KR20140098081A - 니켈계 합금 열처리, 니켈계 합금, 및 니켈계 합금을 포함하는 물품 - Google Patents

니켈계 합금 열처리, 니켈계 합금, 및 니켈계 합금을 포함하는 물품 Download PDF

Info

Publication number
KR20140098081A
KR20140098081A KR1020147013349A KR20147013349A KR20140098081A KR 20140098081 A KR20140098081 A KR 20140098081A KR 1020147013349 A KR1020147013349 A KR 1020147013349A KR 20147013349 A KR20147013349 A KR 20147013349A KR 20140098081 A KR20140098081 A KR 20140098081A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
nickel
alloy
based alloy
less
heat treatment
Prior art date
Application number
KR1020147013349A
Other languages
English (en)
Inventor
에린 티. 맥데빗
Original Assignee
에이티아이 프로퍼티즈, 인코퍼레이티드
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 에이티아이 프로퍼티즈, 인코퍼레이티드 filed Critical 에이티아이 프로퍼티즈, 인코퍼레이티드
Publication of KR20140098081A publication Critical patent/KR20140098081A/ko

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C19/00—Alloys based on nickel or cobalt
    • C22C19/03—Alloys based on nickel or cobalt based on nickel
    • C22C19/05—Alloys based on nickel or cobalt based on nickel with chromium
    • C22C19/051—Alloys based on nickel or cobalt based on nickel with chromium and Mo or W
    • C22C19/056—Alloys based on nickel or cobalt based on nickel with chromium and Mo or W with the maximum Cr content being at least 10% but less than 20%
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C19/00—Alloys based on nickel or cobalt
    • C22C19/03—Alloys based on nickel or cobalt based on nickel
    • C22C19/05—Alloys based on nickel or cobalt based on nickel with chromium
    • C22C19/051—Alloys based on nickel or cobalt based on nickel with chromium and Mo or W
    • C22C19/055—Alloys based on nickel or cobalt based on nickel with chromium and Mo or W with the maximum Cr content being at least 20% but less than 30%
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22F—CHANGING THE PHYSICAL STRUCTURE OF NON-FERROUS METALS AND NON-FERROUS ALLOYS
    • C22F1/00—Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working
    • C22F1/10—Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working of nickel or cobalt or alloys based thereon

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Heat Treatment Of Articles (AREA)
  • Turbine Rotor Nozzle Sealing (AREA)

Abstract

718-타입 니켈계 합금을 열처리하는 방법은 718-타입 니켈계 합금을 열처리 온도로 가열하고, 합금을 열처리 온도에서 니켈계 합금 내에 평형 또는 평형 근처 농도의 δ-상 결정립계 석출물 및 25 중량 퍼센트 이하의 총 γ'-상 및 γ"-상을 형성하기에 충분한 열처리 시간 동안 유지하는 것을 포함한다. 718-타입 니켈계 합금은 공랭된다. 본 발명은 또한 평형 근처 농도의 δ-상 결정립계 석출물과 25 중량 퍼센트 이하의 총 γ'-상 및 γ"-상 석출물을 포함하는 718-타입 니켈계 합금을 또한 포함한다. 본 발명에 따른 합금은, 초음속 비행체 및 우주선용 열보호 시스템의, 예를 들면, 표면 시트, 벌집모양 코어 요소, 및 벌집모양 패널과 같은 제조 물품에 포함될 수 있다.

Description

니켈계 합금 열처리, 니켈계 합금, 및 니켈계 합금을 포함하는 물품{NICKEL-BASE ALLOY HEAT TREATMENTS, NICKEL-BASE ALLOYS, AND ARTICLES INCLUDING NICKEL-BASE ALLOYS}
본 발명의 구체예들은 일반적으로 니켈계 합금을 열처리하는 방법에 관한 것이다.
Alloy 718(UNS 07718)은 가장 널리 사용되는 니켈계 합금 중 하나이고 일반적으로 미국 특허 제3,046,108호에 기술되어 있고, 그 명세서는 전문이 본원에 참고문헌으로 포함된다. Alloy 718은 다음 표에 나타낸 범위 내의 원소 구성성분들과 부수적인 불순물을 포함한다.
Figure pct00001
Alloy 718의 광범위한 사용은 적어도 부분적으로 합금의 몇몇 유리한 성질에 기인한다. 예를 들어, Alloy 718은 약 1200℉(648.9℃)까지 높은 강도 및 응력-파단 성질을 갖는다. 추가적으로, Alloy 718은 바람직한 주조성(castability) 및 열간 가공성, 뿐만 아니라 양호한 용접성과 같은 양호한 가공 특성을 갖는다. 이들 특성은 Alloy 718로 만들어진 구성요소들을 쉽게 제작하고, 필요할 때, 이들 구성요소들을 수리하도록 허용한다. 이하에 논의된 바와 같이, Alloy 718의 바람직한 성질들 중 몇몇은 합금의 석출-경화된 미세조직으로부터 얻어지는데, 이것은 주로 γ"-상 석출물에 의해 강화된다.
석출-경화된, 니켈계 합금은 두 가지 주요 강화 상: γ'-상(또는 "감마 프라임") 석출물 및 γ"-상(또는 "감마 더블 프라임") 석출물을 포함한다. γ'-상 및 γ"-상은 둘 다 화학양론적, 니켈-부화 금속간 화합물이다. 그러나, γ'-상은 전형적으로 주 합금 원소로서 알루미늄 및 티타늄(즉, Ni3(Al, Ti))을 포함하는 한편, γ"-상은 주로 니오븀(즉, Ni3Nb)을 포함한다. γ'-상 및 γ"-상은 둘 다 면심 입방 오스테나이트 매트릭스에서 정합(coherent) 석출물을 형성하는데, γ"-상 석출물(체심 정방 결정 구조를 가짐)과 관련된 부적응 변형 에너지(misfit strain energy)가 γ'-상 석출물(면심 입방 결정 구조를 가짐)보다 더 크기 때문에, γ"-상 석출물은 γ'-상 석출물보다 더 효율적인 강화제로 되는 경향이 있다. 즉, 같은 석출물 부피 분율 및 입도에 대해, 주로 γ"-상 석출물에 의해 강화된 니켈계 합금은 γ'-상 석출물에 의해 강화된 니켈계 합금보다 일반적으로 더 강하다.
