、Ｒｅ：０重量％以上２０．０重量％以下、Ｈｆ：０重量％以上２．０重量％以下、Ｃｒ：０重量％以上１５．０重量％以下、Ｃｏ：０重量％以上１５重量％以下、Ｒｕ：０．０重量％以上１５．０重量％以下、Ｒｈ：０．１重量％以上１０．０重量％以下、Ｎｂ：０重量％以上５．０重量％以下を含有し、残部がＮｉと不可避的不純物からなる組成を有するγ相又はγ’相の内、少なくとも一種の相を含む合金であることを特徴とする。
The first of the present invention is a heat-resistant member obtained by coating a Ni-based superalloy base material with an alloy phase, and having a composition that is thermodynamically balanced with a Ni-based superalloy containing Rh, a γ 'phase. In the heat-resistant member coated with an alloy phase containing at least one of β and β phases, the Ni-based superalloy containing Rh is Al: 1.0 wt% or more and 10.0 wt% or less, Ta: 0 wt% 14.0 wt% or less, Mo: 0 wt% to 10.0 wt%, W: 0 wt% to 15.0 wt%, Re: 0 wt% to 10.0 wt%, Hf: 0 Wt% to 3.0 wt%, Cr: 0 wt% to 20.0 wt%, Co: 0 wt% to 20 wt%, Ru: 0 wt% to 14.0 wt%, Rh: 0 .1 wt% or more and 10.0 wt% or less, Nb: 0 wt% or more and 4.0 wt% It contained the following amounts%, with the balance consisting of Ni and unavoidable impurities. The alloy phase to be coated has a coating material component in a weight ratio of Al: 10.0% by weight to 25.0% by weight, Ta: 0% by weight to 5.0% by weight, Mo: 0% by weight to 4%. 0 wt% or less, W: 0 wt% or more and 4.0 wt% or less, Re: 0 wt% or more and 4.0 wt% or less, Hf: 0 wt% or more and 2.0 wt% or less, Cr: 0 wt% or more 5.0 wt% or less, Co: 0 wt% or more and 4 wt% or less, Ru: 10.0 wt% or more and 35.0 wt% or less, Ni: 0 wt% or more and 15.0 wt% or less, Nb: 0 wt% The β phase and coating material component having a composition comprising not less than 2.0% by weight and not more than 2.0% by weight, with the balance being composed of Rh and inevitable impurities, Al: 0.5% by weight to 15.0% by weight, Ta: 0 to 15.0% by weight, Mo: 0 to 5.0% by weight W: 0 to 4.0% by weight, Re: 0 to 20.0% by weight, Hf: 0 to 2.0% by weight, Cr: 0 to 15.0% % By weight or less, Co: 0 to 15% by weight, Ru: 0.0 to 15.0% by weight, Rh: 0.1 to 10.0% by weight, Nb: 0% by weight It is an alloy containing at least one kind of γ phase or γ ′ phase having a composition composed of Ni and unavoidable impurities with the balance being 5.0 wt% or less.
本願発明の第２は、Ｎｉ基超合金の基材に合金相をコーティングした耐熱部材であって、Ｒｈを含有するＮｉ基超合金と熱力学的に平衡する組成を有するγ相、γ’相およびβ相のうち、少なくとも一種を含む合金相をコーティングした耐熱部材において、前記Ｒｈを含有するＮｉ基超合金は、Ａｌ：１．５重量％以上７．０重量％以下、Ｔａ：２重量％以上１０．０重量％以下、Ｍｏ：０重量％以上４．５重量％以下、Ｗ：０重量％以上１０．０重量％以下、Ｒｅ：０重量％以上８．０重量％以下、Ｈｆ：０重量％以上０．５０重量％以下、Ｃｒ：２．０重量％以上１５．０重量％以下、Ｃｏ：０重量％以上１５．０重量％以下、Ｒｕ：０重量％以上１４．０重量％以下、Ｒｈ：０．３重量％以上８．０重量％以下、Ｎｂ：０重量％以上２．０重量％以下を含有し、残部がＮｉと不可避的不純物からなる組成を有する。コーティングする合金相は、コーティング材成分が重量比で、Ａｌ：１０．０重量％以上２５．０重量％以下、Ｔａ：０重量％以上５．０重量％以下、Ｍｏ：０重量％以上４．０重量％以下、Ｗ：０重量％以上４．０重量％以下、Ｒｅ：０重量％以上４．０重量％以下、Ｈｆ：０重量％以上２．０重量％以下、Ｃｒ：０重量％以上５．０重量％以下、Ｃｏ：０重量％以上４重量％以下、Ｒｕ：１０．０重量％以上３５．０重量％以下、Ｎｉ：０重量％以上１５．０重量％以下、Ｎｂ：０重量％以上２．０重量％以下を含有し、残部がＲｈと不可避的不純物からなる組成を有するβ相およびコーティング材成分が重量比で、Ａｌ：０．５重量％以上１５．０重量％以下、Ｔａ：０重量％以上１５．０重量％以下、Ｍｏ：０重量％以上５．０重量％以下、Ｗ：０重量％以上４．０重量％以下、Ｒｅ：０重量％以上２０．０重量％以下、Ｈｆ：０重量％以上２．０重量％以下、Ｃｒ：０重量％以上１５．０重量％以下、Ｃｏ：０重量％以上１５重量％以下、Ｒｕ：０．０重量％以上１５．０重量％以下、Ｒｈ：０．１重量％以上１０．０重量％以下、Ｎｂ：０重量％以上５．０重量％以下を含有し、残部がＮｉと不可避的不純物からなる組成を有するγ相又はγ’相の内、少なくとも一種の相を含む合金であることを特徴とする。
A second aspect of the present invention is a heat-resistant member in which a Ni-base superalloy base material is coated with an alloy phase, and has a composition that is thermodynamically balanced with a Rh-containing Ni-base superalloy. In the heat-resistant member coated with an alloy phase including at least one of β and β phases, the Ni-based superalloy containing Rh is Al: 1.5 wt% or more and 7.0 wt% or less, Ta: 2 wt% 10.0 wt% or less, Mo: 0 wt% or more and 4.5 wt% or less, W: 0 wt% or more and 10.0 wt% or less, Re: 0 wt% or more and 8.0 wt% or less, Hf: 0 % By weight to 0.50% by weight, Cr: 2.0% to 15.0% by weight, Co: 0% to 15.0% by weight, Ru: 0% to 14.0% by weight Rh: 0.3 wt% or more and 8.0 wt% or less, Nb: 0 wt% or more 2. Contained the following by weight%, it has the balance consisting of Ni and unavoidable impurities. The alloy phase to be coated has a coating material component in a weight ratio of Al: 10.0% by weight to 25.0% by weight, Ta: 0% by weight to 5.0% by weight, Mo: 0% by weight to 4%. 0 wt% or less, W: 0 wt% or more and 4.0 wt% or less, Re: 0 wt% or more and 4.0 wt% or less, Hf: 0 wt% or more and 2.0 wt% or less, Cr: 0 wt% or more 5.0 wt% or less, Co: 0 wt% or more and 4 wt% or less, Ru: 10.0 wt% or more and 35.0 wt% or less, Ni: 0 wt% or more and 15.0 wt% or less, Nb: 0 wt% The β phase and coating material component having a composition comprising not less than 2.0% by weight and not more than 2.0% by weight, with the balance being composed of Rh and inevitable impurities, Al: 0.5% by weight to 15.0% by weight, Ta: 0 to 15.0% by weight, Mo: 0 to 5.0% by weight W: 0 to 4.0% by weight, Re: 0 to 20.0% by weight, Hf: 0 to 2.0% by weight, Cr: 0 to 15.0% % By weight or less, Co: 0 to 15% by weight, Ru: 0.0 to 15.0% by weight, Rh: 0.1 to 10.0% by weight, Nb: 0% by weight It is an alloy containing at least one kind of γ phase or γ ′ phase having a composition composed of Ni and unavoidable impurities with the balance being 5.0 wt% or less .
