JPS6046348A - 粗大な細長い結晶粒構造を有する合金の製造方法 - 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】 技術分野 この発明は合金一般に関するものであり、特に粗大な細
長い結晶粒構造を有する高温合金を製造するだめの９霧
ｉ末冶金法（Ｐ／Ｍ）に関するものである。この方法で
得られた強度特性と破断特性は類似の通常の展伸材乃至
加工合金（ｗｒｏｕｇｈｔａｌ１０７）より丁ぐれてい
る。

背景技術 超合金および耐熱合金は高温ですぐれた機械特性と耐食
性とを示す材料である。代表的には、これらの材料はそ
の主成分としてニッケル、コバルトおよび鉄を単独にま
たは組合わせて含有する。

さらに合金の強度、耐食性、耐酸化性を改良するために
、クロム、マンガン、アルミニウム、チタン、ケイ素、
モリブデンなどの他の要素が添加される。これらの合金
はガスタービン、熱交換器、炉の成分、石油施設などの
熱環境で使用されるのであるから、その−子ぐれた特性
が役立つ。、。

これらの合金の特性はその粒反によって強（影響される
。比較的低い温度では小粒度が許容される。しかし、よ
り高温では（）　８７１．１　’Ｃまたは１６００Ｆ）
、粗大結晶粒材料におけるよりも微細結晶粒の鋼におい
て、はるかに急速にクリープが生じるのが見られろ。従
って、高温下で応力を受ける用途については一般に粗大
結晶粒材料が好ましい。一般に、加えられる応力方向に
対して南向に配向された粒界において折損が生じると考
えられている。

合金のクリープ特性を改良するために使用される１つの
方法は結晶粒を細長くするにある。結晶粒を細長くする
ことにより、応力軸線に対して横方向の粒界が比較的小
数になる。また、より長い細長結晶粒の粒界は合金の温
度特性を改良すると思われる。

機械的合金化技術によって作られた酸化物分散強化鋼は
、粗大な非常に細長い結晶粒マ）　ＩＪフックス中の安
定した酸化物粒子の存在の証に丁ぐれた高温破断強さを
示す。

し々１し、場合によっては、機械的合金化産物は必ずし
も必要とされない。中間的特性を有する低コスト合金（
展伸材と機械的合金の中間の合金］も貯容される。故に
噴霧粉末の組成および酸化物含有量（ム１２０３および
Ｙ２Ｏ３など）を制御し、粗大な細長い結晶粒構造を有
する合金を生じるに適した熱機械的処理（ＴＭＰ）を加
えることによって、中間特性の低コスト粉末冶金合金が
製造されると考えられた。

発明の要約 選ばれた要素を水ｑＭし、押出し、熱間圧延し、冷間出
退しく所望ならば）また焼なましした。その結果として
えられた合金は粗大な細長い結晶粒構造を有し、通常の
展伸材よりも大なる応力破断寿命特性を示す。この発明
は耐熱合金と超合金に関するものである。

この発明を実施するだめの好ましい態様この開示の目的
から、粗大な細長い構造を有する合金は１：１以上、好
ましくはｌＯ：１以上の結＆粒７ｘペクト比を有する合
金と定義される。またこの合金は鋼板の６．４　ｍｍ　
（０，２５インチ）縦断面に沿って約２〜６結晶粒を示
す。

第１図について述べれば、この発明の略示的フローチャ
ートが示されている。合金を構成する適当な成分が水噴
霧されて粉末を形成する。この粉末を缶体に充填して押
出す。押出された産物を押出方向に対して平行な方向に
熱延する。缶体から出したのち、産物を焼なましによっ
て再結晶させる。あるいは産物を熱延したのちに冷延し
、次Ｋを製造している。ｌＮｏＯＬＯＹ合金８００はす
ぐれた強度およびすぐれた酸化および炭化抵抗を示す通
常の高温展伸材である。その公称化学組成（重量％）は
下記のとうりである。　− ニッケル　３０〜３５％ クロム　１９〜２３％ マンガン　Ｏ〜１．５％ ケイ素　０〜１％ アルミニウム　０．１５〜０．６０係 チタン　０．１４〜０，６０％ 銅　Ｏ〜０．７５％ 鉄　残分 ｌＮｏＯＬＯＹ合金８００およびその他の合金の組成と
酸化物含有１（ＡＮ□０．およびＹ２Ｏ３など）を制し
、これに対して水噴霧／粉末冶金処理を加え、適当な熱
機械処理（ＴＭＰ）段階を加えることによって、粗大な
細長い結晶粒構造が展開すると推測された。下記のテス
トがこのことを支持している。

実施例１ 相異るレベルのマンガン、ケイ素、アルミニウム、チタ
ンおよびイツトリウムを含有する１ＮＯＯＬＯＹ　合金
８００と類似の７ヒートをアルゴンカバーのもとに空気
誘導融解し、次に水噴霧した。この融解工程を下表■に
示す。下記において、この発明は１￥Ｍ合金１と呼ばれ
る。

