JPS62112746A - 合金組成物及び熱処理された単結晶超合金物品の製造方法 - Google Patents
合金組成物及び熱処理された単結晶超合金物品の製造方法Info
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- JPS62112746A JPS62112746A JP61258079A JP25807986A JPS62112746A JP S62112746 A JPS62112746 A JP S62112746A JP 61258079 A JP61258079 A JP 61258079A JP 25807986 A JP25807986 A JP 25807986A JP S62112746 A JPS62112746 A JP S62112746A
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C30—CRYSTAL GROWTH
- C30B—SINGLE-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
- C30B11/00—Single-crystal growth by normal freezing or freezing under temperature gradient, e.g. Bridgman-Stockbarger method
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C30—CRYSTAL GROWTH
- C30B—SINGLE-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
- C30B29/00—Single crystals or homogeneous polycrystalline material with defined structure characterised by the material or by their shape
- C30B29/10—Inorganic compounds or compositions
- C30B29/52—Alloys
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- Inorganic Chemistry (AREA)
- Turbine Rotor Nozzle Sealing (AREA)
- Physical Vapour Deposition (AREA)
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、ニッケル基超合金に係り、特にガスタービン
エンジンに使用される単結晶ニッケル基超合金に係る。
エンジンに使用される単結晶ニッケル基超合金に係る。
従来の技術
ニッケル基超合金は長年に亙り広範囲に研究されている
。その結果苛酷な使用条件下に於て好ましい種々の特性
を発揮する多数の合金が開発されている。ニッケル基超
合金はその特性が優れていることからガスタービンエン
ジンに於て広範囲に使用されている。下記の米国特許は
ガスタービンエンジンの工業界に於て使用されるよう開
発された幾つかのニッケル基合金を開示している。
。その結果苛酷な使用条件下に於て好ましい種々の特性
を発揮する多数の合金が開発されている。ニッケル基超
合金はその特性が優れていることからガスタービンエン
ジンに於て広範囲に使用されている。下記の米国特許は
ガスタービンエンジンの工業界に於て使用されるよう開
発された幾つかのニッケル基合金を開示している。
米国特許第４，２２２，７９４号には、高温に於ける好
ましい機械的特性、耐酸化性、耐高温腐食性を有する単
結晶ニッケル基超合金が記載されている。この合金の組
成は４．５〜６．Ｏｗｔ％Ｃｒ、０．０〜７．Ｏｗｔ％
Ｃｏ、１．７〜２．３ｗｔ％Ｍｏ、４．０〜６．Ｏｗｔ
％Ｗ、１．０〜５．０ｗｔ％Ｒｅ、５．０〜５．８ｗｔ
％Ａｌ、０．８〜１゜５ｗｔ％Ｔｉ、５．５〜５．８ｗ
ｔ％Ｔａ、Ｑ、２〜０．６ｗｔ％Ｖ１残部Ｎｉである。
ましい機械的特性、耐酸化性、耐高温腐食性を有する単
結晶ニッケル基超合金が記載されている。この合金の組
成は４．５〜６．Ｏｗｔ％Ｃｒ、０．０〜７．Ｏｗｔ％
Ｃｏ、１．７〜２．３ｗｔ％Ｍｏ、４．０〜６．Ｏｗｔ
％Ｗ、１．０〜５．０ｗｔ％Ｒｅ、５．０〜５．８ｗｔ
％Ａｌ、０．８〜１゜５ｗｔ％Ｔｉ、５．５〜５．８ｗ
ｔ％Ｔａ、Ｑ、２〜０．６ｗｔ％Ｖ１残部Ｎｉである。
米国特許第４，３７１．４０４号には、６．５〜８．２
ｗｔ％Ｃｒ、３．０〜８．Ｏｗｔ％Ｃｏ、１゜７〜２
、 ３ ｗｔ％ＭＯ１３，０〜５．Ｏｗｔ％Ｗ１３゜０
ｗｔ％までのＲｅ、４．５〜５．５ｗｔ％Ａ１．０゜７