本願発明の第３は、Ｎｉ基超合金の基材に合金相をコーティングした耐熱部材であって、Ｒｈを含有するＮｉ基超合金と熱力学的に平衡する組成を有するγ相、γ’相およびβ相のうち、少なくとも一種を含む合金相をコーティングした耐熱部材において、前記Ｒｈを含有するＮｉ基超合金は、Ａｌ：１．５重量％以上７．０重量％以下、Ｔａ：２重量％以上１０．０重量％以下、Ｍｏ：０重量％以上４．５重量％以下、Ｗ：０重量％以上１０．０重量％以下、Ｒｅ：０重量％以上８．０重量％以下、Ｈｆ：０重量％以上０．５０重量％以下、Ｃｒ：２．０重量％以上１５．０重量％以下、Ｃｏ：０重量％以上１５．０重量％以下、Ｒｕ：０重量％以上１４．０重量％以下、Ｒｈ：０．３重量％以上８．０重量％以下、Ｎｂ：０重量％以上２．０重量％以下を含有し、残部がＮｉと不可避的不純物からなる組成を有する。コーティングする合金相は、コーティング材成分が重量比で、Ａｌ：１２．０重量％以上２０．０重量％以下、Ｔａ：０．３重量％以上２．０重量％以下、Ｍｏ：０重量％以上２．０重量％以下、Ｗ：０重量％以上２．０重量％以下、Ｒｅ：０重量％以上２．０重量％以下、Ｈｆ：０重量％以上０．５０重量％以下、Ｃｒ：０．０重量％以上３．０重量％以下、Ｃｏ：０重量％以上２．０重量％以下、Ｒｕ：１５重量％以上３０．０重量％以下、Ｎｉ：０．１重量％以上１０．０重量％以下、Ｎｂ：０重量％以上１．０重量％以下を含有し、残部がＲｈと不可避的不純物からなる組成を有するβ相の合金であることを特徴とする。
A third aspect of the present invention is a heat-resistant member obtained by coating an Ni-base superalloy base material with an alloy phase, and having a composition that is thermodynamically balanced with a Ni-base superalloy containing Rh. In the heat-resistant member coated with an alloy phase including at least one of β and β phases, the Ni-based superalloy containing Rh is Al: 1.5 wt% or more and 7.0 wt% or less, Ta: 2 wt% 10.0 wt% or less, Mo: 0 wt% or more and 4.5 wt% or less, W: 0 wt% or more and 10.0 wt% or less, Re: 0 wt% or more and 8.0 wt% or less, Hf: 0 % By weight to 0.50% by weight, Cr: 2.0% to 15.0% by weight, Co: 0% to 15.0% by weight, Ru: 0% to 14.0% by weight Rh: 0.3 wt% or more and 8.0 wt% or less, Nb: 0 wt% or more 2. Contained the following by weight%, it has the balance consisting of Ni and unavoidable impurities. The alloy phase to be coated has a coating material component in a weight ratio of Al: 12.0 wt% or more and 20.0 wt% or less, Ta: 0.3 wt% or more and 2.0 wt% or less, Mo: 0 wt% or more 2.0 wt% or less, W: 0 wt% or more and 2.0 wt% or less, Re: 0 wt% or more and 2.0 wt% or less, Hf: 0 wt% or more and 0.50 wt% or less, Cr: 0. 0% to 3.0% by weight, Co: 0% to 2.0% by weight, Ru: 15% to 30.0% by weight, Ni: 0.1% to 10.0% by weight hereinafter, Nb: 0 contained wt% to 1.0 wt% or less, the balance being an alloy of β-phase having a composition consisting of Rh and unavoidable impurities.
本願発明の第１は、上記構成により、従来技術では解決し得なかった高温での長時間の耐久性を飛躍的に向上させたところにその最大の特徴を有する。具体的には、ジェットエンジンや産業用ガスターンビンなどのタービン動翼やタービン静翼として高温、高応力下での使用を目的としたもので、部材の耐酸化性、耐高温腐食性などの耐環境特性を向上させることはもちろん、従来技術では解決し得なかった高温での長時間の耐久性を飛躍的に向上させたところにその最大の特徴を有する耐熱部材を提供するものである。このことにより、１１００℃あるいはこれを超えるような高温でも元素の基材／コーティング界面をとおしての相互拡散を抑制することができる。Ｎｉ基超合金は耐熱材料として優れた特性を示し、これにより高温耐久性に優れた耐熱部材を得ることができる。
The first feature of the present invention has the greatest feature in that the long-term durability at a high temperature, which could not be solved by the prior art, is drastically improved by the above configuration. Specifically, it is intended for use under high temperature and high stress as turbine blades and turbine stationary blades such as jet engines and industrial gas turn bins. In addition to improving environmental resistance characteristics, the present invention provides a heat-resistant member having the greatest feature when the long-term durability at high temperature, which could not be solved by the prior art, has been dramatically improved. This makes it possible to suppress interdiffusion through the elemental substrate / coating interface even at a high temperature of 1100 ° C. or higher. The Ni-base superalloy exhibits excellent characteristics as a heat-resistant material, whereby a heat-resistant member having excellent high-temperature durability can be obtained.
