JPWO2004053177A1 - Ni-based single crystal superalloy - Google Patents

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Abstract

成分が重量比で、Al:5.0重量%以上7.0重量%以下、Ta:4.0重量%以上10.0重量%以下、Mo:1.1重量%以上4.5重量%以下、W:4.0重量%以上10.0重量%以下、Re:3.1重量%以上8.0重量%以下、Hf:0重量%以上0.50重量%以下、Cr:2.0重量%以上5.0重量%以下、Co:0重量%以上9.9重量%以下、Ru:4.1重量%以上14.0重量%以下を含有し、残部がNiと不可避的不純物からなる組成を有するNi基単結晶超合金を採用することにより、高温下でのTCP相の析出を防止して強度の向上を図ることが可能なNi基単結晶超合金を提供する。Ingredients by weight: Al: 5.0% to 7.0% by weight, Ta: 4.0% to 10.0% by weight, Mo: 1.1% to 4.5% by weight W: 4.0 wt% to 10.0 wt%, Re: 3.1 wt% to 8.0 wt%, Hf: 0 wt% to 0.50 wt%, Cr: 2.0 wt% % To 5.0% by weight, Co: 0% to 9.9% by weight, Ru: 4.1% to 14.0% by weight, with the balance being Ni and inevitable impurities By using a Ni-based single crystal superalloy having a Ni-based single crystal superalloy capable of preventing the precipitation of the TCP phase at a high temperature and improving the strength.

Description

本発明は、Ni基単結晶超合金に関し、特に、クリープ特性の向上を目的としたNi基単結晶超合金の改良に関する。  The present invention relates to a Ni-based single crystal superalloy, and more particularly to an improvement in a Ni-based single crystal superalloy for the purpose of improving creep characteristics.

航空機、ガスタービンなどの高温下の動・静翼用の材料として開発されているNi基単結晶超合金の代表的な組成には、例えば表1に示したものが挙げられる。

Figure 2004053177
上記Ni基単結晶超合金では、所定の温度で溶体化処理を行った後、時効処理を行ってNi基単結晶超合金を得ている。この合金は、いわゆる析出硬化型合金と呼ばれており、母相であるγ相中に、析出相であるγ’相が析出した形態を有している。
表1に挙げた合金のうち、CMSX−2(キャノン・マスケゴン社製、米国特許第4,582,548号参照)は第1世代合金、CMSX−4(キャノン・マスケゴン社製、米国特許第4,643,782号参照)は第2世代合金、Rene’N6(ゼネラル・エレクトリック社製、米国特許第5,455,120号参照)、CMSX−10K(キャノン・マスケゴン社製、米国特許第5,366,695号参照)は第3世代合金、3B(ゼネラル・エレクトリック社製、米国特許第5,151,249号参照)は第4世代合金と呼ばれている。
上記の第1世代合金であるCMSX−2や、第2世代合金であるCMSX−4は、低温下でのクリープ強度は遜色ないものの、高温の溶体化処理後においても共晶γ’相が多量に残存し、第3世代合金と比較して高温下でのクリープ強度が劣る。
また、上記の第3世代であるRene’N6やCMSX−10Kは、第2世代合金よりも高温下でのクリープ強度の向上を目的とした合金である。しかしながら、Reの組成比(5重量%以上)が母相(γ相)へのRe固溶量を越えるため、余剰のReが他の元素と化合して高温下でいわゆるTCP相(Topologically Close Packed相)を析出させ、高温下における長時間の使用によりこのTCP相の量が増加してクリープ強度が低下するという問題があった。
また、Ni基単結晶超合金のクリープ強度を向上させるには、析出相(γ’相)の格子定数を母相(γ相)の格子定数よりわずかに小さくすることが有効であるが、各相の格子定数は合金の構成元素の組成比により大きく変動するため、格子定数の微妙な調整が困難であるためにクリープ強度の向上を図ることが難しいという問題があった。
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであって、高温下でのTCP相の析出を防止して強度の向上を図ることが可能なNi基単結晶超合金の提供を目的とする。Examples of typical compositions of Ni-based single crystal superalloys that have been developed as materials for moving and stationary blades at high temperatures such as aircraft and gas turbines include those shown in Table 1.
Figure 2004053177
In the Ni-based single crystal superalloy, a solution treatment is performed at a predetermined temperature, and then an aging treatment is performed to obtain a Ni-based single crystal superalloy. This alloy is called a so-called precipitation hardening type alloy, and has a form in which a γ ′ phase as a precipitation phase is precipitated in a γ phase as a parent phase.
Among the alloys listed in Table 1, CMSX-2 (manufactured by Canon Maskegon, see US Pat. No. 4,582,548) is a first generation alloy, CMSX-4 (manufactured by Canon Maskegon, US Pat. No. 4). , 643,782) is a second generation alloy, Rene'N6 (manufactured by General Electric, see US Pat. No. 5,455,120), CMSX-10K (manufactured by Canon Muskegon, US Pat. No. 366,695) is a third generation alloy, and 3B (general electric, see US Pat. No. 5,151,249) is called a fourth generation alloy.
CMSX-2, the first generation alloy, and CMSX-4, the second generation alloy, have a high eutectic γ 'phase even after high temperature solution treatment, although the creep strength at low temperatures is comparable. The creep strength at high temperatures is inferior to that of the third generation alloy.
Further, the above-mentioned third generation Rene'N6 and CMSX-10K are alloys aiming at improving the creep strength at a higher temperature than the second generation alloys. However, since the composition ratio of Re (5% by weight or more) exceeds the amount of Re solid solution in the parent phase (γ phase), excess Re combines with other elements to form a so-called TCP phase (Topologically Closed Packed). Phase) and the amount of the TCP phase increases due to long-term use at high temperatures, resulting in a decrease in creep strength.
In order to improve the creep strength of the Ni-based single crystal superalloy, it is effective to make the lattice constant of the precipitated phase (γ ′ phase) slightly smaller than the lattice constant of the parent phase (γ phase). Since the lattice constant of the phase largely fluctuates depending on the composition ratio of the constituent elements of the alloy, there is a problem that it is difficult to improve the creep strength because fine adjustment of the lattice constant is difficult.
The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a Ni-based single crystal superalloy capable of preventing the precipitation of a TCP phase at a high temperature and improving the strength.

上記の目的を達成するために、本発明では以下の構成を採用した。
本発明のNi基単結晶超合金は、成分が重量比で、Al:5.0重量%以上7.0重量%以下、Ta:4.0重量%以上10.0重量%以下、Mo:1.1重量%以上4.5重量%以下、W:4.0重量%以上10.0重量%以下、Re:3.1重量%以上8.0重量%以下、Hf:0重量%以上0.50重量%以下、Cr:2.0重量%以上5.0重量%以下、Co:0重量%以上9.9重量%以下、Ru:4.1重量%以上14.0重量%以下を含有し、残部がNiと不可避的不純物からなる組成を有することを特徴とする。
また、本発明のNi基単結晶超合金は、成分が重量比で、Al:5.0重量%以上7.0重量%以下、Ta:4.0重量%以上6.0重量%以下、Mo:1.1重量%以上4.5重量%以下、W:4.0重量%以上10.0重量%以下、Re:3.1重量%以上8.0重量%以下、Hf:0重量%以上0.50重量%以下、Cr:2.0重量%以上5.0重量%以下、Co:0重量%以上9.9重量%以下、Ru:4.1重量%以上14.0重量%以下を含有し、残部がNiと不可避的不純物からなる組成を有することを特徴とする。
また、本発明のNi基単結晶超合金は、成分が重量比で、Al:5.0重量%以上7.0重量%以下、Ta:4.0重量%以上6.0重量%以下、Mo:2.9重量%以上4.5重量%以下、W:4.0重量%以上10.0重量%以下、Re:3.1重量%以上8.0重量%以下、Hf:0重量%以上0.50重量%以下、Cr:2.0重量%以上5.0重量%以下、Co:0重量%以上9.9重量%以下、Ru:4.1重量%以上14.0重量%以下を含有し、残部がNiと不可避的不純物からなる組成を有することを特徴とする。
上記のNi基単結晶超合金によれば、Ruを添加することにより、強度低下の原因となるTCP相が高温使用時に析出するのが抑制される。また、他の構成元素の組成比を最適な範囲に設定することにより母相(γ相)の格子定数と析出相(γ’相)の格子定数とを最適な値にすることが可能になる。これらにより、高温下での強度を向上させることが可能になる。また、Ruの組成比が4.1重量%以上14.0重量%以下であるので、高温使用時における、クリープ強度低下の原因となるTCP相の析出が抑制される。
また、先に記載のNi基単結晶超合金において、成分が重量比で、Al:5.9重量%、Ta:5.9重量%、Mo:3.9重量%、W:5.9重量%、Re:4.9重量%、Hf:0.10重量%、Cr:2.9重量%、Co:5.9重量%、Ru:5.0重量%を含有し、残部がNiと不可避的不純物からなる組成を有することが望ましい。
上記組成のNi基単結晶超合金によれば、137MPa、1000時間でのクリープ耐用温度を1344K(1071℃)とすることが可能になる。
また、先に記載のNi基単結晶超合金において、成分が重量比で、Co:5.8重量%、Cr:2.9重量%、Mo:3.1重量%、W:5.8重量%、Al:5.8重量%、Ta:5.6重量%、Ru:5.0重量%、Re:4.9重量%、Hf:0.10重量%を含有し、残部がNiと不可避的不純物からなる組成を有することが望ましい。
上記組成のNi基単結晶超合金によれば、137MPa、1000時間でのクリープ耐用温度を1366K(1093℃)とすることが可能になる。
また、先に記載のNi基単結晶超合金において、成分が重量比で、Co:5.8重量%、Cr:2.9重量%、Mo:3.9重量%、W:5.8重量%、Al:5.8重量%、Ta:5.8重量%(5.82重量%)あるいは5,6重量%、Ru:6.0重量%、Re:4.9重量%、Hf:0.10重量%を含有し、残部がNiと不可避的不純物からなる組成を有することが望ましい。
上記組成のNi基単結晶超合金によれば、137MPa、1000時間でのクリープ耐用温度を1375K(1102℃)あるいは1379K(1106℃)とすることが可能になる。
また、先に記載のNi基単結晶超合金において、重量比で、0重量%以上2.0重量%以下のTiをさらに含有してもよい。
また、先に記載のNi基単結晶超合金において、重量比で、0重量%以上4.0重量%以下のNbをさらに含有してもよい。
また、先に記載のNi基単結晶超合金において、B、C、Si、Y、La、Ce、V、Zrのうちの少なくとも一つを含んでもよい。
この場合、個々の成分は、重量比で、B:0.05重量%以下、C:0.15重量%以下、Si:0.1重量%以下、Y:0.1重量%以下、La:0.1重量%以下、Ce:0.1重量%以下、V:1重量%以下、Zr:0.1重量%以下であるのが好ましい。
また、先に記載のNi基単結晶超合金は、さらに望ましくは、成分が重量比で、Al:5.0重量%以上7.0重量%以下、Ta:4.0重量%以上10.0重量%以下、Mo:1.1重量%以上4.5重量%以下、W:4.0重量%以上10.0重量%以下、Re:3.1重量%以上8.0重量%以下、Hf:0重量%以上0.50重量%以下、Cr:2.0重量%以上5.0重量%以下、Co:0重量%以上9.9重量%以下、Ru:10.0重量%以上14.0重量%以下、Nb:4.0重量%以下、Ti:2.0重量%以下、B:0.05重量%以下、C:0.15重量%以下、Si:0.1重量%以下、Y:0.1重量%以下、La:0.1重量%以下、Ce:0.1重量%以下、V:1重量%以下、Zr:0.1重量%以下からなる組成を有する。
また、先に記載のNi基単結晶超合金は、さらに望ましくは、成分が重量比で、Al:5.8重量%以上7.0重量%以下、Ta:4.0重量%以上5.6重量%以下、Mo:3.3重量%以上4.5重量%以下、W:4.0重量%以上10.0重量%以下、Re:3.1重量%以上8.0重量%以下、Hf:0重量%以上0.50重量%以下、Cr:2.9重量%以上4.3重量%以下、Co:0重量%以上9.9重量%以下、Ru:4.1重量%以上14.0重量%以下、Nb:4.0重量%以下、Ti:2.0重量%以下、B:0.05重量%以下、C:0.15重量%以下、Si:0.1重量%以下、Y:0.1重量%以下、La:0.1重量%以下、Ce:0.1重量%以下、V:1重量%以下、Zr:0.1重量%以下からなる組成を有する。
また、先に記載のNi基単結晶超合金は、さらに望ましくは、成分が重量比で、Al:5.0重量%以上7.0重量%以下、Ta:4.0重量%以上10.0重量%以下、Mo:1.1重量%以上4.5重量%以下、W:4.0重量%以上10.0重量%以下、Re:3.1重量%以上8.0重量%以下、Hf:0重量%以上0.50重量%以下、Cr:2.9重量%以上5.0重量%以下、Co:0重量%以上9.9重量%以下、Ru:6.5重量%以上14.0重量%以下、Nb:4.0重量%以下、Ti:2.0重量%以下、B:0.05重量%以下、C:0.15重量%以下、Si:0.1重量%以下、Y:0.1重量%以下、La:0.1重量%以下、Ce:0.1重量%以下、V:1重量%以下、Zr:0.1重量%以下からなる組成を有する。
また、先に記載のNi基単結晶超合金は、さらに望ましくは、成分が重量比で、Al:5.0重量%以上7.0重量%以下、Ta:4.0重量%以上6.0重量%以下、Mo:3.3重量%以上4.5重量%以下、W:4.0重量%以上10.0重量%以下、Re:3.1重量%以上8.0重量%以下、Hf:0重量%以上0.50重量%以下、Cr:2.0重量%以上5.0重量%以下、Co:0重量%以上9.9重量%以下、Ru:4.1重量%以上14.0重量%以下、Nb:4.0重量%以下、Ti:2.0重量%以下、B:0.05重量%以下、C:0.15重量%以下、Si:0.1重量%以下、Y:0.1重量%以下、La:0.1重量%以下、Ce:0.1重量%以下、V:1重量%以下、Zr:0.1重量%以下からなる組成を有する。
また、先に記載のNi基単結晶超合金は、さらに望ましくは、成分が重量比で、Al:5.0重量%以上7.0重量%以下、Ta:4.0重量%以上5.6重量%以下、Mo:3.3重量%以上4.5重量%以下、W:4.0重量%以上10.0重量%以下、Re:3.1重量%以上8.0重量%以下、Hf:0重量%以上0.50重量%以下、Cr:2.0重量%以上5.0重量%以下、Co:0重量%以上9.9重量%以下、Ru:4.1重量%以上14.0重量%以下、Nb:4.0重量%以下、Ti:2.0重量%以下、B:0.05重量%以下、C:0.15重量%以下、Si:0.1重量%以下、Y:0.1重量%以下、La:0.1重量%以下、Ce:0.1重量%以下、V:1重量%以下、Zr:0.1重量%以下からなる組成を有する。
また、先に記載のNi基単結晶超合金は、さらに望ましくは、成分が重量比で、Al:5.0重量%以上7.0重量%以下、Ta:4.0重量%以上10.0重量%以下、Mo:3.1重量%以上4.5重量%以下、W:4.0重量%以上10.0重量%以下、Re:3.1重量%以上8.0重量%以下、Hf:0重量%以上0.50重量%以下、Cr:2.0重量%以上5.0重量%以下、Co:0重量%以上9.9重量%以下、Ru:4.1重量%以上14.0重量%以下、Nb:4.0重量%以下、B:0.05重量%以下、C:0.15重量%以下、Si:0.1重量%以下、Y:0.1重量%以下、La:0.1重量%以下、Ce:0.1重量%以下、V:1重量%以下、Zr:0.1重量%以下からなる組成を有する。
また、先に記載のNi基単結晶超合金は、さらに望ましくは、成分が重量比で、Al:5.8重量%以上7.0重量%以下、Ta:4.0重量%以上10.0重量%以下、Mo:3.1重量%以上4.5重量%以下、W:4.0重量%以上10.0重量%以下、Re:3.1重量%以上8.0重量%以下、Hf:0重量%以上0.50重量%以下、Cr:2.0重量%以上5.0重量%以下、Co:0重量%以上9.9重量%以下、Ru:4.1重量%以上14.0重量%以下、Nb:4.0重量%以下、Ti:2重量%以下、B:0.05重量%以下、C:0.15重量%以下、Si:0.1重量%以下、Y:0.1重量%以下、La:0.1重量%以下、Ce:0.1重量%以下、V:1重量%以下、Zr:0.1重量%以下からなる組成を有する。
また、先に記載のNi基単結晶超合金は、さらに望ましくは、成分が重量比で、Al:5.0重量%以上7.0重量%以下、Ta:4.0重量%以上10.0重量%以下、Mo:3.1重量%以上4.5重量%以下、W:4.0重量%以上10.0重量%以下、Re:3.1重量%以上8.0重量%以下、Hf:0重量%以上0.50重量%以下、Cr:2.9重量%以上4.3重量%以下、Co:0重量%以上9.9重量%以下、Ru:4.1重量%以上14.0重量%以下、Nb:4.0重量%以下、Ti:2重量%以下、B:0.05重量%以下、C:0.15重量%以下、Si:0.1重量%以下、Y:0.1重量%以下、La:0.1重量%以下、Ce:0.1重量%以下、V:1重量%以下、Zr:0.1重量%以下からなる組成を有する。
また、本発明のNi基単結晶超合金は、さらに望ましくは、成分が重量比で、Al:5.0重量%以上7.0重量%以下、Ta+Nb+Ti:4.0重量%以上10.0重量%以下、Mo:3.3重量%以上4.5重量%以下、W:4.0重量%以上10.0重量%以下、Re:3.1重量%以上8.0重量%以下、Hf:0重量%以上0.50重量%以下、Cr:2.0重量%以上5.0重量%以下、Co:0重量%以上9.9重量%以下、Ru:4.1重量%以上14.0重量%以下、B:0.05重量%以下、C:0.15重量%以下、Si:0.1重量%以下、Y:0.1重量%以下、La:0.1重量%以下、Ce:0.1重量%以下、V:1重量%以下、Zr:0.1重量%以下からなる組成を有する。
さらに、本発明のNi基単結晶超合金は、先に記載のNi基単結晶超合金であって、母相の格子定数をa1とし、析出相の格子定数をa2としたとき、a2≦0.999a1であることを特徴とする。
上記のNi基単結晶超合金によれば、母相の格子定数をa1とし、析出相の格子定数をa2としたとき、a1とa2の関係がa2≦0.999a1であり、析出相の格子定数a2が母相の格子定数a1のマイナス0.1%以下であるので、母相中に析出する析出相が荷重方向の垂直方向に連続して延在するように析出し、応力下で転位欠陥が合金組織中を移動することが少なくなる。その結果、従来のNi基単結晶超合金に比べ、高温時の強度を高めることが可能になる。
この場合、さらに望ましくは、析出相の結晶の格子定数a2を母相の結晶の格子定数a1の0.9965以下とする。
さらに、本発明のNi基単結晶超合金は、合金中の転移網間隔が40nm以下であることを特徴とする。
In order to achieve the above object, the present invention employs the following configuration.
In the Ni-based single crystal superalloy of the present invention, the components are in a weight ratio of Al: 5.0% by weight to 7.0% by weight, Ta: 4.0% by weight to 10.0% by weight, Mo: 1 1 wt% to 4.5 wt%, W: 4.0 wt% to 10.0 wt%, Re: 3.1 wt% to 8.0 wt%, Hf: 0 wt% to 0.0 wt% 50 wt% or less, Cr: 2.0 wt% or more and 5.0 wt% or less, Co: 0 wt% or more and 9.9 wt% or less, Ru: 4.1 wt% or more and 14.0 wt% or less The remainder has a composition comprising Ni and inevitable impurities.
In addition, the Ni-based single crystal superalloy of the present invention has components in a weight ratio of Al: 5.0 wt% or more and 7.0 wt% or less, Ta: 4.0 wt% or more and 6.0 wt% or less, Mo : 1.1 wt% to 4.5 wt%, W: 4.0 wt% to 10.0 wt%, Re: 3.1 wt% to 8.0 wt%, Hf: 0 wt% or more 0.50 wt% or less, Cr: 2.0 wt% or more and 5.0 wt% or less, Co: 0 wt% or more and 9.9 wt% or less, Ru: 4.1 wt% or more and 14.0 wt% or less It has a composition comprising Ni and inevitable impurities.
In addition, the Ni-based single crystal superalloy of the present invention has components in a weight ratio of Al: 5.0 wt% or more and 7.0 wt% or less, Ta: 4.0 wt% or more and 6.0 wt% or less, Mo : 2.9 wt% to 4.5 wt%, W: 4.0 wt% to 10.0 wt%, Re: 3.1 wt% to 8.0 wt%, Hf: 0 wt% or more 0.50 wt% or less, Cr: 2.0 wt% or more and 5.0 wt% or less, Co: 0 wt% or more and 9.9 wt% or less, Ru: 4.1 wt% or more and 14.0 wt% or less It has a composition comprising Ni and inevitable impurities.
According to the Ni-based single crystal superalloy described above, the addition of Ru suppresses the precipitation of the TCP phase that causes a decrease in strength when used at high temperatures. In addition, by setting the composition ratio of other constituent elements in an optimum range, it is possible to optimize the lattice constant of the parent phase (γ phase) and the lattice constant of the precipitated phase (γ ′ phase). . As a result, the strength at high temperature can be improved. Further, since the Ru composition ratio is 4.1 wt% or more and 14.0 wt% or less, the precipitation of the TCP phase that causes a decrease in creep strength at the time of high temperature use is suppressed.
Further, in the Ni-based single crystal superalloy described above, the components are in a weight ratio of Al: 5.9 wt%, Ta: 5.9 wt%, Mo: 3.9 wt%, W: 5.9 wt%. %, Re: 4.9% by weight, Hf: 0.10% by weight, Cr: 2.9% by weight, Co: 5.9% by weight, Ru: 5.0% by weight, the balance being inevitable with Ni It is desirable to have a composition consisting of mechanical impurities.
According to the Ni-based single crystal superalloy having the above composition, the creep durability temperature at 137 MPa and 1000 hours can be set to 1344 K (1071 ° C.).
Further, in the Ni-based single crystal superalloy described above, the components are in a weight ratio of Co: 5.8 wt%, Cr: 2.9 wt%, Mo: 3.1 wt%, W: 5.8 wt%. %, Al: 5.8 wt%, Ta: 5.6 wt%, Ru: 5.0 wt%, Re: 4.9 wt%, Hf: 0.10 wt%, and the balance is inevitable with Ni It is desirable to have a composition consisting of mechanical impurities.
According to the Ni-based single crystal superalloy having the above composition, the creep durability temperature at 137 MPa and 1000 hours can be set to 1366 K (1093 ° C.).
In the Ni-based single crystal superalloy described above, the components are in a weight ratio of Co: 5.8 wt%, Cr: 2.9 wt%, Mo: 3.9 wt%, W: 5.8 wt%. %, Al: 5.8 wt%, Ta: 5.8 wt% (5.82 wt%) or 5,6 wt%, Ru: 6.0 wt%, Re: 4.9 wt%, Hf: 0 It is desirable to have a composition containing 10% by weight with the balance being Ni and inevitable impurities.
According to the Ni-based single crystal superalloy having the composition described above, the creep durability temperature at 137 MPa and 1000 hours can be set to 1375 K (1102 ° C.) or 1379 K (1106 ° C.).
Further, the Ni-based single crystal superalloy described above may further contain 0 wt% or more and 2.0 wt% or less of Ti by weight.
Further, the Ni-based single crystal superalloy described above may further contain 0% by weight to 4.0% by weight of Nb by weight ratio.
In addition, the Ni-based single crystal superalloy described above may include at least one of B, C, Si, Y, La, Ce, V, and Zr.
In this case, the individual components are, by weight ratio, B: 0.05% by weight or less, C: 0.15% by weight or less, Si: 0.1% by weight or less, Y: 0.1% by weight or less, La: It is preferable that they are 0.1 weight% or less, Ce: 0.1 weight% or less, V: 1 weight% or less, Zr: 0.1 weight% or less.
In the Ni-based single crystal superalloy described above, the components are more preferably in a weight ratio of Al: 5.0 wt% or more and 7.0 wt% or less, Ta: 4.0 wt% or more and 10.0 wt%. Wt% or less, Mo: 1.1 wt% or more and 4.5 wt% or less, W: 4.0 wt% or more and 10.0 wt% or less, Re: 3.1 wt% or more and 8.0 wt% or less, Hf : 0 wt% to 0.50 wt%, Cr: 2.0 wt% to 5.0 wt%, Co: 0 wt% to 9.9 wt%, Ru: 10.0 wt% to 14. 0 wt% or less, Nb: 4.0 wt% or less, Ti: 2.0 wt% or less, B: 0.05 wt% or less, C: 0.15 wt% or less, Si: 0.1 wt% or less, Y: 0.1 wt% or less, La: 0.1 wt% or less, Ce: 0.1 wt% or less, V: 1 wt% or less, Zr: 0.1 wt% or less Having a composition that.
In the Ni-based single crystal superalloy described above, the components are more preferably in a weight ratio of Al: 5.8 wt% to 7.0 wt%, Ta: 4.0 wt% to 5.6 Wt% or less, Mo: 3.3 wt% or more and 4.5 wt% or less, W: 4.0 wt% or more and 10.0 wt% or less, Re: 3.1 wt% or more and 8.0 wt% or less, Hf : 0% by weight to 0.50% by weight, Cr: 2.9% by weight to 4.3% by weight, Co: 0% by weight to 9.9% by weight, Ru: 4.1% by weight to 14. 0 wt% or less, Nb: 4.0 wt% or less, Ti: 2.0 wt% or less, B: 0.05 wt% or less, C: 0.15 wt% or less, Si: 0.1 wt% or less, Y: 0.1 wt% or less, La: 0.1 wt% or less, Ce: 0.1 wt% or less, V: 1 wt% or less, Zr: 0.1 wt% or less Having formed.
In the Ni-based single crystal superalloy described above, the components are more preferably in a weight ratio of Al: 5.0 wt% or more and 7.0 wt% or less, Ta: 4.0 wt% or more and 10.0 wt%. Wt% or less, Mo: 1.1 wt% or more and 4.5 wt% or less, W: 4.0 wt% or more and 10.0 wt% or less, Re: 3.1 wt% or more and 8.0 wt% or less, Hf : 0% by weight to 0.50% by weight, Cr: 2.9% by weight to 5.0% by weight, Co: 0% by weight to 9.9% by weight, Ru: 6.5% by weight to 14. 0 wt% or less, Nb: 4.0 wt% or less, Ti: 2.0 wt% or less, B: 0.05 wt% or less, C: 0.15 wt% or less, Si: 0.1 wt% or less, Y: 0.1 wt% or less, La: 0.1 wt% or less, Ce: 0.1 wt% or less, V: 1 wt% or less, Zr: 0.1 wt% or less Having the composition.
Further, in the Ni-based single crystal superalloy described above, it is more desirable that the components are in a weight ratio of Al: 5.0 wt% or more and 7.0 wt% or less, Ta: 4.0 wt% or more and 6.0 wt%. Wt% or less, Mo: 3.3 wt% or more and 4.5 wt% or less, W: 4.0 wt% or more and 10.0 wt% or less, Re: 3.1 wt% or more and 8.0 wt% or less, Hf : 0% to 0.50% by weight, Cr: 2.0% to 5.0% by weight, Co: 0% to 9.9% by weight, Ru: 4.1% to 14%. 0 wt% or less, Nb: 4.0 wt% or less, Ti: 2.0 wt% or less, B: 0.05 wt% or less, C: 0.15 wt% or less, Si: 0.1 wt% or less, Y: 0.1 wt% or less, La: 0.1 wt% or less, Ce: 0.1 wt% or less, V: 1 wt% or less, Zr: 0.1 wt% or less Having formed.
In the Ni-based single crystal superalloy described above, the components are more preferably in a weight ratio of Al: 5.0% by weight or more and 7.0% by weight or less, Ta: 4.0% by weight or more and 5.6%. Wt% or less, Mo: 3.3 wt% or more and 4.5 wt% or less, W: 4.0 wt% or more and 10.0 wt% or less, Re: 3.1 wt% or more and 8.0 wt% or less, Hf : 0% to 0.50% by weight, Cr: 2.0% to 5.0% by weight, Co: 0% to 9.9% by weight, Ru: 4.1% to 14%. 0 wt% or less, Nb: 4.0 wt% or less, Ti: 2.0 wt% or less, B: 0.05 wt% or less, C: 0.15 wt% or less, Si: 0.1 wt% or less, Y: 0.1 wt% or less, La: 0.1 wt% or less, Ce: 0.1 wt% or less, V: 1 wt% or less, Zr: 0.1 wt% or less Having formed.
In the Ni-based single crystal superalloy described above, the components are more preferably in a weight ratio of Al: 5.0 wt% or more and 7.0 wt% or less, Ta: 4.0 wt% or more and 10.0 wt%. Wt% or less, Mo: 3.1 wt% or more and 4.5 wt% or less, W: 4.0 wt% or more and 10.0 wt% or less, Re: 3.1 wt% or more and 8.0 wt% or less, Hf : 0% to 0.50% by weight, Cr: 2.0% to 5.0% by weight, Co: 0% to 9.9% by weight, Ru: 4.1% to 14%. 0 wt% or less, Nb: 4.0 wt% or less, B: 0.05 wt% or less, C: 0.15 wt% or less, Si: 0.1 wt% or less, Y: 0.1 wt% or less, La: 0.1 wt% or less, Ce: 0.1 wt% or less, V: 1 wt% or less, Zr: 0.1 wt% or less.
In the Ni-based single crystal superalloy described above, the components are more preferably in a weight ratio of Al: 5.8 wt% to 7.0 wt%, Ta: 4.0 wt% to 10.0 wt%. Wt% or less, Mo: 3.1 wt% or more and 4.5 wt% or less, W: 4.0 wt% or more and 10.0 wt% or less, Re: 3.1 wt% or more and 8.0 wt% or less, Hf : 0% to 0.50% by weight, Cr: 2.0% to 5.0% by weight, Co: 0% to 9.9% by weight, Ru: 4.1% to 14%. 0 wt% or less, Nb: 4.0 wt% or less, Ti: 2 wt% or less, B: 0.05 wt% or less, C: 0.15 wt% or less, Si: 0.1 wt% or less, Y: 0.1 wt% or less, La: 0.1 wt% or less, Ce: 0.1 wt% or less, V: 1 wt% or less, Zr: 0.1 wt% or less Having.
In the Ni-based single crystal superalloy described above, the components are more preferably in a weight ratio of Al: 5.0 wt% or more and 7.0 wt% or less, Ta: 4.0 wt% or more and 10.0 wt%. Wt% or less, Mo: 3.1 wt% or more and 4.5 wt% or less, W: 4.0 wt% or more and 10.0 wt% or less, Re: 3.1 wt% or more and 8.0 wt% or less, Hf : 0% by weight to 0.50% by weight, Cr: 2.9% by weight to 4.3% by weight, Co: 0% by weight to 9.9% by weight, Ru: 4.1% by weight to 14. 0 wt% or less, Nb: 4.0 wt% or less, Ti: 2 wt% or less, B: 0.05 wt% or less, C: 0.15 wt% or less, Si: 0.1 wt% or less, Y: 0.1 wt% or less, La: 0.1 wt% or less, Ce: 0.1 wt% or less, V: 1 wt% or less, Zr: 0.1 wt% or less Having.
Further, the Ni-based single crystal superalloy of the present invention more preferably has components in a weight ratio of Al: 5.0 wt% or more and 7.0 wt% or less, Ta + Nb + Ti: 4.0 wt% or more and 10.0 wt% %: Mo: 3.3 wt% to 4.5 wt%, W: 4.0 wt% to 10.0 wt%, Re: 3.1 wt% to 8.0 wt%, Hf: 0 to 0.50% by weight, Cr: 2.0 to 5.0% by weight, Co: 0 to 9.9% by weight, Ru: 4.1 to 14.0% % By weight, B: 0.05% by weight or less, C: 0.15% by weight or less, Si: 0.1% by weight or less, Y: 0.1% by weight or less, La: 0.1% by weight or less, Ce : 0.1 wt% or less, V: 1 wt% or less, Zr: 0.1 wt% or less.
Furthermore, the Ni-based single crystal superalloy of the present invention is the Ni-based single crystal superalloy described above, where a2 ≦ 0 when the lattice constant of the parent phase is a1 and the lattice constant of the precipitated phase is a2. 999a1.
According to the Ni-based single crystal superalloy described above, when the lattice constant of the parent phase is a1 and the lattice constant of the precipitated phase is a2, the relationship between a1 and a2 is a2 ≦ 0.999a1, and the lattice of the precipitated phase Since the constant a2 is minus 0.1% or less of the lattice constant a1 of the parent phase, the precipitated phase that precipitates in the parent phase precipitates so as to continuously extend in the direction perpendicular to the load direction, and dislocation occurs under stress. Defects are less likely to move through the alloy structure. As a result, it is possible to increase the strength at high temperatures as compared with conventional Ni-based single crystal superalloys.
In this case, more preferably, the lattice constant a2 of the crystal of the precipitated phase is set to 0.9965 or less of the lattice constant a1 of the crystal of the parent phase.
Furthermore, the Ni-based single crystal superalloy of the present invention is characterized in that the transition network spacing in the alloy is 40 nm or less.

