JPH03267343A - 耐酸化性の優れたＮｉ↓３（Ｓｉ，Ｔｉ）基材料 - Google Patents
耐酸化性の優れたＮｉ↓３（Ｓｉ，Ｔｉ）基材料Info
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- JPH03267343A JPH03267343A JP6542390A JP6542390A JPH03267343A JP H03267343 A JPH03267343 A JP H03267343A JP 6542390 A JP6542390 A JP 6542390A JP 6542390 A JP6542390 A JP 6542390A JP H03267343 A JPH03267343 A JP H03267343A
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Landscapes
- Heat Treatments In General, Especially Conveying And Cooling (AREA)
- Ceramic Products (AREA)
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。
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〉
この発明は、高温強度並びに耐酸化性の優れた“金属間
化合物Ｎｉ：＋Ｓｉを基とする材料（合金）”に関する
もである。
化合物Ｎｉ：＋Ｓｉを基とする材料（合金）”に関する
もである。
く背景技術〉
従来、航空機や自動車用エンジンや工業用ガスタービン
エンジンのローター材等の如き高温高荷重負荷部材料に
は主として析出硬化型のＮ１基耐熱合金が適用されてき
たが、最近、−段と優れた高温強度を有する材料に対す
る要求が強まってきたことから、金属間化合物を基とす
る耐熱材料の開発が注目を浴びるようになってきた。そ
して、これまでにも種々の金属間化合物系耐熱材料の研
究が行われてきたが、未だ広範に実用化し得る材料が見
出されてはいない。
エンジンのローター材等の如き高温高荷重負荷部材料に
は主として析出硬化型のＮ１基耐熱合金が適用されてき
たが、最近、−段と優れた高温強度を有する材料に対す
る要求が強まってきたことから、金属間化合物を基とす
る耐熱材料の開発が注目を浴びるようになってきた。そ
して、これまでにも種々の金属間化合物系耐熱材料の研
究が行われてきたが、未だ広範に実用化し得る材料が見
出されてはいない。
ところで、耐熱材料に求められる特性としては第１に“
高温強度に優れること”を挙げなければならないが、“
耐酸化性に優れること”や“加工性が良好であること”
も重要な特性の１つになっている。しかしながら、これ
まで検討されてきた金属間化合物系耐熱材料では、高温
強度の点では成る程度のレベルを満たすものの、耐酸化
性や延性面が十分でなかったりその特性動向が把握でき
ないと言った問題が障害となって実用材料として道が閉
ざされる場合が非常に多かった。
高温強度に優れること”を挙げなければならないが、“
耐酸化性に優れること”や“加工性が良好であること”
も重要な特性の１つになっている。しかしながら、これ
まで検討されてきた金属間化合物系耐熱材料では、高温
強度の点では成る程度のレベルを満たすものの、耐酸化
性や延性面が十分でなかったりその特性動向が把握でき
ないと言った問題が障害となって実用材料として道が閉
ざされる場合が非常に多かった。
このようなことから、本発明が目的としたのは、より高
