JPS63213632A - 超塑性鍛造用耐熱Ｎｉ基合金及びその製造方法 - 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】 産業上の利用分野 本発明は超塑性鍛造用耐熱Ｎｉ基合金に関する。更に詳
しくは粉末冶金的な方法で得られる超塑性の耐熱Ｎｉ基
合金に関する。

従来技術 従来の粉末冶金的な方法で作られたこの種の耐熱合金と
しては、ｌＮｉ００（インターナショナルニッケル社製
）（組成後記）が知られている。しかし、この合金は実
施例の比較合金として示すように、高温強度が十分でな
い問題点があった。

発明の目的 本発明は既存の鍛造用耐熱Ｎｉ基合金の問題点を解消す
べくなされたもので、その目的は超塑性特性に優れ、か
つ高温強度及び延性に優れた耐熱Ｎｉ基合金を提供する
にある。

発明の構成 本発明者は前記目的を達成すべく鋭意研究の結果９次１
こ示す合金がその目的を達成し得られるこさを究明し得
た。すなわち１重８％で、Ｃ０．０１〜０．０２％、　
Ｃｏ　５−１０％、　Ｃｒ　７〜９％、　Ｗ　１０−１
４％。

Ａ１４．５〜５．５％Ｔ　ＴＳ　０．１〜１．５％　、
　Ｔａ　３〜５チ、Ｈｆ０．３〜１．３％、　Ｂｏ、０
０５〜０．００１８％、　Ｚｒ　０．０１〜０．１５％
を含み。

残部は実質的にＮｉよりなるＮｉ基合金は超塑性特性、
高温強度および延性に優れた特性を持つ合金であるこ七
を究明し得た。この知見に基づいて本発明を完成した。

本発明のＮｉ基合金の組成元素の作用ならびにその含有
量の限定理由は次の通りである。

Ｃは粒界を強化する作用をし、鍛造時の粒界での割れを
抑制する作用をする。この効果を得るにはＣ借が０．０
１１１（以下単にチと記載する）以上必要である。しか
し、その量が０．０２％を超えると合金全体が脆化し、
鍛造時に割れを発生し易くなるので、Ｃ量はｏｏ１〜０
．０２　’１であることが必要である。

Ｃｏは合金の延性を増加させ、鍛造時の割れを抑制する
作用をする。この効果を得るには５チ以上必要である。

しかし、その量が１０％を超えると有害析出物を生じて
鍛造時に割れを発生し易くなるので、Ｃｏｆｋは５〜］
０係であるこ吉が必要である。

Ｃｒは合金を軟化させ、鍛造を容易にする作用をする。

その量が７％より少いとその効果が十分でなく、９チを
超えると合金中にシグマ相などの有害相が生じ、鍛造時
に割れが生ずる原因となるので、Ｃｒ量は７〜９チであ
るこ吉が必要である。

Ｗはガンマ相及びガンマプライム相中に固溶して、これ
らの相を著しく臀化する作用をする。

その債が１０チより少いとその効果が十分でなく。

１４チを超えるとアルファＷ相やミュー相などの有害相
が生成し、鍛造時に割れを生じ易くなるので、Ｗ量は１
０〜１４条であることが必要である。

Ａ１はガンマプライム相を生成するために必要な元素で
ガンマプライム相中 強化する作用をする。そのためには４５チ以上のＡｔ　
ｉが必要である。しかし、その量が５．５チを超えると
ガンマプライム相の量が過剰となって鍛造に必要な圧力
が高くなりすぎるので、Ａ１４１−量は４．５〜５．５
チであることが必要である。

ＴｉはＡｌと共にガンマプライム相を生成し。

ガンマプライム相を強化する作用をする。その量が０１
チより少いと十分な効果が得られなく。

１．５係を超えるとイータ相を生成して鍛造時に割れを
生じ易くなるので、ｒｉｔは０．１〜１，５チであるこ
とが必要である。

Ｔａはその大部分がガンマプライム相に固溶して固溶強
化すると共にガンマプライム相の量を増加させて析出強
化する作用をする。その量が３チより少いとその効果が
十分でなく、５％を超える乏ガンマプライム相が多量に
生じて鍛造に必要な圧力が高くなりすぎるので＋　　Ｔ
ａ量は３〜５％であることが必要である。

）Ｉｆは鍛造時の粒界での割れを抑制する作用をする。

その量が０．３％より少いとその効果が十分でなく、１
．３％を超えると有害相を生成して鍛造時の割れの原因
となるので、　Ｈｆ量は０３〜１．３チであることが必
要である。

ＢはＣと同様に鍛造時の粒界での割れを抑制する作用を
する。その量が０．００５％より少いとその効果が十分
でなく、ｏ、ｏ１ｓ％を超えると合金の融点が低下して
鍛造時に部分溶融を生じ割れを発生するので、　Ｂｆｅ
ｔは０．ＯＯ５〜０．０１８％であることが必要である
。

ＺｒはＣとＢと同様に粒界強化元素として作用し、鍛造
時の割れを防止する。その量がｏ、ｏｉ％より少いきそ
の効果が十分でな（，０，］、５％を超えると有害相を
生じ、鍛造時の割れを助長するので＋Ｚｒ量は０．０１
〜０．１へチであることが必要である。

