JPH06184684A - 高温抵抗材料 - Google Patents

高温抵抗材料

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JPH06184684A
JPH06184684A JP5184182A JP18418293A JPH06184684A JP H06184684 A JPH06184684 A JP H06184684A JP 5184182 A JP5184182 A JP 5184182A JP 18418293 A JP18418293 A JP 18418293A JP H06184684 A JPH06184684 A JP H06184684A
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JP
Japan
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high temperature
resistance material
silicon
temperature resistance
atomic
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JP5184182A
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English (en)
Inventor
Lorenz Singheiser
ローレンツ・ジングハイザー
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ABB Patent GmbH
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ABB Patent GmbH
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    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C21/00—Alloys based on aluminium
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C14/00—Alloys based on titanium
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C21/00—Alloys based on aluminium
    • C22C21/02—Alloys based on aluminium with silicon as the next major constituent
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05C—INDEXING SCHEME RELATING TO MATERIALS, MATERIAL PROPERTIES OR MATERIAL CHARACTERISTICS FOR MACHINES, ENGINES OR PUMPS OTHER THAN NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES
    • F05C2201/00—Metals
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    • F05C2201/021—Aluminium

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Abstract

(57)【要約】 【目的】本発明は、γ−ＴｉＡｌタイプの金属間化合物
基合金を含む多相高温抵抗材料に関し、この材料は、特
に熱機関、例えば内燃機関、ガスタービン及び航空機エ
ンジンに使用することを意図している。 【構成】アルミニウム３０〜４０原子％、シリコン０．
１〜２０原子％、ニオブ０．１〜１５原子％、残部チタ
ンの多相高温抵抗材料。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、γ−ＴｉＡｌタイプの
金属間化合物に基く合金からなる多相高温抵抗材料に関
し、特に内燃機関、ガスタービン及び航空機エンジンの
ような熱機関で使用されるものである。
【０００２】
【従来の技術】熱機関の開発は、構造的に可能なかぎり
同じ寸法で、より高出力を得ようとする方向に次第に動
いており、その結果、個々の構成部品には熱応力が確実
に増加している。その様なことから、使用される材料と
して、次第に優れた耐熱性を有しかつ高強度のものが要
求されてきている。
【０００３】材料分野での多くの開発に加えて、例えば
ニッケル基合金、特にγ−ＴｉＡｌタイプの金属間化合
物に基く合金は、低密度と高融点との組合せのため、熱
機関で使用することに関心が高まっている。このことか
ら、多くの開発は、これら高温抵抗材料の機械的特性を
改良する試みに関与している。機械的特性の改良に加え
て、特に、使用する高温度での腐食作用に対する抵抗