γ"-상 석출물 강화된 미세조직을 포함하는 니켈계 합금의 한가지 단점은 γ"-상이 약 1200℉(648.9℃)보다 높은 온도에서 불안정하고 더 안정한 δ-상(또는 "델타-상")으로 변태될 것이라는 것이다. δ-상 석출물은 γ"-상 석출물(즉, Ni3Nb)과 같은 조성을 갖는 한편, δ-상 석출물은 사방정계 결정 구조를 갖고 오스테나이트 매트릭스와 부정합(incoherent)하다. 따라서, 매트릭스에 대한 δ-상 석출물의 강화 효과는 일반적으로 무시할만한 것으로 생각된다. 그러므로, δ-상으로의 변태의 결과는 응력-파단 수명과 같은 Alloy 718의 일정한 기계적 성질은 약 1200℉(648.9℃) 이상의 온도에서 급격히 열화되는 것이다. 그러므로, Alloy 718의 사용은 전형적으로 합금이 1200℉(648.9℃) 이하의 온도에 처해지는 용도로 제한되어왔다.
원하는 석출-경화된 미세조직을 형성하기 위해, 니켈계 합금은 열처리 또는 석출 경화 공정을 받는다. 니켈계 합금에 대한 석출 경화 공정은 일반적으로, 합금내의 실질적으로 모든 γ'-상 및 γ"-상 석출물을 용해시키기에 충분한 온도(즉, 석출물의 솔버스(solvus) 온도 근처, 그 온도 또는 그보다 위의 온도)에서 합금을 가열하고, 용체화 처리 온도로부터 합금을 냉각하고 이어서 합금을 하나 이상의 시효처리 단계에서 시효처리함으로써 합금을 용체화 처리하는 것을 수반한다. 시효처리는 원하는 석출물이 제어된 방식으로 전개되도록 허용하기 위해 감마 석출물의 솔버스 온도 아래의 온도에서 행해진다.
니켈계 합금에서 원하는 미세조직의 발달은 합금 조성과 사용된 석출 경화 공정(즉, 용체화 처리 및 시효 공정) 둘 다에 의존한다. 예를 들면, 고온 서비스용 Alloy 718에 대한 전형적인 석출 경화 과정은 1750℉(954.4℃)의 온도에서 1 내지 2시간 동안 합금을 용체화 처리하고, 합금을 공랭시키고, 이어서 합금을 2-단계 시효처리 공정에서 시효처리하는 것을 수반한다. 제1 시효처리 단계는 1325℉(718.3℃)의 제1 시효처리 온도에서 8시간 동안 합금을 가열하고, 합금을 시간당 약 50 내지 100℉(시간당 28 내지 55.6℃)로 1150℉(621.2℃)의 제2 시효처리 온도로 냉각시키고, 합금을 제2 시효처리 온도에서 8시간 동안 시효처리하는 것을 수반한다. 그 후, 합금은 실온으로 공랭된다. 상기한 열처리 후에 얻어지는 석출-경화된 미세조직은 불연속 γ'-상 및 γ"-상 석출물로 구성되나, γ"-상 석출물에 의해 주로 강화되고 소량의 γ'-상 석출물은 2차 강화 역할을 한다.
니켈계 합금의 허용가능한 서비스 온도를 증가시키기 위한 노력으로, 몇가지 γ'-상 강화된 니켈계 합금이 개발되었다. 이러한 합금의 예는 Waspaloy 니켈계 합금(UNS N07001)인데, 이것은 ATI Allvac(Monroe, North Carolina USA)로부터 ATI Waspaloy 합금으로서 상업적으로 입수가능하다. Waspaloy 니켈계 합금은 Alloy 718보다 니켈, 코발트 및 몰리브덴을 포함하는 더 높은 수준의 합금 첨가물을 포함하기 때문에, Waspaloy 합금은 전형적으로 Alloy 718보다 더 고가이다. 또한, γ"-상 석출물에 비하여 γ'-상 석출물의 더 빠른 석출 속도 때문에, Waspaloy 합금의 열간 가공성 및 용접성은 일반적으로 Alloy 718보다 열등한 것으로 생각된다.
또 다른 γ'-상 강화된 니켈계 합금은 ATI 718Plus® 합금인데, 이것은 ATI Allvac(Monroe, NC)로부터 상업적으로 입수가능하다. ATI 718Plus® 합금은 미국 특허 제6,730,264호("미국 '264 특허")에 개시되어 있는데, 이것은 그 전문이 본원에 참고문헌으로 포함된다. ATI 718Plus® 합금의 특징은 합금의 알루미늄, 티타늄 및/또는 니오븀 수준 및 그것들의 상대적인 비율이 열적으로 안정한 미세조직 및 파단 및 크리프 강도를 포함하는 유리한 고온 기계적 성질을 제공하는 방식으로 조절된다는 것이다. ATI 718Plus® 합금의 알루미늄 및 티타늄 함량은, 니오븀 함량과 함께, γ'-상 및 γ"-상에 의해 강화되는 합금으로 귀결되고, 이때 γ'-상이 지배적인 강화상이다. 일정한 다른 니켈계 초합금의 전형인 비교적 높은 티타늄/낮은 알루미늄 조성과 달리, ATI 718Plus® 합금의 조성은 열안정성을 증가시키는 것으로 생각되는 티타늄 원자 퍼센트에 대한 알루미늄 원자 퍼센트의 비교적 높은 비율을 갖는다. ATI 718Plus® 합금의 열안정성 특징은 고온에 장기간 노출 후, 응력 파단 성질과 같은 양호한 기계적 성질을 유지하기 위해 중요하다.
ATI 718Plus® 합금은 용체화 어닐링, 냉각 및 시효처리를 포함하는 가공처리를 할 수 있다. ATI 718Plus® 합금에 대한 전형적인 열처리는 시간-온도 열처리 프로파일의 개략적 표현으로서 도 1에 도시되어 있다. ATI 718Plus® 합금에 대한 전형적인 열처리는 어떤 γ'-상 및 γ"-상도 용해시키고 소량의 δ-상을 석출시키기 위해 1750℉(954.4℃) 내지 1800℉(982.2℃)의 온도에서 용체화 처리를 포함한다. 석출된 δ-상의 양은 전형적으로 저온 평형 양의 약 절반 미만이다. 용체화 처리에 이어서 1450℉(787.8℃)에서 2 내지 8시간 동안 시효처리한 다음, 1300℉(704.4℃)에서 추가 8시간 동안 시효처리하여 정합 γ'-상 입자를 석출시킨다. 합금은 제조 물품 또는 어떤 다른 원하는 형태로 가공될 수 있다.
