JPS59190343A - 耐食性および耐酸化性の高い構造部材およびその製法 - Google Patents

耐食性および耐酸化性の高い構造部材およびその製法

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JPS59190343A
JPS59190343A JP59014577A JP1457784A JPS59190343A JP S59190343 A JPS59190343 A JP S59190343A JP 59014577 A JP59014577 A JP 59014577A JP 1457784 A JP1457784 A JP 1457784A JP S59190343 A JPS59190343 A JP S59190343A
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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】 本発明は特許請求の範囲第１項の上位概念による構造部
材および特許請求の範囲第３項の上位概念によるその製
法に関する。
酸化物分散硬化による超合金はこの分散物なしの和尚−
する材料よシ高い熱間強度を有する。したがってこれか
ｆ：）製造した構造部材は長い寿命を有し、または高い
運転温度で使用することができる。しかしこれは一般に
高温腐食とくに酸化に対する改善された安定性も必要と
する。高温におけるできるだけ高いクリープ強度のため
超合金はとくに粗粒子組織状態（主応力方向に配向した
桿状結晶がもつとも有利）で使用される。
他面粒度全率さくすることによって耐酸化性および耐食
性なら−びに特定保護層の付着性も上昇しうろことが公
知である（　０．Ｇ、Ｇｉｇｇｉｎｓ、Ｆ、Ｓ。
Ｐｅｔｔｉｔ、”Ｔｈｅ　ｅｆｆｅｃｔ　ｏｆ　ａｌｌ
ｏｙ　ｇｒａｉｎ　　５ｉｚｅ　ａｎｄｓｕｒｆａｃｅ
　　ｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎ　　ｏｎ　　ｔｈｅ　　５
ｅｌｅｃｔｉｖｅ　　ｏｘｉ−ｄａｔｉｏｎ　ｏｆ　　
ｃｈｒｏｍｉｕｍ　　ｉｎ　　ｎｉｃｋｅｌ−ｃｈｒｏ
ｍｉｕｍ　ａｌｌ　−ｏｙｓ　ａｔ　　ｔｅｍｐｅｒａ
ｔｕｒｅｓ　ｏｆ　９００　ａｎｄ　Ｉ　Ｌ　００℃”
、Ｔｒａｎｓ、ＴＭＳ−＆ＩＭＩ（，２４５，２５０９
ページ。
１９６９　：　Ｐ、Ｈｕｂｅｒ、Ｇ、Ｆ（、Ｇｅｓｓｉ
ｎｇ’ｅｒ、”Ｍａｔｅｒｉａ　−Ｉｓ　ａｎｄ　ｃｏ
ａｔｉｎｇｓ　　ｔｏ　　ｒｅｓｉｓｔ　　ｈｉｇｈ　
　ｔｅｍｐｅｒａｔｕ　−ｒｅ　ｏｘｉｄａｔｉｏｎ　
ａｎｄ　ｃｏｒｒｏｓｉｏｎ”０ｏｎｆ、Ｐｒｏｃ、Ｄ
”ｕｓ−ｓｅｌｄｏｒｆ　　１　９　７　７　　；　　
Ｔ、に、Ｇｌａｓｇｏｗ、Ｇ、Ｊ、５ａｎｔｏｒｏ。
’０ｘｉｄａｔｉｏｎ　　ａｎｄ　　ｈｏｔ　　ｃｏｒ
ｒｏｓｉｏｎ　　ｏｆ　　ｃｏａｔｅｄ　ａｎｄｂａｒ
ｅ　　ｏｘｉｄｅ　　ｄｉｓｐｅｒｓｉｏｎ　　ｓｔｒ
ｅｎｇｔｈｅｎｅｄ　５ｕｐｅｒ−ａｌｌｏｙ　ＭＡ−
７５５Ｅ”、０ｘｉｄ、Ｍｅｔ、１５２５１ページ１９
８１ｇ照）。微粒子材料の使用による高温耐食性の改善
法はこれが比牧的でなく大きい熱間強度の損失を伴うの
で、採用されなかった。
それゆえタービンエンジンの高負荷構造部材用に旨い熱
間強度を高い酸化安定性と組合せた材料を得ることが必
要である。