次に本発明の合金の製造方法について述べる。

前記組成割合のＮｉ基合金粉末を＋１０２５〜１２５０
ｔＺ’、　８００〜２０００気圧下で３０〜２００分高
温高圧処理して固化させる。この処理温度が１ｏ２５Ｃ
より低いと十分焼結しなく、１２５０ｃ’ｉ；紹えると
合金が一部溶融して有害組織を生成し、製品の強度を低
下させる。この処理圧力が８００気圧未満では粉末が焼
結固化しなく、２０００気圧を超えるとそれに相当する
高圧装置を必要とするので実質的に不利である。その処
理時間が。

３０分未満では粉末が十分焼結固化せず、２００分を超
えると生産能率を低下させる。従って。

前記条件下で処理することが必要である。

このように高温高圧処理したものを鍛造する。

鍛造は型鍛造、自由鍛造でもよく、その鍛造条件は１０
２５〜１１００Ｃで０．５ＸｌＯ−’ｅｓｅｃ−”〜２
．５Ｘ１０−４・９ｅＣ−”で行うことが好ましい。

鍛造温度が１０２５Ｃ未満では完全な型充満を得られず
、１１００Ｃを超えると合金の結晶粒が粗大化して超塑
性鍛造が困難となる。鍛造時の歪速度が０．５Ｘ１０”
・５ｅｃ−’より小さいと生産能率が著しく低下し＋　
　２．５Ｘ　１０−’＠　５ｅｅ−”より大きいと変形
応力が大きくなり鍛造が困難となるからである。

得られた鍛造物はさらに１１００〜１２７５ｒ、　３０
〜９０分の溶体化処理して冷却し、さらに７００〜８０
０Ｃで１２〜２４時間の時効処理することが好ましい。

本組成の合金は鍛造状態のままでも十分使用に耐えるが
、溶体化・時効処理を行えば、さらに高温特性が向上す
る。

溶体化処理温度が１１００Ｃより低いと完全溶体が起ら
ず、また合金の結晶粒が十分粗大化しないため十分な高
温特性が得られず、１２７５Ｃを超えると合金の一部が
溶融するなどして高温特性が低下する。この温度での保
持時間は３０分未満では溶体化と結晶粒の粗大化が不十
分で高温特性の向上が望めず、９０分を超えると生産能
率が低下する。時効処理は使用予定温度より高い温度で
あることが望ましい。

使用予定温度が７００Ｃより低い時は処理温度が７００
〜８００　Ｃであることが望ましい。処理時間は処理温
度に依存するが、　　７００Ｃの処理温度では２４時間
、　５ｏｏｃの処理温度では１２時間が合金の高温特性
を十分安定させるのに好ましい。

実施例 本発明の合金と既存のｌＮｉ００を用いて鍛造品を製造
した。それらの合金組成と製造条件は表１に示す通りで
あった。

なお９表１中の引張特性値は、引張試験片（平野部直径
Ｑ、３ａｍ、平行部長さ１５■）を用いて、　７６０Ｃ
で０．２チ耐力まで０．０５鵡／分、０．２％耐力以降
破断まで１．０ｍ７分の速度で引張変形させたときの値
である。

表１の結果が示すように９本発明合金の鍛造のままでも
引張強度が１０７．３ｋｆｆ／ｍＪ、　０．２チ耐力が
９２、１　ｋｆｆ／＊ｊと優れている。また、これをさ
らに熱処理すると、引張強度が１２２．８紛ｆ／ｗＪ、
　０．２％耐力が１０２．５ｋｆｆ／ｗＪ　、伸びが７
３チと優れた特性を有するものとなる。

これを既存のｌＮｉ００と比べると、格段と優れている
ことがわかる。

発明の効果 本発明のＮｉ基合金は超塑性鍛造が可能であり、かつ得
られる鍛造品の高温強度ならびに延性に優れた特性を持
つものとなし得る。また大型製品や複雑な形状品も容易
に鍛造し得られるので、ジェットエンジンや発電設備な
どの各種ガスタービンなどの高効率化が可能となる等の
優れた効果が得られる。

特許出願人　科学技術庁金属材料技術研究所長中　　川
　　龍　　−

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）重量％で、Ｃ０．０１〜０．０２％、Ｃｏ５〜１０
   ％、Ｃｒ７〜９％、Ｗ１０〜１４％、Ａｌ４．５〜５．
   ５％、Ｔｉ０．１〜１．５％、Ｔａ３〜５％、Ｈｆ０．
   ３〜１．３％、Ｂ０．００５〜０．０１８％、Ｚｒ０．
   ０１〜０．１５％を含み、残部は実質的にＮｉよりなる
   超塑性鍛造用耐熱Ｎｉ基合金。 ２）重量％で、Ｃ０．０１〜０．０２％、Ｃｏ５〜１０
   ％、Ｃｒ７〜９％、Ｗ１０〜１４％、Ａｌ４．５〜５．
   ５％、Ｔｉ０．１〜１．５％、Ｔａ３〜５％、Ｈｆ０．
   ３〜１．３％、Ｂ０．００５〜０．０１８％、Ｚｒ０．
   ０１〜０．１５％を含み、残部は実質的にＮｉよりなる
   粉末を、１０２５〜１２５０℃、８００〜２０００気圧
   下で３０〜２００分で高温高圧処理して固化させること
   を特徴とする超塑性鍛造用耐熱Ｎｉ基合金の製造方法 。