JPH10502416A - 基体修復用のニッケル超合金 - Google Patents
基体修復用のニッケル超合金Info
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Abstract
(57)【要約】
0.03〜1.9%のハフニウム、0.003〜0.32%のホウ素、0.02〜0.16%のイットリウム、0.007〜0.35%のジルコニウムを含有するニッケル・ベース多結晶質合金が開示される。上記合金を用いた、ニッケル・ベース超合金基体の修復方法も開示される。本発明は、さらに、修復用合金を用いた単結晶合金基体の修復方法をも開示する。この際の修復用合金の組成は、この修復用合金が粒界強化剤及び/又は耐酸化力強化剤を含有する点を除いては、上記単結晶合金基体の組成と同様である。
Description
【発明の詳細な説明】
基体修復用のニッケル超合金
技術分野
本発明は、ニッケルをベースとする、等軸で、方向性固化(directionally sol
idified)された単結晶の超合金の修復方法に関する。また、本発明は、0.03
〜2.5重量%のハフニウム、0.003〜0.32重量%のホウ素、0.02
〜0.16重量%のイットリウム、及び0.007〜0.35重量%のジルコニ
ウムを含有する多結晶質ニッケル・ベース合金を提供することをも目的とする。
また、これらの合金を、等軸で、方向性固化された単結晶のニッケル・ベース超
合金基体、例えばエアフォイルの修復へ使用することにも関する。本発明は、さ
らに、修復用合金及び単結晶超合金の修復方法をも提供する。
発明の背景
ニッケル・ベース超合金、即ちニッケルを主成分とする超合金は、種々のハイ
・テクノロジー分野において広く用いられている。単結晶、方向性固化及び等軸
ニッケル・ベース超合金は、高温において高い強度及び耐酸化力を示し、特に、
エンジンの構成部材の形成に好適である。単結晶ニッケル・ベース超合金の例は
、米国特許第4,849,030号(Darolia等)、第4,719,080号(D
uhl
等)、第5,151,249号(Austin等)に開示されている。
また、米国特許第3,832,167号(Shaw等)、第4,983,233号
(Henry等)、第5,171,380号(Henry)、及び米国特許出願番号07/
944,184号(Gostic等)にも、ニッケル・ベース超合金のその他の例が開
示されている。これらは、本明細書中でも引用されており、参照として本発明に
包含される。
ニッケル・ベース超合金を用いた物品、多くの場合は高価であるか、または、
交換が困難であるので、このような物品、特に単結晶ニッケル・ベース超合金の
損傷を防ぐ方法や、修復方法が必要とされている。上記基体の損傷を防ぐために
、この基体に種々の保護コーティングを行うことで、ニッケル・ベース超合金に
より形成された基体の損傷を防ぐことが従来から行われている。参照として、例
えば、米国特許第4,054,723号(Higginbotham等)、第4,743,5
14号(Strangman等)、第5,043,138号(Darolia等)が挙げられる。
米国特許第4,830,934号(Ferrigno等)には、ニッケル・ベース修復
合金を用いての、多結晶ニッケル・ベース超合金の修復方法が開示されている。
超合金で形成された物品の修復方法として、一時的液相(transient liquid pha
se:TLP)合金と高融点合金との混合物を、損傷を受けた合金基体上に対して
鑞付けすることにより、損傷した合金基体の修復を行うという方法は、米国特許
4,008,844号及び米国特許4,073,639号に開示されている。
ニッケル・ベース超合金上へのコーティング技術及びニッケル・
ベース超合金の修復技術を向上するために、多大な労力が費やされてきたが、な
お、ニッケル・ベース超合金基体の新規な修復方法、特に、単結晶ニッケル・ベ
ース超合金基体の修復方法が求められている。また、これに対応して、基体のコ
ーティングや修復に適したニッケル・ベース超合金が求められている。さらに、
近年においては、エンジンの動作温度が上昇し、これに伴いエンジン構成部材が
短期間で劣化してしまうことから、上述のような修復方法等への要求が更に強く
なっている。
機器を稼働ラインから外さず、継続的な使用を可能としながら、かつ、侵食さ
れた領域のビルド・アップ即ち修復を行い、侵食部の輪郭を侵食前の形状に戻し
て機器本来の特性を復活させることが必要である。また、侵食に対するバリアを
形成することで、その下層にある基体を保護することも必要である。
発明の概要