また、本願発明の第１は、上記構成を特徴とするものである。白金族元素を含有するＮｉ基超合金としてＩｒ合金を含む耐熱性に優れた新規な合金系の提案（例えば特許第３６４６１５５号）も知られているが、Ｒｈの密度（１２．４ｇ／ｃｍ３）はＩｒの密度（２２．６ｇ／ｃｍ３）に比べてかなり小さく、タービン動翼の材料として好ましいものである。また、一般にＲｈを含む合金系は耐酸化性も優れていることが知られており、この点もＲｈを含むＮｉ基超合金の好ましい特徴の一つである。これら特徴を有する基材に対し、本発明の合金層を設けることにより、γ相、γ’相、β相はいずれも耐酸化性、耐高温腐食性、機械的特性の向上ができる相であり、これにより優れた耐熱部材を得ることができる。
The first present invention is characterized in the configuration. A proposal of a novel alloy system excellent in heat resistance including an Ir alloy as a Ni-base superalloy containing a platinum group element (for example, Japanese Patent No. 3646155) is also known, but the density of Rh (12.4 g / cm 3 ) is known. ) Is considerably smaller than the density of Ir (22.6 g / cm 3 ) and is preferable as a material for the turbine rotor blade. Further, it is generally known that an alloy system containing Rh has excellent oxidation resistance, and this is one of the preferable characteristics of a Ni-base superalloy containing Rh. By providing the alloy layer of the present invention on the substrate having these characteristics, the γ phase, γ ′ phase, and β phase are phases that can improve oxidation resistance, high temperature corrosion resistance, and mechanical properties. Thereby, an excellent heat-resistant member can be obtained.
本願発明の第２と第３は、上記構成を特徴とするものであり、本組成範囲のＮｉ基超合金に対して、高温耐久性に優れた耐熱部材を得ることができる。
The second and third aspects of the present invention are characterized by the above-described configuration, and a heat-resistant member excellent in high-temperature durability can be obtained with respect to a Ni-base superalloy having this composition range.
本願発明において、タービン動翼やタービン静翼の耐熱部材に用いられるコーティング材として、Ａｌ：１．０重量％以上１０．０重量％以下、Ｔａ：０重量％以上１４．０重量％以下、Ｍｏ：０重量％以上１０．０重量％以下、Ｗ：０重量％以上１５．０重量％以下、Ｒｅ：０重量％以上１０．０重量％以下、Ｈｆ：０重量％以上３．０重量％以下、Ｃｒ：０重量％以上２０．０重量％以下、Ｃｏ：０重量％以上２０重量％以下、Ｒｕ：０重量％以上１４．０重量％以下、Ｒｈ：０．１重量％以上１０．０重量％以下、Ｎｂ：０重量％以上４．０重量％以下、Ｓｉ：０重量％以上２．０重量％以下を含有し、残部がＮｉと不可避的不純物からなる組成を有するものを使用することができる。より好ましくは、その成分が重量比で、Ａｌ：１．５重量％以上７．０重量％以下、Ｔａ：２重量％以上１０．０重量％以下、Ｍｏ：０重量％以上４．５重量％以下、Ｗ： ０重量％以上１０．０重量％以下、Ｒｅ：０重量％以上８．０重量％以下、Ｈｆ：０重量％以上０．５０重量％以下、Ｃｒ：２．０重量％以上１５．０重量％以下、Ｃｏ：０重量％以上１５．０重量％以下、Ｒｕ：０重量％以上１４．０重量％以下、Ｒｈ：０．３重量％以上８．０重量％以下、Ｎｂ：０重量％以上２．０重量％以下を含有し、残部がＮｉと不可避的不純物からなる組成を有するものを使用することができる。 In the present invention, Al: 1.0 wt% or more and 10.0 wt% or less, Ta: 0 wt% or more and 14.0 wt% or less, as a coating material used for a heat-resistant member of a turbine moving blade or turbine stationary blade, Mo : 0% by weight to 10.0% by weight, W: 0% by weight to 15.0% by weight, Re: 0% by weight to 10.0% by weight, Hf: 0% by weight to 3.0% by weight Cr: 0% by weight to 20.0% by weight Co: 0% by weight to 20% by weight Ru: 0% by weight to 14.0% by weight Rh: 0.1% by weight to 10.0% by weight % Or less, Nb: 0 wt% or more and 4.0 wt% or less, Si: 0 wt% or more and 2.0 wt% or less, with the balance being composed of Ni and inevitable impurities. it can. More preferably, the components are in a weight ratio of Al: 1.5 wt% to 7.0 wt%, Ta: 2 wt% to 10.0 wt%, Mo: 0 wt% to 4.5 wt% W: 0% to 10.0% by weight, Re: 0% to 8.0% by weight, Hf: 0% to 0.50%, Cr: 2.0% to 15% 0.0 wt% or less, Co: 0 wt% or more and 15.0 wt% or less, Ru: 0 wt% or more and 14.0 wt% or less, Rh: 0.3 wt% or more and 8.0 wt% or less, Nb: 0 It is possible to use one having a composition containing not less than 2.0% by weight and not more than 2.0% by weight, with the balance being Ni and inevitable impurities.
本願発明は、Ｒｈを含むＮｉ基超合金の基材に、基材と熱力学的に平衡状態にあることによって基材との間に相互拡散を生じ難い一種もしくは複数の物質による合金層のコーティングを施すことを特徴とした耐熱部材に関するものである。すなわち、本願発明によるコーティングにより、１１００℃あるいはこれを超えるような高温でも元素の基材／コーティング界面をとおしての相互拡散を抑制することができ、従来技術では解決し得なかった高温での長時間の耐久性を飛躍的に向上させることが可能となる。 The present invention provides a coating of an alloy layer with one or a plurality of substances that are unlikely to cause mutual diffusion between a base material of a Ni-base superalloy containing Rh and being in thermodynamic equilibrium with the base material. It is related with the heat-resistant member characterized by giving. In other words, the coating according to the present invention can suppress interdiffusion through the substrate / coating interface of elements even at a high temperature of 1100 ° C. or higher, and the high temperature that cannot be solved by the prior art. It becomes possible to dramatically improve the durability of time.
本願発明におけるＮｉ基超合金へのコーティングは、従来多く行われている多層の拡散障壁コーティングのような複雑なコーティングプロセスを必ずしも必要としない点も大きな利点であり、工業的にも魅力的な技術となっている。一方、ＵＳ２００４／０２２９０７５（特許文献４）で示されたＰｔ系元素を含むγ＋γ’相のコーティングにおいては、
界面をとおしての元素の相互拡散を充分に抑制できないために、必ずしも有効な技術とはなっていない。
The coating to the Ni-base superalloy according to the present invention has a great advantage in that it does not necessarily require a complicated coating process such as a multi-layer diffusion barrier coating which has been conventionally performed. It has become. On the other hand, in the coating of the γ + γ ′ phase containing the Pt-based element shown in US 2004/0229075 (Patent Document 4),
Since the interdiffusion of elements through the interface cannot be sufficiently suppressed, it is not always an effective technique.