〜１．５ｗｔ％Ｔ ｉ １１０．０〜１３． ５ｗｔ９
６Ｔａ、残部Ｎｉなる組成を有する単結晶ニッケル基超
合金が記載されている。
ｗｔ％Ｃｒ、３．０〜８．Ｏｗｔ％Ｃｏ、１゜７〜２
、 ３ ｗｔ％ＭＯ１３，０〜５．Ｏｗｔ％Ｗ１３゜０
ｗｔ％までのＲｅ、４．５〜５．５ｗｔ％Ａ１．０゜７
〜１．５ｗｔ％Ｔ ｉ １１０．０〜１３． ５ｗｔ９
６Ｔａ、残部Ｎｉなる組成を有する単結晶ニッケル基超
合金が記載されている。
単結晶ニッケル基超合金に関する従来技術の現状を示す
他の特許として、米国特許第４，１１６゜７２３号及び
同第４，４０２，７７２号がある。
他の特許として、米国特許第４，１１６゜７２３号及び
同第４，４０２，７７２号がある。
また柱状晶のニッケル基超合金に関する特許として、例
えば米国特許第３，５２６，４９９号、同第３．８８７
，３６３号、同第３．９０４，４０２号、同３，９４４
，４１６号、同第４，１６９．７４２号、同第４，２８
４，４３０号、同第４．２９２，０７６号、同第４．３
８８，１２４号、同第４，５２２，６６４号、同第２９
，９２０号がある。これらの超合金組成物はＣ，Ｂ５Ｚ
ｒの如き結晶粒界強化元素を含有している。本発明のニ
ッケル基超合金の如き単結晶ニッケル基超合金はかかる
結晶粒界強化元素が含まれていない場合に好ましい機械
的特性を発揮する。
えば米国特許第３，５２６，４９９号、同第３．８８７
，３６３号、同第３．９０４，４０２号、同３，９４４
，４１６号、同第４，１６９．７４２号、同第４，２８
４，４３０号、同第４．２９２，０７６号、同第４．３
８８，１２４号、同第４，５２２，６６４号、同第２９
，９２０号がある。これらの超合金組成物はＣ，Ｂ５Ｚ
ｒの如き結晶粒界強化元素を含有している。本発明のニ
ッケル基超合金の如き単結晶ニッケル基超合金はかかる
結晶粒界強化元素が含まれていない場合に好ましい機械
的特性を発揮する。
発明の開示
本発明は、高温に於て使用されるに適した超合金、特に
ガスタービンエンジンに使用されるに適した単結晶ニッ
ケル基超合金に関するものである。
ガスタービンエンジンに使用されるに適した単結晶ニッ
ケル基超合金に関するものである。
本発明の合金は優れたクリープ強さ、安定な微細組織、
良好な耐酸化性及び耐高温腐食性を有している。本発明
の合金の組成は４．０〜５．５ｗｔ％Ｃｒ、７．５〜１
２．０ｗｔ％Ｃ０１１，５〜２゜５Ｍｏ、１．０〜６．
Ｏｗｔ％Ｗ、２．０〜４．Ｏｗｔ％Ｒｅ ｓ ４− ５
〜５− ５ ｗｔ％Ａｌ、０．５〜１゜５ｗｔ％Ｔ ｉ
ｓ ８． ０〜１２． ０ｗｔ９６Ｔ ａ、残部実質
的にＮｉである。また本発明の合金はＶ及びＨｆの少量
の添加物を含んでいる。また本発明の合金はＢ、Ｃｂ、
Ｃ５又はＺｒの如き元素を故意には含有していないが、
これらの元素が不純物として存在していてもよい。
良好な耐酸化性及び耐高温腐食性を有している。本発明
の合金の組成は４．０〜５．５ｗｔ％Ｃｒ、７．５〜１
２．０ｗｔ％Ｃ０１１，５〜２゜５Ｍｏ、１．０〜６．
Ｏｗｔ％Ｗ、２．０〜４．Ｏｗｔ％Ｒｅ ｓ ４− ５
〜５− ５ ｗｔ％Ａｌ、０．５〜１゜５ｗｔ％Ｔ ｉ
ｓ ８． ０〜１２． ０ｗｔ９６Ｔ ａ、残部実質
的にＮｉである。また本発明の合金はＶ及びＨｆの少量
の添加物を含んでいる。また本発明の合金はＢ、Ｃｂ、
Ｃ５又はＺｒの如き元素を故意には含有していないが、
これらの元素が不純物として存在していてもよい。
本発明の合金は公知の鋳造法により単結晶の形態にて製
造され、鋳物は高温度に１川熱されることによって均質
化又は溶体化され、ガンマプライム強化相Ｎ ｌ ３
（Ａ Ｉ ＋ Ｔ ｉ）が溶体化温度より冷却される
際に析出する。
造され、鋳物は高温度に１川熱されることによって均質
化又は溶体化され、ガンマプライム強化相Ｎ ｌ ３
（Ａ Ｉ ＋ Ｔ ｉ）が溶体化温度より冷却される
際に析出する。
本発明の合金は下記の如く処理されると優れた特性の組
合せを有するようになる。高温度に於ける機械的強さ、
耐酸化性、及び耐高温腐食性を含むこれらの特性の組合
せにより、本発明の合金はガスタービンエンジンの高温
セクションに於て使用されるに適した合金となっている
。
合せを有するようになる。高温度に於ける機械的強さ、
耐酸化性、及び耐高温腐食性を含むこれらの特性の組合
せにより、本発明の合金はガスタービンエンジンの高温
セクションに於て使用されるに適した合金となっている
。
以下に添付の図を参照しつつ、本発明を実施例について
詳細に説明する。
詳細に説明する。
実施例
本発明は優れた特性の組合せを有するニッケル基超合金
に関するものである。本発明の合金は単結晶の形態にて
使用されるに有用なものである。
に関するものである。本発明の合金は単結晶の形態にて
使用されるに有用なものである。
