JPH0941096A - タービン用翼材料 - Google Patents
タービン用翼材料Info
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- JPH0941096A JPH0941096A JP19953095A JP19953095A JPH0941096A JP H0941096 A JPH0941096 A JP H0941096A JP 19953095 A JP19953095 A JP 19953095A JP 19953095 A JP19953095 A JP 19953095A JP H0941096 A JPH0941096 A JP H0941096A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 タービン用翼材料に関する。
【解決手段】 重量比で炭素と窒素の合計：０．１％以
下、クロム：８〜１５％、シリコン：０〜３％、タング
ステン量の１／２とモリブデンの合計：０〜３％、アル
ミニウム：０．３〜５％、チタン：０．１〜２．５％、
体積比で０．２〜５％の１４００℃まで加熱しても基地
中に殆んど固溶せず、またそれ自体も分解しない安定な
微細分散酸化物および不可避的不純物および鉄からなる
タービン用翼材料。
下、クロム：８〜１５％、シリコン：０〜３％、タング
ステン量の１／２とモリブデンの合計：０〜３％、アル
ミニウム：０．３〜５％、チタン：０．１〜２．５％、
体積比で０．２〜５％の１４００℃まで加熱しても基地
中に殆んど固溶せず、またそれ自体も分解しない安定な
微細分散酸化物および不可避的不純物および鉄からなる
タービン用翼材料。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明はタービン用翼材料に
関し、過給機用翼材料、蒸気タービンの動翼、静翼用に
有利に適用される同材料に関する。
関し、過給機用翼材料、蒸気タービンの動翼、静翼用に
有利に適用される同材料に関する。
【０００２】
【従来の技術】船舶や自動車あるいは産業機械のエンジ
ン部に用いられる過給機の高効率化を進める実質的な手
法としては、タービンを駆動するガスの温度を上昇させ
ることが最も容易である。現在、入り口ガス温度５５０
℃程度までの過給機では、タービン翼材料として１２Ｃ
ｒ鋼ベースの耐熱鋼が用いられている。これは高温強度
やクリープ破断強度あるいは耐酸化性が優れることに加
えて、内部摩擦が大きな材料であるため材料ダンピング
効果が大きく、回転時の振動に起因した破壊が起こりに
くいという理由からである。しかしながら、６００℃を
越えるような高温化を進めた場合、高温強度やクリープ
破断強度の不足や、使用環境によっては耐酸化性の不足
が生じるため、これまでのように１２Ｃｒ系の耐熱鋼を
使用することはできない。高温強度やクリープ破断強度
のみを考慮した場合、Ｎｉ基の超合金を使用することも
考えられるが、材料ダンピング特性が良好ではないため
振動に起因した破壊の危険を回避しずらい。とくに小型
の翼では形状の自由度も小さくなるため、共振点を回避
するような形状を採用することが困難な場合もある。
ン部に用いられる過給機の高効率化を進める実質的な手
法としては、タービンを駆動するガスの温度を上昇させ
ることが最も容易である。現在、入り口ガス温度５５０
℃程度までの過給機では、タービン翼材料として１２Ｃ
ｒ鋼ベースの耐熱鋼が用いられている。これは高温強度
やクリープ破断強度あるいは耐酸化性が優れることに加
えて、内部摩擦が大きな材料であるため材料ダンピング
効果が大きく、回転時の振動に起因した破壊が起こりに
くいという理由からである。しかしながら、６００℃を
越えるような高温化を進めた場合、高温強度やクリープ
破断強度の不足や、使用環境によっては耐酸化性の不足
が生じるため、これまでのように１２Ｃｒ系の耐熱鋼を