性能な耐熱材料としての可能性が推測される金属間化合
物系材料の広範な実用化を目指し、優れた高温強度を維
持したままで良好な耐酸化性や延性をも発揮する金属間
化合物基材料の存在の有無を追求す、ることであった。
性能な耐熱材料としての可能性が推測される金属間化合
物系材料の広範な実用化を目指し、優れた高温強度を維
持したままで良好な耐酸化性や延性をも発揮する金属間
化合物基材料の存在の有無を追求す、ることであった。
〈課題を解決するための手段〉
そこで、本発明者等は上記目的を達成すべく数多くの実
験を繰り返しながら様々な角度からの研究を重ねた結果
、次のような知見を得るに至ったのである。即ち、 ａ） Ｌ１２型金属間化合物であるＮｉ、Ｓｉに置換型
元素Ｔｉを含有させた“Ｎｉ３（Ｓｉ、Ｔｉ）″は広い
温度域に亘って優れた強度特性を示す上、このＮｉ３（
Ｓｉ、Ｔｉ）材料に適量のＢを添加するとその高温強度
が更に向上し、これからの耐熱材料に予想される要求強
度レベルを十分に満たすようになること。
験を繰り返しながら様々な角度からの研究を重ねた結果
、次のような知見を得るに至ったのである。即ち、 ａ） Ｌ１２型金属間化合物であるＮｉ、Ｓｉに置換型
元素Ｔｉを含有させた“Ｎｉ３（Ｓｉ、Ｔｉ）″は広い
温度域に亘って優れた強度特性を示す上、このＮｉ３（
Ｓｉ、Ｔｉ）材料に適量のＢを添加するとその高温強度
が更に向上し、これからの耐熱材料に予想される要求強
度レベルを十分に満たすようになること。
ｂ）更に、このＢ含有Ｎｉｓ （Ｓｉ、 Ｔｉ）材料は
優れた耐酸化性をも示し、耐熱材料として非常に望まし
い特性を具備していること。
優れた耐酸化性をも示し、耐熱材料として非常に望まし
い特性を具備していること。
ｃ）シかも、上記Ｂ含有Ｎｉ３（Ｓｉ、Ｔｉ）材料に置
換型元素であるＨｆの適量を添加すると伸び値の急落点
がより高温側に移動することとなり、優れた強度特性及
び耐酸化性を維持したままで良好な高温延性を示すよう
になること。
換型元素であるＨｆの適量を添加すると伸び値の急落点
がより高温側に移動することとなり、優れた強度特性及
び耐酸化性を維持したままで良好な高温延性を示すよう
になること。
即ち、第１図はＮｉ３（Ｓｉ、Ｔｉ） ＋Ｈｆ ＋ Ｂ
材料（Ｎｉａ。
材料（Ｎｉａ。
Ｓｉ＋ｏＴｉｑＨｆ＋ ＋５０ｐｐｍＢ材料）の温度と
伸びとの関係を示したグラフであるが、この第１図から
も、Ｂ、Ｈｆ含有Ｎｉ３（Ｓｉ、Ｔｉ）材料は高温域に
おいても良好な伸びを発揮することが分かる。
伸びとの関係を示したグラフであるが、この第１図から
も、Ｂ、Ｈｆ含有Ｎｉ３（Ｓｉ、Ｔｉ）材料は高温域に
おいても良好な伸びを発揮することが分かる。
また、第２図はＮ１５（Ｓｉ、Ｔｉ） ＋ ｔｌｆ ＋
Ｂ材料（Ｎｉａ。
Ｂ材料（Ｎｉａ。
５ｉＩｏＴｉＪｆｌ ＋ ５０ｐｐｍＢ材料）の温度と
耐力との関係を示したグラフであるが、この第２図で示
されるように、Ｈｆを添加したＢ含有Ｎｉ３（Ｓｉ、
Ｔｉ）材料であってもその強度特性はハステロイＸ（商
品名）や５ＵＳ３１６ステンレス鋼に比べて著しく高い
ことが確認できる。
耐力との関係を示したグラフであるが、この第２図で示
されるように、Ｈｆを添加したＢ含有Ｎｉ３（Ｓｉ、
Ｔｉ）材料であってもその強度特性はハステロイＸ（商
品名）や５ＵＳ３１６ステンレス鋼に比べて著しく高い
ことが確認できる。
本発明は、上記知見等に基づいてなされたもので、化学
成分組成を次の（ａｌ乃至（ｄ）の何れかの如くに調整
してＬ１２型金属間化合物たるＮｉ３（Ｓｉ、Ｔｉ）基
材料（合金）構成することにより、耐熱材料として十分
に優れた高温強度と耐酸化性、或いは更に良好な延性を
