JPS5953647A - 耐熱コバルト基超合金 - 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】 本弁明は、共晶スーパーアロイ組成物及びそれから成る
物品に関りるものにあり、特に整列状態Ｃ埋設される炭
化物繊維補強されたスー六−アロイマ１−リックスを含
む上述のような組成物及び物品に関りるものである。

航空）幾の動力源であるようなガスタービン１ンジンに
対づる性能要件は、その段重の進歩（こ伴０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。このようす
８１１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−
にのよう動力、作ｐｊＵ温ｊλ（、ｔ：ｌｉ品寿砧或い
Ｃユこれらの組合せの増大を百１，５ことか１ｊＪＦ＋
とならしめられる。

ニッケルｆ、いはコバルトを基としそしてカスタ　ビン
エンジン業界に１．・１．／）て多年にわたり広範に便
用さｈＬＣきたスーパーアロイのＨ発は今や、スーパー
アロイ自体の９に基つくたけでなり、スーパーアロイの
イ０の配向或いｒｊｆＲ維のような補強相の貧入に基つ
いて進歩がもたらされる域にまで達している。　　これ
ら後者のものをよ、台金の凝固中現場で形成することが
出米る。　今まで便用されそして広く報告芒れているそ
のような＆向の一つの形態は、一般に一方同凝固と呼は
れているものである。

共晶台金にそのような一方向凝固乞・流すのが、７トリ
ンクλ中に補強４］として整タリ逼れた繊維を含も・金
ねｉ買複合材金製造する為の実施可能な方法の一つであ
ることが４猷きＪじＣいた。　このような な共晶叡廿体ぐよ、古に列した共晶相の少く共一つにム おいて商い強駄を坏成する用能性全与えセしてまた相間
に強い結着性を達成する可Ｈし注を与えた。

一方向凝固の結果としてニッケル基マトリックス１’ｉ
　Ｖこ整列状態とされた’ｉ’；ｒＣ炭化物補強共晶組
絨奮営むニッケル基スーパーアロイから成る複合体ｅよ
既に報告δれている。　このまりな組織に関埋し成や牌
り台う相乃至組織への様々な元素の作用に関連して、繊
維−マトリックス界四に所望逼れない組織が形成きれる
ことから生じつるものであ／）。

Ｂ）ｒ＜して、台金及びぞれから作製される物品の安ッ
クスとそこに埋設される整列状態の灰化物補強繊維相ケ
・含む、一方向凝固された異方注金ルｒ４買複合体奮有
すｔｏ物品ケ提供する。　マトリックスｅよ、Ｎ１或い
はＣＯ領基とするスーパーアロイ〃・ら成りそしてマト
リックスを強化する為少ｌくともｌす！車量％ＩＬｅを
含むと共に、炭化物補強繊維相を力無化する傾向のある
４月や１乙合物の生ノ戊釦避ける為θ、１ＭＭ％以下の
′■゛１を含んでいる。このような炭化物補強繊維４Ｈ
は、７時にスーパーアロイがＮｉ基である場合、生にｌ
１ｌａ（、Ｉ或いはＶＣ或いＱよそれもの組合せで必る
ことが好ましい。

Ｎｉを基と−）−る本発明の好ましい形態において、合
金ｊ；■或は、２ｉｆｆｆｉ：％で表わして、３〜／θ
％Ｃｒ、Ｊ〜ざ、６チＡｌ　、約０１ｇ％以下Ｔｉ、３
〜／ｊ％’Ｌ’ａ　、　０．　／　〜Ｉ）　／％Ｃ１少
なくとも約、２％１艶、各約１０％−ｆでのＣｏ、Ｗ及
υ・Ｖ、３％までのＭｏ　、約３％以下Ｃｂ及び残部実
ｆ（上ニッケル及び不可避的な不純物から成る７、　こ
の１イα囲内での好ましい一つの曾主の例は実践上、］
江焦伽で衆わして、３〜ｇ％Ｃｒ、ｌ／ｌ−７φＡｌ　
、０．どチリ下＋１１ｉ　、ｊ〜／／％Ｔａ、ｏ、　ｐ
　〜０．　、！ｌ’％Ｃ，，ｚ〜７％肋、ｔｐ９３％ま
でのＣＯ１約グ％丑でのＷ、　Ｊ〜７％Ｖ、　　％都笑
質上のＮｒと不０Ｊ避的な不純物から成る。

Ｃｏｋ基とする本発すＪ台金の好葦しい形態において、
台金組成Ｑよ、Ｍ坦饅で表わして、２０％までｔ７）　
Ｃｒ　、　ｊ−ＪＯ％Ｎｉ、ｆｆ％ｌ：でのＷｌ　７〜
６２０％’Ｉ’ａ　、　ｕ、ｓ　〜ｉ、　３％Ｃ，−〜
２％１韓及び残部実質上の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〜例は実
質上、重量％Ｃ表わしで、１０〜１６％Ｃｒ、７〜１５
％Ｎ１．１〜６％Ｗ１１０〜１５％１−ａ、０゜５〜１
％Ｃ１２〜（５％Ｒｅ及び残部Ｃｏ及び不可避的に混入
される不純物から成る。

１１１ｉ　＜　シて、−１）向凝固を通して安定性と高
温性質についＣ改善された組合は特性を発現しうる本発
明合金は、重量で表わして、少なくとも２％のＲｅ、０
．８％以下の丁１及び０．１〜１．０％のＣを含むＮＬ
基スーパーアロイ（超合金）、又は少なくとも２％のＲ
ｅ及び０．５〜１．３％のＣを含むＣｏ基スーパーア１
」イ（超合金）がら成る。

整夕１１状態にある炭化物繊維を埋設したニッケル基乃
至コバル１〜基スーパーアロイ複合体は改善された性質
をもたらＪ大きな可能性を持っＣいるけれども、７１〜
リツクスを強化し同時に７１〜リツクスと繊維との間の
有害な相互作用を回避りる為には、　？コー意深い組成
上の釣合いが７１へリックスと繊維間に達成されねばな
らない。　このような合金糸が進歩したジェットエンジ
ンのターヒン区画において使用する為の物品に作製され
るなら、そ応力破断（ラノナト−）性質をＲ−＋ｉｉｉ
ゼねはならない。