性、例えば高温燃焼ガス、ガス状塩化物、二酸化硫黄の
作用に対する抵抗性が特別な役割を演じている。
【０００４】さらに、低温では、濃縮されたアルカリ金
属の硫酸塩とアルカリ土類金属の硫酸塩により有効寿命
が制限されているので、現時点では、これら材料のポテ
ンシャル強度の開発が妨げられている。すなわち、酸化
抵抗に限度があるので、高温強度から考察した場合に、
実際に達成可能な使用温度が低下する。
【０００５】２元チタン／アルミニウム成分は、酸化抵
抗が、先に述べた用途に対して全く不適当であることが
十分よく知られている。何故なら、この酸化速度は、現
在使用されている超合金のそれよりも数十倍高いもので
ある。そして、その酸化物層は密着性が低く、その結
果、腐食性の浸蝕が確実に連続して生じる。クロムとバ
ナジウムを相当割合で有するチタン アルミナイドを主
成分とする化合物は、９００℃を越える温度で優れた酸
化抵抗を明白に示すことが知られている。これは現在使
用されている超合金のそれと匹敵できる。しかし、より
低い温度での酸化挙動は全く不適切であることが示さ
れ、これは２元チタン アルミナイド、例えばγ−Ｔｉ
Ａｌと匹敵できる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】同様に、これら化合物
は、その機械的特性が工業的用途に全く不適切である。
これらは、低温では事実上延性がなく、高温ではクリー
プ抵抗又は疲労強度が不適切である。
【０００７】この従来技術で述べられたように、本発明
の目的は、所望の機械的特性と、所望の腐食抵抗との両
方を持つ、当初に述べられたタイプの高温材料を提供す
ることにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段及び作用】本発明によれ
ば、この目的は請求項１（いずれの場合も、その値は原
子％で示される）の事項により達成される。従って、ア
ルミニウム４５〜６０原子％を有するＴｉＡｌ基合金
は、シリコン（０．１〜２０原子％）とニオブ（０．１
〜１５原子％）とを合金化することにより（残部チタ
ン）、酸化抵抗が相当増強される。所定のシリコン添加
により、Ｔｉ5 Ｓｉ3 析出物が形成される。同時に、酸
化物層の密着性が増加するとともに酸化速度が相当減少
する。所定のニオブ添加により、特にシリコンと組合わ
せることにより、更に酸化物層の密着性が増加するとと
もに酸化速度が減少する。シリコンとニオブとの添加に
より、酸化物層のチタン酸化物（ＴｉＯ2 ）の割合が減
少する。このチタン酸化物は、これに固有の不整合性が
高いため、成長速度が高い。
【０００９】シリコンとニオブとを合金化することによ
り、同時に、２相の微細相が形成される。これにより、
γ−ＴｉＡｌ基合金と比較して、機械的高温強度と疲労
強度とが顕著に改善される。
【００１０】本発明をさらに改善する方法として、上述
の添加物のシリコンとニオブに補足して又は置き換えて
クロム、タンタル、タングステン、モリブデン、又はバ
ナジウム又はこれらの成分の組合わせたものを合金化す
ることもできる。この場合の可能な合金成分は、０．１
〜２０原子％のクロム、０．１〜１０原子％のタンタ
ル、０．１〜５原子％のタングステン、モリブデン及び
バナジウムである。
【００１１】稠密な保護酸化物層を形成することは、チ
タン アルミナイドにとって特に重要である。何故な
ら、これらは酸素や窒素がコア マトリックス内に侵入
するのを防ぎ、そのことによりコアマトリックスの脆化
を防ぐからである。溶解した酸素と窒素との拡散を取り
除くため、又は少なくともそれを相当量減少させるため
に、いわゆる活性成分、例えばイットリウム、ハフニウ
ム、エルビウム、及びランタン及び他の希土類元素、又
はこれら元素を組合わせたものを添加することができ
る。一方で、これらの酸化物や窒化物はチタンのそれよ
り熱力学的に相当安定である。他方で、これら成分によ
り同時に所定の金属間化合物の酸化抵抗が増加する。
【００１２】本発明の高温材料を作り、加工すること
は、特に困難なことではなく、このタイプの材料に使用
される従来の方法で実施できる。例えば、ロストワック
ス鋳造、方向性凝固、または粉末冶金学的方法で実施で
きる。
【００１３】本発明をさらに改良する場合、機械的な合
金化により先に述べた反応成分の酸化物を添加して、本
発明の高温材料を製造することができる。この方法によ
り、特に熱抵抗金属間化合物を得ることができる。
【００１４】本発明の好適な実施例によれば、ボロン
（０．０５〜５原子％）又は炭素又は窒素（０．０５〜
１原子％）、又はこれら成分の組合わせたものの添加に
より、機械的特性と稠密組織の微細構造との改良とがさ
らになされる。このことは、上記ボロン、炭素、及び窒
素の添加により、安定した硼化物、炭化物、窒化物、又
は炭窒化物が形成されるということにより達成される。
【００１５】最後に述べたボロン、炭素及び窒素の添加
物は、これらの金属間化合物の方向性凝固に関連して特
に重要である。その結果、かなり広範囲の化合物の析
出、例えば、硼化物、珪化物、及び類似の強度増強効果
を持つ化合物の析出が促進される。これらの及びさらに
有利な化合物及び処理方法は、従属項の主題である。

