JPH04343A

JPH04343A - 良好な延性を有するＮｉ↓３Ｓｉ基耐熱材料

Info

Publication number: JPH04343A
Application number: JP23527690A
Authority: JP
Inventors: Soji Hasegawa; 宗司長谷川; Takayuki Takasugi; 隆幸高杉; Osamu Izumi; 和泉　修
Original assignee: Nippon Stainless Steel Co Ltd
Current assignee: Nippon Stainless Steel Co Ltd
Priority date: 1989-09-06
Filing date: 1990-09-05
Publication date: 1992-01-06

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】〈産業上の利用分野〉この発明は、金属間化合物Ｎｔ３Ｓｉを基とする高温強
度に優れ、かつ延性の良好な耐熱材料に関するものであ
る。

く背景技術〉従来、航空機用エンジンや工業用ガスタービンエンジン
等の如き高温高荷重負荷部材料には主として析出硬化型
のＮｉ基耐熱合金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Ｌ１Ｚ型金型金化合物Ｎ
ｉ３Ｓｉに置換型元素Ｔｉを含有させた“Ｎｉ　３　（
Ｓｔ　＋　Ｔｉ）”が注目を浴びるようになってきた。

このＮ１５（Ｓｉ＋Ｔｉ）の強度特性は、第１図で示さ
れるようにハステロイ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
。しかしながら、一方で、上記金態量化合物Ｎｉ：＋（
ＳＩＩＴＩ）は高温での延性に乏しくて鋳造性や熱間加
工性（熱間圧延性等）が非常に悪いため、実用材料とし
て広範に適用される道は閉ざされたままであった。

即ち、第２図はＬＬｚ型金属間態量物Ｎｉｚ　（Ｓｉ、
　Ｔｉ）に係る温度と伸びとの関係を示したグラフであ
るが、この第２図からも、７００γを超える高温域にな
るとＮ１５（ＳＩＩＴりの伸び値は急激に低下してしま
い、８７３γ以上では殆んど伸びを示さなくなることが
明らかである。

そこで、本発明の目的は、優れた高温強度を備えた金属
間化合物Ｎｉ、（Ｓｉ、Ｔｉ）の高温延性改善手段を見
出し、実用性に冨んだ新規な高性能耐熱材料を提供する
ことに置かれた。

く課題を解決するための手段〉そして、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）　　これまで高温域では伸びを示さないと認識さ
れていた金属間化合物Ｎｉ３（Ｓｉ、Ｔｉ）も、置換型
元素であるＨｆ、　Ｃｒ、　Ｎｂ及びＦｅの１種以上を
適量添加した場合には伸び値の急落点がより高温側に移
動することとなり、Ｎｘ３（Ｓｔ、Ｔｉ）に比べて高温
延性が目立って改善されるようになる。

（ｂｌ　　その上、この（Ｎｉ３（Ｓｉ、Ｔｉ）−Ｈｆ
、Ｃｒ、Ｎｂ、Ｆｅ）材料に更に適量のＢを複合添加す
ると、上記ＨｆＣｒ、　Ｎｂ又はＦｅの添加による高温
延性改善効果が確保されたままで高温強度をより向上さ
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。

本発明は、上記知見等に基づいてなされたものであり、「化学成分組成が、Ｓｉ　：　１０〜１３原子％。

Ｔｉ　：　８．５〜１０．０原子％。

Ｈｆ、　Ｃｒ、　Ｎｂ及びＦｅの１種以上：０．１〜１
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、優れた高温強度と良好な延性を具備した十分に
実用化が望める耐熱材料を実現した点」に特徴を有して
いる。

ここで、本発明に係るＮ１ｚ（Ｓｉ、Ｔｉ）基材料にお
いてＳｉ含有量を１０〜１３原子％と、そしてＴｉ含有
量を８．５〜１０．０原子％とそれぞれ限定したのは、
Ｓｉ及びＴｉの含有量が上記範囲を外れるとＬ　１　ｇ
相の実現が不安定となって所望の高温強度を確保できな
くなるためである。

また、Ｈｆ、　Ｃｒ、　Ｎｂ又はＦｅはＮ１５（Ｓｔ、
Ｔｉ）の高温延性改善のために含有せしめられるもので
あるが、その含有量が０．１原子％未満では所望の高温
延性改善効果が確保できない、一方、これらの含有量が
多くなると温間での加工性が悪化し、例えば温間圧延を
施した場合に耳割れが激しくなる。そのため、Ｈｆ、　
Ｃｒ、　Ｎｂ又はＦｅ量の上限は基本的には各元素の固
溶限とするが、具体的には１原子％で既に２相になって
いるものもある上、この含有量であれば高温延性改善効
果を十分に確保できることから、Ｈｆ、　Ｃｒ、　Ｎｂ
又はＦｅ量の上限を１原子％と定めた。

