JPH0813069A - 耐熱構造材用Ｎｉ基合金及びそれを用いたガスタービン - Google Patents
耐熱構造材用Ｎｉ基合金及びそれを用いたガスタービンInfo
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- JPH0813069A JPH0813069A JP15329094A JP15329094A JPH0813069A JP H0813069 A JPH0813069 A JP H0813069A JP 15329094 A JP15329094 A JP 15329094A JP 15329094 A JP15329094 A JP 15329094A JP H0813069 A JPH0813069 A JP H0813069A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】高温強度ならびに耐酸化性，耐食性に優れるガ
スタービン動翼材料に好適なＮｉ基単合金を提供する。 【構成】重量％でＡｌ４.０〜６.０％，Ｗ２.０〜１３.
０％，Ｔａ２.０〜９.０％，Ｍｏ６.０ ％以下及び残部
不可避の不純物とＮｉからなるＮｉ基合金表面にＮｂ，
Ｒｅ，Ｃｒ及びＮｉからなる合金薄膜をコーティング形
成した高温強度ならびに耐酸化性，耐食性に優れるＮｉ
基合金。 【効果】本発明の高温強度ならびに耐酸化性，耐食性に
優れるＮｉ基合金をガスタービン動翼，ノズルに適用す
ることにより、長期間にわたり装置信頼性の高いガスタ
ービン装置が提供できる。
スタービン動翼材料に好適なＮｉ基単合金を提供する。 【構成】重量％でＡｌ４.０〜６.０％，Ｗ２.０〜１３.
０％，Ｔａ２.０〜９.０％，Ｍｏ６.０ ％以下及び残部
不可避の不純物とＮｉからなるＮｉ基合金表面にＮｂ，
Ｒｅ，Ｃｒ及びＮｉからなる合金薄膜をコーティング形
成した高温強度ならびに耐酸化性，耐食性に優れるＮｉ
基合金。 【効果】本発明の高温強度ならびに耐酸化性，耐食性に
優れるＮｉ基合金をガスタービン動翼，ノズルに適用す
ることにより、長期間にわたり装置信頼性の高いガスタ
ービン装置が提供できる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、高温強度ならびに耐酸
化性，耐食性に優れるＮｉ基合金に係り、特に高温で使
用されるガスタービン動翼、ノズル材料に好適なＮｉ基
合金に関する。
化性，耐食性に優れるＮｉ基合金に係り、特に高温で使
用されるガスタービン動翼、ノズル材料に好適なＮｉ基
合金に関する。
【０００２】
【従来の技術】各種燃焼器は燃焼効率の向上のため燃焼
温度をより高くする試みがなされている。特に、高効率
コンバインドサイクル発電システムのキーコンポーネン
トである超高温ガスタービンの実現には、第一段動翼に
従来の多結晶の普通鋳造合金や応力負荷方向に結晶粒界
をもたない一方向柱状凝固合金を用いた場合には対応は
困難であり、結晶粒界を全くもたない単結晶合金の使用
が必須であると考えられている。特開平2−138431 号に
は、航空機用ジェットエンジン材料として高温強度に優
れるＮｉ基単結晶合金が開示されている。この材料はジ
ェットエンジン材料として特に要求される高温強度に優
れた合金である。
温度をより高くする試みがなされている。特に、高効率
コンバインドサイクル発電システムのキーコンポーネン
トである超高温ガスタービンの実現には、第一段動翼に
従来の多結晶の普通鋳造合金や応力負荷方向に結晶粒界
をもたない一方向柱状凝固合金を用いた場合には対応は
困難であり、結晶粒界を全くもたない単結晶合金の使用
が必須であると考えられている。特開平2−138431 号に
は、航空機用ジェットエンジン材料として高温強度に優
れるＮｉ基単結晶合金が開示されている。この材料はジ
ェットエンジン材料として特に要求される高温強度に優
れた合金である。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】ジェットエンジン材料
は実際の使用時には短期間での点検，交換作業を行うた
め耐酸化性，耐食性はそれほど要求されない。これに対
し、発電用ガスタービン材料は、点検，交換作業のサイ
クルがジェットエンジンに比べて長く、また使用する燃
料も腐食を発生させる要因である硫黄分の比較的多い燃
料を用いる可能性が高い。このため、発電用ガスタービ
ン材料は高温強度，耐酸化性と燃焼ガス中の腐食成分に
耐えうる耐食性を高い次元でバランスさせた材料が必要
である。
は実際の使用時には短期間での点検，交換作業を行うた
め耐酸化性，耐食性はそれほど要求されない。これに対
し、発電用ガスタービン材料は、点検，交換作業のサイ
クルがジェットエンジンに比べて長く、また使用する燃
料も腐食を発生させる要因である硫黄分の比較的多い燃
料を用いる可能性が高い。このため、発電用ガスタービ
ン材料は高温強度，耐酸化性と燃焼ガス中の腐食成分に
耐えうる耐食性を高い次元でバランスさせた材料が必要
である。
【０００４】現状、ガスタービンのブレードあるいはノ
ズルの部品は、表面にセラミックスを溶射することで、
厳しい腐食環境から保護されている。しかし、表面のセ
ラミックスコーティングは使用時に基板の金属との熱膨
張係数差による熱応力で剥離するという問題があり、剥
離した部分より腐食が進行する。
ズルの部品は、表面にセラミックスを溶射することで、
厳しい腐食環境から保護されている。しかし、表面のセ
ラミックスコーティングは使用時に基板の金属との熱膨
張係数差による熱応力で剥離するという問題があり、剥
離した部分より腐食が進行する。
【０００５】本発明の目的は、発電用ガスタービン動翼
材料で使用されることに適する高温強度ならびに耐酸化
性，耐食性に優れるＮｉ基合金材料を提供することにあ
る。
材料で使用されることに適する高温強度ならびに耐酸化
性，耐食性に優れるＮｉ基合金材料を提供することにあ
る。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明によれば、重量％で、Ｎｂ５.０〜４０.０％
を含み、かつＲｅ，Ｃｒ及び残部不可避の不純物とＮｉ
からなる合金薄膜を有するＮｉ基合金が提供される。
め、本発明によれば、重量％で、Ｎｂ５.０〜４０.０％
を含み、かつＲｅ，Ｃｒ及び残部不可避の不純物とＮｉ
からなる合金薄膜を有するＮｉ基合金が提供される。
【０００７】また、重量％で、Ｃｒ１０.０〜４０.０
％，Ｎｂ５.０〜４０.０％，Ｒｅ10.0〜４０.０ ％及び
残部不可避の不純物とＮｉからなる合金薄膜を有するＮ
ｉ基合金が提供される。
％，Ｎｂ５.０〜４０.０％，Ｒｅ10.0〜４０.０ ％及び
残部不可避の不純物とＮｉからなる合金薄膜を有するＮ
ｉ基合金が提供される。
【０００８】また、Ｎｂ，Ｒｅ，Ｃｒ及びＮｉからなる
合金薄膜を、重量％で、Ａｌ４.０〜６.０％，Ｗ２.０
〜１３.０％，Ｔａ２.０〜９.０％，Ｍｏ６.０％以下及
び残部不可避の不純物とＮｉからなるＮｉ基合金の表面
に有するＮｉ基合金が提供される。
合金薄膜を、重量％で、Ａｌ４.０〜６.０％，Ｗ２.０
〜１３.０％，Ｔａ２.０〜９.０％，Ｍｏ６.０％以下及
び残部不可避の不純物とＮｉからなるＮｉ基合金の表面
に有するＮｉ基合金が提供される。
【０００９】また、前記Ｎｉ基合金が、重量％で、Ａｌ
４.０〜６.０％，Ｗ２.０〜１３.０％，Ｔａ２.０〜９.