本願発明においては、γ， γ’およびβの単層合金をコーティング材として使用することで目的とするコーティングが可能である。また、コーティング材としてγ相、γ’相およびβ相の中から選ばれた複数の相、例えばγ’＋ β相およびγ＋γ’相などをコーティング材として使用することもできる。γ相、γ’相およびβ相あるいはそれらの複合相はいずれも耐酸化性、耐高温腐食性、機械的特性の向上が期待できる相であり、これにより優れた耐熱部材を得ることができる。Ｒｈを高濃度で含むβ相をコーティング材として用いる場合には、Ｒｈ元素の有する高耐酸化性により耐熱高温部材の耐酸化性がさらに向上することも期待される。なお、ここでいうβ相とは、Ｎｉ基合金で確認されるＢ２構造をもつ相である。 In the present invention, the intended coating is possible by using a single layer alloy of γ, γ ′ and β as a coating material. In addition, a plurality of phases selected from the γ phase, γ ′ phase, and β phase, for example, γ ′ + β phase and γ + γ ′ phase, can be used as the coating material. The γ phase, γ ′ phase and β phase, or a composite phase thereof are all phases that can be expected to improve oxidation resistance, high temperature corrosion resistance, and mechanical properties, whereby an excellent heat resistant member can be obtained. When a β phase containing Rh in a high concentration is used as a coating material, it is expected that the oxidation resistance of the heat-resistant and high-temperature member is further improved due to the high oxidation resistance of the Rh element. Here, the β phase is a phase having a B2 structure that is confirmed by a Ni-based alloy.
本願発明において、タービン動翼やタービン静翼の耐熱部材に用いられるコーティング材として、その成分が重量比で、Ａｌ： １０．０重量％以上２５．０重量％以下、Ｔａ：０重量％以上５．０重量％以下、Ｍｏ：０重量％以上４．０重量％以下、Ｗ：０重量％以上４．０重量％以下、Ｒｅ：０重量％以上４．０重量％以下、Ｈｆ：０重量％以上２．０重量％以下、Ｃｒ：０重量％以上５．０重量％以下、Ｃｏ：０重量％以上４重量％以下、Ｒｕ：１０．０重量％以上３５．０重量％以下、Ｎｉ：０重量％以上１５．０重量％以下、Ｎｂ：０重量％以上２．０重量％以下を含有し、残部がＲｈと不可避的不純物からなる組成を有するβ相の合金およびその成分が重量比で、Ａｌ： ０．５重量％以上１５．０重量％以下、Ｔａ：０重量％以上１５．０重量％以下、Ｍｏ：０重量％以上５．０重量％以下、Ｗ：０重量％以上４．０重量％以下、Ｒｅ：０重量％以上２０．０重量％以下、Ｈｆ：０重量％以上２．０重量％以下、Ｃｒ：０重量％以上１５．０重量％以下、Ｃｏ：０重量％以上１５重量％以下、Ｒｕ：０．０重量％以上１５．０重量％以下、Ｒｈ：０．１重量％以上１０．０重量％以下、Ｎｂ：０重量％以上５．０重量％以下を含有し、残部がＮｉと不可避的不純物からなる組成を有するγ相又はγ’相の合金の内、少なくとも一種を含む合金層を用いることができる。 In the present invention, as a coating material used for a heat-resistant member of a turbine rotor blade or a turbine stationary blade, the components are in weight ratio, Al: 10.0 wt% or more and 25.0 wt% or less, Ta: 0 wt% or more 5 0.0 wt% or less, Mo: 0 wt% or more and 4.0 wt% or less, W: 0 wt% or more and 4.0 wt% or less, Re: 0 wt% or more and 4.0 wt% or less, Hf: 0 wt% 2.0 wt% or less, Cr: 0 wt% or more and 5.0 wt% or less, Co: 0 wt% or more and 4 wt% or less, Ru: 10.0 wt% or more and 35.0 wt% or less, Ni: 0 A β-phase alloy having a composition containing not less than 1% by weight and not more than 15.0% by weight, Nb: not less than 0% by weight and not more than 2.0% by weight, and the balance being composed of Rh and inevitable impurities, and its components in weight ratio, Al: 0.5 wt% or more and 15.0 wt% or less, Ta: 0 wt% or less 15.0 wt% or less, Mo: 0 wt% to 5.0 wt%, W: 0 wt% to 4.0 wt%, Re: 0 wt% to 20.0 wt%, Hf: 0 wt% % To 2.0% by weight, Cr: 0% to 15.0% by weight, Co: 0% to 15% by weight, Ru: 0.0% to 15.0% by weight, Rh: Γ-phase or γ′-phase alloy containing 0.1 wt% or more and 10.0 wt% or less, Nb: 0 wt% or more and 5.0 wt% or less, with the balance being composed of Ni and inevitable impurities Among them, an alloy layer containing at least one kind can be used.
より好ましくは、コーティング材の成分が重量比で、Ａｌ：１２．０重量％以上２０．０重量％以下、Ｔａ：０．３重量％以上２．０重量％以下、Ｍｏ：０重量％以上２．０重量％以下、Ｗ： ０重量％以上２．０重量％以下、Ｒｅ：０重量％以上２．０重量％以下、Ｈｆ：０重量％以上０．５０重量％以下、Ｃｒ：０．０重量％以上３．０重量％以下、Ｃｏ：０重量％以上２．０重量％以下、Ｒｕ：１５重量％以上３０．０重量％以下、Ｎｉ：０．１重量％以上１０．０重量％以下、Ｎｂ：０重量％以上１．０重量％以下を含有し、残部がＲｈと不可避的不純物からなる組成を有するβ相の合金およびその成分が重量比で、Ａｌ： １重量％以上１０．０重量％以下、Ｔａ：０．５重量％以上１２．０重量％以下、Ｍｏ：０重量％以上４．０重量％以下、Ｗ：０重量％以上３．０重量％以下、Ｒｅ：０．５重量％以上１５．０重量％以下、Ｈｆ：０重量％以上０．５重量％以下、Ｃｒ：０．５重量％以上１２．０重量％以下、Ｃｏ：０重量％以上１２重量％以下、Ｒｕ：０．５重量％以上１２．０重量％以下、Ｒｈ：０．１重量％以上８．０重量％以下、Ｎｂ：０重量％以上３．０重量％以下を含有し、残部がＮｉと不可避的不純物からなる組成を有するγ相又はγ’相の合金の内、少なくとも一種を含む合金層を用いることができる。 More preferably, the components of the coating material are in a weight ratio of Al: 12.0% to 20.0% by weight, Ta: 0.3% to 2.0% by weight, Mo: 0% to 2%. 0.0 wt% or less, W: 0 wt% or more and 2.0 wt% or less, Re: 0 wt% or more and 2.0 wt% or less, Hf: 0 wt% or more and 0.50 wt% or less, Cr: 0.0 % By weight to 3.0% by weight, Co: 0% by weight to 2.0% by weight, Ru: 15% by weight to 30.0% by weight, Ni: 0.1% by weight to 10.0% by weight Nb: 0 wt% or more and 1.0 wt% or less, with the balance being a β-phase alloy having a composition composed of Rh and inevitable impurities and its components in a weight ratio, Al: 1 wt% or more and 10.0 % By weight or less, Ta: 0.5% by weight or more and 12.0% by weight or less, Mo: 0% by weight or more and 4.0% by weight % By weight or less, W: 0 to 3.0% by weight, Re: 0.5 to 15.0% by weight, Hf: 0 to 0.5% by weight, Cr: 0.5 % By weight to 12.0% by weight, Co: 0 to 12% by weight, Ru: 0.5% to 12.0% by weight, Rh: 0.1% to 8.0% by weight Nb: using an alloy layer containing at least one of γ phase or γ ′ phase alloy having a composition of 0 wt% or more and 3.0 wt% or less, the balance being composed of Ni and inevitable impurities it can.