合金を単結晶に形成することは本発明の一つの重要な局
面であるが、単結晶に形成するための厳密な方法及びそ
の詳細は重要ではない。本発明の合金を単結晶に形成す
るために採用されてよい凝固法か米国特許第３，４９４
．７０９号に記載されている。
面であるが、単結晶に形成するための厳密な方法及びそ
の詳細は重要ではない。本発明の合金を単結晶に形成す
るために採用されてよい凝固法か米国特許第３，４９４
．７０９号に記載されている。
本発明の合金の広い組成範囲が下記の表１に示されてい
る。また表１には上述の広い範囲内に含まれる二つの好
ましい組成物が示されている。これらの組成物はこれ以
降合金３０７及び合金３１１と呼ばれる。これらの合金
はＢ、Ｃｂ％Ｃ１又はＺｒを故意には含有していないが
、これらの元素が表１に示された濃度にて不純物として
存在していてもよい。また表１はガスタービンエンジン
に現在使用されており実験室での試験に於て本発明の合
金と比較された二つのニッケル基超合金の組成も示して
いる。・表１に於てＰＷＡ１４２２にて示された合金は
柱状晶の微細組織を有しており、ＰＷＡ１４８０にて示
された合金は単結晶の微細組織を有している。ＰＷＡ１
４８０はガスタービンエンジンに現在使用されているエ
ーロフォイルを製造するための材料として本願出願人が
知っている最も強力な合金のうちの一つである。
る。また表１には上述の広い範囲内に含まれる二つの好
ましい組成物が示されている。これらの組成物はこれ以
降合金３０７及び合金３１１と呼ばれる。これらの合金
はＢ、Ｃｂ％Ｃ１又はＺｒを故意には含有していないが
、これらの元素が表１に示された濃度にて不純物として
存在していてもよい。また表１はガスタービンエンジン
に現在使用されており実験室での試験に於て本発明の合
金と比較された二つのニッケル基超合金の組成も示して
いる。・表１に於てＰＷＡ１４２２にて示された合金は
柱状晶の微細組織を有しており、ＰＷＡ１４８０にて示
された合金は単結晶の微細組織を有している。ＰＷＡ１
４８０はガスタービンエンジンに現在使用されているエ
ーロフォイルを製造するための材料として本願出願人が
知っている最も強力な合金のうちの一つである。
本発明の合金３０７、合金３１１及び現在使用されてい
る合金ＰＷＡ１４２２、ＰＷＡ１４８０について種々の
試験条件にてクリープ破断試験が行われた。これらの試
験の結果を下記の表２に示す。この表２より解る如く、
破断寿命の点について見れば、合金３０７は全ての試験
条件に於てＰＷＡ １４２２の約７倍の寿命を有してお
り、また全ての試験条件に於てＰＷＡ１４８０の約２．
５倍の寿命を有している。また表２は合金３１１がＰＷ
Ａ１４２２の約９倍の寿命を存し、またｐｗＡ１４８０
の３倍以上の寿命を有していることを示している。１％
クリープまでの時間については、本発明の合金は上述の
如く破断寿命に優れていることと同様、合金ＰＷＡ１４
２２及びＰＷＡ１４８０よりも優れた強度を有している
。
る合金ＰＷＡ１４２２、ＰＷＡ１４８０について種々の
試験条件にてクリープ破断試験が行われた。これらの試
験の結果を下記の表２に示す。この表２より解る如く、
破断寿命の点について見れば、合金３０７は全ての試験
条件に於てＰＷＡ １４２２の約７倍の寿命を有してお
り、また全ての試験条件に於てＰＷＡ１４８０の約２．
５倍の寿命を有している。また表２は合金３１１がＰＷ
Ａ１４２２の約９倍の寿命を存し、またｐｗＡ１４８０
の３倍以上の寿命を有していることを示している。１％
クリープまでの時間については、本発明の合金は上述の
如く破断寿命に優れていることと同様、合金ＰＷＡ１４
２２及びＰＷＡ１４８０よりも優れた強度を有している
。
添付の図は表２に示されたデータが３００時間の破断寿
命に平準化された場合のデータを示すグラフである。こ
の図に於て、３００時間内に標本を破断させるための応
力が試験時間の関数としてプロットされている。合金３
０７は１７２．３７ＭＰ ａ （２５ｋｓｉ）に於てＰ
ＷＡ １４２２よりも約５３℃（９５°Ｆ）優れており
、また１７２．３７ Ｍ Ｐ ａ （２５ｋｓｉ）に於
てＰＷＡ１４８０よりも２８°Ｃ（５０°Ｆ）優れてい
る。同様に合金３１１は１７２． ３７ＭＰ ａ （２
５ｋｓｌ）に於てｐｗＡ１４２２よりも約６１℃（１１
０°Ｆ）ｌ！ｊｋれており、また１７２．３７ＭＰａ
（２５ｋｓｌ）に於てＰＷＡ１４８０よりも３６℃（６
５°Ｆ）優れている。尚１７２．３７ＭＰａ （２５ｋ
ｓｉ）のレベルは、ガスタービンエンジンのＫ ？Ｂセ
クションに於てタービンのエーロフォイルが受ける定常
的な応力に近似させるために使用されてよい応力である
。
命に平準化された場合のデータを示すグラフである。こ
の図に於て、３００時間内に標本を破断させるための応