０％，Ｍｏ６.０ ％以下、及び残部不可避の不純物とＮ
ｉからなるＮｉ基合金であることが好ましい。
４.０〜６.０％，Ｗ２.０〜１３.０％，Ｔａ２.０〜９.
０％，Ｍｏ６.０ ％以下、及び残部不可避の不純物とＮ
ｉからなるＮｉ基合金であることが好ましい。
【００１０】また、前記合金薄膜の膜厚が１００μｍ以
下であることが好ましい。
下であることが好ましい。
【００１１】また、本発明によれば、重量％で、Ａｌ
４.０〜６.０％，Ｗ２.０〜１３.０％，Ｔａ２.０〜９.
０％，Ｍｏ６.０ ％以下及び残部不可避の不純物とＮｉ
からなるＮｉ基合金の表面に重量％で、Ｎｂ５.０〜４
０.０％，Ｒｅ１０.０〜４０.０％，Ｃｒ１０.０〜４
０.０％及び残部不可避の不純物とＮｉからなる合金薄
膜を有するＮｉ基合金が提供される。
４.０〜６.０％，Ｗ２.０〜１３.０％，Ｔａ２.０〜９.
０％，Ｍｏ６.０ ％以下及び残部不可避の不純物とＮｉ
からなるＮｉ基合金の表面に重量％で、Ｎｂ５.０〜４
０.０％，Ｒｅ１０.０〜４０.０％，Ｃｒ１０.０〜４
０.０％及び残部不可避の不純物とＮｉからなる合金薄
膜を有するＮｉ基合金が提供される。
【００１２】また、前記合金薄膜中のＮｂ，Ｒｅ，Ｃｒ
の含有量が、外部環境に接する表面よりＮｉ基合金側へ
いくに従い単調に減少していることが好ましい。
の含有量が、外部環境に接する表面よりＮｉ基合金側へ
いくに従い単調に減少していることが好ましい。
【００１３】また、Ｎｂ，Ｒｅ，Ｃｒ及びＮｉからなる
合金薄膜を２層以上有し、かつ前記２層以上の合金薄膜
の各層が異なる合金組成を有する、重量％で、Ａｌ４.
０ 〜６.０％，Ｗ２.０〜１３.０％，Ｔａ２.０〜９.０
％，Ｍｏ６.０％以下及び残部不可避の不純物とＮｉか
らなるＮｉ基合金が提供される。
合金薄膜を２層以上有し、かつ前記２層以上の合金薄膜
の各層が異なる合金組成を有する、重量％で、Ａｌ４.
０ 〜６.０％，Ｗ２.０〜１３.０％，Ｔａ２.０〜９.０
％，Ｍｏ６.０％以下及び残部不可避の不純物とＮｉか
らなるＮｉ基合金が提供される。
【００１４】また、上記Ｎｉ基合金が、該合金を一方向
凝固させてできる実質的に結晶粒界を有しないＮｉ基単
結晶鋳造物であることが最も好ましい。
凝固させてできる実質的に結晶粒界を有しないＮｉ基単
結晶鋳造物であることが最も好ましい。
【００１５】また、本発明によれば、Ｎｉ基単結晶合金
の製造法において、該Ｎｉ基合金表面に、イオンビーム
デポジション法により重量％で、Ｎｂ５.０〜４０.０％
を含み、かつＲｅ，Ｃｒ及び残部不可避の不純物とＮｉ
からなる合金薄膜を形成するＮｉ基合金の製造法が提供
される。
の製造法において、該Ｎｉ基合金表面に、イオンビーム
デポジション法により重量％で、Ｎｂ５.０〜４０.０％
を含み、かつＲｅ，Ｃｒ及び残部不可避の不純物とＮｉ
からなる合金薄膜を形成するＮｉ基合金の製造法が提供
される。
【００１６】また、本発明によれば、Ｎｉ基単結晶合金
の製造法において、該Ｎｉ基合金表面に、イオン注入法
により重量％で、Ｎｂ５.０〜４０.０％を含み、かつＲ
ｅ，Ｃｒ及び残部不可避の不純物とＮｉからなる合金薄
膜を形成するＮｉ基合金の製造法が提供される。
の製造法において、該Ｎｉ基合金表面に、イオン注入法
により重量％で、Ｎｂ５.０〜４０.０％を含み、かつＲ
ｅ，Ｃｒ及び残部不可避の不純物とＮｉからなる合金薄
膜を形成するＮｉ基合金の製造法が提供される。
【００１７】また、本発明によれば、Ｎｉ基単結晶合金
の製造法において、該Ｎｉ基合金表面に、高周波スパッ
タ法により、重量％で、Ｎｂ５.０〜４０.０％を含み、
かつＲｅ，Ｃｒ及び残部不可避の不純物とＮｉからなる
合金薄膜を形成するＮｉ基合金の製造法が提供される。
の製造法において、該Ｎｉ基合金表面に、高周波スパッ
タ法により、重量％で、Ｎｂ５.０〜４０.０％を含み、
かつＲｅ，Ｃｒ及び残部不可避の不純物とＮｉからなる
合金薄膜を形成するＮｉ基合金の製造法が提供される。
【００１８】また、上記合金を用いて、高温ガスの衝突
する翼部、高温ガスをシールするプラットフォーム部と
シールフィン、前記両部を支持するシャンク部およびデ
ィスクに植設する役目をもつダブテール部とを有するガ
スタービンブレードを作製することが好ましい。
する翼部、高温ガスをシールするプラットフォーム部と
シールフィン、前記両部を支持するシャンク部およびデ
ィスクに植設する役目をもつダブテール部とを有するガ
スタービンブレードを作製することが好ましい。
【００１９】また、上記合金を用いて、ガスタービンノ
ズルを作製することが好ましい。
ズルを作製することが好ましい。
【００２０】また、コンプレッサにより圧縮された空気
と燃料との混合ガスを燃焼させ、その高温ガスをガスタ
ービンノズルを通し、複数のディスクに各々植設された
ガスタービンブレードに衝突させて該ブレードを回転さ
せるガスタービンを作製することが好ましい。
と燃料との混合ガスを燃焼させ、その高温ガスをガスタ
ービンノズルを通し、複数のディスクに各々植設された
ガスタービンブレードに衝突させて該ブレードを回転さ
せるガスタービンを作製することが好ましい。
【００２１】
【作用】本発明による耐熱構造材用Ｎｉ基合金の高温強
度の向上は、原子サイズの相違による固溶硬化により転
位の運動を抑制することの期待されるＷ，Ｔａ，Ｍｏを
Ｎｉ基合金の内部に分散させることにより達成されるも
のである。
度の向上は、原子サイズの相違による固溶硬化により転
位の運動を抑制することの期待されるＷ，Ｔａ，Ｍｏを
Ｎｉ基合金の内部に分散させることにより達成されるも
のである。
【００２２】一方、耐酸化性，耐食性を向上させること
は、Ｎｉの酸化，硫化を防ぐということに対応するとし
て、量子化学的に第三添加元素の効果を解析できる。Ｎ
ｉ基単結晶合金表面に各種金属を添加したモデルによ