も具備せしめた点に特徴を有している。
成分組成を次の（ａｌ乃至（ｄ）の何れかの如くに調整
してＬ１２型金属間化合物たるＮｉ３（Ｓｉ、Ｔｉ）基
材料（合金）構成することにより、耐熱材料として十分
に優れた高温強度と耐酸化性、或いは更に良好な延性を
も具備せしめた点に特徴を有している。
（ａｌＴｉ：４％以上７％未満（以降、成分割合を表わ
す％は原子％とする）。
す％は原子％とする）。
Ｓｉ ： Ｃ５ｉ ＋Ｔｉ）の値が２１〜２４％とな
る量Ｂ ： ０．００５〜０．０２％。
る量Ｂ ： ０．００５〜０．０２％。
残部：Ｎｉ及び不可避的不純物。
巾）Ｔｉ：４％以上７％未満
Ｈｆ：１％以下。
Ｓｉ ： 〔Ｓｉ ＋Ｔｉ ＋Ｈｆ）の値が２１〜２
４％となる量。
４％となる量。
Ｂ ： ０．００５〜０．０２％。
残部：Ｎｉ及び不可避的不純物。
（ｃ）Ｔｉ：７〜１２
Ｓｉ ： （Ｓｉ＋Ｔｉ）の値が１９〜２３％となる
量Ｂ ： ０．００５〜０．０２％ 残部：Ｎｉ及び不可避的不純物。
量Ｂ ： ０．００５〜０．０２％ 残部：Ｎｉ及び不可避的不純物。
（ｄ）Ｔｉ：７〜１２゜
Ｈｆ：１％以下
Ｓｊ ： Ｃ５ｉ ＋Ｔｉ ＋Ｈｆ）のイ直が１９〜
２３％となる量。
２３％となる量。
Ｂ ： ０．００５〜０．０２％
残部：Ｎｉ及び不可避的不純物。
ここで、本発明に係るＮｉ ｓ （Ｓｉ、 Ｔｉ）基材
料においてはＳｉ含有量が高いほど耐酸化性は向上する
が、Ｓｉ含有量が高くなると延性の低下を来たす。その
ため、延性改善のために４％以上のＴｉ含有量を確保す
る必要があるが、Ｔｉ含有量が１２％を超えるとＬ１□
相が不安定となって所望の高温強度を確保できなくなる
。
料においてはＳｉ含有量が高いほど耐酸化性は向上する
が、Ｓｉ含有量が高くなると延性の低下を来たす。その
ため、延性改善のために４％以上のＴｉ含有量を確保す
る必要があるが、Ｔｉ含有量が１２％を超えるとＬ１□
相が不安定となって所望の高温強度を確保できなくなる
。
また、ＢはＮｉｓ （Ｓｉ 、 Ｔｉ）基材料の高温強
度をより向上させるために添加される元素であるが、そ
の含有量が０．００５％未満では強度特性改善効果が顕
著化せず、一方、０．０２％を超えて含有させると延性
低下を招くことから、Ｂ含有量は０．００５〜０．０２
％と定めた。
度をより向上させるために添加される元素であるが、そ
の含有量が０．００５％未満では強度特性改善効果が顕
著化せず、一方、０．０２％を超えて含有させると延性
低下を招くことから、Ｂ含有量は０．００５〜０．０２
％と定めた。
そして、ＨｆはＢ含有Ｎ１ｚ（Ｓｔ、Ｔｉ）の高温延性
改善のために必要により含有せしめられるものであるが
、１％を超えて含有させても高温延性改善効果はそれに
見合うだけ顕著に改善されないばかりか、温間での加工
性が低下する傾向を見せることから、Ｈｆ含有量の上限
を１％と定めた。
改善のために必要により含有せしめられるものであるが
、１％を超えて含有させても高温延性改善効果はそれに
見合うだけ顕著に改善されないばかりか、温間での加工
性が低下する傾向を見せることから、Ｈｆ含有量の上限
を１％と定めた。
更に、本発明に係る材料では優れた高温強度特性を現出
させるＬｉ２相が安定に存在することが重要であるが、
このＬｉ２相が安定に存在するための各構成元素の含有
量領域は次の通りである。
させるＬｉ２相が安定に存在することが重要であるが、
このＬｉ２相が安定に存在するための各構成元素の含有
量領域は次の通りである。
４％≦ＴｉＡ く７％のとき
Ｓｉ ＋Ｔｉ 十Ｈｆ ＝２１〜２４％。
Ｈｆ：０〜１％。
Ｂ ： ０．００５〜０．０２％。
残部：実質的にＮｉ。
７％≦ＴｉＡ ５１２％のとき
