JPWO2017154809A1 - Ni基一方向凝固合金 - Google Patents
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Abstract
Description
Cr:6質量%以上12質量%以下、
Mo:0.4質量%以上3.0質量%以下、
W:6質量%以上10質量%以下、
Al:4.0質量%以上6.5質量%以下、
Nb:0質量%以上1質量%以下、
Ta:8質量%以上12質量%以下、
Hf:0質量%以上0.15質量%以下、
Si:0.01質量%以上0.2質量%以下、
Zr:0質量%以上0.04質量%以下、
B:0.01質量%以上0.03質量%以下、および
C:0.01質量%以上0.3質量%以下、
を含有し、残部がNiおよび不可避的不純物からなることを特徴としている。
Cr:7質量%以上12質量%以下、
Mo:0.4質量%以上2.5質量%以下、
W:7質量%以上10質量%以下、
Al:4.0質量%以上6.5質量%以下、
Nb:0質量%以上1質量%以下、
Ta:9質量%以上11質量%以下、
Hf:0質量%以上0.15質量%以下、
Si:0.01質量%以上0.2質量%以下、および
Zr:0質量%以上0.04質量%以下、
B:0.01質量%以上0.03質量%以下、および
C:0.01質量%以上0.3質量%以下、
を含有し、残部がNiおよび不可避的不純物からなることを特徴としている。
Cr:8質量%以上10質量%以下、
Mo:0.4質量%以上2.0質量%以下、
W:7質量%以上9質量%以下、
Al:4.0質量%以上6.5質量%以下、
Nb:0質量%以上1質量%以下、
Ta:10質量%以上11質量%以下、
Hf:0質量%以上0.15質量%以下、
Si:0.01質量%以上0.2質量%以下、および
Zr:0質量%以上0.04質量%以下、
B:0.01質量%以上0.03質量%以下、および
C:0.01質量%以上0.3質量%以下、
を含有し、残部がNiおよび不可避的不純物からなることを特徴としている。
さらに好ましくは、温度900℃で応力392MPaにおけるクリープ寿命が65時間以上115時間以下であり、TMF特性試験での繰返し回数が155サイクル以上215サイクル以下であるとよく、最も好ましくは、温度900℃で応力392MPaにおけるクリープ寿命が75時間以上105時間以下であり、TMF特性試験での繰返し回数が170サイクル以上195サイクル以下であるとよい。
クリープ寿命が65時間未満では、従来例と比較してクリープ寿命が改善されない。クリープ寿命が115時間超えは、クリープ寿命試験の試験結果のバラツキを考慮しても、本発明のNi基一方向凝固合金におけるクリープ寿命の上限値を超える。
熱疲労(TMF)特性試験での繰返し回数が155サイクル未満では、従来例と比較してTMF特性が改善されない。熱疲労(TMF)特性試験での繰返し回数が215サイクル超えは、熱疲労(TMF)特性試験の試験結果のバラツキを考慮しても、本発明のNi基一方向凝固合金におけるTMF特性の上限値を超える。
温度900℃で応力392MPaにおけるラーソン・ミラーパラメータの値が25.6未満では、従来例と比較してクリープ寿命が改善されない。同ラーソン・ミラーパラメータの値が25.9超えは、ラーソン・ミラーパラメータを求めるクリープ寿命試験の試験結果のバラツキを考慮しても、本発明のNi基一方向凝固合金におけるラーソン・ミラーパラメータの上限値を超える。
温度1100℃で応力137MPaにおけるラーソン・ミラーパラメータの値が28.8未満では、従来例と比較してクリープ寿命が改善されない。同ラーソン・ミラーパラメータの値が29.3超えは、ラーソン・ミラーパラメータを求めるクリープ寿命試験の試験結果のバラツキを考慮しても、本発明のNi基一方向凝固合金におけるラーソン・ミラーパラメータの上限値を超える。
クリープ寿命の1000時間寿命に対する耐用温度960℃未満では、従来例と比較してクリープ寿命が改善されない。同耐用温度の1010℃超えは、クリープ寿命試験の試験誤差を考慮しても、本発明のNi基一方向凝固合金におけるクリープ寿命の上限値を超える。
高温酸化試験での重量変化が−0.1[mg/cm2]未満では、従来例と比較して耐酸化性が改善されない。高温酸化試験での重量変化の0.3[mg/cm2]超えは、高温酸化試験の試験誤差を考慮しても、本発明のNi基一方向凝固合金における耐酸化性として、耐酸化性の改善が不充分である。
Cr(クロム)は、Ni基一方向凝固合金の高温耐食性および高温耐酸化性を向上させる。Crの組成比は、6質量%以上12質量%以下である。組成比が、6質量%未満であると、高温耐食性および高温耐酸化性を確保することが難しく、12質量%を超えると、σ相やμ相の有害相が生成して高温強度が低下する。Crの組成比は、好ましくは7質量%以上12質量%以下であり、より好ましくは8質量%以上10質量%以下である。