り、合金表面と酸素，硫黄分子との結合性を解析し、耐
酸化，耐食性に有効な添加元素を電子論から分子軌道法
を用いて検討した。検討結果を図１，図２に示す。図１
は縦軸が硫黄原子とＮｉ基合金の結晶組成を構成するＣ
ｒ，Ｎｉ，Ｒｅ，Ａｌ，Ｔｉ，Ｎｂの各元素との結合エ
ネルギーを示す。各元素はどのような結晶中に存在する
かで結合エネルギーの大きさが異なり、またＮｉ原子と
隣合う原子の種類によっても結合エネルギーは異なる。
この図では例えば横軸左側のＮｉ（１１１）はＮｉ結晶
（γ結晶）の（１１１）面が表面にあった場合を想定
し、Ｃｒ，ＮｉまたはＲｅ，Ｎｉは（１１１）面上に硫
黄原子と等距離にＣｒとＮｉまたはＲｅとＮｉがあった
場合、硫黄原子はどちらに結合し易いかを示す。すなわ
ち、硫黄原子がＮｉ原子と結合しにくく、Ｃｒ原子と結
合しやすい場合は、Ｃｒが犠牲陽極的な働きをして基地
のＮｉが硫黄と結合して腐食するのを防ぐのである。ま
た、Ｃｒ，Ｒｅ，Ａｌ，Ｔｉ，Ｎｂ原子はＮｉ結晶（γ
結晶）、Ｎｉ3Ａｌ(γ′結晶）のどの原子サイトに置換
型固溶して入りやすいか計算により求められているた
め、Ｃｒ，ＲｅはＮｉ結晶、Ａｌ，Ｔｉ，ＮｂはＮｉ3
Ａｌ 結晶に入った場合のみを想定して計算している。
この計算結果から、Ｎｉ結晶ではＣｒよりはＲｅ原子の
方が耐食性向上に効果があり、Ｎｉ3Ａｌ 結晶ではＮｂ
原子がＡｌ，Ｔｉ原子に比べ耐食性向上に効果があるこ
とがわかる。一般的に用いられているＮｉ基超合金は、
高度の大きい金属間化合物であるＮｉ3Ａｌ 結晶を８０
体積％程度含有させることによって、Ｎｉ結晶の転位の
移動を防ぎ強度、耐クリープ性を向上させている。すな
わち、Ｎｉ基超合金全体としての耐食性を考えた場合、
Ｎｉ3Ａｌ 結晶の耐食性向上が最も重要である。以上よ
り、Ｎｉ基超合金の耐食性向上にはＮｂの添加が最も有
効であり、更にＲｅを添加することが望ましいことがわ
かる。図２は縦軸が酸素原子とＮｉ基合金の結晶組成を
構成するＣｒ，Ｎｉ，Ｒｅ，Ａｌ，Ｔｉ，Ｎｂの各元素
との結合エネルギーを示す。Ｎｉ結晶ではＣｒの方がＲ
ｅより耐酸化性に優れ、Ｎｉ3Ａｌ 結晶ではＴｉ原子が
Ａｌ，Ｎｂ原子に比べ耐酸化性向上に効果があることが
わかる。これらの結果から本発明では耐酸化性，耐食性
を同時に満足させる元素の組合せとして、Ｎｂ，Ｒｅ，
Ｃｒと下地のＮｉ合金とのなじみ性のために加えるＮｉ
からなる合金薄膜をＡｌ，Ｗ，Ｔａ，Ｍｏ，Ｎｉからな
るＮｉ基合金の上に形成することによって、合金表面で
耐酸化性，耐食性の向上を図った。Ｎｂ，Ｒｅ，Ｃｒ元
素の内、耐食性ではＮｂ，耐酸化性ではＣｒが最も効果
があるため、Ｎｂ，Ｃｒを主体として合金薄膜を形成す
ることが最も望ましい。具体的には重量％で、Ｎｂ５.
０〜４０.０％を含み、かつＲｅ，Ｃｒ及び残部不可避
の不純物とＮｉからなる合金薄膜を有することが望まし
い。Ｎｂが５％以上含有していないと耐食性が低下す
る。
は、Ｎｉの酸化，硫化を防ぐということに対応するとし
て、量子化学的に第三添加元素の効果を解析できる。Ｎ
ｉ基単結晶合金表面に各種金属を添加したモデルによ
り、合金表面と酸素，硫黄分子との結合性を解析し、耐
酸化，耐食性に有効な添加元素を電子論から分子軌道法
を用いて検討した。検討結果を図１，図２に示す。図１
は縦軸が硫黄原子とＮｉ基合金の結晶組成を構成するＣ
ｒ，Ｎｉ，Ｒｅ，Ａｌ，Ｔｉ，Ｎｂの各元素との結合エ
ネルギーを示す。各元素はどのような結晶中に存在する
かで結合エネルギーの大きさが異なり、またＮｉ原子と
隣合う原子の種類によっても結合エネルギーは異なる。
この図では例えば横軸左側のＮｉ（１１１）はＮｉ結晶
（γ結晶）の（１１１）面が表面にあった場合を想定
し、Ｃｒ，ＮｉまたはＲｅ，Ｎｉは（１１１）面上に硫
黄原子と等距離にＣｒとＮｉまたはＲｅとＮｉがあった
場合、硫黄原子はどちらに結合し易いかを示す。すなわ
ち、硫黄原子がＮｉ原子と結合しにくく、Ｃｒ原子と結
合しやすい場合は、Ｃｒが犠牲陽極的な働きをして基地
のＮｉが硫黄と結合して腐食するのを防ぐのである。ま
た、Ｃｒ，Ｒｅ，Ａｌ，Ｔｉ，Ｎｂ原子はＮｉ結晶（γ
結晶）、Ｎｉ3Ａｌ(γ′結晶）のどの原子サイトに置換
型固溶して入りやすいか計算により求められているた
め、Ｃｒ，ＲｅはＮｉ結晶、Ａｌ，Ｔｉ，ＮｂはＮｉ3
Ａｌ 結晶に入った場合のみを想定して計算している。
この計算結果から、Ｎｉ結晶ではＣｒよりはＲｅ原子の
方が耐食性向上に効果があり、Ｎｉ3Ａｌ 結晶ではＮｂ
原子がＡｌ，Ｔｉ原子に比べ耐食性向上に効果があるこ
とがわかる。一般的に用いられているＮｉ基超合金は、
高度の大きい金属間化合物であるＮｉ3Ａｌ 結晶を８０
体積％程度含有させることによって、Ｎｉ結晶の転位の
移動を防ぎ強度、耐クリープ性を向上させている。すな
わち、Ｎｉ基超合金全体としての耐食性を考えた場合、
Ｎｉ3Ａｌ 結晶の耐食性向上が最も重要である。以上よ
り、Ｎｉ基超合金の耐食性向上にはＮｂの添加が最も有
効であり、更にＲｅを添加することが望ましいことがわ
かる。図２は縦軸が酸素原子とＮｉ基合金の結晶組成を
構成するＣｒ，Ｎｉ，Ｒｅ，Ａｌ，Ｔｉ，Ｎｂの各元素
との結合エネルギーを示す。Ｎｉ結晶ではＣｒの方がＲ
ｅより耐酸化性に優れ、Ｎｉ3Ａｌ 結晶ではＴｉ原子が
Ａｌ，Ｎｂ原子に比べ耐酸化性向上に効果があることが
わかる。これらの結果から本発明では耐酸化性，耐食性
を同時に満足させる元素の組合せとして、Ｎｂ，Ｒｅ，
Ｃｒと下地のＮｉ合金とのなじみ性のために加えるＮｉ
からなる合金薄膜をＡｌ，Ｗ，Ｔａ，Ｍｏ，Ｎｉからな
るＮｉ基合金の上に形成することによって、合金表面で
耐酸化性，耐食性の向上を図った。Ｎｂ，Ｒｅ，Ｃｒ元
素の内、耐食性ではＮｂ，耐酸化性ではＣｒが最も効果
があるため、Ｎｂ，Ｃｒを主体として合金薄膜を形成す
ることが最も望ましい。具体的には重量％で、Ｎｂ５.