ATI 718Plus® 합금을 강화하기 위한 추가의 열처리는 미국 특허 제7,156,932호; 제7,491,275호; 및 제7,527,702호에 개시되어 있고, 이들 각각은 그 전문이 본원에 참고문헌으로 포함된다. 미국 특허 제7,531,054호("미국 '054 특허")는 직접 시효처리를 포함하는 ATI 718Plus® 합금에 대한 열처리를 개시한다. 미국 '054 특허의 공정에서는, ATI 718Plus® 합금을 열간 가공한 후, 합금을 신속하게 바로 약 1400℉(760℃)의 시효처리 온도로 냉각시켜 조대한 γ'-상 석출물의 석출을 방지한다. 냉각된 합금은 시효처리 온도에서 시효처리되거나 또는 실온으로 더 냉각된다.
일반적으로, 석출 경화된 합금은 그의 시효 경화 온도 이상에서 사용되도록 지정되지 않는다. 석출 경화된 니켈 합금은, 이 합금이 그의 시효 경화 온도 이상의 온도에 반복적으로 노출된 다음 그의 시효 경화 온도 이하의 온도로 냉각될 수 있는, 열 사이클링을 경험할 수 있는 용도에 사용되지 않았다. 니켈계 합금에 대한 종래의 시효 경화 프랙티스는, 위에서 요약된 바와 같이, 온도가 합금의 시효 경화 온도를 초과하는 열 사이클링에 노출되게 되는 니켈계 합금의 사용 기간에 걸쳐 일관된 기계적 성질로 귀결되지 않을 것이다.
단단한 미세조직을 제공하고 열 사이클링에 의해 유의하게 영향받지 않는 물성을 부여하는 석출 경화된 니켈계 합금을 위한 열처리를 제공하는 것이 바람직할 것이다. 이런 식으로 처리된 니켈계 합금은, 예를 들면, 초음속 비행체를 위한 열보호 시스템의 표면 시트 및 벌집모양 코어에 사용하는데 유리하고 그리고 사용중 열 사이클링을 경험하는 다른 제조 물품에서의 재료로서 유리할 수 있다.
본 발명의 한 양태에 따르면, 718-타입 니켈계 합금의 열처리 방법은 718-타입 니켈계 합금을 열처리 온도로 가열하는 단계, 및 718-타입 니켈계 합금을 열처리 온도에서 니켈계 합금 내의 평형 또는 평형 근처 농도의 δ-상 결정립계 석출물을 형성하기에 충분한 열처리 시간 동안 열처리 온도에서 유지시키는 단계를 포함한다. 열처리는 니켈계 합금 내에 25 중량 퍼센트 이하의 총 γ'-상 및 γ"-상의 형성을 가져온다. 718-타입 합금을 열처리 온도에서 열처리 시간 동안 유지시킨 후에, 718-타입 니켈계 합금은 냉각되고 합금 내에 δ-상 결정립계 석출물을 보유한다.
본 발명의 또 다른 양태에 따르면, 니켈계 합금을 열처리하는 방법은 니켈계 합금을 델타 상 석출 동안 시간-온도-변태 다이어그램("TTT 다이어그램")의 코(nose)보다 20℉ 높은 온도 내지 TTT 다이어그램의 코보다 100℉(55.6℃) 아래인 온도의 열처리 온도 범위 내의 열처리 온도로 가열하는 단계 및 니켈계 합금을 열처리 온도 범위 내에서 30분 내지 300분 범위의 열처리 시간 동안 유지시키는 단계를 포함한다. 니켈계 합금을 열처리 온도 범위 내에서 열처리 시간 동안 유지시킨 후, 니켈계 합금을 주위 온도로 공랭시킨다. 비제한적 구체예에서, 니켈계 합금은 분당 1℉ 이하(분당 0.56℃)의 냉각 속도로 냉각된다.
비제한적 구체예에서, 니켈계 합금은 중량 퍼센트로, 0.01 내지 0.05 탄소, 0.35 이하의 망간, 0.035 이하의 규소, 0.004 내지 0.020 인, 0.025 이하의 황, 17.00 내지 21.00 크롬, 2.50 내지 3.10 이하의 몰리브덴, 5.20 내지 5.80 이하의 니오븀, 0.50 내지 1.00 이하의 티타늄, 1.20 내지 1.70 알루미늄, 8.00 내지 10.00 코발트, 8.00 내지 10.00 철, 0.008 내지 1.40 텅스텐, 0.003 내지 0.008 붕소, 니켈, 및 부수적인 불순물을 포함한다.
본 발명의 추가의 양태에 따르면, 니켈, 크롬 및 철을 포함하는 718-타입 니켈계 합금이 제공된다. 니켈계 합금은 니오븀 및, 선택적으로 하나 이상의 알루미늄 및 티타늄 합금 첨가물에 의해 강화되고, 합금은 오스테나이트 결정립계를 포함하는 오스테나이트 매트릭스를 포함한다. 평형 또는 평형 근처 농도의 δ-상 석출물은 718-타입 합금내 오스테나이트 결정립계에서 존재하고, 합금은 25 중량 퍼센트 이하의 γ'-상 및 γ" 석출물을 포함한다.
본 발명의 더 한층의 양태에 따르면, 제조 물품의 제조 방법은 여기에 개시된 방법 중 적어도 하나를 포함한다. 일정한 비제한적 구체예에서, 방법은 초음속 비행체를 위한 열보호 시스템의 표면 시트, 벌집모양 코어 및 벌집모양 패널로부터 선택된 제조 물품을 만들기에 적합하게 될 수 있다.
본 발명의 더욱 또 다른 양태에 따르면, 제조 물품은 본원에 개시된 합금을 포함한다. 이러한 제조 물품은 초음속 비행체를 위한 열보호 시스템의 표면 시트, 벌집모양 코어, 및 벌집모양 패널로부터 선택될 수 있으나, 이들로 제한되지 않는다.
