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Info
- Publication number
- 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
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- atomic
- heat resisting
- creep
- creep resistance
- heat
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 title claims description 4
- 239000000956 alloy Substances 0.000 title claims description 4
- 229910052735 hafnium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 12
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 11
- 229910052758 niobium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 11
- 229910052715 tantalum Inorganic materials 0.000 claims abstract description 11
- 229910052726 zirconium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 11
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 10
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 claims abstract description 10
- 239000000463 material Substances 0.000 abstract description 16
- 229910000765 intermetallic Inorganic materials 0.000 abstract description 8
- 239000000203 mixture Substances 0.000 abstract description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 10
- 239000003779 heat-resistant material Substances 0.000 description 8
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 5
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 3
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 3
- 238000001556 precipitation Methods 0.000 description 3
- 238000005728 strengthening Methods 0.000 description 3
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N Argon Chemical compound [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- CPLXHLVBOLITMK-UHFFFAOYSA-N Magnesium oxide Chemical compound [Mg]=O CPLXHLVBOLITMK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000002244 precipitate Substances 0.000 description 2
- 239000006104 solid solution Substances 0.000 description 2
- 229910001005 Ni3Al Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910003217 Ni3Si Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000000137 annealing Methods 0.000 description 1
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000001747 exhibiting effect Effects 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- 229910052731 fluorine Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 238000000265 homogenisation Methods 0.000 description 1
- 230000001771 impaired effect Effects 0.000 description 1
- 229910000816 inconels 718 Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000395 magnesium oxide Substances 0.000 description 1
- 230000001376 precipitating effect Effects 0.000 description 1
- 238000001953 recrystallisation Methods 0.000 description 1
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 description 1
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 description 1
Landscapes
- Turbine Rotor Nozzle Sealing (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
【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。
(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。
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。
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。
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。
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。
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。
)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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
、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。
ラフである。
Claims (2)
- 【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。 - 【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。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP5041691A JPH04268037A (ja) | 1991-02-23 | 1991-02-23 | 耐クリ−プ性の優れたNi3(Si,Ti)基耐熱合金 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP5041691A JPH04268037A (ja) | 1991-02-23 | 1991-02-23 | 耐クリ−プ性の優れたNi3(Si,Ti)基耐熱合金 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH04268037A true JPH04268037A (ja) | 1992-09-24 |
Family
ID=12858262
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP5041691A Pending JPH04268037A (ja) | 1991-02-23 | 1991-02-23 | 耐クリ−プ性の優れたNi3(Si,Ti)基耐熱合金 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH04268037A (ja) |
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2006299410A (ja) * | 2005-03-25 | 2006-11-02 | Osaka Prefecture | Ni3Si−Ni3Ti−Ni3Nb系複相金属間化合物,その製造方法,高温構造材料 |