力が試験時間の関数としてプロットされている。合金３
０７は１７２．３７ＭＰ ａ （２５ｋｓｉ）に於てＰ
ＷＡ １４２２よりも約５３℃（９５°Ｆ）優れており
、また１７２．３７ Ｍ Ｐ ａ （２５ｋｓｉ）に於
てＰＷＡ１４８０よりも２８°Ｃ（５０°Ｆ）優れてい
る。同様に合金３１１は１７２． ３７ＭＰ ａ （２
５ｋｓｌ）に於てｐｗＡ１４２２よりも約６１℃（１１
０°Ｆ）ｌ！ｊｋれており、また１７２．３７ＭＰａ
（２５ｋｓｌ）に於てＰＷＡ１４８０よりも３６℃（６
５°Ｆ）優れている。尚１７２．３７ＭＰａ （２５ｋ
ｓｉ）のレベルは、ガスタービンエンジンのＫ ？Ｂセ
クションに於てタービンのエーロフォイルが受ける定常
的な応力に近似させるために使用されてよい応力である
。
かくして添付の図は本発明の合金が現在使用されている
二つのニッケル基超合金よりも優れたクリープ強さを冑
していることを示している。
二つのニッケル基超合金よりも優れたクリープ強さを冑
していることを示している。
ガスタービンエンジンに超合金を使用することを制限す
る一つの因子は酸化及び高温腐食による劣化である。か
かる劣化はエンジンの非常に苛酷な環境により惹起こさ
れる。大抵の超合金の表面には酸化及び高温腐食を制限
する被覆が施されているが、エンジンの設計者は環境に
よる攻撃に対する固有の耐性を有しない基体材料はｑ用
ではないことを従来より認識している。従って超合金組
成物は機械的特性と環境による攻撃に対する耐性との好
ましい組合せを有するよう調製される。
る一つの因子は酸化及び高温腐食による劣化である。か
かる劣化はエンジンの非常に苛酷な環境により惹起こさ
れる。大抵の超合金の表面には酸化及び高温腐食を制限
する被覆が施されているが、エンジンの設計者は環境に
よる攻撃に対する固有の耐性を有しない基体材料はｑ用
ではないことを従来より認識している。従って超合金組
成物は機械的特性と環境による攻撃に対する耐性との好
ましい組合せを有するよう調製される。
本発明の合金の耐酸化性を判定すべく、被覆されていな
い試験標本が２９分間に亙り１１４９℃（２１００°Ｆ
）に加熱され１分間強制空冷される冷熱試験に付された
。これらの試験は合金３０７、ＰＷＡ１４２２、及びＰ
ＷＡ１４８０について行われ、試験の結果基体に２５μ
ｍ （０，００１ｉｎｃｈ）の酸化劣化が生じる時間
の点で見て、合金３０７はＰＷＡ １４２２の約２．６
倍の耐酸化性を有し、ＰＷＡ１４８０の約６０％の耐酸
化性を有していることが解った。合金３１１については
酸化試験は行われなかったが、この合金のアルミニウム
含有量が高く、ハフニウム含有量が０．１９６であるの
で、この合金は優れた耐酸化性、恐らくは合金３０７よ
りも一層優れた耐酸化性を有しているものと推測される
。
い試験標本が２９分間に亙り１１４９℃（２１００°Ｆ
）に加熱され１分間強制空冷される冷熱試験に付された
。これらの試験は合金３０７、ＰＷＡ１４２２、及びＰ
ＷＡ１４８０について行われ、試験の結果基体に２５μ
ｍ （０，００１ｉｎｃｈ）の酸化劣化が生じる時間
の点で見て、合金３０７はＰＷＡ １４２２の約２．６
倍の耐酸化性を有し、ＰＷＡ１４８０の約６０％の耐酸
化性を有していることが解った。合金３１１については
酸化試験は行われなかったが、この合金のアルミニウム
含有量が高く、ハフニウム含有量が０．１９６であるの
で、この合金は優れた耐酸化性、恐らくは合金３０７よ
りも一層優れた耐酸化性を有しているものと推測される
。
本発明の合金の被覆されていない状態での耐高温腐食性
を判定すべく、８９９℃（１６５０°Ｆ）にて等温試験
が行われた。高温腐食を促進すべく、各標本は約１１／
ｉのＮａ２ ＳＯ４にて被覆された。これらの試験の結
果、２５μ（１ａ＋ｉｌ）の腐食劣化を生じる時間で見
て、合金３０７はＰＷＡ１４２２の約６０％の被覆され
ていない状態での耐蝕性を肴しており、合金３１１はＰ
ＷＡ １４２２の約４５％の被覆されていない状態での
耐蝕性を有していることが解った。
を判定すべく、８９９℃（１６５０°Ｆ）にて等温試験
が行われた。高温腐食を促進すべく、各標本は約１１／
ｉのＮａ２ ＳＯ４にて被覆された。これらの試験の結
果、２５μ（１ａ＋ｉｌ）の腐食劣化を生じる時間で見
て、合金３０７はＰＷＡ１４２２の約６０％の被覆され
ていない状態での耐蝕性を肴しており、合金３１１はＰ
ＷＡ １４２２の約４５％の被覆されていない状態での
耐蝕性を有していることが解った。
これらの試験によれば、本発明の合金の被覆されていな
い状態での耐環境性は上述の二つの商業的に使用されて
いる合金の耐環境性はど良好ではないが、本発明の合金
はそれらがガスタービンエンジンに使用される場合には
酸化及び腐食に耐する最適の保護を行うべく被覆により
保護される。
い状態での耐環境性は上述の二つの商業的に使用されて
