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
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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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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 |
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| 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 |
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