JPS61186460A - Ni基超耐熱合金の高強度・高延性化方法 - Google Patents
Ni基超耐熱合金の高強度・高延性化方法Info
- Publication number
- JPS61186460A JPS61186460A JP2505785A JP2505785A JPS61186460A JP S61186460 A JPS61186460 A JP S61186460A JP 2505785 A JP2505785 A JP 2505785A JP 2505785 A JP2505785 A JP 2505785A JP S61186460 A JPS61186460 A JP S61186460A
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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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
[産業上の利用分野]
本発明は、Ni基超耐熱合金を調質処理により高強度・
高延性化する方法に関するものである。
高延性化する方法に関するものである。
[従来の技術]
航空機用のガスタービンにおけるタービンディスク材料
は、高温において非常に大きな強度が要求されるが、タ
ービン用ブレードの冷却に多量の空気が用いられるよう
になってきたため、タービンディスクの外周部の温度が
600℃を超えることは少なくなってきた。しかし、推
力/重量比を高めるのにタービンの段数を減らす必要が
あることから、タービンディスクの平均接線応力は11
0kgf/sm″にも達している。
は、高温において非常に大きな強度が要求されるが、タ
ービン用ブレードの冷却に多量の空気が用いられるよう
になってきたため、タービンディスクの外周部の温度が
600℃を超えることは少なくなってきた。しかし、推
力/重量比を高めるのにタービンの段数を減らす必要が
あることから、タービンディスクの平均接線応力は11
0kgf/sm″にも達している。
そこで、タービンディスク用材料の開発に際しては、最
近とみに高くなってきた接線応力と寿命を律する応力集
中個所のまわりの繰返し塑性変形に酎えるために、60
0℃近傍までの引張強さと低サイクル疲労強さが最重要
課題となり、同時に延性も重要視されている。
近とみに高くなってきた接線応力と寿命を律する応力集
中個所のまわりの繰返し塑性変形に酎えるために、60
0℃近傍までの引張強さと低サイクル疲労強さが最重要
課題となり、同時に延性も重要視されている。
このような現状に鑑み、現在、760℃の高温度中にお
いて、 180kgf/wrn”以上の引張強さと、2
0%以上の延性を有することを目標性能として、開発が
進められている。而して、このような性能を有する耐熱
強靭材料が未だ開発されていないことは勿論である。
いて、 180kgf/wrn”以上の引張強さと、2
0%以上の延性を有することを目標性能として、開発が
進められている。而して、このような性能を有する耐熱
強靭材料が未だ開発されていないことは勿論である。
[発明が解決しようとする問題点]
本発明の技術的課題は、Xi基超耐熱合金を適切な調質
処理を施すことにより、上述した目標性能を満足する材
料を得ることにある。
処理を施すことにより、上述した目標性能を満足する材
料を得ることにある。
[問題を解決するための手段]
上記目的を達成するため1本発明の方法においては、N
i基超耐熱合金を粉末を高温で加圧することにより固化
し、それを残留応力が残る温度範囲内で塑性加工して加
工硬化させることにより、強度及び延性を上記目標性能
まで高めた1基超耐熱合金を得るという手段が採用され
る。
i基超耐熱合金を粉末を高温で加圧することにより固化
し、それを残留応力が残る温度範囲内で塑性加工して加
工硬化させることにより、強度及び延性を上記目標性能
まで高めた1基超耐熱合金を得るという手段が採用され
る。
本発明に基づいて調質処理される材料としては、一般に
Ni基超耐熱合金を呼ばれている各種合金を用いること
ができ、それを高温で加圧固化させるに際しては、高温
静水圧プレス、あるいはその他の加熱加圧手段を採用す
ることができる。
Ni基超耐熱合金を呼ばれている各種合金を用いること
ができ、それを高温で加圧固化させるに際しては、高温
静水圧プレス、あるいはその他の加熱加圧手段を採用す
ることができる。
このようにして固化した合金(以下、これをバルク材と
いう、)は、塑性加工によって加工硬化させるが、その
加工条件としては、バルク材が損傷することなく、適正
な加工を行うことができて、しかも加工による残留応力
が残る温度範囲内、即ち、例えば押出し加工においては
後述の第4図における限界曲線の右側近傍で、できるだ
け低い温度を選択するのが好ましい、特に、加工温度が
再結晶温度に近づくと、残留応力が開放されて加工硬化
に伴う強度が得られないため、その再結晶温度よりもで