いる合金の耐環境性はど良好ではないが、本発明の合金
はそれらがガスタービンエンジンに使用される場合には
酸化及び腐食に耐する最適の保護を行うべく被覆により
保護される。
かかる保護被覆の最も有用な被覆の一つは米国特許第３
．９２８，０２６号に記載されたＮｉＣ。
．９２８，０２６号に記載されたＮｉＣ。
ＣｒＡＩＹオーバレイ被覆である。
一般にタービンのエーロフォイルは約１０９３”Ｃ（２
０００°Ｆ）の温度に曝され、用途によってはこの温度
よりも高い温度に曝されることがある。
０００°Ｆ）の温度に曝され、用途によってはこの温度
よりも高い温度に曝されることがある。
本発明の合金の微細組織の安定性を判定すべく、１００
時間までの時間に亙り８７１°Ｃ（１６００°Ｆ）、９
８２℃（１８００°Ｆ）、１０９３℃（２０００°Ｆ）
に曝された場合に於ける合金の挙動を評価する試験が行
われた。合金３０７の標本についての金属学的検査によ
れば、上述の温度に曝された後にも合金の物理的性質を
低下させるδ相、μ相、又はラーフエス相の如き好まし
からざる相の析出は生じなかった。上述の温度に曝され
た合金３１１の標本に於ては、９８２℃（１８００°Ｆ
）及び１０９３℃（２０００°Ｆ）に１０００時間曝さ
れた後に上述の如き相が極く僅かに析出していることが
認められた。これらの試験の結果より、本発明の合金は
ガスタービンエンジンのタービンセクションに於てエー
ロフォイルが受ける高温に耐えるに十分な微細組織の安
定性を有していることが解る。
時間までの時間に亙り８７１°Ｃ（１６００°Ｆ）、９
８２℃（１８００°Ｆ）、１０９３℃（２０００°Ｆ）
に曝された場合に於ける合金の挙動を評価する試験が行
われた。合金３０７の標本についての金属学的検査によ
れば、上述の温度に曝された後にも合金の物理的性質を
低下させるδ相、μ相、又はラーフエス相の如き好まし
からざる相の析出は生じなかった。上述の温度に曝され
た合金３１１の標本に於ては、９８２℃（１８００°Ｆ
）及び１０９３℃（２０００°Ｆ）に１０００時間曝さ
れた後に上述の如き相が極く僅かに析出していることが
認められた。これらの試験の結果より、本発明の合金は
ガスタービンエンジンのタービンセクションに於てエー
ロフォイルが受ける高温に耐えるに十分な微細組織の安
定性を有していることが解る。
単結晶の形態をなす本発明の合金の強度は、主として固
容体γ相マトリックス中に金属間化合物であるガンマプ
ライム相Ｎｉ３ （ＡＩ、Ｔｉ）が分散されていること
により得られる。ガンマプライム相の体積率が一定であ
っても、γ相マトリックス中に於けるガンマプライム析
出相の大きさ及び形態を変化させることにより、合金の
強度をかなり変化させることができる。
容体γ相マトリックス中に金属間化合物であるガンマプ
ライム相Ｎｉ３ （ＡＩ、Ｔｉ）が分散されていること
により得られる。ガンマプライム相の体積率が一定であ
っても、γ相マトリックス中に於けるガンマプライム析
出相の大きさ及び形態を変化させることにより、合金の
強度をかなり変化させることができる。
かかる強度の変化は、合金を熱処理してマトリックスと
共にガンマプライムの全て又は一部を溶融させ、次いで
合金が溶体化温度より冷却される際にガンマプライムを
再析出させることによって達成される。単結晶合金を最
適に熱処理し得る度合は合金の初期溶融温度とガンマプ
ライムソルバス温度との間の差の関数である。初期溶融
温度とガンマプライムソルバス温度との間の差が正であ
れば、鋳造された状態に於ける全てのガンマプライム相
を溶体化させること力１できる。この差は少なくとも約
８℃（１５°Ｆ）でなければならない。
共にガンマプライムの全て又は一部を溶融させ、次いで
合金が溶体化温度より冷却される際にガンマプライムを
再析出させることによって達成される。単結晶合金を最
適に熱処理し得る度合は合金の初期溶融温度とガンマプ
ライムソルバス温度との間の差の関数である。初期溶融
温度とガンマプライムソルバス温度との間の差が正であ
れば、鋳造された状態に於ける全てのガンマプライム相
を溶体化させること力１できる。この差は少なくとも約
８℃（１５°Ｆ）でなければならない。
実験室での試験によれば、合金３０７は１３２４’Ｃ（
２４１５°Ｆ）の初期溶融温度を存し、１３１３℃（２
３９５”Ｆ）のガンマプライムソルバス温度を有し、従
って合金３０７は１１℃（２０°Ｆ）の溶体化熱処理温
度範囲を有していることが解った。またこれらの試験に
より、合金３１１は１３１６℃（２４００°Ｆ）の初期
溶融温度を有し、１２９６℃（２３６５°Ｆ）のガンマ
プライムソルバス温度を有し、従って合金３１１は２０
’Ｃ（３５°Ｆ）の溶体化熱処理温度範囲を有している
ことが解った。
２４１５°Ｆ）の初期溶融温度を存し、１３１３℃（２
