JPS61217545A - ニツケルベースのマトリクスを有する単結晶合金 - Google Patents

ニツケルベースのマトリクスを有する単結晶合金

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JPS61217545A
JPS61217545A JP61048174A JP4817486A JPS61217545A JP S61217545 A JPS61217545 A JP S61217545A JP 61048174 A JP61048174 A JP 61048174A JP 4817486 A JP4817486 A JP 4817486A JP S61217545 A JPS61217545 A JP S61217545A
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リユツク・ジエラール・レミ
ジヤン‐マルク・クレマン・テレ
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Safran Aircraft Engines SAS
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Societe Nationale dEtude et de Construction de Moteurs dAviation SNECMA
SNECMA SAS
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C30CRYSTAL GROWTH
    • C30BSINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
    • C30B11/00Single-crystal growth by normal freezing or freezing under temperature gradient, e.g. Bridgman-Stockbarger method
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C30CRYSTAL GROWTH
    • C30BSINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
    • C30B29/00Single crystals or homogeneous polycrystalline material with defined structure characterised by the material or by their shape
    • C30B29/10Inorganic compounds or compositions
    • C30B29/52Alloys

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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】 本発明はニッケルベースのマトリクスを有し、炭素、ホ
ウ素又はジルコニウムは故意に添加しない単結晶合金に
係る。
この種の合金は例えば仏国特許公開第2557598号
又は欧州特許出願公開第0063511号によって知ら
れている。
本発明の目的は、より高い固相線(solidua)温
度(1325℃を越える)を有すると共に固相線温度と
γ′相溶解度曲Ii!ii (solvus )温度と
の間に熱処理可能な間隔を保持するような、単結晶鋳造
に適した前述タイプ合金の新規なグループを提供するこ
とにある。このような合金は更K、疲労強さくfati
gue strength ) K関して有利な機械的
性質を有し、そのため航空分野での使用、より特定的1
cはタービンの入口案内ノズル羽根の製造に特に適して
いる。
本発明では前述の目的を、下記の組成(重量%)Co 
    0〜  10  % Cr     5  〜  7 % Mo     1.5   、、/2.5%W    
 8.5   、、  12.5%Ta     O”
w   6.5条 Al     5   、V7  % を有し、下記の原子−の合計 0.005Co +0.036Cr+ 0.052Mo
+ 0.066W+ 0.026AI+0.116N)
+ 0.049Taが1以下であシ、且つチタンを含ま
ない合金によって達成する。
特にチタンを含む他の合金グループとの比較を可能にす
るためには、チタンの原子−に乗算係数(multiP
l)ring coefficient) 0.078
を与えて前記関係を適用しなければならない。
ここで問題にしている糧類の合金にタングステンを導入
するとr′相が安定する。大量な1次相(primar
y phase )の沈殿を回避すべく原子の合計Ta
 + W + Mo + Nbは5.9から6.3の間
に維持するのが好ましい。
コバルトを添加すると液相線及び固相線の温度ズa コバルトはr′相へ6固溶化に戻す為の窓(windo
w)を拡大し、そのため熱処理の実施が容易になる。
温度の低下に係る効果を考慮する場合にはチタンよりア
ルミニウムを添加する方が好ましい。アルミニウムの前
記効果はチタンの効果より明らかに小さいからである。
例えば前述の原子組成間の関係においては、この効果を
表わすチタンの係数はアルミニウムのそれの約3倍であ
る。このような理由から、本発明の合金はチタンを含ま
ない。
温度は殆んど変化しない。第2図はタングステンの量を
11重量%にした時のグラフである。ニオブ(やはりγ
′相を発生させる)K代えてタンタルを用いると固相線
温度が15から20℃上昇するという点で有利である。
但しタンタルの量は、固相線の温度が実質的に低下する
のを回避すべく、6.5重量%以下に維持するのが好ま
しい。このタンタル臨界量はタングステン量の関数であ
るため、タングステンが11重量%の場合には前記臨界
量を5.5に減少しなければならない(第2図参照)。
硬化用元素(element durcissant)
たるモリブデンの含量は、ニッケルマ) IJクス内で
優先的偏析(preferential lIegre
gation )を生起させ、該マトリクスの強度を増
加させる目的で決定される。
−例として、本発明の3種類の合金N1.B。
Fを特に綿密に調べた。これら合金の組成を表1に示す
。この表では量を重量%と原子%(括弧内)販の単結晶
合金Mar M 200 、0MSX2 、 SRR9
9と比較した。
単結晶状に形成された本発明の合金はその諸性質を最適
化するのく適した一連の熱処理にかけられる。
る。この処理は固相線温度より低い1300Cから13
20 Cの間の温度で1時間から3時間実施し、きさけ
0.3μmである。
更に1ioo cで3時間から10時間に及ぶ処理と、
850Cで15時間から25時間に及ぶ処理とを行なう
とγ′相が析出する(合金N1の全熱処理完了移に得ら
れるγ′析出物の大きさは0.4μmである)。
合金N1を900 C及び1000 tl:’で少サイ
クル数疲労(与えられる変形の総量で表わす)テストに
かけた(ma a図及び第4図参照)。この合金は90
0Cでは、高温少サイクル数疲労及び熱疲労に関して優
れた性質を示すことで知られている柱状組織を有するM
ARM200Hfと比べて5倍の耐久時間を示した。=
3b図は合計1,2チの変形を加えた時の900Cでの
少サイクル数疲労の比較結果を示すが、このグラフから
明らかなように本発明の合金N1は米国特許第4174
964号の実施例3に該当する商品名PD21で全知の
別の合金に比べても優れている。
これらのテストは処理済の、但し露出状態のテスト片に
関して実施した。
最高温度1100Cのフレームゾーン内で熱疲労テスト
を行なった。第5図は本発明の合金N1.B。
Fと他の柱状組織合金(MARM 200 Hf 、ル
ネ(几end) 125 )又は等方性組織合金(IN
loo)とに関して得られた結果を示している。このグ
ラフでも亀裂その他の欠陥がサイクル数1000以下で
は発生しないという本発明の合金の優秀性が立証されて
いる。
第6図及び第7図は変形を加えて900C及び1000
 Cで行なった少サイクル数疲労テストの結果を示す。
いずれの温度でも単結晶構造のMarM200を参照合
金として用いた。これらの曲線は加えられた総合変形の
関数としての破壊サイクル数を表わす。900 Cでは
、本発明の合金グループに近い組成を有するが本発明の
合金ではない合金N5もテストした。
合金  Ni   Cr   Mo  W   Ta 
  AlN3  ベース  7.5   211  4
    にの合金に関して得られる特性は、本発明の合
金グループに属する類似の合金N1よシ劣る。
本出願人等が行なったこれら一連のテストは、本発明の
合金グループが熱疲労と少すイクル数疲労強さとに関し
て大幅に改善された性質を有し、且つ固相線温度も所望
通りよシ高いことを示している。
表  1 NI       B        F’重量嗟・原
子チ 重量%・原子釜 重量%・原子チCo   ’O
(0)   5 (5,14)   5 (5,14)
Cr    6(6,85)   6 (6,99) 
  6 (6,99)Mo    2(1,24)  
 2 (1,26)   2 (1,26)AI   
 6(13,2’)   6 (13,48)   6
 (13,48)W   11(3,55)   11
 (3,62)   9 (2,96)Nb   1.
8(1,15)   O(0)   0(0)Ta  
  O(0)   4(1,34)   6 (2,0
1)Ni残9  残シ   残シ (C)   (C)     CJ:)Nl   13
9B   1330   1270B    1408
  1350   1282F    1390  1
340   1295MarM200 1350  1
240   1200CMSX2 1375  132
5   12658R1’L99 1370  130
5   1260の温度(縦座標)に対するクロム量(
横座標に重f!′−で示す)の効果を示すグラフ、第2
図はタンタル量の効果を示す第1図と同様のグラフ、M
arM200とに関する900 Cでのマンソン・コフ
イy (Manson Coff1n )の耐久曲線で
あって、を示すグラフ、第3b図は本発明の合金と別の
市販合金PD 21とに関して1.2%の合計変形量Δ
aTで行ったテストの結果を表わし、横座標に破壊サイ
クル数Nfを示す第3a図と同様のグラフ、第4図は温
度を1000 Cにした場合の第3図と同様のグラフ、
第5図は熱疲労に関して本発明の合金と、3種類の市販
合金即ち等に疵ス前のサイクル数を示すグラフ、第6図
及び第7図は夫々900及び1000 Cでの変形を加
えた時の少サイクル数疲労に関して本発明の合金と、本
発明に近い合金と、市販の単結晶構造合金MarM20
0との間の比較を表わし、付加した合計変形1Δ1Tを
撓座律に示し、その関数としての耐久時間Nfを横座標
に示すグラフである。

