JPH02213438A - ニッケル―アルミニウム合金 - 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】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、ニッケル−アルミニウム（ＮｔＡｌ）をベー
スとした金属間化合物に関する。

［従来の技術］ 耐熱材料は、ガスタービンエンジン等に広く使用されて
いるが、このうち、金属間化合物の存在が注目を集めて
いる。これらは、特異的で狭い組成範囲と、一般に規則
正しい構造を有している。

典型的な金属間化合物として、ｌ（ｉ、Ａ１．ＮｌＡｌ
、ＴｉＡｌが挙げられる。金属間化合物は、その良好な
強度としばしば非常に高い融点を持つ点で特徴的な材料
である。

［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、−船釣に、これらの金属間化合物の延性
及び破壊靭性は、低温域においては低い。

即ち、これらの化合物は、１０００°Ｆ以上の温度にお
いてしばしば大きな延性を有するのに比べ、室温では、
その延性は殆ど無く、破壊靭性も非常に低くなる。この
ことは、これらの金属間化合物は、高温では、その特性
によりガスタービンエンジン等に応用できても、低温に
おいては、その延性と靭性の欠如により、製造時、ある
いは定期運行する際の運行開始時や冷却時に損傷を受け
やすく、実用上若干の問題がある。

従って、本発明の目的は、比較的低温において、有用な
延性及び靭性を有するＮｉＡｌ型の金属間化合物の製造
方法を提供することにある。

また、本発明のもう一つの目的は、ＮｉＡ１に添加混合
することによりて、その延性及び靭性を向上させる効果
を有する合金元素を開示することにある。

［課題を解決するための手段］ 上記目的を達成するために、本発明によるニッケル−ア
ルミニウム合金は、２０ｖｏ１．５以上のマルテンサイ
ト組織形成能を有し、三元合金状態図において、成分元
素の組成が、原子％で、ニッケル６１％−アルミニウム
３８％−コバル）１％と、ニッケル７２％−アルミニウ
ム２７％−コバルト１％と、ニッケル３５％−アルミニ
ウム２５％−コバルト４０％と、ニッケル２７％−アル
ミニウム３５％−コバルト３８％である点を結んだ領域
内から、それぞれの合金元素の組成を選択し、合金する
。

このとぎ、コバルトは、１乃至４０原子％添加すること
が望ましいが、最適には、１０乃至４０原子％添加する
。

［作用コ 上記のように構成されたニッケル−アルミニウム合金は
、マルテンサイト変態に対する感受性の高いＮｉＡ１構
造を形成する合金元素を十分な量添加することによって
、室温における降伏強度が向上する。また、コバルトを
合金に添加することによって、降伏強度の増大と同様に
、破壊靭性を２倍乃至３倍に向上する。

［実施例］ 以下に、上記した本発明の特徴の詳細を、添付する図面
を参照しながら、好適な実施例において具体的に説明す
る。

図は、ニッケルーコバルト−アルミニウムの三元合金状
態図の一部であり、点線で囲んだ領域は、本発明の組成
領域を示すものである。この領域は、表１に示すとおり
の組成比を有するＩ、■、■、■の４点によって形成さ
れる。ここで、特記しない限り、組成比は総て原子％で
ある。尚、本発明の目的を達成するためには、１０原子
％以上のコバルトが存在することが望ましい。

本発明の金属間化合物では、ニッケル−アルミニウム合
金内に、ＮｉＡｌ型構造組織と共にかなりの量のマルテ
ンサイト組織が見られるが、好適には、およそ２０乃至
１００ｖｏ１．％のマルテンサイト組織が形成されるの
が望ましい。マルテンサ態は、合金を凝固点以下に冷却
した時、あるいは、凝固後にストレスをかけることによ
ってさらに室温以下にまで冷却した時に、合金内で起こ
る現象である。

本図は、また、これらの合金のマルテンサイト変態が始
まる温度をそれぞれ実線で示している。

材料を室温まで冷却する際に、マルテンサイト変態開始
点（以下Ｍｓ点と表記する）が室温以上である合金は、
総て熱力学的に望ましい範囲でマルテンサイト化する。

Ｍｓ点が室温以下である合金は、変態が起きるまで冷却
する。マルテンサイト変態は、無拡散変態であり、変態
点において、瞬時に変態す・る。

表２は、本発明による四種の合金の構成成分と、合金相
の構造及び室温で析出するこれらの相の比率を示すもの
である。ここで、Ａｌ１は、オーステナイト（ｆｃｃ：
面心立方構造をとる）化が始まる温度即ちマルテンサイ
ト変態終了点ＭｆＳＡｆは、オーステナイト化終了点即
ちマルテンサイト変態開始点Ｍ８を示している。