図1は、格子ミスフィットとクリープ寿命との関係を示す図である。
図2は、転移網間隔とクリープ寿命との関係を示す図である。
図3は、本発明のNi基単結晶超合金の転移網及びその間隔を例示する、Ni基単結晶超合金の透過電子顕微鏡写真である。
FIG. 1 is a diagram showing the relationship between lattice misfit and creep life.
FIG. 2 is a diagram showing the relationship between transition network spacing and creep life.
FIG. 3 is a transmission electron micrograph of a Ni-based single crystal superalloy illustrating the transition network of the Ni-based single crystal superalloy of the present invention and the distance between the transition networks.

以下、本発明の実施の形態を詳細に説明する。
本発明のNi基単結晶超合金は、Al、Ta、Mo、W、Re、Hf、Cr、Co、Ru等の成分、及びNi(残部)を含有し、さらに不可避的不純物を含有する合金である。
上記のNi基単結晶超合金は、例えば、組成比がAl:5.0重量%以上7.0重量%以下、Ta:4.0重量%以上10.0重量%以下、Mo:1.1重量%以上4.5重量%以下、W:4.0重量%以上10.0重量%以下、Re:3.1重量%以上8.0重量%以下、Hf:0重量%以上0.50重量%以下、Cr:2.0重量%以上5.0重量%以下、Co:0重量%以上9.9重量%以下、Ru:4.1重量%以上14.0重量%以下であり、残部がNiと不可避的不純物からなる合金である。
また、上記のNi基単結晶超合金は、例えば、組成比がAl:5.0重量%以上7.0重量%以下、Ta:4.0重量%以上6.0重量%以下、Mo:1.1重量%以上4.5重量%以下、W:4.0重量%以上10.0重量%以下、Re:3.1重量%以上8.0重量%以下、Hf:0重量%以上0.50重量%以下、Cr:2.0重量%以上5.0重量%以下、Co:0重量%以上9.9重量%以下、Ru:4.1重量%以上14.0重量%以下を含有し、残部がNiと不可避的不純物からなる合金である。
また、上記のNi基単結晶超合金は、例えば、組成比がAl:5.0重量%以上7.0重量%以下、Ta:4.0重量%以上6.0重量%以下、Mo:2.9重量%以上4.5重量%以下、W:4.0重量%以上10.0重量%以下、Re:3.1重量%以上8.0重量%以下、Hf:0重量%以上0.50重量%以下、Cr:2.0重量%以上5.0重量%以下、Co:0重量%以上9.9重量%以下、Ru:4.1重量%以上14.0重量%以下を含有し、残部がNiと不可避的不純物からなる合金である。
上記合金はいずれも、オーステナイト相たるγ相(母相)と、この母相中に分散析出した中間規則相たるγ’相(析出相)とを有している。γ’相は、主としてNi3Alで表される金属間化合物からなり、このγ’相によりNi基単結晶超合金の高温強度が向上する。
Crは耐酸化性に優れた元素であり、Ni基単結晶超合金の高温耐食性を向上させる。
Crの組成比は,Cr:2.0重量%以上5.0重量%以下の範囲が好ましく、2.9重量%以上5.0重量%以下の範囲がより好ましく、2.9重量%以上4.3重量%以下の範囲がさらに好ましく、2.9重量%とすることが最も好ましい。
Crの組成比が2.0重量%未満であると、所望の高温耐食性を確保できないので好ましくなく、Crの組成比が5.0重量%を越えると、γ’相の析出が抑制されるとともにσ相やμ相などの有害相が生成し、高温強度が低下するので好ましくない。
Moは、W及びTaとの共存下にて、母相であるγ相に固溶して高温強度を増加させるとともに析出硬化により高温強度に寄与する。また、Moは、本合金の特徴である格子ミスフィット及び転位網間隔(後述)に大きく寄与する。
Moの組成比は、1.1重量%以上4.5重量%以下の範囲が好ましく、2.9重量%以上4.5重量%以下の範囲がより好ましく、3.1重量%以上4.5重量%以下の範囲、あるいは、3.3重量%以上4.5重量%以下の範囲がさらに好ましく、3.1重量%あるいは3.9重量%とすることが最も好ましい。
Moの組成比が1.1重量%未満であると、所望の高温強度を確保できないので好ましくなく、一方、Moの組成比が4.5重量%を越えても、高温強度が低下し、更には高温耐食性も低下するので好ましくない。
Wは、上記のようにMo及びTaとの共存下にて固溶強化と析出硬化の作用により、高温強度を向上させる。
Wの組成比は、4.0重量%以上10.0重量%以下の範囲が好ましく、5.9重量%あるいは5.8重量%とすることが最も好ましい。
Wの組成比が4.0重量%未満であると、所望の高温強度を確保できないので好ましくなく、Wの組成比が10.0重量%を越えると高温耐食性が低下するので好ましくない。
Taは、上記のようにMo及びWとの共存下にて固溶強化と析出硬化の作用により高温強度を向上させ、また一部がγ’相に対して析出硬化し、高温強度を向上させる。
Taの組成比は、4.0重量%以上10.0重量%以下の範囲が好ましく、4.0重量%以上6.0重量%以下の範囲がより好ましく、4.0重量%以上5.6重量%以下の範囲がさらに好ましく、5.6重量%あるいは5.82重量%とすることが最も好ましい。
Taの組成比が4.0重量%未満であると、所望の高温強度を確保できないので好ましくなく、Taの組成比が10.0重量%を越えると、σ相やμ相が生成するようになって高温強度が低下するので好ましくない。
Alは、Niと化合し、母相中に微細均一に分散析出するγ’相を構成するNiAl)で表される金属間化合物を、体積分率で60〜70%の割合で形成し、高温強度を向上させる。
Alの組成比は、5.0重量%以上7.0重量%以下の範囲が好ましく、5.8重量%以上7.0重量%以下の範囲がより好ましく、5.9重量%あるいは5.8重量%とすることが最も好ましい。
Alの組成比が5.0重量%未満であると、γ’相の析出量が不十分となり、所望の高温強度を確保できないので好ましくなく、Alの組成比が7.0重量%を越えると、共晶γ’相と呼ばれる粗大なγ相が多く形成され、溶体化処理が不可能となり、高い高温強度を確保できなくなるので好ましくない。
Hfは粒界偏析元素であり、γ相とγ’相の粒界に偏在して粒界を強化し、これにより高温強度を向上させる。
Hfの組成比は、0.01重量%以上0.50重量%以下の範囲が好ましく、0.10重量%とすることが最も好ましい。
Hfの組成比が0.01重量%未満であると、γ’相の析出量が不十分となり、所望の高温強度を確保できないので好ましくない。但し、必要に応じ、Hfの組成比を0重量%以上0.01重量%未満とする場合もある。また、Hfの組成比が0.50重量%を越えると、局部溶融を引き起こして高温強度を低下させるおそれがあるので好ましくない。
Coは、Al、Ta等の母相に対する高温下での固溶限度を大きくし、熱処理によって微細なγ’相を分散析出させ、高温強度を向上させる。
Coの組成比は、0.1重量%以上9.9重量%以下の範囲が好ましく、5.8重量%とすることが最も好ましい。
Coの組成比が0.1重量%未満であると、γ’相の析出量が不十分となり、所望の高温強度を確保できないので好ましくない。但し、必要に応じ、Coの組成比を0重量%以上0.1重量%未満とする場合もある。また、Coの組成比が9.9重量%を越えると、Al、Ta、Mo、W、Hf、Cr等の他の元素とのバランスがくずれ、有害相が析出して高温強度が低下するので好ましくない。
Reは母相であるγ相に固溶し、固溶強化により高温強度を向上させる。また耐蝕性を向上させる効果もある。一方でReを多量に添加すると、高温時に有害相であるTCP相が析出し、高温強度が低下するおそれがある。
Reの組成比は、3.1重量%以上8.0重量%以下の範囲が好ましく、4.9重量%とすることが最も好ましい。
Reの組成比が3.1重量%未満であると、γ相の固溶強化が不十分となって所望の高温強度を確保できないので好ましくなく、Reの組成比が8.0重量%を越えると、高温時にTCP相が析出し、高い高温強度を確保できなくなるので好ましくない。
Ruは、TCP相の析出を抑え、これにより高温強度を向上させる。
Ruの組成比は、4.1重量%以上14.0重量%以下の範囲、あるいは、10.0重量%以上14.0重量%以下の範囲、あるいは6.5重量%以上14.0重量%以下の範囲が好ましく、5.0重量%あるいは6.0重量%あるいは7.0重量%とすることが最も好ましい。
Ruの組成比が1.0重量%未満であると、高温時にTCP相が析出し、高い高温強度を確保できなくなる。さらに、Ruの組成比が4.1重量%未満であると、Ruの組成比が4.1重量%以上の場合に比べて、高温強度が低くなる。また、Ruの組成比が14.0重量%を越えると、ε相が析出して高温強度が低下するので好ましくない。
本発明では、Al、Ta、Mo、W、Hf、Cr、Co、Re及びNiの組成比を最適なものに調整することにより、γ相の格子定数とγ’相の格子定数により算出される格子ミスフィット及び転移網間隔(後述)を最適な範囲に設定して高温強度を向上させるとともに、Ruを添加することにより、TCP相の析出を抑制できる。また、特にAlとCrとTaとMoの組成比を上記のように設定することにより、合金の製造コストを抑えることができる。さらに、比強度の向上や、格子ミスフィットや転移網間隔の最適値への設定が実施可能となる。
また、1273K(1000℃)から1373K(1100℃)のような高温での使用環境において、母相であるγ相を構成する結晶の格子定数をa1とし、析出相であるγ’相を構成する結晶の格子定数をa2としたとき、a1とa2の関係がa2≦0.999a1であることが好ましい。即ち、析出相の結晶の格子定数a2が母相の結晶の格子定数a1のマイナス0.1%以下であることが好ましい。さらに好ましくは、析出相の結晶の格子定数a2が母相の結晶の格子定数a1の0.9965以下であるとよい。この場合、上述したa1とa2の関係は、a2≦0.9965a1となる。なお、以下の記載中、母相の結晶の格子定数a1に対する析出相の結晶の格子定数a2のパーセンテージを、「格子ミスフィット」と呼称する。
両者の格子定数がこのような関係を有する場合、熱処理によって母相中に析出相が析出する際に、析出相が荷重方向の垂直方向に連続して延在するように析出するので、応力下で転位欠陥が合金組織中を移動することが少なくなり、クリープ強度が高められる。
格子定数a1と格子定数a2の関係をa2≦0.999a1とするためには、Ni基単結晶超合金を構成する構成元素の組成を適宜調整する必要がある。
格子ミスフィットと合金がクリープ破断するまでの時間(クリープ寿命)との関係を図1に示す。
図1において、格子ミスフィットがほぼ−0.35以下であれば、クリープ寿命が要求値(図の縦軸に点線で示した値)をほぼ満たすことがわかる。よって、本発明では、より好ましい格子ミスフィットを、−0.35以下に設定した。格子ミスフィットを−0.35以下とするためには、Moの組成比を高めに維持しつつ、他の構成元素の組成比を調整する必要がある。
上記のNi基単結晶超合金によれば、Ruを添加することにより、クリープ強度低下の原因となるTCP相が高温使用時に析出するのが抑制される。また、他の構成元素の組成比を最適な範囲に設定することにより、母相(γ相)の格子定数と析出相(γ’相)の格子定数とを最適な値にすることが可能になる。これらにより、高温下でのクリープ強度を向上できる。
また、上記のNi基単結晶超合金は、Tiをさらに含有してもよい。この場合、Tiの組成比は、0重量%以上2.0重量%以下の範囲が好ましい。Tiの組成比が2.0重量%を超えると、有害相が析出して高温強度が低下するので好ましくない。
また、上記のNi基単結晶超合金は、Nbをさらに含有してもよい。この場合、Nbの組成比は、0重量%以上4.0重量%以下であるのが好ましい。Nbの組成比が4.0重量%を超えると、有害相が析出して高温強度が低下するので好ましくない。
あるいは、TaとNbとTiの組成比を、両者の合計(Ta+Nb+Ti)で4.0重量%以上10.0重量%以下とすることによっても、高温強度を向上させることができる。
また、上記のNi基単結晶超合金において、不可避的不純物以外に、例えば、B、C、Si、Y、La、Ce、V、Zrなどを含んでもよい。B、C、Si、Y、La、Ce、V、Zrのうちの少なくとも一つを含む場合、個々の成分の組成比は、B:0.05重量%以下、C:0.15重量%以下、Si:0.1重量%以下、Y:0.1重量%以下、La:0.1重量%以下、Ce:0.1重量%以下、V:1重量%以下、Zr:0.1重量%以下であるのが好ましい。上記個々の成分の組成比が上記範囲を超えると、有害相が析出して高温強度が低下するので好ましくない。
また、上記のNi基単結晶超合金において、合金中の転移網間隔が40nm以下であることが望ましい。転移網とは、合金中に網目状に形成された転位(線状に繋がっている原子の変位)を示す。その網目の間隔を転位網間隔と定義する。転移網間隔と合金がクリープ破断するまでの時間(クリープ寿命)との関係を図2に示す。
図2において、転移網間隔がほぼ40nm以下であれば、クリープ寿命が要求値(図の縦軸に点線で示した値)を満たすことがわかる。よって、本発明では、好ましい転移網間隔を、40nm以下に設定した。転移網間隔を40nm以下とするためには、Moの組成比を高めに維持しつつ、他の構成元素の組成比を調整する必要がある。
また、図3は、本発明(後述する実施例3)のNi基単結晶超合金の転移網及びその間隔を例示する、Ni基単結晶超合金の透過電子顕微鏡写真である。図3から、本発明のNi基単結晶超合金では、転移網間隔が40nm以下であることがわかる。
なお、従来のNi基単結晶超合金には、逆分配を起こす合金が存在するが、本発明に係るNi基単結晶超合金は、逆分配を起こさない。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail.
The Ni-based single crystal superalloy of the present invention is an alloy containing components such as Al, Ta, Mo, W, Re, Hf, Cr, Co, and Ru, and Ni (remainder), and further containing inevitable impurities. is there.
In the Ni-based single crystal superalloy described above, for example, the composition ratio is Al: 5.0 wt% or more and 7.0 wt% or less, Ta: 4.0 wt% or more and 10.0 wt% or less, Mo: 1.1 Wt% to 4.5 wt%, W: 4.0 wt% to 10.0 wt%, Re: 3.1 wt% to 8.0 wt%, Hf: 0 wt% to 0.50 wt % Or less, Cr: 2.0% by weight or more and 5.0% by weight or less, Co: 0% by weight or more and 9.9% by weight or less, Ru: 4.1% by weight or more and 14.0% by weight or less, and the balance An alloy composed of Ni and inevitable impurities.
The Ni-based single crystal superalloy has a composition ratio of, for example, Al: 5.0% by weight or more and 7.0% by weight or less, Ta: 4.0% by weight or more and 6.0% by weight or less, Mo: 1 1 wt% to 4.5 wt%, W: 4.0 wt% to 10.0 wt%, Re: 3.1 wt% to 8.0 wt%, Hf: 0 wt% to 0.0 wt% 50 wt% or less, Cr: 2.0 wt% or more and 5.0 wt% or less, Co: 0 wt% or more and 9.9 wt% or less, Ru: 4.1 wt% or more and 14.0 wt% or less The balance is an alloy composed of Ni and inevitable impurities.
The Ni-based single crystal superalloy has a composition ratio of, for example, Al: 5.0 wt% or more and 7.0 wt% or less, Ta: 4.0 wt% or more and 6.0 wt% or less, Mo: 2 0.9 wt% to 4.5 wt%, W: 4.0 wt% to 10.0 wt%, Re: 3.1 wt% to 8.0 wt%, Hf: 0 wt% to 0.0 wt% 50 wt% or less, Cr: 2.0 wt% or more and 5.0 wt% or less, Co: 0 wt% or more and 9.9 wt% or less, Ru: 4.1 wt% or more and 14.0 wt% or less The balance is an alloy composed of Ni and inevitable impurities.
Each of the alloys has a γ phase (parent phase) that is an austenite phase and a γ ′ phase (precipitation phase) that is an intermediate ordered phase dispersed and precipitated in the parent phase. The γ ′ phase is mainly composed of an intermetallic compound represented by Ni 3 Al, and this γ ′ phase improves the high temperature strength of the Ni-based single crystal superalloy.
Cr is an element excellent in oxidation resistance, and improves the high temperature corrosion resistance of the Ni-based single crystal superalloy.
The composition ratio of Cr is preferably in the range of Cr: 2.0 wt% or more and 5.0 wt% or less, more preferably 2.9 wt% or more and 5.0 wt% or less, and more preferably 2.9 wt% or more and 4 wt% or less. The range of .3% by weight or less is more preferable, and the range of 2.9% by weight is most preferable.
If the Cr composition ratio is less than 2.0% by weight, the desired high-temperature corrosion resistance cannot be ensured, which is not preferable. If the Cr composition ratio exceeds 5.0% by weight, precipitation of the γ ′ phase is suppressed. Since harmful phases such as σ phase and μ phase are generated and high temperature strength is lowered, it is not preferable.
In the presence of W and Ta, Mo dissolves in the γ phase, which is the parent phase, to increase the high temperature strength and contribute to the high temperature strength by precipitation hardening. Further, Mo greatly contributes to lattice misfit and dislocation network spacing (described later), which are characteristics of this alloy.
The composition ratio of Mo is preferably in the range of 1.1 wt% to 4.5 wt%, more preferably in the range of 2.9 wt% to 4.5 wt%, and more preferably 3.1 wt% to 4.5 wt%. A range of not more than wt%, or a range of not less than 3.3 wt% and not more than 4.5 wt% is more preferred, and most preferred is 3.1 wt% or 3.9 wt%.
If the Mo composition ratio is less than 1.1% by weight, the desired high-temperature strength cannot be secured. On the other hand, even if the Mo composition ratio exceeds 4.5% by weight, the high-temperature strength decreases, Is not preferable because the high-temperature corrosion resistance also decreases.
W improves the high-temperature strength by the action of solid solution strengthening and precipitation hardening in the presence of Mo and Ta as described above.
The W composition ratio is preferably in the range of 4.0 wt% to 10.0 wt%, and most preferably 5.9 wt% or 5.8 wt%.
If the W composition ratio is less than 4.0% by weight, the desired high-temperature strength cannot be ensured. This is not preferable, and if the W composition ratio exceeds 10.0% by weight, the high-temperature corrosion resistance decreases.
Ta improves the high-temperature strength by the action of solid solution strengthening and precipitation hardening in the presence of Mo and W as described above, and partly precipitates and hardens against the γ 'phase to improve the high-temperature strength. .
The composition ratio of Ta is preferably in the range of 4.0 wt% to 10.0 wt%, more preferably 4.0 wt% to 6.0 wt%, and more preferably 4.0 wt% to 5.6 wt%. A range of not more than wt% is more preferred, and most preferred is 5.6 wt% or 5.82 wt%.
If the Ta composition ratio is less than 4.0% by weight, the desired high-temperature strength cannot be ensured, which is not preferable. If the Ta composition ratio exceeds 10.0% by weight, a σ phase or μ phase is generated. This is not preferable because the high temperature strength decreases.
Al is combined with Ni to form an intermetallic compound represented by Ni 3 Al) constituting a γ ′ phase that is finely and uniformly dispersed and precipitated in the matrix at a volume fraction of 60 to 70%. , Improve high temperature strength.
The composition ratio of Al is preferably in the range of 5.0% by weight to 7.0% by weight, more preferably in the range of 5.8% by weight to 7.0% by weight, and more preferably 5.9% by weight or 5.8%. Most preferred is wt%.
If the Al composition ratio is less than 5.0% by weight, the amount of precipitation of the γ ′ phase becomes insufficient, and the desired high-temperature strength cannot be secured, which is not preferable. If the Al composition ratio exceeds 7.0% by weight, A large amount of coarse γ phase called a eutectic γ ′ phase is formed, so that solution treatment is impossible and high temperature strength cannot be secured.
Hf is a grain boundary segregation element and is unevenly distributed in the grain boundaries of the γ phase and the γ ′ phase to strengthen the grain boundaries, thereby improving the high temperature strength.
The composition ratio of Hf is preferably in the range of 0.01 wt% to 0.50 wt%, and most preferably 0.10 wt%.
If the Hf composition ratio is less than 0.01% by weight, the amount of precipitation of the γ ′ phase becomes insufficient, and the desired high-temperature strength cannot be ensured. However, if necessary, the composition ratio of Hf may be 0 wt% or more and less than 0.01 wt%. On the other hand, if the Hf composition ratio exceeds 0.50% by weight, it is not preferable because local melting may occur and the high-temperature strength may be reduced.
Co increases the solid solution limit of Al, Ta, and other parent phases at high temperatures, disperses and precipitates fine γ ′ phases by heat treatment, and improves high-temperature strength.
The composition ratio of Co is preferably in the range of 0.1 wt% to 9.9 wt%, and most preferably 5.8 wt%.
If the Co composition ratio is less than 0.1% by weight, the amount of precipitation of the γ ′ phase becomes insufficient, and the desired high-temperature strength cannot be ensured. However, if necessary, the Co composition ratio may be 0 wt% or more and less than 0.1 wt%. Further, if the Co composition ratio exceeds 9.9% by weight, the balance with other elements such as Al, Ta, Mo, W, Hf, and Cr will be lost, and a harmful phase will precipitate and the high temperature strength will decrease. It is not preferable.