きるだけ低い温度での塑性加工が必要である。
いう、)は、塑性加工によって加工硬化させるが、その
加工条件としては、バルク材が損傷することなく、適正
な加工を行うことができて、しかも加工による残留応力
が残る温度範囲内、即ち、例えば押出し加工においては
後述の第4図における限界曲線の右側近傍で、できるだ
け低い温度を選択するのが好ましい、特に、加工温度が
再結晶温度に近づくと、残留応力が開放されて加工硬化
に伴う強度が得られないため、その再結晶温度よりもで
きるだけ低い温度での塑性加工が必要である。
L配り性加工としては、押出し加工、鍛造、圧延、プレ
ス等の各種加工を行うことができ、また成形品の表面の
みについて本発明の方法を適用する場合には、成形品の
表層部分のみに、上述した鍛造、圧延、プレス、その他
ショットピーニング等の加工を行えばよい。
ス等の各種加工を行うことができ、また成形品の表面の
みについて本発明の方法を適用する場合には、成形品の
表層部分のみに、上述した鍛造、圧延、プレス、その他
ショットピーニング等の加工を行えばよい。
このような押出し加工を行うと、一般の材料でも、加工
硬化に伴って材料の強度が増大することになるが、延性
を高めることができないのが通例である。
硬化に伴って材料の強度が増大することになるが、延性
を高めることができないのが通例である。
しかるに、上記バルク材の加工後においては1、その材
料が高強度化すると同時に、非常に優れた延性を得るこ
とができ、従って、前述した目標性能、即ち780℃の
高温度中におけるIf(Okgf/srn”以上の引張
強さと、20%以上の延性を達成することができる。
料が高強度化すると同時に、非常に優れた延性を得るこ
とができ、従って、前述した目標性能、即ち780℃の
高温度中におけるIf(Okgf/srn”以上の引張
強さと、20%以上の延性を達成することができる。
[実施例]
調質処理するNi基超耐熱合金をしては、米国ザ・イン
ターナショナル・ニッケル・カンパニー製のMod、l
N−100P/Mを使用した。この合金は、第1表のよ
うな成分を有するものである。
ターナショナル・ニッケル・カンパニー製のMod、l
N−100P/Mを使用した。この合金は、第1表のよ
うな成分を有するものである。
上記Ni基超耐熱合金を調質処理に際しては、まず、5
US304からなる容体によってその合金粉末のケーシ
ングを行い、それを5 X 10− Torr程度の真
空に保って、高温静水圧プレスに、より固化させ、バル
ク材(以下、これをHIP材という)第 1 表 を得た。この場合のプレス条件は、88.2MPa、1
100℃、1時間である。このHIP材を炉冷した後、
次に説明するような態様で押出し加工を行い、試験片を
作成した。
US304からなる容体によってその合金粉末のケーシ
ングを行い、それを5 X 10− Torr程度の真
空に保って、高温静水圧プレスに、より固化させ、バル
ク材(以下、これをHIP材という)第 1 表 を得た。この場合のプレス条件は、88.2MPa、1
100℃、1時間である。このHIP材を炉冷した後、
次に説明するような態様で押出し加工を行い、試験片を
作成した。
即ち、上述のHIP材は、第1図に示すように、935
Gからなる前蓋l及び筒体2.5US304からなる後
蓋3によって、そのHIP材4のまわりを囲み、これを
ダイス5に対して20mm/sの速度で押込んだ。
Gからなる前蓋l及び筒体2.5US304からなる後
蓋3によって、そのHIP材4のまわりを囲み、これを
ダイス5に対して20mm/sの速度で押込んだ。
NO,1−No、?の7種類の試料について押出し加工
を行ったが、それらについての条件及び結果を第2表に
、また押出しの結果、即ち荷重一時間曲線及び加工形状
を第2図に示している。
を行ったが、それらについての条件及び結果を第2表に
、また押出しの結果、即ち荷重一時間曲線及び加工形状
を第2図に示している。
第 2 表
試料N002及び3の場合は所期の加工を行うことがで
きたが、試料N011の場合は、荷重が過大になって押
出し装置の限界荷重値である 400トンを超えたため
、最後まで押出し加工ができず、また試料4γ6につい
ては、加工中に荷重一時間曲線に波打ちが生じた。この
波打ちは、第3図に示すように、HI P444に亀裂
が発生し、その間に空洞6が生じる場合にあられれるも
のである。
きたが、試料N011の場合は、荷重が過大になって押
出し装置の限界荷重値である 400トンを超えたため
、最後まで押出し加工ができず、また試料4γ6につい
ては、加工中に荷重一時間曲線に波打ちが生じた。この
波打ちは、第3図に示すように、HI P444に亀裂
が発生し、その間に空洞6が生じる場合にあられれるも
のである。
第4図は、各種加工度(断面減少率)と各種温度で押出
し加工を行った結果を示し、限界曲線Cの右上側でなけ
れば、HIP材に損傷を与えることなく、所期の押出し
加工を行うことができないことを表わしている。今、限