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 チタン／アルミニウム系中に金属間化合
    物を有し、特に内燃機関、ガスタービン及び航空機エン
    ジンのような熱機関に使用され、アルミニウムが４５〜
    ６０原子％、シリコンが０．１〜２０原子％、ニオブが
    ０．１〜１５原子％、残部チタンである高温抵抗材料。
  2. 【請求項２】 シリコンに代えてクロムが０．１〜２０
    原子％含まれていることを特徴とする請求項１に記載の
    高温抵抗材料。
  3. 【請求項３】 ニオブに代えてタンタルが０．１〜１０
    原子％含まれていることを特徴とする請求項１に記載の
    高温抵抗材料。
  4. 【請求項４】 シリコン及び／又はニオブ及び／又はク
    ロム及び／又はタンタルに加えて、タングステン、モリ
    ブデン、及び／又はバナジウムを０．１〜５原子％含
    み、すべての合金成分の割合が合計で１００原子％とな
    る請求項１乃至３のいずれかに記載の高温抵抗材料。
  5. 【請求項５】 イットリウム及び／又はハフニウム及び
    ／又はエルビウム及び／又はランタンを、各々０．０５
    〜２原子％、合計が最大３原子％まで混合されている請
    求項１乃至４のいずれかに記載の高温抵抗材料。
  6. 【請求項６】 機械的な合金化により作られる請求項５
    に記載の高温抵抗材料。
  7. 【請求項７】 ボロン含有量が０．０５〜５原子％であ
    る請求項１乃至５のいずれかに記載の高温抵抗材料。
  8. 【請求項８】 ボロンに代えて炭素及び又は窒素を０．
    ０５〜１原子％混合している請求項７に記載の高温クリ
    ープ抵抗材料。
JP5184182A 1992-07-28 1993-07-26 高温抵抗材料 Pending JPH06184684A (ja)

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Families Citing this family (20)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3626507B2 (ja) * 1993-07-14 2005-03-09 本田技研工業株式会社 高強度高延性ＴｉＡｌ系金属間化合物
WO1996030552A1 (en) * 1995-03-28 1996-10-03 Alliedsignal Inc. Castable gamma titanium-aluminide alloy containing niobium, chromium and silicon
US6551064B1 (en) 1996-07-24 2003-04-22 General Electric Company Laser shock peened gas turbine engine intermetallic parts
DE19735841A1 (de) * 1997-08-19 1999-02-25 Geesthacht Gkss Forschung Legierung auf der Basis von Titanaluminiden
US6436208B1 (en) 2001-04-19 2002-08-20 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy Process for preparing aligned in-situ two phase single crystal composites of titanium-niobium alloys
US6767653B2 (en) * 2002-12-27 2004-07-27 General Electric Company Coatings, method of manufacture, and the articles derived therefrom
DE102004056582B4 (de) * 2004-11-23 2008-06-26 Gkss-Forschungszentrum Geesthacht Gmbh Legierung auf der Basis von Titanaluminiden
KR100644880B1 (ko) * 2004-11-30 2006-11-15 한국과학기술원 층상조직의 열적안정성 및 기계적 성질이 매우 우수한 일방향응고 TiAlNbSiC계 합금
DE102007060587B4 (de) * 2007-12-13 2013-01-31 Helmholtz-Zentrum Geesthacht Zentrum für Material- und Küstenforschung GmbH Titanaluminidlegierungen
US8347908B2 (en) * 2009-08-27 2013-01-08 Honeywell International Inc. Lightweight titanium aluminide valves and methods for the manufacture thereof
DE102010042889A1 (de) * 2010-10-25 2012-04-26 Manfred Renkel Turboladerbauteil
US8915708B2 (en) 2011-06-24 2014-12-23 Caterpillar Inc. Turbocharger with air buffer seal
US10597756B2 (en) 2012-03-24 2020-03-24 General Electric Company Titanium aluminide intermetallic compositions
KR101614124B1 (ko) * 2014-11-24 2016-04-21 한국기계연구원 타이타늄-알루미늄계 합금
DE102016224532A1 (de) * 2016-12-08 2018-06-14 MTU Aero Engines AG Hochtemperaturschutzschicht für Titanaluminid-Legierungen
US20180230576A1 (en) * 2017-02-14 2018-08-16 General Electric Company Titanium aluminide alloys and turbine components
US20180230822A1 (en) * 2017-02-14 2018-08-16 General Electric Company Titanium aluminide alloys and turbine components
WO2019191450A1 (en) * 2018-03-29 2019-10-03 Arconic Inc. Titanium aluminide alloys and titanium aluminide alloy products and methods for making the same
WO2020086263A1 (en) * 2018-10-22 2020-04-30 Arconic Inc. New titanium aluminide alloys and methods for making the same
CN113667862B (zh) * 2021-08-05 2022-04-19 贵州贵材创新科技股份有限公司 一种TiAl金属间化合物增强铝硅复合材料及其制备方法