本発明の目的は超合金の高いクリープ強度の最大可能の
利用を株制し、同時に高温腐食に対するできるだけ大き
い抵抗力を有する分散硬化形層分合からなる構造部材お
よびその製法を得ることである。
この目的は特許請求の範囲第１項および第３項の特徴部
に記載の特徴によって解決される。
次に本発明の実施例を図面により説明する。
第１図にはタービンエンジンの羽根の形の構造部材の縦
断面が示される。この例はとくにガスタービンの羽根に
関する。１はこの場合はぼ長さ方向に向く粗粒子の桿状
結晶からなるコアである。コア１は部材の微粒子周縁ゾ
ーン２を形成する外殻によって全面的に包囲される。サ
イズ、組成および使用目的に応じてコア１内の平均結晶
粒度は縦方向に０．２〜５０節、横方向に０．１〜１０
瓢である。微粒子周縁ゾーンの微結晶粒度はこれに反し
０．１〜５μの平均値を有する。
第２・図は第１図構造部材の横断面図である。
この横断面は羽根に関し、参照番号は第１図と同じであ
る。
例１： 第１および２図参照。
ＭＡ６０００の商標（メーカＩｎｃｏｎｅｌ　）の分散
硬化形ニッケル系超合金からなる粉末冶金的に製造した
鍛造素材からまず最終製品に近い前成形体を製造した。
合金の組成は下記のとおりであった： Ｎｉ６９重量％　　　Ｔａ　　　２．０　　重量係０ｒ
１５ｒｒ　　　　ＣＯ，０５＃ Ｗ　　４．０＃　　　　Ｂ　　　　０．０１ｒＭｏ　　
２．０　　＃　　　　Ｚｒ　　　０．１５　１ＡＩ　　
４．５　　＃　　　　Ｙ２Ｏ３１，ＩＴｉ　　２．５　
　ｓ 前成形体は長さ１２０　ａｒｍ　、　＠７０　ｖｒｍ　
、最大厚さ１５＋ｍｎのタービン羽根であった。素材を
そのコア１が９００℃の温度、その表面に近い周縁ゾー
ン２が１１００℃の温度になるように加熱した。次に１
０５０℃に予熱したモリブデン合金（ＴＺＭ）からなる
鍛造型へ素材を挿入し、羽根のもつとも厚い部分の鍛造
比が１０％になるように鍛造処理した。熱間ヵＵ工後、
素材を冷却し、次にコアの再結晶のため１２８０℃で１
時間空気循環炉内で焼鈍した。次に素材のパリを取った
。試験の結果コアＴ中の桿状結晶は平均幅２００μ、厚
さ５０μ、長さ４００μであった。再結晶しない微粒子
周縁ゾーン２は平均深さ１姻であ凱平均直径０．４μの
微結晶にょって形成さｉ′１．た。
例２： 例１と同じ組成および寸法の鍛造素材を粗粒化焼鈍まで
同じ方法で処理した。粗粒化焼鈍は例１と異なシ素材の
縦方向に進行する温度前線により１２８０℃で帯域焼鈍
した。送り速度は１　＋ｍ／ｍｉｎ　、温度勾配は１ｏ
シ１であった。コアの桿状結晶は平均幅２罷、厚さ０．
２藺、長さ８層であった。
例３： ヵ１よ１つ、工。□□７、Ｃ）　ｆｉ　−ｅ　ｙ□　　
□ｉの近似寸法の前成形体５次に最終形体を等温鍛造し
た。次に素材に石英ランプの光線全照射した。熱伝導に
よって熱の一部は素材の内部へ流Ｔ′した。２００　℃
／ｍｉｎの加熱速度を維持して表面を１１４０℃の最終
温度にもたらし、４分間この温度に保持した。この処理
後素材を冷却し、次に１２８０’Ｃの温度で１時間焼鈍
した。冷却後、再結晶しない微粒子周縁ゾーン２は厚さ
１．２聴であシ、再結晶した粗粒子コアトが第１および
２図のように確認さｎた。
例４： 分散硬化形ニッケル系超合金から回転熱機関の羽根車の
羽根をプレスした。合金の組成は次のとおυであった： ０　　０．１１ｉｉ％　Ｎｂ　　０．９　　　ＴＩＥ最
％Ｃｏ　　　８．５　　　　　　ＡＩ　　３．４０ｒ　
