JPH09157777A - 耐熱疲労特性、高温クリープおよび高温耐食性に優れたNi基合金 - Google Patents

耐熱疲労特性、高温クリープおよび高温耐食性に優れたNi基合金

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JPH09157777A
JPH09157777A JP32274295A JP32274295A JPH09157777A JP H09157777 A JPH09157777 A JP H09157777A JP 32274295 A JP32274295 A JP 32274295A JP 32274295 A JP32274295 A JP 32274295A JP H09157777 A JPH09157777 A JP H09157777A
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JP
Japan
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high temperature
resistance
based alloy
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alloy
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JP32274295A
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Akira Mihashi
章 三橋
Michi Matsuba
美知 松葉
Saburo Wakita
三郎 脇田
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Mitsubishi Materials Corp
Original Assignee
Mitsubishi Materials Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 高温強度および高温耐食性だけでなく、熱疲
労特性にも優れているNi基合金を提供する。 【解決手段】 重量%で、Cr:7.0〜11.5%、
Co:6.0〜20.0%、Mo:0.5〜8.0%、
W:1〜14.0%、Ta:1〜7%、Al:3〜7
%、Ti:0.5〜6%(ただし、Al+Ti:5.5
〜10%)、Re:0.01〜6%、Yを含む希土類元
素:0.001〜0.5%、C:0.002〜0.5
%、B:0.002〜0.2%、Zr:0.002〜
0.2%、MgおよびCaの内の1種または2種:0.
001〜0.1%を含有し、さらに、必要に応じてH
f:0.01〜3%を含有し、さらに、必要に応じてN
b:0.1〜3%およびV:0.1〜1.5%の1種ま
たは2種を含有し、残部がNiおよび不可避不純物から
なる組成を有する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、ガスタービンの
タービン動・靜翼、高温ブロアーの動翼およびその他の
高温部品の形成材料として使用される耐熱疲労特性、高
温クリープおよび高温耐食性に優れたNi基合金に関す
るものである。
【0002】
【従来の技術】従来、ガスタービンのタービン動・靜
翼、高温ブロアーの動翼およびその他の高温部品を製造
する材料として、γ´相{Ni3 (Al,Ti)}の析
出硬化およびMo、W等による固溶強化した高温強度、
高温耐酸化性および高温耐食性に優れたNi基合金が使
用されており、このNi基合金の一つとして、重量%で
(以下、%は、重量%を示す)、Cr:7〜13%、C
o:35%以下、Mo:8%以下、Nb:3%以下、
W:14%以下、Ta:6%以下、Al:4〜7%、T
i:0.5〜6%、(ただし、Al+Ti:6.5〜1
0.5%)、V:1.5%以下、Zr:0.2%以下、
Hf:0.7〜5%、C:0.02〜0.5%、B:
0.002〜0.2%を含有し、残部がNiおよび不可
避不純物からなる組成を有するNi基合金が知られてい
る(例えば、特公平1−59344号公報参照)。
【0003】この場合、Mo、W等を多量に添加し過ぎ