使用することはできない。高温強度やクリープ破断強度
のみを考慮した場合、Ｎｉ基の超合金を使用することも
考えられるが、材料ダンピング特性が良好ではないため
振動に起因した破壊の危険を回避しずらい。とくに小型
の翼では形状の自由度も小さくなるため、共振点を回避
するような形状を採用することが困難な場合もある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】そこで本発明は１２Ｃ
ｒ系鋼の材料で、６００℃以上の高温で適用できる高温
強度・クリープ破断強度および耐酸化性を有し、なおか
つ材料ダンピング特性に優れた高温対応のタービン用翼
材料を提供するものである。
ｒ系鋼の材料で、６００℃以上の高温で適用できる高温
強度・クリープ破断強度および耐酸化性を有し、なおか
つ材料ダンピング特性に優れた高温対応のタービン用翼
材料を提供するものである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】本発明は（１）重量比で
炭素と窒素の合計：０．１％以下、クロム：８〜１５
％、シリコン：０〜３％、タングステン量の１／２とモ
リブデン量の合計：０〜３％、アルミニウム：０．３〜
５％チタン：０．１〜２．５％、体積比で０．２〜５％
の１４００℃まで加熱しても基地中に殆んど固溶せず、
またそれ自体も分解しない安定な微細分散酸化物および
不可避的不純物および不純物および鉄からなることを特
徴とするタービン用翼材料及び（２）材料中に分散した
酸化物の平均粒径が１μｍ以下のものであることを特徴
とする上記（１）記載のタービン用翼材料である。
炭素と窒素の合計：０．１％以下、クロム：８〜１５
％、シリコン：０〜３％、タングステン量の１／２とモ
リブデン量の合計：０〜３％、アルミニウム：０．３〜
５％チタン：０．１〜２．５％、体積比で０．２〜５％
の１４００℃まで加熱しても基地中に殆んど固溶せず、
またそれ自体も分解しない安定な微細分散酸化物および
不可避的不純物および不純物および鉄からなることを特
徴とするタービン用翼材料及び（２）材料中に分散した
酸化物の平均粒径が１μｍ以下のものであることを特徴
とする上記（１）記載のタービン用翼材料である。
【０００５】
【発明の実施の形態】本発明者は１２Ｃｒ系鋼を基本成
分として合金元素の厳選を行って材料ダンピング特性を
損なうことなく高温強度の改善を鋭意行い、優れた特性
を有する高温対応のタービン用翼材料を発明したもので
ある。以下に本発明の高温対応のタービン用翼材料にお
ける基地金属成分の限定理由を述べる。なお、以下の％
は重量％を意味する。
分として合金元素の厳選を行って材料ダンピング特性を
損なうことなく高温強度の改善を鋭意行い、優れた特性
を有する高温対応のタービン用翼材料を発明したもので
ある。以下に本発明の高温対応のタービン用翼材料にお
ける基地金属成分の限定理由を述べる。なお、以下の％
は重量％を意味する。
【０００６】ＣおよびＮ： 通常ＣおよびＮは基地金属
中に固溶して材料を強化したり、微細な炭窒化物を形成
して析出物による強化に寄与したりするが、多量に添加
すると結晶粒界等に炭窒化物が優先析出してその近傍の
耐酸化性を低下させることになる。また、延性、靱性の
観点からは悪影響を及ぼす元素である。本発明の合金の
強度特性は酸化物の微細分散で確保できるため、特にＣ
およびＮを積極添加する必要はなく、むしろ悪影響を考
慮してその合計量が０．１％以下になるようにしてい
る。その下限量は工業的に合金粉末を大量生産する場合
に不可避的に取込まれる量である。
中に固溶して材料を強化したり、微細な炭窒化物を形成
して析出物による強化に寄与したりするが、多量に添加
すると結晶粒界等に炭窒化物が優先析出してその近傍の
耐酸化性を低下させることになる。また、延性、靱性の
観点からは悪影響を及ぼす元素である。本発明の合金の
強度特性は酸化物の微細分散で確保できるため、特にＣ