Ta(タンタル)は、ガンマプライム相を強化してクリープ特性を向上させる。Taの組成比は、8質量%以上12質量%以下である。組成比が、8質量%未満であると、要求されるTMF特性およびクリープ特性が得られず、12質量%を超えると、共晶ガンマプライム相の生成を促し、溶体化熱処理が困難となる。Taの組成比は、好ましくは9質量%以上11質量%以下であり、より好ましくは10質量%以上11質量%以下である。
Hf(ハフニウム)は、一方向凝固による柱状結晶化の際、粒界強化に寄与するものであり、かつ耐酸化性を向上させ、そのうえTMF特性を改善する可能性がある。Hfの組成比は、0質量%以上0.15質量%以下である。組成比が、0.15質量%を超えると、有害相の生成が助長され、TMF特性およびクリープ特性が低下する。
Zr(ジルコニウム)は、Ni基一方向凝固合金の結晶粒界を強化する目的で添加されるが、特にTMF特性を改善する可能性がある。Zrの組成比は、0質量%以上0.04質量%未満である。
B(ホウ素)は、Ni基一方向凝固合金の高温におけるクリープ特性、疲労特性などを改善することができる。Bの組成比は、0.01質量%以上0.03質量%以下である。
C(炭素)は、Ni基一方向凝固合金の高温における延性、クリープ特性などを改善することができる。Cの組成比は、0.01質量%以上0.3質量%以下である。
Claims (7)
- Cr:6質量%以上12質量%以下、
Mo:0.4質量%以上3.0質量%以下、
W:6質量%以上10質量%以下、
Al:4.0質量%以上6.5質量%以下、
Nb:0質量%以上1質量%以下、
Ta:8質量%以上12質量%以下、
Hf:0質量%以上0.15質量%以下、
Si:0.01質量%以上0.2質量%以下、
Zr:0質量%以上0.04質量%以下、
B:0.01質量%以上0.03質量%以下、および
C:0.01質量%以上0.3質量%以下、
を含有し、
残部がNiおよび不可避的不純物からなることを特徴とするNi基一方向凝固合金。 - Cr:7質量%以上12質量%以下、
Mo:0.4質量%以上2.5質量%以下、
W:7質量%以上10質量%以下、
Al:4.0質量%以上6.5質量%以下、
Nb:0質量%以上1質量%以下、
Ta:9質量%以上11質量%以下、
Hf:0質量%以上0.15質量%以下、
Si:0.01質量%以上0.2質量%以下、および
Zr:0質量%以上0.04質量%以下、
B:0.01質量%以上0.03質量%以下、および
C:0.01質量%以上0.3質量%以下、
を含有し、
残部がNiおよび不可避的不純物からなることを特徴とするNi基一方向凝固合金。 - Cr:8質量%以上10質量%以下、
Mo:0.4質量%以上2.0質量%以下、
W:7質量%以上9質量%以下、
Al:4.0質量%以上6.5質量%以下、
Nb:0質量%以上1質量%以下、
Ta:10質量%以上11質量%以下、
Hf:0質量%以上0.15質量%以下、
Si:0.01質量%以上0.2質量%以下、および
Zr:0質量%以上0.04質量%以下、
B:0.01質量%以上0.03質量%以下、および
C:0.01質量%以上0.3質量%以下、
を含有し、
残部がNiおよび不可避的不純物からなることを特徴とするNi基一方向凝固合金。 - 請求項1乃至3のいずれか1項に記載のNi基一方向凝固合金であって、
温度900℃で応力392MPaにおけるクリープ寿命が65時間以上であり、
所定条件の熱疲労(TMF)特性試験での繰返し回数が155サイクル以上であるNi基一方向凝固合金。 - 請求項1乃至3のいずれか1項に記載のNi基一方向凝固合金であって、
温度900℃で応力392MPaにおけるラーソン・ミラーパラメータの値が25.6以上25.9以下であり、
温度1100℃で応力137MPaにおけるラーソン・ミラーパラメータの値が28.8以上29.3以下であるNi基一方向凝固合金。 - 請求項5に記載のNi基一方向凝固合金であって、
応力137MPaにおけるラーソン・ミラーパラメータの値から求めたクリープ寿命であって、その1000時間寿命が耐用温度960℃以上1010℃以下であるNi基一方向凝固合金。 - 請求項1乃至3のいずれか1項に記載のNi基一方向凝固合金からなる試料であって、
前記試料を鏡面仕上げしてから電気炉で1100℃に大気中加熱し、12時間保持した後の重量変化と、前記試料の表面を観察して特性を判定する高温酸化試験において、
前記試料の重量変化が−0.1[mg/cm2]以上0.3[mg/cm2]以下であり、
前記試料の表面が金属光沢を備えてなる請求項1乃至3のいずれか1項に記載のNi基一方向凝固合金。
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