表■ Ｆｅ−電解　１５９３℃（２９００Ｆ）でＮ１−ペレッ
ト　５分間、融解沸とう、Ｃｒ−低Ｃ１真空グレード　
１５１０℃（２７５０Ｆ）Ｃ−棒状　まで冷却 脱酸剤添加 （必要なら） Ｍｎ−電解　添加物を融解したのち、 Ｓｌ−金ｆｉ　１５１０℃（２７５０Ｆ　）にム１−ロ
ッド　２分間保持。

Ｔ１−スポンジ （ｏ、ｏｓ−ｗｔ係） （Ｎｉ　／　Ｃａｌ脱酸剤−硫黄清浄剤）イツトリウム
添加（ｏ、ｏ５　ｗｔ％）（必要なら） 予熱（〜１０９３℃または〜２０００　Ｆ　）されたタ
ンディツシュの中に１５１０℃（２７５０Ｆ　）で注入
。

水　噴　霧 水噴霧された粉末の化学／スクリーン分析を下記の表■
と■に示す。粉末の顕微鏡写真は種々の寸法の微細な不
規則形状の粒子を示した。

表■ ム　残り　３２．２２０．３　．６０　．４９　．７６
　．３５　．０７　・０訃・０２　ＮＡＢ　ｔｔ　３２
．５２０．５．５５．５０　ＨＡ　ＮＡ、０９．０６簀
、０２　”ムＣ＃　３２．９２０．９．２６．３５．８
５．４５．１０・３９・０２　ＮＡＤ　＃　３１．７２
０．９．２８．３７ＮＡＮＡ　、１０．３９．０５　Ｎ
ＡＩ　１／　３３．５２０．８．１１．１８．８２．４
０．０９・３８・０５　ＮムΣ１１３２．０２１．２．
１２．２０　ＮＡ　ＮＡ、０７．３２．０５　ＮＡ２　
ｔｔ　３２．５２１．１．０７．１５．８１．３６．１
０−３２・０３．０３６註：Ｎムー分析されず（添加な
し） 伸これらのレベルは比較的高いアルミニウムとチタンレ
ベルを有するヒートに現れる。この異常現象の１つの説
明は、酸化が本質的に酸化物形成金属の表面で生じ、そ
の内部を実質的に無酸化状態に放置することによる。

ヒートＮｏ、＋２０−２Ｑ／＋６０−６α／苓Ｚｏｏ　
−１００／４−２００−２００／４３２５　−３２５Ａ
　１　２　６　３０　２５　３６ Ｂ　１　１　５　３２　２５　３６ ０　０　１　４　３１　２７　３７ Ｄ　Ｏ１３２４３３３９ １０１４２８３５３２ Ｋ　Ｏ１４−２７３４３４ ２０１４３０２９３６ 粗大な＋４０メツシ工粒子を除去するためにスクリーン
掛けしたのち、各ヒートの噴霧されたままの状態の粉末
を軟鋼押出缶体の中に封入し、これらの缶体な８１６℃
（１５００Ｆ）の温度で約３時間排気し、次に密封した
。下記に述べるように比較の目的から、ヒート２、Ｂ、
Ｏからなる３個の追加缶体（２−Ｗ、Ｂ−Ｗ、Ｃ−Ｗと
呼ぶ）を空気中で密封した。押出温度、押出比、絞り、
および潤滑を含む押出条件を表■に要約した。表ＩＶに
記載の４種の押出条件のもとに、各ヒートの複数部分を
押出した。低押出比でえられたバーはｓｏ、ｓｍｍＸ　
１９．０　Ｍ　（２インチ×３／４インチ）の寸法であ
った。高押出比でえられたバーは３４．９　ｍｍ　ｘ　
１９．０ｍｍ　（１３／８インチｘ　’７４インチ）で
あった。これらの寸法は軟鋼の缶材料を含む。

表１■ Ｐ／Ｍ合金の押出条件 １０１０　１８５０　〜８：１　５０．８ｘ１９　（２
ｘ％）１０１０　１８５０　〜１５　：　１　３４．９
Ｘ１９　（１−ＸＸ％）１０６６　１９５０　〜８！１
　５０．８ｘ１９　（２ｘ％）１０６６　１９５０　〜
１５　！　１　３４．９Ｘ１９　（１−Ｘｘｍ（註）１
．押出に先立って３時度、押出温度で缶体を加熱した。