より具体的な例として、Ａｌ：３．６重量％、Ｔａ：６．４重量％、Ｍｏ：１．８重量％、Ｗ：１．６重量％、Ｒｅ：５．８重量％、Ｃｒ：４．８重量％、Ｃｏ：５．７重量、Ｒｕ：５．２重量％、Ｒｈ：３．２重量％、Ｎｂ：１．４重量％、Ｈｆ：０．１重量％を含有して残部がＮｉと不可避的不純物からなる組成を有するＮｉ基超合金を基材とする場合には、コーティング材として用いられるγ単相合金の組成として、Ａｌ：２．２重量％、Ｔａ：３．０重量％、Ｍｏ：２．６重量％、Ｗ：１．９重量％、Ｒｅ：９．８重量％、
Ｃｒ：７．３重量％、Ｃｏ：７．３重量、Ｒｕ：６．４重量％、Ｒｈ：２．３３重量％、Ｎｂ：１．０重量％、を含有して残部がＮｉと不可避的不純物からなる組成を有するもの、γ’単相合金の組成として、Ａｌ：５．１重量％、Ｔａ：１０．１重量％、Ｍｏ：０．９重量％、Ｗ：１．２重量％、Ｒｅ：１．５重量％、Ｃｒ：２．２重量％、Ｃｏ：４．１重量、Ｒｕ：３．９重量％、Ｒｈ：４．１重量％、Ｈｆ：０．１重量％、Ｎｂ：１．９重量％を含有して残部がＮｉと不可避的不純物からなる組成を有するもの、およびβ単相合金の組成として、Ａｌ：１６．５重量％、Ｔａ：０．６重量％、Ｍｏ：０．１重量％、Ｗ：０．１重量％、Ｒｅ：０．４重量％、Ｃｒ：０．７重量％、Ｃｏ：０．５重量、Ｒｕ：１８．１重量％、Ｎｉ：５．８重量％、Ｈｆ：０．１重量％、Ｎｂ：０．１重量％を含有して残部がＲｈと不可避的不純物からなる組成を有するものを好ましいコーティング材として例示することができる。なお、基材となるＮｉ基超合金の組成が変われば、おのずとＮｉ基超合金の基材と熱力学的に平衡状態にあるγ相、γ’相およびβ相の組成も変わるので、コーティング材の組成範囲は上記の例示に述べたγ、γ’およびβの単相合金組成に固定されるものではない。
As more specific examples, Al: 3.6 wt%, Ta: 6.4 wt%, Mo: 1.8 wt%, W: 1.6 wt%, Re: 5.8 wt%, Cr: 4 8 wt%, Co: 5.7 wt, Ru: 5.2 wt%, Rh: 3.2 wt%, Nb: 1.4 wt%, Hf: 0.1 wt%, with the balance being Ni When a Ni-base superalloy having a composition composed of unavoidable impurities is used as a base material, the composition of a γ single-phase alloy used as a coating material is Al: 2.2 wt%, Ta: 3.0 wt% Mo: 2.6 wt%, W: 1.9 wt%, Re: 9.8 wt%,
Containing Cr: 7.3 wt%, Co: 7.3 wt%, Ru: 6.4 wt%, Rh: 2.33 wt%, Nb: 1.0 wt%, the balance being Ni and inevitable impurities As the composition of the γ ′ single-phase alloy, Al: 5.1 wt%, Ta: 10.1 wt%, Mo: 0.9 wt%, W: 1.2 wt%, Re: 1.5 wt%, Cr: 2.2 wt%, Co: 4.1 wt%, Ru: 3.9 wt%, Rh: 4.1 wt%, Hf: 0.1 wt%, Nb: 1.9 As the composition of the single-phase alloy having a composition containing Ni by weight and the balance consisting of Ni and unavoidable impurities, and Al: 16.5 wt%, Ta: 0.6 wt%, Mo: 0.1 Wt%, W: 0.1 wt%, Re: 0.4 wt%, Cr: 0.7 wt%, Co: 0.5 wt%, Ru: 18.1 wt%, Ni: 5.8 The amount%, Hf: 0.1 wt%, Nb: it is the balance contained 0.1% by weight is exemplified as a preferred coating material a material having a composition consisting of Rh and unavoidable impurities. If the composition of the Ni-base superalloy serving as the base material changes, the composition of the γ-phase, γ'-phase and β-phase, which are in thermodynamic equilibrium with the Ni-base superalloy base material, will naturally change. The composition range is not fixed to the single-phase alloy compositions of γ, γ ′ and β described in the above examples.
上述してきたように、Ｒｈを含有するＮｉ基超合金においては、γ相、γ’相およびβ相の中から選ばれた少なくとも一つの相をコーティング材として使用することによって、耐酸化性、耐高温腐食性、機械的特性の向上が期待できる。それらの中でも、特に、Ｒｈを多く含むβ相合金をコーティング材として用いることによって、耐酸化性にも顕著な効果が認められる。 As described above, in the Ni-base superalloy containing Rh, by using at least one phase selected from the γ phase, γ ′ phase and β phase as a coating material, oxidation resistance, High temperature corrosion and mechanical properties can be expected. Among them, in particular, by using a β-phase alloy containing a large amount of Rh as a coating material, a remarkable effect on oxidation resistance is recognized.
本願発明におけるコーティング方法として、通常実施可能なプラズマ溶射法、高速フレーム溶射法、イオンプレーティング法、ＥＢ−ＰＶＤ法、熱ＣＶＤ法、レーザＣＶＤ法、アルミナイジング法、クロマイジング法、コールドスプレイ法、ウォームスプレイ法などを用いることができる。コーティング材として、基材と熱力学的に平衡状態にあるγ， γ’およびβ相の合金組成の溶射用粉末またはインゴットなどを作製してコーティングすることもできるし、適切な化学試薬を使用して気相から合金層を成長させることもできる。 As a coating method in the present invention, a plasma spraying method, a high-speed flame spraying method, an ion plating method, an EB-PVD method, a thermal CVD method, a laser CVD method, an aluminizing method, a chromizing method, a cold spray method, A warm spray method or the like can be used. As a coating material, it is possible to prepare and coat thermal spraying powders or ingots of alloy compositions of γ, γ 'and β phases that are in thermodynamic equilibrium with the substrate, and use appropriate chemical reagents. Thus, the alloy layer can be grown from the gas phase.