　１６　　　　　　　Ｔｉ　　３．４Ｍｏ　　　１．７
５　　ｔｒ　　　Ｂ　　　Ｏ，０１Ｗ　　　２．６０　
　ｓ　　　Ｚｒ　　Ｏ，０５Ｔａ　　　１．７５　　ｙ
　　　Ｎｉ　　残部長さ７０間１幅３５ｍｍおよび厚さ
８間の羽根を中周波加熱装置により銹導加熱した。周波
数は１　ＫＨ２であった。素材の周縁ゾーンをコアより
低温に保持するため、その表面を同時にブロアニヨッて
強力に冷却した。コア内ｆｆ１１２３０〜１２８０℃の
温度が支配し、周縁ゾーン全１１４０℃に保持した。こ
の場会周縁ゾーンは微粒子に留まったけれど、コアは粗
粒子に再結晶した。周縁ゾーンの厚さは平均０．３咽で
あった。
本発明は実施例に制限されない。前記方法によシッフ１
円の平均結晶粒度が縦軸方向に０．２〜５０咽、横軸方
向にＯｌＬ　＝　Ｌ　Ｏｙａｎ　、外殻を形成する周縁
ゾーン２円で直径０．１〜５μである構造部Ｕ＝製造す
ることができる。周縁ゾーンは２０〜２０００μの厚さ
く深さ）全有することができる。この方法はとくにター
ビン原動機の羽根の製造に適する。先行する成形過程で
すべての場什に望まれる素材の微粒子ル据本状態がつね
に前提となる。引続く熱的および（または）熱機械的処
理によってコア１が粗粒子形成の形で組織変化し、周縁
ゾーン２（壁ンの再結晶が阻１卜され、微粒子に留まる
ように処理される。
この処理は素材の周縁ゾーン２？：再結晶温度直下に加
熱し、そのコア１’ｅ１５０〜３５０℃低い温度に保持
することからなる。次に再結晶温度よシ最大３５０℃低
く保持した予熱した型内でさらに処理することができ、
その際鍛造比は素材断面のもつとも厚い位置で１０〜３
０％である。絖いて再結晶温度よシ高い温度で焼鈍する
。この焼鈍処理を帯域焼鈍法で実施する場会、送シ速度
は有利にｌ　ｍｍ／ｍｉｎ　、温度勾配は１０℃／胴で
ある。素材は再結晶温度よシ低い温度で仕上鍛造し、次
に石英ランプの光測によシ同時に内部へ熱伝導しながら
５０〜ｂ ｍｉｎの速度で再結晶温度の直下の温度へ加熱し、最大
３０分間この状態に保持することもできる。
鍛造作業は有利に等温で実施される。この方法のもう１
つの実施例によれば、素材は誘導加熱され、同時に放射
および（または）対流によって表面が冷却され、コア１
は再結晶温度より高い温度にもたらされ、周縁ゾーン２
は再結晶温度より低い温度に′ｆＩＩする。磁場の侵入
深さ全決定する周波数および冷却の強さの選択によって
作業パラメータを素材の形およびサイズに適合させ、表
面に向って降下する所望の温度勾配を得ることができる
。すべての実施例においてコア１内の粗粒子形成に必要
な再結晶焼鈍を帯域焼鈍として実施しうろことは明らか
である。
【図面の簡単な説明】
第１図はタービンの羽根の縦断面図、第２図はその横断
面図である。 １・・・コア、２・・・周縁ゾーン 図面の浄書（内容に変更なし） ＦＩＧ、１ 手続補正書（方式） 昭和５９年５月ノア日 特許庁長官殿 １・事件の表示　昭和５９年髄許願第１４５７７号２、
発明の名称 耐食性および耐酸化性の高い構造 部材およびその製法 ３　補正をする者 事件との関係　特許出願人 ４代理人 ６、補正の対象 ７、補正の内容 、３１］よ。よお、″ 但し図面の浄書（内容に変更なし）

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １、　分散硬化形超合金からなる耐食性および耐酸化性
    の高い構造部材において、平均結晶粒度が縦軸方向で０