Ｓｉ＋Ｔｉ＋Ｈｆ＝１９〜２３％
Ｈｆ：０〜１％
Ｂ ： ０．００５〜０．０２％
残部：実質的にＮｉ。
従って、これらを総合的に考慮して、本発明に係るＮｉ
３（Ｓｉ、Ｔｉ）基材料の組成を前記の如く限定した。
３（Ｓｉ、Ｔｉ）基材料の組成を前記の如く限定した。
以下、実施例に基づいて本発明の効果をより具体的に説
明する。
明する。
〈実施例〉
まず、真空高周波溶解炉によりＮｉ６゜Ｓｉ、。Ｔｉ＋
。
。
５０ｐｐｍＢ、 Ｎｉ７ｓＳｉｚＴｉ、−５０ｐｐｍＢ
、及びＮｉ７ｓＳｉｚＴｉ４−５０ｐｐｍ Ｂを熔製し
、その後得られた各鋳塊に１３２３’にで２４時間の均
質化熱処理を施してから、更に再結晶化熱処理を施して
酸化試験に供した。
、及びＮｉ７ｓＳｉｚＴｉ４−５０ｐｐｍ Ｂを熔製し
、その後得られた各鋳塊に１３２３’にで２４時間の均
質化熱処理を施してから、更に再結晶化熱処理を施して
酸化試験に供した。
更に、これとは別にアルゴンアーク溶解によってＮｉ７
ｑＳｉ１３Ｔｉ７Ｈｆ １ ５０ｐｐｍ Ｂ 及びＮｔ
ｔｅＳｔ＋５ＴｉｂＨｆ＋−５０ｐｐｍ Ｂをも溶製し
、得られた鋳塊に １３２３玉で２４時間の均質化熱処
理を施してから、更に１１７３’にで２４時間の再結晶
化熱処理を施して酸化試験に供した。
ｑＳｉ１３Ｔｉ７Ｈｆ １ ５０ｐｐｍ Ｂ 及びＮｔ
ｔｅＳｔ＋５ＴｉｂＨｆ＋−５０ｐｐｍ Ｂをも溶製し
、得られた鋳塊に １３２３玉で２４時間の均質化熱処
理を施してから、更に１１７３’にで２４時間の再結晶
化熱処理を施して酸化試験に供した。
また、比較材のため、現在耐酸化性材料として使用され
ているインコネル７１３Ｃ（商品名）をも同様に真空高
周波溶製し、同様の酸化試験に供した。
ているインコネル７１３Ｃ（商品名）をも同様に真空高
周波溶製し、同様の酸化試験に供した。
なお、酸化試験には、各試料を静止大気中で連続酸化さ
せ、その再の重量変化量を測定して耐酸化性を評価する
手法を採用した。
せ、その再の重量変化量を測定して耐酸化性を評価する
手法を採用した。
これらの結果を第３図に示す。
上記第３図に示される結果からは、本発明に係るＢ含有
Ｎｉ３（Ｓｉ、Ｔｉ）基材料は、Ｔｉ含有量が多い場合
にはインコネル７１３Ｃ（商品名）の耐酸化性に及ばな
いが、やはり耐酸化性に優れた金属間化合物基材料とし
て知られるＴｉＡｆ−５ｉよりも耐酸化性が良好で、Ｔ
ｉ含有量：４％材ではほぼインコネル７１３Ｃ（商品名
）と同等の耐酸化性を示すことが確認できる。
Ｎｉ３（Ｓｉ、Ｔｉ）基材料は、Ｔｉ含有量が多い場合
にはインコネル７１３Ｃ（商品名）の耐酸化性に及ばな
いが、やはり耐酸化性に優れた金属間化合物基材料とし
て知られるＴｉＡｆ−５ｉよりも耐酸化性が良好で、Ｔ
ｉ含有量：４％材ではほぼインコネル７１３Ｃ（商品名
）と同等の耐酸化性を示すことが確認できる。
〈効果の総括〉
以上に説明した如く、この発明によれば、極めて優れた
高温強度と耐酸化性を示す実用的な耐熱材料を提供する
ことが可能となり、耐熱機器部材の性能向上に大きな貢
献が期待できるなど、産業上極めて有用な効果がもたら
される。
高温強度と耐酸化性を示す実用的な耐熱材料を提供する
ことが可能となり、耐熱機器部材の性能向上に大きな貢
献が期待できるなど、産業上極めて有用な効果がもたら
される。
第１図は、Ｎｉ、１（Ｓｉ、Ｔｉ） 十〇ｆ ＋ Ｂ材
料の温度と伸びとの関係を示したグラフである。 第２図は、Ｎｉ３（Ｓｉ、Ｔｉ） ＋Ｈｆ ＋ Ｂ材料
の温度と耐力との関係を示したグラフである。 第３図は、各種実施例材料に関して耐酸化性の調査結果
を示したグラフである。