３９５”Ｆ）のガンマプライムソルバス温度を有し、従
って合金３０７は１１℃（２０°Ｆ）の溶体化熱処理温
度範囲を有していることが解った。またこれらの試験に
より、合金３１１は１３１６℃（２４００°Ｆ）の初期
溶融温度を有し、１２９６℃（２３６５°Ｆ）のガンマ
プライムソルバス温度を有し、従って合金３１１は２０
’Ｃ（３５°Ｆ）の溶体化熱処理温度範囲を有している
ことが解った。
本発明の合金に於ては、°ガンマプライムｔ口は典型的
には立方体状をなしており、熱処理された状態に於てガ
ンマプライム相の平均寸法（立方体の一片の寸法）が約
０．５μ以下ならば、本発明の合金は最適の機械的性質
を有するようになる。がかる微細組織は、ガンマプライ
ムソルバス温度以上であって初期溶融温度よりも低い温
度にて約４時間に亙り溶体化処理を行い、しかる後約１
０９３℃（２０００°Ｆ）まで毎分約６４℃（１１５°
Ｆ）の速度にて冷却させることにより達成される。
には立方体状をなしており、熱処理された状態に於てガ
ンマプライム相の平均寸法（立方体の一片の寸法）が約
０．５μ以下ならば、本発明の合金は最適の機械的性質
を有するようになる。がかる微細組織は、ガンマプライ
ムソルバス温度以上であって初期溶融温度よりも低い温
度にて約４時間に亙り溶体化処理を行い、しかる後約１
０９３℃（２０００°Ｆ）まで毎分約６４℃（１１５°
Ｆ）の速度にて冷却させることにより達成される。
次いで単結晶物品は空冷に等しい速度又はそれよりも速
い速度にて室温にまで冷却される。最後に物品は約８７
１６Ｃ（１６００°Ｆ）にて３２時間に亙る時効処理に
付される。合金３０７については好適な溶体化温度は約
１３２１℃（２４１０°Ｆ）てあり、合金３１１につい
ては好適な溶体化温度は約１２９９９Ｃ（２３７０°Ｆ
）である。
い速度にて室温にまで冷却される。最後に物品は約８７
１６Ｃ（１６００°Ｆ）にて３２時間に亙る時効処理に
付される。合金３０７については好適な溶体化温度は約
１３２１℃（２４１０°Ｆ）てあり、合金３１１につい
ては好適な溶体化温度は約１２９９９Ｃ（２３７０°Ｆ
）である。
以上に於ては本発明を特定の実施例について詳細に説明
したが、本発明はかかる実施例に限定されるものではな
く、本発明の範囲内にて他の種々の実施例が可能である
ことは当業者にとって明らかであろう。
したが、本発明はかかる実施例に限定されるものではな
く、本発明の範囲内にて他の種々の実施例が可能である
ことは当業者にとって明らかであろう。
添付の図は試験温度の関数としてプロットされた平準化
された破断応力データを示しており、本発明の合金を現
在使用されている二つのニッケル基超合金と比較して示
している。 特許出願人 ユナイテッド・チクノロシーズ・コーポ
レイション
された破断応力データを示しており、本発明の合金を現
在使用されている二つのニッケル基超合金と比較して示
している。 特許出願人 ユナイテッド・チクノロシーズ・コーポ
レイション
Claims (2)
- （１）単結晶ニッケル基超合金物品に鋳造されるに適し
た合金組成物にして、実質的に４〜５．５ｗｔ％Ｃｒ、
７．５〜１２ｗｔ％Ｃｏ、１．５〜２．５Ｍｏ、１〜６
ｗｔ％Ｗ、２〜４ｗｔ％Ｒｅ、４．５〜５．５ｗｔ％Ａ
ｌ、０．５〜１．５ｗｔ％Ｔｉ、８〜１２ｗｔ％Ｔａ、
０〜１ｗｔ％Ｖ、０〜０．５ｗｔ％Ｈｆ、０．０〜０．
０１ｗｔ％Ｂ、０．０〜０．２ｗｔ％Ｃｂ、０．０〜０
．０５ｗｔ％Ｃ、０．０〜０．０１ｗｔ％Ｚｒ、残部Ｎ
ｉなる組成を有する合金組成物。 - （２）熱処理された単結晶超合金物品を製造する方法に
して、 実質的に４〜５．５ｗｔ％Ｃｒ、７．５〜１２ｗｔ％Ｃ
ｏ、１．５〜２．５Ｍｏ、１〜６ｗｔ％Ｗ、２〜４ｗｔ
％Ｒｅ、４．５〜５．５ｗｔ％Ａｌ、０．５〜１．５ｗ
ｔ％Ｔｉ、８〜１２ｗｔ％Ｔａ、０〜１ｗｔ％Ｖ、０．
０〜０．５ｗｔ％Ｈｆ、０．０〜０．０１ｗｔ％Ｂ、０
．０〜０．２ｗｔ％Ｃｂ、０．０〜０．０５ｗｔ％Ｃ、
０．０〜０．０１ｗｔ％Ｚｒ、残部Ｎｉなる組成を有す
る組成物を用意する過程と、前記組成物を溶融し凝固さ
せて単結晶物品を製造する過程と、 前記物品を実質的に１２９９〜１３２１℃（２３７０〜
２４１０°Ｆ）の温度にて実質的に４時間に亙り溶体化
する過程と、 前記溶体化温度より毎分少なくとも６４℃（１１５°Ｆ
）の速度にて前記物品を冷却し、これにより０．５μ以
下の平均寸法を有するガンマプライム相を析出させる過
程と、 前記物品を実質的に８７１℃（１６００°Ｆ）にて３２
時間に亙り時効処理する過程と、 を含む方法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US79402585A | 1985-11-01 | 1985-11-01 | |