本発明は、修復用合金を用いることによる、ニッケル・ベース超合金基体の修
復方法を提供する。ここで、修復用合金の組成は、ニッケル・ベース超合金の組
成と同様または等しくなっているが、その成分の結晶粒界強度及び/又は耐酸化
性強化剤に関しては、その個々のレベルが、さらにコントロールされたものとな
っている。
本発明はまた、修復用合金を使用することによる、単結晶合金基体の修復方法
を提供する。ここで、修復用合金の組成は、単結晶合金の組成と同様または等し
くなっているが、その成分の結晶粒界強度及び/又は耐酸化性強化剤に関しては
、その個々のレベルが、さ
らに調整されたものとなっている。
本発明においては、超合金基体上に堆積や塗布された修復用合金は、この基体
との接着性が良く、またこの基体と適合する熱膨張率を示すことが必要である。
これらの理由によって、修復用合金の組成は、修復される基体の合金の組成と同
様とすることが望ましい。また、この技術では多結晶質修復合金を製造すること
から、本発明においては、修復用合金に粒界強化剤を含有させることが重要であ
る。粒界強度向上成分は、冶金技術では周知であり、マトリクスとなる合金の組
成に依存して変動する。鋳造及びその後の熱処理の間に、粒界強化剤は合金の微
小構造内において粒界に拡散し、そのクリープ性及び破断延性が向上する。
修復用合金を単結晶または方向性固化基体の物品に用いる場合、修復される合
金へと拡散させるために必要な粒子境界強化剤成分は、基体金属からは得ること
ができない場合もある。したがって、この場合には、本発明に係る修復用合金に
対して、粒界強化剤成分を含有させることが重要である。
基体合金が多結晶質ニッケル・ベース超合金である場合、多くの場合、多結晶
質基体合金には既に粒界強化剤が配合されているので、通常は、修復用合金に対
して粒界強化剤を別途添加する必要はない。本発明のニッケル・ベース修復用合
金では、粒界強化剤としてホウ素、ハフニウム及びジルコニウムが用いられてい
る。
また、本発明の修復用合金は、耐酸化力に優れているという点も重要である。
従って、耐酸化力を向上させるための成分を一種以上添加することが望ましい。
合金中の耐酸化力を向上させるための成
分は、冶金技術では周知であり、マトリクスとなる合金の組成に依存して変動す
る。イットリウムや稀土類元素等を添加して耐酸化力を向上することもできる。
本発明においては、ニッケル・ベース修復合金の耐酸化力を向上させるために、
イットリウムが用いられている。
粒界強化剤は、耐酸化力を小さくしてしまうこともある。本発明に係る修復用
合金では、個々の成分レベル、特にホウ素、ハフニウム、ジルコニウム及びイッ
トリウムの含有レベルが制御されて、高温キャパビリティ即ち高温耐性及び耐酸
化力を最大化が図られている。
本発明に係る増強修復合金は、基体の低入熱増強プロセス(low substrate hea
t input building process)として、レーザ溶接、プラズマ・トランスファー・
アーク溶接、低圧プラズマ・スプレイ等のプロセスを行うことによって修復に用
いることができる。
本発明に係る修復方法は、従来の鑞付け修復に比較して、多くの利点を有する
。上述した基体低入熱増強修復プロセスでは、修復用合金を融解した後に、基体
に対しての修復を行うことで、基体合金の加熱が実質的に減少し、これにより、
修復される物品の熱変性ゾーン・クラッキングや全体的な再結晶化が抑制される
。全体的な再結晶化を抑えることは、特に、単結晶の修復を行う際に有利である
。単結晶の場合、基体の再結晶化特性が悪化すると、熱処理の上限を制限するこ
ととなってしまうからである。
鑞付け修復処理では、修復される物品全体に対して、熱処理が強要される。こ
れとは逆に、本発明に係る方法によれば、臨界特性領
域(例えば、タービン・ブレードやタービン・ベーン等の高応力の装着部材)を
高温にさらすことなく、損傷された領域の修復が可能となる。
鑞付けにおける修復用合金では、合金の融点を低くするために、ホウ素及び/
又はケイ素を相当量用いることが必要となる。本発明に係る修復方法では、修復
用合金の融点温度を基体よりも低くする必要はなく、従って、ホウ素及び/又は
ケイ素の必要量も少なくなっている。その結果、耐酸化力が大きく向上している
。また、本発明に係る修復方法によれば、本発明に係る修復用合金の組成を、基
体の合金の組成に対して、より近づけることが可能である。
本発明によれば、単結晶超合金基体上に用いられる増強合金の製造方法が得ら
れる。この方法では、修復用合金は、実質的に、単結晶基体と同じ成分及び同じ
特性を有するように形成される。ただし、この修復用合金は、粒界強化成分を一