およびＮを積極添加する必要はなく、むしろ悪影響を考
慮してその合計量が０．１％以下になるようにしてい
る。その下限量は工業的に合金粉末を大量生産する場合
に不可避的に取込まれる量である。
【０００７】Ｃｒ： Ｃｒはマトリックス中に溶け込ん
で耐酸化性を改善するとともにマトリックス自体を強化
して高温強度やクリープ破断強度の向上に寄与する。一
般にその効果は添加量の増加とともに高まり、とくに８
％程度以上で顕著になる。一方、材料ダンピング特性は
Ｃｒ量の増加とともに上昇するが、Ｃｒ量：１０〜１３
％で最大値を取ったのちは、それ以上の添加で逆に低下
してしまう。実質的に材料ダンピング値が高いＣｒ量は
８〜１５％であるため、耐酸化性や高温強度特性も考慮
して、適性Ｃｒ量を８〜１５％の範囲に限定する。他の
合金元素との兼ね合いもあるが、より望ましい範囲とし
ては材料ダンピングが最大値を取るＣｒ量：１０〜１３
％である。
で耐酸化性を改善するとともにマトリックス自体を強化
して高温強度やクリープ破断強度の向上に寄与する。一
般にその効果は添加量の増加とともに高まり、とくに８
％程度以上で顕著になる。一方、材料ダンピング特性は
Ｃｒ量の増加とともに上昇するが、Ｃｒ量：１０〜１３
％で最大値を取ったのちは、それ以上の添加で逆に低下
してしまう。実質的に材料ダンピング値が高いＣｒ量は
８〜１５％であるため、耐酸化性や高温強度特性も考慮
して、適性Ｃｒ量を８〜１５％の範囲に限定する。他の
合金元素との兼ね合いもあるが、より望ましい範囲とし
ては材料ダンピングが最大値を取るＣｒ量：１０〜１３
％である。
【０００８】Ｓｉ： Ｓｉは脱酸材として作用し、原料
粉末の酸素量を低減させる効果がある。また、アトマイ
ズ法で原料粉末を製造する場合、湯流れ性をよくして粉
末製造を容易にする効果がある。これらの効果のみ期待
する場合、１％以下の添加で十分である。ただし特に耐
酸化性を重視するような場合、Ｓｉ添加量を増やすこと
でこれを改善することが可能となる。しかしながら、３
％を越える添加は特にクリープ破断特性に悪影響を及ぼ
すため添加の最大量を３％に限定する。
粉末の酸素量を低減させる効果がある。また、アトマイ
ズ法で原料粉末を製造する場合、湯流れ性をよくして粉
末製造を容易にする効果がある。これらの効果のみ期待
する場合、１％以下の添加で十分である。ただし特に耐
酸化性を重視するような場合、Ｓｉ添加量を増やすこと
でこれを改善することが可能となる。しかしながら、３
％を越える添加は特にクリープ破断特性に悪影響を及ぼ
すため添加の最大量を３％に限定する。
【０００９】ＭｏおよびＷ： ＭｏおよびＷはマトリッ
クス中に固溶して耐熱鋼の高温強度やクリープ破断強度
の向上に寄与する。添加量の評価を行う場合には、一般
にタングステン量の１／２とモリブデン量の合計｛Ｍｏ
当量：（Ｗ％）／２＋（Ｍｏ％）｝を用いるため、本発
明においてもこれに従って添加量を決定している。Ｍｏ
当量が増加するにつれて強化効果は大きくなるが、過剰
の添加は金属間化合物相の生成を招き意味がない。そこ
で添加の最大量としてＭｏ当量で３％とする。なお、本
発明の翼材料の高温強度やクリープ破断強度は後述する
ように、主に酸化物の微細分散効果で確保しており、Ｍ
ｏやＷの添加による強化はあくまでも２次的なものであ
る。従って、場合によってはＭｏやＷを添加しなくとも
設計強度を満足することができるため、添加量の範囲と
しては０〜３％とする。
クス中に固溶して耐熱鋼の高温強度やクリープ破断強度
の向上に寄与する。添加量の評価を行う場合には、一般
にタングステン量の１／２とモリブデン量の合計｛Ｍｏ
当量：（Ｗ％）／２＋（Ｍｏ％）｝を用いるため、本発
明においてもこれに従って添加量を決定している。Ｍｏ
当量が増加するにつれて強化効果は大きくなるが、過剰
の添加は金属間化合物相の生成を招き意味がない。そこ
で添加の最大量としてＭｏ当量で３％とする。なお、本