| US794025 | 1985-11-01 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62112746A true JPS62112746A (ja) | 1987-05-23 |
Family
ID=25161447
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61258079A Pending JPS62112746A (ja) | 1985-11-01 | 1986-10-29 | 合金組成物及び熱処理された単結晶超合金物品の製造方法 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| EP (1) | EP0225837B1 (ja) |
| JP (1) | JPS62112746A (ja) |
| DE (2) | DE3671256D1 (ja) |
| IL (1) | IL80227A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS62267440A (ja) * | 1986-05-13 | 1987-11-20 | ザ ギヤレツト コ−ポレ−シヨン | 単結晶合金製品およびその製造方法 |
| JPH09157811A (ja) * | 1995-06-22 | 1997-06-17 | United Technol Corp <Utc> | ニッケルをベースとする合金 |
| JP2012012705A (ja) * | 2010-06-30 | 2012-01-19 | Alstom Technology Ltd | ニッケル基超合金から成る単結晶部品の製造方法 |
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|---|---|---|---|---|
| US5399313A (en) * | 1981-10-02 | 1995-03-21 | General Electric Company | Nickel-based superalloys for producing single crystal articles having improved tolerance to low angle grain boundaries |
| US5154884A (en) * | 1981-10-02 | 1992-10-13 | General Electric Company | Single crystal nickel-base superalloy article and method for making |
| US6074602A (en) * | 1985-10-15 | 2000-06-13 | General Electric Company | Property-balanced nickel-base superalloys for producing single crystal articles |
| US5100484A (en) * | 1985-10-15 | 1992-03-31 | General Electric Company | Heat treatment for nickel-base superalloys |
| CA1291350C (en) * | 1986-04-03 | 1991-10-29 | United Technologies Corporation | Single crystal articles having reduced anisotropy |
| GB2191505B (en) * | 1986-06-09 | 1991-02-13 | Gen Electric | Dispersion strengthened single crystal alloys |
| AU624463B2 (en) * | 1989-04-10 | 1992-06-11 | General Electric Company | Tantalum-containing superalloys |
| US5338379A (en) * | 1989-04-10 | 1994-08-16 | General Electric Company | Tantalum-containing superalloys |
| US5207846A (en) * | 1989-04-10 | 1993-05-04 | General Electric Company | Tantalum-containing superalloys |