ると、α相、μ相などの有害相が生成するため、Al、
Tiを多く添加してγ´相を多く生成させ、高温強度を
得ている。さらに、この場合、Al、Tiの含量を多く
すると共に、合金組織内で有害相が生成されない範囲で
Mo、Wを多量添加する関係から、Crの含量が7〜1
3%に制限されている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】従来、発電用ガスター
ビンの燃料として、燃焼によって発生する酸化性および
腐食性物質が少ない高級燃料が使用されてきたが、近
年、コスト削減などのために低級燃料も使用されるよう
になってきた。そのため、タービン動・靜翼、高温ブロ
アーの動翼およびその他タービン用高温部品の耐酸化性
および耐食性が不十分で寿命も短くなっている。さら
に、近年、空調機器、暖房機器などが広く普及してきた
ことよって従来よりも昼と夜または夏と冬との電力需要
の変動が激しく、そのため発電システムの起動および停
止の繰り返し回数が多くなり、発電用ガスタービンの起
動および停止に伴う耐熱サイクル耐久性、すなわち耐熱
疲労特性に優れたNi基合金が求められていた。
【0005】
【課題を解決する手段】本発明者らは高温クリープなど
の高温強度、高温耐酸化性および高温耐食性に優れてい
るのは勿論のこと、起動および停止に伴う高温加熱およ
び冷却のサイクルに対する耐久性、すなわち耐熱疲労特
性に優れたNi基合金を得るべく鋭意研究の結果、従来
のNi基合金に、Re:0.01〜6%、Yを含む希土
類元素:0.001〜0.5%、MgおよびCaの内の
1種または2種:0.001〜0.1%などをバランス
よく添加すると、起動および停止に伴う熱サイクルによ
る悪影響を押さえて耐熱疲労特性を向上させ、高温クリ
ープなどの高温強度を改善することができるとともに高
温での耐酸化性および耐食性をも改善し、このNi基合
金を重油等の低級燃料を使用する発電用ガスタービン部
品の材料として使用し場合、その使用寿命は一層向上す
るという知見を得たのである。
【0006】この発明は、かかる知見に基づいてなされ
たものであって、(1) Cr:7.0〜11.5%、
Co:6.0〜20.0%、Mo:0.5〜8.0%、
W:1〜14.0%、Ta:1〜7%、Al:3〜7
%、Ti:0.5〜6%(ただし、Al+Ti:5.5
〜10%)、Re:0.01〜6%、Yを含む希土類元
素:0.001〜0.5%、C:0.002〜0.5
%、B:0.002〜0.2%、Zr:0.002〜
0.2%、MgおよびCaの内の1種または2種:0.
001〜0.1%を含有し、残部がNiおよび不可避不
純物からなる組成を有する耐熱疲労特性、高温クリープ
および高温耐食性に優れたNi基合金に特徴を有するも
のである。
【0007】また、この発明のNi基合金は、前記
(1)のNi基合金に、さらに、Hf:0.01〜3
%、Nb:0.1〜3%およびV:0.1〜1.5%の
1種または2種以上添加すると、耐熱疲労特性、高温ク
リープおよび高温耐食性などが一層改善されるという知
見もえたのである。
【0008】したがって、この発明は、(2) 前記
(1)のNi基合金に、さらに、Hf:0.01〜3%
を含有したNi基合金、(3) 前記(1)のNi基合
金に、さらに、Nb:0.1〜3%およびV:0.1〜
1.5%の1種または2種を含有したNi基合金、
(4) 前記(1)のNi基合金に、さらに、Hf:
0.01〜3%、Nb:0.1〜3%およびV:0.1
〜1.5%の1種または2種を含有したNi基合金、に
特徴を有するものである。
【0009】次に、この発明のNi基合金の合金組成に
おける各元素の限定理由について詳述する。
【0010】Cr 産業用ガスタービンでは、燃焼によって生じた酸化性お
よび腐食性物質を含有する燃焼ガスと接触するため、高
温における耐酸化性及び耐食性が要求される。Crは合
金に耐酸化性、耐食性を付与する元素であり、合金中に
おけるCr量を多くする程、その効果は顕著であるが、
しかし、Cr量が7%未満ではその効果は少なく、一
方、Crを11.5%を越えて含有すると、高温強度が
低下するので好ましくない。よって、Cr含有量は7〜
11.5%に定めた。この発明のNi基耐熱合金に含ま
れるCr含有量の一層好ましい範囲は、9.0〜11.