본원에 기술된 합금 및 방법의 특징 및 이점은 첨부하는 도면을 참고하여 더 잘 이해될 수 있다.
도 1은 니켈계 합금을 강화하기 위한 전통적인 종래 기술의 온도-시간 열처리 다이어그램이다.
도 2는 금속 열 보호 시스템의 한 실시예의 개략적 표현이다.
도 3a는 벌집모양 패널의 한 실시예의 개략적 표현이다.
도 3b는 벌집모양 패널의 한 실시예의 파단도의 개략적 표현이다.
도 4는 본 발명에 따른 니켈계 합금을 위한 열처리의 비제한적 구체예의 흐름도이다.
도 5a는 Alloy 718 니켈계 초합금에 대한 시간-온도-변태 곡선이다.
도 5b는 ATI 718Plus® 합금에 대한 시간-온도-변태 곡선이다.
도 6은 니켈계 합금을 열처리하기 위한 본 발명에 따른 방법의 비제한적 구체예에 대한 개략적 온도-시간 도시이다.
도 7은 본 발명에 따른 니켈계 합금을 열처리하는 방법의 비제한적 구체예를 평가하기 위해 사용된 열 사이클링의 개략적 표현이다.
도 8은 1650℉(898.9℃) 및 1550℉(843.3℃)로 열 사이클링 전과 후의 종래의 γ'/γ" 열처리 방법과 비교한, 본 발명에 따른 비제한적 열처리 방법으로 처리된 ATI 718Plus® 합금에 대한 열 사이클의 횟수의 함수로서 최대 인장 강도(ultimate tensile strength)의 도시를 제공한다.
도 9는 1650℉(898.9℃) 및 1550℉(843.3℃)로 열 사이클링 전과 후의 종래의 γ'/γ" 열처리 방법과 비교한, 본 발명에 따른 비제한적 열처리 방법으로 처리된 ATI 718Plus® 합금에 대한 열 사이클의 횟수의 함수로서 상대적으로 보유된 최대 인장 강도의 도시를 제공한다.
도 10은 1650℉(898.9℃) 및 1550℉(843.3℃)로 열 사이클링 전과 후에 종래의 γ'/γ" 열처리 방법과 비교한, 본 발명에 따른 비제한적 열처리 방법으로 처리된 ATI 718Plus® 합금에 대한 열 사이클의 횟수의 함수로서 항복 강도의 도시를 제공한다.
도 11은 1650℉(898.9℃) 및 1550℉(843.3℃)로 열 사이클링 전과 후의 종래의 γ'/γ" 열처리 방법과 비교한, 본 발명에 따른 비제한적 열처리 방법으로 처리된 ATI 718Plus® 합금에 대한 열 사이클의 횟수의 함수로서 상대적으로 보유된 항복 강도의 도시를 포함한다.
도 12는 1650℉(898.9℃) 및 1550℉(843.3℃)로 열 사이클링 전과 후의 종래의 γ'/γ" 열처리 방법과 비교한, 본 발명에 따른 비제한적 열처리 방법으로 처리된 ATI 718Plus® 합금에 대한 열 사이클의 횟수의 함수로서 퍼센트 연신율의 도시를 포함한다.
도 13은 1650℉(898.9℃) 및 1550℉(843.3℃)로 열 사이클링 전과 후의 종래의 γ'/γ" 열처리 방법과 비교한, 본 발명에 따른 비제한적 열처리 방법으로 처리된 ATI 718Plus® 합금에 대한 열 사이클의 횟수의 함수로서 상대적 퍼센트 연신율의 도시를 포함한다.
도 14는 1650℉(898.9℃)로 열 사이클링 전과 후의 종래의 γ'/γ" 열처리 방법과 비교한, 본 발명에 따른 비제한적 열처리 방법으로 처리된 Alloy 718에 대한 열 사이클의 횟수의 함수로서 최대 인장 강도의 도시를 포함한다.
도 15는 1650℉(898.9℃)로 열 사이클링 전과 후의 종래의 γ'/γ" 열처리 방법과 비교한, 본 발명에 따른 비제한적 열처리 방법으로 처리된 Alloy 718에 대한 열 사이클의 횟수의 함수로서 상대적으로 보유된 최대 인장 강도의 도시를 포함한다.
도 16은 1650℉(898.9℃)로 열 사이클링 전과 후의 종래의 γ'/γ" 열처리 방법과 비교한, 본 발명에 따른 비제한적 열처리 방법으로 처리된 Alloy 718에 대한 열 사이클의 횟수의 함수로서 항복 강도의 도시를 포함한다.
도 17은 1650℉(898.9℃)로 열 사이클링 전과 후의 종래의 γ'/γ" 열처리 방법과 비교한, 본 발명에 따른 비제한적 열처리 방법으로 처리된 Alloy 718에 대한 열 사이클의 횟수의 함수로서 상대적으로 보유된 항복 강도의 도시를 포함한다.
도 18은 1650℉(898.9℃)로 열 사이클링 전과 후의 종래의 γ'/γ" 열처리 방법과 비교한, 본 발명에 따른 비제한적 열처리 방법으로 처리된 Alloy 718에 대한 열 사이클의 횟수의 함수로서 퍼센트 연신율의 도시를 포함한다.
도 19는 1650℉(898.9℃)로 열 사이클링 전과 후의 종래의 γ'/γ" 열처리 방법과 비교한, 본 발명에 따른 비제한적 열처리 방법으로 처리된 Alloy 718에 대한 열 사이클의 횟수의 함수로서 상대적 퍼센트 연신율의 도시를 포함한다.
도 20a는 본 발명의 비제한적 구체예에 따라 열처리된 ATI 718Plus® 합금의 시트의 표면 영역의 암시야 광학 현미경 사진(dark field optical micrograph)이다.
도 20b는 주위 온도로부터 1650℉(898.9℃)로 그리고 다시 주위 온도로 5회 열 사이클 후의 본 발명의 비제한적 구체예에 따라 열처리된 ATI 718Plus® 합금의 시트의 표면 영역의 암시야 광학 현미경 사진이다.
도 20c는 종래의 γ'/γ" 열처리에 따라 열처리된 ATI 718Plus® 합금의 시트의 표면 영역의 암시야 광학 현미경 사진이다.