ｌ１ｌａＣ禮＃ｆｌｌ：によす強化された幾つかのニッ
ケル基共晶合金の検討中、尚温頻夏における犬１１７な
低下はｉ’ａ（、’　繊維層ｌ７１１Ｃご２・′（１」
皮膜が形成される結果として生じるもりと思われること
が観察され／こ。更けでなく、応力誘起乃至集中体とし
ても作用し、それにまり高温での破断強度の減少に寄与
するように思われる。

上述したより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一発における尊信・中、〕じ素Ｉ
能の宮人がマトリックスの強化、付に高温での応力！１
ｔｆｒ寿砧葡大中にｔｌ大するのに重装な効果を持って
いることが認［、λδれた。　加えて、チタンの存在ケ
よ、例えは約／貞量％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、形成しうる１
’ａＣの」１を釦相首減う−ゐことがわかった。　′１
゛１の存在ｔよ、Ｔａ（，１の形成に較べてＩｌｌ　、
　（、ｌを形成する熱力学的な駆ｙｊｌｌ力が強いこと
とＴｉに富んだモノカーバイト（ｍｏｎｏｃａｒｂｉ＋
Ｉｃ　）が枠形状よりむしろ樹枝形状ｒとる傾向がある
ことの結果として、め址り望丑しくない繊維の形状をも
／こらず。

Ｊν［＜シて、本発明の重要な特徴ｅよ、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．ど−以下のＩｌｌ　ｉ
と少なくとも約ノーの１イ全含みそしてＮ１基形態にお
いてはＣｒが比較的少量においてイーｒ在することであ
る。　−りのＮｉ基形態において、本発明合金は実質上
、重量で表わして、３〜１０％Ｃｒ　Ｘ２〜ｇ、　ｌｙ
％ＡＩ、０．ｆ％以下’ｌ’ｉ　、　３〜／３％　ｌ１
ｌａ、０．／〜約／％Ｃ１少なくとも約！％Ｒｅ、各約
１０％までのＣｏ、Ｗ及びＶ、３％までのＭｏ、７Ｙ：
”Ｊ　３％以下のｅｔ）、並ひ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。　Ａ体ｆｌ
ｌＪと四速しでもソと詳しく後に記載さ７Ｌるよりに、
水元ＩＪＩＪの別の形態のものｔよ、那Ｊ■支で辰わし
て、約３〜ｇ％Ｃｒｚ’ａ’？−ｔ！　〜７％Ａｌ、約
０．に−以下の１’ｉ　、　３〜／／％　’Ｉ’ａ　、
　０．’ｌ−０．ｇ％Ｃ，２〜７％１促、ｄ〜７％ｖ、
ｉｔｓ％’１．　テノＣｏ、ｈ’Ｊ　’ｌ−％　−４テ
ノ”ｖＶ及び１Ａ７ｉｌｊ実践上のＮｉと不可避的な不
純物であるよう；’ｚ＋Ｔｉ１ｉ成を選択する。　　も
つと特定した好ましい形態のちのＱよ、京ｊｉ（でｄ　
〜６　％　Ｃｒ　、≠〜７％ＡＩ、矛Ｊｏ、　８’　％
以下′■′ｌ、７〜／／％’ｉ’ａ　、　０．３〜０．
７％Ｃ１ｊ・〜７慢１（、ｅ　、〕〜４ｔ％ＣＯ１認〜
４Ｌチリ■、≠〜７％Ｖ及び残ｔｌｉ央ｊ１上のＩＮｉ
と不司避的不縄物である。

前返したようＱこ、本発明物品を形Ｊ戊）−るべく一方
向制御８！Ｉａ７１一つる本発明台雀の組成は、７トリ
ツクスを強化する為にそしてＩ＠Ｉ８Ｍ分率の炭化物繊
維ヶ生成しつる能力ｒ与える為に元素の注怠深い均台い
茫心安とする１、　本発明の台金中に含まれる■倶な７
トリツクス強化フＬ累の一つはＲｅであり、これは−よ
た、Ｎｉ基形／ＷＫおいでＴａやＶのような殻化用元素
全γ′相中に宮人せしめる傾向を持つ。　　これｅ」１
、佐に示すようｉｃ、Ｉ屈力値１％１ｒｔｌ實を大ｒｌ
ＪＫ増大する。　元素Ｗと違って、Ｒｅθ、炭化物形成
元素ではない。　同様に、イシ１究を辿して、ＵＳ、　
ＩＬｕ、　１１ｆ、　Ｍｏ　　及びｗｏような元素　そ
（／Ｊ９ちのｉｔつかｅよ本発明の合金中にＢ′まれる
が　Ｑ」、それらが１艶と同じ効果を持たない点で１艶
と均等でｔよないことがわかった。　約）Ｍｌ辻チ以下
の１艶（・よ瓦、力値１す［強度勿認めつる程に改善し
ないことがわ〃・つた１、　従って、本発明なよ少なく
とｔ　杓−ｎｆ　ｔａ：％の量において元素Ｊ促を含し
・ｏｌｔ、ｅがｉｔ９を価であること及び証がわ豆りに
多くなりでは効果が減じることに基いての実用上の鶴点
から、Ａつ５；′チ以上のＩＷを含りることは天川Ｅｊ
９でない。

既に論語したようＶし、’ｌ’　ｉ　ＱｉＡＱ比９勿繊
維の形成田阻害する１、　Ｕ、ざ亘世襲程度の僅７）為
なＴ１でも炭化物繊維の形成盆阻止することが児出葛れ
た。

従って、本発明の合金ｅよ、多くとｔごく重量といえる
量の１ｌｌｉ　Ｌ、刀）イ子在してはならないしそして
（ハ〃１なる場酋にもＵ、δ′亘蛍大以下で・うろこと
ケ規定ターる ノに素Ｃ１の含入は１１１１戚化性を数音するという観
点スハら０」、打益でｒ’−）るりれども、木兄１ｙｊ
のＮ１基形態のものにおいで（′」、Ｃｒは炭化物繊維
中に不安ンゼさを２．ダ人する七冒とがある故に比奴的
少量に維Ｊ、１さ７）、る。　７０％乃至それ以上のＣ
ｒにおいて、Ｎｉ４＋−製品ｔ／′ｉ冶敞学的に不安に
であり→、してＩｓ４　Ｃ絶維、主にｌｉｔ；ＩＣ穢維
の劣化領もたらす■＼”！３　ｃ６の併１、ｌＩ？＋・
もた引Ｊ１．　　約に慢Ｃｒにあへいて、イ（発＋１Ｊ
のＮ１基形悪におりる許容Ｃｘの上限にマー［うさ、そ
の強鵬は通常のｔＯｆなスーパーアロイよりこく係カ秀
）′している。　　し力・し、３〜ど垂」住％Ｃｒの範
囲、よりＩｆ￥定すれば３〜乙１ｊ−１’１％のｌｉＱ
四内にトけら１＋。