種あるいは複数種有し、また、この修復用合金は、基体低入熱増強プロセスによ
って、単結晶基体に用いられる。
本発明の他の好適実施形態では、この修復用合金は、耐酸化力を向上させる成
分、好ましくはイットリウムを含有する。粒界強化剤の添加レベルは、修復用合
金の全体としての融点即ちバルク融点(bulk melting point)が実質的には低下
しない程度の量(即ち、鑞付け技術における修復用合金の融点を低くするために
用いられる量よりも少ない量)とすることが好ましい。
本発明によれば、0.03〜2.5wt%のハフニウム、0.003〜0.3
2wt%のホウ素、0.007〜0.35wt%のジ
ルコニウム、0.02〜0.16wt%のイットリウムを含有する多結晶質ニッ
ケル・ベース合金が提供される。なお、特に記載のない限り、各百分率及びpp
m(perts per millon)等の単位は、すべて重量を基準として記載する。このよ
うな成分の組み合わせによって、増強用途におけるニッケル・ベース合金の特に
望ましい特性が得られる。
本発明の修復用合金においては、イットリウムのレベルをコントロールするこ
とが特に重要であり、イットリウムが約0.02wt%未満であると、十分な耐
酸化力が得られないおそれがある。また、イットリウムが0.16wt%を超え
ると、耐酸化力の向上が見られなくなるだけでなく、機器の用途や熱処理によっ
ては、望ましからざる特性、例えばイットリウム層の析出や融解特性の変化等が
発現するおそれもある。
ハフニウム、ホウ素、ジルコニウム、及びイットリウムは、上述した範囲内に
収まる限りにおいては、本発明に係るニッケル・ベース修復用合金の組成は、基
体側の合金の組成に合わせて選択することが望ましい。好適な実施形態における
ニッケル・ベース単結晶質基体二種類と、ニッケル・ベース単結晶基体の修復に
用いられる修復用合金と、の各組成範囲を、以下の表に示す。
また、他の好適実施形態における、方向性固化(即ち柱状)ニッケル・ベース
超合金基体二種類と、その修復に用いられる修復用合金と、の各組成範囲を、以
下の表に示す。
他の好適実施形態における、等軸基体合金4種の組成範囲と、その修復用合金
の組成範囲と、を以下に示す。
本発明に係るニッケル・ベース合金においては、不純物あるいは微量添加物と
して存在する、ある種の成分は、その含有量が制限される。具体的には、例えば
、ケイ素は0.56%未満、マンガンは0.12%未満、リンは0.015%未
満、硫黄は0.015%未満、鉄は0.20%未満、銅は0.10%未満、鉛は
0.0005%未満、ビスマスは0.00003%未満、セレニウムは0.00
01%未満、テルルは0.00005%未満、タリウムは0.00005%未満
となっている。
他の、より好適な実施形態によれば、上述した本発明に係る多結晶質ニッケル
・ベース合金は、0.13〜0.17%の炭素、0.01〜0.15%のジルコ
ニウム、0.02〜0.16%のイットリウム、0.9〜1.9%のハフニウム
、0.003〜0.010%のホウ素を含有する。さらに好適な実施形態におい
ては、本発明に係るニッケル・ベース合金は、約1.4wt%のハフニウム、約
0.005wt%のホウ素、約0.15wt%の炭素、約0.07wt%のジル
コニウム、及び約0.10wt%のイットリウムを含有する。
他の好適実施形態によれば、既に基体合金に形成されている増強修復用合金の
表面に、さらに保護コーティングが形成される。この保護コーティング層は、従
来法により形成することも可能である。好適実施形態においては、この保護コー
ティング層は、アルミナイド・ベース・コーティングであり、米国特許第4,1
32,816号、第4,148,275号、第4,585,481号、第4,8
97,315号、第4,910,092号、第4,933,239号、及び再発
行公報32,121号に記載されている。同実施形態では、保護コーティングの
熱処理を行うことで、修復用合金による基体の修復後における、修復用合金の拡
散及び/又は応力除去用熱処理を不要とすることもできる。
基体合金と修復用合金との間の熱膨張係数等を最適に適合させるために、修復
用合金の組成を、修復される側の基体に合わせて調整
することが必要である。しかし、状況によっては、経済的な理由から、本発明に
係るニッケル・ベース超合金を増強剤として、多種多様の組成のニッケル・ベー
ス超合金に対して用いることが可能である。
本発明に係る方法及び合金は、合金基体、特にニッケル・ベース超合金基体、
の増強用途に有用であり、ニッケル・ベース単結晶超合金基体において更に有用
である。本発明に係る方法及び合金は、製造欠陥の修復に有用であり、また、腐
