JPH04268037A - 耐クリ−プ性の優れたNi3(Si,Ti)基耐熱合金 - Google Patents

耐クリ−プ性の優れたNi3(Si,Ti)基耐熱合金

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JPH04268037A
JPH04268037A JP5041691A JP5041691A JPH04268037A JP H04268037 A JPH04268037 A JP H04268037A JP 5041691 A JP5041691 A JP 5041691A JP 5041691 A JP5041691 A JP 5041691A JP H04268037 A JPH04268037 A JP H04268037A
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JP
Japan
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atomic
heat resisting
creep
creep resistance
heat
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Pending
Application number
JP5041691A
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English (en)
Inventor
Soji Hasegawa
宗司 長谷川
Sachiko Yamazaki
幸子 山崎
Seiya Wada
和田 征也
Takayuki Takasugi
隆幸 高杉
Osamu Izumi
和泉 修
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nippon Stainless Steel Co Ltd
Original Assignee
Nippon Stainless Steel Co Ltd
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Publication date
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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】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、金属間化合物Ni3
(Si,Ti)を基とする耐クリ−プ性の優れた耐熱合
金に関するものである。
【0002】
【従来技術とその課題】従来、航空機用エンジンや工業
用ガスタ−ビンエンジン等の如き高温高荷重負荷部材料
には主として Ni3Al基耐熱材料が適用されてきた
が、最近、より優れた高温強度を有する材料としてLl
2型金属間化合物Ni3Si に置換型元素Tiを含有
させた ”Ni3(Si,Ti)” が注目を浴びるよ
うになってきた。このNi3(Si,Ti)の強度特性
は、図1で示される如くハステロイX(商品名)やSU
S316ステンレス鋼に比べて著しく高く、この点から
すれば耐熱構造材料として極めて優れた特性を有してい
るとも言える。
【0003】ところで、実用耐熱材料に要求される重要
な要素の1つとして「クリ−プ特性に優れていること」
が挙げられるが、将来に向けての耐熱材料として前記金
属間化合物Ni3(Si,Ti)を考えた場合には、そ
のクリ−プ特性に今一つ不満が残るものであった。
【0004】このようなことから、本発明が目的とした
のは、高温強度の優れた金属間化合物Ni3(Si,T
i)のクリ−プ特性を一段と改善する手立てを見出し、
実用に富んだ新規な高性能耐熱材料を提供することであ
った。
【0005】
【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
な角度から研究を重ねた結果、「前記金属間化合物Ni
3(Si,Ti)に対してはTa,Nb,Cr, Fe
及びAlが固溶強化元素として効果的に作用し、 また
Hf及びZrも有効な析出強化元素として作用するので
、 Ni3(Si,Ti)にTa, Nb,Cr, F
e, Al, Hf及びZrの1種以上を適量添加して
α相やHf化合物,Zr化合物を析出させてやるとその
クリ−プ特性が目立って改善されるようになる。 しか
も、 この“Ni3(Si,Ti)−Ta,Nb,Cr
,Fe,Al,Hf,Zr 材料”に更に適量のBを複
合添加すると、上記Ta, Nb,Cr,Fe, Al
, Hf又はZr添加によるクリ−プ特性改善効果が確
保されたままで常温延性をより向上させることができ、
耐熱材料として一層好ましい特性を具備し得るようにな
る」との新しい知見を得ることができた。
【0006】本発明は、上記知見事項等を基にして完成
されたものであり、「化学成分組成が、 Ti:7〜1