도 20d는 주위 온도로부터 1650℉(898.9℃)로 그리고 다시 주위 온도로 5회 열 사이클 후의 종래의 γ'/γ" 열처리에 따라 열처리된 ATI 718Plus® 합금의 시트의 표면 영역의 암시야 광학 현미경 사진이다.
도 21a는 본 발명의 비제한적 구체예에 따라 열처리된 ATI 718Plus® 합금의 시트의 표면 영역의 암시야 광학 현미경 사진이다.
도 21b는 주위 온도로부터 1550℉(843.3℃)로 그리고 다시 주위 온도로 5회 열 사이클 후의 본 발명의 비제한적 구체예에 따라 열처리된 ATI 718Plus® 합금의 시트의 표면 영역의 암시야 광학 현미경 사진이다.
도 21c는 종래의 γ'/γ" 열처리에 따라 열처리된 ATI 718Plus® 합금의 시트의 표면 영역의 암시야 광학 현미경 사진이다.
도 21d는 주위 온도로부터 1550℉(843.3℃)로 그리고 다시 주위 온도로 5회 열 사이클 후의 종래의 γ'/γ" 열처리에 따라 열처리된 ATI 718Plus® 합금의 시트의 표면 영역의 암시야 광학 현미경 사진이다.
도 22a는 본 발명의 비제한적 구체예에 따라 열처리된 Alloy 718의 시트의 표면 영역의 암시야 광학 현미경 사진이다.
도 22b는 주위 온도로부터 1650℉(898.9℃)로 그리고 다시 주위 온도로 5회 열 사이클 후의 본 발명의 비제한적 구체예에 따라 열처리된 Alloy 718의 시트의 표면 영역의 암시야 광학 현미경 사진이다.
도 22c는 종래의 γ'/γ" 열처리에 따라 열처리된 Alloy 718의 시트의 표면 영역의 암시야 광학 현미경 사진이다.
도 22d는 주위 온도로부터 1650℉(898.9℃)로 그리고 다시 주위 온도로 5회 열 사이클 후의 종래의 γ'/γ" 열처리에 따라 열처리된 Alloy 718의 시트의 표면 영역의 암시야 광학 현미경 사진이다.
본 발명에 따른 일정한 비제한적 구체예의 이하의 상세한 설명을 고려할 때, 읽는 사람은 전술한 세부내용뿐만 아니라 다른 내용도 인식할 것이다.
비제한적 구체예의 본 설명에서, 조작 실시예에서 또는 달리 표시된 경우 이외에는, 모든 수치로 표시되는 양 또는 특징은 모든 경우에 "약"이라는 용어에 의해 가감되는 것으로 이해되어야 한다. 최소한, 특허청구범위에 균등론의 적용을 제한하는 시도로서가 아니라, 각 수치 파라미터는 적어도 보고된 유효 숫자의 수에 비추어서 그리고 통상의 반올림 수법을 적용함으로써 파악되어야 한다.
본원에 참고문헌으로, 전체적으로 또는 부분적으로, 포함된다고 한 어떤 특허, 간행물, 또는 다른 개시 재료도 포함된 재료가 이 명세서에 제시된 현존하는 정의, 언급, 또는 다른 개시 재료와 상충하지 않는 정도로만 본원에 포함된다. 이런 이유로, 그리고 필요한 정도로, 본원에 제시된 바와 같은 개시 내용은 본원에 참고문헌으로 포함된 어떤 상충하는 재료도 대신한다. 본원에 참고문헌으로 포함된다고 한, 본원에 제시된 현존하는 정의, 언급, 또는 다른 개시 재료와 상충하는, 어떤 재료 또는 그것의 부분은 그 포함된 재료와 현존하는 개시 재료 사이에 상충을 유발하지 않을 정도로만 포함된다.
일정한 니켈계 합금은 초음속 비행체를 위한 열보호 시스템에 사용될 표면 시트 및 벌집모양 패널용 코어 요소로서 사용하기 위한 것으로 생각된다. 사용 중일 때 초음속 비행체의 표면 온도는 비행 미션당 적어도 1회 지상 온도와 약 2200℉(1204℃) 사이에서 사이클링할 것이다. 시효 경화된 니켈계 합금의 이러한 열 사이클에의 노출은, 제1 비행 미션 이륙 이전의 니켈계 합금의 브레이징된 대로의 상태 및 시효 경화된 대로의 상태와 비교하여, 석출물 상, 특히 γ'-상 및 γ"-상 석출물의 부피 분율과 크기에 있어서 변화를 가져올 수 있다. 또한, 다른 비행 미션들은 다른 열 노출 프로파일을 가질 것이고, 그 결과 미션 또는 미션 이륙에 기초하여 다양하게 되는 시효 경화된 니켈계 합금의 미세조직 및 기계적 성질을 가져올 것으로 기대되어야 한다.
열 보호 시스템(TPS)은 초음속 비행체 및 우주항공기의 주요 구성부품들이 용융되거나 고속에서 및/또는 대기에 재진입하는 동안에 발생된 열로부터 달리 손상되는 것으로부터 보호한다. TPS는 경량이고, 재사용가능하며, 유지가능해야 한다. 금속 TPS(10)를 사용하는 벌집모양 패널의 한 실시예의 개략도를 도 2에 제공한다. 금속 TPS(10)는, 예를 들어서, 초음속 비행체 또는 우주선의 극저온(cryogenic) 연료 탱크(도시 않음)와 같은 구성부품의 외부 보강재(12)에 고정될 수 있다. 금속 TPS(10)는, 예를 들면, 금속 벌집모양 패널(14) 및 박(foil)에 캡슐화된 단열재(16)을 포함할 수 있다.
