JPS5852015B2 - 耐熱ニッケル基超合金 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、共晶スーパーアロイ組成物及びそれから成る
物品に関するものであり、特に整列状態で埋設される炭
化物繊維で補強されたスーパーアロイマトリックスを含
む上述のような組成物及び物品に関するものである。

航空機の動力源であるようなガスタービンエンジンに対
する性能要件は、その設計の進歩に伴い絶えず増大して
いる。

従って、苛酷な高温環境条件下で作動乃至使用されるタ
ービン構成部品に対してのように改善された材料に対す
る必要性が絶えず存在している。

このような部品において使用される材料は、エンジンの
全体的な性能に影響を与える点できわめて重要であり、
そしてこのような材料の開発があってこそ設計者は発生
動力、作動温度、部品寿命或いはこれらの組合せの増大
を計ることが可能ならしめられる。

ニッケル或いはコバルトを基としそしてガスタービンエ
ンジン業界において多年にわたり広範に使用されてきた
スーパーアロイの開発は今や、スーパーアロイ自体のみ
に基づくだけでなく、スーパーアロイの相の配向或いは
繊維のような補強材の含入に基づいて進歩がもたらされ
る域にまで達している。

これら後者のものは、合金の凝固中現場で形成すること
が出来る。

今まで使用されそして広く報告されているそのような凝
固の一つの形態は、一般に一方向凝固と呼ばれているも
のである。

共晶合金にそのような一方向凝固を施すのが、マトリッ
クス中に補強材として整列された繊維を含む金属質複合
材を製造する為の実施可能な方法の一つであることが認
識されていた。

このような共晶複合体は、整列した共晶相の、少なく共
一つにおいて高い強度を達成する可能性を与えそしてま
た相間に強い結着性を達成する可能性を与えた。

一方向凝固の結果としてニッケル基マトリックス内に整
列状態とされたＴａＣ炭化物補強共晶組織を含むニッケ
ル基スーパーアロイから成る複合体は既に報告されてい
る。

このような組織に関連して生じつる一つの問題としては
、高温強度の損失をもたらす整列炭化物繊維の劣化があ
る。

この劣化は、例えばγ′相と関連してまた繊維自体の形
成や隣り合う相乃至組織への様々な元素の作用に関連し
て、繊維−マトリックス界面に所望されない組織が形成
されることから生じうるものである。

斯くして、合金及びそれから作製される物品の安定性及
び高温での性質が悪影響を受けた。

簡単に述べるなら、本発明は、固溶体マトリックスとそ
こに埋設される整列状態の炭化物補強繊維相を含む、一
方向凝固された異方性金属質複合体を有する物品を提供
する。

マトリックスは、Ｎ を或いはＣｏを基とするスーパー
アロイから戒りそしてマトリックスを強化する為少なく
とも約２重量％Ｒｅを含むと共に、炭化物補強繊維相を
劣化する傾向のある相や化合物の生成を避ける為０．８
重量幅以下のＴｉｆ含んでいる。

このような炭化物補強繊維相は、特にスーパーアロイが
Ｎｉ基である場合、主にＴａＣ或いはＶＣ或いはそれら
の組合せであることが好ましい。

Ｎｉを基とする本発明の好ましい形態において、合金組
成は、重量幅で表わして、３〜ｌＯ％Ｃｒ ｓ２〜８．
６％ＡＩ、約０．８％以下Ｔｉ、３〜１５％’ｆａ、０
．１〜約１％Ｃ，少なくとも約２％Ｒｅ、各約１０％ま
でのＣｏ、Ｗ及び■、３％までのＭｏ、約３％以下Ｎｂ
及び残部実質上ニッケル及び不可避的な不純物から成る
。

この範囲内での好ましい一つの合金の例は実質上、重量
幅で表わして、３〜８％Ｃｒ１４〜７％ＡＩ、０．８％
以下Ｔｉ１５〜１１％Ｔａ、 ０．４〜０．８％Ｃ１
２〜７％Ｒｅｓ約５％までのＣｏｓ約４％までのＷ、
２〜７％■、残部実質上のＮｉと不可避的な不純物か
ら成る。

Ｃｏを基とする本発明合金の好ましい形態において、合
金組成は、重量幅で表わして、２０％までのＣｒ１５〜
２０％Ｎｉ、８％までのＷｌ ７〜２０％Ｔａ、 ０
．５〜１．３％Ｃ１２〜９％Ｒｅ及び残部実質上のｃｏ
と不可避的に混入される不純物から成る。