本願発明のコーティングによって、Ｎｉ基超合金耐熱部材の高温下における耐久性を顕著に改善できるが、高温での長時間の耐久性を飛躍的に向上させるためには、合金層の厚さを５μｍから８００μｍの範囲、より好ましくは３０μｍから４００μｍの範囲に制御して用いるのが一般的である。また、基材と熱力学的に平衡状態にあるγ， γ’およびβ相の合金を、基材に対して単層コーティングするのが通常であるが、これらの相を複層でコーティングする方法によっても実施可能である。
以下に、実施例を示しつつ、本願発明の耐熱部材について説明する。
The coating of the present invention can remarkably improve the durability of the Ni-base superalloy heat-resistant member at high temperatures, but in order to dramatically improve long-term durability at high temperatures, the thickness of the alloy layer is 5 μm. To 800 μm, and more preferably 30 μm to 400 μm. In addition, it is usual to coat a single layer of an alloy of γ, γ ′ and β phases in thermodynamic equilibrium with the base material, but a method of coating these phases in multiple layers. Can also be implemented.
The heat-resistant member of the present invention will be described below with reference to examples.
Ａｒ雰囲気中でアークメルト溶解することにより、表１に示す組成のＮｉ基超合金Ｉを溶製した。作製したこの合金をアルゴンガスで封入した石英管に入れた状態で１１００℃×１６８Ｈ加熱保持することによって、表２に示す合金相ａ、ｂ、ｃの組成を持つ各３相（β相、γ’相、γ相）の存在が、合金の組織写真（図１）およびＸ線回折の結果（図２）により確認された。これより、これらの３つの相ａ、ｂ、ｃは熱力学的に平衡状態にあることがわかり、これらの３つの相の組成の間で相互拡散が起こらないことが示された。また、Ｎｉ基超合金IIについても同様の処理を行うことにより、表２に示す合金相ｄ、ｅ、ｆの組成を持つ各３相（β相、γ’相、γ相）の存在が、合金の組織写真（図３）およびＸ線回折の結果（図４）により確認された。これより、これらの３つの相ｄ、ｅ、ｆは熱力学的に平衡状態にあることがわり、これらの３つの相の組成の間で相互拡散が起こらないことが示された。 An Ni-base superalloy I having the composition shown in Table 1 was melted by arc melt melting in an Ar atmosphere. This produced alloy was heated and held at 1100 ° C. × 168 H in a quartz tube sealed with argon gas, thereby forming each of the three phases (β phase, γ, having the composition of alloy phases a, b, and c shown in Table 2. The presence of the 'phase and γ phase) was confirmed by the structure photograph of the alloy (FIG. 1) and the result of X-ray diffraction (FIG. 2). This indicates that these three phases a, b, and c are in a thermodynamic equilibrium state, indicating that no interdiffusion occurs between the compositions of these three phases. In addition, by performing the same process for the Ni-base superalloy II, the presence of each of the three phases (β phase, γ ′ phase, γ phase) having the composition of the alloy phases d, e, and f shown in Table 2, This was confirmed by a structural photograph of the alloy (FIG. 3) and a result of X-ray diffraction (FIG. 4). This indicates that these three phases d, e, and f are in a thermodynamic equilibrium state, indicating that no interdiffusion occurs between the compositions of these three phases.
Ａｒ雰囲気中で表２の合金相ｂとｃ、合金相ｅとｆをそれぞれモル比１対１で混ぜ合わせた２種類の合金をアークメルト溶解することにより作製し、溶体化熱処理を行った後、直径１０ｍｍ、厚さ５ｍｍの試験片を切り出すことによって、表３に記載の２種類の基材ＡおよびＢを作製した。この基材Ａは、合金相ｂとｃを組み合わせて作製しているため、合金相ａ、ｂ、ｃの全てと平衡である。また、基材Ｂについても、合金相ｅとｆを組み合わせて作製しているため、基材Ｂは合金相ｄ、ｅ、ｆの全てと平衡である。表４には、βの単相合金を溶製したコーティング材１及び２の化学組成を示した。 After two types of alloys in which the alloy phases b and c and the alloy phases e and f in Table 2 are mixed at a molar ratio of 1: 1 are prepared by arc melt melting in an Ar atmosphere and solution heat treatment is performed Two types of base materials A and B shown in Table 3 were prepared by cutting out test pieces having a diameter of 10 mm and a thickness of 5 mm. Since this base material A is produced by combining the alloy phases b and c, it is in equilibrium with all of the alloy phases a, b and c. Moreover, since the base material B is also produced by combining the alloy phases e and f, the base material B is in equilibrium with all the alloy phases d, e, and f. Table 4 shows chemical compositions of coating materials 1 and 2 in which a β single-phase alloy was melted.
このようにして切り出した表３の基材Ａを表面研磨した後に、表４のコーティング材１をコーティング処理して実施例１の耐熱部材を作成した。同様に、表３の基材Ｂに対して表４のコーティング材２をコーティング処理して実施例２の耐熱部材を作成した。これらの耐熱部材について、大気中１１００℃で１時間繰り返し酸化試験を３０サイクルまで行い、耐酸化性の試験結果を図５に示す。本願発明のコーティング処理の効果を明らかにするための比較試験として、図５には、コーティング処理をしていない基材Ａおよび基材Ｂの耐酸化性試験結果を、それぞれ参考例１および参考例２として示した。 After the surface of the base material A in Table 3 cut out in this way was polished, the coating material 1 in Table 4 was coated to prepare a heat resistant member of Example 1. Similarly, the base material B of Table 3 was coated with the coating material 2 of Table 4 to prepare a heat resistant member of Example 2. For these heat-resistant members, an oxidation test was repeated up to 30 cycles at 1100 ° C. in the atmosphere for up to 30 cycles, and the results of the oxidation resistance test are shown in FIG. As a comparative test for clarifying the effect of the coating treatment of the present invention, FIG. 5 shows the results of the oxidation resistance test of the base material A and the base material B which were not subjected to the coating treatment. It was shown as 2.
これらの結果から、本願発明のコーティング材は、基材単体に比べて顕著に優れた耐酸化性を有することがわかる。また、前述したように、基材とコーティング材層の間で相互拡散がおこらないことから、基材と熱力学的に平衡状態である物質をコーティングすることにより、この耐熱部材が耐酸化性と高温安定性を兼ね備えた優れた耐熱部材であることが示された。 From these results, it can be seen that the coating material of the present invention has significantly superior oxidation resistance as compared with the base material alone. In addition, as described above, since mutual diffusion does not occur between the base material and the coating material layer, this heat-resistant member is made resistant to oxidation by coating a material that is in a thermodynamic equilibrium state with the base material. It was shown to be an excellent heat-resistant member having high-temperature stability.
