JPH02190437A - ハフニウム含有ニオブ‐チタン‐アルミニウム高温用合金 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 【発明の背景１ この発明は、−量的に高温構造用合金および成型品に関
し、より詳細には、ニオブ、チタンおよびアルミニウム
をベース（基）とし、ハフニウムを添加した合金に関す
る。ニオブ、チタンおよびアルミニウムをベース（基）
にするとは、合金の主要成分が、ニオブ、チタンおよび
アルミニウムであることをいう。 高温度で高強度を有する金属には数多くの用途がある０
本発明による合金の特徴は、高温度で高強度を有する他
に、密度が６〜６．５ｇ／ｃｍ’（ｇ／ｃｃ）程度で比
較的小さいということである。 高温用合金および特に高温度で高強度を示す合金の分野
では、これら合金から構成できる実地用途を決定する数
多くの重要事項がある。その一つは、合金を使用しなけ
ればならない環境に対する合金の適合性である。その環
境が大気中である場合には、この重要事項は合金の酸化
あるいは耐酸化性の問題になる。 さらに考慮すべき事項としては合金の密度がある。高温
用途に一般的に使用されている合金群の一つは鉄基、ニ
ッケル基およびコバルト基超合金のグループである１本
明細書で使用している用語“ベース（基）”とは合金の
主要成分がそれぞれ鉄、ニッケルあるいはコバルトであ
ることをいう。 これらの超合金の密度は８〜９　ｇ　／　ｃ　ｍ　’程
度で比較的大きい、高温度で高強度を有するが密度の著
しく小さい合金を提供するため、従来から研究開発努力
・がなされてきた。 この分野で使用される既存の金属候補材料は分類が可能
であり、このようなグループ化の例を第１図のグラフに
示す。 第１図について説明する４図中の縦座標は合金の密度で
、横座標は合金が航空機エンジンに有用な構造用特性を
保持できる最高温度である。この図に示した先行技術の
合金について、密度と使用温度が低下する順に考察する
。 第１図について説明すると、最大の密度と最高の使用温
度を有する材料はｒＮｂ−基」とマークされた包路線で
囲まれた合金であり、図の上部右側コーナーに記載しで
ある。密度の範囲は約８゜７から約９．７ｇ／ｃｍ’ま
でであり、使用温度は２２００”Ｆ未満から約２６００
″Ｆの範囲にわたる。 さらに第１図について説明する。先行技術の鉄基、ニッ
ケル基およびコバルト基超合金のグループの密度はその
次に大きく、使用可能温度範囲は約５００？から約２２
００℃までに及んでいる。 先行技術の合金でさらに密度の小さいグループはチタン
基合金である６図から明らかなように、これらの合金は
超合金より密度は著しく小さいが、使用温度も著しく低
く、約２００’Ｆから約９００Ｆの範囲にある。 先行技術の合金の最後で密度が最も小さいグループはア
ルミニウム基合金である１図から明らかなように、これ
らの合金は一般的に密度が著しく小さい、融点が低いた
め、その使用可能温度範囲も比較的低い。 チタン基台金の有用性は、−量的にはアルミニウム基合
金よりも高いが、超合金よりも低い温度範囲にわたって
いる。 新規な一連の合金を追加して図示しであるが、この合金
はチタン基合金よりも密度は大きいが、超合金よりも密
度の小さい合金組成物の包絡線内にある。これら新規な
合金のいくつかの有用温度範囲は超合金の温度範囲を越
える可能性がある。 本発明による合金の密度と有用温度の範囲は第１図に例
示する大きい方の包路線内にあり、特に大きい方の包絡
線の左半分の小さな斜線部類域内にある。これらの新規
な合金はニオブ−チタン−アルミニウム基によって構成
される。 【発明の概Ｉｆ）） 従って、この発明の目的の一つは、重量の割合に高温度
で実質的な強度を有する合金系を提供することである。 また、この発明の他の目的は、高温用途に現在使用され
ている部材の重量を低減することにある。 この発明のさらに目的とするところは、高温度で高強度
が要求される場合に使用可能な合金を提供することにあ
る。 この発明のそれ以外の目的の一部は、次に詳述する説明
の中で明瞭になり、またその一部は指摘されるだろう。 広義には、この発明の上記のような特徴は、次のように
原子％で表示する組成を有する合金を提供することによ
って達成できる。 （この頁以下余白） する第２図のグラフから推論できるように、合金の諸性
質を実質的に改善するのに効果的である。 （実施例１および２） 二種類の合金試料を第１表に示す組成になるように通常
の冶金学的工程で調整した。 本明細書で使用している“主要残部”とは、合金の残部
中のニオブの他に性質上および／または量的にも合金の
有益な特徴に悪影響を与えない少量の不純物および不可
避的混入の元素が存在してもよいということを意味する
。 【実施例】 添付の図面を参照し、以下に詳述する実施例の説明で本
発明を明瞭に理解できる。 この発明によれば、特定の原子比率でニオブ、チタン、
およびアルミニウムをベース（基）とし、ハフニウムを
少量添加した合金が提供される。添加されたハフニウム
が存在するので、以下に説明第１表 通常の引張試験装置を作製し、これら合金の引張特性を
通常の引張試験装置と通常の方法で測定した。試験結果
を第２表に示す。 （この頁以下余白） 第２表 第２図の試験データから明らかなように、本発明による
合金は、絞り値Ｒが実施例１および実施例２の合金につ
いてそれぞれ１．５％と１，７％という望ましい有益な
常温延性を有している。絞り値は温度上昇と共に増大し
、９００℃以上の温度では、かなり高い値になる。 第２図で、実施例１および実施例２の合金のデータをニ
オブ−チタン合金（３７原子％ニオブ）及びニオブ−チ
タン−アルミニウム合金（４０原子％ニオブおよび２０
原子％アルミニウム）のデータと比較している。アルミ
ニウムを添加すると常温から１２００℃までのほとんど
の全温度範囲にわたって実質的に有益である。実施例１
および実施例２のようにニオブ−チタン−アルミニウム
合金に更にハフニウムを添加すると、特に４００℃から
９００℃（７４０’Ｆから１６５０１’）の中間温度範
囲で非常に著しい強化効果が得られる。 例えば、７６０℃では、実施例２の合金はハフニウム無
添加合金よりも３５％強化されており、実施例１の合金
はハフニウム無添加合金に比べて５０％強化されている
。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明による合金の密度を、数種類の異なる
合金の密度に対してプロットしたグラフである。 第２図は、本発明による合金を含めた数多くの合金組成
物について耐力（ｋｓｉ）を温度（”Ｃ）に対してプロ
ットしたグラフである。 出願人　　ゼネラルエレクトリックカンパニイ復代理人
　鴨　１）朝　雄 遍ＵＣ’ｃ） １支（０Ｆ） Ｆｔ’ｇ、　／ １友Ｃ’Ｃ） Ｆｔ″１

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）約４０原子％〜約４８原子％のチタン、約１２原
   子％〜約２２原子％のアルミニウム、約０．５原子％〜
   約６原子％のハフニウム、及び主要残部のニオブの組成
   を有するハフニウム含有ニオブ−チタン−アルミニウム
   合金。
2. （２）ハフニウム濃度が１．５原子％と５原子％との間
   にある請求項（１）に記載の合金。
3. （３）ハフニウム濃度が３原子％と５原子％との間にあ
   る請求項（１）に記載の合金。
4. （４）アルミニウム濃度が１４原子％と２０原子％との
   間にあり、しかもハフニウム濃度が１．５原子％と５原
   子％との間にある請求項（１）に記載の合金。