界曲線Cの右上側、且つ低温側での押出1加工を行うと
、HIP材の内部に加工による残留応力が蓄積されて硬
化し、例えば、前記HIP材では440程度のビッカー
スかたさしか得られないが、押出し加工を行った試料(
加工度80%、加工温度1000℃)では、第5図に示
すようなビッカースかたさを得ることができた。
し加工を行った結果を示し、限界曲線Cの右上側でなけ
れば、HIP材に損傷を与えることなく、所期の押出し
加工を行うことができないことを表わしている。今、限
界曲線Cの右上側、且つ低温側での押出1加工を行うと
、HIP材の内部に加工による残留応力が蓄積されて硬
化し、例えば、前記HIP材では440程度のビッカー
スかたさしか得られないが、押出し加工を行った試料(
加工度80%、加工温度1000℃)では、第5図に示
すようなビッカースかたさを得ることができた。
同図においては、(イ)はその下方に図示した測定結果
との関係で、試料の長さ方向における測定位置を、また
(口)は試料の横断面におけるかたさ測定位1’(A
、 13.、 C)を示しており、この測定結果から、
試料の長さ方向には測定値のばらつきが少ないが、半径
方向にはかたさに変化のあることがわかる。
との関係で、試料の長さ方向における測定位置を、また
(口)は試料の横断面におけるかたさ測定位1’(A
、 13.、 C)を示しており、この測定結果から、
試料の長さ方向には測定値のばらつきが少ないが、半径
方向にはかたさに変化のあることがわかる。
なお、上述の押出し加工を、比較的高い温度条件、即ち
再結晶温度に近い温度で行うと、加工により蓄積された
エネルギが開放されて、材料の硬化が不十分になる。
再結晶温度に近い温度で行うと、加工により蓄積された
エネルギが開放されて、材料の硬化が不十分になる。
第6図は、上述したところによって得られた材料から試
験片を作成して、各種試験温度での引張強さを測定した
結果を示している。この測定結果によれば、例えば、前
記HIP材では、400℃において1347.5MPa
(137,5kgf/mm’ ) 、 600℃にお
いて1157.4MPa(118kgf/mrrrl)
、 750℃において1190.7MPa(121,
5kgf/mrn” ) I、か得られていないが、加
工度80%、加工温度1000℃の材料では、600℃
において11397.4MPa(173kgf/mrn
” ) 、 750℃において1397.5MPa(1
42,5kgf/am″)の引張強度を得ることができ
た。これは前記目標値、即ち780℃において180k
gf/urn’ (15f18MPa)以上という値に
ほぼ近いものである。
験片を作成して、各種試験温度での引張強さを測定した
結果を示している。この測定結果によれば、例えば、前
記HIP材では、400℃において1347.5MPa
(137,5kgf/mm’ ) 、 600℃にお
いて1157.4MPa(118kgf/mrrrl)
、 750℃において1190.7MPa(121,
5kgf/mrn” ) I、か得られていないが、加
工度80%、加工温度1000℃の材料では、600℃
において11397.4MPa(173kgf/mrn
” ) 、 750℃において1397.5MPa(1
42,5kgf/am″)の引張強度を得ることができ
た。これは前記目標値、即ち780℃において180k
gf/urn’ (15f18MPa)以上という値に
ほぼ近いものである。
また、第7図は上記両材料についての伸びを示すもので
あるが、HIP材では、600℃で3%、760℃で6
%の伸びしか得られないのに対し、上記押出し加工を行
った材料では、800℃前後で16.5%、 760℃
で20%の伸びを得ることができた。これは、−広目標
値を達成したものといえる。
あるが、HIP材では、600℃で3%、760℃で6
%の伸びしか得られないのに対し、上記押出し加工を行
った材料では、800℃前後で16.5%、 760℃
で20%の伸びを得ることができた。これは、−広目標
値を達成したものといえる。
さらに、第8図においては、ビッカースかたさと引張強
さの関係を示している。これらのビッカースかたさ及び
引張強さは、一般的に比例的関係にあるものと考えられ
る。而して、上述した各種試験に用いた押出し加工材の
試験片は、第5図におけるC部分を主体とするものであ
り、従ってそのC部分よりもビッカースかたさが大きい
A部分のみにより試験片を作成したとすれば、予!!値
として表示したようなかたさと引張強さをもつ材料が得
られる筈であり、これを第6図中に表示すると、同図に
鎖線で示したような性能が得られるものと考えられ、こ
れは目標値を十分に達成したものとなる。
さの関係を示している。これらのビッカースかたさ及び
引張強さは、一般的に比例的関係にあるものと考えられ
る。而して、上述した各種試験に用いた押出し加工材の
試験片は、第5図におけるC部分を主体とするものであ
り、従ってそのC部分よりもビッカースかたさが大きい
A部分のみにより試験片を作成したとすれば、予!!値