この範囲内の好ましい形態の一例は実質上、重量幅で表
わして、１０〜１６％Ｃｒｓ ７〜１５％Ｎｉ１１〜
６％Ｗ１１０〜１５％Ｔａ。

０．５〜１％Ｃ１２〜６％Ｒｅ及び残部Ｃｏ及び不可避
的に混入される不純ＩＯ＠ｙ：ｚ）ら成る。

斯くして、一方向凝固を通して安定性と高温性質につい
て改善された組合せ特性を発現しうる本発明の合金は、
重量で表わして、少なくとも２％のＲｅｘ ｏ、ｓ％
以下のＴｉ及び０．１〜１．０％Ｃを含むＮｉ基スーパ
ーアロイ（超合金）、又は、重量で表わして、少なくと
も２％のＲｅ及び０．５〜１．３％Ｃを含むＣｏ基スー
パーアロイ（超合金）から成る。

整列状態にある炭化物綾線を埋設したニッケル基乃至コ
バルト基スーパーアロイ複合体は改善された性質をもた
らす大きな可能性を持っているけれども、マトリックス
を強化し同時にマトリックスと繊維との間の有害な相互
作用を回避する為には、注意深い組成上の均合いがマト
リックスと繊維間に達成されねばならない。

このような合金系が進歩したジェットエンジンのタービ
ン区画において使用する為の物品に作製されるなら、そ
れは、安定性と良好な高温性質、特に翼形金属の使用温
度及び応力に制限を与える因子の一つである応力破断（
ラブチャー）性質を具備せねばならない。

ＴａＣ繊維により強化された幾つかのニッケル基共晶合
金の検討中、高温強度における大巾な低下はＴａＣ繊維
周囲に／相皮膜が形成される結果として生じるものと思
われることが観察された。

更に、ＴａＣ繊維／マトリックス界面においてのクロム
に富んだＭ２３Ｃ６針状物の析出は、繊維を劣化するだ
けでなく、応力誘起乃至集中体としても作用し、それに
より高温での破断強度の減少に寄与するように思われる
。

上述したようなニッケル基炭化物補強共晶スーパーアロ
イについての本発明の開発における解析中、元素Ｒｅの
含入がマトリックスの強化、特に高温での応力破断寿命
を大巾に増大するのに重要な効果を持っていることが認
識された。

加えて、チタンの存在は、例えば約１重量係程度の比較
的少量でさえ、有効なγ′析出相の形成には望ましいけ
れども、形成しつるＴａＣの量を相当減することがわか
った。

Ｔｉの存在は、ＴａＣの形成に較べてＴｉＣ’に形成す
る熱力学的な駆動力が強いこととＴｉに富んだモノカー
バイト（ｍｏｎｏｃａｒｂｉ ａｅ）が棒形状よりむし
ろ樹枝形状をとる傾向があることの結果として、あまり
望ましくない繊維の形状をもたらす。

斯くして、本発明の重要な特徴は、整列状態にある炭化
物補強繊維相が形成されそして埋設されるスーパーアロ
イマトリックスが、約０．８°％以下のＴｉと少なくと
も約２％のＲｅｆ含みそしてＮｉ基形態においてはＣｒ
が比較的少量において存在することである。

一つのＮｉ基形態において、本発明合金は実質上、重量
で表わして、３〜１゜％Ｃｒ、２〜８．６ ％ＡＩ 、
０．８ ％以下Ｔｉ、３〜１５％Ｔａ、０．１〜約
１％Ｃ１少なくとも約２幅Ｒｅ、各約１０幅までのＣｏ
、Ｗ及び■、３％までのＭｏ、約３％以下のＮｂ、並び
に残部実質上のニッケル及び不可避的に混入される不純
物から成る。

具体例と関連してもつと詳しく後に記載されるように、
本発明の別の形態のものは、重量で表わして、約３〜８
幅Ｃｒ、約４〜７％ＡＩ、約０．８係以下のＴｉ、５〜
１１％Ｔａ、０．４〜０．８％Ｃ，２〜７ ％Ｒｅ 、
２〜７ ％Ｖ、約５幅までのＣｏ１約４％までのＷ
及び残部実質上のＮｉと不可避的な不純物であるような
組成を選択する。