発明の翼材料の高温強度やクリープ破断強度は後述する
ように、主に酸化物の微細分散効果で確保しており、Ｍ
ｏやＷの添加による強化はあくまでも２次的なものであ
る。従って、場合によってはＭｏやＷを添加しなくとも
設計強度を満足することができるため、添加量の範囲と
しては０〜３％とする。
【００１０】Ａｌ： Ａｌは耐酸化性を高める元素であ
る。添加量の増加とともに耐酸化性は向上するが、反
面、強度特性特にクリープ破断特性は低下してしまう。
耐酸化性の向上に対して実質的に有効な作用が現れるの
は添加量０．３％以上であるため、添加の下限値を０．
３％とする。特に耐酸化性を重視する場合には多量のＡ
ｌ添加が有効ではあるが、クリープ破断強度の低下を考
慮すると最大でも５％までの添加が限界である。
る。添加量の増加とともに耐酸化性は向上するが、反
面、強度特性特にクリープ破断特性は低下してしまう。
耐酸化性の向上に対して実質的に有効な作用が現れるの
は添加量０．３％以上であるため、添加の下限値を０．
３％とする。特に耐酸化性を重視する場合には多量のＡ
ｌ添加が有効ではあるが、クリープ破断強度の低下を考
慮すると最大でも５％までの添加が限界である。
【００１１】Ｔｉ粉末は後述の酸化物の微細分散を促進
する効果をもっており、添加酸化物とほぼ同重量添加す
ることが望ましい。後述するように本発明材に添加する
酸化物の量は体積％で０．２〜５％の範囲なので、これ
に対応してＴｉの添加範囲を重量％で０．１％〜２．５
％とする。
する効果をもっており、添加酸化物とほぼ同重量添加す
ることが望ましい。後述するように本発明材に添加する
酸化物の量は体積％で０．２〜５％の範囲なので、これ
に対応してＴｉの添加範囲を重量％で０．１％〜２．５
％とする。
【００１２】その他の元素： アトマイズ法による原料
粉末の工業的な生産を考えた場合、溶解母材にはスクラ
ップを使用する。このような場合、どうしても上記以外
の元素が混入する。これらの元素については、通常レベ
ルの混入であればとくに問題ではないが、粉末を固化成
形する加熱時（一般には９００℃〜１３００℃）に組織
の一部あるいは全部がオーステナイト化するような量の
混入があればこれを排除する。
粉末の工業的な生産を考えた場合、溶解母材にはスクラ
ップを使用する。このような場合、どうしても上記以外
の元素が混入する。これらの元素については、通常レベ
ルの混入であればとくに問題ではないが、粉末を固化成
形する加熱時（一般には９００℃〜１３００℃）に組織
の一部あるいは全部がオーステナイト化するような量の
混入があればこれを排除する。
【００１３】本発明の合金は上記の成分を有する耐熱鋼
に酸化物微粉末を分散含有させ新しい合金とした点に最
大の特長がある。以下この点について説明する。
に酸化物微粉末を分散含有させ新しい合金とした点に最
大の特長がある。以下この点について説明する。
【００１４】添加する酸化物の微粉末はＹ2 Ｏ3 、Ａｌ
2 Ｏ3 、Ｃｒ2 Ｏ3 、ＴｈＯ2 、Ｌａ2 Ｏ3 、Ｓｉ
Ｏ2 、ＺｒＯ2 、Ｔａ2 Ｏ5 のうち、１種類または２種
類以上の混合物や化合物である。これらの酸化物は基地
金属中において１４００℃まで加熱しても基地中にほと
んど固溶せず、また、それ自体も分解しない安定な物で
あるため添加用の酸化物に選定している。なお、本発明
ではＹ2 Ｏ3 を用いた場合についての実施例を以下に示
すが、その他の酸化物や酸化物の化合物を用いたとして
も同様の効果が得られることは容易に推定される。
2 Ｏ3 、Ｃｒ2 Ｏ3 、ＴｈＯ2 、Ｌａ2 Ｏ3 、Ｓｉ
Ｏ2 、ＺｒＯ2 、Ｔａ2 Ｏ5 のうち、１種類または２種
類以上の混合物や化合物である。これらの酸化物は基地
金属中において１４００℃まで加熱しても基地中にほと
んど固溶せず、また、それ自体も分解しない安定な物で
あるため添加用の酸化物に選定している。なお、本発明
ではＹ2 Ｏ3 を用いた場合についての実施例を以下に示