食や摩耗による欠陥に対しても有用である。本発明に係る方法及び合金は、特に
、タービン・エンジンの構成部材に有用である。また、高温における耐久性及び
耐酸化性が要求される増強剤としての用途(build-up application)にも有用で
ある。
発明の詳細な説明
本発明によれば、修復用合金を使用することによる、単結晶合金の修復方法が
提供される。この修復用合金の組成は、単結晶合金基体の組成と実質的に等しく
、加えて、少なくとも一種の粒界強化剤成分を有するとともに好ましくは多結晶
質修復用合金の耐酸化力を向上させるための成分を一種以上含有する。
この修復用合金は、低圧プラズマ・スプレイ(Low Pressure Plasma Spray:L
PPS)、レーザ溶接、プラズマ・トランスファー・アーク溶接(Plasma Transfe
rred Arc welding:PTA)等により、修復に用いることが可能である。本発明
に係る修復方法は、例えば、腐食による損傷が激しいタービン・ブレードのリー
ディング・エッ
ジ即ち前縁に用いることができる。タービン・ブレードの損傷部位に対してブレ
ンディングを行うとともに、このブレンディングがなされた領域に修復用合金を
用い、その後に本来の形状に復帰させることで、損傷が回復される。
本発明によれば、0.03〜1.9wt%のハフニウム、0.003〜0.3
2wt%のホウ素、0.01〜0.35wt%ジルコニウム、0.02〜0.1
6wt%のイットリウムを含有する多結晶質ニッケル・ベースが提供される。こ
の合金は、高温において優れた強度及び耐酸化性を示す。本発明の特定の用途に
おいては、この合金のホウ素の含有量が0.010wt%以下であることが好ま
しい。ホウ素の含有量がこれより多くなると、この合金系全体の融点が低下し、
高温にさらされる間に望ましからざる酸化ブリスタリング即ち酸化による膨張部
が生じてしまう。
本発明のニッケル合金は、通常は、従来のバキューム・インダクション・メル
ティング即ち真空誘導融解により本発明に係る組成のインゴットを形成すること
で形成される。好適実施形態においては、この合金は、その後にガス・アトマイ
ジングまたはロータリー・アトマイジングによってパウダー化される。
好適実施形態においては、パウダー化された修復用合金は、低圧プラズマ・ス
プレー法によって修復に用いられる。プラズマ・スプレーを行うに先立って、修
復される基体部分を、完全に洗浄し、泥、砂、油、グリースその他の異物を除去
する。その後、修復用合金の高速プラズマ・アーク・スプレーを行う。修復用合
金のパウダーを、相対的に少量の鑞付け合金パウダーとブレンドすることもでき
る。
コーティングがなされた部位は、その後に熱処理される。所望により、乾燥した
ガラスやセラミック・ビーズまたはスティール・ショットを用いてピーニング即
ち金づち等で叩くことによって、表面を固くしてもよい。低圧プラズマ・スプレ
ー技術は、米国特許第4,585,481号及び第3,928,026号に記載
されている。
他の好適実施形態によれば、修復用合金は、レーザ・クラッディング(レーザ
溶接)によって用いることもできる。レーザ・クラッディングは、修復用合金を
パウダ、プレフォーム又はワイヤ・フォームの形態で用いることができる。レー
ザによって、修復される領域にわたって合金が融かされてコーティングが形成さ
れ、このコーティングは、その後にアニール処理がなされる。このレーザ・クラ
ッディング技術の概略は、Eboo等による「ガス・タービン構成部材のレーザ
・クラッディング」、ASME公報86−61−298、1976年に記載され
ている。
本発明の他の好適実施形態によれば、パウダ化された修復合金は、プラズマ・
トランスファー・アーク溶接技術によって用いることもできる。この技術は、米
国特許第4,878,953号(Saltzman等)に記載されている。
本発明の一実施形態によれば、単結晶ニッケル・ベース超合金に対して、本発
明に係るニッケル・ベース修復合金の増強がなされる。基体合金及びその対応す
る修復用合金の組成のを、重量百分率を用いて以下の表に示す。
好ましくは、種々の添加成分は、微量添加物であっても不純物であっても、基
体合金及び修復用合金の双方において、それぞれ重量%で、ケイ素は0.12%
以下(好適度では劣るものの、他の実施形態では、修復用合金中のケイ素を0.
56%以下とすることもできる)、マンガンは0.12%以下、リンは0.01
5%以下、硫黄は0.015%以下、鉄は0.20%以下、銅は0.10%以下
、鉛は0.0005%以下、ビスマスは0.00003%以下、セレ
ニウムは0.0001%以下、テルルは0.00005%以下、タリウムは0.