Family Cites Families (21)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR1094616A (ja) * 1955-05-23
US4836983A (en) * 1987-12-28 1989-06-06 General Electric Company Silicon-modified titanium aluminum alloys and method of preparation
US4891184A (en) * 1988-12-23 1990-01-02 Mikkola Donald E Low density heat resistant intermetallic alloys of the Al3 Ti type
JPH0832934B2 (ja) * 1989-01-24 1996-03-29 萩下 志朗 金属間化合物の製法
US5076858A (en) * 1989-05-22 1991-12-31 General Electric Company Method of processing titanium aluminum alloys modified by chromium and niobium
US5045406A (en) * 1989-06-29 1991-09-03 General Electric Company Gamma titanium aluminum alloys modified by chromium and silicon and method of preparation
US5028491A (en) * 1989-07-03 1991-07-02 General Electric Company Gamma titanium aluminum alloys modified by chromium and tantalum and method of preparation
US4916028A (en) * 1989-07-28 1990-04-10 General Electric Company Gamma titanium aluminum alloys modified by carbon, chromium and niobium
JP2510141B2 (ja) * 1989-08-18 1996-06-26 日産自動車株式会社 Ｔｉ―Ａｌ系軽量耐熱材料
JP2520971B2 (ja) * 1990-05-18 1996-07-31 住友電気工業株式会社 ボンディングツ―ル
ATE127860T1 (de) * 1990-05-04 1995-09-15 Asea Brown Boveri Hochtemperaturlegierung für maschinenbauteile auf der basis von dotiertem titanaluminid.
US5080860A (en) * 1990-07-02 1992-01-14 General Electric Company Niobium and chromium containing titanium aluminide rendered castable by boron inoculations
US5098653A (en) * 1990-07-02 1992-03-24 General Electric Company Tantalum and chromium containing titanium aluminide rendered castable by boron inoculation
JP2678083B2 (ja) * 1990-08-28 1997-11-17 日産自動車株式会社 Ｔｉ―Ａｌ系軽量耐熱材料
US5204058A (en) * 1990-12-21 1993-04-20 General Electric Company Thermomechanically processed structural elements of titanium aluminides containing chromium, niobium, and boron
US5149497A (en) * 1991-06-12 1992-09-22 General Electric Company Oxidation resistant coatings of gamma titanium aluminum alloys modified by chromium and tantalum
US5370839A (en) * 1991-07-05 1994-12-06 Nippon Steel Corporation Tial-based intermetallic compound alloys having superplasticity
US5264051A (en) * 1991-12-02 1993-11-23 General Electric Company Cast gamma titanium aluminum alloys modified by chromium, niobium, and silicon, and method of preparation
JP3320760B2 (ja) * 1991-12-06 2002-09-03 大陽工業株式会社 チタニウム・アルミニウム合金
US5213635A (en) * 1991-12-23 1993-05-25 General Electric Company Gamma titanium aluminide rendered castable by low chromium and high niobium additives
US5226985A (en) * 1992-01-22 1993-07-13 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Air Force Method to produce gamma titanium aluminide articles having improved properties

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US5393356A (en) 1995-02-28
EP0581204A1 (de) 1994-02-02
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