JP2007084903A (ja) * | 2005-09-26 | 2007-04-05 | Osaka Industrial Promotion Organization | Ni3(Si,Ti)系箔及びその製造方法 |
WO2011030905A1 (ja) | 2009-09-14 | 2011-03-17 | 公立大学法人大阪府立大学 | Taが添加されたNi3(Si,Ti)系金属間化合物 |
US20120134615A1 (en) * | 2009-07-28 | 2012-05-31 | Osaka Prefecture University Public Corporation | High-temperature axle bearing made of ni3(si, ti)-based intermetallic compound alloy and method for producing the same |
KR20120081597A (ko) * | 2009-09-14 | 2012-07-19 | 고리츠다이가쿠호징 오사카후리츠다이가쿠 | W가 첨가된 Ni3(Si,Ti)계 금속간 화합물 및 그 제조방법 |
WO2012102386A1 (ja) * | 2011-01-27 | 2012-08-02 | 公立大学法人大阪府立大学 | Ta及びAlが添加されたNi3(Si,Ti)系金属間化合物合金で形成された耐熱軸受及びその製造方法 |
-
1991
- 1991-02-23 JP JP5041691A patent/JPH04268037A/ja active Pending
Cited By (17)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2006299410A (ja) * | 2005-03-25 | 2006-11-02 | Osaka Prefecture | Ni3Si−Ni3Ti−Ni3Nb系複相金属間化合物,その製造方法,高温構造材料 |
JP2007084903A (ja) * | 2005-09-26 | 2007-04-05 | Osaka Industrial Promotion Organization | Ni3(Si,Ti)系箔及びその製造方法 |
US20120134615A1 (en) * | 2009-07-28 | 2012-05-31 | Osaka Prefecture University Public Corporation | High-temperature axle bearing made of ni3(si, ti)-based intermetallic compound alloy and method for producing the same |
EP2487271A4 (en) * | 2009-09-14 | 2015-08-05 | Univ Osaka Prefect Public Corp | INTERMETALLIC NI3 (SI, TI) COMPOUND WITH THE ADDITION OF W AND MANUFACTURING METHOD |
US9371574B2 (en) | 2009-09-14 | 2016-06-21 | Osaka Prefecture University Public Corporation | Ni3(Si, Ti)-based intermetallic compound to which W is added, and method for producing same |
US20120171071A1 (en) * | 2009-09-14 | 2012-07-05 | Osaka Prefecture University Public Corporation | Ni3(Si, Ti)-BASED INTERMETALLIC COMPOUND TO WHICH Ta IS ADDED |
CN102575321A (zh) * | 2009-09-14 | 2012-07-11 | 公立大学法人大阪府立大学 | 添加Ta的Ni3(Si, Ti)基金属间化合物 |
KR20120081597A (ko) * | 2009-09-14 | 2012-07-19 | 고리츠다이가쿠호징 오사카후리츠다이가쿠 | W가 첨가된 Ni3(Si,Ti)계 금속간 화합물 및 그 제조방법 |
EP2487272A4 (en) * | 2009-09-14 | 2017-01-04 | Osaka Prefecture University Public Corporation | Ni3(si, ti) intermetallic compound to which ta is added |
US9447485B2 (en) | 2009-09-14 | 2016-09-20 | Osaka Prefecture University Public Corporation | Ni3(Si, Ti)-based intermetallic compound to which Ta is added |
KR20120051772A (ko) | 2009-09-14 | 2012-05-22 | 고리츠다이가쿠호징 오사카후리츠다이가쿠 | Ta가 첨가된 Ni3(Si,Ti)계 금속간 화합물 |
JP5565777B2 (ja) * | 2009-09-14 | 2014-08-06 | 公立大学法人大阪府立大学 | Taが添加されたNi3(Si,Ti)系金属間化合物 |
WO2011030905A1 (ja) | 2009-09-14 | 2011-03-17 | 公立大学法人大阪府立大学 | Taが添加されたNi3(Si,Ti)系金属間化合物 |
US20130308884A1 (en) * | 2011-01-27 | 2013-11-21 | Osaka Prefecture University Public Corporation | HEAT-RESISTANT BEARING FORMED OF Ta OR A1-ADDED Ni3(Si, Ti)-BASED INTERMETALLIC COMPOUND ALLOY AND METHOD FOR PRODUCING THE SAME |
US9273374B2 (en) | 2011-01-27 | 2016-03-01 | Osaka Prefecture University Public Corporation | Heat-resistant bearing formed of Ta or a1-added Ni3(Si, Ti)-based intermetallic compound alloy and method for producing the same |
JP2012153955A (ja) * | 2011-01-27 | 2012-08-16 | Osaka Prefecture Univ | Ta及びAlが添加されたNi3(Si,Ti)系金属間化合物合金で形成された耐熱軸受及びその製造方法 |
WO2012102386A1 (ja) * | 2011-01-27 | 2012-08-02 | 公立大学法人大阪府立大学 | Ta及びAlが添加されたNi3(Si,Ti)系金属間化合物合金で形成された耐熱軸受及びその製造方法 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP3049767B2 (ja) | 耐熱性に優れたTi合金 | |
JP2679109B2 (ja) | 金属間化合物TiA▲l▼基軽量耐熱合金 | |
US5595706A (en) | Aluminum containing iron-base alloys useful as electrical resistance heating elements | |
JP2678083B2 (ja) | Ti―Al系軽量耐熱材料 | |
US5167732A (en) | Nickel aluminide base single crystal alloys | |
JP3084764B2 (ja) | Ni基超合金部材の製造方法 | |
WO1989001052A1 (en) | Titanium alloys | |
JPH01255632A (ja) | 常温靭性を有するTi―Al系金属間化合物型鋳造合金 | |
JPH04268037A (ja) | 耐クリ−プ性の優れたNi3(Si,Ti)基耐熱合金 | |
JPH0578769A (ja) | 金属間化合物基耐熱合金 | |
JPH0441641A (ja) | 金型用ニッケル基超耐熱合金 | |
JPH0129858B2 (ja) | ||
JP3626507B2 (ja) | 高強度高延性TiAl系金属間化合物 | |
JPH01272743A (ja) | 耐熱性に優れた高力アルミニウム合金 | |
JPH0222435A (ja) | 耐熱チタン合金 | |
JPS63161137A (ja) | 耐熱性に優れた高力アルミ合金 | |
JPH03193837A (ja) | 高温耐酸化性金属間化合物TiAl系合金 | |
JPH0647700B2 (ja) | 長範囲規則合金 | |
JPH02258938A (ja) | 耐熱性材料 | |
JPS6311643A (ja) | 耐熱性に優れた高力アルミ合金 | |
JPH01242743A (ja) | 耐熱チタン合金 | |
JPH04343A (ja) | 良好な延性を有するNi↓3Si基耐熱材料 | |
JPH04246144A (ja) | 耐食性および延性に優れたニッケル−ケイ素系金属間化合物材料 | |
JPH02258939A (ja) | 耐熱性材料 | |
JPH03219034A (ja) | 耐酸化性に優れた金属間化合物TiAl基合金 |