ゐ、！：、以下の実流１・ｈこよりン］＜沁れるよりに
性負は、１１」当に改善される１、　　し〃＼し、Ｎｉ
基形態にｂ−いてか’Ｊ　３　、’、’ｊｌ＜　ｉｉ％
以ドのＣｒに１ｊ戚化件或いは強度のいずれの観点〃・
１クイ）怠此のある利益葡与えるｔＬは小充分であるこ
とが認識δれた。

本発明におＶＪ／；）生たる灰化物繊維形成元素はｌｊ
ａである、　１″１１ｉ基形態Ｖこおいて、これは、合
金中の７′會址−ｋ　ｕＪｊ、らさないよつな他の元素
の配合のトでｆＪ３〜／オ止−址襲、好ｉシ＜ｅ、１．
．３〜〜１０チのヰ・ｎ凹円で會められつる。　元系′
丁ａは灰化物繊維形成元系として働くことに加えで、Ｉ
Ｎｉ基形態Ｖ（：ｈ、・いて（はｌ′相影形成７′Ｌ素
でもめる　　Ｎ１基形態（ＺＣおいては約ｊ”）ｆＪ詮
渠以斗のそしてＣｏ清（ル態に２・いて（ｌよ約７チ以
下のＴａ爪は、＋１１ａ　Ｕの形成においてがご素と反
応す４）にｔよ不足で４）る３、　Ｎ１基形態において
ｔ’；Ｉ　、豹／ｊ垂鍬条以上のｌ１ｌａは、本発明の
庇凹円で１ｔめられるＡｌ、Ｖ及びＷ水準との組付ぜに
おいて、マトリックス溶解度旨趣え、その結果好才しく
ない相或いｙ、ｔ、　ＡＱ化物形状ヶもたらす。

１１ケとして′１゛ａと協同ぼりなγ′Ａき奮ボす元素
Ｃｂ４よ′↓゛ａに対する児盆な代替元素ではなくそし
て含−丑れる時酋金組域を拘〈する傾向かめる。　７．
６重Ｍ％ｃｂ程度の僅かな訳でも、同ＪＪ［の１゛２１
と旧−法的に置換されなと弱化作用τ１．Ｔつことかわ
かった。

本発明ｔよ、組）或の残部がＣｂｉ父入れるよう調節さ
れるなら３″ｆ３ｆ３土量の月、によ・いてＣｂを本発
明の合金及び物品中Ｌｌ（−「めること？Ｃ鋭定する１
、′１゛ａと一緒に反応して炭化物繊維を形成しうる元
素Ｃ」、Ｖ″′ｃるる。　加えて、ＶはＮｉ基形態にお
いでＩ゛４厘とも反応し−（７”＞Ｉ＋ｊを形成し、従
って′工゛１とｌ１ｒｉ、侯えることが出来る。　　Ｃ
れにより、Ｔｉ４・よ本発明の合金う、（１成から夷４
（上除去Δれうる。斯様に、■は、木兄りｊの１Ｎ１基
形ｊｌＡにおいで薄められること〃・好ましく、約Ｖ〜
７重Ｍ饅の範囲とされる。　４Ｊ　４１−垂Ｍ　％　Ｖ
　以下テは、９０　エｒ、Ｊ：、　２．３７１Ｌ　−＠
　％に逅・いて後述の其１＋’ｌ１ｉｉ＆’ｃ　ｔＪ＜
３れるもの刀・られかるように、丑た尚改善されたＩＩ
且成とムえるり７Ｌとも、台金ζＪ、ス、と分弱くなる
傾向がある。　ｒ、’７”Ｊ　７止捕チ忙越え匂と、ｆ
ｉｌｌ目を化１土は次ａ１′５にぴλミ少しでいく傾向
がｆ）９、幻１０コ１砦ｈＬ饅Ｖになると開ｒＥ化１１
すよ好まし２くない水卆に−まで洛９てし吐う。　ル゛
１くして、ＶＶよ１ｉｉｉＪ酸１シ１てｈｔ−とつ）゛
てはｆ１畳でわるけＩＬとも、炭化′１コｌ絨維−２ル
成するべく１゛ａ及びＣとの追加ｕ′す反応を与える２
、ｂに並ひｔ・ニマトリックス強化の為の追加的な２′
蛍与え。為に’Ｃｉ、ジ・・Ｊ１０１０％までの童にお
い”Ｃ，好′ｔしくは弘・〜７止量チの範囲にお−いて
本発明りＮｉ基自・金中囚問めることが出来る。

本発明の１ＸＪｉ基形態の組成に會のられるγ′形成元
系の別のものは、２〜８−乙沖力も犬の柱面におけるＡ
１でりる。　δ−乙矛以上の量のＡｌ　ｒ（−Ｌ完乍４
）゛′７トリツクスＣ（二あまりに週つさ一ノーさる。

　このようなマトリックスＱ」５．２′及び炭化物■ｔ
　＆４１゜で、？１１円１ｉさ才しる内７１１体でΦる
ところの木兄り」の７トリツクスとは異ったものである
。　状態図かられかるように、ど、乙％Ａ［譚ｊ４ｆ：
　（’ま共晶点ｒ越え之組〕反であり、従って７トリツ
クス中に初晶γ′樹枝状晶ｒ導入する。　川１くして、
ｉタイ、乙車量褒にお（Ｊ　４Ｓアルミニウム？、Ｌｋ
力Ｊ（波１ｔ；／ｒ強度の著しい損失をちだ１つ！゛。