２、潤滑は、ダイス面にガラスパッド、押出室内部に油
、加熱された缶体表面にガラスラップを配置することに
よって実施された。

３、絞りは３０％に設定。

４、押出比は缶体の寸法を考慮せずに計算された。もし
缶体な考慮てれは比率は少し低（なる（〜７：ｌおよび
〜ｔｏ：ｔ） 押出された各バーを３セクシ盲ンに切断し、相異る３押
出温度、すなわち９８８℃、９５４℃、１０３７”Ｃ（
１４５０Ｆ、　１７５０　Ｆ、　１９００　Ｆ　）で、
１時間予熱したのちに押出方向に対して平行に熱延した
。低押出比のバーと高押出比のバーをそれぞれ再熱する
ことなく、１９　ｍｍ　（０，７閏所から２回の）くス
で１３ｍｍ　（０，５インチ）、次に１６ｍｍ　（０，
３７５インチ）に圧低しだ。熱機械的処理段階中に問題
はなかった。圧延されたバーから缶材料を除去するため
にサンドプラストレまた酸洗いした。

缶体から一世さ−れたすべてのバーをアルゴンガスのも
とに１／２時間、１３１６℃（２４００Ｆ　）で再結晶
焼なましし、空冷した。

°粗大結晶粒からなる方向性顕微銅組織を示す焼なまし
されたバーから、引張テストと応力破断テスト用の３．
５　ｍｍ　（０，１３８インチ）径ｘ　１９．０５　ｍ
ｍ（０，７５インチ）ゲージ長の丸棒材を縦方向および
横方向に機械加工した。引張テストは常温と高温（８７
１℃、９８２℃、１０９３℃（１６００Ｆ、　１８００
　Ｆ。

２０００　Ｆ　）　）で実施された。応力破断テストは
同一温度で実施された。

１１００℃（２０１２Ｆ）　で５０４時間、酸化抵抗を
測定した。このテストは周期的であって、毎日、試料片
を急速に常温まで冷却し、秤量した。環境は５％Ｈ２０
を含有する低速度空気であった。最終秤量ののち、軽い
ｊｋ１２０３グリッドプラストによってスケールを除去
し、スケール除去された重量を測定した。

硫化抵抗スクリーニングテストを９８２℃（１ｓｏ。

Ｆ）で実施した。このテストも周期的であって、試料片
を毎日急速に常温まで冷却し秤量した。ｆｆｌ境は４５
　％　ｃｏ、と１．０％Ｈ２Ｓとを含有するＨ２であっ
て、ガス流速は５００ｃｍ”７分であった。テストの第
１サイクルは、試料面を酸化するためにＨ２Ｓなしで実
施された。あるサイクルののちに試料片が重大な腐食を
受けたとき、テストを中止した。

顕微鏡組織に対する化学組成の効果を下表Ｖに示す。表
Ｖはこの発明の好ましい実施態様の結果を示している。

表Ｖ 五　〇、６０，０．４９　Ｇ、７６．０．３５　０．０
８　なし　微細等軸Ｂ　Ｏ，５５，０，５０な　し　０
．０６　１　＠細等軸Ｏｏ、２ｓ、ｏ、３５　Ｇ、８５
，０．４５０．３９　ｔｔ粗ｊＪＪＪ豚卿詐Ｄ　Ｏ，２
８，０，２７な　し　０．３９　ｔｔ　等軸１　０．１
１，０．１８　Ｇ、８２，０．４Ｇ　０．３８　＃　粗
大、細長Ｅ　Ｏ，１２，０，２０な　し　０．３２　ｚ
　等軸２　Ｇ、０７，０．１５　０．８１，０．３６　
０．３２　０．０３６　粗大、細長（註）処理条件！　
１０６６℃（１９５０Ｆ）で押出、押出比８：１．７８
８℃（１４５０−Ｆ）で熱延、ｌ／！時間、１３１６℃
（２４００Ｆ　）で焼なまし、空冷、、−低押出比（８
：１）と、１０６６℃（１９５０Ｆ　）の高い押出温度
および７８８℃（１４５０Ｆ　）　の最低圧子とを含む
粗大な細長い結晶粒構造が得られた。

ヒート２は、０．０３６　Ｗｔ０％Ｙ添加以外は実際上
ヒ−）１と同一組成であった（これら両ヒートは低レベ
ルのＡ１゛、Ｔ１を有し、Ｍｎと８１を含有する）。

ヒートＣはヒートｌよりも少し高いＡユとＴルベルを有
するが、圧延され焼なましされたバーの末端部において
のみ粗大な細長い結晶粒構造を展開した。このバーの中
心部は、通常の展伸材工ＮＣ０ＬＯＹ合金８００におい
て見られるものと類似の等軸結晶粒構造を示していた。

ヒートＣと同等の、しかしＭｎと８１とを含有しない組
成のヒートＤにおいては、等軸結晶粒構造が得られた。

高いム１．７ルベルと低い０２レベル（０，０６〜０．
０８　ｗｔ１％〕を有する残余のヒート（ムとＢ）は非
常に微細な　。

等軸結晶粒構造を示した。

前記の結果は、Ｍｎと８１の共存と、低いＡ１、Ｔルベ
ルと、高い０２レベル（０，３２〜０．３８Ｗｔ、％）
とが方向性結晶粒成長に役立つことを示している。

結晶粒構造は、ヒート２に対する圧延温度の変動に伴な
って、微細等軸から粗大細長構造に変化した。所望の細
長結晶粒構造を生じるルートは、最低押出比（８；１）
と、高い押出温度１０６６℃（１９５０Ｆ）および最低
圧延温度７８８℃（１４５０Ｆ）とのＴＭＰ組合せであ
ることは前述した。言いかえるならば、低い押出温度と
高い押出比および圧延温度は微細等軸結晶粒構造を生じ
る傾向を示−「。