벌집모양 패널(20)의 한 실시예를 도 3a에 개략적으로 묘사하고 벌집모양 패널(20)의 파단 개략도를 도 3b에 묘사한다. 벌집모양 패널(20)은 마주하는 표면 시트(24) 사이에 개재되고 거기에 결합된 구분된 벌집모양 코어(22)를 포함하여, 이로써 패널 내에 다수의 봉입된 챔버를 제공한다. 본원에서 사용된 바, 용어 "벌집모양 패널(honeycomb panel)"은 금속 표면 시트 사이에 개재된 또는 샌드위치된 금속 벌집모양 코어를 말한다. 본원에서 사용된 바, 용어 "벌집" 및 "벌집모양 코어(honeycomb core)"는 합금 박으로 형성된 일반적으로 다각형 형상(예를 들면, 육각형 형상) 셀들의 배치를 포함하고 벌집모양 패널을 제공하기 위해 금속 재료 또는 다른 적합한 재료의 두 표면 시트 사이에 개재되거나 샌드위치된 코어 재료로서 적용될 수 있는 제조된 제품을 말한다. 본원에서 사용된 바, 용어 "표면 시트(face sheet)"는 벌집모양 패널을 제공하기 위해 도 2에 일반적으로 묘사된 바와 같이 금속 벌집모양 코어에 결합된 금속 박, 시트, 또는 플레이트를 말한다. 벌집모양 코어는 벌집모양 코어의 개방 셀들에 표면 시트를 접착제 결합, 브레이징, 용접, 또는 달리 접합함으로써 벌집모양 패널을 형성하기 위해 사용된다. 벌집모양 패널은 모노리스 재료와 비교한 이들 성질을 달성하기 위해 요구된 중량을 최소화하면서 높은 압축 및 전단 성질을 나타낸다. 벌집모양 패널은 비히클(vehicle)의 중량을 감소시키고 연료 소비를 감소시키기 위해 항공우주, 해양 및 지상 수송수단 용도에 사용된다. 벌집모양 코어, 표면 시트 및 벌집모양 패널을 형성하는 방법은 당업자에게 잘 알려져 있고 따라서, 본원에서 더 기술되지 않는다.
항공우주 산업은 과거 15년 내에 금속 TPS의 사용을 단지 심각하게 고려하였고 항공우주 패널의 표면 시트 및 벌집모양 코어에 사용된 합금에는 거의 주목하지 않았다고 생각된다. 일반적으로, 석출 경화된 합금은 회피되었고, 고용 강화 또는 산화물 분산물 강화된 합금이 석출 경화된 합금 미세조직의 고유한 상 불안정성 때문에 TPS 용도에 사용되어왔다.
본 발명의 일정한 비제한적 구체예는 열 사이클링을 받게 되었을 때 일반적으로 안정한 미세조직을 제공하기 위해 니켈계 합금을 열처리하는 방법에 관련된다. 본 발명의 방법에 의해 달성된 미세조직은 니켈계 합금이 받게 되는 한가지 이상의 열 사이클 동안에 실질적으로 같게 남아 있기 때문에, 니켈계 합금의 기계적 성질은 합금이 다시 그 특정 온도로 열 사이클될 때 특정 온도에서 실질적으로 같게 남을 것이다. 예를 들면, 본 발명에 따른 열처리 방법의 비제한적 구체예는 십분의 일 열 사이클에서 1550℉(843.3℃)에서의 같은 니켈계 합금의 성질과 실질적으로 같으나, 예를 들면, 1650℉(898.9℃) 또는 1700℉(926.7℃)에서 니켈계 합금의 기계적 성질과 같지 않은 제2의 열 사이클에서 1550℉(843.3℃)에서 일정한 성질을 갖는 니켈계 합금을 제공한다.
γ'-상은 약 1500℉(815.6℃) 이상의 온도에서 예를 들면, Alloy 718과 같은 낮은 γ'-상 부피 분율 합금의 강도에 거의 기여하지 않는다는 것이 측정되었다. 그러므로, γ'-상을 최적화하도록 설계된 열처리는 주위 온도와 2200℉(1204℃)까지의 온도 사이의 반복된 열 사이클링을 경험할 수 있는 초음속 비행체 TPS와 같은 용도에 유리하지 않다는 것이 측정되었다. 이러한 열 사이클링 동안에 안정한 미세조직을 제공하는 열처리는 열 보호 시스템에 사용하기에 유리할 것이다.
예를 들면, 본 발명에 따른 비제한적 구체예는 주위 지상 온도와 δ-솔버스 온도 아래의 약 1450℉(787.8℃) 내지 약 75℉(42℃)의 최고 온도 사이의 열 사이클링을 견딜 수 있는 718-타입 니켈계 합금에서 열적으로 안정한 미세조직을 생성하기 위해 니켈계 합금을 열처리하는 방법에 관한 것이다. 열적으로 안정한 미세조직은 주위 온도와 합금의 δ-솔버스 온도 아래의 약 1450℉(787.8℃) 내지 약 75℉(42℃)의 범위의 최고 온도 사이의 온도 범위로 열 사이클에 노출했을 때 실질적으로 변하지 않는 기계적 성질을 갖는 합금을 제공하는 미세조직이다. 만일 사용 중 열 사이클링이 본 발명에 따른 열처리 온도 범위 이상의 온도로의 니켈계 합금의 노출로 귀결된다면, 합금의 미세조직 및 기계적 성질에 해로운 변화가 일어날 수 있다.
Alloy 718에 대한 δ-솔버스 온도는 약 1881℉(1027℃)이다. ATI 718Plus® 합금에 대한 δ-솔버스 온도는 약 1840℉(1004℃)이다. 다른 니켈계 합금의 δ-솔버스 온도는 공지이고 야금학 분야에서 당업자에 의해 과도한 실험없이 쉽게 결정될 수 있다.
본 발명에 따른 비제한적 구체예에서, 방법은 25 중량 퍼센트 이하의 총 γ'-상 및 γ"-상 석출물의 석출로 오스테나이트 매트릭스의 결정립계에서 평형 및 평형 근처 농도의 결정립계 δ-상을 가져온다. 본 발명에 따른 구체예에서, 평형 및 평형 근처 농도의 결정립계 δ-상의 석출이 주어진다면, 본 발명에 따른 열처리 방법의 구체예는 "δ-상 열처리"로서 본원에서 언급된다.
본 발명에 따른 δ-상 열처리의 구체예는 사용중 온도가 δ-솔버스 온도보다 약 75℉(42℃) 아래를 초과할 때까지 실질적으로 감소하지 않는 δ-상의 부피 분율을 제공한다. 그러므로, 본원에서 개시된 δ-상 열처리의 구체예는 온도가 δ-솔버스 온도보다 약 75℉(42℃) 아래의 최고 온도까지 사이클링할 수 있는 용도를 위해 안정한 미세조직을 촉진한다. 본 발명의 방법에 따른 결정립계에서 석출된 δ-상은 또한 결정립 성장을 방지하여, 미세조직을 더욱 안정화할 목적에 알맞다. 본원에서 개시된 δ-상 열처리의 구체예는 약 1500℉(815.6℃) 이하의 니켈계 합금에서 더 낮은 강도를 가져온다. 그러나, 비교하여, 사용 중에 있는 동안, 1500℉(815.6℃) 이상의 온도에 처하는 종래의 열처리된 718-타입 니켈계 합금 부품은 부품이 받게 되는 제1의 열 사이클 동안 1500℉(815.6℃) 이하의 온도에서 비교적 더 높은 강도를 단지 나타내게 될 것이다.