Re dissolves in the γ phase, which is the parent phase, and improves high-temperature strength by solid solution strengthening. It also has the effect of improving corrosion resistance. On the other hand, when a large amount of Re is added, a TCP phase, which is a harmful phase, precipitates at a high temperature, and the high-temperature strength may be reduced.
The composition ratio of Re is preferably in the range of 3.1 wt% to 8.0 wt%, and most preferably 4.9 wt%.
If the Re composition ratio is less than 3.1% by weight, the solid solution strengthening of the γ phase is insufficient and the desired high-temperature strength cannot be ensured, and the Re composition ratio exceeds 8.0% by weight. In this case, the TCP phase is precipitated at high temperatures, and high high-temperature strength cannot be secured.
Ru suppresses the precipitation of the TCP phase, thereby improving the high temperature strength.
The composition ratio of Ru is in the range of 4.1 wt% to 14.0 wt%, or in the range of 10.0 wt% to 14.0 wt%, or 6.5 wt% to 14.0 wt%. The following range is preferable, and it is most preferable to set it as 5.0 weight% or 6.0 weight% or 7.0 weight%.
When the composition ratio of Ru is less than 1.0% by weight, a TCP phase is precipitated at a high temperature, and a high high-temperature strength cannot be ensured. Furthermore, when the Ru composition ratio is less than 4.1% by weight, the high-temperature strength is lowered as compared with the case where the Ru composition ratio is 4.1% by weight or more. On the other hand, if the Ru composition ratio exceeds 14.0% by weight, the ε phase is precipitated and the high-temperature strength decreases, which is not preferable.
In the present invention, by adjusting the composition ratio of Al, Ta, Mo, W, Hf, Cr, Co, Re, and Ni to an optimum one, the lattice constant of the γ phase and the lattice constant of the γ ′ phase are calculated. While setting the lattice misfit and the transition network spacing (described later) to the optimum ranges to improve the high-temperature strength, the addition of Ru can suppress the precipitation of the TCP phase. In particular, the production cost of the alloy can be reduced by setting the composition ratio of Al, Cr, Ta, and Mo as described above. Furthermore, the specific strength can be improved, and lattice misfit and transition network spacing can be set to optimum values.
Further, in a use environment at a high temperature such as 1273 K (1000 ° C.) to 1373 K (1100 ° C.), the lattice constant of the crystal constituting the γ phase as the parent phase is a1, and the γ ′ phase as the precipitated phase is constituted. When the lattice constant of the crystal is a2, the relationship between a1 and a2 is preferably a2 ≦ 0.999a1. That is, it is preferable that the lattice constant a2 of the crystal of the precipitated phase is not more than minus 0.1% of the lattice constant a1 of the crystal of the parent phase. More preferably, the lattice constant a2 of the crystal of the precipitated phase is 0.9965 or less of the lattice constant a1 of the crystal of the parent phase. In this case, the relationship between a1 and a2 described above is a2 ≦ 0.9965a1. In the following description, the percentage of the crystal lattice constant a2 of the precipitated phase crystal to the lattice constant a1 of the parent phase crystal is referred to as “lattice misfit”.
When both lattice constants have such a relationship, when the precipitated phase is precipitated in the matrix by heat treatment, the precipitated phase precipitates so as to continuously extend in the direction perpendicular to the load direction. Therefore, dislocation defects are less likely to move in the alloy structure, and the creep strength is increased.
In order to make the relationship between the lattice constant a1 and the lattice constant a2 a2 ≦ 0.999a1, it is necessary to appropriately adjust the composition of the constituent elements constituting the Ni-based single crystal superalloy.
FIG. 1 shows the relationship between the lattice misfit and the time until creep rupture of the alloy (creep life).
In FIG. 1, it can be seen that if the lattice misfit is approximately −0.35 or less, the creep life substantially satisfies the required value (value indicated by a dotted line on the vertical axis in the figure). Therefore, in the present invention, a more preferable lattice misfit is set to −0.35 or less. In order to set the lattice misfit to −0.35 or less, it is necessary to adjust the composition ratio of other constituent elements while maintaining the Mo composition ratio high.
According to the Ni-based single crystal superalloy described above, the addition of Ru suppresses the precipitation of the TCP phase that causes a decrease in creep strength during high temperature use. In addition, by setting the composition ratio of other constituent elements in the optimum range, it is possible to optimize the lattice constant of the parent phase (γ phase) and the lattice constant of the precipitated phase (γ 'phase). Become. As a result, the creep strength at high temperatures can be improved.
The Ni-based single crystal superalloy described above may further contain Ti. In this case, the composition ratio of Ti is preferably in the range of 0% by weight to 2.0% by weight. If the composition ratio of Ti exceeds 2.0% by weight, a harmful phase precipitates and the high-temperature strength decreases, which is not preferable.
The Ni-based single crystal superalloy described above may further contain Nb. In this case, the composition ratio of Nb is preferably 0% by weight or more and 4.0% by weight or less. If the composition ratio of Nb exceeds 4.0% by weight, a harmful phase precipitates and the high-temperature strength decreases, which is not preferable.
Alternatively, the high-temperature strength can be improved by setting the composition ratio of Ta, Nb, and Ti to 4.0% by weight or more and 10.0% by weight or less in the total of both (Ta + Nb + Ti).
In addition, the Ni-based single crystal superalloy described above may contain, for example, B, C, Si, Y, La, Ce, V, Zr, etc. in addition to the inevitable impurities. When containing at least one of B, C, Si, Y, La, Ce, V, and Zr, the composition ratio of each component is B: 0.05% by weight or less, C: 0.15% by weight or less Si: 0.1 wt% or less, Y: 0.1 wt% or less, La: 0.1 wt% or less, Ce: 0.1 wt% or less, V: 1 wt% or less, Zr: 0.1 wt% % Or less is preferable. If the composition ratio of the individual components exceeds the above range, a harmful phase precipitates and the high-temperature strength decreases, which is not preferable.
In the Ni-based single crystal superalloy described above, the transition network spacing in the alloy is desirably 40 nm or less. The transition network indicates dislocations (displacement of atoms connected in a line) formed in a network in the alloy. The interval between the meshes is defined as the dislocation network interval. FIG. 2 shows the relationship between the transition network interval and the time until creep rupture of the alloy (creep life).
In FIG. 2, it can be seen that the creep life satisfies the required value (the value indicated by the dotted line on the vertical axis in the figure) if the transition network interval is approximately 40 nm or less. Therefore, in the present invention, the preferable transition network interval is set to 40 nm or less. In order to make the transition network interval 40 nm or less, it is necessary to adjust the composition ratio of other constituent elements while keeping the Mo composition ratio high.
FIG. 3 is a transmission electron micrograph of the Ni-based single crystal superalloy illustrating the transition network and intervals of the Ni-based single crystal superalloy of the present invention (Example 3 described later). FIG. 3 shows that the Ni-based single crystal superalloy of the present invention has a transition network interval of 40 nm or less.
In addition, in the conventional Ni-based single crystal superalloy, there are alloys that cause reverse distribution, but the Ni-based single crystal superalloy according to the present invention does not cause reverse distribution.

次に、実施例を示し、本発明の効果について説明する。
真空溶解炉を用いて各種のNi基単結晶超合金の溶湯を調整し、この合金溶湯を用いて組成の異なる複数の合金インゴットを鋳造した。各合金インゴット(参考例1〜6、実施例1〜14)の組成比を表2に示す。

Figure 2004053177
次に、合金インゴットに対して溶体化処理及び時効処理を行い、合金組織の状態を走査型電子顕微鏡(SEM)で観察した。溶体化処理は、1573K(1300℃)で1時間保持した後、1603K(1330℃)まで昇温し、5時間保持した。また、時効処理は、1273K〜1423K(1000℃〜1150℃)で4時間保持する1次時効処理と、1143K(870℃)で20時間保持する2次時効処理を連続して行った。
その結果、各試料ともに、組織中にTCP相は確認されなかった。
次に、溶体化処理及び時効処理を施した各試料に対して、クリープ試験を行った。クリープ試験は、表3に示す温度及び応力の各条件下で各試料(参考例1〜6、及び実施例1〜14)がクリープ破断するまでの時間を寿命として測定した。また、格子ミスフィットの値を併せて計測した。これらの結果を表3に示す。さらに、表1に示した従来の合金(比較例1〜比較例5)の格子ミスフィットの値を併せて計測した。これらの結果を表4に示す。
Figure 2004053177
Figure 2004053177
表3から明らかなように、参考例1〜6、及び実施例1〜14の試料はいずれも、1273K(1000℃)以上の高温の条件下であっても高い強度を有していることがわかる。特に、Ruの組成比が4.0重量%である参考例5、及びRuの組成比がほぼ5.0重量%である実施例1、2、4、9、10、及び11、Ruの組成比が6.0重量%である実施例3及び12、13、Ruの組成比が7.0重量%である実施例14は、高い高温強度を有していることがわかる。
また、表3、4から明らかなように、比較例の格子ミスフィットは、−0.35以上であるのに対して、参考例1〜6、及び実施例1〜14の試料は、いずれも、格子ミスフィットは−0.35以下であることがわかる。
さらに、表1に示した従来の合金(比較例1〜比較例5)、及び表2に示した各試料(参考例1〜6、及び実施例1〜14)に対して、クリープランチャー特性(耐用温度)を比較した。その結果を表5に示す。クリープランチャー特性は、137MPaの応力を1000時間印加した条件で試料が破断するまでの温度を測定した結果、または試料の破断温度をその条件下に換算したものを用いている。
Figure 2004053177
表5から明らかなように、参考例1〜6の試料、及び実施例1〜14の試料はいずれも、従来の合金(比較例1〜比較例5)に比べて同等以上の高い耐用温度を有していることがわかる。特に、実施例1〜14はいずれも、高い耐用温度(実施例1:1344K(1071℃)、実施例2:1368K(1093℃)、実施例3:1375K(1102℃)、実施例4:1372K(1099℃)、実施例5:1379K(1106℃)、実施例6:1379K(1106℃)、実施例7:1379K(1106℃)、実施例8:1363K(1090℃)、実施例9:1358K(1085℃)、実施例10:1362K(1089℃)、実施例11:1361K(1088℃)、実施例12:1363K(1090℃)、実施例13:1366K(1093℃)、実施例14:1384K(1111℃))を有していることがわかる。
従って、本実施例1〜14は、従来のNi基単結晶超合金と比較して高い耐熱温度を有しており、優れた高温強度を有していることがわかる。
なお、Ni基単結晶超合金では、Ruが必要以上に増えると、ε相が析出して高温強度が低下するため、Ruの含有量は、他の元素とのバランスがくずれない範囲内(例えば、4.1重量%以上14.0重量%以下)に定められるのが好ましい。Next, an example is shown and the effect of the present invention is explained.
Various melts of Ni-based single crystal superalloys were prepared using a vacuum melting furnace, and a plurality of alloy ingots having different compositions were cast using the molten alloy. Table 2 shows the composition ratio of each alloy ingot (Reference Examples 1 to 6, Examples 1 to 14).
Figure 2004053177
Next, solution treatment and aging treatment were performed on the alloy ingot, and the state of the alloy structure was observed with a scanning electron microscope (SEM). The solution treatment was held at 1573 K (1300 ° C.) for 1 hour, then heated to 1603 K (1330 ° C.) and held for 5 hours. Moreover, the aging treatment performed continuously the primary aging treatment hold | maintained at 1273K-1423K (1000 to 1150 degreeC) for 4 hours, and the secondary aging treatment hold | maintained at 1143K (870 degreeC) for 20 hours.
As a result, no TCP phase was confirmed in the tissues in each sample.
Next, a creep test was performed on each sample subjected to solution treatment and aging treatment. In the creep test, the time until each sample (Reference Examples 1 to 6 and Examples 1 to 14) creep ruptured was measured as the lifetime under the conditions of temperature and stress shown in Table 3. Moreover, the value of lattice misfit was also measured. These results are shown in Table 3. Furthermore, the lattice misfit values of the conventional alloys shown in Table 1 (Comparative Examples 1 to 5) were also measured. These results are shown in Table 4.
Figure 2004053177
Figure 2004053177
As is apparent from Table 3, the samples of Reference Examples 1 to 6 and Examples 1 to 14 have high strength even under high temperature conditions of 1273K (1000 ° C.) or higher. Recognize. In particular, Reference Example 5 in which the Ru composition ratio is 4.0% by weight, and Examples 1, 2, 4, 9, 10, and 11, Ru in which the Ru composition ratio is approximately 5.0% by weight. It can be seen that Examples 3 and 12, 13 in which the ratio is 6.0% by weight, and Example 14 in which the composition ratio of Ru is 7.0% by weight have high high-temperature strength.
Further, as apparent from Tables 3 and 4, the lattice misfit of the comparative example is −0.35 or more, whereas the samples of Reference Examples 1 to 6 and Examples 1 to 14 are all It can be seen that the lattice misfit is -0.35 or less.
Furthermore, with respect to the conventional alloys shown in Table 1 (Comparative Examples 1 to 5) and the samples shown in Table 2 (Reference Examples 1 to 6 and Examples 1 to 14), creep resistance characteristics ( The service temperature was compared. The results are shown in Table 5. Creepture characteristics are obtained by measuring the temperature until the sample breaks under a condition where a stress of 137 MPa is applied for 1000 hours, or by converting the breaking temperature of the sample into the conditions.
Figure 2004053177
As is clear from Table 5, the samples of Reference Examples 1 to 6 and Examples 1 to 14 all have a high service temperature equal to or higher than that of the conventional alloys (Comparative Examples 1 to 5). You can see that it has. In particular, each of Examples 1 to 14 has a high service temperature (Example 1: 1344K (1071 ° C), Example 2: 1368K (1093 ° C), Example 3: 1375K (1102 ° C), and Example 4: 1372K. (1099 ° C), Example 5: 1379K (1106 ° C), Example 6: 1379K (1106 ° C), Example 7: 1379K (1106 ° C), Example 8: 1363K (1090 ° C), Example 9: 1358K (1085 ° C), Example 10: 1362K (1089 ° C), Example 11: 1361K (1088 ° C), Example 12: 1363K (1090 ° C), Example 13: 1366K (1093 ° C), Example 14: 1384K (1111 ° C.)).
Therefore, it can be seen that Examples 1 to 14 have a higher heat-resistant temperature as compared with the conventional Ni-based single crystal superalloy and have an excellent high-temperature strength.
In addition, in the Ni-based single crystal superalloy, if Ru increases more than necessary, the ε phase precipitates and the high-temperature strength decreases, so the content of Ru is within a range where the balance with other elements is not lost (for example, 4.1 wt% or more and 14.0 wt% or less).