0%である。
【0011】Co TiおよびAl等によるγ´析出硬化型のNi基合金に
おいては、溶体化処理によって、これら添加元素を充分
に素地中に固溶させ、続く時効処理においてγ´相とし
て均一微細に析出させることで良好な高温強度が得られ
るが、Coは、このような作用を発揮するTi、Al等
を高温で素地に固溶させる限度(固溶限)を大きくさ
せ、Ni基合金の強度を向上させる作用があるが、Co
量は6.0%未満ではその効果が十分でなく、一方、C
o含有量が20.0%を越えると、Cr、Mo、W、T
a、Al、Ti等の他の元素とのバランスが崩れ、有害
相の析出による延性低下をもたらすことからCo含有量
は6.0〜20.0%に定めた。この発明のNi基合金
に含まれるCo含有量は、9.0〜14.0%であるこ
とが一層好ましい。
【0012】Mo Moは、素地中に固溶して、高温強度を上昇させる作用
があると同時に、析出硬化によって高温強度を向上させ
る効果があるが、その含有量が0.5%未満では不十分
であり、一方、8.0%を越えて添加すると有害相の析
出による延性を阻害する。したがって、この発明のNi
基合金に含まれるMo含有量は、0.5〜8.0%に定
めた。この発明のNi基合金に含まれるMo含有量は、
1.0〜5.0%であることが一層好ましい。
【0013】W Wは、Moと同様に固溶強化と析出硬化の作用があり、
高温強度の付与に寄与する効果があるが、その量は1%
以上必要であり、また、14.0%よりも多くし過ぎる
と、有害相を析出するとともにW自身比重が大きい元素
であるため合金全体の比重が大きくなり、遠心力の働く
タービン動翼では不利であり、コスト的にも高くなる。
したがって、Wの含有量は1〜14.0%とした。この
発明のNi基合金に含まれるW含有量は、3.0〜7.
0%であることが一層好ましい。
【0014】Ta Taは固溶強化およびγ´相析出硬化により高温強度の
向上に寄与する成分であるが、その含有量が1%未満で
は効果が十分でなく、一方、7%を越えて添加添加する
とγ´相を過剰に生成し、析出硬化して延性が低下する
ので好ましくない。従って、この発明のNi基耐熱合金
に含まれるTa含有量は1〜7%に定めた。この発明の
Ni基合金に含まれるTa含有量は2〜6%であること
が一層好ましい。
【0015】Al Alは、γ´相を生成し、高温強度を上げると共に、高
温での耐酸化性、耐食性の付与に寄与する作用を有する
が、その量は3%以上であることが必要であり、一方、
7%を越えて添加するとγ´相の析出量が多くなり過ぎ
て延性を阻害する。したがって、この発明のNi基耐熱
合金に含まれるAl含有量は3〜7%に定めた。この発
明のNi基耐熱合金に含まれるAl含有量は4.0〜
6.0%であることが一層好ましい。
【0016】Ti Tiはγ´析出硬化型Ni基合金の高温強度を上げるた
めのγ´相の析出に必要な元素であるが、その含有量が
0.5%未満ではγ´相の析出強化が不十分で、要求強
度を満足することができず、一方、6%を越えて添加す
るとγ´相の析出量が多くなり過ぎて延性を阻害する。
従って、Ti含有量は0.5〜6%に定めた。この発明
のNi基耐熱合金に含まれるTi含有量は1.2〜4.