し刀１し、Ａ１は本発明の注意ａ：＜均合い乞とらｌ″
Ｌ〕（−組成にｊ＋−いてｒ′強化の７≦ルに犯・女と
されるリーチｔどもその目的の為Ｖｃは約、、２京殖襲
以下では小充分であることが認ｉ試された。　本発明の
好はしいＮ１基形態にｊ・・いて、ｒ′形ＪＪ“４）し
糸たるＪ、”ａ、Ｖ及びんの総計は、′１゛ａかＪヘー
／３２に量餐のＩ碩囲にりる時Ａｌ、２夕■蓋％乏ムえ
てｅよ４らない。

本発明の組成ｍ月・どおいては、゛」ａと組付ぴって或
いｅよ′１゛ａ及びＶと組付沁ってマトリックスω強化
する炭化物繊維領主１１シＪ−るのに必要ときれ心元素
（、゛が必閥と０れゐ。　０．／爪ｈ；１％以１・のＣ
Ｖ、ｊ、炭化物ｒ４’＜　Ｋ＋Ｉ＋’　ｗ：層成Ｊ−句
のにイ・足でよ）４．。　幻／爪Ｆ、４％以上り（づ巨
　Ｊ−りよりな多くのｂ↓のＣと反ｊ、６ノーる屋まし
、い灰化′吻形ｊ戎元素が不元四Ａ１１成中＋”ｊ　ｒ
Ｊ、存在し八いりて、遊１８１’ｅ炭系電生り出す１、
　　シ、）・し、ぞのよ’Ｊ　７１：　’）Ｉｔ　Ｉ’
：ＩＦ炭系ＣＬスラグ中１＝を余去さノＬるル・或いは
ナルノＦ々ＩＩ（ｋ＞ｉり台し１ぞし２て抜ｔこに４造
体から除去さ７１．る約物が別俄ｌ’３’ｉ　：、Ｊ）
分・１刊′こ果−ま、−でΦろう。本発明のｉｎノＪＸ
、　ＩＩＬ　ｇ＆ＬＩ　Ｌ）　Ｉ　ｌる（−：　Ｇ）　
實１．ｊ１、′１゛ａのそしてＶ（行、！１７ＬるＪｊ
じ８）のに（の関数であり、これら元素の一方乃至ス・
ｔツノの±、／カーハ・ｆｌ・盆形）戎するに光分のち
０で２しμろ。

ＡＶｔ成７ノ・Ｃ−）Ｊ）Ｆ　Ｒ：ｒミーＪることか好
、Ｌし７いが、３Ｍ’−４７ｊ％葦でならｈＦ谷芒１１
つる元素はＮ１υでうる。　（１）と同様に、Ｌ削ｉＪ
、炭化’ｌ”ｆ　ｆｉ’帖り組絨金劣化し−そして１勺
ミｖｌ（台：打ｔｙ、Ｊイｂ１・工↓１「弓が・ち・づ
）。

＃Ｌｉ　／戊申Ｑ′こ１１・・ノ／　Ｌ／　ＢＪｌ、　
ｊ：＋、　％　’；でのＪｉ、１ｉ　１；、ｉｌによ・
いて曾めイ、こと。アＵ　＠　、６．７Ｌ　にばＷ　−
７２、ｆ）−４＊。　　νＶＭ、Ｌ、７”’ｌ／Ｊｌｌ
にブス分も−Ｊヲず／：）　Ｑ　ｊ−７１諜二も、止ｐ
ｃ固浴１ト強化几系としてｔｌＩＩｌ＜。　　約１Ｏｉ
Ｌ力ｔカ以」ニレしなると、ＷＱよ炭化物繊維の形成１
妨ける。　Ｗの好ましい？）為作用ｔＪ１、へＩスに、
’ｉａ笛（ｌごＪ、・□、・・て（り杓／、／飴Ｊでの
軸回において、好′よしくは約、〕〜≠チの軸回（（お
いて生し、そしてＣ（ｌ基′ｌ−Ｆ′Ｇ（・（よ・・い
て＆、１．ボッ乙％まで好−オしく　ｔ−１／〜・乙≠
の１１鴫引（こおいて生じる。

本発明りニッケルノル形唐５ｖｃｔ、・いて　九、糸Ｃ
。

ぐよｇ＜３１０市量％ｌでニッケルと１汽挨わりそして
浴贋度の関係にＥ〕′んする。、　レリえは矛’　３’
　１ｉＬｉｉｔ　％　”１．で、幻−１’ｆ、　Ｌ　＜
　ｒゴー（９，２，−、−４／−１４１１ｉ七外と云−
）た少ＪＩｉ−１＃（ニーエバい−こ、Ｃｏｋｊ、を誤
点勿尚める。、　　　Ｌツバし、もしと多くのｊ、ｔ、
例えは約／θ７１ｊ五しチ以上にる−４・と、（Ｊｔ）
ｇドントソックスのイ・安カー芒乞゛ｔたらず釘目ｒす
がＡ）／ＪＱ先に述へたように、木兄明物品電生成ず４
）為にｅよ、上述した注意味い元素の均台い筏共俯する
合服が、強化向浴体マトリックス中に炭化物共韻稙維が
一体的に生Ｌ’、’−ｔして−ζ−こに結沼沁７Ｌ４ご
と全７ｊＪ能ならしめるよう一力向献ｉ＋”＋Ｊいれね
にこならない。　　この一方回献回ｅよ多くり力ｌｉ、
りつも一つ乃至それ以上に、１・・いてぞしてＪＬｌｒ
界で広く知１１：）れている装置Ｋｒ便用して実施ツー
ることが出来る。

本発明のｉ゛１′価に当って、多数の什金組成物が考察
された。　以下我ｊはそれら台金のうちの幾／′＼ つかの組成て掲Ｖす／こ似のである。　衆及び以下のｈ
兄１叫において−は鰍Ｂで！１（にことわりがなければ
ＪｊＬ加矛であ／；）。　表Ｉの汀金例は、その後の論
語及びその他の表や１四の比軟データに対して参照しや
すくする為にクルーフに分１）て７Ｊ＜シである。