代表的には、粗大細長結晶粒卵造を示すこれらの熱延鋼
板の縦断面の厚さく　６，４　ｔｏｗ、１７４インチ）
に沿って２〜６の結晶粒が現われる。縦方向および横方
向においては顕著な結晶粒構造の差違は見られたかつ−
だ。すなわち結晶粒の形状はロッド状ではなくプレート
状であった。縦方向における結　゛晶粒アスペクト比は
一般に１０：１より大で夛）る。

粗大な細長い結晶粒構造の分散譬分布を測定するため、
ヒート１と２の圧延焼なましバーから透過電子顕微鏡薄
膜を作った。顕微Ｑ組織の中に、介在物とからみ合った
転位が見られた。しかしながらこれらの転位を除き、ヒ
ート２の双晶普及はヒート１の双晶密度より高いと思わ
れる。Ｉ　Ｎ　Ｏ０ＬＯＹ合金８００においても見られ
る角ばった介在物はチタンリッチと確認されたが、ヒー
トｌと２において見られた微小粒子は定量分析するには
小さ過ぎて、おそらくはム１２０３、ＴｌＯ２および／
またはＹ２Ｏ３を含む酸化物組合せと思われる。Ｐ／Ｍ
合金におけるこのようなｅｓｉ子分散体の痕跡は、機械
的方法によって作られた酸化物分散強化合金の場合より
も不均一であると思われる。′Ｐ／Ｍ合金の３譬の焼な
ましバーをヒー）１から１４［１！Ｉ、ヒート２から２
Ｑ作り（その一方は非排気押出缶体から得られた）、こ
れらのバーは粗大方向性結晶粒構造を示す。これらの３
個のバーについて機械的峙性評価を笑施した。

引張り特性　Ｐ／Ｍ合金の常温および高温の引張り特性
、ならびにｌＮｏＯＬＯＹ合金８００の引張り特性を表
■に示し、また第２図にプロットした。

この結果はＰ／Ｍ合金が常温と高温において、ｌＮｏＯ
ＬＯＹ合金ｇｏｏに匹敵する引張り延び（４０〜８０％
）と引張り強さを有することを示している。

ヒート２はヒート１より若千強い。これはヒート２の中
に存在する酸化イツトリウムによるもつと思われる。

応力破断特性　嚢■はＦ／Ｍ合金の縦方向および横方向
の応力破断特性を示す。両方のヒートｌと２について、
縦方向破断強さは横方向破断強さよりも少し高い。一般
に、ヒート２はヒート１より少し強い。Ｐ／Ｍ合金の破
断延性は１０〜４０％の範囲であって、通常の展伸材の
ものに匹敵する。

、右 Ｃ！ＯＬＯ！合金８００の破断データとを第３図に示す
。

８７１　℃（１６００Ｆ　）に限定されたデータはＰ／
Ｍ合金がＩＰ１００ＬＯＹ合金８００より強いが、ＩＮ
　ＯＯＮ］！ｉＬ合金６１７より弱いことを示す、９８
２℃（１８００Ｆ）においては、Ｐ／Ｍ合金は工Ｎ０Ｏ
ＬＯＹ合金　。

８００より強いだけでなく、５００時間以上の寿命に。

おいて工ｈｌｃＯＮ′ＬＬ合金６１７より強い。テスト
温度が１０９３℃（２０００Ｆ　）まで上昇すると、Ｐ
／Ｍ合金はｌＮｏＯＬＯＹ合金ｇｏｏよりもはるかにす
ぐれ、また１００時間以上の寿命においてＩＮＣ！０Ｎ
ＩＣＬ合金６１７より強い。第４図の破断曲線の傾斜は
、加えられた応力に対するＰ／Ｍ合金の破断寿命の依存
関係を示している。丁なわちその応力指数が通常の展伸
材の対応の応力指数よりはるかに高いことを示して１，
７　屯。第４図は、Ｐ／Ｍ合金、ならび罠ｌＮ０ＯＬＯ
Ｙ合金８００、ｌＮｏＯＮＫＬ合金６１７および＠械的
合金化合９１（ＩＮＣＯＮＥＬ合金ＭＡ７５４および工
Ｎ（！　ＯＬ　Ｏ’！合金ＭＡ９５６）の１０００時間
応力破断強さのプロットが示されている。高温（）　９
８２℃（ｚｓｏｏＦ））においては、Ｐ／Ｍ合金の破断
強さが通常の展伸材より大であるが、機械的合金化合金
より小であると思われる。