本発明は、Ni基単結晶超合金に関し、特に、クリープ特性の向上を目的としたNi基単結晶超合金の改良に関する。  The present invention relates to a Ni-based single crystal superalloy, and more particularly to an improvement in a Ni-based single crystal superalloy for the purpose of improving creep characteristics.

航空機、ガスタービンなどの高温下の動・静翼用の材料として開発されているNi基単結晶超合金の代表的な組成には、例えば表1に示したものが挙げられる。  Examples of typical compositions of Ni-based single crystal superalloys that have been developed as materials for moving and stationary blades at high temperatures such as aircraft and gas turbines include those shown in Table 1.

Figure 2004053177
Figure 2004053177

上記Ni基単結晶超合金では、所定の温度で溶体化処理を行った後、時効処理を行ってNi基単結晶超合金を得ている。この合金は、いわゆる析出硬化型合金と呼ばれており、母相であるγ相中に、析出相であるγ’相が析出した形態を有している。  In the Ni-based single crystal superalloy, a solution treatment is performed at a predetermined temperature, and then an aging treatment is performed to obtain a Ni-based single crystal superalloy. This alloy is called a so-called precipitation hardening type alloy and has a form in which a γ ′ phase as a precipitation phase is precipitated in a γ phase as a parent phase.

表1に挙げた合金のうち、CMSX−2(キャノン・マスケゴン社製、特許文献1参照)は第1世代合金、CMSX−4(キャノン・マスケゴン社製、特許文献2参照)は第2世代合金、Rene’N6(ゼネラル・エレクトリック社製、特許文献3参照)、CMSX−10K(キャノン・マスケゴン社製、特許文献4参照)は第3世代合金、3B(ゼネラル・エレクトリック社製、特許文献5参照)は第4世代合金と呼ばれている。
米国特許第4,582,548号明細書 米国特許第4,643,782号明細書 米国特許第5,455,120号明細書 米国特許第5,366,695号明細書 米国特許第5,151,249号明細書
Among the alloys listed in Table 1, CMSX-2 (manufactured by Canon Muskegon, see Patent Document 1) is the first generation alloy, and CMSX-4 (Cannon Maskegon, see Patent Document 2) is the second generation alloy. Rene'N6 (manufactured by General Electric, see Patent Document 3), CMSX-10K (Canon Maskegon, see Patent Document 4) are third generation alloys, 3B (General Electric Company, see Patent Document 5) ) Is called a fourth generation alloy.
U.S. Pat. No. 4,582,548 US Pat. No. 4,643,782 US Pat. No. 5,455,120 US Pat. No. 5,366,695 US Pat. No. 5,151,249

上記の第1世代合金であるCMSX−2や、第2世代合金であるCMSX−4は、低温下でのクリープ強度は遜色ないものの、高温の溶体化処理後においても共晶γ’相が多量に残存し、第3世代合金と比較して高温下でのクリープ強度が劣る。  CMSX-2, the first generation alloy, and CMSX-4, the second generation alloy, have a high eutectic γ 'phase even after high temperature solution treatment, although the creep strength at low temperatures is comparable. The creep strength at high temperatures is inferior to that of the third generation alloy.

また、上記の第3世代であるRene’N6やCMSX−10Kは、第2世代合金よりも高温下でのクリープ強度の向上を目的とした合金である。しかしながら、Reの組成比(5重量%以上)が母相(γ相)へのRe固溶量を越えるため、余剰のReが他の元素と化合して高温下でいわゆるTCP相(Topologically Close Packed 相)を析出させ、高温下における長時間の使用によりこのTCP相の量が増加してクリープ強度が低下するという問題があった。  Further, the above-mentioned third generation Rene'N6 and CMSX-10K are alloys aiming at improving the creep strength at a higher temperature than the second generation alloys. However, since the composition ratio of Re (5% by weight or more) exceeds the amount of Re solid solution in the parent phase (γ phase), excess Re combines with other elements to form a so-called TCP phase (Topologically Close Packed) at high temperatures. Phase) and the amount of the TCP phase increases due to long-term use at high temperatures, resulting in a decrease in creep strength.

また、Ni基単結晶超合金のクリープ強度を向上させるには、析出相(γ’相)の格子定数を母相(γ相)の格子定数よりわずかに小さくすることが有効であるが、各相の格子定数は合金の構成元素の組成比により大きく変動するため、格子定数の微妙な調整が困難であるためにクリープ強度の向上を図ることが難しいという問題があった。  In order to improve the creep strength of the Ni-based single crystal superalloy, it is effective to make the lattice constant of the precipitated phase (γ ′ phase) slightly smaller than the lattice constant of the parent phase (γ phase). Since the lattice constant of the phase largely fluctuates depending on the composition ratio of the constituent elements of the alloy, there is a problem that it is difficult to improve the creep strength because fine adjustment of the lattice constant is difficult.

本発明は上記事情に鑑みてなされたものであって、高温下でのTCP相の析出を防止して強度の向上を図ることが可能なNi基単結晶超合金の提供を目的とする。  The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a Ni-based single crystal superalloy capable of preventing the precipitation of a TCP phase at a high temperature and improving the strength.

上記の目的を達成するために、本発明では以下の構成を採用した。
本発明のNi基単結晶超合金は、成分が重量比で、Al:5.0重量%以上7.0重量%以下、Ta:4.0重量%以上10.0重量%以下、Mo:1.1重量%以上4.5重量%以下、W:4.0重量%以上10.0重量%以下、Re:3.1重量%以上8.0重量%以下、Hf:0重量%以上0.50重量%以下、Cr:2.0重量%以上5.0重量%以下、Co:0重量%以上9.9重量%以下、Ru:4.1重量%以上8.0重量%以下を含有し、残部がNiと不可避的不純物からなる組成を有することを特徴とする。
本発明のNi基単結晶超合金は、成分が重量比で、Al:5.0重量%以上7.0重量%以下、Ta:4.0重量%以上6.0重量%以下、Mo:1.1重量%以上4.5重量%以下、W:4.0重量%以上10.0重量%以下、Re:3.1重量%以上8.0重量%以下、Hf:0重量%以上0.50重量%以下、Cr:2.0重量%以上5.0重量%以下、Co:0重量%以上9.9重量%以下、Ru:4.1重量%以上8.0重量%以下を含有し、残部がNiと不可避的不純物からなる組成を有することを特徴とする。
本発明のNi基単結晶超合金は、成分が重量比で、Al:5.0重量%以上7.0重量%以下、Ta:4.0重量%以上6.0重量%以下、Mo:2.9重量%以上4.5重量%以下、W:4.0重量%以上10.0重量%以下、Re:3.1重量%以上8.0重量%以下、Hf:0重量%以上0.50重量%以下、Cr:2.0重量%以上5.0重量%以下、Co:0重量%以上9.9重量%以下、Ru:4.1重量%以上8.0重量%以下を含有し、残部がNiと不可避的不純物からなる組成を有することを特徴とする。
本発明のNi基単結晶超合金は、成分が重量比で、Al:5.0重量%以上7.0重量%以下、Ta:4.0重量%以上10.0重量%以下、Mo:1.1重量%以上4.5重量%以下、W:4.0重量%以上10.0重量%以下、Re:3.1重量%以上8.0重量%以下、Hf:0重量%以上0.50重量%以下、Cr:2.0重量%以上5.0重量%以下、Co:0重量%以上9.9重量%以下、Ru:4.1重量%以上7.0重量%以下を含有し、残部がNiと不可避的不純物からなる組成を有することを特徴とする。
本発明のNi基単結晶超合金は、成分が重量比で、Al:5.0重量%以上7.0重量%以下、Ta:4.0重量%以上6.0重量%以下、Mo:1.1重量%以上4.5重量%以下、W:4.0重量%以上10.0重量%以下、Re:3.1重量%以上8.0重量%以下、Hf:0重量%以上0.50重量%以下、Cr:2.0重量%以上5.0重量%以下、Co:0重量%以上9.9重量%以下、Ru:4.1重量%以上7.0重量%以下を含有し、残部がNiと不可避的不純物からなる組成を有することを特徴とする。
本発明のNi基単結晶超合金は、成分が重量比で、Al:5.0重量%以上7.0重量%以下、Ta:4.0重量%以上6.0重量%以下、Mo:2.9重量%以上4.5重量%以下、W:4.0重量%以上10.0重量%以下、Re:3.1重量%以上8.0重量%以下、Hf:0重量%以上0.50重量%以下、Cr:2.0重量%以上5.0重量%以下、Co:0重量%以上9.9重量%以下、Ru:4.1重量%以上7.0重量%以下を含有し、残部がNiと不可避的不純物からなる組成を有することを特徴とする。
本発明のNi基単結晶超合金は、成分が重量比で、Al:5.0重量%以上7.0重量%以下、Ta:4.0重量%以上10.0重量%以下、Mo:1.1重量%以上4.5重量%以下、W:4.0重量%以上10.0重量%以下、Re:3.1重量%以上8.0重量%以下、Hf:0重量%以上0.50重量%以下、Cr:2.0重量%以上5.0重量%以下、Co:0重量%以上9.9重量%以下、Ru:4.6重量%以上7.0重量%以下を含有し、残部がNiと不可避的不純物からなる組成を有することを特徴とする。
本発明のNi基単結晶超合金は、成分が重量比で、Al:5.0重量%以上7.0重量%以下、Ta:4.0重量%以上6.0重量%以下、Mo:1.1重量%以上4.5重量%以下、W:4.0重量%以上10.0重量%以下、Re:3.1重量%以上8.0重量%以下、Hf:0重量%以上0.50重量%以下、Cr:2.0重量%以上5.0重量%以下、Co:0重量%以上9.9重量%以下、Ru:4.6重量%以上7.0重量%以下を含有し、残部がNiと不可避的不純物からなる組成を有することを特徴とする。
本発明のNi基単結晶超合金は、成分が重量比で、Al:5.0重量%以上7.0重量%以下、Ta:4.0重量%以上6.0重量%以下、Mo:2.9重量%以上4.5重量%以下、W:4.0重量%以上10.0重量%以下、Re:3.1重量%以上8.0重量%以下、Hf:0重量%以上0.50重量%以下、Cr:2.0重量%以上5.0重量%以下、Co:0重量%以上9.9重量%以下、Ru:4.6重量%以上7.0重量%以下を含有し、残部がNiと不可避的不純物からなる組成を有することを特徴とする。
In order to achieve the above object, the present invention employs the following configuration.
In the Ni-based single crystal superalloy of the present invention, the components are in a weight ratio of Al: 5.0% by weight to 7.0% by weight, Ta: 4.0% by weight to 10.0% by weight, Mo: 1 1 wt% to 4.5 wt%, W: 4.0 wt% to 10.0 wt%, Re: 3.1 wt% to 8.0 wt%, Hf: 0 wt% to 0.0 wt% 50 wt% or less, Cr: 2.0 wt% or more and 5.0 wt% or less, Co: 0 wt% or more and 9.9 wt% or less, Ru: 4.1 wt% or more and 8.0 wt% or less The remainder has a composition comprising Ni and inevitable impurities.
In the Ni-based single crystal superalloy of the present invention, the components are in a weight ratio of Al: 5.0% by weight to 7.0% by weight, Ta: 4.0% by weight to 6.0% by weight, Mo: 1 1 wt% to 4.5 wt%, W: 4.0 wt% to 10.0 wt%, Re: 3.1 wt% to 8.0 wt%, Hf: 0 wt% to 0.0 wt% 50 wt% or less, Cr: 2.0 wt% or more and 5.0 wt% or less, Co: 0 wt% or more and 9.9 wt% or less, Ru: 4.1 wt% or more and 8.0 wt% or less The remainder has a composition comprising Ni and inevitable impurities.
In the Ni-based single crystal superalloy of the present invention, the components are in a weight ratio of Al: 5.0% by weight to 7.0% by weight, Ta: 4.0% by weight to 6.0% by weight, Mo: 2 0.9 wt% to 4.5 wt%, W: 4.0 wt% to 10.0 wt%, Re: 3.1 wt% to 8.0 wt%, Hf: 0 wt% to 0.0 wt% 50 wt% or less, Cr: 2.0 wt% or more and 5.0 wt% or less, Co: 0 wt% or more and 9.9 wt% or less, Ru: 4.1 wt% or more and 8.0 wt% or less The remainder has a composition comprising Ni and inevitable impurities.
In the Ni-based single crystal superalloy of the present invention, the components are in a weight ratio of Al: 5.0% by weight to 7.0% by weight, Ta: 4.0% by weight to 10.0% by weight, Mo: 1 1 wt% to 4.5 wt%, W: 4.0 wt% to 10.0 wt%, Re: 3.1 wt% to 8.0 wt%, Hf: 0 wt% to 0.0 wt% 50 wt% or less, Cr: 2.0 wt% or more and 5.0 wt% or less, Co: 0 wt% or more and 9.9 wt% or less, Ru: 4.1 wt% or more and 7.0 wt% or less The remainder has a composition comprising Ni and inevitable impurities.
In the Ni-based single crystal superalloy of the present invention, the components are in a weight ratio of Al: 5.0% by weight to 7.0% by weight, Ta: 4.0% by weight to 6.0% by weight, Mo: 1 1 wt% to 4.5 wt%, W: 4.0 wt% to 10.0 wt%, Re: 3.1 wt% to 8.0 wt%, Hf: 0 wt% to 0.0 wt% 50 wt% or less, Cr: 2.0 wt% or more and 5.0 wt% or less, Co: 0 wt% or more and 9.9 wt% or less, Ru: 4.1 wt% or more and 7.0 wt% or less The remainder has a composition comprising Ni and inevitable impurities.
In the Ni-based single crystal superalloy of the present invention, the components are in a weight ratio of Al: 5.0% by weight to 7.0% by weight, Ta: 4.0% by weight to 6.0% by weight, Mo: 2 0.9 wt% to 4.5 wt%, W: 4.0 wt% to 10.0 wt%, Re: 3.1 wt% to 8.0 wt%, Hf: 0 wt% to 0.0 wt% 50 wt% or less, Cr: 2.0 wt% or more and 5.0 wt% or less, Co: 0 wt% or more and 9.9 wt% or less, Ru: 4.1 wt% or more and 7.0 wt% or less The remainder has a composition comprising Ni and inevitable impurities.
In the Ni-based single crystal superalloy of the present invention, the components are in a weight ratio of Al: 5.0% by weight to 7.0% by weight, Ta: 4.0% by weight to 10.0% by weight, Mo: 1 1 wt% to 4.5 wt%, W: 4.0 wt% to 10.0 wt%, Re: 3.1 wt% to 8.0 wt%, Hf: 0 wt% to 0.0 wt% 50 wt% or less, Cr: 2.0 wt% or more and 5.0 wt% or less, Co: 0 wt% or more and 9.9 wt% or less, Ru: 4.6 wt% or more and 7.0 wt% or less The remainder has a composition comprising Ni and inevitable impurities.
In the Ni-based single crystal superalloy of the present invention, the components are in a weight ratio of Al: 5.0% by weight to 7.0% by weight, Ta: 4.0% by weight to 6.0% by weight, Mo: 1 1 wt% to 4.5 wt%, W: 4.0 wt% to 10.0 wt%, Re: 3.1 wt% to 8.0 wt%, Hf: 0 wt% to 0.0 wt% 50 wt% or less, Cr: 2.0 wt% or more and 5.0 wt% or less, Co: 0 wt% or more and 9.9 wt% or less, Ru: 4.6 wt% or more and 7.0 wt% or less The remainder has a composition comprising Ni and inevitable impurities.
In the Ni-based single crystal superalloy of the present invention, the components are in a weight ratio of Al: 5.0% by weight to 7.0% by weight, Ta: 4.0% by weight to 6.0% by weight, Mo: 2 0.9 wt% to 4.5 wt%, W: 4.0 wt% to 10.0 wt%, Re: 3.1 wt% to 8.0 wt%, Hf: 0 wt% to 0.0 wt% 50 wt% or less, Cr: 2.0 wt% or more and 5.0 wt% or less, Co: 0 wt% or more and 9.9 wt% or less, Ru: 4.6 wt% or more and 7.0 wt% or less The remainder has a composition comprising Ni and inevitable impurities.

上記のNi基単結晶超合金によれば、Ruを添加することにより、強度低下の原因となるTCP相が高温使用時に析出するのが抑制される。また、他の構成元素の組成比を最適な範囲に設定することにより母相(γ相)の格子定数と析出相(γ’相)の格子定数とを最適な値にすることが可能になる。これらにより、高温下での強度を向上させることが可能になる。また、Ruの組成比が4.1重量%以上8.0重量%以下であるので、高温使用時における、クリープ強度低下の原因となるTCP相の析出が抑制される。  According to the Ni-based single crystal superalloy described above, the addition of Ru suppresses the precipitation of the TCP phase that causes a decrease in strength when used at high temperatures. In addition, by setting the composition ratio of other constituent elements in an optimum range, it is possible to optimize the lattice constant of the parent phase (γ phase) and the lattice constant of the precipitated phase (γ ′ phase). . As a result, the strength at high temperature can be improved. Moreover, since the Ru composition ratio is 4.1 wt% or more and 8.0 wt% or less, precipitation of the TCP phase that causes a decrease in creep strength at the time of high temperature use is suppressed.

また、先に記載のNi基単結晶超合金において、成分が重量比で、Al:5.9重量%、Ta:5.9重量%、Mo:3.9重量%、W:5.9重量%、Re:4.9重量%、Hf:0.10重量%、Cr:2.9重量%、Co:5.9重量%、Ru:5.0重量%を含有し、残部がNiと不可避的不純物からなる組成を有することが望ましい。
上記組成のNi基単結晶超合金によれば、137MPa、1000時間でのクリープ耐用温度を1344K(1071℃)とすることが可能になる。
Further, in the Ni-based single crystal superalloy described above, the components are in a weight ratio of Al: 5.9 wt%, Ta: 5.9 wt%, Mo: 3.9 wt%, W: 5.9 wt%. %, Re: 4.9% by weight, Hf: 0.10% by weight, Cr: 2.9% by weight, Co: 5.9% by weight, Ru: 5.0% by weight, the balance being inevitable with Ni It is desirable to have a composition consisting of mechanical impurities.
According to the Ni-based single crystal superalloy having the above composition, the creep durability temperature at 137 MPa and 1000 hours can be set to 1344 K (1071 ° C.).

また、先に記載のNi基単結晶超合金において、成分が重量比で、Co:5.8重量%、Cr:2.9重量%、Mo:3.1重量%、W:5.8重量%、Al:5.8重量%、Ta:5.6重量%、Ru:5.0重量%、Re:4.9重量%、Hf:0.10重量%を含有し、残部がNiと不可避的不純物からなる組成を有することが望ましい。
上記組成のNi基単結晶超合金によれば、137MPa、1000時間でのクリープ耐用温度を1366K(1093℃)とすることが可能になる。
Further, in the Ni-based single crystal superalloy described above, the components are in a weight ratio of Co: 5.8 wt%, Cr: 2.9 wt%, Mo: 3.1 wt%, W: 5.8 wt%. %, Al: 5.8 wt%, Ta: 5.6 wt%, Ru: 5.0 wt%, Re: 4.9 wt%, Hf: 0.10 wt%, and the balance is inevitable with Ni It is desirable to have a composition consisting of mechanical impurities.
According to the Ni-based single crystal superalloy having the above composition, the creep durability temperature at 137 MPa and 1000 hours can be set to 1366 K (1093 ° C.).