衣　　　　１ 組成　（飛量襲） 残部Ｎｉ及び不弓避的に混入される不純物（う１１ ３　　　ｌＡ７　３Ｊ　　ｊ、３　　’Ｉ−，Ｊ　　　
ろ６０．≠グ　　０　乙、０−−−６　≠６３．弘　３
．認ダ、認　乙３０．≠Ｊ　３．、ｌ　　Ｊ：〆　−−
−′７）　　　４４−一く、　、ｉ、−コ？　　　３．
／　　’ＡＵ　　　ｂ、／　　θ、ベイン／　６認　　
二５−７　　　　　　　　　−　　−／４メー／Ｊ、３
−）１．／う／−υ′７〜．（７）（、）、７／−−−
二Ｓｌ’／−−≠　夕＋７Ｊ、Δ　３．３シ；、、ｒ　
　６ｊ　Ｏ，ダ卒−ｂ、ｏ　ｏ、どグー　−／３　　る
〆屯つ乙　、プ’、３　　３．／　　　３−．４ｔ　　
ｉ覧−／　０．２≦Ｉ　６．８イ　　−タ、６−−−＃
　　ｂ、Ｏｊ、、２　１．０！；、３　７．ｌｊ’ＯＪ
＆　６．０．３Ｊ　　−−−−／、３−　　’／、どｉ
、、、ｉ　　、ｉ−ｏ　に、３　７．り０．３−３６．
０．３ＪＪ（／　　Ｋ／　３ｊ　　、７Ｊ’　３１．、
ｌ　　Ｚざｏ、ｓｂ　、ｔ：ｙ　ｓｚ　　−−−〆八　
４／、３３．、．２　　乞０３．７　６．θθ、ｍｉ、
ｏｓｓ　　−−−７’ｌ　　　’Ａ、Ｓ−３，４１−３
，、、ｌ　　’Ａ／　　　３．、、Ｉ　　Ｏ，’１３　
　ｂ、３　　　Ｊ二、ｒ’　　　　−−−／、６認ｕＶ
、Ｉ！１ｌ１３．’、’　　３謬ＩＡ、２　０　０．’
１３６．弘、、ｉａ’　　−−，３，３＃　　１ｌｊＪ
、ｌｌ　　３．Ｊ　７．２　６．．３０Ｊ−３６，Ｊ　
　−７−−−−−、ｌｉ　　　ｌＡ３　ｚ、３　３．ｏ
　　３−ｓ　　ｙ：／　ｕ、６ｏｂ、ｉ　　　３．ｂ　
　　　−−一　　　　−、、ｌ＋　　１１．１１３．．
３　　Ｊ、／　ｌ−，４１／／、／　ｕｊｔｌ−３，０
３ｂ　　−−−−、、ｉｊ　　１Ａ４ＬＪＪ　　Ｊ、／
　、！；、４ＬＡ４／　０．、！；ｌ１３．ｂ　　ｃ、
１−−−−一、、ｌｂ　　４１Ａｔ−３，３３ｊ　ｂ、
ｌｌ−（！ｌ’、／　ｕ、３４１　ｂ、ｌ　乞０　−　
　−−　　−Ｊ７　　”＋Ｊ　ｊ、３　　、（、、、？
　７．’４　＆、２０Ｊ３；　６．、＜　Ｊ、、ｊ　　
−−ｌど　％３Ｊ、’ｌ　　、、Ｊ、、１６’ｌ、　１
．．３０．３−３６．７　　ｕ　　−−−−’ＩＢ　Ｉ
Ａ４’Ｊ、３　　Ｊ、／　％ｕ　６．／　Ｚ、Ｆ、Ｊ　
Ｊ、／　　５７−ｊ、、、Ｊ　　−表Ｉに掲１ｔＪた廿
釜の試片は、アルミナ４つ？よにおいてアルコンク）、
囲逮（中で浴）野８れぞして銅製棒状型１ノコでナル鋳
ノ青され／（。　鋳造試片ｅユ、続いてり試駅つの為に
使用δｔしる一方向性物品試片を提供−ｒるへく義“を
固前囲が半１ｆｌＪ状となりようにして凝固塾れ／こ。

　長−Ｊ・方向の性質をＪ勺へる為の機械試験片ｘイΔ
は、成長方間に千付にインコツト７Ｊ＼ら切出された。

　横１９ｒ方同の牲貝全調へる為に、試験片木利＆、ｊ
、成長方向に直角Ｖこ放電加工かれた。　これら累月は
ぞの後試片つかケにＡ・１１つ−）られそしでｆｌｌ　
ｋＩｃ全体が依械試す、９片の形状に乍ＬｒｊｌＪδれ
た。

木兄１夕ｊの必須の！１ケ徴の一つは、土に廿釜マトリ
ックス金強化する為に丸木Ｒｅ　’６：言んでいること
でろゐ。　この強１及の改碧Ｑよ、一方向凝固されたル
（片の応力級ｉすｒ　Ｉ’ｌｉ　Ｊ’４．　Ｖｃおいて
行に明らがである。

次の衣ｊ目よ、汀金に木兄ｌ夕ｊのｉ／偵四内のＩ（、
ｅを含ませゐ、ＣとによりＪ７レカ（ｌｊｋ　ＮＪｆデ
Ｊε吸ｅ（っ匹での著しい効果をボずもの−てぐ・句。

、　　１■ｋｇむ以外はこれら台笠は衣１により小さり
、るものと実買上同しである。　衣１１に呈小纒Ｊ１−
るデータＶよ空気中てのＩＩＧ％力破断試験からもたら
されたものである。