본원에서 제한하는 것은 아닐지라도, 본원에서 개시된 δ-상 열처리의 구체예는 718-타입 니켈계 합금 및 그것의 유도체를 포함하는 니오븀(Nb)을 함유하는 니켈계 합금 조성물과 연관하여 사용될 수 있다. 본원에서 사용된 바, 용어 "니켈계 합금"은 하나 이상의 다른 합금 원소 및 부수적인 불순물과 함께, 주로 니켈을 포함하는 합금을 말한다. 본원에서 사용된 바, 용어 "718-타입 니켈계 합금"은 본원에서 정의된 바와 같이, 부수적인 불순물과 함께, 니켈, 크롬, 철, 니오븀 강화 첨가물, 및 선택적으로 알루미늄 및 티타늄 중 하나 또는 둘 다를 포함하거나 구성되는 니켈계 합금을 의미한다. 718-타입 니켈계 합금의 비제한적 실시예는 합금 718 및 이하 논의되는 다른 합금들을 포함한다.
본 발명에 따른 열처리의 비제한적 구체예가 특히 잘 적합하다고 생각되는 718-타입 니켈계 합금의 비제한적 실시예는 니켈, 크롬, 14 중량 퍼센트 이하의 철, 니오븀 강화 첨가물, 선택적으로 알루미늄 및 티타늄 합금 첨가물 중 하나 또는 둘 다, 및 부수적인 불순물을 포함하는 니켈계 합금이다. 본 발명에 따른 열처리의 비제한적 구체예가 특히 잘 적합하다고 생각되는 718-타입 니켈계 합금의 또 다른 비제한적 실시예는 크롬, 6 내지 14 중량 퍼센트 이하의 철, 니오븀 강화 첨가물, 선택적으로 알루미늄 및 티타늄 합금 첨가물 중 하나 또는 둘 다, 및 부수적인 불순물을 포함하는 니켈계 합금이다.
본 발명에 따른 열처리 방법의 구체예가 사용될 수 있는 718-타입 니켈계 합금의 추가의 비제한적 실시예는, 중량 퍼센트로, 0.1 이하의 탄소; 12 내지 20 크롬; 4 이하의 몰리브덴; 6 이하의 텅스텐; 5 내지 12 코발트; 6 내지 14 철; 4 내지 8 니오븀; 0.6 내지 2.6 알루미늄; 0.4 내지 1.4 티타늄; 0.003 내지 0.03 인; 0.003 내지 0.015 붕소; 니켈; 및 부수적인 불순물을 포함하거나 이들로 구성되며; 여기서 몰리브덴의 중량 퍼센트와 텅스텐의 중량 퍼센트의 합계가 적어도 2 내지 8 이하이고; 알루미늄 원자 퍼센트와 티타늄 원자 퍼센트의 합계가 2 내지 6이고; 티타늄 원자 퍼센트에 대한 알루미늄 원자 퍼센트의 비율이 적어도 1.5이며; 알루미늄 원자 퍼센트와 티타늄 원자 퍼센트의 합을 니오븀 원자 퍼센트로 나눈 값이 0.8 내지 1.3인 미국 특허 제6,730,264호(" '264 특허")에 개시된 니켈계 합금이다. 미국 특허 제6,730,264호의 전체 명세서는 본원에 참고문헌으로 포함된다.
본 발명에 따른 열처리 방법의 구체예가 사용될 수 있는 718-타입 니켈계 합금의 더욱 또 다른 비제한적 실시예는, 중량 퍼센트로, 50 내지 55 니켈; 17 내지 21 크롬; 2.8 내지 3.3 몰리브덴; 4.7 퍼센트 내지 5.5 니오븀; 1 이하의 코발트; 0.003 내지 0.015 붕소; 0.3 이하의 구리; 0.08 이하의 탄소; 0.35 이하의 망간; 0.003 내지 0.03 인; 0.015 이하의 황; 0.35 이하의 규소; 철; 알루미늄; 티타늄; 및 부수적인 불순물을 포함하거나 이들로 구성되며; 여기서 알루미늄 원자 퍼센트와 티타늄 원자 퍼센트의 합계가 약 2 내지 약 6 원자 퍼센트이고; 티타늄 원자 퍼센트에 대한 알루미늄 원자 퍼센트의 비율이 적어도 약 1.5이며; 알루미늄의 원자 퍼센트와 티타늄의 원자 퍼센트의 합을 니오븀의 원자 퍼센트로 나눈 값이 약 0.8 내지 약 1.3인 미국 '264 특허에 개시된 니켈계 합금이다. 합금의 일정한 구체예에서는, 철의 중량 퍼센트가 12 내지 20 이하이다.
본 발명에 따른 열처리 방법의 구체예가 사용될 수 있는 718-타입 니켈계 합금의 더욱 또 다른 비제한적 실시예는 ATI Allvac(Monroe, North Carolina, USA)로부터 입수가능하고, 중량 퍼센트로, 17.00 내지 21.00 크롬; 2.50 내지 3.10 몰리브덴; 5.20 내지 5.80 니오븀; 0.50 내지 1.00 티타늄; 1.20 내지 1.70 알루미늄; 8.00 내지 10.00 코발트; 8.00 내지 10.00 철; 0.008 내지 1.40 텅스텐; 0.003 내지 0.008 붕소; 0.01 내지 0.05 탄소; 0.35 이하의 망간; 0.035 이하의 규소; 0.004 내지 0.020 인; 0.025 이하의 황; 니켈; 및 부수적인 불순물을 포함하거나 이들로 구성되는 니켈계 합금인 ATI 718Plus® 합금(UNS N07818)이다. AMS 5441 및 AMS 5442는, 부식 및 열 저항성 봉(bar), 단조품 및 링과 관련되는데, ATI 718Plus® 합금으로 종래에 사용된 열처리를 기술하는 두 가지 AMS 사양이다. AMS 5441 및 AMS 5442의 각각은 그 전체가 본원에 참고문헌으로 포함된다.