0%であることが一層好ましい。
【0017】Al+Ti AlおよびTiは共にγ´相を生成し、高温強度を上
げ、さらに高温での耐酸化性、耐食性の付与に寄与する
作用を有するので、AlおよびTiの合計量を限定する
必要があるが、Al+Tiが5.5%未満ではγ´相の
析出強化が不十分で、要求強度を満足することができ
ず、一方、Al+Tiが10%よりも多量に添加すると
γ´相の析出量が多くなり過ぎて延性を阻害する。従っ
て、Al+Tiの含有量は5.5〜10%に定めた。こ
の発明のNi基耐熱合金に含まれるTi含有量は6.5
〜8.0%であることが一層好ましい。
【0018】Re Reは、素地中に固溶して、固溶強化により高温強度を
上昇させる作用があると同時に、合金表面に強固で緻密
な酸化保護膜を形成し、熱疲労特性を向上させるととも
に、熱サイクルに伴う一度形成された酸化保護膜の脱落
を防ぎ、高温酸化の進行を妨げる作用があるが、その含
有量が、0.01%未満では不十分であり、一方、6%
を越えて添加すると有害相の析出により延性を阻害す
る。したがって、この発明のNi基合金に含まれるRe
含有量は、0.01〜6%に定めた。この発明のNi基
合金に含まれるRe含有量は、0.1〜1%であること
が一層好ましい。
【0019】Yを含む希土類元素(以下、Rで示す) Rは、素地中に固溶して、固溶強化により高温強度を上
昇させる作用があると同時に、合金表面に強固で緻密な
Cr、AlおよびRからなる酸化保護膜を形成し、熱疲
労特性を向上させるとともに、熱サイクルに伴う一度形
成された酸化保護膜の脱落を防ぎ、高温酸化の進行を妨
げる作用があるが、その含有量が、0.001%未満で
は不十分であり、一方、0.5%を越えて添加すると有
害相の析出により延性を阻害するので好ましくない。し
たがって、この発明のNi基合金に含まれるR含有量
は、0.001〜0.5%に定めた。この発明のNi基
合金に含まれるR含有量は、0.005〜0.5%であ
ることが一層好ましい。なお、この発明のNi基合金に
添加されるRの内でも最も好ましいのはLa、Ce、N
dである。
【0020】C Cは炭化物を形成し、特に結晶粒界、樹枝状晶境界に析
出して粒界や樹枝状晶境界を強化し、高温強度の向上に
寄与するので0.002%以上必要であるが、0.5%
を越えて添加すると延性を阻害する。したがって、この
発明のNi基合金に含まれるC含有量を0.002〜
0.5%とした。
【0021】B Bは結晶粒界における結合力を増して素地を強化し、高
温強度を上昇させるので必要な成分であるが、その含有
量が0.002%未満では効果がなく、一方、0.2%
を越えて添加すると延性を阻害する恐れがあるため、そ
の含有量を0.002〜0.2%とした。
【0022】Zr Zrも結晶粒界における結合力を増して素地を強化し、
高温強度を上昇させる作用を有するが、0.002%未
満ではその効果が十分でなく、一方、0.2%を越えて
添加すると延性を阻害する恐れがある。したがって、こ
の発明のNi基合金に含まれるZr含有量は、0.00
2〜0.2%に定めた。
【0023】Mg、Ca MgおよびCaは共に酸素、硫黄等の不純物との結合力
が強く、さらに酸素、硫黄等の不純物による延性低下を
防止する作用があるが、0.001%未満では十分な作
用が得られず、一方、0.1%を越えて含有するとかえ
って結晶粒界の結合を弱めて割れの原因になるところか
らMgおよびCaの内の1種または2種の合計は0.0
01〜0.1%と定めた。
【0024】Hf Hfは、粒界を強化し、高温強度および延性を著しく向
上させるので、必要に応じて添加するが、その含有量が
0.01%未満では効果がなく、一方、3%を越えて含
有すると酸素と結合し、合金内に酸化物を形成し、割れ
の原因になるところから、Hfの含有量は0.01〜3
%と定めた。Hfの含有量の一層好ましい範囲は、0.
