JP7082799B2 - 合金構造体 - Google Patents
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Description
本発明はこのような現状に鑑み、例えば内燃機関の点火用プラグ耐熱性構造体や、この表面を被覆する合金膜として使用するのに好適な合金構造体を提供することを目的とする。
前記3種の白金族元素の原子濃度の差が20at%未満の範囲にあり、前記3種の白金族元素とNiとが固溶した樹枝状晶及び樹枝状晶枝間組織を有し、前記樹枝状晶の領域ではイリジウム(Ir)とロジウム(Rh)が富化し、前記樹枝状晶枝間組織ではニッケル(Ni)と白金(Pt)が富化しており、常温でのビッカース硬さが280Hv以上であることを特徴とする。
前記3種の白金族元素、及びNiの原子濃度の差が15at%未満の範囲にあり、前記3種の白金族元素、前記Co、Ag、Alの何れか1種の元素、及びNiとが固溶した樹枝状晶及び樹枝状晶枝間組織を有し、前記樹枝状晶の領域ではイリジウム(Ir)とロジウム(Rh)が富化し、前記樹枝状晶枝間組織ではニッケル(Ni)、前記Co、Ag、Alの何れか1種の元素、及び白金(Pt)が富化しており、常温でのビッカース硬さが280Hv以上、1000℃でのビッカース硬さが10Hv以上であることを特徴とする。
(4) 本発明の合金構造体において、好ましくは、前記樹枝状晶での平均結晶粒径が、100μm以下であるとよい。
おいて、耐熱構造体そのものか、その構造体表面を被覆する合金膜として使用するのに好
適な合金構造体を提供できる。
白金族系高エントロピー合金の成分組成は例えば以下の範囲とすることが望ましい。以下、基材の成分組成における「%」は特に断らない限り「原子%」を意味する。
なお、合金構造体は、コバルト(Co)、銀(Ag)、アルミニウム(Al)からなる元素群から選択される少なくとも1種の元素をさらに含んでいてもよい。組成比率の詳細は後で説明する。
したがって、固溶強化の作用を活かし、かつ悪影響を避けるためには、Niの添加量を40at%未満とするとよい。
合金構造体は、例えば5元合金の場合は、白金族元素のうち任意の3種の元素、Co、Ag、Alのうち任意の1種の元素、及びNiを5at%以上30at%以下の原子濃度の範囲で実質的に等原子比率で含有させるとよい。ただし、AgとAlを含有させる場合には、AgとAlについては3at%以上15at%以下の原子濃度の範囲で含有させるとよい。
Crを5at%以上30at%以下、白金族元素のうち任意の3種の元素及びNiを5at%以上30at%以下の原子濃度の範囲で実質的に等原子比率で含有させることも可能である。好ましくは、白金族元素のうち任意の3種の元素及びNiは15at%以上23.75at%以下であるとよい。
Feを5at%以上30at%以下、白金族元素のうち任意の2種の元素、Cr及びNiを5at%以上30at%以下の原子濃度の範囲で実質的に等原子比率で含有させることも可能である。Feは、添加量が多いと高温酸化が避けられず、合金構造体表面に酸化スケールを形成したり、内部酸化したりする。さらには、添加量が多いと合金が過度に脆化し、加工が困難となる弊害もある。好ましくは、白金族元素のうち任意の3種の元素及びNiは15at%以上23.75at%以下であるとよい。
合金構造体に含まれるAgの原子濃度が15at%以上であると、高温における合金構造体の機械的強度が過度に低下する恐れが低く、他方、合金構造体に含まれるAgの原子濃度が3at%以下であると、合金構造体の主相にAgが固溶するため、合金材の延性が低下する恐れが低い。
合金構造体に含まれるAlの原子濃度が3at%以下であると、高温における合金構造体の機械的強度が過度に低下する恐れが高く、他方、合金構造体に含まれるAlの原子濃度が15at%以上であると、合金構造体の主相にAlが固溶するため、合金材の延性が低下する恐れが高い。
Ω=TmΔSmix/lΔHmixl)
Tm=Σn i=1xi(Tm)i
Ω>1は、混合エントロピーTΔSmixからの寄与が、固溶体を形成するためのΔHmixの寄与を超えることを意味する。
合金組織的に検討すると、本発明の合金構造体のうち、特に等モルのIrNiPtRhおよびIrNiPtRhCoは、HEAの幾何学的および熱力学的考察に従って単結晶のFCC固溶体として形成される。一方、混合エンタルピーの対の方が大きいため、IrNiPtRhAg0.5およびIrNiPtRhAl0.5にはそれぞれFCC2およびL12γ’相が形成される。
Claims (4)
- ロジウム(Rh)、イリジウム(Ir)、白金(Pt)からなる3種の白金族元素と、残部をニッケル(Ni)ならびに不可避的不純物からなると共に、前記3種の白金族元素とNiをそれぞれ5at%以上40at%以下の原子濃度の範囲で含有し、
前記3種の白金族元素の原子濃度の差が20at%未満の範囲にあり、
前記3種の白金族元素とNiとが固溶した樹枝状晶及び樹枝状晶枝間組織を有し、前記樹枝状晶の領域ではイリジウム(Ir)とロジウム(Rh)が富化し、前記樹枝状晶枝間組織ではニッケル(Ni)と白金(Pt)が富化しており、
常温でのビッカース硬さが280Hv以上であることを特徴とする合金構造体。 - ロジウム(Rh)、イリジウム(Ir)、白金(Pt)からなる3種の白金族元素と、
コバルト(Co)、銀(Ag)、アルミニウム(Al)からなる元素群から選択される1種の元素と、
残部をニッケル(Ni)ならびに不可避的不純物からなると共に、前記3種の白金族元素とNiをそれぞれ5at%以上30at%以下の原子濃度の範囲で含有すると共に、Coについて含有する場合はCoを5at%以上30at%以下の原子濃度の範囲で含有し、Ag又はAlについて含有する場合はAg又はAlを3at%以上15at%以下の原子濃度の範囲で含有し、
前記3種の白金族元素、及びNiの元素の原子濃度の差が15at%未満の範囲にあり、
前記3種の白金族元素、前記Co、Ag、Alの何れか1種の元素、及びNiとが固溶した樹枝状晶及び樹枝状晶枝間組織を有し、前記樹枝状晶の領域ではイリジウム(Ir)とロジウム(Rh)が富化し、前記樹枝状晶枝間組織ではニッケル(Ni)、前記Co、Ag、Alの何れか1種の元素、及び白金(Pt)が富化しており、
常温でのビッカース硬さが280Hv以上であることを特徴とする合金構造体。 - 前記樹枝状晶及び樹枝状晶枝間組織が、面心立方格子又は体心立方格子の結晶構造を有することを特徴とする請求項1又は2に記載の合金構造体。
- 前記樹枝状晶での平均結晶粒径が、100μm以下であることを特徴とする請求項1又は2に記載の合金構造体。
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