合金Ａは、室温においては、表示のような相を有し、マ
ルテンサイト組織は見られなかった。しかし、合金Ａは
、機械テスト間に変態を誘導するようなストレスをかけ
れば、マルテンサイト変態を起こす感受性の高い構造を
とっていた。合金Ｂ。

Ｃ，Ｄは、かなりの量のＬｌｏ型マルテンサイト組織を
包含していた。

次に合金Ａ、Ｂ、Ｃをコバルト無添加の二種のニッケル
−アルミニウム合金と、コバルトを添加した本発明の範
囲外のニッケル−アルミニウム合金と共に、破壊靭性及
び引張りの二種の機械テストにかけた。結果を表３に示
す。表３から明らかなように、純粋なニッケル−アルミ
ニウム合金や発明外の合金が、室温において、５Ｋｉｃ
（ｋｓｉ）以下の非常に低い破壊靭性、８０ｋｇ１以下
の降伏怪度を示したのに比べ、本発明の合金は、室温で
、８Ｋｉｃ（ｋｓｉ）以上の破壊靭性、１００ｋｓｉ以
上の降伏強度を示した。従って、本発明による合金は、
マルテンサイト組織の存在によって、比較的高い破壊靭
性と降伏強度（延性）を獲得できたことがわかる。破壊
靭性や延性に及ぼすマルテンサイト組織の効果は、他の
金属間化合物、主としてＮｉＴｉ系の金属間化合物にも
見られる。しかしながら、金属間化合物系の殆どは、マ
ルテンサイト組織が存在したとしても、破壊靭性や延性
には何の効果も見られない。

［発明の効果］ 本発明により、およそ２０ｖｏ　１．％以上のマルテン
サイト組織が存在し、あるいは何等かのストレスをかけ
ることによって、上記のマルテンサイト組織を形成し得
る組成領域のニッケル−アルミニウム合金から、所望の
組成比を選択し、これに１乃至４’Ｏ原子％、好適には
１０乃至４０原子％のコバルトを添加することによって
、ニッケル−アルミニウム合金内に形成される金属間化
合物の低温（例えば室温）における破壊靭性及び延性を
向上させることができる。

なお、本発明の適応は、例示された実施例に限られるも
のでなく、特許請求の範囲に述べた本発明の主旨を逸脱
しない範囲での総ての変形例において、実施し得るもの
である。

【図面の簡単な説明】

添付した図面は、本発明の組成を示す部分的なニッケル
ーコバルト−アルミニウムの三元合金状態図であり、ま
た、各合金におけるマルテンサイト変態開始点を示す概
略図である。 人−−Ｌ ■ ■ ■ Ｎｉ 組成（原子％） Ｎｉ　　　Ｃｏ　　　Ａ） 変態点 （”Ｃ） ｓ　　Ａｒ −ＴＯ−５５ Ｂ　４４．７５ ３１）　０．２５１７５ 室温における ８０％　（Ｎｉ、ＣｏＸＣｏＡ１）、Ｂｔ２ｆ正 ９５％Ｎ１（Ａ１．Ｃｏ）。 Ｌｌｏ型マルテンサイト Ｎｉ　Ｃｏ　２０Ａ１ ７５％Ｎ１（ＡＩ、Ｃｏ）。 Ｌｌｏ型マルテンサイト ２　　ＮｉＣｏ　　ＡｌＣｏ　　Ｌｉ ６５％　（Ｎｘ、ＣｏＸＣｏ、ＡＩ）、Ｂｔ２０％Ｎ１
（ＡＩ、Ｃｏ）。 ＬｉＣａマルテンサイト Ｉ　　ＮｉＣｏ　　　ｌｃＯＬｉ

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）２０ｖｏｌ．％以上のマルテンサイト組織形成能
   を有し、成分元素の組成が、三元合金状態図において、 原子％で、ニッケル６１％−アルミニウム３８％−コバ
   ルト１％と、 ニッケル７２％−アルミニウム２７％−コバルト１％と
   、 ニッケル３５％−アルミニウム２５％−コバルト４０％
   と、 ニッケル２７％−アルミニウム３５％−コバルト３８％
   である点で囲まれる領域内から選択される組成を有する
   ことを特徴とする、ニッケル−アルミニウム合金。
2. （２）１乃至４０原子％のコバルトを添加することを特
   徴とする、ニッケル−アルミニウム合金の製造方法。
3. （３）前記コバルトの添加量が、１０乃至４０原子％で
   あることを特徴とする、請求項第２項に記載のニッケル
   −アルミニウム合金の製造方法。
4. （４）２０ｖｏｌ．％以上のマルテンサイト組織形成能
   を有し、２７乃至７２原子％のニッケルと、２５乃至３
   ８原子％のアルミニウムと、１乃至４０原子％のコバル
   トから形成されることを特徴とするニッケル−アルミニ
   ウム合金。