すが、その他の酸化物や酸化物の化合物を用いたとして
も同様の効果が得られることは容易に推定される。
【００１５】基地金属中に分散させる酸化物の大きさは
平均粒径で１μｍ以下とし、望ましくは０．１μｍ以下
とする。酸化物の粒径が大きくなると、十分な分散強化
の効果を出すためには多量の酸化物粉末の添加が必要と
なり、その上、酸化物粉末自体が欠陥として作用するよ
うになり破壊の起点となるため、粒子径を１μｍ以下に
限定する。特に０．１μｍ以下では、このような悪影響
が小さくなるためにこれを望ましい粒径に指定する。酸
化物微粉末の量は体積比で０．２％〜５％に限定してい
るが、０．２％未満の場合、十分な分散強化の効果が得
られず、一方、５％を越えると延性が極端に損なわれ材
料信頼性が低下するためである。
平均粒径で１μｍ以下とし、望ましくは０．１μｍ以下
とする。酸化物の粒径が大きくなると、十分な分散強化
の効果を出すためには多量の酸化物粉末の添加が必要と
なり、その上、酸化物粉末自体が欠陥として作用するよ
うになり破壊の起点となるため、粒子径を１μｍ以下に
限定する。特に０．１μｍ以下では、このような悪影響
が小さくなるためにこれを望ましい粒径に指定する。酸
化物微粉末の量は体積比で０．２％〜５％に限定してい
るが、０．２％未満の場合、十分な分散強化の効果が得
られず、一方、５％を越えると延性が極端に損なわれ材
料信頼性が低下するためである。
【００１６】なお、本発明の翼材料用合金鋼の製造に関
しては、とくにその手法を限定するものではないが、メ
カニカルアロイング法をもちいて酸化物が微細に分散含
有された粉末を製造したのち、これを固化成形してバル
ク材とする手法が最も一般的である。
しては、とくにその手法を限定するものではないが、メ
カニカルアロイング法をもちいて酸化物が微細に分散含
有された粉末を製造したのち、これを固化成形してバル
ク材とする手法が最も一般的である。
【００１７】
【実施例】以下に実施例に基づいて本発明を説明する。
表１には試験に供した原料鋼粉（アトマイズ法にて製
造）および現用の１２Ｃｒ鋼の化学成分をまとめて示
す。本発明の合金は表１の原料鋼粉末をベースにメカニ
カルアロイング法を利用して酸化物を微細に分散させた
合金である。比較材の現用鋼は真空溶解法にて製造して
いる。
表１には試験に供した原料鋼粉（アトマイズ法にて製
造）および現用の１２Ｃｒ鋼の化学成分をまとめて示
す。本発明の合金は表１の原料鋼粉末をベースにメカニ
カルアロイング法を利用して酸化物を微細に分散させた
合金である。比較材の現用鋼は真空溶解法にて製造して
いる。
【００１８】
【表１】
【００１９】（実施例１）表１に示した原料鋼粉末Ａ〜
Ｆに、重量％で１％のＴｉ粉末および酸化物微粉末とし
て０．５体積％のＹ2 Ｏ3 添加しメカニカルアロイング
法により０．１μｍ以下のＹ2 Ｏ3 が微細均一分散した
合金を得た。メカニカルアロイング処理は振動型ポール
ミルを用いて行い１００時間のミリングを施した。得ら
れた粉末は軟鋼製カプセルに真空封入したのち、熱間押
出法により固化成形した。
Ｆに、重量％で１％のＴｉ粉末および酸化物微粉末とし
て０．５体積％のＹ2 Ｏ3 添加しメカニカルアロイング
法により０．１μｍ以下のＹ2 Ｏ3 が微細均一分散した
合金を得た。メカニカルアロイング処理は振動型ポール
ミルを用いて行い１００時間のミリングを施した。得ら
れた粉末は軟鋼製カプセルに真空封入したのち、熱間押
出法により固化成形した。
【００２０】得られた本発明材および比較材である現用
１２Ｃｒ鋼の６５０℃、３万時間クリープ破断強度（応
力−破断時間曲線からの外挿値）を表２に示す。本発明
材は現用の１２Ｃｒ鋼に比べてクリープ破断強度特性に
優れていることが明らかである。表３には現用材と本発
明材の耐酸化性を比較した結果を示す。試験は大気中６
５０℃にて１００時間保持した場合の酸化増量を測定す
