JPS5839762A - Ｎｉ基耐熱合金 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はＮｉ基耐熱合金に関し、更に詳しくはクリープ
破断強度、熱疲れ強さおよび高温での耐硫化腐食性が優
れ、しかも高価な元素を含まない特性を有するＮｉ基耐
熱合金に関する。

ガスタービン動翼は、高温で高速回転するために生ずる
遠心力に十分に耐えるクリープ破断強度と、燃焼ガス中
に含まれる硫黄による硫化腐食に耐え、且つガスタービ
ンの起動、停止、動翼の空冷などによって生ずる熱疲れ
に対しても十分な抵抗力を持つことが要求される。

従来の耐熱合金の中で前記の特性を持つ優れた合金とし
てはｌＮ−７３８ＬＣ（インコ社製、組成後記）がある
。しかし、この合金は高価なＴ１、Ｎｂ、Ｍｏ等の元素
を含んでおり、しかもクリープ破断強度と熱疲れ強さが
十分とは云えない問題点がある。

本発明の目的はこの問題点を解決し、前記の如き高価な
元素を含まず、クリープ破断強度と熱疲れ強さの点でｌ
Ｎ−７３８ＬＣ合金よりも優れた特性を有するＮｉ基耐
熱合金を提供するにある。

なお、合金の熱疲れ強さは、高温引張試験と高温低サイ
クル疲れ試験によって検討した。

本発明の合金の構成元素と組成は、Ｃｏ５〜１８−１Ｃ
ｒ１４〜１６％、Ｗ９〜１１％、Ａｌ１〜３１、Ｔｉ３
Ｎ４チ、Ｃ０，０５〜０．２チ、Ｂｏ、００１〜０．０
５−１ＺｒＯ，００１〜０，２−を含有し、残部は実質
的にＮｉよりなるＮｉ基耐熱合金である。

それぞれの構成元素の作用効果および組成範囲の限定理
由は以下のとおりである。

Ｃｏはｒ相、およびＮｉ１Ａ１で表わされるｒ′相中に
固溶してこれらの相を固溶強化するとともに、ｒ相のｒ
′相析出能を増加して析出強化を助長する。本発明合金
で以上の効果を得るにはＣｏが５−以上必要であるが、
１８−を超えるとＣ相などの有害析出物が生じてクリー
プ破断強度が不足する。したがってＣｏを５〜１８−に
限定した。

Ｃｒは耐硫化腐食性をよくすると同時に、ｒ相尤多量に
固溶してその強化にも役立つ０本発明合金でこれらの効
果を得るためＫはＣｒが１４−以上必要であるが１６−
を超えるとＣ相などの有害相が生成してクリープ破断強
度、高温引張強度及び高温疲れ強さが共に低下する。し
たがってＣｒ含有量を１４〜１６％に＠定した。

Ｗはｒ相およびｒ′相中に固溶してこれらの相を著しく
固溶強化する。本発明合金では、この効果を得るにはＷ
を９−以上含有させる必−があるが１１−を超えると耐
硫化腐食性が悪くなり、Ｃ相などの有害析出物も生じて
高温疲れ強さを低下させる。したがってＷを９〜１１−
に限定した。

ＡＩはｒ′相を生成するために必要な元素であり、本発
明合金を十分く析出強化するためには２−以上含有する
ことが必要である。しかし、３チ以上含有すると本発明
合金の活性を低下させ、このため高温疲れ強さが低下す
る。したがってＡＩ含有量を２〜３％に限定した。

Ｔｉは、その大部分がｒ′相に固溶し【著しく固溶強化
するとともに、ｒ’相の量を増加させて析出強化に寄与
する。本発明でこれらの効果を得るためＫは４−以下Ｔ
ｉが必要であるが５慢を超えるとＣ相を生じてクリープ
破断強度が低下する。したがりてＴｉ量を４〜５−に限
定した。

ＣはＭＣ凰、Ｍ、Ｃ，型、Ｍ、Ｃ３ｉの３種類の炭化物
を作って主として粒界を強化する。本発明合金でこの効
果を十分得るには、Ｃが０．０５９＆以上必要であるが
、０．２−を超えると粗大なＭＣ型あるいはＭ、　Ｃ，
型炭化物が多量に晶出して、クリープ破断強度が低下す
る。したがってＣ含有量をＯ，ＯＳ−〜０．２％に限定
した。

Ｂは粒界に偏析して高温での粒界強度を向上させ、クリ
ープ破断寿命と破断伸びを増加させる。また、高温引張
強度も増加させる。本発明合金でこの効果を得るには、
Ｂがｏ、ｏｏｉ１以上必要である。しかしＢ含有量が０
．０５−を超えると粒界に低融点の共晶を生成し、溶融
損傷を起こしやすくなる。したがって、本発明合金のＢ
含有量を０．００１〜０．０５％に限定した。

ＺｒもＢと同様粒界強化元素であり、０．００１−以上
必要であるが０．２チを超えると粒界に金属間化合物を
生じ、クリープ破断強度と高温引張強度が低下する。し
たがりて、Ｚｒ含有量を０．００１〜０．２−に限定し
た。

実施例 本発明合金の実施例および従来合金の比較例の組成を示
すと、第１表の通りである。

これらの合金について、鋳ばなし材と、ＡＩ被覆処理材
とのクリープ破断試験（ＪＩＳ、Ｚ−２２７２）、高温
引張試験（ＪＩＳ、Ｇ’−０５６７）および高温疲れ試
験を行った。その結果は次の第２表の通りであった。

申ム１被覆後、１０００℃で２時間熱処理後空冷した。

軸高温疲れ試験は、±α２１１％ひずみ、毎時３０ナイ
クルの条件で試験した。

この結果が示すよ５Ｋ、（１）鋳ばなし材においては、
本発明合金と従来合金とは、クリープ破断のびはほぼ同
等であるが、破断寿命は本発明合金が非常に優れている
。

（２）　Ａ　Ｉ被覆処理材における結果からも明らかな
ように、本発明の合金は、クリープ破断試験による破断
寿命および破断のび、高温引張試験による破断強度、Ｑ
、　２−耐力、破断のび、および高温疲れ試験による破
断に至る繰返し数のすべての点において従来合金のそれ
に比べ大巾に向上している。

なお、７５１ＧＮａｍ８０ａ＋２５−Ｎａｃｌ　ｆ）組
成の塩中で、９００℃で２０時間の硫化腐食試験を行っ
た。

その結果、本発明合金、従来合金ともＣｒ愈Ｑ＠の保護
被膜が生成し、同等の耐硫化腐食性を示した。

本発明のＮｉ基耐熱合金は、従来の優れた耐価に製造し
得られ、しかもクリープ破断強さ、高温疲れ強さ、およ
び高温引張強さのすべての点で従来合金に比べて大巾に
優れ、また耐硫化腐食性も同等であると言う優れたもの
である。

従って価格と性能の両面からガスタービンの高効率化に
寄与するものと考える。

特許出願人　科学技術庁金属材料技術研究所長９

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 重量％でＣｏ５〜１８％，Ｃｒ１４〜１６％，Ｗ９〜１
   １％、Ａｌ２〜３％，Ｔｉ４〜５％，Ｃ０．０５〜０．
   ２％，Ｂ０．００１〜０．０５％，Ｚｒ０．００１〜０
   ．２％を含有し、残部は実質的ＫＮｉよりなるＮｉ基耐
   鴫会金。