衣　　　　１１ 応力破断性買に及ぼす１晟の効果 台金　　温度　応力　寿命　Ｈ，、Ａ、媒ひ　Ｌ’　Ｌ
　Ｍ２Ｏ／７２０　３０　　３’ｂ、’ｙ’　　、２’
ｙ！３　．２／、ｇ　　ｕ７．４１ｂ　　３．ｌ　／７
．１０　３’ｌ　　件ｇ、’？　　３放ｇ　　、！ｊ、
／　　＋Ｚ％メ　　ｔ、、、２．／７）Ｌ）　　　、ｇ
ｉ、ｔ　　　　ど乙０．乙　　３Ｚど　　／、欠≠　　
　ｊＯ００３０／どθ０　　、、ｌｌｊ　　７／Ｊ　　
グ／、ｂ　　了３−５　　φメグ６ｊ′１．．ｌ／ムク
　！認、ｊ　グ０久７３−γ７１ろ、６　３／３タ　　
乙−２１ｇ３Ｊ、　　　シー乙ｊ　　≠Ｕざ：ＯＳＯ，
ど　　ン／、、３　　　　ｊ／、２表中、”Ｉ（Ｓｌ”
はｐｓｉ　ｘ　１０’　　蛍衣し、”４もＡ　”は面積
の減少率ヶ、低味し、セして＊ｉ）Ｌ・１１″′（ユラ
ーソンーミラー（Ｌａｒｓｏｎ　−Ｍｉｌｌｅｒ　）パ
ラメータとして周知さｉｈそして広く用いらノシている
金属掌上の紀ζ力値断関りにケ怠味するもので、Ｐｒ４
ｙ　＝Ｔ　（Ｃ−４−Ｌｔ〕ｇｔ　）×７０−’＜ここ
でＣ＝、、ｌＯ）どして衣ノＪくされ◇。　これについ
てｔよ、アメリカン　ソザイティ　オブエンシニアス　
トランザクションス（ＡＩｎｅｒ　１ｃａｎＳｏｃｉｅ
ｔｙ　　ｏｉ’　　Ｊすｎｇｉｎｃｅｒｓ　　Ｔ＋ａｏ
ｓａｃｌｉｏｎｓ　）　／　５？−一年７４１−；’、
５；７ｂｊ’〜／７ｉｚｘにｉｉｌ’　Ｌ　＜バ己載沁
れている１、このパラメータの１史月Ｊは、（求々な温
１及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にｔｉＪ能ならしのる。

表１１のデータから、高温での応力値Ｗ［寿命に非常に
亘意義乃：改畳が為さ！したけハとも、それが延性の犠
牲の下に為きれたものでないことをｄ召識、ノーベきで
ある。

本発明のＪ′ｒ仙１に１りたして、合金／及びグは、鋳
造、ｔｉｌｌｌｆｔに及ばす′■゛１の影響栄ωを究す
るのに調製Δ；／’Ｌ　７’Ｃｏ　　台金／葡調製しそ
して一方向にωを固した後、その組織が満足すべきもの
でないことが光学丸１逼倣鉤ごケＡかられかった。　こ
れは整列状態の絨ｉｆｎ　ｘはと・しど言ます、主に樹
枝状晶から成る組織で心した。　期くして、本発明の物
品において所望される炭化物械維釉強が台金／を辿して
は達成ちれえないことが認識された。　同様ｆ’Ｃ１合
金≠の順倣鈍写真から、嗣造したままの組織が）′と、
所望される振動状態の炭化物繊維組織勿形成しないこと
が知られている等軸晶炭化物粒と葡伴う固溶体マトリッ
クスであ必ことがわ〃・つた。　斯くして、００ｇ％程
度の少い′■゛１でも本発明の組成物に対しては有害で
ある。

本発明の行に好ましいＮ１基形態のものｅよ、必須元素
と共に随意元−＄ＣＯ２〜ヤ及びＶ電片／しでいる。　
そのようなものの代入９１Ｊが台金／３であり、これｒ
ま衣招のデータＶＣよｚＱ＋７＋ｃＶＪでなく詠１（川
に）ｌ＜　ｄレル比軟テータによって７ＦσノＬる広耽
囲の低ｉＰＪ疋行うのに選定込れた。　次の六１！Ｉ７
Ｊ・しわ〃＼るように、台金例／３の応力破ＨＪｒｔＩ
：賀ｅよ、ここに呈ホΔれる本発明の他の形態の合金よ
りも秀れてして本発明が関連するのと同僚の型式の周知
の８′釜乃至鉤造物品より断然秀れでいる。

バ　　　　　Ｉ 曾缶　　温ル　　応力　寿茄　　１）Ｌ　Ｍ／３　　／
ど００　　　グθ　　１３ｇ、θ　　３−０．３／／、
’　　　／ｊＹ１１．＋０　　１，１０　　　勉／　　
　４’５’ニア／Ｊ　　　／ど０θ　　弘θ　　先ｊ　
　啄／／ゾ　　　　　／δ′００　　　　≠、３−　　
　　　　３．３；　　　　　　≠乙、ｊ、、ｌＯ／δ゛
００　　　は　　　認、７　　婦−／ど　　／７訂　　
ｓｏ　　　ｉ’ｉｏ　　　１ｌ−７，≠ノア　　　／７
１ｙＪ　　　３；０　　７≠ど　　姥７．１４１　　　
　　　／’７乙３　　　　　Ｊｏ　　　　　６０．３　
　　　　４７．ざ、３！、ｊ　　　　　　／７乙３　　
　　３０　　　　　　／ｌＡ３　　　　　　グＺ／！乙
　　　　　／　７ｂ３−　　　　３−Ｏｊ、３−、ｌ／
Ｌ　　　　　≠ｇ、弘、！！７　　　／７１Ｊ　　　Ｊ
Ｏ、、ｌＪＪ　　　グア６ノど　　ｉ’ｙｂｓ　　　５
０．る／　　≠放３会金例／３．／≠及び／ｊに対する
ｉｉｉ’こおｔするデータの比較は生に、合金の強度に
及はすＵｒＭの増大の影響江−ノＪ＜すもりである１３
　　約δ襲Ｃｒに」・・いて、その強さく伐、戻化物憬
＃ｌ［に」：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、・Ｊ［つ）く、しうな柱度に落ちる。

　これらのまた人１１似の”　ｒ＋２の訂・価に基いて
、本発明）ｉＣ＋範囲τ３〜１０％ｙＪましく　１；Ｊ
、３〜（！１′チ、特には３〜ｌ、俤と定義した。

ｃｂの影響が例／７及０・認０　＋・こより示さハ、で
おり、この場合ｌ１ｌａに対する直接的な等蛍直侯にお
いて（Ｃｂ’ｚ党入れる為の他の成分調￥１．杓ってい
ない）Ａ乙楚程度の少及のｃｂできえｊ芯力値１１７ｉ
寿砧に大巾な減少ケもたらした。　従って、本発明の好
ツしい形態は組成からＣｂ紮４Ｊ１゛除する。