表■ 応　力　寿命・　伸び　Ｒム Ｉ　Ｌ　６９．０　（１０）　２３，２　３７，５　５
１．７１　？　６９．０　（１０）　１０．３　１Ｇ、
１３６．０２　Ｔ　６９．０　（１０）　１６．７　１
７，５　３９．６２−Ｗ（１）　Ｌ　６９．０　Ｃｌ０
）　２９，８　１１，７　３５．６９６２℃（１８００
Ｆ） １０９３℃（２０００Ｆ） （註）（１）缶体調整中に排気せず （２）サンプルスプリット （３）折損前にテスト中止 （４）　１４６４　ｈで２０．７　ＭＰａから３４．５
　Ｍｍ−に段階荷重 り１縦方向 Ｔ−横方向 関連テストプログラムにおいて得られた結果は、缶体の
排気が特性を改良しないことを示した。こりＰ／Ｍ合金
の行動をテストするため、ヒート２、ＢおよびＣで作ら
れた３追加缶体を排気なしで準備し、次に前述の熱機械
的飽理法によって処理した。排気された材料の顕微鏡組
織に対する化合組　′成の効果は、排気されない材料の
場合と同様であることが発見された。従って、ヒート２
の熱延バー（２−Ｗ）のみが最終焼なまし後に粗大細長
結晶粒構造な示す材料であった。化学分析の結果、排気
処理を加えた材料と加えない材料について、窒素レベル
と酸素レベルについて大きな差違はなかった。表■と■
に示しまた第３図にプロットした排気処理なしの材料（
２−Ｗ）の制限引張り特性および催助特性は排気された
材料（ヒート２）のものと類似である。

ｐ　／　Ｍ合金および工ＮＣ０ＬＯＹ合金８００につい
て、周期的酸化および熱腐食（硫化テスト）を実施した
。酸化抵抗と硫化抵抗の結果をそれぞれ表■と表■に示
す。

表１１ Ｐ　／　Ｍ合金　２　−０．９５”　−２，０４”　０
（→２デュブリケートテストの平均　−−−−一（註）
条件 １１００℃（２０１２”Ｆ）の空気＋５％ｎ２．ｇ％流
速５００　ａｍ”　７分、５０４時間、２４時（口１サ
イクルで、サンプルを常温になす。

表■ Ｐ／Ｍ合金　２　１２０　０．３０７ １１ＪＯＯＬＯＹ合金８００　−　１２０　０．１５５
吋）条件 ９８２℃（１８００Ｆ　）、Ｈ言−４ｓｃｏｆｉ　−１
，ｏＨ２ｓ、、第１サー不ノルはＨ２Ｓなし％２４時間
サイクルで、サンプルを常温。

表■から見られるように、Ｐ／Ｍ合金はＩ　）ｌ　ＣＱ
ＬＯＹ合金８００よりも少し酸化抵抗がすぐれているこ
とは明らかである。またこの結果は、Ｐ／Ｍ合金中にイ
ブトリウムの少量添加によって酸化抵抗が改良されてい
ることを示す。表■に示されるように、Ｐ／Ｍ合金は熱
腐食において工ＮＣ０ＬＯＹ合金８００に匹敵する。

Ｐ／Ｍ合金に対する冷延の効果を確認するため、ヒート
２の一部を少し高い焼結温度で同様に処理した。缶体は
１１２１１：　（２０５０Ｆ　）で押出され、９５４’
Ｃ（１７５０Ｆ）で熱延された。缶体から出された産物
を２０％冷延し、次にアルゴンガスのもとに１時間、１
３１６℃（２４００Ｆ　）で熱処理した。この産物も所
望の粗大、細長結晶粒構造を示した。

実施例２ 顕微鏡ｍ脹を確認しまた粗大細長結晶粒構造が再現され
るかどうかを確認するため、実際上実施例１に述べたの
と同一のパラメータおよび条件を用いて第２セツトのヒ
ートを展進した。わずかの差違は、少し大なる水噴霧ジ
ェットを使用することにより少し粗大な粉末が作られた
ことであった。

しかしこの差違は測定可能な程度に結果に影響したとは
思われない。

化学組成および得られた顕微鏡組織レスポンスを表Ｘに
示す。これらの粉末のスクリーン分析を表Ｍに示す。

表℃ スクリーン分析、メッシュサイズ（米国規格）％３　０
．２ｏ　５．８３　３１．７０　４６．６７　８．９５
　６．６５４　０．２０　７．８２　３２．３３　４１
．５８　８．４４　９．６３　”１’　０．１１　２．
６９　２２．４７　４９．８４　１３．７６　１１．１
３Ｇ　Ｏ，１０１，６０１７，８９５０，６８１５Ｊ５
　１３．７８５　０．１８　１．２９　１３．６３　４
８．０４　１８Ｊ１　１８．７５Ｈ２，９２６，３０１
７，９０４０，８５１４，８８１７，１５で ヒート３．４および５は所望の粗大、細長顕微　′鏡組
織を示した。前の場合と同様に、高酸素含有　。

