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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