    ．２〜５０鞘、横軸方向で０．１〜１０Ｉ＋ＩＩ＋＋で
    ある粗粒子コア（１）および厚さ２０〜２０００μ、平
    均結晶粒度帆１〜５μの外殻を形成する微粒子周縁ゾー
    ン（２）からなることを特徴とする耐食性および耐酸化
    性の高い構造部材。 ２、　タービン原動機の羽根である特許請求の範囲第１
    項記載の部材。 ３、　分散硬化形層会合からなる耐食性および耐酸化性
    の高い構造部材の製法において、微粒子の基本状態から
    出発して素［’＆熱的および（または）熱機械的に処理
    し、そのコア（１）に再結晶によって粗粒子を形成させ
    、周縁ゾーン（２）を形成゛する外殻の再結晶を阻止し
    て微粒子状態に保持することを特徴とする耐食性および
    耐酸化性の高い構造部材の製法。 ４、　素材の周縁ゾーン（２）をまずその再結晶温度直
    下の温度に加熱し、そのコア（１）をそれより１５０〜
    ３５０℃低い温度に保持し、このように断面にわたって
    異なる温度に加熱した素材を再結晶温度よシ最大３５０
    ℃低い温度に予熱した型内でその断面のもっとも厚い部
    分の鍛造比１０〜３０％をもって鍛造し。 次に再結晶温度よシ高い温度で焼鈍処理する特許請求の
    範囲第３項記載の製法。 ５、　素材の周縁ゾーン（２）を１１００℃の鍛造温度
    、コア（１）全９００ｔｌ：の鍛造温度に加熱し、１０
    ５０’Ｃの温度の型内でもっとも厚い部分の鍛造比１０
    ％をもって鍛造し、次に１２８０℃の温度で焼鈍する特
    許請求の範囲第４項記載の製法。 ６、　素材全最後に長さ方向に進行する温度前線全有す
    る帯域焼鈍法で処理し、その際送シ速度がｌｔｍｎ／ｍ
    ｉｎ、温度勾配が１０℃／ｆｌである特許請求の範囲第
    ５項記載の製法。 ７　素材をまず再結晶温度より低い温度で鍛造し、その
    周縁ゾーン（２）全石英ランプの光線によ、シ同時的熱
    伝導のもとに５０〜ｂ／Ｉｎ　Ｉ　ｎの加熱速度で再結
    晶温度直下の温度に加熱し、この温度に最大３０分保持
    し、次に素材を再結晶温度より高い温度で焼鈍処理する
    特許請求の範囲第３項記載の製法。 ８　素材を等温−鍛造し、その周縁ゾーン（２）全２０
    ０℃／ｍ　ｉ　ｎの加熱速度で１１４０℃の温度にもた
    らし、この温度に４分間保持し、次に素材１１２８０℃
    の温度で１時間焼鈍する特許請求の範囲第７項記載の製
    法。 ９、　素材を誘導加熱し、同時にその周縁ゾーン（２）
    を冷却しながらコア（１）を再結晶温度より高い温度に
    もたらし５周縁ゾーン（２）を再結晶温度直下に保持す
    る特許請求の範囲第３項記載の製法。 １０、素材のコア（１）を１−２３０〜１２８０℃の温
    度に保持し、周縁ゾーン（２）全１１４０℃の温度に保
    持する特許請求の範囲第９項記載の製法。
JP59014577A 1983-02-01 1984-01-31 耐食性および耐酸化性の高い構造部材およびその製法 Granted JPS59190343A (ja)

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EP83200173.9 1983-02-01

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