00005%以下となっている。
より好適な実施形態によれば、修復用合金は、0.15%の炭素、0.005
%のホウ素、0.07%のジルコニウム、0.10%のイットリウム、1.4%
のハフニウムを含有する。
種々の修復用合金及びコーティングに対して、1204℃(2200°F)に
おけるバーナ・リグ試験を行った。ニッケル・ベース単結晶超合金ロッドにディ
ボットを機械加工し、修復用合金を用いてこのロッドの修復を行った。試験条件
は、1204℃(2200°F)で、57分の加熱と3分の強制空冷(Forced A
ir Cool:FAC)を375サイクル繰り返した。バーナ・リグ試験(表5参照)に
よって、本発明に係る増強修復方法及び合金(表5のバー2、3参照)は、損傷
した単結晶基体合金の修復に有効であり、また、他の修復方法や合金に比較して
も優れていることが示される。
バーナ・リグ酸化試験を1204℃(2200°F)で375サイクル行った
後に、単結晶試験の試験例の目視検査を行った。試験例(バー2、3)の高温側
(炎にさらされた側)における修復された領域を中心に目視検査を行ったところ
、基準となる試験例(バー1)に比較して、酸化腐食や膨張即ちブリスタリング
が最小に抑えられていることが示された。
試験例では、その接着面に酸化層が形成されると、その酸化層の外表面は、通
常鈍い灰色を示す。このことから、試験例(試験バー2、3)における優れた酸
化特性は、その外観によって最も良く示される。試験バー4、5の修復された領
域においては、許容できな
いまでに高い酸化腐食及び膨張が示された。
バーナ・リグ試験: 試験バーの調製
試験バーはすべて、米国特許第4,719,080号の好適実施形態に示され
たのと同じニッケル・ベース超合金により調製された。米国特許第4,132,
816号及び第4,148,275号に記載されたアルミナイド合金によってコ
ーティングされた超合金のみよりなる試験バー1の試験結果を基準となる試験結
果とした。
試験バー2〜8においては、0.76mm(0.030インチ)の深さのディボットを各
バーにブレンド即ち形成した。ディボットの表面を洗浄し、アルミナ微粒子でブ
ラスティング即ち噴射加工を行った。試験バー6、8を除き、修復用合金は、デ
ィボットによる各凹部に適用され、バーを元の形状へと修復がなされた。その後
、これらの試験バーに対して保護コーティングを行った。保護コーティングのす
べては、約1121℃(2050°F)において拡散された。
試験バー2は、以下の重量百分率で示される組成を有する修復用合金を用いて
修復された。
アルミニウム(Aluminum) 5.73
ホウ素(Boron) 0.021
炭素(Carbon) 0.15
コバルト(Cobalt) 9.93
クロム(Chromium) 4.99
銅(Copper) <1.10
鉄(Iron) <0.20
ハフニウム(Hafnium) 1.21
モリブデン(Molybdenum) 1.92
マンガン(Manganese) <0.12
酸素(Oxygen) 0.0170
リン(Phosphorus) <0.015
硫黄(Sulfur) <0.015
ケイ素(Silicon) <0.12
タンタル(Tantalum) 7.89
鉛(Lead) <0.0005
タングステン(Tungsten) 6.19
イットリウム(Yttrium) 0.07
ジルコニウム(Zirconium) 0.090
レニウム(Rhenium) 3.09
セレニウム(Selenium) <0.0001
ビスマス(Bismuth) <0.00003
ニッケル(Nickel) 残部
この修復用合金は、4.5wt%のケイ素及び3.0wt%のホウ素を含有す
るニッケル・ベース鑞付け合金とブレンドされた。これらの合金は、修復用合金
を9部、鑞付け合金を1部として混合された。この混合物を、低圧プラズマ・ス
プレー即ちプラズマ溶射によって基体に対して吹き付けた。修復された試験バー
は、その後に、試験バー1と同様にコーティングされた。
試験バー3は、試験バー2と同様に修復されたが、その後に、さらに、米国特
許第3,102,044号及び第3,544,348号に記載された方法により
コーティングされた。修復された試験バーは、保護雰囲気中、1079℃(19
75°F)で4時間熱処理され、4℃(40°F)/分あるいはそれ以上の降温
速度で、427℃(800°F)以下にまで冷却された。
試験バー4は、パウダー供給プラズマ・トランスファー・アーク溶接を用いて
修復され、この際の合金の公称組成は、Co、20%Cr、15%Ni、9.0
%W、4.4%Al、3.0%Ta、1.1%Hf、0.2%Ti、0.04%
Y、0.35%Cであった。用いられたパウダーサイズは、メッシュサイズ10
0〜325であった。修復されたバーに対して、試験バー1と同じコーティング
を行った。
試験バー5は、試験バー4と同じ合金及び手法を用いて修復された。この修復
試験バーは、試験バー3と同じコーティングがなされた。
試験バー6は、修復を行わずに、5.1×10-5メートル(0.002インチ
)−7.6×10-5メートル(0.003インチ)の
アルミナイドコーティングを行った。このアルミナイドコーティングは、米国特
許第4,585,481号、第4,897,315号、第4,910,092号
、第4,933,239号、及び再発行公報32,121号に記載の方法によっ
て行った。
試験バー7は、NiAlY修復用合金を用いて修復され、試験バー1と同じコ
ーティングがなされた。
試験バー8は、修復は行わずに、試験バー1のアルミナイドコーティングがな
された。
上記実施形態及び実施例では、本発明を特定の形態を用いて説明したが、当業
者であれば、上述の記載から種々の変更及び変形が可能であることは明らかであ
る。したがって、添付の請求項の趣旨及び範囲内の変形、修正等は、すべて本発
明に包含されるものである。
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フロントページの続き
(72)発明者 パームリー,クリストファー ディー.