1〜0.7%である。
【0025】Nb,V これらの元素は、素地中に固溶して、固溶強化により高
温強度を上昇させる作用があるので必要に応じて添加す
るが、その含有量がNb:0.1%未満、V:0.1%
未満では効果が十分に現れず、一方、Nb:3%を越
え、V:1.5%を越えて含有すると、かえって靭性が
低下するので好ましくない。従って、Nb:0.1〜3
%、V:0.1〜1.5%に定めた。NbおよびVの含
有量の一層好ましい範囲は、それぞれNb:0.5〜
2.0%、V:0.5〜1.0%である。
【0026】
【発明の実施の形態】真空溶解により化学組成を調整し
たNi基合金を溶製し、得られた合金を真空溶解炉にて
再溶解し、Arガス雰囲気においてR元素を添加して表
1〜表5に示される成分組成に調整し、得られた溶湯を
鋳型に鋳込み、直径:18mm、長さ:150mmの丸
棒に鋳造し、得られた丸棒を1150℃、2時間保持し
たのち空冷の溶体化熱処理し、さらに850℃、24時
間保持したのち空冷の時効処理を行い、本発明Ni基合
金1〜32、比較Ni基合金1〜5および従来Ni基合
金を製造した。従来Ni基合金は、上記特公平1−59
344号公報に示された合金に相当するものである。
【0027】
【表1】 本発明Ni基合金 元素 1 2 3 4 5 6 7 8 Cr 11.4 10.0 9.1 8.5 7.6 7.1 10.2 9.1 Co 9.0 8.5 10.1 13.5 9.7 8.8 6.3 8.1 Mo 2.1 1.0 3.5 1.5 2.4 2.7 3.0 1.8 W 4.0 3.5 4.3 3.7 4.5 4.1 3.9 4.2 Ta 3.3 5.4 4.9 3.0 3.8 3.5 3.8 4.5 Al 4.0 3.5 4.3 3.7 4.5 4.1 3.9 4.2 Ti 2.7 2.3 3.2 2.5 2.9 3.0 2.8 2.7 AL+Ti 6.7 5.8 7.5 6.2 7.4 7.1 6.7 6.9 Re 0.03 0.12 0.8 1.4 2.8 3.1 4.3 5.7 R※ 0.001 0.005 0.009 0.01 0.03 0.07 0.09 0.11 C 0.08 0.10 0.06 0.12 0.07 0.09 0.11 0.08 B 0.011 0.009 0.007 0.015 0.013 0.012 0.010 0.19 Zr 0.030 0.050 0.041 0.034 0.047 0.038 0.045 0.039 Ca 0.054 − 0.005 0.025 0.074 0.034 0.010 0.018 Mg 0.022 0.098 − 0.037 0.005 0.054 0.012 0.072 Hf − − 1.1 0.7 1.2 0.9 0.8 − Nb − − − − 0.5 − − 0.3 V − − − − − 0.3 − − Ni 残り 残り 残り 残り 残り 残り 残り 残り 重量% R※はYを含む希土類元素
【0028】
【表2】 本発明Ni基合金 元素 9 10 11 12 13 14 15 16 Cr 11.4 10.0 9.1 8.5 7.6 7.1 10.2 9.1 Co 9.0 10.5 11.6 12.5 19.7 14.8 15.3 16.5 Mo 2.1 1.0 6.5 1.5 2.4 2.7 3.0 1.8 W 4.0 13.5 4.3 3.7 4.5 4.1 3.9 4.2 Ta 3.3 5.3 4.9 3.0 3.8 3.5 3.8 4.5 Al 4.0 3.5 4.3 3.7 4.5 4.1 3.9 4.2 Ti 2.7 2.3 3.2 2.5 2.9 3.0 2.8 2.7 Al+Ti 7.7 5.8 7.5 6.2 7.4 7.1 6.7 6.9 Re 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1.0 1.4 0.01 R※ 0.003 0.005 0.009 0.01 0.03 0.07 0.09 0.11 C 0.08 0.10 0.06 0.12 0.07 0.09 