世と低アルミニウムとチタンレベルがこの発明のＴＭＰ
と結合されたときに所望の結果を生じると　ｌ忠われる
。アルミニウムとチタンレベルはソレソ　”れ０．０３
％以下に保持されなげればならな゛いと思ゎ　Ｊれる。

さらにチタンレベルを完全に除去できるも　１のと思わ
れる。

実施例３ 前記のような顕著な結果が得られたことから、　１この
発明の有効性を確めるため、別門の合金系、ＨＡ　１３
　Ｔ　Ｅ　Ｌ　ＯＹ　（キャボット社の商標）合金Ｘに
ついてテストを実施した。

使用したＨＡ８ＴｋＬＬＯＹ合金Ｘ　（Ｐ／合金金金Ｘ
合金ぶ）の公称化率組成（重分チ）は次の通りである。

ニッケル　、　残り　残り クロム、　−−２１，７２０，５−２３，０次　１８．
８　１７〜２゜ モリブデン　９．１　８〜１゜ コバルト　１．６　０．５〜２．５ マンガン　０．４６ グイ素　０．４４ 陵素　０．３２ アルミニウム　０．１３ に累　０．０５５　０．０５〜０．２０Ｚ素　０．０３
ｇ Ｗ　Ｏ，３９０，２〜１．０ 前の場合と同様に、元素成分を水＃霧し、焼結させ押出
した。押出は１０６６℃（１９６０Ｆ）で実施し、押出
比は約８＝１．バーサイズ約５０．８　ｘ１９ｍｍ（２
Ｘ　Ｏ，７５イン＋）であった。次にこのパーを１０６
６℃（１９５０Ｆ　）で、　１３閾（０，５インチ）か
ら１０　ｍｍ　（０，３７５インチ）まで２回のパスで
熱延した。缶出しののち、バーを半時間１２６０℃（２
３００Ｆ）で焼なましした。分析は所望の粗大細長結晶
粒構造を示した。Ｐ／Ｍ合金又と通常のＲＡＳ置ＬＯＹ
　合金Ｘの引張り特性を表】に示す。このデータから、
これらの合金の引張り特性が近似的に同等であることが
わかる。

表■ 】 営　温　七 Ｐ／Ｍ合金　３２３　（４６，９）　６３２　（９１，
７）　４２．０３１．０飽縁〕ｍＡＳＴＲＬＬＯＹ飴３
５９　（５２，０）　７８６　（１１４−０）　４３．
０−　２９８２℃（ＩｇｏｏＦ） Ｐ／Ｍ合金　１０２　（１４，８）　１３Ｇ　（１８，
８）　５２．０６２．０□ＲＡＳＴＬＬＬＯＹ器１１Ｇ
　（１６，０）　１５２　（２２，０）　４５．０−１
０９π（２０００Ｆ） Ｐ／Ｍ合金　４６　（６，７１７２（１０，４）　２２
．０１８．０鋏）ＨＡ８ＴＫＬＬＯＹ錐５５　（ｄ−０
）’　９Ｇ　（１３，０）　４０．０−（註）　＝　Ｍ
Ｐａは近似値。

Ｐ／Ｍ合金合金通常のＲＡＳＴＦＬＬＯＹ合金Ｘの応力
破断特性を表扉に示す。このデータから、Ｐ／Ｍ合金合
金比力破断％住は通常のＨＡＳ置ＬＯＹ合金Ｘ合金性よ
りすぐれていることがわかる。

表Ｘ１ｌｌ ？／Ｍ合金Ｘ　９８２　（１８００）　２８　（４）　
８２７．３７）ＨＡＳＴＷＬＯＹ合金Ｘ　９８２　（ｔ
ｓｏｏ）　２Ｂ　（４）　９０．０−１−＋７）ＨＡ８
ＴＥＪｌ、ＬＯＹ合金Ｘ　１０９３　（２０００）　２
ｇ　（４）　ｚ（註）　ＭＰａは近似値。

これらの合金において粗大細長結晶粒成長の展開を生じ
るメカニズムを解明するため、下記のような理論を提案
する。水＃霧に際して、合金粉末が酸化され（水から供
給された酸素により）、アルミナｉｉび酸化チタンなど
の安定酸化物と、酸化ニッケル、酸化マンガン、酸化ケ
イ素および酸化クロムなどの不安定酸化物の痕跡量とを
生じる。

次の熱機械処理段階において、これらの酸化物が合金マ
トリックスの内部全体にきわめて均等に分布される。通
常の方法で鋳造され塑性加工された合金または中性ガス
噴霧粉末合金などの１清浄型１合金の処理に際して生じ
ると思われる動的回復または再結晶をこれらの酸化物が
禁止する傾向がある。水噴霧し、焼結し、塑性加工して
得られたパーは焼なましに先重っで微細結晶粒サイズを
有丁。