アメリカ合衆国,フロリダ 33478,ジュ
ピター,エヌ.,ワンハンドレッドトゥエ
ンティーサード テラス 17166
(72)発明者 タンゾーラ,ジョン シー.
アメリカ合衆国,フロリダ 33458,ジュ
ピター,サウス ハンプトン ドライブ
190
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1. 0.03〜2.5重量%のハフニウム、0.003〜0.32重量%の ホウ素、0.07〜0.35重量%のジルコニウム、及び0.02〜0.16重 量%のイットリウムを含有する多結晶質ニッケル・ベース合金。 2. 0.9〜1.9重量%のハフニウム、0.003〜0.010重量%の ホウ素、0.01〜0.15重量%のジルコニウム、及び0.02〜0.16重 量%のイットリウムを含有することを特徴とする請求項1記載の合金。 3. 実質的に、以下の重量百分率で示される組成: クロム 4.75−10.5 アルミニウム 4.75−5.8 タンタル 8.4−12.25 タングステン 3.75−6.2 モリブデン 0−2.1 コバルト 4.5−10.5 チタン 0−1.75 レニウム 2.8−3.2 炭素 0.05−0.17 ホウ素 0.003−0.320 ジルコニウム 0.007−0.15 イットリウム 0.02−0.16 ハフニウム 0.03−1.9 ニッケル 残部 を有することを特徴とする請求項1記載の合金。 4. 前記合金中で、ケイ素は0.56%以下、マンガンは0.12%以下、 リンは0.015%以下、硫黄は0.015%以下、鉄は0.2.%以下、銅は 0.10%以下、鉛は0.0005%以下、ビスマスは0.00003%以下、 セレニウムは0.0001%以下、テルルは0.00005%以下、タリウムは 0.00005%以下となるように、各成分の含有量がそれぞれ調整されている ことを特徴とする請求項3記載の合金。 5. 前記合金中で、ケイ素は0.56%以下、マンガンは0.12%以下、 リンは0.015%以下、硫黄は0.015%以下、鉄は0.2.%以下、銅は 0.10%以下、鉛は0.0005%以下、ビスマスは0.00003%以下、 セレニウムは0.0001%以下、テルルは0.00005%以下、タリウムは 0.00005%以下となるように、各成分の含有量がそれぞれ調整されている ことを特徴とする請求項1記載の合金。 6.実質的に、以下の重量百分率で示される組成: クロム 4.75−5.25 アルミニウム 5.5−5.8 タングステン 5.6−6.2 タンタル 8.4−9.0 モリブデン 1.7−2.1 コバルト 9.5−10.5 チタン 0−1.75 レニウム 2.8−3.2 炭素 0.13−0.17 ホウ素 0.003−0.010 ジルコニウム 0.01−0.15 イットリウム 0.02−0.16 ハフニウム 0.9−1.9 ニッケル 残部 を有することを特徴とする請求項1記載の合金。 7. ケイ素の含有比が0.12wt%未満であり、更に、以下の概略重量百 分率で示される組成: 炭素 0.15% ジルコニウム 0.07% ホウ素 0.005% イットリウム 0.10% ハフニウム 1.4% を有することを特徴とする請求項4記載の合金。 8. 実質的に、以下の重量百分率で示される組成: クロム 6.0−10.0 アルミニウム 4.75−6.1 タングステン 6.0−12.5 タンタル 0−4.25 モリブデン 0−1.9 コバルト 9.25−13.0 チタン 0−2.25 ニオブ 0−1.25 レニウム 0−3.25 炭素 0.08−0.16 ホウ素 0.003−0.020 ジルコニウム 0.04−0.12 イットリウム 0.02−0.16 ハフニウム 1.0−2.5 ニッケル 残部 を有することを特徴とする請求項1記載の合金。 9. 実質的に、以下の重量百分率で示される組成: クロム 7.5−11.0 アルミニウム 5.0−6.7 タングステン 0−10.5 タンタル 0−4.5 モリブデン 0.5−6.25 コバルト 0−17.0 チタン 0−5.0 炭素 0.08−0.20 ホウ素 0.003−0.020 ジルコニウム 0.03−0.35 イットリウム 0.02−0.16 ハフニウム 1.05−1.6 ニッケル 残部 を有することを特徴とする請求項1記載の合金。 10. 2200°Fで優れた耐酸化力を示すことを特徴とする請求項1記載 の合金。 