0.11 0.08 B 0.011 0.009 0.007 0.015 0.013 0.012 0.010 0.005 Zr 0.030 0.050 0.041 0.034 0.047 0.038 0.045 0.039 Ca 0.054 − 0.099 0.025 0.074 0.034 0.010 0.018 Mg 0.022 0.098 − 0.037 0.005 0.054 0.012 0.072 Hf − − 1.5 0.7 1.2 0.9 0.8 1.3 Nb 0.1 0.6 − − 3.0 − 2.0 1.5 V 0.1 − 0.5 1.0 − 0.7 1.5 −Ni 残り 残り 残り 残り 残り 残り 残り 残り 重量%、 R※はYを含む希土類元素
【0029】
【表3】 本発明Ni基合金 元素 17 18 19 20 21 22 23 24 Cr 9.0 9.2 9.0 9.1 9.2 9.0 9.1 8.9 Co 9.9 13.2 14.3 9.6 9.8 9.9 9.9 10.0 Mo 1.5 0.6 1.6 2.4 3.4 4.5 5.5 6.5 W 4.3 4.4 4.3 4.1 4.4 10.5 12.3 13.3 Ta 4.6 4.8 4.8 4.6 4.7 4.6 4.7 4.7 Al 4.1 4.1 4.0 4.2 4.2 4.1 5.0 7.0 Ti 2.8 2.6 2.7 2.7 3.8 5.6 2.6 0.7 Al+Ti 6.9 6.7 6.7 6.9 8.0 9.7 7.6 7.7 Re 0.7 0.8 0.8 0.9 1.0 3.1 4.3 5.7 R※ 0.12 0.28 0.36 0.41 0.5 0.001 0.004 0.009 C 0.08 0.09 0.08 0.10 0.07 0.06 0.09 0.09 B 0.014 0.011 0.009 0.013 0.012 0.025 0.019 0.015 Zr 0.19 0.022 0.013 0.023 0.021 0.039 0.030 0.12 Ca − 0.012 − 0.028 0.037 0.018 0.010 − Mg 0.031 0.005 0.08 0.029 0.051 0.050 0.014 0.010 Hf − − 0.3 0.2 0.2 − 0.4 − Nb − − − − 0.1 − 0.9 − V − − − − 0.1 − 0.2 − Ni 残り 残り 残り 残り 残り 残り 残り 残り 重量%、 R※はYを含む希土類元素
【0030】
【表4】 本発明Ni基合金 元素 25 26 27 28 29 30 31 32 Cr 9.9 9.2 9.3 9.1 9.2 9.0 9.1 8.9 Co 9.9 13.2 14.3 9.6 9.8 9.9 9.9 10.0 Mo 7.5 1.6 1.6 1.4 1.4 1.5 1.5 1.5 W 4.3 1.4 3.3 4.9 6.4 8.5 10.3 13.3 Ta 4.6 4.8 4.8 4.6 4.7 4.6 1.1 6.7 Al 4.1 4.1 4.0 3.9 3.9 4.1 4.0 4.0 Ti 2.8 2.6 2.7 2.7 5.9 2.6 2.6 2.7 Al+Ti 6.9 6.7 6.7 6.6 9.8 6.7 6.6 6.7 Re 0.7 0.8 0.8 0.9 1.0 0.8 0.9 0.9 R※ 0.04 0.02 0.01 0.008 0.005 0.03 0.04 0.009 C 0.08 0.09 0.08 0.15 0.07 0.45 0.09 0.09 B 0.014 0.011 0.009 0.013 0.012 0.025 0.019 0.15 Zr 0.037 0.022 0.013 0.023 0.021 0.039 0.030 0.02 Ca − 0.012 − 0.028 0.037 0.018 0.010 − Mg 0.031 0.005 0.080 0.029 0.051 0.05 0.014 0.010 Hf − − 0.3 0.2 0.2 − 0.4 − Nb 0.3 − − − 0.1 − − − V − − − − 0.1 − 0.2 − Ni 残り 残り 残り 残り 残り 残り 残り 残り 重量%、 R※はYを含む希土類元素