るが、十分に高い温度に加熱されたときに粗大結晶粒に
再結晶を生じるエネルギー状態にあ−ると考えられる。

また分散された酸化物は、焼なまし中に、粒界がこれを
迂回する程度の熱エネルギー（丁なわち十分に高い温度
）をうるまで再結晶を禁止する傾向を示す二また単一方
向加工は加工方向において酸化物を一列に配列する傾向
があり、加工方向に対して直角方向における粒子成長を
防止し、従って粗大な細長い結晶粒構造を生じると思わ
れる。その結果としての単相、オーステナイト合金は１
１（ガンマプライム）を示さない。

低脱酸も高脱酸噴霧粉末もその表面上に不安定酸化物と
安定酸化物とを含有する。高脱酸材料（ヒートＡとＢな
ど）Ｑ押出前熱処理が粉末面に対する未反応脱酸剤の拡
散を生じ、そこに追加的安定酸化物（Ａｌ２Ｏ２および
ＴｉＯ２など）が形成される。

低脱酸粉末の場合、溶体中にＡ１とＴ１元素はほとんど
残存せず、故に最初に形成された表面酸化物が残存する
。処理中に高脱酸ヒート中に形成される安定酸化物は粒
界ピニングポイントとして作用し、微細結晶粒構造を生
じる。低ＡＩ　＋　Ｔｉ合金（ヒートｌ〜５）の粉末面
酸化物はより不安定であって、制御された熱機械的処理
中に合着して、最終焼なましく約１３１６℃または２４
００　Ｆ、すなわち融解温度の約３７℃以下、または１
００　Ｆ以下）ののち、粗大細長結晶粒を生じる。

もし発明者らが詩的になることを許されるならば、粗大
化／細長化作用は１臨界的汚染レベル理論°によって説
明することができょう。この理論は２選択肢を持ってい
る。

ｌ）ヒート中の酸化物または酸素不純物（１汚染１）の
臨界レベル。もし酸化物の士が不十分であれば、正規の
動的再結晶を妨げるのに十分なバリヤ部位が存在しない
。故に新結晶粒を成長させる推進力が不足する。逆にも
し過大舒の酸化物があれば、バリヤが多丁ぎて、細長結
晶粒の粗大化と壬渉する。

臨界汚染レベル（または範囲）と適当な高温罠おいては
、粒界は酸化物を迂回し、細長く結晶することができろ
であろう。正規のインゴット冶金またはガス噴霧工穆は
、粗大な廊長い粒子を形成する罠は１清潔１丁ぎるにす
ぎない。