Claims (3)
前記Ｒｈを含有するＮｉ基超合金は、Ａｌ：１．０重量％以上１０．０重量％以下、Ｔａ：０重量％以上１４．０重量％以下、Ｍｏ：０重量％以上１０．０重量％以下、Ｗ：０重量％以上１５．０重量％以下、Ｒｅ：０重量％以上１０．０重量％以下、Ｈｆ：０重量％以上３．０重量％以下、Ｃｒ：０重量％以上２０．０重量％以下、Ｃｏ：０重量％以上２０重量％以下、Ｒｕ：０重量％以上１４．０重量％以下、Ｒｈ：０．１重量％以上１０．０重量％以下、Ｎｂ：０重量％以上４．０重量％以下を含有し、残部がＮｉと不可避的不純物からなる組成を有し、
前記コーティングする合金相は、コーティング材成分が重量比で、Ａｌ：１０．０重量％以上２５．０重量％以下、Ｔａ：０重量％以上５．０重量％以下、Ｍｏ：０重量％以上４．０重量％以下、Ｗ：０重量％以上４．０重量％以下、Ｒｅ：０重量％以上４．０重量％以下、Ｈｆ：０重量％以上２．０重量％以下、Ｃｒ：０重量％以上５．０重量％以下、Ｃｏ：０重量％以上４重量％以下、Ｒｕ：１０．０重量％以上３５．０重量％以下、Ｎｉ：０重量％以上１５．０重量％以下、Ｎｂ：０重量％以上２．０重量％以下を含有し、残部がＲｈと不可避的不純物からなる組成を有するβ相および
コーティング材成分が重量比で、Ａｌ：０．５重量％以上１５．０重量％以下、Ｔａ：０重量％以上１５．０重量％以下、Ｍｏ：０重量％以上５．０重量％以下、Ｗ：０重量％以上４．０重量％以下、Ｒｅ：０重量％以上２０．０重量％以下、Ｈｆ：０重量％以上２．０重量％以下、Ｃｒ：０重量％以上１５．０重量％以下、Ｃｏ：０重量％以上１５重量％以下、Ｒｕ：０．０重量％以上１５．０重量％以下、Ｒｈ：０．１重量％以上１０．０重量％以下、Ｎｂ：０重量％以上５．０重量％以下を含有し、残部がＮｉと不可避的不純物からなる組成を有するγ相又はγ’相のうち、少なくとも一種を含む合金相であることを特徴とする耐熱部材。 A heat-resistant member in which an alloy phase is coated on a Ni-based superalloy base material, and has at least a γ-phase, a γ′-phase, and a β-phase having a composition thermodynamically balanced with a Ni-based superalloy containing Rh. In a heat-resistant member coated with an alloy phase containing one kind ,
The Ni-based superalloy containing Rh includes Al: 1.0 wt% to 10.0 wt%, Ta: 0 wt% to 14.0 wt%, Mo: 0 wt% to 10.0 wt% W: 0% to 15.0%, Re: 0% to 10.0%, Hf: 0% to 3.0%, Cr: 0% to 20.0% % By weight or less, Co: 0% by weight to 20% by weight, Ru: 0% by weight to 14.0% by weight, Rh: 0.1% by weight to 10.0% by weight, Nb: 0% by weight to 4% containing 2.0 wt% or less, it has the balance consisting of Ni and unavoidable impurities,
The alloy phase to be coated has a coating material component in a weight ratio of Al: 10.0 wt% or more and 25.0 wt% or less, Ta: 0 wt% or more and 5.0 wt% or less, Mo: 0 wt% or more 4 0.0 wt% or less, W: 0 wt% or more and 4.0 wt% or less, Re: 0 wt% or more and 4.0 wt% or less, Hf: 0 wt% or more and 2.0 wt% or less, Cr: 0 wt% 5.0 wt% or less, Co: 0 wt% or more and 4 wt% or less, Ru: 10.0 wt% or more and 35.0 wt% or less, Ni: 0 wt% or more and 15.0 wt% or less, Nb: 0 The β phase and the coating material component having a composition containing at least 2.0% by weight and the balance consisting of Rh and inevitable impurities, and the weight ratio of Al: 0.5% to 15.0% by weight Ta: 0% by weight or more and 15.0% by weight or less, Mo: 0% by weight or more and 5.0% by weight % By weight or less, W: 0 to 4.0% by weight, Re: 0 to 20.0% by weight, Hf: 0 to 2.0% by weight, Cr: 0 to 15% by weight 0.0 wt% or less, Co: 0 wt% or more and 15 wt% or less, Ru: 0.0 wt% or more and 15.0 wt% or less, Rh: 0.1 wt% or more and 10.0 wt% or less, Nb: 0 A heat-resistant member comprising an alloy phase containing at least one of a γ phase or a γ ′ phase having a composition comprising Ni and unavoidable impurities, the content of which is not less than 5.0% by weight.