更に、Ｎｉ３（Ｓｔ、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Ｂについては、その固溶限が
０．００５０重量％であることがら、必要により硼化物
が析出しない０．００５０重量％以下の範囲で含有させ
ることと定めた。

以下、実施例に基づいて本発明の作用・効果をより具体
的に説明する。

〈実施例〉大施貫−上まず、Ｎ１５（ＳＩＩＴＩ）についてはＳｉ：１２原子
％、　Ｔｉ：９．５原子％を基本組成とし、このＴｉに
Ｈｆ、　Ｃｒ、　Ｎｂ又はＦｅが置換するようにこれら
の元素を各１原子％添加した試料を複数アルゴンアーク
溶解によって溶製した。次に、得られた各鋳塊に１３２
３’にで２４時間の均質化焼鈍を施してから、５７３’
にで約５０％の温間圧延を実施した。そして、その後１
２７３”Ｋで５時間の再結晶化熱処理を施して各温度で
の引張試験に供し、伸びの温度依存性を調査した。

これらの結果を第３図及び第４図に示す。

前記第３図及び第４図に示される結果からは、Ｎ１ｚ（
ＳＩＩＴＩ）は８７３％以上で伸びを殆んど示さなくな
るのに対して、Ｈｆを添加したＮｉ３（Ｓｉ、Ｔｉ）材
では８７３″Ｋにおいても１０％以上の伸びを示してお
り、Ｃｒ、　Ｎｂ又はＦｅ添加Ｎ１５（ＳＩＩＴＩ）材
についてもＮｉｚ　（Ｓｉｔ　Ｔｉ）に比較し高温域で
の伸びの低下が顕著に抑えられていることが明らかであ
る。

また、上記各材料について耐力の温度依存性をも調査し
たところ、何れの材料も第１図で示したＮ１ｚ（Ｓｉ、
Ｔｉ）材のそれとほぼ同様の優れた値を示すことが確認
された。

従って、Ｎ１５（Ｓｉ、Ｔｉ）にＨｆ、　Ｃｒ、　Ｎｂ
又はＦｅを含有させた材料は、実用性が十分型める高性
能耐熱材となり得ることが分った。

なお、これとは別に、上記Ｎｉ：＋（ＳＩＩＴＩ）にＨ
ｆ、　Ｃｒ。

Ｎｂ又はＰｅを含有させた各材料に更に０．００４重量
％のＢを含有させたものについても同様の試験を実施し
たところ、伸びの温度依存性は第３図及び第４図に示さ
れるのと同様の結果となり、また耐力については、第１
図で示したＮ１ｚ（Ｓｉ、Ｔｉ）材のそれとほぼ同様の
温度依存傾向を示すことも確認された。

大施拠−主アルゴンアーク溶解によって第１表に示す成分組成のＮ
１５（Ｓｉ、Ｔｉ）系材料鋳塊を溶製し、得られた各鋳
塊に１３２３″にで２４時間の均質化焼鈍を施してから
、５７３’にで約５０％の温間圧延を実施した。

次いで、これらに１２７３’にで５時間の再結晶化熱処
理を施したものにつき“伸びのピーク温度”。

“８７３γでの伸び”及び“室温での降伏強さ”の調査
を行った。

その結果を第１表に併せて示す。

第１表に示された結果からも明らかなように、本発明に
係るＮ１５（Ｓｔ、Ｔｉ）系材料は何れも高い強度と優
れた高温特性を有し、加えて良好な延性を示すことが分
かる。

く効果の総括〉以上に説明した如く、この発明によれば、極めて優れた
高温強度と高温延性と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。

【図面の簡単な説明】

第１図は、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。第２図は、Ｎ１５（Ｓｉ、Ｔｉ）の温度と伸びとの関係
を示したグラフである。第３図は、各種温度におけるＮ１ｚ（Ｓｔ、Ｔｉ）とＨ
ｆ添加Ｎｉ３（Ｓｔ、Ｔｔ）材及びＮｂ添加Ｎ１５（Ｓ
ｔ、Ｔｉ）材との伸び値を比較して示したグラフである
。第４図は、各種温度におけるＮｉ１（Ｓｉ、Ｔｉ）とＣ
ｒ添加Ｎｔ、（Ｓｔ、Ｔｔ）材及びＦｅ添加Ｎｉ３（Ｓ
ｉ、Ｔｉ）材との伸び値を比較して示したグラフである
。第１第２度（Ｋ）

Claims

【特許請求の範囲】（１）Ｓｉ：１０〜１３原子％、Ｔｉ：８．５〜１０．０原子％、Ｈｆ、Ｃｒ、Ｎｂ及びＦｅの１種以上：０．１〜１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、良好な延性を有するＮｉ＿３Ｓｉ基耐熱材料。（２）Ｓｉ：１０〜１３原子％、Ｔｉ：８．５〜１０．０原子％、Ｈｆ、Ｃｒ、Ｎｂ及びＦｅの１種以上：０．１〜１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、良好な延性を有するＮｉ＿３Ｓｉ基耐熱材料。