また、先に記載のNi基単結晶超合金において、成分が重量比で、Co:5.8重量%、Cr:2.9重量%、Mo:3.9重量%、W:5.8重量%、Al:5.8重量%、Ta:5.8重量%(5.82重量%)あるいは5,6重量%、Ru:6.0重量%、Re:4.9重量%、Hf:0.10重量%を含有し、残部がNiと不可避的不純物からなる組成を有することが望ましい。
上記組成のNi基単結晶超合金によれば、137MPa、1000時間でのクリープ耐用温度を1375K(1102℃)あるいは1379K(1106℃)とすることが可能になる。
In the Ni-based single crystal superalloy described above, the components are in a weight ratio of Co: 5.8 wt%, Cr: 2.9 wt%, Mo: 3.9 wt%, W: 5.8 wt%. %, Al: 5.8 wt%, Ta: 5.8 wt% (5.82 wt%) or 5,6 wt%, Ru: 6.0 wt%, Re: 4.9 wt%, Hf: 0 It is desirable to have a composition containing 10% by weight with the balance being Ni and inevitable impurities.
According to the Ni-based single crystal superalloy having the composition described above, the creep durability temperature at 137 MPa and 1000 hours can be set to 1375 K (1102 ° C.) or 1379 K (1106 ° C.).

また、先に記載のNi基単結晶超合金において、重量比で、0重量%以上2.0重量%以下のTiをさらに含有してもよい。
また、先に記載のNi基単結晶超合金において、重量比で、0重量%以上4.0重量%以下のNbをさらに含有してもよい。
Further, the Ni-based single crystal superalloy described above may further contain 0 wt% or more and 2.0 wt% or less of Ti by weight.
Further, the Ni-based single crystal superalloy described above may further contain 0% by weight to 4.0% by weight of Nb by weight ratio.

また、先に記載のNi基単結晶超合金において、B、C、Si、Y、La、Ce、V、Zrのうちの少なくとも一つを含んでもよい。
この場合、個々の成分は、重量比で、B:0.05重量%以下、C:0.15重量%以下、Si:0.1重量%以下、Y:0.1重量%以下、La:0.1重量%以下、Ce:0.1重量%以下、V:1重量%以下、Zr:0.1重量%以下であるのが好ましい。
In addition, the Ni-based single crystal superalloy described above may include at least one of B, C, Si, Y, La, Ce, V, and Zr.
In this case, the individual components are, by weight ratio, B: 0.05% by weight or less, C: 0.15% by weight or less, Si: 0.1% by weight or less, Y: 0.1% by weight or less, La: It is preferable that they are 0.1 weight% or less, Ce: 0.1 weight% or less, V: 1 weight% or less, Zr: 0.1 weight% or less.

また、先に記載のNi基単結晶超合金は、さらに望ましくは、成分が重量比で、Al:5.8重量%以上7.0重量%以下、Ta:4.0重量%以上5.6重量%以下、Mo:3.3重量%以上4.5重量%以下、W:4.0重量%以上10.0重量%以下、Re:3.1重量%以上8.0重量%以下、Hf:0重量%以上0.50重量%以下、Cr:2.9重量%以上4.3重量%以下、Co:0重量%以上9.9重量%以下、Ru:4.1重量%以上8.0重量%以下、Nb:4.0重量%以下、Ti:2.0重量%以下、B:0.05重量%以下、C:0.15重量%以下、Si:0.1重量%以下、Y:0.1重量%以下、La:0.1重量%以下、Ce:0.1重量%以下、V:1重量%以下、Zr:0.1重量%以下からなる組成を有する。
また、先に記載のNi基単結晶超合金は、さらに望ましくは、成分が重量比で、Al:5.0重量%以上7.0重量%以下、Ta:4.0重量%以上10.0重量%以下、Mo:1.1重量%以上4.5重量%以下、W:4.0重量%以上10.0重量%以下、Re:3.1重量%以上8.0重量%以下、Hf:0重量%以上0.50重量%以下、Cr:2.9重量%以上5.0重量%以下、Co:0重量%以上9.9重量%以下、Ru:6.5重量%以上8.0重量%以下、Nb:4.0重量%以下、Ti:2.0重量%以下、B:0.05重量%以下、C:0.15重量%以下、Si:0.1重量%以下、Y:0.1重量%以下、La:0.1重量%以下、Ce:0.1重量%以下、V:1重量%以下、Zr:0.1重量%以下からなる組成を有する。
また、先に記載のNi基単結晶超合金は、さらに望ましくは、成分が重量比で、Al:5.0重量%以上7.0重量%以下、Ta:4.0重量%以上6.0重量%以下、Mo:3.3重量%以上4.5重量%以下、W:4.0重量%以上10.0重量%以下、Re:3.1重量%以上8.0重量%以下、Hf:0重量%以上0.50重量%以下、Cr:2.0重量%以上5.0重量%以下、Co:0重量%以上9.9重量%以下、Ru:4.1重量%以上8.0重量%以下、Nb:4.0重量%以下、Ti:2.0重量%以下、B:0.05重量%以下、C:0.15重量%以下、Si:0.1重量%以下、Y:0.1重量%以下、La:0.1重量%以下、Ce:0.1重量%以下、V:1重量%以下、Zr:0.1重量%以下からなる組成を有する。
また、先に記載のNi基単結晶超合金は、さらに望ましくは、成分が重量比で、Al:5.0重量%以上7.0重量%以下、Ta:4.0重量%以上5.6重量%以下、Mo:3.3重量%以上4.5重量%以下、W:4.0重量%以上10.0重量%以下、Re:3.1重量%以上8.0重量%以下、Hf:0重量%以上0.50重量%以下、Cr:2.0重量%以上5.0重量%以下、Co:0重量%以上9.9重量%以下、Ru:4.1重量%以上8.0重量%以下、Nb:4.0重量%以下、Ti:2.0重量%以下、B:0.05重量%以下、C:0.15重量%以下、Si:0.1重量%以下、Y:0.1重量%以下、La:0.1重量%以下、Ce:0.1重量%以下、V:1重量%以下、Zr:0.1重量%以下からなる組成を有する。
また、先に記載のNi基単結晶超合金は、さらに望ましくは、成分が重量比で、Al:5.0重量%以上7.0重量%以下、Ta:4.0重量%以上10.0重量%以下、Mo:3.1重量%以上4.5重量%以下、W:4.0重量%以上10.0重量%以下、Re:3.1重量%以上8.0重量%以下、Hf:0重量%以上0.50重量%以下、Cr:2.0重量%以上5.0重量%以下、Co:0重量%以上9.9重量%以下、Ru:4.1重量%以上8.0重量%以下、Nb:4.0重量%以下、B:0.05重量%以下、C:0.15重量%以下、Si:0.1重量%以下、Y:0.1重量%以下、La:0.1重量%以下、Ce:0.1重量%以下、V:1重量%以下、Zr:0.1重量%以下からなる組成を有する。
また、先に記載のNi基単結晶超合金は、さらに望ましくは、成分が重量比で、Al:5.8重量%以上7.0重量%以下、Ta:4.0重量%以上10.0重量%以下、Mo:3.1重量%以上4.5重量%以下、W:4.0重量%以上10.0重量%以下、Re:3.1重量%以上8.0重量%以下、Hf:0重量%以上0.50重量%以下、Cr:2.0重量%以上5.0重量%以下、Co:0重量%以上9.9重量%以下、Ru:4.1重量%以上8.0重量%以下、Nb:4.0重量%以下、Ti:2重量%以下、B:0.05重量%以下、C:0.15重量%以下、Si:0.1重量%以下、Y:0.1重量%以下、La:0.1重量%以下、Ce:0.1重量%以下、V:1重量%以下、Zr:0.1重量%以下からなる組成を有する。
また、先に記載のNi基単結晶超合金は、さらに望ましくは、成分が重量比で、Al:5.0重量%以上7.0重量%以下、Ta:4.0重量%以上10.0重量%以下、Mo:3.1重量%以上4.5重量%以下、W:4.0重量%以上10.0重量%以下、Re:3.1重量%以上8.0重量%以下、Hf:0重量%以上0.50重量%以下、Cr:2.9重量%以上4.3重量%以下、Co:0重量%以上9.9重量%以下、Ru:4.1重量%以上8.0重量%以下、Nb:4.0重量%以下、Ti:2重量%以下、B:0.05重量%以下、C:0.15重量%以下、Si:0.1重量%以下、Y:0.1重量%以下、La:0.1重量%以下、Ce:0.1重量%以下、V:1重量%以下、Zr:0.1重量%以下からなる組成を有する。
In the Ni-based single crystal superalloy described above, the components are more preferably in a weight ratio of Al: 5.8 wt% to 7.0 wt%, Ta: 4.0 wt% to 5.6 Wt% or less, Mo: 3.3 wt% or more and 4.5 wt% or less, W: 4.0 wt% or more and 10.0 wt% or less, Re: 3.1 wt% or more and 8.0 wt% or less, Hf : 0% to 0.50% by weight, Cr: 2.9% to 4.3% by weight, Co: 0% to 9.9% by weight, Ru: 4.1% to 8%. 0 wt% or less, Nb: 4.0 wt% or less, Ti: 2.0 wt% or less, B: 0.05 wt% or less, C: 0.15 wt% or less, Si: 0.1 wt% or less, Y: 0.1 wt% or less, La: 0.1 wt% or less, Ce: 0.1 wt% or less, V: 1 wt% or less, Zr: 0.1 wt% or less Having.
In the Ni-based single crystal superalloy described above, the components are more preferably in a weight ratio of Al: 5.0 wt% or more and 7.0 wt% or less, Ta: 4.0 wt% or more and 10.0 wt%. Wt% or less, Mo: 1.1 wt% or more and 4.5 wt% or less, W: 4.0 wt% or more and 10.0 wt% or less, Re: 3.1 wt% or more and 8.0 wt% or less, Hf : 0% by weight to 0.50% by weight, Cr: 2.9% by weight to 5.0% by weight, Co: 0% by weight to 9.9% by weight, Ru: 6.5% by weight to 8%. 0 wt% or less, Nb: 4.0 wt% or less, Ti: 2.0 wt% or less, B: 0.05 wt% or less, C: 0.15 wt% or less, Si: 0.1 wt% or less, Y: 0.1 wt% or less, La: 0.1 wt% or less, Ce: 0.1 wt% or less, V: 1 wt% or less, Zr: 0.1 wt% or less Having formed.
Further, in the Ni-based single crystal superalloy described above, it is more desirable that the components are in a weight ratio of Al: 5.0 wt% or more and 7.0 wt% or less, Ta: 4.0 wt% or more and 6.0 wt%. Wt% or less, Mo: 3.3 wt% or more and 4.5 wt% or less, W: 4.0 wt% or more and 10.0 wt% or less, Re: 3.1 wt% or more and 8.0 wt% or less, Hf : 0 wt% to 0.50 wt%, Cr: 2.0 wt% to 5.0 wt%, Co: 0 wt% to 9.9 wt%, Ru: 4.1 wt% to 8. 0 wt% or less, Nb: 4.0 wt% or less, Ti: 2.0 wt% or less, B: 0.05 wt% or less, C: 0.15 wt% or less, Si: 0.1 wt% or less, Y: 0.1 wt% or less, La: 0.1 wt% or less, Ce: 0.1 wt% or less, V: 1 wt% or less, Zr: 0.1 wt% or less Having.
In the Ni-based single crystal superalloy described above, the components are more preferably in a weight ratio of Al: 5.0% by weight or more and 7.0% by weight or less, Ta: 4.0% by weight or more and 5.6%. Wt% or less, Mo: 3.3 wt% or more and 4.5 wt% or less, W: 4.0 wt% or more and 10.0 wt% or less, Re: 3.1 wt% or more and 8.0 wt% or less, Hf : 0 wt% to 0.50 wt%, Cr: 2.0 wt% to 5.0 wt%, Co: 0 wt% to 9.9 wt%, Ru: 4.1 wt% to 8. 0 wt% or less, Nb: 4.0 wt% or less, Ti: 2.0 wt% or less, B: 0.05 wt% or less, C: 0.15 wt% or less, Si: 0.1 wt% or less, Y: 0.1 wt% or less, La: 0.1 wt% or less, Ce: 0.1 wt% or less, V: 1 wt% or less, Zr: 0.1 wt% or less Having.
In the Ni-based single crystal superalloy described above, the components are more preferably in a weight ratio of Al: 5.0 wt% or more and 7.0 wt% or less, Ta: 4.0 wt% or more and 10.0 wt%. Wt% or less, Mo: 3.1 wt% or more and 4.5 wt% or less, W: 4.0 wt% or more and 10.0 wt% or less, Re: 3.1 wt% or more and 8.0 wt% or less, Hf : 0 wt% to 0.50 wt%, Cr: 2.0 wt% to 5.0 wt%, Co: 0 wt% to 9.9 wt%, Ru: 4.1 wt% to 8. 0 wt% or less, Nb: 4.0 wt% or less, B: 0.05 wt% or less, C: 0.15 wt% or less, Si: 0.1 wt% or less, Y: 0.1 wt% or less, La: 0.1 wt% or less, Ce: 0.1 wt% or less, V: 1 wt% or less, Zr: 0.1 wt% or less.
In the Ni-based single crystal superalloy described above, the components are more preferably in a weight ratio of Al: 5.8 wt% to 7.0 wt%, Ta: 4.0 wt% to 10.0 wt%. Wt% or less, Mo: 3.1 wt% or more and 4.5 wt% or less, W: 4.0 wt% or more and 10.0 wt% or less, Re: 3.1 wt% or more and 8.0 wt% or less, Hf : 0 wt% to 0.50 wt%, Cr: 2.0 wt% to 5.0 wt%, Co: 0 wt% to 9.9 wt%, Ru: 4.1 wt% to 8. 0 wt% or less, Nb: 4.0 wt% or less, Ti: 2 wt% or less, B: 0.05 wt% or less, C: 0.15 wt% or less, Si: 0.1 wt% or less, Y: Composition comprising 0.1 wt% or less, La: 0.1 wt% or less, Ce: 0.1 wt% or less, V: 1 wt% or less, Zr: 0.1 wt% or less A.
In the Ni-based single crystal superalloy described above, the components are more preferably in a weight ratio of Al: 5.0 wt% or more and 7.0 wt% or less, Ta: 4.0 wt% or more and 10.0 wt%. Wt% or less, Mo: 3.1 wt% or more and 4.5 wt% or less, W: 4.0 wt% or more and 10.0 wt% or less, Re: 3.1 wt% or more and 8.0 wt% or less, Hf : 0% to 0.50% by weight, Cr: 2.9% to 4.3% by weight, Co: 0% to 9.9% by weight, Ru: 4.1% to 8%. 0 wt% or less, Nb: 4.0 wt% or less, Ti: 2 wt% or less, B: 0.05 wt% or less, C: 0.15 wt% or less, Si: 0.1 wt% or less, Y: Composition comprising 0.1 wt% or less, La: 0.1 wt% or less, Ce: 0.1 wt% or less, V: 1 wt% or less, Zr: 0.1 wt% or less A.

また、本発明のNi基単結晶超合金は、さらに望ましくは、成分が重量比で、Al:5.0重量%以上7.0重量%以下、Ta+Nb+Ti:4.0重量%以上10.0重量%以下、Mo:3.3重量%以上4.5重量%以下、W:4.0重量%以上10.0重量%以下、Re:3.1重量%以上8.0重量%以下、Hf:0重量%以上0.50重量%以下、Cr:2.0重量%以上5.0重量%以下、Co:0重量%以上9.9重量%以下、Ru:4.1重量%以上8.0重量%以下、B:0.05重量%以下、C:0.15重量%以下、Si:0.1重量%以下、Y:0.1重量%以下、La:0.1重量%以下、Ce:0.1重量%以下、V:1重量%以下、Zr:0.1重量%以下からなる組成を有する。
また、本発明のNi基単結晶超合金は、さらに望ましくは、成分が重量比で、Al:5.0重量%以上7.0重量%以下、Ta+Nb+Ti:4.0重量%以上10.0重量%以下、Mo:3.3重量%以上4.5重量%以下、W:4.0重量%以上10.0重量%以下、Re:3.1重量%以上8.0重量%以下、Hf:0重量%以上0.50重量%以下、Cr:2.0重量%以上5.0重量%以下、Co:0重量%以上9.9重量%以下、Ru:4.1重量%以上7.0重量%以下、B:0.05重量%以下、C:0.15重量%以下、Si:0.1重量%以下、Y:0.1重量%以下、La:0.1重量%以下、Ce:0.1重量%以下、V:1重量%以下、Zr:0.1重量%以下からなる組成を有する。
また、本発明のNi基単結晶超合金は、さらに望ましくは、成分が重量比で、Al:5.0重量%以上7.0重量%以下、Ta+Nb+Ti:4.0重量%以上10.0重量%以下、Mo:3.3重量%以上4.5重量%以下、W:4.0重量%以上10.0重量%以下、Re:3.1重量%以上8.0重量%以下、Hf:0重量%以上0.50重量%以下、Cr:2.0重量%以上5.0重量%以下、Co:0重量%以上9.9重量%以下、Ru:4.6重量%以上7.0重量%以下、B:0.05重量%以下、C:0.15重量%以下、Si:0.1重量%以下、Y:0.1重量%以下、La:0.1重量%以下、Ce:0.1重量%以下、V:1重量%以下、Zr:0.1重量%以下からなる組成を有する。
Further, the Ni-based single crystal superalloy of the present invention more preferably has components in a weight ratio of Al: 5.0 wt% or more and 7.0 wt% or less, Ta + Nb + Ti: 4.0 wt% or more and 10.0 wt% %: Mo: 3.3 wt% to 4.5 wt%, W: 4.0 wt% to 10.0 wt%, Re: 3.1 wt% to 8.0 wt%, Hf: 0 to 0.50 wt%, Cr: 2.0 to 5.0 wt%, Co: 0 to 9.9 wt%, Ru: 4.1 to 8.0 wt% % By weight, B: 0.05% by weight or less, C: 0.15% by weight or less, Si: 0.1% by weight or less, Y: 0.1% by weight or less, La: 0.1% by weight or less, Ce : 0.1 wt% or less, V: 1 wt% or less, Zr: 0.1 wt% or less.
Further, the Ni-based single crystal superalloy of the present invention more preferably has components in a weight ratio of Al: 5.0 wt% or more and 7.0 wt% or less, Ta + Nb + Ti: 4.0 wt% or more and 10.0 wt% %: Mo: 3.3 wt% to 4.5 wt%, W: 4.0 wt% to 10.0 wt%, Re: 3.1 wt% to 8.0 wt%, Hf: 0 to 0.50 wt%, Cr: 2.0 to 5.0 wt%, Co: 0 to 9.9 wt%, Ru: 4.1 to 7.0 wt% % By weight, B: 0.05% by weight or less, C: 0.15% by weight or less, Si: 0.1% by weight or less, Y: 0.1% by weight or less, La: 0.1% by weight or less, Ce : 0.1 wt% or less, V: 1 wt% or less, Zr: 0.1 wt% or less.
Further, the Ni-based single crystal superalloy of the present invention more preferably has components in a weight ratio of Al: 5.0% by weight to 7.0% by weight, Ta + Nb + Ti: 4.0% by weight to 10.0% by weight. %: Mo: 3.3 wt% to 4.5 wt%, W: 4.0 wt% to 10.0 wt%, Re: 3.1 wt% to 8.0 wt%, Hf: 0 to 0.50% by weight, Cr: 2.0 to 5.0% by weight, Co: 0 to 9.9% by weight, Ru: 4.6 to 7.0% by weight % By weight, B: 0.05% by weight or less, C: 0.15% by weight or less, Si: 0.1% by weight or less, Y: 0.1% by weight or less, La: 0.1% by weight or less, Ce : 0.1 wt% or less, V: 1 wt% or less, Zr: 0.1 wt% or less.

さらに、本発明のNi基単結晶超合金は、先に記載のNi基単結晶超合金であって、母相の格子定数をa1とし、析出相の格子定数をa2としたとき、0.9937a1≦a2≦0.9958a1であることを特徴とする。
上記のNi基単結晶超合金によれば、母相の格子定数をa1とし、析出相の格子定数をa2としたとき、a1とa2の関係が0.9937a1≦a2≦0.9958a1であり、析出相の格子定数a2が母相の格子定数a1のマイナス0.1%以下であるので、母相中に析出する析出相が荷重方向の垂直方向に連続して延在するように析出し、応力下で転位欠陥が合金組織中を移動することが少なくなる。その結果、従来のNi基単結晶超合金に比べ、高温時の強度を高めることが可能になる。
Further, the Ni-based single crystal superalloy of the present invention is the Ni-based single crystal superalloy described above, wherein 0.9937a1 when the lattice constant of the parent phase is a1 and the lattice constant of the precipitated phase is a2. ≤a2≤0.9958a1.
According to the Ni-based single crystal superalloy described above, the relationship between a1 and a2 is 0.9937a1 ≦ a2 ≦ 0.9958a1 where the lattice constant of the parent phase is a1 and the lattice constant of the precipitated phase is a2. Since the lattice constant a2 of the precipitated phase is minus 0.1% or less of the lattice constant a1 of the parent phase, the precipitated phase that precipitates in the parent phase is precipitated so as to continuously extend in the direction perpendicular to the load direction, Dislocation defects are less likely to move through the alloy structure under stress. As a result, it is possible to increase the strength at high temperatures as compared with conventional Ni-based single crystal superalloys.

以下、本発明の実施の形態を詳細に説明する。
本発明のNi基単結晶超合金は、Al、Ta、Mo、W、Re、Hf、Cr、Co、Ru等の成分、及びNi(残部)を含有し、さらに不可避的不純物を含有する合金である。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail.
The Ni-based single crystal superalloy of the present invention is an alloy containing components such as Al, Ta, Mo, W, Re, Hf, Cr, Co, and Ru, and Ni (remainder), and further containing inevitable impurities. is there.