前記Ｒｈを含有するＮｉ基超合金は、Ａｌ：１．５重量％以上７．０重量％以下、Ｔａ：２重量％以上１０．０重量％以下、Ｍｏ：０重量％以上４．５重量％以下、Ｗ：０重量％以上１０．０重量％以下、Ｒｅ：０重量％以上８．０重量％以下、Ｈｆ：０重量％以上０．５０重量％以下、Ｃｒ：２．０重量％以上１５．０重量％以下、Ｃｏ：０重量％以上１５．０重量％以下、Ｒｕ：０重量％以上１４．０重量％以下、Ｒｈ：０．３重量％以上８．０重量％以下、Ｎｂ：０重量％以上２．０重量％以下を含有し、残部がＮｉと不可避的不純物からなる組成を有し、
前記コーティングする合金相は、コーティング材成分が重量比で、Ａｌ：１０．０重量％以上２５．０重量％以下、Ｔａ：０重量％以上５．０重量％以下、Ｍｏ：０重量％以上４．０重量％以下、Ｗ：０重量％以上４．０重量％以下、Ｒｅ：０重量％以上４．０重量％以下、Ｈｆ：０重量％以上２．０重量％以下、Ｃｒ：０重量％以上５．０重量％以下、Ｃｏ：０重量％以上４重量％以下、Ｒｕ：１０．０重量％以上３５．０重量％以下、Ｎｉ：０重量％以上１５．０重量％以下、Ｎｂ：０重量％以上２．０重量％以下を含有し、残部がＲｈと不可避的不純物からなる組成を有するβ相および
コーティング材成分が重量比で、Ａｌ：０．５重量％以上１５．０重量％以下、Ｔａ：０重量％以上１５．０重量％以下、Ｍｏ：０重量％以上５．０重量％以下、Ｗ：０重量％以上４．０重量％以下、Ｒｅ：０重量％以上２０．０重量％以下、Ｈｆ：０重量％以上２．０重量％以下、Ｃｒ：０重量％以上１５．０重量％以下、Ｃｏ：０重量％以上１５重量％以下、Ｒｕ：０．０重量％以上１５．０重量％以下、Ｒｈ：０．１重量％以上１０．０重量％以下、Ｎｂ：０重量％以上５．０重量％以下を含有し、残部がＮｉと不可避的不純物からなる組成を有するγ相又はγ’相のうち、少なくとも一種を含む合金相であることを特徴とする耐熱部材。 A heat-resistant member in which an alloy phase is coated on a Ni-based superalloy base material, and has at least a γ-phase, a γ′-phase, and a β-phase having a composition thermodynamically balanced with a Ni-based superalloy containing Rh. In a heat-resistant member coated with an alloy phase containing one kind ,
The Ni-based superalloy containing Rh includes : Al: 1.5 wt% to 7.0 wt%, Ta: 2 wt% to 10.0 wt%, Mo: 0 wt% to 4.5 wt% W: 0 wt% or more and 10.0 wt% or less, Re: 0 wt% or more and 8.0 wt% or less, Hf: 0 wt% or more and 0.50 wt% or less, Cr: 2.0 wt% or more 15 0.0 wt% or less, Co: 0 wt% or more and 15.0 wt% or less, Ru: 0 wt% or more and 14.0 wt% or less, Rh: 0.3 wt% or more and 8.0 wt% or less, Nb: 0 containing more wt% 2.0 wt% or less, it has the balance consisting of Ni and unavoidable impurities,
The alloy phase to be coated has a coating material component in a weight ratio of Al: 10.0 wt% or more and 25.0 wt% or less, Ta: 0 wt% or more and 5.0 wt% or less, Mo: 0 wt% or more 4 0.0 wt% or less, W: 0 wt% or more and 4.0 wt% or less, Re: 0 wt% or more and 4.0 wt% or less, Hf: 0 wt% or more and 2.0 wt% or less, Cr: 0 wt% 5.0 wt% or less, Co: 0 wt% or more and 4 wt% or less, Ru: 10.0 wt% or more and 35.0 wt% or less, Ni: 0 wt% or more and 15.0 wt% or less, Nb: 0 The β phase and the coating material component having a composition containing at least 2.0% by weight and the balance consisting of Rh and inevitable impurities, and the weight ratio of Al: 0.5% to 15.0% by weight Ta: 0% by weight or more and 15.0% by weight or less, Mo: 0% by weight or more and 5.0% by weight % By weight or less, W: 0 to 4.0% by weight, Re: 0 to 20.0% by weight, Hf: 0 to 2.0% by weight, Cr: 0 to 15% by weight 0.0 wt% or less, Co: 0 wt% or more and 15 wt% or less, Ru: 0.0 wt% or more and 15.0 wt% or less, Rh: 0.1 wt% or more and 10.0 wt% or less, Nb: 0 A heat-resistant member comprising an alloy phase containing at least one of a γ phase or a γ ′ phase having a composition comprising Ni and unavoidable impurities, the content of which is not less than 5.0% by weight.
前記Ｒｈを含有するＮｉ基超合金は、Ａｌ：１．５重量％以上７．０重量％以下、Ｔａ：２重量％以上１０．０重量％以下、Ｍｏ：０重量％以上４．５重量％以下、Ｗ：０重量％以上１０．０重量％以下、Ｒｅ：０重量％以上８．０重量％以下、Ｈｆ：０重量％以上０．５０重量％以下、Ｃｒ：２．０重量％以上１５．０重量％以下、Ｃｏ：０重量％以上１５．０重量％以下、Ｒｕ：０重量％以上１４．０重量％以下、Ｒｈ：０．３重量％以上８．０重量％以下、Ｎｂ：０重量％以上２．０重量％以下を含有し、残部がＮｉと不可避的不純物からなる組成を有し、
前記コーティングする合金相は、コーティング材成分が重量比で、Ａｌ：１２．０重量％以上２０．０重量％以下、Ｔａ：０．３重量％以上２．０重量％以下、Ｍｏ：０重量％以上２．０重量％以下、Ｗ：０重量％以上２．０重量％以下、Ｒｅ：０重量％以上２．０重量％以下、Ｈｆ：０重量％以上０．５０重量％以下、Ｃｒ：０．０重量％以上３．０重量％以下、Ｃｏ：０重量％以上２．０重量％以下、Ｒｕ：１５重量％以上３０．０重量％以下、Ｎｉ：０．１重量％以上１０．０重量％以下、Ｎｂ：０重量％以上１．０重量％以下を含有し、残部がＲｈと不可避的不純物からなる組成を有するβ相の合金であることを特徴とする耐熱部材。
A heat-resistant member in which an alloy phase is coated on a Ni-based superalloy base material, and has at least a γ-phase, a γ′-phase, and a β-phase having a composition thermodynamically balanced with a Ni-based superalloy containing Rh. In a heat-resistant member coated with an alloy phase containing one kind ,
The Ni-based superalloy containing Rh includes : Al: 1.5 wt% to 7.0 wt%, Ta: 2 wt% to 10.0 wt%, Mo: 0 wt% to 4.5 wt% W: 0 wt% or more and 10.0 wt% or less, Re: 0 wt% or more and 8.0 wt% or less, Hf: 0 wt% or more and 0.50 wt% or less, Cr: 2.0 wt% or more 15 0.0 wt% or less, Co: 0 wt% or more and 15.0 wt% or less, Ru: 0 wt% or more and 14.0 wt% or less, Rh: 0.3 wt% or more and 8.0 wt% or less, Nb: 0 containing more wt% 2.0 wt% or less, it has the balance consisting of Ni and unavoidable impurities,
In the alloy phase to be coated , the coating material component is in a weight ratio of Al: 12.0 wt% to 20.0 wt%, Ta: 0.3 wt% to 2.0 wt%, Mo: 0 wt% 2.0 wt% or less, W: 0 wt% or more, 2.0 wt% or less, Re: 0 wt% or more, 2.0 wt% or less, Hf: 0 wt% or more, 0.50 wt% or less, Cr: 0 0.0 wt% or more and 3.0 wt% or less, Co: 0 wt% or more and 2.0 wt% or less, Ru: 15 wt% or more and 30.0 wt% or less, Ni: 0.1 wt% or more and 10.0 wt% % or less, Nb: 0 contained wt% to 1.0 wt% or less, the heat member, wherein the balance of the alloy of the β-phase having a composition consisting of Rh and unavoidable impurities.
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|---|---|---|---|---|
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