11. 請求項1記載の合金の基体合金の修復への使用。 12. 請求項3記載の合金の単結晶ニッケル・ベース超合金基体の修復への 使用。 13. 前記単結晶ニッケル・ベース超合金基体は、タービン・エンジンの構 成部材であることを特徴とする請求項12記載の使用。 14. ニッケル・ベース超合金基体上への増強合金による増強部の形成方法 であって、前記ニッケル・ベース超合金基体上に対してニッケル・ベース修復用 合金による増強部を形成し、 前記ニッケル・ベース修復用合金は、0.03〜2.5重量%のハフニウム、 0.003〜0.32重量%のホウ素、0.007〜0.35重量%のジルコニ ウム、及び0.02〜0.16重量%のイットリウムを含有するものであること を特徴とする方法。 15. 低圧プラズマスプレー、レーザ溶接及びプラズマ・アーク溶接のいず れかのプロセスによって、前記修復用合金による前記基体に対しての増強部の形 成がなされることを特徴とする請求項14記載の方法。 16. 前記基体の一部の表面に対してブレンディング処理を行うことで、ブ レンド処理された領域を形成し、このブレンディング処理の後に、前記ブレンド 処理された領域に対して前記修復用合金による増強部の形成がなされることを特 徴とする請求項15記載の方法。 17. 前記修復用合金による増強部を形成した後に、前記修復用合金上に保 護コーティングを形成することを特徴とする請求項15記載の方法。 18. 前記超合金基体は、単結晶超合金基体であり、さらに、前記修復用合 金は、実質的に、以下の重量百分率で示される組成: クロム 4.75−10.5 アルミニウム 4.75−5.8 タングステン 3.75−6.2 モリブデン 0−2.1 コバルト 4.5−10.5 チタン 0−1.75 レニウム 2.8−3.2 炭素 0.05−0.17 ホウ素 0.003−0.320 ジルコニウム 0.007−0.15 イットリウム 0.02−0.16 ハフニウム 0.03−1.9 ニッケル 残部 を有することを特徴とする請求項14記載の方法。 19. 前記超合金基体は、方向性固化超合金基体であり、さらに、前記修復 用合金は、実質的に、以下の重量百分率で示される組成: クロム 6.0−10.0 アルミニウム 4.75−6.1 タングステン 6.0−12.5 タンタル 0−4.25 モリブデン 0−1.9 コバルト 9.25−13.0 チタン 0−2.25 ニオブ 0−1.25 レニウム 0−3.25 炭素 0.08−0.16 ホウ素 0.003−0.020 ジルコニウム 0.04−0.12 イットリウム 0.02−0.16 ハフニウム 1.0−2.5 ニッケル 残部 を有することを特徴とする請求項14記載の方法。 20. 前記超合金基体は、等軸超合金基体であり、さらに、前記修復用合金 は、実質的に、以下の重量百分率で示される組成: クロム 7.5−11.0 アルミニウム 5−6.7 タングステン 0−10.5 タンタル 0−4.5 モリブデン 0.5−6.25 コバルト 0−17.0 チタン 0−5.0 炭素 0.08−0.20 ホウ素 0.003−0.020 ジルコニウム 0.03−0.35 イットリウム 0.02−0.16 ハフニウム 1.05−1.6 ニッケル 残部 を有することを特徴とする請求項14記載の方法。 21. 前記修復合金請求項3記載の合金中で、ケイ素は0.56%以下、マ ンガンは0.12%以下、リンは0.015%以下、硫黄は0.015%以下、 鉄は0.2.%以下、銅は0.10%以下、鉛は0.0005%以下、ビスマス は0.00003%以下、セレニウムは0.0001%以下、テルルは0.00 005%以下、タリウムは0.00005%以下となるように、各成分の含有量 がそれぞれ調整されていることを特徴とする請求項15記載の方法。 22. 前記修復用合金は、0.9〜1.9wt%のハフニウム、0.003 〜0.010wt%のホウ素、0.01〜0.15wt%のジルコニウム、0. 02〜0.16wt%のイットリウム、0〜0.12wt%のケイ素を含有する ことを特徴とする請求項14記載の方法。 23. 請求項15記載の方法により修復された基体。 24. 