２）熱機械的処理操作によって加えられる変形は、より
少数の結晶粒の成長を促進すると思われる。

その結果として出現した結晶粒は細長い。

従って、これら２種のメカニズム（袋化物不純物と変形
）が合金中に粗大細長結晶粒構造の発生のために競合的
に協働すると思われる。

この発明は前記の説明のみに限定されるものでた（、そ
の主旨の範囲内で任意に変更実施できる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の略示的フローチャート、第２図はこ
の発明の合金と現存の従来方法にょる展伸材との引張特
性を比較するグラフ、第３図はこの発明の合金と現存の
２種の展伸材との応力破断特性を示すグラフ、また第４
図はこの発明の合金と２秤の従来型竪伸材および２１の
機機的合金化材料との１０００時間応力破断特性を比較
するグラフである。 出願人代理人　猪　股　清 ＦＩＧ、　１ ＦＩＧ、２ に１次−Ｆ ノ、二、涜−Ｃ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、粗大な細長い結晶粒構造を有する合金の製造方法に
   おいて、 ａ）合金を構成する成分装入物を水噴霧して粉末を形成
   する段階と、 ｂ）前記粉末を所定の産物形状に押出す段階と、Ｃ）押
   出方向に対して実質平行な方向に産物を熱延する段階と
   、 ｄ）産物を焼なまして、その内部に再結晶を生じる段階
   とを含む方法。 ２、水噴霧中に合金中に酸素が導入されることを特徴と
   する特許請求の範囲第１項による方法。 ３、合金は本質的に、約３０乃至３５％のニッケルと、
   約１９乃至２３％のクロムと、約Ｊ、５　％までのマン
   ガンと、約１％までのケイ素と、約０．０７乃至０．６
   ０％までのアルミニウムと、約０．１４乃至０．６係の
   チタンと、約０．２７乃至０．３８％の酸素と、約０．
   ７５％までの銅と、約０．０３６％までのイツトリウム
   と、残分の鉄とからなる特許請求の範囲第１項による方
   法。 ４、合金は本質的に約３２．３乃至３３．５％ノニツヶ
   ルと、約２０．８乃至２１．１　％のクロムと、約０．
   ０７乃至０．６０％のアルミニウムと、約０．１５７’
   Ｊ至０．１９チのチタンと、約０．５０乃至０．８３％
   のマンガンと、約０．２５乃至ｏ、４ｚｑｂのケイ素と
   、約０．０６８乃至０．１０　％の炭素と、約０．２７
   乃至０．３８％の酸　。 素と、約０．０３乃至０．０５％の窒素と、約０．０３
   １乃至０．０３６％のイツトリウムと、残分り鉄とから
   なる特許請求の範囲第３項による方法。 ５、合金は本質的に約２０．５乃至２３．０％のクロム
   と、約１７乃至２０％の鉄と、約８乃至１０％のそり−
   ｊデンと、約０．５乃至２．５％のコバルトト、約０．
   ０５乃至０．２０係の炭素と、約０．２乃至１．０％の
   タングステンと、残分りニッケルとからなる特許請求の
   範囲第１項による方法。 ６．７カ之す、酸化マンガン、酸化ケイ素および酸化チ
   タンから選ばれた酸化物が合金中に存在する餐許請求の
   範囲第１項による方法。 ７、押出比が約８；１である特許請求の範囲第１項によ
   る方法。 ８、押出は約１０６６℃で実施される特許請求の範囲第
   １項による方法。 ９、熱延は約７８８℃で実施される特許請求の範囲第４
   項による方法。 １０、焼なましは約１３１６℃で約１７２時間実施され
   る特許請求の範囲第１項による方法。 １１、産物は焼なまし前に冷延される特許請求の範囲第
   １項による方法ａ　−−− １２、合金は約１：１以上の結晶粒アスペクト比を有す
   る特許請求の範囲第１項による方法。 １３、合金は１（１：１と同等またはこれ以上の結晶粒
   アスペクト比を有する特許請求の範囲第１２項による方
   法。 １４、　ｆｆｌ物の６．４ｍｍ縦方向断面に沿って２乃
   至６の粗大な細長い結晶粒が見られろ特許請求の範囲第
   １項による方法。 １５、粗大な細長い結晶粒構造を含む合金において、結
   晶粒は約１＋１以上のアスペクト比を有し、合金の６．
   ４ｍｍ縦方向断面に沿って２乃至６の粗大粒子が現われ
   、前記の合金は、 ａ）合金を構成する成分装入物を水噴霧して粉末を形成
   する段階と、 ｂ）前記主末を所定の産物形状に押出す段階と、Ｃ）押
   出方向に対して実質平行な方向に産物を熱延する段階と
   、 ｄ）＠記産物を焼なまししてその内部に再結晶を生じる
   段階とを含む方法によって論戦される合金。 １６、水噴霧中に合金中に酸素が導入される特許請求の
   範囲第１５項の合金。 １７、合金は本質的に約３０乃至３５チのニッケルと、
   約１９乃至２３チのクロムと、約１．５％までのマンガ
   ンと、約１％までのケイ素と、約０．０７乃至０．６０
   ％のアルミニウムと、約０．１４乃至０．６チのチタン
   と、約０．２７乃至０．３８％の酸素と、約０．７５％
   までの銅と、約０．０３６％までのイツトリウムと、残
   分り鉄とからなる特許請求の範囲第１５項の合金。 ｌ＆金合金本質的に約３２．３乃至３３．５％のニッケ
   ルと、約２０．３乃至２１．１％のクロムと、約０．α
   ７乃至０．６０　％のアルミニウムと、約０．１５　乃
   至０．１９％のチタンと、約０．５０乃至０．８３チの
   マンガンと、約０．２５乃至０．４２％のケイ素と、約
   ０．０６８乃至０．１０％の炭素と、約０．２７乃至０
   ．３８係の酸素と、約０．０３乃至０．０５％の窒素と
   、約０．０３１乃至０．０３６　％のイツトリウムと、
   残分の鉄とからなる特許請求の範囲第１７項の合金。 １９、合金は本質的に約２０．５乃至２３．０％のクロ
   ムと、約１７乃至２０％の鉄と、約８乃至１０％のモリ
   ブデンと、約０．５乃至２．５憾のコバルトと、約０．
   ０５乃至０．２０％の炭素と、約０．２乃至１．０％の
   タングステンと、残分のニッケルとからなる特許請求の
   範囲第１７項による合金。 ２０、アルミナ、酸化マンガン、酸化ケイ素および酸化
   チタンからなるグループから選ばれた酸化物が超合金中
   に存在する特許請求の範囲第１５項による合金。 ２１、押出比が約８１１である特許請求の範囲第１５項
   による合金。 ２２、押出しは約１０６６℃で実施される特許請求の範
   囲第１５項による合金。 ｎ、熱地は約７８８℃で実施される特許請求の範囲第１
   ５項による合金。 ス、焼なましは約１３１６℃で約１／２時間実施される
   特許請求の範囲第１５項による合金。 ５、産物が焼なましに先立って冷延される特許請　請求
   の範囲第１７項による合金。 ２６、合金はｌｏ：１と同等またはこれ以上の結晶粒ア
   スペクト比を有する特許請求の範囲第１５項による合金
   。