０〜４０.０％を含み、かつＲｅ，Ｃｒ及び残部不可避
の不純物とＮｉからなる合金薄膜を有することが望まし
い。Ｎｂが５％以上含有していないと耐食性が低下す
る。
【００２３】また、４０％以上含有するとＮｂは耐酸化
性が悪いため（図２参照）好ましくない。
性が悪いため（図２参照）好ましくない。
【００２４】また、耐食性，耐酸化性，下地のＮｉ基合
金との整合性をはかるため重量％で、Ｃｒ１０.０〜４
０.０％，Ｎｂ５.０〜４０.０％，Ｒｅ１０.０〜４０.
０％及び残部不可避の不純物とＮｉからなる合金薄膜を
Ｎｉ基合金表面に設けることが特に好ましい。
金との整合性をはかるため重量％で、Ｃｒ１０.０〜４
０.０％，Ｎｂ５.０〜４０.０％，Ｒｅ１０.０〜４０.
０％及び残部不可避の不純物とＮｉからなる合金薄膜を
Ｎｉ基合金表面に設けることが特に好ましい。
【００２５】Ｎｉ基合金表面の合金薄膜構成元素である
Ｎｂ，Ｒｅ原子は耐食性に悪い影響を及ぼす燃焼ガス中
のイオウ分子を引き付ける効果があり、結果としてＮｉ
の硫化を防ぐことができる。またＣｒは酸素との親和性
が高いため、やはり下地のＮｉ基合金の酸化を防ぐこと
ができる。これらの効果を同時に達成するにはそれぞれ
の構成元素が同量程度含まれていることが望ましい。
Ｎｂ，Ｒｅ原子は耐食性に悪い影響を及ぼす燃焼ガス中
のイオウ分子を引き付ける効果があり、結果としてＮｉ
の硫化を防ぐことができる。またＣｒは酸素との親和性
が高いため、やはり下地のＮｉ基合金の酸化を防ぐこと
ができる。これらの効果を同時に達成するにはそれぞれ
の構成元素が同量程度含まれていることが望ましい。
【００２６】また、上記合金薄膜を設ける下地のＮｉ基
合金は、重量％で、Ａｌ４.０〜6.0％，Ｗ２.０〜１３.
０％，Ｔａ２.０〜９.０％，Ｍｏ６.０ ％以下及び残部
不可避の不純物とＮｉからなることが好ましい。
合金は、重量％で、Ａｌ４.０〜6.0％，Ｗ２.０〜１３.
０％，Ｔａ２.０〜９.０％，Ｍｏ６.０ ％以下及び残部
不可避の不純物とＮｉからなることが好ましい。
【００２７】下地のＮｉ基合金は、母相であるγ相結晶
と、析出相であるγ′結晶(Ni3Al)の割合からＮｉとＡ
ｌの量が決定され、そして固溶硬化により転位の運動を
抑制することの期待されるＷ，Ｔａ，Ｍｏは、合金に少
量分散添加される時に最も固溶硬化の効果のあることか
ら上記のように組成が決定される。
と、析出相であるγ′結晶(Ni3Al)の割合からＮｉとＡ
ｌの量が決定され、そして固溶硬化により転位の運動を
抑制することの期待されるＷ，Ｔａ，Ｍｏは、合金に少
量分散添加される時に最も固溶硬化の効果のあることか
ら上記のように組成が決定される。
【００２８】上記のような合金薄膜は、耐食，耐酸化性
向上を目的として耐熱合金表面に設けられるセラミック
被膜と比べて、熱膨張係数が下地の耐熱合金に近いた
め、使用時の熱膨張係数の差によって発生する熱応力に
よる膜の剥離がほとんどないという特徴もある。
向上を目的として耐熱合金表面に設けられるセラミック
被膜と比べて、熱膨張係数が下地の耐熱合金に近いた
め、使用時の熱膨張係数の差によって発生する熱応力に
よる膜の剥離がほとんどないという特徴もある。
【００２９】合金薄膜は、Ｎｉ基合金の耐酸化性，耐食
性，高温強度，膜自体の強度をバランスよく引き出すた
めに１００μｍ以下の膜厚とすることがのぞましい。膜
厚は５μｍ以上の膜厚がないと耐食性向上に効果がな
く、また１mm以上の膜厚では、膜の製造に時間がかか
り、コスト的に不利になるほか、膜の製造時の残留応力
が大きくなるため望ましくない。このため膜の厚さは５
００μｍ以下、好ましくは１００μｍ以下がよい。これ
により、高温強度，耐酸化性および耐食性をすべて高い
次元でバランスさせた。
性，高温強度，膜自体の強度をバランスよく引き出すた
めに１００μｍ以下の膜厚とすることがのぞましい。膜
厚は５μｍ以上の膜厚がないと耐食性向上に効果がな
く、また１mm以上の膜厚では、膜の製造に時間がかか
り、コスト的に不利になるほか、膜の製造時の残留応力
が大きくなるため望ましくない。このため膜の厚さは５
００μｍ以下、好ましくは１００μｍ以下がよい。これ
により、高温強度，耐酸化性および耐食性をすべて高い
次元でバランスさせた。
【００３０】上記Ｎｉ基合金の製造法として、イオンビ
ームデポジション法を用いた場合、結晶欠陥の少ない緻
密な膜を形成することができる。これは、電気的に引き
出した金属イオンを同位体レベルで質量分離し、特定の
質量数の金属のみを基板表面に照射し、その照射エネル
ギーはスパッタ現象が生じないような低いエネルギーで
あるからである。従って燃焼ガスに対し耐性に優れる膜
を形成することができる。
ームデポジション法を用いた場合、結晶欠陥の少ない緻
密な膜を形成することができる。これは、電気的に引き
出した金属イオンを同位体レベルで質量分離し、特定の
質量数の金属のみを基板表面に照射し、その照射エネル
ギーはスパッタ現象が生じないような低いエネルギーで
あるからである。従って燃焼ガスに対し耐性に優れる膜
を形成することができる。
【００３１】また、高周波スパッタ法を用いて製造した
場合、高密度プラズマの発生により、膜を形成するの
で、成膜速度が大きく、１００μｍ程度の高純度の合金
薄膜を容易にかつ低コストでコーティングすることがで
きる。従って経済的な側面からは有効な製造法である。
場合、高密度プラズマの発生により、膜を形成するの
で、成膜速度が大きく、１００μｍ程度の高純度の合金
薄膜を容易にかつ低コストでコーティングすることがで
きる。従って経済的な側面からは有効な製造法である。
【００３２】また、イオン注入法を用いて製造した場
合、所定のイオンを基材表面に打ち込むことにより膜を