る方法で行っており、表３には本発明材の酸化増量を現
用材の酸化増量で除した値を示しいる。この値が小さい
ほど耐酸化性が良好なことを意味する。本発明材は現用
材に比べて高い耐酸化性有していることが明らかであ
り、とくにＡｌ量やＳｉ量を増やすことで耐酸化性が幾
分向上することもわかる。表４には、現用材と本発明材
の材料ダンピング特性を対数減衰率で比較した結果を示
す。試験は最大振幅応力として１０ｋｇｆ／ｍｍ2 の振
動を加える条件で行っており、表４には本発明材の対数
減衰率を現用材の対数減衰率で除した値を示しいる。こ
の値が大きいほど材料ダンピング特性が優れることを意
味する。本発明材現用材とほぼ同等の材料ダンピング特
性を有していることが明らかである。また、材料ダンピ
ング特性に関してはＣｒ量１１〜１３％の範囲がより高
い値を示すこともわかる。
１２Ｃｒ鋼の６５０℃、３万時間クリープ破断強度（応
力−破断時間曲線からの外挿値）を表２に示す。本発明
材は現用の１２Ｃｒ鋼に比べてクリープ破断強度特性に
優れていることが明らかである。表３には現用材と本発
明材の耐酸化性を比較した結果を示す。試験は大気中６
５０℃にて１００時間保持した場合の酸化増量を測定す
る方法で行っており、表３には本発明材の酸化増量を現
用材の酸化増量で除した値を示しいる。この値が小さい
ほど耐酸化性が良好なことを意味する。本発明材は現用
材に比べて高い耐酸化性有していることが明らかであ
り、とくにＡｌ量やＳｉ量を増やすことで耐酸化性が幾
分向上することもわかる。表４には、現用材と本発明材
の材料ダンピング特性を対数減衰率で比較した結果を示
す。試験は最大振幅応力として１０ｋｇｆ／ｍｍ2 の振
動を加える条件で行っており、表４には本発明材の対数
減衰率を現用材の対数減衰率で除した値を示しいる。こ
の値が大きいほど材料ダンピング特性が優れることを意
味する。本発明材現用材とほぼ同等の材料ダンピング特
性を有していることが明らかである。また、材料ダンピ
ング特性に関してはＣｒ量１１〜１３％の範囲がより高
い値を示すこともわかる。
【００２１】
【表２】
【００２２】
【表３】 酸化増量比＝（本発明材の酸化増量）／（比較材の酸化増量）
【００２３】
【表４】 対数減衰率比＝（本発明材の対数減衰率）／（比較材の対数減衰率）
【００２４】（実施例２）表１に示したＥの成分の粉末
を用いて、酸化物量と高温引張特性およびクリープ破断
特性の関係を検討した。Ｅの成分の粉末に酸化物微粉末
として０〜５体積％のＹ2 Ｏ3 およびＹ2 Ｏ3 と同重量
のＴｉ粉末を添加し、メカニカルアロイング法により
０．１μｍ以下のＹ2 Ｏ3 が微細均一分散した合金を得
た。実施例１と同様に、メカニカルアロイング処理は振
動型ポールミルを用いて行い１００時間のミリングを施
した。得られた粉末は軟鋼製カプセルに真空封入したの
ち、熱間押出法により固化成形した。
を用いて、酸化物量と高温引張特性およびクリープ破断
特性の関係を検討した。Ｅの成分の粉末に酸化物微粉末
として０〜５体積％のＹ2 Ｏ3 およびＹ2 Ｏ3 と同重量
のＴｉ粉末を添加し、メカニカルアロイング法により
０．１μｍ以下のＹ2 Ｏ3 が微細均一分散した合金を得
た。実施例１と同様に、メカニカルアロイング処理は振
動型ポールミルを用いて行い１００時間のミリングを施
した。得られた粉末は軟鋼製カプセルに真空封入したの
ち、熱間押出法により固化成形した。
【００２５】表５に、Ｙ2 Ｏ3 の添加量と６５０℃で実
施した高温引張試験による０．２％耐力・破断伸びおよ
び６５０℃、３万時間クリープ破断強度（応力−破断時
間曲線からの外挿値）の関係を示す。酸化物量の増加と
ともに０．２％耐力、クリープ破断強度は上昇するが引
張伸びは低下する。強度特性を重視するか、あるいは延
性を重視するかによって酸化物の添加量を制御する必要
がある。
施した高温引張試験による０．２％耐力・破断伸びおよ
び６５０℃、３万時間クリープ破断強度（応力−破断時