単結晶超合金基体上の増強合金による増強部の形成方法であって、 前記修復用合金は、さらに、粒界強化成分を少なくとも一種含有し、この点を 除いては、この修復用合金は、前記単結晶超合金基体と実質的に同じ成分を実質 的に同じ比率で有してなり、この修復用 合金を、基体低入熱増強プロセスによって、前記単結晶超合金基体に対して用い ることを特徴とする方法。 25. 前記超合金基体は、単結晶ニッケル・ベース超合金であり、前記修復 用合金は、0.9〜1.9wt%のハフニウム、0.003〜0.010wt% のホウ素、0.01〜0.15wt%のジルコニウム、0.02〜0.16wt %のイットリウムをそれぞれ含有するニッケル・ベース合金であることを特徴と する請求項24記載の方法。 26. 前記修復用合金は、低融点合金とは混合されず、かつ、この修復用合 金は、低圧プラズマ・スプレー、レーザ溶接、プラズマ・アーク溶接のいずれか によって、増強部の形成に用いられることを特徴とする請求項25記載の方法。 27. 前記修復用合金は、実質的に、以下の重量百分率で示される組成: 炭素 0.13 0.17 マンガン -- 0.12 ケイ素 -- 0.12 リン -- 0.015 イオウ -- 0.015 クロム 4.75 - 0.015 コバルト 9.50 - 10.50 モリブデン 1.70 - 2.10 タングステン 5.60 - 6.20 レニウム 2.80 - 3.20 タンタル 7.80 - 9.00 アルミニウム 5.18 - 5.78 イットリウム 0.02 - 0.16 ハフニウム 0.9 - 1.9 ホウ素 0.003 - 0.010 鉄 -- 0.20 銅 -- 0.10 ジルコニウム 0.01 - 0.15 鉛 -- 0.0005(5ppm) ビスマス -- - 0.00003(0.3ppm) セレン -- 0.0001(1ppm) テルル -- 0.00005(0.5ppm) タリウム -- 0.00005(0.5ppm) ニッケル 残部 を特徴とする請求項25記載の方法。 28. 前記修復用合金による増強部の形成の後に、保護コーティングを形成 するステップを有することを特徴とする請求項26記載の方法。 29. 請求項25記載のプロセスにより修復された基体。 30. 単結晶超合金基体の修復に使用可能な修復用合金であって、前記修復 用合金は、実質的に、さらに、粒界強化成分を少なくとも一種含有し、この点を 除いては、この修復用合金は、前記単結晶超合金基体と実質的に同じ成分を実質 的に同じ比率で有してなり、前記修復用合金中の前記粒界強化成分は、前記修復 用合金の全体的な融点を実質的に低下させない程度に低いレベルで添加されてい ることを特徴とする修復用合金。 31. 耐酸化力を向上させる成分を少なくとも一種さらに含有することを特 徴とする請求項30記載の修復用合金。 32. 前記基体は、ニッケル・ベース超合金であり、前記修復用合金は、ニ ッケル・ベース合金であり、さらに、前記粒界強化剤は、ジルコニウム、ハフニ ウム、ホウ素のうち少なくとも二種を含むことを特徴とする請求項31記載の修 復用合金。 33. 前記修復用合金は、0.9〜1.9wt%のハフニウム、0.003 〜0.010wt%のホウ素、0.01〜0.15wt%のジルコニウム、0. 02〜0.16wt%のイットリウムを含有することを特徴とする請求項32記 載の修復用合金。 34. 実質的に、以下の重量百分率で示される組成: 炭素 0.13 0.17 炭素 0.13 0.17 マンガン -- 0.12 ケイ素 -- 0.12 リン -- 0.015 イオウ -- 0.015 クロム 4.75 - 5.25 コバルト 9.50 - 10.50 モリブデン 1.70 - 2.10 タングステン 5.60 - 6.20 レニウム 2.80 - 3.20 タンタル 7.80 - 9.00 アルミニウム 5.18 - 5.78 イットリウム 0.02 - 0.16 ハフニウム 0.9 - 1.9 ホウ素 0.003 - 0.010 鉄 -- 0.20 銅 -- 0.10 ジルコニウム 0.01 - 0.15 鉛 -- 0.0005(5ppm) ビスマス -- - 0.00003(0.3ppm) セレン -- 0.0001(1ppm) テルル -- 0.00005(0.5ppm) タリウム -- 0.00005(0.5ppm) ニッケル 残部 を有することを特徴とする請求項33記載の修復用合金。
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