形成する。従って、合金薄膜は基材内部に入り込む形で
形成されるので、基材と薄膜の界面は強固に結合し、使
用時の薄膜の剥離による耐食性の低下を防ぐことができ
る。
合、所定のイオンを基材表面に打ち込むことにより膜を
形成する。従って、合金薄膜は基材内部に入り込む形で
形成されるので、基材と薄膜の界面は強固に結合し、使
用時の薄膜の剥離による耐食性の低下を防ぐことができ
る。
【００３３】これらの製造法は、適用製品の要求特性に
合わせて適宜選択する。
合わせて適宜選択する。
【００３４】上記Ｎｂ，Ｒｅ，Ｃｒと下地のＮｉ合金と
のなじみ性のために加えるＮｉからなる合金薄膜は、多
結晶Ｎｉ基合金または一方向凝固させた柱状晶Ｎｉ基合
金に適用しても耐食性，耐酸化性向上の効果が得られ
る。また、マスターインゴットを合金の融点以上に加熱
した鋳型の中に鋳込み、一定速度で引下げるとともに、
セレクターによって一つの結晶のみを成長させて得られ
たＮｉ基単結晶鋳造物に適用すれば、高温強度，耐食
性，耐酸化性をすべて兼ね備え、発電用ガスタービン部
材に最も好適なＮｉ基合金が得られる。
のなじみ性のために加えるＮｉからなる合金薄膜は、多
結晶Ｎｉ基合金または一方向凝固させた柱状晶Ｎｉ基合
金に適用しても耐食性，耐酸化性向上の効果が得られ
る。また、マスターインゴットを合金の融点以上に加熱
した鋳型の中に鋳込み、一定速度で引下げるとともに、
セレクターによって一つの結晶のみを成長させて得られ
たＮｉ基単結晶鋳造物に適用すれば、高温強度，耐食
性，耐酸化性をすべて兼ね備え、発電用ガスタービン部
材に最も好適なＮｉ基合金が得られる。
【００３５】上記Ｎｉ基合金は、耐食性，耐酸化性，耐
クリープ性，強度に優れているため、１２００℃以上の
高温で用いられる超高温ガスタービンのタービンブレー
ド，ノズルなどの部材に用いられた場合、信頼性が高
く、ライフサイクルの長いガスタービンが得られる。
クリープ性，強度に優れているため、１２００℃以上の
高温で用いられる超高温ガスタービンのタービンブレー
ド，ノズルなどの部材に用いられた場合、信頼性が高
く、ライフサイクルの長いガスタービンが得られる。
【００３６】
（実施例１）表１に示す組成の試料について高周波溶解
炉によりマスターインゴットを作製し、一方向凝固炉を
用いて単結晶化した。単結晶試料は鋳造後、HCl：H2O2
＝９：１の腐食液でマクロエッチングをおこない、単結
晶化されていること目視確認後、さらに高純度アルゴン
雰囲気中で熱処理した。
炉によりマスターインゴットを作製し、一方向凝固炉を
用いて単結晶化した。単結晶試料は鋳造後、HCl：H2O2
＝９：１の腐食液でマクロエッチングをおこない、単結
晶化されていること目視確認後、さらに高純度アルゴン
雰囲気中で熱処理した。
【００３７】
【表１】
【００３８】表１中Ｎo.１，２の組成の試料については
薄膜形成のための供試材とし、コーティング膜形成を行
った。試料Ｎo.３については、比較のためにコーティン
グ膜の成分をあらかじめマスターインゴット中に含むも
のを作製した。試料Ｎo.４については耐酸化性および耐
食性がコーティング膜のない場合どう変化するかを、Ｎ
o.１，２と比較するためにあわせて作製した。コーティ
ング膜形成方法としては、試料Ｎo.１について高周波ス
パッタを採用した。また、試料Ｎo.２についてはイオン
ビームデポジション法を採用した。
薄膜形成のための供試材とし、コーティング膜形成を行
った。試料Ｎo.３については、比較のためにコーティン
グ膜の成分をあらかじめマスターインゴット中に含むも
のを作製した。試料Ｎo.４については耐酸化性および耐
食性がコーティング膜のない場合どう変化するかを、Ｎ
o.１，２と比較するためにあわせて作製した。コーティ
ング膜形成方法としては、試料Ｎo.１について高周波ス
パッタを採用した。また、試料Ｎo.２についてはイオン
ビームデポジション法を採用した。
【００３９】高周波スパッタを用いる薄膜形成装置は、
スパッタ室，排気系，ガス導入系，高周波電源で構成さ
れ、電極は平行平板型で上部電極にターゲット，下部電
極に基板を設置するスパッタダウン方式である。さら
に、裏面に設けられた磁石によって高密度プラズマが発
生するために、成膜速度が大きく高純度の薄膜をコーテ
ィングすることができる。コーティング膜となるＮｂ，
Ｒｅ，Ｃｒ，Ｎｉからなるターゲット材については、高
周波溶解炉によりＮｂ２０.１％，Ｒｅ２６.２％、Ｃｒ
３０.６ ％及び残部不可避の不純物とＮｉからなる組成
になるようにあらかじめ作製しておいた。
スパッタ室，排気系，ガス導入系，高周波電源で構成さ
れ、電極は平行平板型で上部電極にターゲット，下部電
極に基板を設置するスパッタダウン方式である。さら
に、裏面に設けられた磁石によって高密度プラズマが発
生するために、成膜速度が大きく高純度の薄膜をコーテ
ィングすることができる。コーティング膜となるＮｂ，
Ｒｅ，Ｃｒ，Ｎｉからなるターゲット材については、高
周波溶解炉によりＮｂ２０.１％，Ｒｅ２６.２％、Ｃｒ
３０.６ ％及び残部不可避の不純物とＮｉからなる組成
になるようにあらかじめ作製しておいた。
【００４０】イオンビームデポジション法は、金属イオ
ンの生成後にイオンビームとして電気的に引き出した金
属イオンを同位体レベルで質量分離し、特定の質量数の
金属のみを基板表面に照射し薄膜を形成する方法であ
る。エネルギーはスパッタ現象が生じないように低いエ
ネルギーで基板上に堆積するために反応が非平衡的に進
行する。従って、任意の組成のコーティング膜を高精度
で形成することができる。本実施例では、Ｎｂ2Ｏ5，Ｒ
ｅＯ2，Ｃｒ2Ｏ3，ＮｉＯ の混合した酸化物粉末を放電