もつと特定した好ましい形態のものは、重量で３〜６％
Ｃｒ、４〜７％ＡＩ、約０．８％以下Ｔ１％７〜１１
％Ｔａ、 ０．５〜０．７％Ｃ，５〜７％Ｒｅ。

２〜４幅Ｃｏ１２〜４％Ｗ１４〜７％■及び残部実質上
のＮｉと不可避的不純物である。

前述したように、本発明物品を形成するべく一方向凝固
されうる本発明合金の組成は、マトリックスを強化する
為にそして高容積分率の炭化物繊維を生成しうる能力を
与える為に元素の注意深い均合いを必要とする。

本発明の合金中に含まれる重要なマトリックス強化元素
の一つはＲｅであり、これはまた、Ｎｉ基形態において
Ｔａや■のような硬化用元素を／相中に含入せしめる傾
向を持つ。

これは、後に示すように、応力破断性質を大巾に増大す
る。

元素Ｗと違って、Ｒｅは炭化物形成元素ではない。

同様に、研究を通じて、Ｏ８、Ｒｕ 。Ｈｆ、Ｍｏ及び
Ｗのような元素−そのうちの幾つかは本発明の合金中に
含まれるが−はそれらがＲｅと同じ効果を持たない点で
Ｒｅと均等ではないことがわかった。

約２重量％以下のＲｅは応力破断強度を認めうる程に改
善しないことがわかった。

従って、本発明は少なくとも、約２重量係の量において
元素Ｒｅを含む。

Ｒｅが高価であること及び量があまりに多くなっては効
果が減じることに基いてその実用上の観点から、約９％
以上のＲｅを含めることは実用的でない。

既に論議したように、Ｔｉは炭化物繊維の形成を阻害す
る。

０．８重量％程度の僅かなＴｉでも炭化物繊維の形成を
阻止することが見出された。

従って、本発明の合金は、多くともごく微量といえる量
のＴｉ しか存在してはならないしそしていかなる場合
にも０．８重量％以下であることを規定する。

元素Ｃｒの含入は耐酸化性を改善するという観点からは
有益であるけれども、本発明のＮｉ基形態のものにおい
ては、Ｃｒは炭化物繊維中に不安定さを導入する恐れが
ある故に比較的少量に維持される。

１０％乃至それ以上のＣｒにおいて、Ｎｉ基製品は冶金
学的に不安定でありそしてＭＣ繊維、主にＴａＣ繊維の
劣化をもたらすＭ２３Ｃ６の析出をもたらす。

約８％Ｃｒにおいて、本発明のＮｉ基形態における許容
Ｃｒの上限に近づき、その強度は通常の良好なスーパー
アロイよりごく僅か秀れている。

しかし、３〜８重量％Ｃｒの範囲、より特定すれば３〜
６重量重量箱囲内に下げられると、以下の実施例により
示されるように性質は相当に改善される。

しかしＮｉ基形態において約３重量％以下のＣｒは耐酸
化性或いは強度のいずれの観点からも意味のある利益を
与えるには不充分であることが認識された。

本発明における主たる炭化物繊維形成元素はＴａである
。

Ｎｉ基形態において、これは、合金中のγ′含量を減ら
さないよう他の元素の配合の下で約３〜１５重量％、好
ましくは５〜１０％の範囲内で含められうる。

元素Ｔａは炭化物繊維形成元素として働くことに加えて
、Ｎｉ基形態においてはγ′相形成元素である。

Ｎｉ基形態においては約３重量％以下のモしてＣｏ基形
態においては約７％以下のＴａ量は、ＴａＣの形成にお
いて炭素と反応するには不足である。

Ｎｉ基形態においては、約１５重量％以上のＴａは、本
発明の範囲内で含められるＡＩ、■及びＷ水準との組合
せにおいて、マトリックス溶解度を越え、その結果好ま
しくない相或いは炭化物形状をもたらす。