例／ｇ、２／及び！≠〜、！どｅよ、’１’ａＣの水準
における変動と共にＡＩ及びＶのＭｋＲえることの影響
ｒ示すものでめる。　例えば、例／どとｄの比較は、ｆ
、６％のＡＩ水準ＶＬあ・いてはＡＩ力七が多すきて、
Ｎｉ基台金を共晶点を越えた組成としてし互い従って初
晶ｒ′樹枝状晶？マトリックス中に導入Ｊ−ることｒ示
す。　これは、光学顕微νｔＫよる検査から蜆察訟れ７
”Ｃｏ　　この比較は、秀れた強度性′Ｊ４．全４．全
挙て本発明の範囲内にある合金例認７の考察ケ加味して
、木兄ゆｊのＮｉ基形態の範囲内の最大許′ｆｊ−ＡＩ
含量は７．４／−％と＆６楚との間のにあること勿ボす
。　これらの考察〃・ら、木兄ψ］はと乙楚以下の、好
ましくｔよ約弘〜７％ＩＩｎ囲のＡＩ宮量葡有するもの
として定義さ、／′した。

台金例！６及びノアの比較ｅこおいて、ＡＩのＶに対す
る置換ｅよ、応力破断性賀における僅かな損失奮もたら
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゛Ｊ〜る
用途に応じて選択されモしてｔｌ・１整されうる。

先に述へたようにぞして低量におり−るデータによりボ
されるように、本発明の特に好ましい形態の台鉱の一つ
は例／３によシ表わされる。　この台金からの物品試片
が、−力向縦固組織に対する長手方向及び横断方向双方
ｙｃおいて椋々な応力破町［試験及び引張試験全評価す
る為に用意された。

’ｒ！ｉｌＪ／３ｃｖ試験テータと最嶋強ｆ　’ｌ’ａ
　ＣｔＲ＃：　強化組織合金に対するデータ及びもつと
もよく報告式れている等軸結鋳造スーパーアロイに対す
るデータとの比較が第／、！及び３図に示δれでいる。

　これらのグラフはそれぞれ、一方向ｉｔ固’１’ａ　
Ｃ＃ＩＬ％の長手方向及び横断方向応力破萌強き、長手
方向及び横断方向段重引張り強さ盃ひに長手方ＩＩＪＪ
及び憤断方同０９．２％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ａ負と忙比収するものである
。　グラフ中、合金Ｃは一方向ふさ同組織の形態にあり
そしてその公称組成は、氷量で、ｚｊ％Ｎｉ／よ７％Ｃ
ｒ、３．０％Ｗ、７２．０％ｌ１ｌａ、０゜７７条Ｃ及
び残部冥賀上のＣＯ及び不ｏＪ避的な不純物刀・ら成る
。

合金Ｉｔは、時としてルネ（１ｋｎｃ　）　／、２０　
台金と１１ｈユれそして等軸結組織を持った辿′６のス
ーパーアロイでめり、ぞして公称組成は、ｉｔで、０．
７７％Ｃ１り％Ｃｒ、４ｔ％’ｌ’ｉ　、０．θ／ｊ％
Ｂ　、　４４３ｓＡＩ　、７％　Ｗ’。

、２％Ｉｖｆｏ、７０％Ｃ０１３，１％　’ｌ’ａ、０
．０ｇ％７．ｒ　　及び残部実買上のへ１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、
１１／ｌＪ／３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ｉｊｉ’価に除しで、Ｃｏ基台金ｉ１ＥひにＮ
１基台金がＲ″ｌ’１曲された　　仄の衣バ及びＶは、
Ｃ。

基ｔごおいてＱユＪ０矛；Ｊ、でのＣＦ、ｊ〜ノ０％Ｎ
ｉ、ざチ１でのＷ、７〜Ｊ　ｕ　；′ｈ　ｌ’ａ、ｏ、
ｓ　〜／、、ｙｓｃ　及ヒ−ｉ　〜７％ｉｔｅという広
い１１１α四内で評１曲され７０台釜のうちの２つり組
成及びｂｕ、力値１（）「注目２示すものである。　Ｎ
１基台金の場合のように、　試片は一方向凝固によりＭ
、・４製ネれだ。

衣　　　　１ｖ ｒ％＋、Ｌ　ｈ兄　　　（ｊｋ　Ｊｔ　ソロ　）残１ｉ
ＩＸＣｏ及ｕ　−１’　ｉｉＪ避的な不純′吻ｆ　金（
３Ｊ　　　　Ｃｒ　　　　ｉＮｉ　　　　　　　〜Ｖ　
　　　　′）’、’ａ　　　　　　　ＣＪ　イ、。。

Ｃ−３／３：、３　’ｙ’、Ｊ　　　、、ｚ、メ　／／
、乙　θｒ’ｎ　　ツタＣ−ｂ　　ｉｌ、ｉ、δ′７．
０　　　、、＜、’ｌ　　／／、３　　θ、７３　　友
ど３＜ｖ ｊ５−ノＪ破〜ｉデータ Ｃ−３／　ｂｖＵ　　　Ｊ゛０　　　　　４ｔｏ、　ｂ
／ＩＪＯ’Ａ１３−　　　　　弘！、３７７ｇ０　　　
　　３乙　　　　　　　　　４を乙、３１５／ど０　　
　ノｓ　　　　　　　ｓｏ、。

Ｕ−６／ｌＪ０　　　３０　　　　　　　≠！、３／乙
！；０　　　　　’、’ＪＪ−Ｆよ−７７ど０　　　　
３６　　　　　　　　　弘１３／／δ’０　　　．２ｊ
　　　　　　　夕認！本発明が関係する型式のＣｏ基合
金はｒ′強化さ！′Ｌないので、そｔＬらＱ」、マトリ
ックス内の同７６強化にの４依なものである。　本発明
において、市８強度性質は、■韓の存在を通しての改督
されたマトリックス強いと主にＩＩＩａＣである整列１
状態の炭化物繊維（・Ｃよる補強強化とり組合ぜ〃・ら
達成される。　Ｃｏ基合金の組成、荷に７０〜／乙％Ｃ
ｒ、７〜／３−％１’Ｊ１、／〜乙％Ｗ、ｉｌ）　〜／
３；　％　Ｔａ　、　Ｃ／、’７〜／慢Ｃ及びｌ〜６チ
１促とい９好−ましい４４」成は、マトリックスと歪列
状！専の繊維との間の自害なａ互作用忙回避するようセ
して例えば同素変態忙避ける為と太ったマトリックスの
女定性釦保証するように選択へれている。