室内に挿入した後にＣＣｌ4 ガスを放電室内に導入して
マイクロ波を起こし、これら酸化物を還元してＮｂ，Ｒ
ｅ，Ｃｒ，Ｎｉイオンを発生させコーティングを行っ
た。薄膜形成法としては、他にＮｂ，Ｒｅ，Ｃｒ，Ｎｉ
イオンをイオン注入法によりＮｉ基単結晶合金表面にド
ーピングすることも可能である。
ンの生成後にイオンビームとして電気的に引き出した金
属イオンを同位体レベルで質量分離し、特定の質量数の
金属のみを基板表面に照射し薄膜を形成する方法であ
る。エネルギーはスパッタ現象が生じないように低いエ
ネルギーで基板上に堆積するために反応が非平衡的に進
行する。従って、任意の組成のコーティング膜を高精度
で形成することができる。本実施例では、Ｎｂ2Ｏ5，Ｒ
ｅＯ2，Ｃｒ2Ｏ3，ＮｉＯ の混合した酸化物粉末を放電
室内に挿入した後にＣＣｌ4 ガスを放電室内に導入して
マイクロ波を起こし、これら酸化物を還元してＮｂ，Ｒ
ｅ，Ｃｒ，Ｎｉイオンを発生させコーティングを行っ
た。薄膜形成法としては、他にＮｂ，Ｒｅ，Ｃｒ，Ｎｉ
イオンをイオン注入法によりＮｉ基単結晶合金表面にド
ーピングすることも可能である。
【００４１】Ｎo.１，２の試料についてはＥＰＭＡによ
るＮｂ，Ｒｅ，Ｃｒ，Ｎｉの表面より深さ方向の組成分
析を行った。図１にこのプロファイルを示す。横軸は表
面より深さ方向の距離を示す。
るＮｂ，Ｒｅ，Ｃｒ，Ｎｉの表面より深さ方向の組成分
析を行った。図１にこのプロファイルを示す。横軸は表
面より深さ方向の距離を示す。
【００４２】表面部分にＮｂ，Ｒｅ，Ｃｒ，Ｎｉからな
る層が約１００μｍ程度形成され、表面から内部に進行
するごとにＮｂ，Ｒｅ，Ｃｒが減少している。Ｎｉは表
面から内部に進行するにつれて合金内部の組成に近づい
ていく。これよりＮｂ，Ｒｅ，Ｃｒ，Ｎｉからなるコー
ティング膜が形成されている様子がわかる。
る層が約１００μｍ程度形成され、表面から内部に進行
するごとにＮｂ，Ｒｅ，Ｃｒが減少している。Ｎｉは表
面から内部に進行するにつれて合金内部の組成に近づい
ていく。これよりＮｂ，Ｒｅ，Ｃｒ，Ｎｉからなるコー
ティング膜が形成されている様子がわかる。
【００４３】次に、ここで作製した試料について耐食性
試験を行った。耐食性試験は溶融塩全浸漬法で行った。
試験には７５ｗｔ％ＮａＳＯ4＋２５％ｗｔＮａＣｌ の
混合塩を用い、この塩を磁性るつぼ中に入れ、その中に
試験片を浸漬し電気炉で所定時間加熱した。試験条件
は、８５０℃×５ｈ，９４０℃×５ｈとした。加熱後ワ
イヤーブラシで脱スケールを行い、脱スケール後の単位
面積あたりの重量減少で耐食性を評価した。図２に全て
の試料の耐食性試験の結果を示す。Ｎo.１，２の試料に
ついては耐食性の高いコーティング膜が表面を保護し、
ほとんど重量減少が起こらず、耐食性に優れていること
がわかる。
試験を行った。耐食性試験は溶融塩全浸漬法で行った。
試験には７５ｗｔ％ＮａＳＯ4＋２５％ｗｔＮａＣｌ の
混合塩を用い、この塩を磁性るつぼ中に入れ、その中に
試験片を浸漬し電気炉で所定時間加熱した。試験条件
は、８５０℃×５ｈ，９４０℃×５ｈとした。加熱後ワ
イヤーブラシで脱スケールを行い、脱スケール後の単位
面積あたりの重量減少で耐食性を評価した。図２に全て
の試料の耐食性試験の結果を示す。Ｎo.１，２の試料に
ついては耐食性の高いコーティング膜が表面を保護し、
ほとんど重量減少が起こらず、耐食性に優れていること
がわかる。
【００４４】さらに、これらの試料について高温酸化試
験を行った。高温酸化試験の条件としては、大気中の電
気炉加熱で１１００℃×１６ｈを１０回繰り返した。各
回ごとに脱スケールを行わずに、重量を測定しそのとき
の単位面積あたりの重量減少で耐酸化性を評価した。図
３に全ての試料の高温酸化試験の結果を示す。Ｎo.３，
４の試料については酸化が進行し顕著な重量減少がみら
れるのに対して、コーティングを施したＮo.１，２の試
料についてはほとんど重量減少が起こらず、耐酸化性に
優れていることがわかる。
験を行った。高温酸化試験の条件としては、大気中の電
気炉加熱で１１００℃×１６ｈを１０回繰り返した。各
回ごとに脱スケールを行わずに、重量を測定しそのとき
の単位面積あたりの重量減少で耐酸化性を評価した。図
３に全ての試料の高温酸化試験の結果を示す。Ｎo.３，
４の試料については酸化が進行し顕著な重量減少がみら
れるのに対して、コーティングを施したＮo.１，２の試
料についてはほとんど重量減少が起こらず、耐酸化性に
優れていることがわかる。
【００４５】さらに、高温強度を調べるためにクリープ
ラプチャー試験を行った。試験は所定温度に昇温後約２
時間保持し、荷重を負荷して試験を行った。試験条件は
870℃−５３９.０ＭＰａ,９４０℃−３４３.０ＭＰａ,
１０４０℃−２０５.８ＭＰa，１０４０℃−１６６.６
ＭＰａ，１０４０℃−１３７.２ＭＰａとした。結果を
ラーソンミラー曲線に変換して、図４に示す。ラーソン
ミラー曲線は、試験温度と破断時間から求めたラーソン
ミラーパラメータを横軸に、負荷応力を縦軸にとったも
ので、曲線が右側に位置するほど高温強度が高いことを
示している。
ラプチャー試験を行った。試験は所定温度に昇温後約２
時間保持し、荷重を負荷して試験を行った。試験条件は
870℃−５３９.０ＭＰａ,９４０℃−３４３.０ＭＰａ,
１０４０℃−２０５.８ＭＰa，１０４０℃−１６６.６
ＭＰａ，１０４０℃−１３７.２ＭＰａとした。結果を
ラーソンミラー曲線に変換して、図４に示す。ラーソン
ミラー曲線は、試験温度と破断時間から求めたラーソン
ミラーパラメータを横軸に、負荷応力を縦軸にとったも
ので、曲線が右側に位置するほど高温強度が高いことを
示している。
【００４６】これより、コーティング膜を施したＮo.