上記のNi基単結晶超合金は、例えば、組成比がAl:5.0重量%以上7.0重量%以下、Ta:4.0重量%以上10.0重量%以下、Mo:1.1重量%以上4.5重量%以下、W:4.0重量%以上10.0重量%以下、Re:3.1重量%以上8.0重量%以下、Hf:0重量%以上0.50重量%以下、Cr:2.0重量%以上5.0重量%以下、Co:0重量%以上9.9重量%以下、Ru:4.1重量%以上8.0重量%以下であり、残部がNiと不可避的不純物からなる合金である。
また、上記のNi基単結晶超合金は、例えば、組成比がAl:5.0重量%以上7.0重量%以下、Ta:4.0重量%以上6.0重量%以下、Mo:1.1重量%以上4.5重量%以下、W:4.0重量%以上10.0重量%以下、Re:3.1重量%以上8.0重量%以下、Hf:0重量%以上0.50重量%以下、Cr:2.0重量%以上5.0重量%以下、Co:0重量%以上9.9重量%以下、Ru:4.1重量%以上8.0重量%以下を含有し、残部がNiと不可避的不純物からなる合金である。
また、上記のNi基単結晶超合金は、例えば、組成比がAl:5.0重量%以上7.0重量%以下、Ta:4.0重量%以上6.0重量%以下、Mo:2.9重量%以上4.5重量%以下、W:4.0重量%以上10.0重量%以下、Re:3.1重量%以上8.0重量%以下、Hf:0重量%以上0.50重量%以下、Cr:2.0重量%以上5.0重量%以下、Co:0重量%以上9.9重量%以下、Ru:4.1重量%以上8.0重量%以下を含有し、残部がNiと不可避的不純物からなる合金である。
また、上記のNi基単結晶超合金は、例えば、組成比がAl:5.0重量%以上7.0重量%以下、Ta:4.0重量%以上10.0重量%以下、Mo:1.1重量%以上4.5重量%以下、W:4.0重量%以上10.0重量%以下、Re:3.1重量%以上8.0重量%以下、Hf:0重量%以上0.50重量%以下、Cr:2.0重量%以上5.0重量%以下、Co:0重量%以上9.9重量%以下、Ru:4.1重量%以上7.0重量%以下を含有し、残部がNiと不可避的不純物からなる合金である。
また、上記のNi基単結晶超合金は、例えば、組成比がAl:5.0重量%以上7.0重量%以下、Ta:4.0重量%以上6.0重量%以下、Mo:1.1重量%以上4.5重量%以下、W:4.0重量%以上10.0重量%以下、Re:3.1重量%以上8.0重量%以下、Hf:0重量%以上0.50重量%以下、Cr:2.0重量%以上5.0重量%以下、Co:0重量%以上9.9重量%以下、Ru:4.1重量%以上7.0重量%以下を含有し、残部がNiと不可避的不純物からなる合金である。
また、上記のNi基単結晶超合金は、例えば、組成比がAl:5.0重量%以上7.0重量%以下、Ta:4.0重量%以上6.0重量%以下、Mo:2.9重量%以上4.5重量%以下、W:4.0重量%以上10.0重量%以下、Re:3.1重量%以上8.0重量%以下、Hf:0重量%以上0.50重量%以下、Cr:2.0重量%以上5.0重量%以下、Co:0重量%以上9.9重量%以下、Ru:4.1重量%以上7.0重量%以下を含有し、残部がNiと不可避的不純物からなる合金である。
また、上記のNi基単結晶超合金は、例えば、組成比がAl:5.0重量%以上7.0重量%以下、Ta:4.0重量%以上10.0重量%以下、Mo:1.1重量%以上4.5重量%以下、W:4.0重量%以上10.0重量%以下、Re:3.1重量%以上8.0重量%以下、Hf:0重量%以上0.50重量%以下、Cr:2.0重量%以上5.0重量%以下、Co:0重量%以上9.9重量%以下、Ru:4.6重量%以上7.0重量%以下を含有し、残部がNiと不可避的不純物からなる合金である。
また、上記のNi基単結晶超合金は、例えば、組成比がAl:5.0重量%以上7.0重量%以下、Ta:4.0重量%以上6.0重量%以下、Mo:1.1重量%以上4.5重量%以下、W:4.0重量%以上10.0重量%以下、Re:3.1重量%以上8.0重量%以下、Hf:0重量%以上0.50重量%以下、Cr:2.0重量%以上5.0重量%以下、Co:0重量%以上9.9重量%以下、Ru:4.6重量%以上7.0重量%以下を含有し、残部がNiと不可避的不純物からなる合金である。
また、上記のNi基単結晶超合金は、例えば、組成比がAl:5.0重量%以上7.0重量%以下、Ta:4.0重量%以上6.0重量%以下、Mo:2.9重量%以上4.5重量%以下、W:4.0重量%以上10.0重量%以下、Re:3.1重量%以上8.0重量%以下、Hf:0重量%以上0.50重量%以下、Cr:2.0重量%以上5.0重量%以下、Co:0重量%以上9.9重量%以下、Ru:4.6重量%以上7.0重量%以下を含有し、残部がNiと不可避的不純物からなる合金である。
In the Ni-based single crystal superalloy described above, for example, the composition ratio is Al: 5.0 wt% or more and 7.0 wt% or less, Ta: 4.0 wt% or more and 10.0 wt% or less, Mo: 1.1 Wt% to 4.5 wt%, W: 4.0 wt% to 10.0 wt%, Re: 3.1 wt% to 8.0 wt%, Hf: 0 wt% to 0.50 wt %: Cr: 2.0 wt% or more, 5.0 wt% or less, Co: 0 wt% or more, 9.9 wt% or less, Ru: 4.1 wt% or more, 8.0 wt% or less, and the balance An alloy composed of Ni and inevitable impurities.
The Ni-based single crystal superalloy has a composition ratio of, for example, Al: 5.0% by weight or more and 7.0% by weight or less, Ta: 4.0% by weight or more and 6.0% by weight or less, Mo: 1 1 wt% to 4.5 wt%, W: 4.0 wt% to 10.0 wt%, Re: 3.1 wt% to 8.0 wt%, Hf: 0 wt% to 0.0 wt% 50 wt% or less, Cr: 2.0 wt% or more and 5.0 wt% or less, Co: 0 wt% or more and 9.9 wt% or less, Ru: 4.1 wt% or more and 8.0 wt% or less The balance is an alloy composed of Ni and inevitable impurities.
The Ni-based single crystal superalloy has a composition ratio of, for example, Al: 5.0 wt% or more and 7.0 wt% or less, Ta: 4.0 wt% or more and 6.0 wt% or less, Mo: 2 0.9 wt% to 4.5 wt%, W: 4.0 wt% to 10.0 wt%, Re: 3.1 wt% to 8.0 wt%, Hf: 0 wt% to 0.0 wt% 50 wt% or less, Cr: 2.0 wt% or more and 5.0 wt% or less, Co: 0 wt% or more and 9.9 wt% or less, Ru: 4.1 wt% or more and 8.0 wt% or less The balance is an alloy composed of Ni and inevitable impurities.
The Ni-based single crystal superalloy has a composition ratio of, for example, Al: 5.0% by weight or more and 7.0% by weight or less, Ta: 4.0% by weight or more and 10.0% by weight or less, Mo: 1 1 wt% to 4.5 wt%, W: 4.0 wt% to 10.0 wt%, Re: 3.1 wt% to 8.0 wt%, Hf: 0 wt% to 0.0 wt% 50 wt% or less, Cr: 2.0 wt% or more and 5.0 wt% or less, Co: 0 wt% or more and 9.9 wt% or less, Ru: 4.1 wt% or more and 7.0 wt% or less The balance is an alloy composed of Ni and inevitable impurities.
The Ni-based single crystal superalloy has a composition ratio of, for example, Al: 5.0% by weight or more and 7.0% by weight or less, Ta: 4.0% by weight or more and 6.0% by weight or less, Mo: 1 1 wt% to 4.5 wt%, W: 4.0 wt% to 10.0 wt%, Re: 3.1 wt% to 8.0 wt%, Hf: 0 wt% to 0.0 wt% 50 wt% or less, Cr: 2.0 wt% or more and 5.0 wt% or less, Co: 0 wt% or more and 9.9 wt% or less, Ru: 4.1 wt% or more and 7.0 wt% or less The balance is an alloy composed of Ni and inevitable impurities.
The Ni-based single crystal superalloy has a composition ratio of, for example, Al: 5.0 wt% or more and 7.0 wt% or less, Ta: 4.0 wt% or more and 6.0 wt% or less, Mo: 2 0.9 wt% to 4.5 wt%, W: 4.0 wt% to 10.0 wt%, Re: 3.1 wt% to 8.0 wt%, Hf: 0 wt% to 0.0 wt% 50 wt% or less, Cr: 2.0 wt% or more and 5.0 wt% or less, Co: 0 wt% or more and 9.9 wt% or less, Ru: 4.1 wt% or more and 7.0 wt% or less The balance is an alloy composed of Ni and inevitable impurities.
The Ni-based single crystal superalloy has a composition ratio of, for example, Al: 5.0% by weight or more and 7.0% by weight or less, Ta: 4.0% by weight or more and 10.0% by weight or less, Mo: 1 1 wt% to 4.5 wt%, W: 4.0 wt% to 10.0 wt%, Re: 3.1 wt% to 8.0 wt%, Hf: 0 wt% to 0.0 wt% 50 wt% or less, Cr: 2.0 wt% or more and 5.0 wt% or less, Co: 0 wt% or more and 9.9 wt% or less, Ru: 4.6 wt% or more and 7.0 wt% or less The balance is an alloy composed of Ni and inevitable impurities.
The Ni-based single crystal superalloy has a composition ratio of, for example, Al: 5.0% by weight or more and 7.0% by weight or less, Ta: 4.0% by weight or more and 6.0% by weight or less, Mo: 1 1 wt% to 4.5 wt%, W: 4.0 wt% to 10.0 wt%, Re: 3.1 wt% to 8.0 wt%, Hf: 0 wt% to 0.0 wt% 50 wt% or less, Cr: 2.0 wt% or more and 5.0 wt% or less, Co: 0 wt% or more and 9.9 wt% or less, Ru: 4.6 wt% or more and 7.0 wt% or less The balance is an alloy composed of Ni and inevitable impurities.
The Ni-based single crystal superalloy has a composition ratio of, for example, Al: 5.0 wt% or more and 7.0 wt% or less, Ta: 4.0 wt% or more and 6.0 wt% or less, Mo: 2 0.9 wt% to 4.5 wt%, W: 4.0 wt% to 10.0 wt%, Re: 3.1 wt% to 8.0 wt%, Hf: 0 wt% to 0.0 wt% 50 wt% or less, Cr: 2.0 wt% or more and 5.0 wt% or less, Co: 0 wt% or more and 9.9 wt% or less, Ru: 4.6 wt% or more and 7.0 wt% or less The balance is an alloy composed of Ni and inevitable impurities.

上記合金はいずれも、オーステナイト相たるγ相(母相)と、この母相中に分散析出した中間規則相たるγ’相(析出相)とを有している。γ’相は、主としてNi3Alで表される金属間化合物からなり、このγ’相によりNi基単結晶超合金の高温強度が向上する。  Each of the above alloys has a γ phase (matrix) that is an austenite phase and a γ ′ phase (precipitation phase) that is an intermediate ordered phase dispersed and precipitated in the matrix. The γ ′ phase is mainly composed of an intermetallic compound represented by Ni 3 Al, and the γ ′ phase improves the high-temperature strength of the Ni-based single crystal superalloy.

Crは耐酸化性に優れた元素であり、Ni基単結晶超合金の高温耐食性を向上させる。
Crの組成比は,Cr:2.0重量%以上5.0重量%以下の範囲が好ましく、2.9重量%以上5.0重量%以下の範囲がより好ましく、2.9重量%以上4.3重量%以下の範囲がさらに好ましく、2.9重量%とすることが最も好ましい。
Crの組成比が2.0重量%未満であると、所望の高温耐食性を確保できないので好ましくなく、Crの組成比が5.0重量%を越えると、γ’相の析出が抑制されるとともにσ相やμ相などの有害相が生成し、高温強度が低下するので好ましくない。
Cr is an element excellent in oxidation resistance, and improves the high temperature corrosion resistance of the Ni-based single crystal superalloy.
The composition ratio of Cr is preferably in the range of Cr: 2.0 wt% or more and 5.0 wt% or less, more preferably 2.9 wt% or more and 5.0 wt% or less, and more preferably 2.9 wt% or more and 4 wt% or less. The range of .3% by weight or less is more preferable, and the range of 2.9% by weight is most preferable.
If the Cr composition ratio is less than 2.0% by weight, the desired high-temperature corrosion resistance cannot be ensured, which is not preferable. If the Cr composition ratio exceeds 5.0% by weight, precipitation of the γ ′ phase is suppressed. Since harmful phases such as σ phase and μ phase are generated and high temperature strength is lowered, it is not preferable.

Moは、W及びTaとの共存下にて、母相であるγ相に固溶して高温強度を増加させるとともに析出硬化により高温強度に寄与する。また、Moは、本合金の特徴である格子ミスフィット及び転位網間隔(後述)に大きく寄与する。
Moの組成比は、1.1重量%以上4.5重量%以下の範囲が好ましく、2.9重量%以上4.5重量%以下の範囲がより好ましく、3.1重量%以上4.5重量%以下の範囲、あるいは、3.3重量%以上4.5重量%以下の範囲がさらに好ましく、3.1重量%あるいは3.9重量%とすることが最も好ましい。
Moの組成比が1.1重量%未満であると、所望の高温強度を確保できないので好ましくなく、一方、Moの組成比が4.5重量%を越えても、高温強度が低下し、更には高温耐食性も低下するので好ましくない。
In the presence of W and Ta, Mo dissolves in the γ phase, which is the parent phase, to increase the high temperature strength and contribute to the high temperature strength by precipitation hardening. Further, Mo greatly contributes to lattice misfit and dislocation network spacing (described later), which are characteristics of this alloy.
The composition ratio of Mo is preferably in the range of 1.1 wt% to 4.5 wt%, more preferably in the range of 2.9 wt% to 4.5 wt%, and more preferably 3.1 wt% to 4.5 wt%. A range of not more than wt%, or a range of not less than 3.3 wt% and not more than 4.5 wt% is more preferred, and most preferred is 3.1 wt% or 3.9 wt%.
If the Mo composition ratio is less than 1.1% by weight, the desired high-temperature strength cannot be secured. On the other hand, even if the Mo composition ratio exceeds 4.5% by weight, the high-temperature strength decreases, Is not preferable because the high-temperature corrosion resistance also decreases.

Wは、上記のようにMo及びTaとの共存下にて固溶強化と析出硬化の作用により、高温強度を向上させる。
Wの組成比は、4.0重量%以上10.0重量%以下の範囲が好ましく、5.9重量%あるいは5.8重量%とすることが最も好ましい。
Wの組成比が4.0重量%未満であると、所望の高温強度を確保できないので好ましくなく、Wの組成比が10.0重量%を越えると高温耐食性が低下するので好ましくない。
W improves the high-temperature strength by the action of solid solution strengthening and precipitation hardening in the presence of Mo and Ta as described above.
The W composition ratio is preferably in the range of 4.0 wt% to 10.0 wt%, and most preferably 5.9 wt% or 5.8 wt%.
If the W composition ratio is less than 4.0% by weight, the desired high-temperature strength cannot be ensured. This is not preferable, and if the W composition ratio exceeds 10.0% by weight, the high-temperature corrosion resistance decreases.

Taは、上記のようにMo及びWとの共存下にて固溶強化と析出硬化の作用により高温強度を向上させ、また一部がγ’相に対して析出硬化し、高温強度を向上させる。
Taの組成比は、4.0重量%以上10.0重量%以下の範囲が好ましく、4.0重量%以上6.0重量%以下の範囲がより好ましく、4.0重量%以上5.6重量%以下の範囲がさらに好ましく、5.6重量%あるいは5.82重量%とすることが最も好ましい。
Taの組成比が4.0重量%未満であると、所望の高温強度を確保できないので好ましくなく、Taの組成比が10.0重量%を越えると、σ相やμ相が生成するようになって高温強度が低下するので好ましくない。
Ta improves the high-temperature strength by the action of solid solution strengthening and precipitation hardening in the presence of Mo and W as described above, and partly precipitates and hardens against the γ 'phase to improve the high-temperature strength. .
The composition ratio of Ta is preferably in the range of 4.0 wt% to 10.0 wt%, more preferably 4.0 wt% to 6.0 wt%, and more preferably 4.0 wt% to 5.6 wt%. A range of not more than wt% is more preferred, and most preferred is 5.6 wt% or 5.82 wt%.
If the Ta composition ratio is less than 4.0% by weight, the desired high-temperature strength cannot be ensured, which is not preferable. If the Ta composition ratio exceeds 10.0% by weight, a σ phase or μ phase is generated. This is not preferable because the high temperature strength decreases.

Alは、Niと化合し、母相中に微細均一に分散析出するγ’相を構成するNi3Al)で表される金属間化合物を、体積分率で60〜70%の割合で形成し、高温強度を向上させる。
Alの組成比は、5.0重量%以上7.0重量%以下の範囲が好ましく、5.8重量%以上7.0重量%以下の範囲がより好ましく、5.9重量%あるいは5.8重量%とすることが最も好ましい。
Alの組成比が5.0重量%未満であると、γ’相の析出量が不十分となり、所望の高温強度を確保できないので好ましくなく、Alの組成比が7.0重量%を越えると、共晶γ’相と呼ばれる粗大なγ相が多く形成され、溶体化処理が不可能となり、高い高温強度を確保できなくなるので好ましくない。
Al forms an intermetallic compound represented by Ni3Al) which forms a γ 'phase that combines with Ni and finely and uniformly disperses and precipitates in the matrix phase at a volume fraction of 60 to 70%. Improve strength.
The composition ratio of Al is preferably in the range of 5.0% by weight to 7.0% by weight, more preferably in the range of 5.8% by weight to 7.0% by weight, and more preferably 5.9% by weight or 5.8%. Most preferred is wt%.
If the Al composition ratio is less than 5.0% by weight, the amount of precipitation of the γ ′ phase becomes insufficient, and the desired high-temperature strength cannot be secured, which is not preferable. If the Al composition ratio exceeds 7.0% by weight, A large amount of coarse γ phase called a eutectic γ ′ phase is formed, so that solution treatment is impossible and high temperature strength cannot be secured.

Hfは粒界偏析元素であり、γ相とγ’相の粒界に偏在して粒界を強化し、これにより高温強度を向上させる。
Hfの組成比は、0.01重量%以上0.50重量%以下の範囲が好ましく、0.10重量%とすることが最も好ましい。
Hfの組成比が0.01重量%未満であると、γ’相の析出量が不十分となり、所望の高温強度を確保できないので好ましくない。但し、必要に応じ、Hfの組成比を0重量%以上0.01重量%未満とする場合もある。また、Hfの組成比が0.50重量%を越えると、局部溶融を引き起こして高温強度を低下させるおそれがあるので好ましくない。
Hf is a grain boundary segregation element and is unevenly distributed in the grain boundaries of the γ phase and the γ ′ phase to strengthen the grain boundaries, thereby improving the high temperature strength.
The composition ratio of Hf is preferably in the range of 0.01 wt% to 0.50 wt%, and most preferably 0.10 wt%.
If the Hf composition ratio is less than 0.01% by weight, the amount of precipitation of the γ ′ phase becomes insufficient, and the desired high-temperature strength cannot be ensured. However, if necessary, the composition ratio of Hf may be 0 wt% or more and less than 0.01 wt%. On the other hand, if the Hf composition ratio exceeds 0.50% by weight, it is not preferable because local melting may occur and the high-temperature strength may be reduced.

Coは、Al、Ta等の母相に対する高温下での固溶限度を大きくし、熱処理によって微細なγ’相を分散析出させ、高温強度を向上させる。
Coの組成比は、0.1重量%以上9.9重量%以下の範囲が好ましく、5.8重量%とすることが最も好ましい。
Coの組成比が0.1重量%未満であると、γ’相の析出量が不十分となり、所望の高温強度を確保できないので好ましくない。但し、必要に応じ、Coの組成比を0重量%以上0.1重量%未満とする場合もある。また、Coの組成比が9.9重量%を越えると、Al、Ta、Mo、W、Hf、Cr等の他の元素とのバランスがくずれ、有害相が析出して高温強度が低下するので好ましくない。
Co increases the solid solution limit of Al, Ta, and other parent phases at high temperatures, disperses and precipitates fine γ ′ phases by heat treatment, and improves high-temperature strength.
The composition ratio of Co is preferably in the range of 0.1 wt% to 9.9 wt%, and most preferably 5.8 wt%.
If the Co composition ratio is less than 0.1% by weight, the amount of precipitation of the γ ′ phase becomes insufficient, and the desired high-temperature strength cannot be ensured. However, if necessary, the Co composition ratio may be 0 wt% or more and less than 0.1 wt%. Further, if the Co composition ratio exceeds 9.9% by weight, the balance with other elements such as Al, Ta, Mo, W, Hf, and Cr will be lost, and a harmful phase will precipitate and the high temperature strength will decrease. It is not preferable.

Reは母相であるγ相に固溶し、固溶強化により高温強度を向上させる。また耐蝕性を向上させる効果もある。一方でReを多量に添加すると、高温時に有害相であるTCP相が析出し、高温強度が低下するおそれがある。
Reの組成比は、3.1重量%以上8.0重量%以下の範囲が好ましく、4.9重量%とすることが最も好ましい。
Reの組成比が3.1重量%未満であると、γ相の固溶強化が不十分となって所望の高温強度を確保できないので好ましくなく、Reの組成比が8.0重量%を越えると、高温時にTCP相が析出し、高い高温強度を確保できなくなるので好ましくない。
Re dissolves in the γ phase, which is the parent phase, and improves high-temperature strength by solid solution strengthening. It also has the effect of improving corrosion resistance. On the other hand, when a large amount of Re is added, a TCP phase, which is a harmful phase, precipitates at a high temperature, and the high-temperature strength may be reduced.
The composition ratio of Re is preferably in the range of 3.1 wt% to 8.0 wt%, and most preferably 4.9 wt%.
If the Re composition ratio is less than 3.1% by weight, the solid solution strengthening of the γ phase is insufficient and the desired high-temperature strength cannot be ensured, and the Re composition ratio exceeds 8.0% by weight. In this case, the TCP phase is precipitated at high temperatures, and high high-temperature strength cannot be secured.