時としてＴａと協同的な働きを示す元素ＮｂはＴａに対
する完全な代替元素ではなくそして含まれる時合金組織
を弱くする傾向がある。

１．６重量％Ｎｂ程度の僅かな量でも、同量のＴａと直
接的に置換されると弱化作用を持つことがわかった。

本発明は、組成の残部がＮｂを受入れるよう調節される
なら３重量％以下の量においてＮｂを本発明の合金及び
物品中に含めることを規定する。

Ｔａと一緒に反応して炭化物繊維を形成しうる元素は■
である。

加えて、■はＮｉ基形態においてＮｉとも反応して／相
を形成し、従ってＴｉと置換えることが出来る。

これにより％Ｔ１は本発明の合金組成から実質上除去さ
れうる。

斯様に、■は、本発明のＮｉ基形態において含められる
ことが好ましく、約４〜７重量幅の範囲とされる。

約１重量％以上では、例えば２．３重量引こおいて後述
の具体例に示されるものかられかるように、まだ尚改善
された組成と云えるけれども、合金は幾分弱くなる傾向
がある。

約７重開係を超えると、耐酸化性は次第に減少していく
傾向があり、約１０重量％■になると耐酸化性は好まし
くない水準にまで落ちてしまう。

斯くして、■は耐酸化性にとっては有害であるけれども
、炭化物繊維を形成するべくＴａ及びＣとの追加的反応
を与える為に並びにマトリックス強化の為の追加的なγ
′を与える為に、約１０重量幅までの量において、好ま
しくは４〜７重量重量範囲において本発明のＮｉ基合金
中に含めることが出来る。

本発明のＮｉ基形態の組成に含められるｒ′形成元素の
別のものは、２〜８．６重量％の範囲におけるＡＩであ
る。

８．６％以上の量のＡＩは完全なｒ′マトリックスにあ
まりに近づきすぎる。

このようなマ） ＩＪソックス、ｒ′及び炭化物繊維で
補強される固溶体であるところの本発明のマトリックス
とは異ったものである。

状態図かられかるように、８．６％Ａｌ含量は共晶点を
越えた組成であり、従ってマトリックス中に初晶γ′樹
枝状晶を導入する。

斯くして、約８．６重量引こおけるアルミニウムは応力
破断強度の著しい損失をもたらす。

しかし、ＡＩは本発明の注意深く均合いをとられた組成
においてγ鳩化の為に必要とされるけれども、その目的
の為には約２重量％以下では不充分であることが認識さ
れた。

本発明の好ましいＮｉ基形態において、γ′形成元素た
るＴａ、Ｖ及びＡＩの総計は、Ｔａが３〜１５重量幅の
範囲にある時約２５重量％を越えてはならない。

本発明の組成物においては、Ｔａと組合さって或いはＴ
ａ及び■と組合さってマトリックスを強化する炭化物繊
維を生成するのに必要とされる元素Ｃか必要とされる。

０．１重量係以下のＣは炭化物繊維を形成するのに不足
である。

約１重開係以上のＣは、そのような多くの量のＣと反応
する望ましい炭化物形成元素が本発明組成中には存在し
ないので、遊離炭素を生み出す。

しかしそのような遊離炭素はスラグ中に除去されるか或
いはチル層に隣り合いそして後に鋳造体から除去される
鋳物選別載除部分中に集まるであろう。

本発明の組成に含められるＣの量は、Ｔａのモして■（
含まれる場合）の量の開数であり、これら元素の一方乃
至双方のモノカーバイドを形成するに充分のものである
。

組成から排除することが好ましいが、３重量％までなら
許容されつる元素はＭｏである。

Ｎｂと同様に、Ｍｏは炭化物繊維組織を劣化しそして性
質を損ねる傾向がある。

組成中に約１０重開係までの範囲において含めることの
できる元素はＷである。

Ｗは、ビの形成に幾分寄与するけれども、主に固溶体強
化元素として働く。

約１０重量幅以上になると、Ｗは炭化物繊維の形成を妨
げる。

Ｗの好ましい寄与作用は、Ｎｉ基合金においては約４％
までの範囲において、好ましくは約２〜４％の範囲にお
いて生じ、モしてＣｏ基合金においては約６％まで好ま
しくは１〜６％の範囲において生じる。

本発明のニッケル基形態において、元素ｃｏは約１０重
量幅までニッケルと置換わりそして溶解度の関係に寄与
する。

例えば約５重量幅まで、好ましくは２〜４重量重量式っ
た少量において、Ｃ。

は融点を高める。

しかし、もつと多くの量、例えば約１０重量％以上にな
ると、Ｃｏはマトリックスの不安定さをもたらす傾向が
ある。

先に述べたように、本発明物品を生成する為には、上述
した注意深い元素の均合いを具備する合金が、強化固溶
体マトリックス中に炭化物共晶繊維が一体的に生じそし
てそこに結着されることを可能ならしめるよう一方向凝
固されねばならない。