１，２の試料については耐酸化性，耐食性に加えて、高
温強度にも優れてガスタービン動翼材料に好適であるこ
とがわかる。
１，２の試料については耐酸化性，耐食性に加えて、高
温強度にも優れてガスタービン動翼材料に好適であるこ
とがわかる。
【００４７】（実施例２）図７は本発明のＮｉ基合金を
用いたガスタービンブレード及びノズルを有するガスタ
ービン装置の回転部分の断面図である。１はタービンス
タブシャフト、３はタービンブレード、５はタービンス
タッキングボルト、８はタービンスペーサ、２はディス
タントピース、１０はノズル、６はコンプレッサディス
ク、７はコンプレッサブレード、１１はコンプレッサス
タッキングボルト、９はコンプレッサスタブシャフト、
４はタービンディスクである。本発明のガスタービンは
コンプレッサディスク６が１７段あり、またタービンブ
レード３が３段のものである。タービンブレードは４段
の場合もあり、いずれにも本発明の合金が適用できる。
用いたガスタービンブレード及びノズルを有するガスタ
ービン装置の回転部分の断面図である。１はタービンス
タブシャフト、３はタービンブレード、５はタービンス
タッキングボルト、８はタービンスペーサ、２はディス
タントピース、１０はノズル、６はコンプレッサディス
ク、７はコンプレッサブレード、１１はコンプレッサス
タッキングボルト、９はコンプレッサスタブシャフト、
４はタービンディスクである。本発明のガスタービンは
コンプレッサディスク６が１７段あり、またタービンブ
レード３が３段のものである。タービンブレードは４段
の場合もあり、いずれにも本発明の合金が適用できる。
【００４８】本実施例におけるガスタービンは、主な形
式がヘビーデューティ形，一軸形で、水平分割ケーシン
グ，スタッキング式ロータからなり、圧縮機は１７段軸
流形，タービンは３段インパルス形，ブレードおよびノ
ズルの第１段および第２段は空気冷却式で、燃焼器はバ
ースフロー形，１６缶，スロットクール方式である。デ
ィスタントピース２，タービンディスク４，スペーサ
８，スタッキングボルト５は重量％で、Ｃ０.０６〜０.
１５％，Ｓｉ１％以下，Ｍｎ１.５ ％以下，Ｃｒ９.５
〜１２.５％，Ｎｉ１.５〜２.５％，Ｍｏ１.５〜３.０
％，Ｖ０.１〜０.３％，Ｎｂ０.０３〜０.１５％，Ｎ
０.０４〜０.１５％，残部Ｆｅからなる全焼戻しマルテ
ンサイト鋼が用いられる。
式がヘビーデューティ形，一軸形で、水平分割ケーシン
グ，スタッキング式ロータからなり、圧縮機は１７段軸
流形，タービンは３段インパルス形，ブレードおよびノ
ズルの第１段および第２段は空気冷却式で、燃焼器はバ
ースフロー形，１６缶，スロットクール方式である。デ
ィスタントピース２，タービンディスク４，スペーサ
８，スタッキングボルト５は重量％で、Ｃ０.０６〜０.
１５％，Ｓｉ１％以下，Ｍｎ１.５ ％以下，Ｃｒ９.５
〜１２.５％，Ｎｉ１.５〜２.５％，Ｍｏ１.５〜３.０
％，Ｖ０.１〜０.３％，Ｎｂ０.０３〜０.１５％，Ｎ
０.０４〜０.１５％，残部Ｆｅからなる全焼戻しマルテ
ンサイト鋼が用いられる。
【００４９】タービンブレード３は３段式で、初段に実
施例１中の表１，試料Ｎo.１の組成をもつＮｉ基単結晶
合金の表面に実施例１に記載のようにＮｂ，Ｒｅ，Ｃ
ｒ，Ｎｉの合金膜を形成したＮｉ基合金を用い、タービ
ンブレード３の２段目にはRene８０(Ｃｒ１４％，Ｃｏ
９.５％，Ｍｏ４％，Ｗ４％，Ａｌ３％，Ｔｉ５％，Ｃ
０.１７％，Ｂ０.０１５％，Ｚｒ０.０３％，残部Ｎｉ)
の多結晶体からなる中空翼を用いた。第３段目には、Ｉ
Ｎ７３８（Ｃ０.１７％，Ｃｒ１６％，Ｃｏ8.5％，Ｍｏ
１.７５％，Ｗ２.６％，Ｎｂ０.９％，Ａｌ３.４％，Ｔ
ｉ３.４％ ，Ｂ０.０１％，Ｔａ１.７５３％，残部Ｎ
ｉ）の多結晶体からなる中空翼を用いた。製法は従来の
ロストワックス法による精密鋳造法によった。
施例１中の表１，試料Ｎo.１の組成をもつＮｉ基単結晶
合金の表面に実施例１に記載のようにＮｂ，Ｒｅ，Ｃ
ｒ，Ｎｉの合金膜を形成したＮｉ基合金を用い、タービ
ンブレード３の２段目にはRene８０(Ｃｒ１４％，Ｃｏ
９.５％，Ｍｏ４％，Ｗ４％，Ａｌ３％，Ｔｉ５％，Ｃ
０.１７％，Ｂ０.０１５％，Ｚｒ０.０３％，残部Ｎｉ)
の多結晶体からなる中空翼を用いた。第３段目には、Ｉ
Ｎ７３８（Ｃ０.１７％，Ｃｒ１６％，Ｃｏ8.5％，Ｍｏ
１.７５％，Ｗ２.６％，Ｎｂ０.９％，Ａｌ３.４％，Ｔ
ｉ３.４％ ，Ｂ０.０１％，Ｔａ１.７５３％，残部Ｎ
ｉ）の多結晶体からなる中空翼を用いた。製法は従来の
ロストワックス法による精密鋳造法によった。
【００５０】タービンノズルの初段には、上記と同様に
実施例１中の表１，試料Ｎo.１の組成をもつＮｉ基単結
晶合金の表面に実施例１に記載のようにＮｂ，Ｒｅ，Ｃ
ｒ，Ｎｉの合金膜を形成したＮｉ基合金を用い、第２段
および第３段には既知のＣｏ基合金を用いた。第２段お
よび第３段は従来法により真空精密鋳造によって翼部１
ケからなるものを形成した。本実施例によって、燃焼温
度を従来のものに比べて高くできるため、熱効率が高
く、しかも耐食性，耐酸化性に優れるガスタービンが得
られる。
実施例１中の表１，試料Ｎo.１の組成をもつＮｉ基単結
晶合金の表面に実施例１に記載のようにＮｂ，Ｒｅ，Ｃ
ｒ，Ｎｉの合金膜を形成したＮｉ基合金を用い、第２段
および第３段には既知のＣｏ基合金を用いた。第２段お
よび第３段は従来法により真空精密鋳造によって翼部１
ケからなるものを形成した。本実施例によって、燃焼温
度を従来のものに比べて高くできるため、熱効率が高
く、しかも耐食性，耐酸化性に優れるガスタービンが得
られる。
【００５１】
【発明の効果】本発明によれば高温強度ならびに耐酸化
性，耐食性に優れるＮｉ基合金をガスタービン動翼，ノ
ズルに適用できるため、熱効率が高く、かつ長期にわた
り信頼性の高いガスタービン装置が提供できる。
性，耐食性に優れるＮｉ基合金をガスタービン動翼，ノ
ズルに適用できるため、熱効率が高く、かつ長期にわた
り信頼性の高いガスタービン装置が提供できる。
【図１】分子軌道法により求めた各元素の耐食性に対す
る寄与を示す図。
る寄与を示す図。
【図２】分子軌道法により求めた各元素の耐酸化性に対
する寄与を示す図。
する寄与を示す図。
【図３】ＥＰＭＡによる試料の組成分析結果。
【図４】耐食性試験の結果。
【図５】高温酸化試験の結果。
【図６】ラーソンミラー曲線に基づく高温強度試験の結
果。
果。
【図７】本発明の実施例であるガスタービン装置の断面
を示す図。
を示す図。
１…タービンスタブシャフト、２…ディスタントピー
ス、３…タービンブレード、４…タービンディスク、５
…タービンスタッキングボルト、６…コンプレッサディ
スク、７…コンプレッサブレード、８…タービンスペー
サ、９…コンプレッサスタブシャフト、１０…ノズル、
１１…コンプレッサスタッキングボルト。
ス、３…タービンブレード、４…タービンディスク、５
…タービンスタッキングボルト、６…コンプレッサディ
スク、７…コンプレッサブレード、８…タービンスペー