【0031】
【表5】 比較Ni基合金 従来Ni基合金 元素 1 2 3 4 5 6 Cr 9.3 10.5 8.9 9.5 8.3 9.1 9.0 Co 9.0 8.5 10.1 10.5 13.6 12.1 9.5 Mo 2.1 1.0 3.5 1.5 4.1 5.2 1.8 W 4.0 3.5 4.3 3.7 3.6 5.1 10.0 Ta 3.3 5.3 4.9 3.0 3.1 2.9 1.5 Al 4.0 3.5 4.3 3.7 4.1 3.9 5.5 Ti 2.7 2.3 3.2 2.5 2.6 3.0 2.7 Al+Ti 6.7 5.8 7.5 6.2 6.7 6.9 8.2 Re *0.006 *6.5 0.8 1.4 0.8 0.8 − R※ 0.003 0.005 *0.0007 *0.6 0.5 0.02 − C 0.08 0.10 0.06 0.12 0.08 0.11 0.08 B 0.011 0.009 0.007 0.015 0.005 0.010 0.015 Zr 0.030 0.050 0.041 0.034 0.039 0.045 0.05 Ca 0.054 − 0.005 0.025 *0.12 − − Mg 0.030 0.098 − 0.037 − *0.11 − Hf 1.1 0.5 1.5 0.7 − − 1.3 Nb 1.9 − − − − − − V 0.9 0.5 − 0.6 − − −Ni 残り 残り 残り 残り 残り 残り 残り 重量%、 R※はYを含む希土類元素 *印は、この発明の条件から外れて値を示す。
【0032】これら本発明Ni基合金1〜32、比較N
i基合金1〜6および従来Ni基合金について、下記の
高温耐食性試験および高温クリープ破断強度試験を実施
し、それらの試験結果を表6〜表8に示した。
【0033】低サイクル疲労試験 本発明Ni基合金1〜32、比較Ni基合金1〜6およ
び従来Ni基合金からなる上記直径:18mm、長さ:
150mmの寸法の熱処理された丸棒からそれぞれ平行
部直径:10mm、長さ:25mmの寸法を有する試験
片を作製し、これら試験片をそれぞれ温度:700℃に
保持しながら応用範囲1.0GPaの負荷を約30秒に
1サイクルかける低サイクル疲労試験を行い、破断にい
たるまでのサイクル数を測定し、その結果を表6〜表8
に示した。
【0034】高温耐食性試験 本発明Ni基合金1〜32、比較Ni基合金1〜6およ
び従来Ni基合金からなる上記直径:18mm、長さ:
150mmの寸法の熱処理された丸棒からそれぞれ直
径:12mm、長さ:100mmの寸法を有する試験片
を作製し、これら試験片をそれぞれNaおよびSを含む
灯油を燃料としたバーナー炎中、温度:870℃、1時
間保持した後30分冷却を50回繰り返した。かかる処
理を施した試験片表面に形成されたスケールを除去した
のち、上記従来Ni基合金の試験片の重量減少量を1と
して本発明Ni基合金1〜32および比較Ni基合金1
〜6の重量減少量の比を測定し、その結果を表6〜表8
に示し、高温耐食性を評価した。
【0035】高温クリープ破断強度試験 上記丸棒状の本発明Ni基合金1〜32、比較Ni基合
金1〜6および従来Ni基合金から、平行部の直径が6
mm、長さ:25mmの試験片を作製し、これら試験片
を大気雰囲気中、温度:850℃に負荷:35Kg/m
2 をかけて保持し、破断に至る寿命(時間)を測定
し、上記従来Ni基合金の破断寿命を1として本発明N
i基合金1〜32および比較Ni基合金1〜6の破断寿
命の比を測定し、高温クリープ破断強度を評価した。
【0036】
【表6】
【0037】
【表7】
【0038】
【表8】
【0039】
【表9】
【0040】
【発明の効果】表1〜表9に示される結果から、Crを
7.0〜11.5%の含有量とすると共に、W、Mo、
Al、Ti、Ta、C、B、Zrなどをできる限りバラ
ンス良く添加し、さらにMgおよび/またはCaを0.