この一方向凝固は多くの方法のうち一つ乃至それ以上に
おいてそして斯界で広く知られている装置を使用して実
施することが出来る。

本発明の評価に当って、多数の合金組成物が考察された
。

以下の表１はそれら合金のうちの幾つかの組成を掲げた
ものである。

表及び以下の説明において％は総で特にことわりがなけ
れば重量係である。

表Ｉの合金例は、その後の論議及びその他の表や図面の
比較データに対して参照しやすくする為にグループに分
けて示しである。

表Ｉに掲げた合金の試片は、アルミするつぼにおいてア
ルゴン雰囲気中で溶解されそして銅製棒状型内でチル鋳
造された。

鋳造試片は、続いての試験の為に使用される一方向性物
品試片を提供するべく凝固前面が平面状となるようにし
て凝固された。

長手方向の性質を調べる為の機械試験片素材は、成長方
向に平行にインゴットから切出された。

横断方向の性質を調べる為に、試験片素材は成長方向に
直角に放電加工された。

これら素材はその後試片つかみに組つけられそして組全
体が機械試験片の形状に研削された。

本発明の必須の特徴の一つは、主に合金マトリックスを
強化する為に元素Ｒｅを含んでいることである。

この強度の改善は、一方向凝固された試片の応力破断性
質において特に明らかである。

次の表出は、合金に本発明の範囲内のＲｅを含ませるこ
とによる応力破断強度についての著しい効果を示すもの
である。

Ｒｅを含む以外はこれら合金は表Ｉにより示されるもの
と実質上同じである。

ネ本表■に呈示されるデータは空気中での応力破断試験
からもたらされたものである。

表中、”ｋｓ ｉ はｐｓｉＸ１０３を表し、”ＲＡ
”は面積の減少率を意味し、そして“ＰＬＭ”はラーソ
ンーミラー（Ｌａｒｓｏｎ−Ｍｉｌｌｅｒ）ノ々ラメー
タとして周知さｎそして広く用いられている金属挙上の
応力破断関係を意味するもので、ＰＬＭ＝Ｔ（Ｃ＋Ｌｏ
ｇｔ）ＸＩＯ−３（ここでＣ＝ ２０ ）として表示さ
れる。

これについては、アメリカン ソサエティ オブ エン
ジニアス トランザクション（Ａｍｅｒｉｃａｎ ５ｏ
ｃｔｅｔｙ ｏｆ ＥｎｇｉｎｅｅｒｓＴｒａｎｓａｃ
ｔｉｏｎｓ） １９５２年７４巻７６５〜７７１頁に詳
しく記載されている。

このパラメータの使用は、様々な温度においてそして選
択された応力水準において応力破断寿命間の広く様々な
比較を可能ならしめる。

表■のデータから、高温での応力破断寿命に非常に重意
義な改善が為されたけれども、それが延性の犠性の下に
為されたものでないことを認識すべきである。

本発明の評価にあたって、合金１及び４は、鋳造組織に
及ぼすＴｉの影響を研究するのに調製された。

合金１を調製しそして一方向に凝固した後、その組織が
満足すべきもめでないことが光学顕微鏡写真かられかっ
た。

これは整列状態の繊維をほとんど含まず、主に樹枝状晶
から成る組織であった。

斯くして、本発明の物品において所望される炭化物繊維
補強が合金１を通しては達成されえないことが認識され
た。

同様に、合金４の顕微鏡写真から、鋳造したままの組織
がγ′と、所望される整列状態の炭化物繊維組織を形成
しないことが知られている等軸晶炭化物粒とを伴う固溶
体マトリックスであることがわかった。

斯くして、０．８％程度の少いＴｉでも本発明の組成物
に対しては有害である。

本発明の特に好ましいＮｉ基形態のものは、必須元素と
共に随意元素Ｃｏ、Ｗ及び■を含んでいる。

そのようなものの代表例が合金１３であり、これは表口
のデータによるだけでなく図面に示される比較データに
よって示される広範囲の検討を行うのに選定された。

次の表１かられかるように、合金例１３の応力破断性質
は、ここに呈示される本発明の他の形態の合金よりも秀
れそして本発明が関連するのと同様の型式の周知の合金
乃至鋳造物品より断然秀れている。