間曲線からの外挿値）の関係を示す。酸化物量の増加と
ともに０．２％耐力、クリープ破断強度は上昇するが引
張伸びは低下する。強度特性を重視するか、あるいは延
性を重視するかによって酸化物の添加量を制御する必要
がある。
【００２６】
【表５】
【００２７】（実施例３）工業用の鉄粉、Ｃｒ粉、Ｍｏ
粉、Ｗ粉、Ａｌ粉、Ｔｉ粉およびＹ2 Ｏ3 粉を所定量秤
量後、振動型ボールミル装置を用いて１５０時間のミリ
ングを施した。得られた粉末は軟鋼製のカプセルに真空
封入したのち、熱間押出法により固化成形した。
粉、Ｗ粉、Ａｌ粉、Ｔｉ粉およびＹ2 Ｏ3 粉を所定量秤
量後、振動型ボールミル装置を用いて１５０時間のミリ
ングを施した。得られた粉末は軟鋼製のカプセルに真空
封入したのち、熱間押出法により固化成形した。
【００２８】表６に得られた押出材の化学成分を示す
（Ｙ2 Ｏ3 については添加量の体積％）。得られた本発
明材の６５０℃、３万時間クリープ破断強度（応力−破
断時間曲線からの外挿値）を表７に示す。本発明材は実
施例１に示した現用の１２Ｃｒ鋼に比べてクリープ破断
強度特性に優れていることが明らかである。表８には現
用材と本発明材の耐酸化性を比較した結果を示す。試験
は大気中６５０℃にて１００時間保持した場合の酸化増
量を測定する方法で行っており、表８には本発明材の酸
化増量を現用材の酸化増量で除した値を示している。こ
の値が小さいほど耐酸化性が良好なことを意味する。本
発明材は現用材に比べて高い耐酸化性有していることが
明らかであり、とくにＡｌ量を増やすことで耐酸化性が
向上することもわかる。表９には、現用材と本発明材の
材料ダンピング特性を対数減衰率で比較した結果を示
す。試験は最大振幅応力として１０ｋｇｆ／ｍｍ2 の振
動を加える条件で行っており、表９には本発明材の対数
減衰率を現用材の対数減衰率で除した値を示している。
この値が大きいほど材料ダンピング特性が優れることを
意味する。本発明材現用材とほぼ同等の材料ダンピング
特性を有していることが明らかである。
（Ｙ2 Ｏ3 については添加量の体積％）。得られた本発
明材の６５０℃、３万時間クリープ破断強度（応力−破
断時間曲線からの外挿値）を表７に示す。本発明材は実
施例１に示した現用の１２Ｃｒ鋼に比べてクリープ破断
強度特性に優れていることが明らかである。表８には現
用材と本発明材の耐酸化性を比較した結果を示す。試験
は大気中６５０℃にて１００時間保持した場合の酸化増
量を測定する方法で行っており、表８には本発明材の酸
化増量を現用材の酸化増量で除した値を示している。こ
の値が小さいほど耐酸化性が良好なことを意味する。本
発明材は現用材に比べて高い耐酸化性有していることが
明らかであり、とくにＡｌ量を増やすことで耐酸化性が
向上することもわかる。表９には、現用材と本発明材の
材料ダンピング特性を対数減衰率で比較した結果を示
す。試験は最大振幅応力として１０ｋｇｆ／ｍｍ2 の振
動を加える条件で行っており、表９には本発明材の対数
減衰率を現用材の対数減衰率で除した値を示している。
この値が大きいほど材料ダンピング特性が優れることを
意味する。本発明材現用材とほぼ同等の材料ダンピング
特性を有していることが明らかである。
【００２９】
【表６】
【００３０】
【表７】
【００３１】
【表８】 酸化増量比＝（本発明材の酸化増量）／（比較材の酸化増量）
【００３２】
【表９】 対数減衰率比＝（本発明材の対数減衰率）／（比較材の対数減衰率）
【００３３】
【発明の効果】本発明の高温対応のタービン用翼材料は
従来材の１２Ｃｒ系耐熱鋼の材料ダンピング特性を損な
うことなく耐酸化性や高温強度、クリープ破断強度を格
段に高めた材料であり、タービンの使用温度を高めて機
関の高効率化を進めることを可能とする。また、蒸気タ
ービンやガスタービンの動翼・静翼としても使用可能で
あり、これらの装置の高効率化に対する貢献も大きい。