001〜0.1%含有させ、さらにReおよびYを含む
希土類元素を含有させた合金組成とすることにより、高
温度耐食性および高温クリープ破断強度が優れると共
に、さらに熱疲労特性が向上することがわかる。
【0041】従って、この発明で得られるNi基合金
は、高温強度および高温耐食性だけでなく、熱疲労特性
にも優れており、ガスタービンの動・静翼、高温ブロア
ーの動翼、その他高温部品用の材料として優れた効果を
奏するものである。

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 重量%で、 Cr:7.0〜11.5%、 Co:6.0〜20.0%、 Mo:0.5〜8.0%、 W:1〜14.0%、 Ta:1〜7%、 Al:3〜7%、 Ti:0.5〜6%(ただし、Al+Ti:5.5〜10%)、 Re:0.01〜6%、 Yを含む希土類元素:0.001〜0.5%、 C:0.002〜0.5%、 B:0.002〜0.2%、 Zr:0.002〜0.2%、 MgおよびCaの内の1種または2種:0.001〜0.1%、 を含有し、残部がNiおよび不可避不純物からなる組成
    を有することを特徴とする、耐熱疲労特性、高温クリー
    プおよび高温耐食性に優れたNi基合金。
  2. 【請求項2】 重量%で、 Cr:7.0〜11.5%、 Co:6.0〜20.0%、 Mo:0.5〜8.0%、 W:1〜14.0%、 Ta:1〜7%、 Al:3〜7%、 Ti:0.5〜6%(ただし、Al+Ti:5.5〜10%)、 Re:0.01〜6%、 Yを含む希土類元素:0.001〜0.5%、 C:0.002〜0.5%、 B:0.002〜0.2%、 Zr:0.002〜0.2%、 MgおよびCaの内の1種または2種:0.001〜0.1%、 を含有し、さらに、 Hf:0.01〜3% を含有し、残部がNiおよび不可避不純物からなる組成
    を有することを特徴とする、耐熱疲労特性、高温クリー
    プおよび高温耐食性に優れたNi基合金。
  3. 【請求項3】 重量%で、 Cr:7.0〜11.5%、 Co:6.0〜20.0%、 Mo:0.5〜8.0%、 W:1〜14.0%、 Ta:1〜7%、 Al:3〜7%、 Ti:0.5〜6%(ただし、Al+Ti:5.5〜10%)、 Re:0.01〜6%、 Yを含む希土類元素:0.001〜0.5%、 C:0.002〜0.5%、 B:0.002〜0.2%、 Zr:0.002〜0.2%、 MgおよびCaの内の1種または2種:0.001〜0.1%、 を含有し、さらに、 Nb:0.1〜3%およびV:0.1〜1.5%の1種または2種、 を含有し、残部がNiおよび不可避不純物からなる組成
    を有することを特徴とする、耐熱疲労特性、高温クリー
    プおよび高温耐食性に優れたNi基合金。
  4. 【請求項4】 重量%で、 Cr:7.0〜11.5%、 Co:6.0〜20.0%、 Mo:0.5〜8.0%、 W:1〜14.0%、 Ta:1〜7%、 Al:3〜7%、 Ti:0.5〜6%(ただし、Al+Ti:5.5〜10%)、 Re:0.01〜6%、 Yを含む希土類元素:0.001〜0.5%、 C:0.002〜0.5%、 B:0.002〜0.2%、 Zr:0.002〜0.2%、 MgおよびCaの内の1種または2種:0.001〜0.1%、 を含有し、さらに、 Hf:0.01〜3%、 を含有し、さらに、 Nb:0.1〜3%およびV:0.1〜1.5%の1種または2種、 を含有し、残部がNiおよび不可避不純物からなる組成
    を有することを特徴とする、耐熱疲労特性、高温クリー
    プおよび高温耐食性に優れたNi基合金。
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