として表示したようなかたさと引張強さをもつ材料が得
られる筈であり、これを第6図中に表示すると、同図に
鎖線で示したような性能が得られるものと考えられ、こ
れは目標値を十分に達成したものとなる。
なお、上述した加工材は、再結晶開始温度である100
0℃程度において使用すると、残留応力が消去されて強
度が低下するおそれがあるため、それよりも十分に低い
温度、例えば600〜800℃程度において使用するこ
とが必要である。
0℃程度において使用すると、残留応力が消去されて強
度が低下するおそれがあるため、それよりも十分に低い
温度、例えば600〜800℃程度において使用するこ
とが必要である。
第1図は本発明によるHIP材の押出し加工態様を説明
するための断面図、第2図は本発明の実施例についての
荷重一時間曲線及び加工形状を示す説明図、第3図は押
出し加工が不良状態で行われた状態を示す断面図、第4
図は各種加工度と温度でHIP材の押出し加工を行った
結果を示す線図、第5図は押出し加工したHIP材のビ
ッカースかたさについての測定結果を示す線図、第6図
及び第7図は押出し加工材の引張強さ及び伸びについて
の測定結果を示す線図、第8図はビッカースかたさと引
張強さとの関係を示す線図である。 第1riA 第3図 第4図 杵命シにり率Rel’ム ピッ刀−又p\たlHv ミ 譬 ′第B図 拡、験’、HT//C”” 第7図 払蕪温皮暮
するための断面図、第2図は本発明の実施例についての
荷重一時間曲線及び加工形状を示す説明図、第3図は押
出し加工が不良状態で行われた状態を示す断面図、第4
図は各種加工度と温度でHIP材の押出し加工を行った
結果を示す線図、第5図は押出し加工したHIP材のビ
ッカースかたさについての測定結果を示す線図、第6図
及び第7図は押出し加工材の引張強さ及び伸びについて
の測定結果を示す線図、第8図はビッカースかたさと引
張強さとの関係を示す線図である。 第1riA 第3図 第4図 杵命シにり率Rel’ム ピッ刀−又p\たlHv ミ 譬 ′第B図 拡、験’、HT//C”” 第7図 払蕪温皮暮
Claims (1)
- 1、Ni超耐熱合金の粉末を高温で加圧することにより
固化し、それを残留応力が残る温度範囲内で塑性加工し
て加工硬化させることにより、強度及び延性を高めたN
i基超耐熱合金を得ることを特徴とするNi基超耐熱合
金の高強度・高延性化方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2505785A JPS61186460A (ja) | 1985-02-12 | 1985-02-12 | Ni基超耐熱合金の高強度・高延性化方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2505785A JPS61186460A (ja) | 1985-02-12 | 1985-02-12 | Ni基超耐熱合金の高強度・高延性化方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS61186460A true JPS61186460A (ja) | 1986-08-20 |
JPS6328981B2 JPS6328981B2 (ja) | 1988-06-10 |
Family
ID=12155292
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2505785A Granted JPS61186460A (ja) | 1985-02-12 | 1985-02-12 | Ni基超耐熱合金の高強度・高延性化方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS61186460A (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH01272435A (ja) * | 1988-04-26 | 1989-10-31 | Toshiba Mach Co Ltd | 押出成形機用工具の製造方法 |
-
1985
- 1985-02-12 JP JP2505785A patent/JPS61186460A/ja active Granted
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH01272435A (ja) * | 1988-04-26 | 1989-10-31 | Toshiba Mach Co Ltd | 押出成形機用工具の製造方法 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPS6328981B2 (ja) | 1988-06-10 |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
EXPY | Cancellation because of completion of term |