1原子%, Si:5〜12原子%,Ta, Nb,Cr, Fe,
 Al,Hf及びZrの1種以上:2〜7原子%, を含有するか、 或いは更に B:0.0050重量%以下 をも含むと共に、 残部が実質的にNiから成る如くに
金属間化合物Ni3(Si,Ti)基材料を構成するこ
とにより、 優れた耐クリ−プ性を備えた耐熱材料を実
現した点」に大きな特徴を有している。
【0007】ここで、本発明に係るNi3(Si,Ti
)基材料においてTi及びSiの含有量を前記の如くに
数値限定したのは次の理由による。即ち、Ti量とSi
を変化させることでα相体積率の調整が可能で、「Ti
+Si=19原子%」になるとα相体積率が10〜20
%となってクリ−プ速度が最小となる。しかし、α相が
析出しない場合でも、Hf化合物やZr化合物を析出さ
せることによりクリ−プ強度を上げることもできる。従
って、Ni3(Si,Ti)基材料においては、α相体
積率を0〜20%に調整すれば良好なクリ−プ特性を確
保する下地ができることになる。そして、この「α相体
積率:0〜20%」を達成するためには、Tiの含有割
合を7〜11原子%に、またSiの含有割合を5〜12
原子%にそれぞれ調整することが必要になる。
【0008】Ta, Nb,Cr, Fe, Al, 
Hf又はZrは、Ni3(Si,Ti)基材料のクリ−
プ特性を更に改善するため単独又は2種以上複合して含
有せしめられる。この内、Ta, Nb,Cr,Fe及
びAlは固溶強化によってクリ−プ強度を上げる作用を
有するものであるが、その含有量が前記下限値未満であ
ると上記作用による所望の効果が認められず、逆に前述
した上限値を超えると析出が起って常温延性を損なうよ
うになる。一方、Hf及びZrは化合物の析出によって
クリ−プラプチャ−時間を延ばす作用や高温延性を改善
する作用を有しているが、その含有量が前記下限値未満
であるとやはり該作用による所望の効果が認められず、
また前述した上限値を超えると経済的な不利を招くこと
になる。従って、Ta, Nb,Cr, Fe, Al
, Hf及びZrの含有割合は合計で2〜7原子%と定
めた。
【0009】更に、Ni3(Si,Ti)基材料の常温
延性を改善させるために添加されるBについては、0.
0050重量%を超えて含有させると硼化物が析出する
ようになって逆に常温延性が低下するようになる。従っ
て、必要により含有せしめられるBの含有割合は0.0
050重量%以下と定めた。
【0010】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。
【実施例】アルゴンア−ク溶解によって表1に示す成分
組成のNi3(Si,Ti)系材料鋳塊を溶製し、得ら
れた各鋳塊に温度1323Kで24時間の均質化焼鈍を
施した後、更に温度1173Kで24時間の再結晶化熱
処理を施したものにつき、大気中クリ−プラプチャ−試
験行った。
【0011】
【表1】
【0012】この試験結果を表1に併せて示す。表1に
示された結果からも明らかなように、本発明に係るNi
3(Si,Ti)系材料は何れも優れたクリ−プ特性を
示しており、特にHf,Taの少量を複合添加したもの
では現時点の実用材料たるインコネル718(商品名)
に優るクリ−プ強度が得られることを確認できる。
【0013】なお、この試験では材料の調整を「アルゴ
ンア−ク溶解」にて行ったが、これに代え「マグネシア
るつぼを用いた真空高周波溶解」にて調整した本発明材
も同様に良好な性能を示すことが確認されている。
【0014】
【効果の総括】以上に説明した如く、この発明によれば
、非常に優れたクリ−プ特性を示す耐熱材料を提供する
ことが可能となるなど、産業上極めて有用な効果がもた
らされる。
【図面の簡単な説明】
【図1】各種耐熱材料の温度と耐力との関係を示したグ
ラフである。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】  Ti:7〜11原子%,Si:5〜1
    2原子%,Ta, Nb,Cr, Fe, Al,Hf
    及びZrの1種以上:2〜7原子%, 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、耐クリ−プ性の優れたNi3(Si,Ti)基
    耐熱合金。
  2. 【請求項2】  Ti:7〜11原子%,Si:5〜1
    2原子%,Ta, Nb,Cr, Fe, Al,Hf
    及びZrの1種以上:2〜7原子%, B:0.0050重量%以下 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、耐クリ−プ性の優れたNi3(Si,Ti)基
    耐熱合金。
JP5041691A 1991-02-23 1991-02-23 耐クリ−プ性の優れたNi3(Si,Ti)基耐熱合金 Pending JPH04268037A (ja)

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