| US5069873A (en) * | 1989-08-14 | 1991-12-03 | Cannon-Muskegon Corporation | Low carbon directional solidification alloy |
| EP0490527A1 (en) * | 1990-12-14 | 1992-06-17 | General Electric Company | Nickel-base superalloys and components thereof |
| GB2252563B (en) * | 1991-02-07 | 1994-02-16 | Rolls Royce Plc | Nickel base alloys for castings |
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| US7704332B2 (en) | 2006-12-13 | 2010-04-27 | United Technologies Corporation | Moderate density, low density, and extremely low density single crystal alloys for high AN2 applications |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS60141843A (ja) * | 1983-12-27 | 1985-07-26 | ゼネラル・エレクトリツク・カンパニイ | ニツケル基超合金 |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE2741271A1 (de) * | 1976-12-16 | 1978-06-22 | Gen Electric | Superlegierung auf nickelbasis sowie gusskoerper daraus |
| US4765850A (en) * | 1984-01-10 | 1988-08-23 | Allied-Signal Inc. | Single crystal nickel-base super alloy |
-
1986
- 1986-10-02 IL IL80227A patent/IL80227A/xx not_active IP Right Cessation
- 1986-10-29 JP JP61258079A patent/JPS62112746A/ja active Pending
- 1986-10-30 EP EP86630158A patent/EP0225837B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1986-10-30 DE DE8686630158T patent/DE3671256D1/de not_active Expired - Lifetime
- 1986-10-30 DE DE198686630158T patent/DE225837T1/de active Pending
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS60141843A (ja) * | 1983-12-27 | 1985-07-26 | ゼネラル・エレクトリツク・カンパニイ | ニツケル基超合金 |
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| JPS62267440A (ja) * | 1986-05-13 | 1987-11-20 | ザ ギヤレツト コ−ポレ−シヨン | 単結晶合金製品およびその製造方法 |
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| JP2012012705A (ja) * | 2010-06-30 | 2012-01-19 | Alstom Technology Ltd | ニッケル基超合金から成る単結晶部品の製造方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EP0225837A3 (en) | 1987-12-02 |
| IL80227A (en) | 1990-01-18 |
| DE225837T1 (de) | 1987-11-05 |
| IL80227A0 (en) | 1987-01-30 |
| DE3671256D1 (de) | 1990-06-21 |
| EP0225837A2 (en) | 1987-06-16 |
| EP0225837B1 (en) | 1990-05-16 |
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