以上、本発明４−！Ｉケ定の具体１クリや形態とｌ夕Ｊ
連して説明した。　　したし、スーパーアロイマトリッ
クス中へりｌｊｅの白゛入と′１′夏の制限及びマトリ
ックスの整列炭化物繊維蕾刑しての強化〒汀０・本発明
が、そのＩＩＩＩ！ぬＪ内で請求々な改変ケ施しつるも
のであることＣよ当業者ｔ′ＣＱよ理解ΔｉＬるであろ
ン。

本発明の実軸のにす様Ｃよ次の、也りである＝（１）！
時許請求のｉｌ・旧Ｕｊｔ１１項記載の物品（・（おい
て共晶炭化物袖５！ｌ）繊維４４」が主にｌ１ｌａＣで
あること＝−′、ｒθ徴とする９勿品。

（２）！１ケ１ｒ１・請求のψ＋′Ｊ、１ｍ　ｔ２Ｊ　
、ＬＪ（ａ己載の物品に」・・いて、スーパーアロイが
重量で衣わして３〜に％ＣＩ、４／−７％Ａ、Ｉ　、　
０．δ゛％％以１１゛１、ｊ〜／／％′１′ａ、０、弘
〜０．に％Ｃ，ｌ〜７条）もＣ１ｊチ丑てのＣｏ。

≠％丘でり〜・■、ソ〜７％Ｖ及び残部Ｎ１と不可避１
１ツに混入さ１１ゐ小線′吻〃・らＩＪ８１．ること牙
％徴とする９クリ品。

（，３Ｊ　　＋ｉＪ項６α載の物品ＶＣおいて、共晶戻
化物補踵憧維４ｆ、Ｉが主に１”ａＶＣであ０ことて持
家とする物品。

（Ｊ　　ｔ２Ｊ項記載の物品ｉ／（おいで、スーパーア
ロイが重量で表わして３．乙％Ｃｒ、ｌ、Ｌ〜７％Ａｌ
、υ、ざ襲以下のｊ′１．７〜／／％ｌ１ｌａ、０．５
−〜０．７％（、’ｌ−〜７　％　ＪもＣ１認〜４ｔ　
りｔｉＣｏ、　　。ｚ〜４Ｌ　シら　Ｗ、＋＝　〜７％
Ｖ及び残部Ｎ１と小口」６的に混入きＩＬる不Ｐｌ物力
・らＪ戊イ）ことｔｔｔケでりとする９勿品。

（５）４￥８・′ト請求のイ１０曲（３）項記載の物品
において、スーパーアロイが〕Ｊ（量で衣わして１０〜
／乙％Ｃ＋、７〜７．５％Ｎ１、／〜ｂ％ν■、７０〜
７．５’　％　’ｌ’ａ　、０．７〜／％Ｃ，認〜乙％
Ｊし、及Ｕ−残部Ｃｏと小１１」辷Ｕ′りに混入塾れ４
不純物〃・ら成イρことを’ｊ＆似とする物品。

Ｌ□Ｊ　　Ｑ＋　ｎ　＋；１’ｊ求のＬＬ’　ＩＪｆｆ
ｌ　（，３ＪＪＡ　、＋ｄ　ｉｌ１１５の物品Ｑ′こ」
ツ・いて、スーパーアロイが重量でりわして／≠〜／６
％Ｃｒ、メ〜／Ｕ　％Ｎｉ　、Ｊ　〜’ｌ　％νＶ、／
／〜／、２％Ｔａ％ｏ、７〜Ｕ、δ゛％Ｃ，、、ｌ〜乙
チ」もｅ及び鉄１ｊｌｉ　Ｃｏ　と小ＩｊＪＪ的（し混
入される不純物７１）し成ることγ’ｋｒ似とする物品
。

久　　図１川のＴｈ〕了杯な口元ＩＪＪ第／丙は、本′
ｉ６す」汀Ｓｉと別のＴａ　Ｃ繊維う虫化酋午及び向カ
ミ度の週當のスーパーアロイとのＪハ、”、力＜：Ｄ−
Ｉ：Ｊｒ　（：／ノチュ゛ｊ’−）デ　タを比なしする
クラ７でｌりゐ。

ｔ（Ｃ、，１図（」１、水兄’ＪＪ　８　ｇ’ｊｉ　、
Ｊ”Ｉ；ｌｊの１−’；］　Ｃｌｊ１又維頻化合几：及
びＪＦ１′Ｊ歯ミｕＬり則′＋’ｌ：のスーパーアロイ
との屓ｌＦ：１引張り強さ１・比軟ずゐクシフでりる。

ｇ？’ｈ　３１ｚ、Ｉは、本発明台金と別の゛丁ａＵ（
λｍ強化合金及び１１．）強度の通常のスーパーアロ・
ｒとのｏ、、、ｔｑ。

ｉ・ト伏強さ乞比ｊ１メするクラ７である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 ｍ　ｆｆｉで表わして、２０％以下Ｃｒ１５〜２０％Ｎ
   ｊ。 ８％以下Ｗ、７−２０％−ｒａ　Ｘｏ、５〜１．３％Ｃ
   ’、　Ｊ、３　Ｊ：び２〜９％ｌ’＜　ｅを含むコバル
   １へ基超合金の固溶体７トリツクスの中に、ｌ’ａ　、
   　Ｖ　、　ＷＪ’ｊよびそれらの合金６３　Ｊ：び！ｆ
   ＋ｉ合物からなる群Ｊ、す）パばれ”　　　だ整列状態
   の共晶炭化物補強繊庁「相が埋め込められていて、−７
   Ｊ向に凝固された異方性金属買複合体を形成しているこ
   とを特徴とりる耐ｐコバル（・基超合金。