合金例１３，１４及び１５に対する表１におけるデータ
の比較は主に、合金の強度に及ぼすＣｒ量の増大の影響
を示すものである。

約８％Ｃｒにおいて、その強さは、炭化物繊維による強
化を伴わない通常の良好なスーパーアロイの強さに近づ
くような程度に落ちる。

これらのまた類似の合金の評価に基いて、本発明はＣｒ
範囲を３〜１０％好ましくは３〜８転特には３〜６幅と
定義した。

Ｎｂの影響が例１９及び２０により示されており、この
場合Ｔａに対する直接的な等量置換において（Ｎｂを受
入れる為の他の成分調整は行っていない）１．６％程度
の少量のＮｂでさえ応力破断寿命に大巾な減少をもたら
した。

従って、本発明の好ましい形態は組成からＮｂを排除す
る。

例１８．２１及び２４〜２８は、ＴａＣの水準における
変動と共にＡＩ及び■の量を変えることの影響を示すも
のである。

例えば、例１８と２８の比較は、８．６％のＡ１水準に
おいてはＡＩ量が多すぎて、Ｎｉ基会合点越えた組成と
してしまい従って初晶γ′樹枝状晶をマｌ−ＩＪラック
ス中導入することを示す。

これは、光学顕微鏡による検査から観察された。

この比較は、秀れた強度性質を示しそして本発明の範囲
内にある合金例２７の考察を加味して、本発明のＮｉ基
形態の範囲内の最大許容ＡＩ含量は７．４％と８，６％
との間のにあることを示す。

これらの考察から、本発明は８．６幅以下の、好ましく
は約４〜７％範囲のＡＩ含量を有するものとして定義さ
れた。

合金例２６及び２７の比較において、ＡＩの■に対する
置換は、応力破断性質における催かな損失をもたらした
。

しかし、耐酸化性における改善が為された。

斯くして、本発明の範囲内の合金組成は意図する用途に
応じて選択されそして調整されうる。

先に述べたようにそして表Ｉにおけるデータにより示さ
れるように、本発明の特に好ましい形態の合金の一つは
例１３により表わされる。

この合金からの物品試片が、一方向凝固組織に対する長
手方向及び横断方向双方において様々な応力破断試験及
び引張試験を評価する為に用意された。

例１３の試験データと最高強度ＴａＣ繊維強化組織合金
に対するデータ及びもつともよく報告されている等軸晶
鋳造スーパーアロイに対するデータとの比較が第１．２
及び３図に示されている。

これらのグラフはそれぞれ、一方向凝固ＴａＣ組織の長
手方向及び横断方向応力破断強さ、長手方向及び横断方
向応力破断り強さ並ひに長手方向及び横断方向０．２％
降伏強さと通常の鋳造スーパーアロイに対するこれら同
じ性質とを比較するものである。

グラフ中、合金Ｃは一方向凝固組織の形態にありそして
この公称組成は、重量で、９６５％Ｎｉ１１５．７％Ｃ
ｒ１３．Ｏ％Ｗ、１２．０％Ｔａ、０．７７％Ｃ及び残
部実質上のＣｏ及び不可避的な不純物から成る。

合金Ｒは、時としてルネ（Ｒｅｎｅ’ ） １２０合金
と呼ばれそして等軸晶組織を持った通常のスーパーアロ
イであり、そして公称組成は、重量で、０．１７％Ｃ１
９％Ｃｒ、４％Ｔｉ、０．０１５％Ｂ、 ４．３％ＡＩ
、７幅Ｗ、２％Ｍｏ、１０％Ｃｏ、 ３．８％Ｔａ、０
．０８％Ｚｒｓ及び残部実質上のＮｉと不可避的不純物
から成る。

グラフに呈示されるデータの考察から、例１３により代
表されるような本発明の優秀さがよくわかる。

本発明の評価に際して、Ｃｏ基合金並びにＮｉ基合金が
評価された。

次の表■及びＶは、Ｃｏ基においては２０％までのＣｒ
、５〜２０％Ｎｉ１８％までのＷｌ ７〜２０％’ｌ’
ａ、 ０．５〜１．３％Ｃ及び２〜９％Ｒｅ という
広い範囲内で評価された合金のうちの２つの組成及び応
力破断性質を示すものである。