Ruは、TCP相の析出を抑え、これにより高温強度を向上させる。
Ruの組成比は、4.1重量%以上8.0重量%以下の範囲、あるいは、4.1重量%以上7.0重量%以下の範囲、あるいは、4.6重量%以上7.0重量%以下の範囲が好ましく、5.0重量%あるいは6.0重量%あるいは7.0重量%とすることが最も好ましい。
Ruの組成比が1.0重量%未満であると、高温時にTCP相が析出し、高い高温強度を確保できなくなる。さらに、Ruの組成比が4.1重量%未満であると、Ruの組成比が4.1重量%以上の場合に比べて、高温強度が低くなる。また、Ruの組成比が14.0重量%を越えると、ε相が析出して高温強度が低下するので好ましくない。
Ru suppresses the precipitation of the TCP phase, thereby improving the high temperature strength.
The composition ratio of Ru is in the range of 4.1 wt% to 8.0 wt%, or in the range of 4.1 wt% to 7.0 wt%, or 4.6 wt% to 7.0 wt%. % Or less is preferable, and 5.0% by weight, 6.0% by weight, or 7.0% by weight is most preferable.
When the composition ratio of Ru is less than 1.0% by weight, a TCP phase is precipitated at a high temperature, and a high high-temperature strength cannot be ensured. Furthermore, when the Ru composition ratio is less than 4.1% by weight, the high-temperature strength is lowered as compared with the case where the Ru composition ratio is 4.1% by weight or more. On the other hand, if the Ru composition ratio exceeds 14.0% by weight, the ε phase is precipitated and the high-temperature strength decreases, which is not preferable.

本発明では、Al、Ta、Mo、W、Hf、Cr、Co、Re及びNiの組成比を最適なものに調整することにより、γ相の格子定数とγ’相の格子定数により算出される格子ミスフィット及び転位網間隔(後述)を最適な範囲に設定して高温強度を向上させるとともに、Ruを添加することにより、TCP相の析出を抑制できる。また、特にAlとCrとTaとMoの組成比を上記のように設定することにより、合金の製造コストを抑えることができる。さらに、比強度の向上や、格子ミスフィットや転位網間隔の最適値への設定が実施可能となる。  In the present invention, by adjusting the composition ratio of Al, Ta, Mo, W, Hf, Cr, Co, Re, and Ni to an optimum one, the lattice constant of the γ phase and the lattice constant of the γ ′ phase are calculated. While setting the lattice misfit and the dislocation network spacing (described later) to the optimum ranges to improve the high-temperature strength, the addition of Ru can suppress the precipitation of the TCP phase. In particular, the production cost of the alloy can be reduced by setting the composition ratio of Al, Cr, Ta, and Mo as described above. Furthermore, the specific strength can be improved, and lattice misfit and dislocation network spacing can be set to optimum values.

また、1273K(1000℃)から1373K(1100℃)のような高温での使用環境において、母相であるγ相を構成する結晶の格子定数をa1とし、析出相であるγ’相を構成する結晶の格子定数をa2としたとき、a1とa2の関係がa2≦0.999a1であることが好ましい。即ち、析出相の結晶の格子定数a2が母相の結晶の格子定数a1のマイナス0.1%以下であることが好ましい。さらに好ましくは、析出相の結晶の格子定数a2が母相の結晶の格子定数a1の0.9965以下であるとよい。この場合、上述したa1とa2の関係は、a2≦0.9965a1となる。なお、以下の記載中、母相の結晶の格子定数a1に対する析出相の結晶の格子定数a2のパーセンテージを、「格子ミスフィット」と呼称する。  Further, in a use environment at a high temperature such as 1273 K (1000 ° C.) to 1373 K (1100 ° C.), the lattice constant of the crystal constituting the γ phase as the parent phase is a1, and the γ ′ phase as the precipitated phase is constituted. When the lattice constant of the crystal is a2, the relationship between a1 and a2 is preferably a2 ≦ 0.999a1. That is, the lattice constant a2 of the crystal of the precipitated phase is preferably minus 0.1% or less of the lattice constant a1 of the parent phase crystal. More preferably, the lattice constant a2 of the precipitated phase crystal is 0.9965 or less of the lattice constant a1 of the parent phase crystal. In this case, the relationship between a1 and a2 described above is a2 ≦ 0.9965a1. In the following description, the percentage of the crystal constant a2 of the precipitated phase relative to the lattice constant a1 of the parent phase crystal is referred to as “lattice misfit”.

両者の格子定数がこのような関係を有する場合、熱処理によって母相中に析出相が析出する際に、析出相が荷重方向の垂直方向に連続して延在するように析出するので、応力下で転位欠陥が合金組織中を移動することが少なくなり、クリープ強度が高められる。
格子定数a1と格子定数a2の関係をa2≦0.999a1とするためには、Ni基単結晶超合金を構成する構成元素の組成を適宜調整する必要がある。
When both lattice constants have such a relationship, when the precipitated phase is precipitated in the matrix by heat treatment, the precipitated phase precipitates so as to continuously extend in the direction perpendicular to the load direction. Therefore, dislocation defects are less likely to move in the alloy structure, and the creep strength is increased.
In order to make the relationship between the lattice constant a1 and the lattice constant a2 a2 ≦ 0.999a1, it is necessary to appropriately adjust the composition of the constituent elements constituting the Ni-based single crystal superalloy.

格子ミスフィットと合金がクリープ破断するまでの時間(クリープ寿命)との関係を図1に示す。
図1において、格子ミスフィットがほぼ−0.35%以下であれば、クリープ寿命が要求値(図の縦軸に点線で示した値)をほぼ満たすことがわかる。よって、本発明では、より好ましい格子ミスフィットを、−0.35%以下に設定した。格子ミスフィットを−0.35%以下とするためには、Moの組成比を高めに維持しつつ、他の構成元素の組成比を調整する必要がある。
FIG. 1 shows the relationship between the lattice misfit and the time until creep rupture of the alloy (creep life).
In FIG. 1, it can be seen that if the lattice misfit is approximately −0.35% or less, the creep life substantially satisfies the required value (value indicated by a dotted line on the vertical axis in the figure). Therefore, in the present invention, a more preferable lattice misfit is set to −0.35% or less. In order to set the lattice misfit to −0.35% or less, it is necessary to adjust the composition ratio of other constituent elements while maintaining the Mo composition ratio high.

上記のNi基単結晶超合金によれば、Ruを添加することにより、クリープ強度低下の原因となるTCP相が高温使用時に析出するのが抑制される。また、他の構成元素の組成比を最適な範囲に設定することにより、母相(γ相)の格子定数と析出相(γ’相)の格子定数とを最適な値にすることが可能になる。これらにより、高温下でのクリープ強度を向上できる。  According to the Ni-based single crystal superalloy described above, the addition of Ru suppresses the precipitation of the TCP phase that causes a decrease in creep strength during high temperature use. In addition, by setting the composition ratio of other constituent elements in the optimum range, it is possible to optimize the lattice constant of the parent phase (γ phase) and the lattice constant of the precipitated phase (γ 'phase). Become. As a result, the creep strength at high temperatures can be improved.

また、上記のNi基単結晶超合金は、Tiをさらに含有してもよい。この場合、Tiの組成比は、0重量%以上2.0重量%以下の範囲が好ましい。Tiの組成比が2.0重量%を超えると、有害相が析出して高温強度が低下するので好ましくない。  The Ni-based single crystal superalloy described above may further contain Ti. In this case, the composition ratio of Ti is preferably in the range of 0% by weight to 2.0% by weight. If the composition ratio of Ti exceeds 2.0% by weight, a harmful phase precipitates and the high-temperature strength decreases, which is not preferable.

また、上記のNi基単結晶超合金は、Nbをさらに含有してもよい。この場合、Nbの組成比は、0重量%以上4.0重量%以下であるのが好ましい。Nbの組成比が4.0重量%を超えると、有害相が析出して高温強度が低下するので好ましくない。  The Ni-based single crystal superalloy described above may further contain Nb. In this case, the composition ratio of Nb is preferably 0% by weight or more and 4.0% by weight or less. If the composition ratio of Nb exceeds 4.0% by weight, a harmful phase precipitates and the high-temperature strength decreases, which is not preferable.

あるいは、TaとNbとTiの組成比を、両者の合計(Ta+Nb+Ti)で4.0重量%以上10.0重量%以下とすることによっても、高温強度を向上させることができる。
また、上記のNi基単結晶超合金において、不可避的不純物以外に、例えば、B、C、Si、Y、La、Ce、V、Zrなどを含んでもよい。B、C、Si、Y、La、Ce、V、Zrのうちの少なくとも一つを含む場合、個々の成分の組成比は、B:0.05重量%以下、C:0.15重量%以下、Si:0.1重量%以下、Y:0.1重量%以下、La:0.1重量%以下、Ce:0.1重量%以下、V:1重量%以下、Zr:0.1重量%以下であるのが好ましい。上記個々の成分の組成比が上記範囲を超えると、有害相が析出して高温強度が低下するので好ましくない。
Alternatively, the high-temperature strength can be improved by setting the composition ratio of Ta, Nb, and Ti to 4.0% by weight or more and 10.0% by weight or less in the total of both (Ta + Nb + Ti).
In addition, the Ni-based single crystal superalloy described above may contain, for example, B, C, Si, Y, La, Ce, V, Zr, etc. in addition to the inevitable impurities. When containing at least one of B, C, Si, Y, La, Ce, V, and Zr, the composition ratio of each component is B: 0.05% by weight or less, C: 0.15% by weight or less Si: 0.1 wt% or less, Y: 0.1 wt% or less, La: 0.1 wt% or less, Ce: 0.1 wt% or less, V: 1 wt% or less, Zr: 0.1 wt% % Or less is preferable. If the composition ratio of the individual components exceeds the above range, a harmful phase precipitates and the high-temperature strength decreases, which is not preferable.

また、上記のNi基単結晶超合金において、合金中の転位網間隔が40nm以下であることが望ましい。転位網とは、合金中に網目状に形成された転位(線状に繋がっている原子の変位)を示す。その網目の間隔を転位網間隔と定義する。転位網間隔と合金がクリープ破断するまでの時間(クリープ寿命)との関係を図2に示す。  In the Ni-based single crystal superalloy described above, the dislocation network spacing in the alloy is preferably 40 nm or less. The dislocation network indicates dislocations (displacement of atoms connected in a line) formed in a network in the alloy. The interval between the meshes is defined as the dislocation network interval. FIG. 2 shows the relationship between the distance between dislocation networks and the time until the alloy undergoes creep rupture (creep life).

図2において、転位網間隔がほぼ40nm以下であれば、クリープ寿命が要求値(図の縦軸に点線で示した値)を満たすことがわかる。よって、本発明では、好ましい転位網間隔を、40nm以下に設定した。転位網間隔を40nm以下とするためには、Moの組成比を高めに維持しつつ、他の構成元素の組成比を調整する必要がある。  In FIG. 2, it can be seen that the creep life satisfies the required value (value indicated by the dotted line on the vertical axis in the figure) when the dislocation network interval is approximately 40 nm or less. Therefore, in the present invention, a preferable dislocation network interval is set to 40 nm or less. In order to set the dislocation network interval to 40 nm or less, it is necessary to adjust the composition ratio of other constituent elements while maintaining the Mo composition ratio high.

また、図3は、本発明(後述する実施例3)のNi基単結晶超合金の転位網及びその間隔を例示する、Ni基単結晶超合金の透過電子顕微鏡写真である。図3から、本発明のNi基単結晶超合金では、転位網間隔が40nm以下であることがわかる。  FIG. 3 is a transmission electron micrograph of the Ni-based single crystal superalloy illustrating the dislocation network and the interval of the Ni-based single crystal superalloy of the present invention (Example 3 described later). FIG. 3 shows that the dislocation network spacing is 40 nm or less in the Ni-based single crystal superalloy of the present invention.

なお、従来のNi基単結晶超合金には、逆分配を起こす合金が存在するが、本発明に係るNi基単結晶超合金は、逆分配を起こさない。  In addition, in the conventional Ni-based single crystal superalloy, there are alloys that cause reverse distribution, but the Ni-based single crystal superalloy according to the present invention does not cause reverse distribution.

次に、実施例を示し、本発明の効果について説明する。
真空溶解炉を用いて各種のNi基単結晶超合金の溶湯を調整し、この合金溶湯を用いて組成の異なる複数の合金インゴットを鋳造した。各合金インゴット(参考例1〜6、実施例1〜14)の組成比を表2に示す。
Next, an example is shown and the effect of the present invention is explained.
Various melts of Ni-based single crystal superalloys were prepared using a vacuum melting furnace, and a plurality of alloy ingots having different compositions were cast using the molten alloy. Table 2 shows the composition ratio of each alloy ingot (Reference Examples 1 to 6, Examples 1 to 14).

Figure 2004053177
Figure 2004053177

次に、合金インゴットに対して溶体化処理及び時効処理を行い、合金組織の状態を走査型電子顕微鏡(SEM)で観察した。溶体化処理は、1573K(1300℃)で1時間保持した後、1603K(1330℃)まで昇温し、5時間保持した。また、時効処理は、1273K〜1423K(1000℃〜1150℃)で4時間保持する1次時効処理と、1143K(870℃)で20時間保持する2次時効処理を連続して行った。
その結果、各試料ともに、組織中にTCP相は確認されなかった。
Next, solution treatment and aging treatment were performed on the alloy ingot, and the state of the alloy structure was observed with a scanning electron microscope (SEM). The solution treatment was held at 1573 K (1300 ° C.) for 1 hour, then heated to 1603 K (1330 ° C.) and held for 5 hours. Moreover, the aging treatment performed continuously the primary aging treatment hold | maintained at 1273K-1423K (1000 to 1150 degreeC) for 4 hours, and the secondary aging treatment hold | maintained at 1143K (870 degreeC) for 20 hours.
As a result, no TCP phase was confirmed in the tissues in each sample.

次に、溶体化処理及び時効処理を施した各試料に対して、クリープ試験を行った。クリープ試験は、表3に示す温度及び応力の各条件下で各試料(参考例1〜6、及び実施例1〜14)がクリープ破断するまでの時間を寿命として測定した。また、格子ミスフィットの値(%)を併せて計測した。これらの結果を表3に示す。さらに、表1に示した従来の合金(比較例1〜比較例5)の格子ミスフィット(%)の値を併せて計測した。これらの結果を表4に示す。  Next, a creep test was performed on each sample subjected to solution treatment and aging treatment. In the creep test, the time until each sample (Reference Examples 1 to 6 and Examples 1 to 14) creep ruptured was measured as the lifetime under the conditions of temperature and stress shown in Table 3. Moreover, the value (%) of lattice misfit was also measured. These results are shown in Table 3. Furthermore, the lattice misfit (%) values of the conventional alloys shown in Table 1 (Comparative Examples 1 to 5) were also measured. These results are shown in Table 4.

Figure 2004053177
Figure 2004053177

Figure 2004053177
Figure 2004053177

表3から明らかなように、参考例1〜6、及び実施例1〜14の試料はいずれも、1273K(1000℃)以上の高温の条件下であっても高い強度を有していることがわかる。特に、Ruの組成比が4.0重量%である参考例5、及びRuの組成比がほぼ5.0重量%である実施例1、2、4、9、10、及び11、Ruの組成比が6.0重量%である実施例3及び12、13、Ruの組成比が7.0重量%である実施例14は、高い高温強度を有していることがわかる。  As is apparent from Table 3, the samples of Reference Examples 1 to 6 and Examples 1 to 14 have high strength even under high temperature conditions of 1273K (1000 ° C.) or higher. Recognize. In particular, Reference Example 5 in which the Ru composition ratio is 4.0% by weight, and Examples 1, 2, 4, 9, 10, and 11, Ru in which the Ru composition ratio is approximately 5.0% by weight. It can be seen that Examples 3 and 12, 13 in which the ratio is 6.0% by weight, and Example 14 in which the composition ratio of Ru is 7.0% by weight have high high-temperature strength.

また、表3、4から明らかなように、比較例の格子ミスフィットは、−0.35%以上であるのに対して、参考例1〜6、及び実施例1〜14の試料は、いずれも、格子ミスフィットは−0.35%以下であることがわかる。  Further, as apparent from Tables 3 and 4, the lattice misfit of the comparative example is −0.35% or more, whereas the samples of Reference Examples 1 to 6 and Examples 1 to 14 are It can be seen that the lattice misfit is -0.35% or less.

さらに、表1に示した従来の合金(比較例1〜比較例5)、及び表2に示した各試料(参考例1〜6、及び実施例1〜14)に対して、クリープランチャー特性(耐用温度)を比較した。その結果を表5に示す。クリープランチャー特性は、137MPaの応力を1000時間印加した条件で試料が破断するまでの温度を測定した結果、または試料の破断温度をその条件下に換算したものを用いている。  Furthermore, with respect to the conventional alloys shown in Table 1 (Comparative Examples 1 to 5) and the samples shown in Table 2 (Reference Examples 1 to 6 and Examples 1 to 14), creep resistance characteristics ( The service temperature was compared. The results are shown in Table 5. Creepture characteristics are obtained by measuring the temperature until the sample breaks under a condition where a stress of 137 MPa is applied for 1000 hours, or by converting the breaking temperature of the sample into the conditions.

Figure 2004053177
Figure 2004053177

表5から明らかなように、参考例1〜6の試料、及び実施例1〜14の試料はいずれも、従来の合金(比較例1〜比較例5)に比べて同等以上の高い耐用温度を有していることがわかる。特に、実施例1〜14はいずれも、高い耐用温度(実施例1:1344K(1071℃)、実施例2:1368K(1093℃)、実施例3:1375K(1102℃)、実施例4:1372K(1099℃)、実施例5:1379K(1106℃)、実施例6:1379K(1106℃)、実施例7:1379K(1106℃)、実施例8:1363K(1090℃)、実施例9:1358K(1085℃)、実施例10:1362K(1089℃)、実施例11:1361K(1088℃)、実施例12:1363K(1090℃)、実施例13:1366K(1093℃)、実施例14:1384K(1111℃))を有していることがわかる。  As is clear from Table 5, the samples of Reference Examples 1 to 6 and Examples 1 to 14 all have a high service temperature equal to or higher than that of the conventional alloys (Comparative Examples 1 to 5). You can see that it has. In particular, each of Examples 1 to 14 has a high service temperature (Example 1: 1344K (1071 ° C), Example 2: 1368K (1093 ° C), Example 3: 1375K (1102 ° C), and Example 4: 1372K. (1099 ° C), Example 5: 1379K (1106 ° C), Example 6: 1379K (1106 ° C), Example 7: 1379K (1106 ° C), Example 8: 1363K (1090 ° C), Example 9: 1358K (1085 ° C), Example 10: 1362K (1089 ° C), Example 11: 1361K (1088 ° C), Example 12: 1363K (1090 ° C), Example 13: 1366K (1093 ° C), Example 14: 1384K (1111 ° C.)).

従って、本実施例1〜14は、従来のNi基単結晶超合金と比較して高い耐熱温度を有しており、優れた高温強度を有していることがわかる。  Therefore, it can be seen that Examples 1 to 14 have a higher heat-resistant temperature as compared with the conventional Ni-based single crystal superalloy and have an excellent high-temperature strength.

なお、Ni基単結晶超合金では、Ruが必要以上に増えると、ε相が析出して高温強度が低下するため、Ruの含有量は、他の元素とのバランスがくずれない範囲内(例えば、4.1重量%以上8.0重量%以下)に定められるのが好ましい。  In addition, in the Ni-based single crystal superalloy, if Ru increases more than necessary, the ε phase precipitates and the high-temperature strength decreases, so the content of Ru is within a range where the balance with other elements is not lost (for example, 4.1 wt% or more and 8.0 wt% or less).

格子ミスフィットとクリープ寿命との関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between a lattice misfit and a creep life. 転位網間隔とクリープ寿命との関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between a dislocation network space | interval and a creep life. 本発明のNi基単結晶超合金の転位網及びその間隔を例示する、Ni基単結晶超合金の透過電子顕微鏡写真である。3 is a transmission electron micrograph of a Ni-based single crystal superalloy illustrating the dislocation network and the interval between the Ni-based single crystal superalloys of the present invention.