料の温度と伸びとの関係を示したグラフである。 第２図は、Ｎｉ３（Ｓｉ、Ｔｉ） ＋Ｈｆ ＋ Ｂ材料
の温度と耐力との関係を示したグラフである。 第３図は、各種実施例材料に関して耐酸化性の調査結果
を示したグラフである。
Claims (4)
- （１）原子％で Ｔｉ：４％以上７％未満、 Ｓｉ：〔Ｓｉ＋Ｔｉ〕の値が２１〜２４％となる量、Ｂ
：０．００５〜０．０２％ を含むと共に、残部が実質的にＮｉから成ることを特徴
とする、耐酸化性の優れたＮｉ＿３（Ｓｉ、Ｔｉ）基材
料。 - （２）原子％で Ｔｉ：４％以上７％未満、 Ｈｆ：１％以下、 Ｓｉ：〔Ｓｉ＋Ｔｉ＋Ｈｆ〕の値が２１〜２４％となる
量、Ｂ：０．００５〜０．０２％ を含むと共に、残部が実質的にＮｉから成ることを特徴
とする、耐酸化性の優れたＮｉ＿３（Ｓｉ、Ｔｉ）基材
料。 - （３）原子％で Ｔｉ：７〜１２％、 Ｓｉ：〔Ｓｉ＋Ｔｉ〕の値が１９〜２３％となる量、Ｂ
：０．００５〜０．０２％ を含むと共に、残部が実質的にＮｉから成ることを特徴
とする、耐酸化性の優れたＮｉ＿３（Ｓｉ、Ｔｉ）基材
料。 - （４）原子％で Ｔｉ：７〜１２％、Ｈｆ：１％以下、 Ｓｉ：〔Ｓｉ＋Ｔｉ＋Ｈｆ〕の値が１９〜２３％となる
量、Ｂ：０．００５〜０．０２％ を含むと共に、残部が実質的にＮｉから成ることを特徴
とする、耐酸化性の優れたＮｉ＿３（Ｓｉ、Ｔｉ）基材
料。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6542390A JPH03267343A (ja) | 1990-03-15 | 1990-03-15 | 耐酸化性の優れたＮｉ↓３（Ｓｉ，Ｔｉ）基材料 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6542390A JPH03267343A (ja) | 1990-03-15 | 1990-03-15 | 耐酸化性の優れたＮｉ↓３（Ｓｉ，Ｔｉ）基材料 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03267343A true JPH03267343A (ja) | 1991-11-28 |
Family
ID=13286645
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6542390A Pending JPH03267343A (ja) | 1990-03-15 | 1990-03-15 | 耐酸化性の優れたＮｉ↓３（Ｓｉ，Ｔｉ）基材料 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH03267343A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2011013675A1 (ja) * | 2009-07-28 | 2011-02-03 | 公立大学法人大阪府立大学 | Ｎｉ3（Ｓｉ，Ｔｉ）系金属間化合物合金で形成された高温用軸受及びその製造方法 |
-
1990
- 1990-03-15 JP JP6542390A patent/JPH03267343A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2011013675A1 (ja) * | 2009-07-28 | 2011-02-03 | 公立大学法人大阪府立大学 | Ｎｉ3（Ｓｉ，Ｔｉ）系金属間化合物合金で形成された高温用軸受及びその製造方法 |
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