Ｎｉ基合金の場合のように、試片は一方向凝（２）によ
り調製された。

本発明が関係する型式のＣｏ基合金はγ′強化されない
ので、それらはマトリックス内の固溶強化のみに依るも
のである。

本発明において、高い強度性質は、Ｒｅの存在を通して
の改善されたマトリックス強さと主にＴａＣである整列
状態の炭化物繊維による補強強化との組合せから達成さ
れる。

Ｃｏ基合金の組成、特に１０〜１６％Ｃｒ、７〜１５％
Ｎｉ１１〜６％Ｗ、１０〜１５％Ｔａ５０．７〜１％Ｃ
及び２〜６％Ｒｅという好ましい組成は、マトリックス
と整列状態の繊維との間の有害な相互作用を回避するよ
うそして例えば同素変態を避ける為と云ったマトリック
スの安定性を保証するように選択されている。

以上、本発明を特定の具体例や形態と関連して説明した
。

しかしスーパーアロイマトリックス中へのＲｅの含入と
Ｔｉの制限及びマトリックスの整列炭化物繊維を通して
の強化を含む本発明が、その範囲内で様々な改変を施し
うるものであることは当業者には理解されるであろう。

本発明の実施の態様は次の通りである： （１）特許請求の範囲１項記載の物品において共晶炭化
物補強繊維相が主にＴａＣであることを特徴とする物品
。

（２、特許請求の範囲２項記載の物品において、スーパ
ーアロイが重量で表わして３〜８％Ｃｒ、４〜７％ＡＩ
、０．８％以下のＴｉ、５〜１１％Ｔａ、 ０．４〜
０．８％Ｃ１２〜７％Ｒｅ１５％までのｃｏ、４％まで
のＷ、 ２〜７％■及び残部Ｎｉと不可避的に混入さ
れる不純物から成ることを特徴とする物品。

（３）２項記載の物品において、共晶炭化物補強繊維相
が主にＴａＶＣ”ｒあることを特徴とする物品。

（４）２項記載の物品において、スーパーアロイが重量
で表わして３．６％Ｃｒ、４〜７％Ａ１．０．８％以下
のＴｉ１７〜１１％Ｔａ、 ０．５〜０．７％Ｃ１５
〜７％Ｒｅ１２〜４％ｃｏ１２〜４％Ｗ、 ４〜７％■
及び残部Ｎｉと不可避的に混入される不純物から成るこ
とを特徴とする物品。

（５）特許請求の範囲３項記載の物品において、スーパ
ーアロイが重量で表わして１０〜１６％Ｃｒ１７〜１５
％Ｎ１１１〜６％Ｗ１１０〜１５％Ｔａ１０．７〜１％
Ｃ１２〜６％Ｒｅ、及び残部Ｃｏと不可避的に混入され
る不純物から成ることを特徴とする物品。

（６）特許請求の範囲３項記載の物品において、スーパ
ーアロイが重量で表わして１４〜１６％（１’ｒ１９〜
１０％Ｎ１１２〜４％Ｗ１１１〜１２％Ｔａ、０．７〜
Ｏ５８％Ｃ１２〜６％Ｒｅｓ及び残部Ｃｏと不可避的に
混入される不純物から成ることを特徴とする物品。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明合金と別のＴａＣ繊維強化合金及び高
強度の通常のスーパーアロイとの応力破断（ラブチュア
ー）データを比較するグラフである。 第２図は、本発明合金と別のＴａＣ繊維強化合金及び高
強度の通常のスーパーアロイとの最高引張り強さを比較
するグラフである。 第３図は、本発明合金と別のＴａＣ繊維強化合金及び高
強度の通常のスーパーアロイとの０．２％降伏強さを比
較するグラフである。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 重量で表わして、３〜１０％Ｃｒ 、２〜８％ＡＩ
   、０．８％以下Ｔｉ、３〜１５％Ｔａ、０．１〜１％Ｃ
   ，２％以上Ｒｅ、１０％以下Ｃｏ ｅ １０％以下Ｗ１
   １０係以下Ｖ、３％以下ＭＯおよび３％以下Ｎｂを含む
   ニッケル基超合金の固溶体マトリックスの中に、Ｔ ａ
   Ｗ Ｖ ＊ Ｗ −２よびそれらの合金および混合物
   からなる群より選ばれた整列状態の共晶炭化物補強繊維
   相が埋め込められていて、一方向凝固された異方性金属
   質複合体を形成していることを特徴とする耐熱ニッケル
   基超合金。