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)ニッケルベースのマトリクスを有し、炭素、ホウ
    素又はジルコニウムは故意に添加されず、下記の重量組
    成 Co0〜10% Cr5〜7% Mo1.5〜2.5% W8.5〜12.5% Ta0〜6.5% Al5〜7% Nb0〜2% Ni100%に対する残り を有し、更に原子%の合計 0.005Co+0.036C+0.052Mo+0.
    066W+0.026Al+0.116Nb+0.04
    9Taが1以下であり、且つチタンを含まない単結晶合
    金。
  2. (2)原子%の合計Ta+W+Mb+Nbが5.9から
    6.3の間である特許請求の範囲第1項に記載の合金。
  3. (3)下記の重量組成 Co0 Cr6 Mo2 Al6 W11 Nb1.8 Ta0 Ni残り を有する特許請求の範囲第1項に記載の合金。
  4. (4)下記の重量組成 Co5 Cr6 Mo2 Al6 W11 Nb0 Ta4 Ni残り を有する特許請求の範囲第1項に記載の合金。
  5. (5)下記の重量組成 Co5 Cr6 Mo2 Al6 W9 Nb0 Ta6 Ni残り を有する特許請求の範囲第1項に記載の合金。
  6. (6)γ′相を全面的に固溶体に出現させるための高温
    熱処理と、γ′相を析出するための焼入れと、2回の再
    加熱とに順次かけられる特許請求の範囲第1項に記載の
    合金。
  7. (7)γ′相を、固溶体に出現させるための熱処理に1
    300℃から1320℃の温度で1時間から3時間かけ
    られ、2回の再加熱処理として1100℃で3から10
    時間、850℃の温度で15から25時間処理される特
    許請求の範囲第6項に記載の合金。
JP61048174A 1985-03-06 1986-03-05 ニツケルベースのマトリクスを有する単結晶合金 Granted JPS61217545A (ja)

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FR8503267A FR2578554B1 (fr) 1985-03-06 1985-03-06 Alliage monocristallin a matrice a base de nickel
FR8503267 1985-03-06

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JPS61217545A true JPS61217545A (ja) 1986-09-27
JPH0573815B2 JPH0573815B2 (ja) 1993-10-15

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EP (1) EP0194925B1 (ja)
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EP0194925A1 (fr) 1986-09-17
EP0194925B1 (fr) 1988-12-14
JPH0573815B2 (ja) 1993-10-15
FR2578554A1 (fr) 1986-09-12
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