サ、９…コンプレッサスタブシャフト、１０…ノズル、
１１…コンプレッサスタッキングボルト。
Claims (15)
- 【請求項１】重量％で、Ｎｂ５.０〜４０.０％を含み、
かつＲｅ，Ｃｒ及び残部不可避の不純物とＮｉからなる
合金薄膜を有することを特徴とするＮｉ基合金。 - 【請求項２】重量％で、Ｃｒ１０.０〜４０.０％，Ｎｂ
１０.０〜４０.０％，Ｒｅ１０.０〜４０.０ ％及び残
部不可避の不純物とＮｉからなる合金薄膜を有すること
を特徴とするＮｉ基合金。 - 【請求項３】重量％で、Ａｌ４.０〜６.０％，Ｗ２.０
〜１３.０％，Ｔａ２.０〜９.０％，Ｍｏ６.０ ％以下
及び残部不可避の不純物とＮｉからなるＮｉ基合金の表
面にＮｂ，Ｒｅ，Ｃｒ及びＮｉからなる合金薄膜を有す
ることを特徴とするＮｉ基合金。 - 【請求項４】請求項１または２記載のＮｉ基合金におい
て、 前記Ｎｉ基合金が、重量％で、Ａｌ４.０〜６.０％，Ｗ
２.０〜１３.０％，Ｔａ２.０〜９.０％，Ｍｏ６.０ ％
以下、及び残部不可避の不純物とＮｉからなることを特
徴とするＮｉ基合金。 - 【請求項５】請求項１〜４のいずれかに記載のＮｉ基合
金において、 前記合金薄膜の膜厚が１００μｍ以下であることを特徴
とするＮｉ基合金。 - 【請求項６】重量％でＡｌ４.０〜６.０％，Ｗ２.０〜
１３.０％，Ｔａ２.０〜９.０％，Ｍｏ６.０ ％以下及
び残部不可避の不純物とＮｉからなるＮｉ基合金の表面
に、重量％でＮｂ５.０〜４０.０％，Ｒｅ１０.０〜４
０.０％，Ｃｒ１０.０〜40.0％及び残部不可避の不純物
とＮｉからなる合金薄膜を有することを特徴とするＮｉ
基合金。 - 【請求項７】請求項１〜６のいずれかに記載のＮｉ基合
金において、 前記合金薄膜中のＮｂ，Ｒｅ，Ｃｒの含有量が、外部環
境に接する表面よりＮｉ基合金側へいくに従い単調に減
少していることを特徴とするＮｉ基合金。 - 【請求項８】重量％でＡｌ４.０〜６.０％，Ｗ２.０〜
１３.０％，Ｔａ２.０〜９.０％，Ｍｏ６.０ ％以下及
び残部不可避の不純物とＮｉからなるＮｉ基合金におい
て、Ｎｂ，Ｒｅ，Ｃｒ及びＮｉからなる合金薄膜を２層
以上有し、かつ前記２層以上の合金薄膜の各層が異なる
合金組成を有することを特徴とするＮｉ基合金。 - 【請求項９】請求項１〜８のいずれかに記載のＮｉ基合
金において、 前記Ｎｉ基合金が一方向凝固させてできる実質的に結晶
粒界を有しないＮｉ基単結晶鋳造物であることを特徴と
するＮｉ基合金。 - 【請求項１０】請求項１〜９のいずれかに記載のＮｉ基
合金を用いた、高温ガスの衝突する翼部，高温ガスをシ
ールするプラットフォーム部とシールフィン、前記両部
を支持するシャンク部およびディスクに植設する役目を
もつダブテール部とを有するガスタービンブレード。 - 【請求項１１】請求項１〜９のいずれかに記載のＮｉ基
合金を用いた、ガスタービンノズル。 - 【請求項１２】コンプレッサにより圧縮された空気と燃
料との混合ガスを燃焼させ、その高温ガスをガスタービ
ンノズルを通し、複数のディスクに各々植設された請求
項１０記載のガスタービンブレードに衝突させて該ブレ
ードを回転させるガスタービン。 - 【請求項１３】Ｎｉ基合金表面に、イオンビームデポジ
ション法により重量％で、Ｎｂ５.０〜４０.０ ％を含
み、かつＲｅ，Ｃｒ及び残部不可避の不純物とＮｉから
なる合金薄膜を形成することを特徴とするＮｉ基合金の
製造法。 - 【請求項１４】Ｎｉ基合金表面に、イオン注入法により
重量％で、Ｎｂ５.０〜４０.０％を含み、かつＲｅ，Ｃ
ｒ及び残部不可避の不純物とＮｉからなる合金薄膜を形
成することを特徴とするＮｉ基合金の製造法。 - 【請求項１５】Ｎｉ基合金表面に、高周波スパッタ法に
より、重量％で、Ｎｂ５.０〜４０.０％を含み、かつＲ
ｅ，Ｃｒ及び残部不可避の不純物とＮｉからなる合金薄
膜を形成することを特徴とするＮｉ基合金の製造法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15329094A JPH0813069A (ja) | 1994-07-05 | 1994-07-05 | 耐熱構造材用Ｎｉ基合金及びそれを用いたガスタービン |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15329094A JPH0813069A (ja) | 1994-07-05 | 1994-07-05 | 耐熱構造材用Ｎｉ基合金及びそれを用いたガスタービン |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0813069A true JPH0813069A (ja) | 1996-01-16 |
Family
ID=15559250
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP15329094A Pending JPH0813069A (ja) | 1994-07-05 | 1994-07-05 | 耐熱構造材用Ｎｉ基合金及びそれを用いたガスタービン |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0813069A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003074376A (ja) * | 2001-08-31 | 2003-03-12 | Central Res Inst Of Electric Power Ind | 遮熱コーティングの温度推定方法 |
| EP1457584A1 (en) * | 2001-10-31 | 2004-09-15 | Japan Science and Technology Agency | ReCrNi ALLOY COATING FOR DIFFUSION BARRIER |
| JP2016053208A (ja) * | 2014-09-04 | 2016-04-14 | キヤノン株式会社 | アモルファス合金、成形用型及び光学素子の製造方法 |
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1994
- 1994-07-05 JP JP15329094A patent/JPH0813069A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| EP1457584A4 (en) * | 2001-10-31 | 2004-11-24 | Japan Science & Tech Agency | COVERING OF RECRNITED ALLOY FOR DIFFUSION BARRIER |
| JP2016053208A (ja) * | 2014-09-04 | 2016-04-14 | キヤノン株式会社 | アモルファス合金、成形用型及び光学素子の製造方法 |
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