従来材の１２Ｃｒ系耐熱鋼の材料ダンピング特性を損な
うことなく耐酸化性や高温強度、クリープ破断強度を格
段に高めた材料であり、タービンの使用温度を高めて機
関の高効率化を進めることを可能とする。また、蒸気タ
ービンやガスタービンの動翼・静翼としても使用可能で
あり、これらの装置の高効率化に対する貢献も大きい。
Claims (2)
- 【請求項１】 重量比で炭素と窒素の合計：０．１％以
下、クロム：８〜１５％、シリコン：０〜３％、タング
ステン量の１／２とモリブデン量の合計：０〜３％、ア
ルミニウム：０．３〜５％、チタン：０．１〜２．５
％、体積比で０．２〜５％の１４００℃まで加熱しても
基地中に殆んど固溶せず、またそれ自体も分解しない安
定な微細分散酸化物および不可避的不純物および鉄から
なることを特徴とするタービン用翼材料。 - 【請求項２】 材料中に分散した酸化物の平均粒径が１
μｍ以下のものであることを特徴とする請求項１記載の
タービン用翼材料。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19953095A JPH0941096A (ja) | 1995-08-04 | 1995-08-04 | タービン用翼材料 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19953095A JPH0941096A (ja) | 1995-08-04 | 1995-08-04 | タービン用翼材料 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0941096A true JPH0941096A (ja) | 1997-02-10 |
Family
ID=16409370
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP19953095A Withdrawn JPH0941096A (ja) | 1995-08-04 | 1995-08-04 | タービン用翼材料 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0941096A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007506866A (ja) * | 2003-05-20 | 2007-03-22 | サンドビック インテレクチュアル プロパティー アクティエボラーグ | 分解炉用ラジアントチューブ |
| WO2015029444A1 (ja) * | 2013-08-30 | 2015-03-05 | 株式会社 東芝 | 耐エロージョン性材料およびタービン翼 |
-
1995
- 1995-08-04 JP JP19953095A patent/JPH0941096A/ja not_active Withdrawn
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007506866A (ja) * | 2003-05-20 | 2007-03-22 | サンドビック インテレクチュアル プロパティー アクティエボラーグ | 分解炉用ラジアントチューブ |
| WO2015029444A1 (ja) * | 2013-08-30 | 2015-03-05 | 株式会社 東芝 | 耐エロージョン性材料およびタービン翼 |
| US10082035B2 (en) | 2013-08-30 | 2018-09-25 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Erosion resistant material and turbine blade |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20021105 |