Claims (24)

成分が重量比で、Al:5.0重量%以上7.0重量%以下、Ta:4.0重量%以上10.0重量%以下、Mo:1.1重量%以上4.5重量%以下、W:4.0重量%以上10.0重量%以下、Re:3.1重量%以上8.0重量%以下、Hf:0重量%以上0.50重量%以下、Cr:2.0重量%以上5.0重量%以下、Co:0重量%以上9.9重量%以下、Ru:4.1重量%以上14.0重量%以下を含有し、残部がNiと不可避的不純物からなる組成を有するNi基単結晶超合金。Ingredients by weight: Al: 5.0% to 7.0% by weight, Ta: 4.0% to 10.0% by weight, Mo: 1.1% to 4.5% by weight W: 4.0 wt% to 10.0 wt%, Re: 3.1 wt% to 8.0 wt%, Hf: 0 wt% to 0.50 wt%, Cr: 2.0 wt% % To 5.0% by weight, Co: 0% to 9.9% by weight, Ru: 4.1% to 14.0% by weight, with the balance being Ni and inevitable impurities Ni-based single crystal superalloy having 成分が重量比で、Al:5.0重量%以上7.0重量%以下、Ta:4.0重量%以上6.0重量%以下、Mo:1.1重量%以上4.5重量%以下、W:4.0重量%以上10.0重量%以下、Re:3.1重量%以上8.0重量%以下、Hf:0重量%以上0.50重量%以下、Cr:2.0重量%以上5.0重量%以下、Co:0重量%以上9.9重量%以下、Ru:4.1重量%以上14.0重量%以下を含有し、残部がNiと不可避的不純物からなる組成を有するNi基単結晶超合金。Ingredients by weight: Al: 5.0% to 7.0% by weight, Ta: 4.0% to 6.0% by weight, Mo: 1.1% to 4.5% by weight W: 4.0 wt% to 10.0 wt%, Re: 3.1 wt% to 8.0 wt%, Hf: 0 wt% to 0.50 wt%, Cr: 2.0 wt% % To 5.0% by weight, Co: 0% to 9.9% by weight, Ru: 4.1% to 14.0% by weight, with the balance being Ni and inevitable impurities Ni-based single crystal superalloy having 成分が重量比で、Al:5.0重量%以上7.0重量%以下、Ta:4.0重量%以上6.0重量%以下、Mo:2.9重量%以上4.5重量%以下、W:4.0重量%以上10.0重量%以下、Re:3.1重量%以上8.0重量%以下、Hf:0重量%以上0.50重量%以下、Cr:2.0重量%以上5.0重量%以下、Co:0重量%以上9.9重量%以下、Ru:4.1重量%以上14.0重量%以下を含有し、残部がNiと不可避的不純物からなる組成を有するNi基単結晶超合金。Components are by weight: Al: 5.0% to 7.0% by weight, Ta: 4.0% to 6.0% by weight, Mo: 2.9% to 4.5% by weight W: 4.0 wt% to 10.0 wt%, Re: 3.1 wt% to 8.0 wt%, Hf: 0 wt% to 0.50 wt%, Cr: 2.0 wt% % To 5.0% by weight, Co: 0% to 9.9% by weight, Ru: 4.1% to 14.0% by weight, with the balance being Ni and inevitable impurities Ni-based single crystal superalloy having 成分が重量比で、Al:5.9重量%、Ta:5.9重量%、Mo:3.9重量%、W:5.9重量%、Re:4.9重量%、Hf:0.10重量%、Cr:2.9重量%、Co:5.9重量%、Ru:5.0重量%を含有し、残部がNiと不可避的不純物からなる組成を有する請求項1から請求項3のいずれか一項に記載のNi基単結晶超合金。The components are in a weight ratio of Al: 5.9 wt%, Ta: 5.9 wt%, Mo: 3.9 wt%, W: 5.9 wt%, Re: 4.9 wt%, Hf: 0.00. 4. The composition according to claims 1 to 3, comprising 10% by weight, Cr: 2.9% by weight, Co: 5.9% by weight, Ru: 5.0% by weight, with the balance being composed of Ni and inevitable impurities. The Ni-based single crystal superalloy according to any one of the above. 成分が重量比で、Al:5.8重量%、Ta:5.6重量%、Mo:3.1重量%、W:5.8重量%、Re:4.9重量%、Hf:0.10重量%、Cr:2.9重量%、Co:5.8重量%、Ru:5.0重量%を含有し、残部がNiと不可避的不純物からなる組成を有する請求項1から請求項3のいずれか一項に記載のNi基単結晶超合金。The components are by weight ratio: Al: 5.8 wt%, Ta: 5.6 wt%, Mo: 3.1 wt%, W: 5.8 wt%, Re: 4.9 wt%, Hf: 0.00. 4. A composition comprising 10% by weight, Cr: 2.9% by weight, Co: 5.8% by weight, Ru: 5.0% by weight, and the balance comprising Ni and inevitable impurities. The Ni-based single crystal superalloy according to any one of the above. 成分が重量比で、Al:5.8重量%、Ta:5.8重量%、Mo:3.9重量%、W:5.8重量%、Re:4.9重量%、Hf:0.10重量%、Cr:2.9重量%、Co:5.8重量%、Ru:6.0重量%を含有し、残部がNiと不可避的不純物からなる組成を有する請求項1から請求項3のいずれか一項に記載のNi基単結晶超合金。The components are by weight: Al: 5.8 wt%, Ta: 5.8 wt%, Mo: 3.9 wt%, W: 5.8 wt%, Re: 4.9 wt%, Hf: 0.00. 3. A composition comprising 10% by weight, Cr: 2.9% by weight, Co: 5.8% by weight, Ru: 6.0% by weight, and the balance comprising Ni and inevitable impurities. The Ni-based single crystal superalloy according to any one of the above. 重量比で、2.0重量%以下のTiをさらに含有する請求項1から請求項6のいずれか一項に記載のNi基単結晶超合金。The Ni-based single crystal superalloy according to any one of claims 1 to 6, further containing 2.0% by weight or less of Ti by weight. 重量比で、4.0重量%以下のNbをさらに含有する請求項1から請求項7のいずれか一項に記載のNi基単結晶超合金。The Ni-based single crystal superalloy according to any one of claims 1 to 7, further containing 4.0% by weight or less of Nb by weight ratio. B、C、Si、Y、La、Ce、V、Zrのうちの少なくとも一つを含有する請求項1から請求項8のいずれか一項に記載のNi基単結晶超合金。The Ni-based single crystal superalloy according to any one of claims 1 to 8, which contains at least one of B, C, Si, Y, La, Ce, V, and Zr. 重量比で、B:0.05重量%以下、C:0.15重量%以下、Si:0.1重量%以下、Y:0.1重量%以下、La:0.1重量%以下、Ce:0.1重量%以下、V:1重量%以下、Zr:0.1重量%以下である請求項9に記載のNi基単結晶超合金。By weight ratio, B: 0.05% by weight or less, C: 0.15% by weight or less, Si: 0.1% by weight or less, Y: 0.1% by weight or less, La: 0.1% by weight or less, Ce The Ni-based single crystal superalloy according to claim 9, wherein: 0.1 wt% or less, V: 1 wt% or less, and Zr: 0.1 wt% or less. 成分が重量比で、Al:5.0重量%以上7.0重量%以下、Ta:4.0重量%以上10.0重量%以下、Mo:1.1重量%以上4.5重量%以下、W:4.0重量%以上10.0重量%以下、Re:3.1重量%以上8.0重量%以下、Hf:0重量%以上0.50重量%以下、Cr:2.0重量%以上5.0重量%以下、Co:0重量%以上9.9重量%以下、Ru:10.0重量%以上14.0重量%以下、Nb:4.0重量%以下、Ti:2.0重量%以下、B:0.05重量%以下、C:0.15重量%以下、Si:0.1重量%以下、Y:0.1重量%以下、La:0.1重量%以下、Ce:0.1重量%以下、V:1重量%以下、Zr:0.1重量%以下を含有する請求項1から請求項3のいずれか一項に記載のNi基単結晶超合金。Ingredients by weight: Al: 5.0% to 7.0% by weight, Ta: 4.0% to 10.0% by weight, Mo: 1.1% to 4.5% by weight W: 4.0 wt% to 10.0 wt%, Re: 3.1 wt% to 8.0 wt%, Hf: 0 wt% to 0.50 wt%, Cr: 2.0 wt% % To 5.0% by weight, Co: 0% to 9.9% by weight, Ru: 10.0% to 14.0% by weight, Nb: 4.0% by weight or less, Ti: 2. 0 wt% or less, B: 0.05 wt% or less, C: 0.15 wt% or less, Si: 0.1 wt% or less, Y: 0.1 wt% or less, La: 0.1 wt% or less, The Ni group unit according to any one of claims 1 to 3, which contains Ce: 0.1 wt% or less, V: 1 wt% or less, and Zr: 0.1 wt% or less. Crystal superalloys. 成分が重量比で、Al:5.8重量%以上7.0重量%以下、Ta:4.0重量%以上5.6重量%以下、Mo:3.3重量%以上4.5重量%以下、W:4.0重量%以上10.0重量%以下、Re:3.1重量%以上8.0重量%以下、Hf:0重量%以上0.50重量%以下、Cr:2.9重量%以上4.3重量%以下、Co:0重量%以上9.9重量%以下、Ru:4.1重量%以上14.0重量%以下、Nb:4.0重量%以下、Ti:2.0重量%以下、B:0.05重量%以下、C:0.15重量%以下、Si:0.1重量%以下、Y:0.1重量%以下、La:0.1重量%以下、Ce:0.1重量%以下、V:1重量%以下、Zr:0.1重量%以下を含有する請求項1から請求項3のいずれか一項に記載のNi基単結晶超合金。Components are by weight: Al: 5.8 wt% to 7.0 wt%, Ta: 4.0 wt% to 5.6 wt%, Mo: 3.3 wt% to 4.5 wt% W: 4.0 wt% to 10.0 wt%, Re: 3.1 wt% to 8.0 wt%, Hf: 0 wt% to 0.50 wt%, Cr: 2.9 wt% %: 4.3% by weight or less, Co: 0% by weight or more, 9.9% by weight or less, Ru: 4.1% by weight or more, 14.0% by weight or less, Nb: 4.0% by weight or less, Ti: 2. 0 wt% or less, B: 0.05 wt% or less, C: 0.15 wt% or less, Si: 0.1 wt% or less, Y: 0.1 wt% or less, La: 0.1 wt% or less, The Ni-based single crystal according to any one of claims 1 to 3, comprising Ce: 0.1 wt% or less, V: 1 wt% or less, and Zr: 0.1 wt% or less. Alloy. 成分が重量比で、Al:5.0重量%以上7.0重量%以下、Ta:4.0重量%以上10.0重量%以下、Mo:1.1重量%以上4.5重量%以下、W:4.0重量%以上10.0重量%以下、Re:3.1重量%以上8.0重量%以下、Hf:0重量%以上0.50重量%以下、Cr:2.9重量%以上5.0重量%以下、Co:0重量%以上9.9重量%以下、Ru:6.5重量%以上14.0重量%以下、Nb:4.0重量%以下、Ti:2.0重量%以下、B:0.05重量%以下、C:0.15重量%以下、Si:0.1重量%以下、Y:0.1重量%以下、La:0.1重量%以下、Ce:0.1重量%以下、V:1重量%以下、Zr:0.1重量%以下を含有する請求項1から請求項3のいずれか一項に記載のNi基単結晶超合金。Ingredients by weight: Al: 5.0% to 7.0% by weight, Ta: 4.0% to 10.0% by weight, Mo: 1.1% to 4.5% by weight W: 4.0 wt% or more and 10.0 wt% or less, Re: 3.1 wt% or more and 8.0 wt% or less, Hf: 0 wt% or more and 0.50 wt% or less, Cr: 2.9 wt% % To 5.0% by weight, Co: 0% to 9.9% by weight, Ru: 6.5% to 14.0% by weight, Nb: 4.0% by weight or less, Ti: 2. 0 wt% or less, B: 0.05 wt% or less, C: 0.15 wt% or less, Si: 0.1 wt% or less, Y: 0.1 wt% or less, La: 0.1 wt% or less, The Ni-based single bond according to any one of claims 1 to 3, containing Ce: 0.1 wt% or less, V: 1 wt% or less, and Zr: 0.1 wt% or less. Superalloys. 成分が重量比で、Al:5.0重量%以上7.0重量%以下、Ta:4.0重量%以上6.0重量%以下、Mo:3.3重量%以上4.5重量%以下、W:4.0重量%以上10.0重量%以下、Re:3.1重量%以上8.0重量%以下、Hf:0重量%以上0.50重量%以下、Cr:2.0重量%以上5.0重量%以下、Co:0重量%以上9.9重量%以下、Ru:4.1重量%以上14.0重量%以下、Nb:4.0重量%以下、Ti:2.0重量%以下、B:0.05重量%以下、C:0.15重量%以下、Si:0.1重量%以下、Y:0.1重量%以下、La:0.1重量%以下、Ce:0.1重量%以下、V:1重量%以下、Zr:0.1重量%以下を含有する請求項1から請求項3のいずれか一項に記載のNi基単結晶超合金。Components are by weight: Al: 5.0% to 7.0% by weight, Ta: 4.0% to 6.0% by weight, Mo: 3.3% to 4.5% by weight W: 4.0 wt% to 10.0 wt%, Re: 3.1 wt% to 8.0 wt%, Hf: 0 wt% to 0.50 wt%, Cr: 2.0 wt% % To 5.0% by weight, Co: 0% to 9.9% by weight, Ru: 4.1% to 14.0% by weight, Nb: 4.0% by weight or less, Ti: 2. 0 wt% or less, B: 0.05 wt% or less, C: 0.15 wt% or less, Si: 0.1 wt% or less, Y: 0.1 wt% or less, La: 0.1 wt% or less, The Ni-based single crystal according to any one of claims 1 to 3, which contains Ce: 0.1 wt% or less, V: 1 wt% or less, and Zr: 0.1 wt% or less. Alloy. 成分が重量比で、Al:5.0重量%以上7.0重量%以下、Ta:4.0重量%以上5.6重量%以下、Mo:3.3重量%以上4.5重量%以下、W:4.0重量%以上10.0重量%以下、Re:3.1重量%以上8.0重量%以下、Hf:0重量%以上0.50重量%以下、Cr:2.0重量%以上5.0重量%以下、Co:0重量%以上9.9重量%以下、Ru:4.1重量%以上14.0重量%以下、Nb:4.0重量%以下、Ti:2.0重量%以下、B:0.05重量%以下、C:0.15重量%以下、Si:0.1重量%以下、Y:0.1重量%以下、La:0.1重量%以下、Ce:0.1重量%以下、V:1重量%以下、Zr:0.1重量%以下を含有する請求項1から請求項3のいずれか一項に記載のNi基単結晶超合金。Components are by weight: Al: 5.0% to 7.0% by weight, Ta: 4.0% to 5.6% by weight, Mo: 3.3% to 4.5% by weight W: 4.0 wt% to 10.0 wt%, Re: 3.1 wt% to 8.0 wt%, Hf: 0 wt% to 0.50 wt%, Cr: 2.0 wt% % To 5.0% by weight, Co: 0% to 9.9% by weight, Ru: 4.1% to 14.0% by weight, Nb: 4.0% by weight or less, Ti: 2. 0 wt% or less, B: 0.05 wt% or less, C: 0.15 wt% or less, Si: 0.1 wt% or less, Y: 0.1 wt% or less, La: 0.1 wt% or less, The Ni-based single crystal according to any one of claims 1 to 3, which contains Ce: 0.1 wt% or less, V: 1 wt% or less, and Zr: 0.1 wt% or less. Alloy. 成分が重量比で、Al:5.0重量%以上7.0重量%以下、Ta:4.0重量%以上10.0重量%以下、Mo:3.1重量%以上4.5重量%以下、W:4.0重量%以上10.0重量%以下、Re:3.1重量%以上8.0重量%以下、Hf:0重量%以上0.50重量%以下、Cr:2.0重量%以上5.0重量%以下、Co:0重量%以上9.9重量%以下、Ru:4.1重量%以上14.0重量%以下、Nb:4.0重量%以下、Ti:2重量%以下、B:0.05重量%以下、C:0.15重量%以下、Si:0.1重量%以下、Y:0.1重量%以下、La:0.1重量%以下、Ce:0.1重量%以下、V:1重量%以下、Zr:0.1重量%以下を含有する請求項1から請求項3のいずれか一項に記載のNi基単結晶超合金。Ingredients by weight: Al: 5.0% to 7.0% by weight, Ta: 4.0% to 10.0% by weight, Mo: 3.1% to 4.5% by weight W: 4.0 wt% to 10.0 wt%, Re: 3.1 wt% to 8.0 wt%, Hf: 0 wt% to 0.50 wt%, Cr: 2.0 wt% % To 5.0% by weight, Co: 0% to 9.9% by weight, Ru: 4.1% to 14.0% by weight, Nb: 4.0% by weight or less, Ti: 2% % Or less, B: 0.05% by weight or less, C: 0.15% by weight or less, Si: 0.1% by weight or less, Y: 0.1% by weight or less, La: 0.1% by weight or less, Ce: The Ni-based single crystal superstructure according to any one of claims 1 to 3, comprising 0.1 wt% or less, V: 1 wt% or less, and Zr: 0.1 wt% or less. Gold. 成分が重量比で、Al:5.8重量%以上7.0重量%以下、Ta:4.0重量%以上10.0重量%以下、Mo:3.1重量%以上4.5重量%以下、W:4.0重量%以上10.0重量%以下、Re:3.1重量%以上8.0重量%以下、Hf:0重量%以上0.50重量%以下、Cr:2.0重量%以上5.0重量%以下、Co:0重量%以上9.9重量%以下、Ru:4.1重量%以上14.0重量%以下、Nb:4.0重量%以下、Ti:2重量%以下、B:0.05重量%以下、C:0.15重量%以下、Si:0.1重量%以下、Y:0.1重量%以下、La:0.1重量%以下、Ce:0.1重量%以下、V:1重量%以下、Zr:0.1重量%以下を含有する請求項1から請求項3のいずれか一項に記載のNi基単結晶超合金。Ingredients by weight: Al: 5.8 wt% to 7.0 wt%, Ta: 4.0 wt% to 10.0 wt%, Mo: 3.1 wt% to 4.5 wt% W: 4.0 wt% to 10.0 wt%, Re: 3.1 wt% to 8.0 wt%, Hf: 0 wt% to 0.50 wt%, Cr: 2.0 wt% % To 5.0% by weight, Co: 0% to 9.9% by weight, Ru: 4.1% to 14.0% by weight, Nb: 4.0% by weight or less, Ti: 2% % Or less, B: 0.05% by weight or less, C: 0.15% by weight or less, Si: 0.1% by weight or less, Y: 0.1% by weight or less, La: 0.1% by weight or less, Ce: The Ni-based single crystal superstructure according to any one of claims 1 to 3, comprising 0.1 wt% or less, V: 1 wt% or less, and Zr: 0.1 wt% or less. Gold. 成分が重量比で、Al:5.0重量%以上7.0重量%以下、Ta:4.0重量%以上10.0重量%以下、Mo:3.1重量%以上4.5重量%以下、W:4.0重量%以上10.0重量%以下、Re:3.1重量%以上8.0重量%以下、Hf:0重量%以上0.50重量%以下、Cr:2.9重量%以上4.3重量%以下、Co:0重量%以上9.9重量%以下、Ru:4.1重量%以上14.0重量%以下、Nb:4.0重量%以下、Ti:2重量%以下、B:0.05重量%以下、C:0.15重量%以下、Si:0.1重量%以下、Y:0.1重量%以下、La:0.1重量%以下、Ce:0.1重量%以下、V:1重量%以下、Zr:0.1重量%以下を含有する請求項1から請求項3のいずれか一項に記載のNi基単結晶超合金。Ingredients by weight: Al: 5.0% to 7.0% by weight, Ta: 4.0% to 10.0% by weight, Mo: 3.1% to 4.5% by weight W: 4.0 wt% or more and 10.0 wt% or less, Re: 3.1 wt% or more and 8.0 wt% or less, Hf: 0 wt% or more and 0.50 wt% or less, Cr: 2.9 wt% % To 4.3% by weight, Co: 0% to 9.9% by weight, Ru: 4.1% to 14.0% by weight, Nb: 4.0% by weight or less, Ti: 2% % Or less, B: 0.05% by weight or less, C: 0.15% by weight or less, Si: 0.1% by weight or less, Y: 0.1% by weight or less, La: 0.1% by weight or less, Ce: The Ni-based single crystal superstructure according to any one of claims 1 to 3, comprising 0.1 wt% or less, V: 1 wt% or less, and Zr: 0.1 wt% or less. Gold. 成分が重量比で、Al:5.0重量%以上7.0重量%以下、Ta+Nb+Ti:4.0重量%以上10.0重量%以下、Mo:3.3重量%以上4.5重量%以下、W:4.0重量%以上10.0重量%以下、Re:3.1重量%以上8.0重量%以下、Hf:0重量%以上0.50重量%以下、Cr:2.0重量%以上5.0重量%以下、Co:0重量%以上9.9重量%以下、Ru:4.1重量%以上14.0重量%以下、B:0.05重量%以下、C:0.15重量%以下、Si:0.1重量%以下、Y:0.1重量%以下、La:0.1重量%以下、Ce:0.1重量%以下、V:1重量%以下、Zr:0.1重量%を含有するNi基単結晶超合金。Components are by weight: Al: 5.0% to 7.0% by weight, Ta + Nb + Ti: 4.0% to 10.0% by weight, Mo: 3.3% to 4.5% by weight W: 4.0 wt% to 10.0 wt%, Re: 3.1 wt% to 8.0 wt%, Hf: 0 wt% to 0.50 wt%, Cr: 2.0 wt% % To 5.0% by weight, Co: 0% to 9.9% by weight, Ru: 4.1% to 14.0% by weight, B: 0.05% by weight or less, C: 0.00%. 15 wt% or less, Si: 0.1 wt% or less, Y: 0.1 wt% or less, La: 0.1 wt% or less, Ce: 0.1 wt% or less, V: 1 wt% or less, Zr: Ni-based single crystal superalloy containing 0.1% by weight. 母相の格子定数をa1とし、析出相の格子定数をa2としたとき、a2≦0.999a1である請求項1から請求項19のいずれか一項に記載のNi基単結晶超合金。20. The Ni-based single crystal superalloy according to any one of claims 1 to 19, wherein a2 ≦ 0.999a1 when the lattice constant of the matrix phase is a1 and the lattice constant of the precipitated phase is a2. 析出相の結晶の格子定数a2が母相の結晶の格子定数a1の0.9965以下である請求項20に記載のNi基単結晶超合金。21. The Ni-based single crystal superalloy according to claim 20, wherein a lattice constant a2 of the crystal of the precipitated phase is 0.9965 or less of a lattice constant a1 of the crystal of the parent phase. 析出相の結晶の格子定数a2が母相の結晶の格子定数a1の0.9965以下であり、かつ成分中にRe、Ruを含有し、さらに重量比で、Mo:2.9重量%以上4.5重量%以下を含有するNi基単結晶超合金。The lattice constant a2 of the crystal of the precipitated phase is 0.9965 or less of the lattice constant a1 of the matrix of the parent phase, contains Re and Ru in the components, and Mo: 2.9% by weight or more 4 Ni-based single crystal superalloy containing 5 wt% or less. 析出相の結晶の格子定数a2が母相の結晶の格子定数a1の0.9965以下であり、かつ成分中に重量比で、Mo:2.9重量%以上4.5重量%以下、Re:3.1重量%以上8.0重量%以下、Ru:4.1重量%以上14.0重量%以下を含有するNi基単結晶超合金。The lattice constant a2 of the crystal of the precipitated phase is 0.9965 or less of the lattice constant a1 of the parent phase crystal, and Mo: 2.9% by weight to 4.5% by weight, Re: A Ni-based single crystal superalloy containing 3.1 wt% or more and 8.0 wt% or less and Ru: 4.1 wt% or more and 14.0 wt% or less. 合金中の転移網間隔が40nm以下である請求項1から請求項23のいずれか一項に記載のNi基単結晶超合金。The Ni-based single crystal superalloy according to any one of claims 1 to 23, wherein a transition network interval in the alloy is 40 nm or less.
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