본 발명에 따른 열처리 방법의 구체예가 사용될 수 있는 718-타입 니켈계 합금의 더욱 또 다른 비제한적 실시예는 Alloy 718(UNS N07718)인데, 그것의 조성은 당해 산업에서 잘 알려져 있다. 일정한 비제한적 구체예에서, Alloy 718은, 중량 퍼센트로, 50.0 내지 55.0 니켈; 17 내지 21.0 크롬; 0.08 이하의 탄소; 0.35 이하의 망간; 0.35 중량 퍼센트 이하의 규소; 2.8 내지 3.3 몰리브덴; 0 초과 5.5 이하인 니오븀 및 탄탈(니오븀과 탄탈의 합계는 4.75 내지 5.5임); 0.65 내지 1.15 티타늄; 0.20 내지 0.8 알루미늄; 0.006 이하의 붕소; 철; 및 부수적인 불순물을 포함하거나 이들로 구성된다.
본원에서 사용된 바, 용어 "기계적 성질"은 합금에 힘이 가해질 때 탄성 또는 비탄성 반응에 관한 합금의 성질을 말하거나, 또는 그것은 합금에 힘이 가해질 때 결과되는 스트레스와 변형 간의 관계를 수반한다. 기계적 성질은, 본 명세서의 의미 내에서, 구체적으로 인장 강도, 항복 강도, 연신율, 및 응력-파단 수명을 말한다. 본원에서 사용된 바, 용어 "열적으로 안정한 기계적 성질"은 합금이 주위 지상 온도와 δ-솔버스 온도보다 75℉(41.7℃) 아래 사이에서 반복된 열 사이클링을 받을 때 합금의 기계적 성질이 20%보다 많게 변하지 않는다는 조건을 말한다. 본원에서 사용된 바, 용어 "주위 지상 온도(ambient ground temperature)"는 지상 높이에서 자연적인 육상 기후에 기인하는 환경의 어떤 온도로서 정의된다.
본 발명자들은 본 발명의 비제한적 구체예에 따른 주어진 δ-상 열처리를 위한 니켈계 합금에 대한 기계적 성질의 열화도에 대한 열 사이클 피크 온도의 충격에 주목하였다. δ-상 열처리 온도의 선택은 니켈계 합금의 예상된 피크 사용중 온도에 들어맞거나 밀접하게 들어맞도록 선택되어야 한다.
이제 도 4를 참고하면, 본 발명에 따른 비제한적 구체예에서, 718-타입 니켈계 합금을 δ-상 열처리하는 방법(30)은 718-타입 니켈계 합금을 열처리 온도 범위내의 열처리 온도로 가열하는 단계(32); 니켈계 합금을 열처리 온도 범위 내에서 니켈계 합금 내의 평형 또는 평형 근처 농도의 δ-상 결정립계 석출물 및 또한 니켈계 합금 내 25 중량 퍼센트 이하의 총 γ'-상 및 γ"-상을 형성하기에 충분한 열처리 시간 동안 유지하는 단계(34), 그리고 718-타입 니켈계 합금을 공랭시키는 단계(36)를 포함한다.
본원에서 사용된 바, 용어 "열처리 온도"는 718-타입 니켈계 합금의 결정립계에서 평형 또는 평형 근처 농도의 δ-상 석출물 및 25 중량 퍼센트 이하의 총 γ'-상 및 γ"-상의 석출을 가져오는 온도로서 정의된다. 본원에서 사용된 바, 용어 "열처리 시간"은 718-타입 니켈계 합금의 결정립계에서 평형 또는 평형 근처 농도의 δ-상 석출물 및 25 중량 퍼센트 이하의 총 γ'-상 및 γ"-상을 석출시키기에 충분한 시간을 의미한다. 본원에서 사용된 바, 용어 "평형 농도"는 니켈계 합금 또는 718-타입 니켈계 합금의 조성에 따른 열처리 온도에서 형성할 수 있는 δ-상 석출물의 최대 농도로서 정의된다. 본원에서 사용된 바, 용어 "평형 근처 농도"는 니켈계 합금이 결정립계에서 약 5 중량 퍼센트 내지 약 35 중량 퍼센트의 δ-상을 포함하는 조건을 의미한다. 비제한적 구체예에서, δ-상 열처리 후, 니켈계 합금은 결정립계에서 석출된 약 6 중량 퍼센트 내지 약 12 중량 퍼센트의 δ-상을 포함할 수 있다. 이러한 결과는 Alloy 718에 대해 전형적인 것으로 관찰된다. 또 다른 비제한적 구체예에서, δ-상 열처리 후, 니켈계 합금은 결정립계에서 석출된 약 10 퍼센트 내지 약 25 중량 퍼센트의 δ-상을 포함할 수 있다. 이러한 결과는 ATI 718Plus® 합금에 대해 전형적인 것으로 관찰된다. 본 발명에 따른 δ-상 열처리 동안에 형성된 δ-상, γ'-상 및 γ"-상의 양은 니켈계 합금의 특정 조성에 어느 정도 의존하고, 형성된 이러한 상의 양은 당업자들에 의해 과도한 실험 없이 쉽게 결정될 수 있다고 이해된다.
비제한적 구체예에서, 열처리 온도는 특정 니켈계 합금에 대한 δ-상 석출에 대한 시간-온도-변태 다이어그램("TTT 다이어그램")의 코보다 20℉(11℃) 더 높은 하한 내지 특정 TTT 다이어그램에서 δ-상 석출에 대한 코보다 100℉(55.6℃) 아래인 상한을 갖는 열처리 온도 범위에 있다. 특정 니켈계 합금에 대한 TTT 다이어그램은 합금에 대한 시간의 대수의 함수로서 온도를 도시한 것이다. TTT 다이어그램은 사전에 용체화 처리된 니켈계 합금에 대한 등온 열처리의 동안에 δ-상, γ'-상 및 γ"-상 변태와 같은 제2의 상 변태가 시작되고 끝나는 때를 결정하기 위해 사용된다. 당업자는 특정 TTT 다이어그램이 특정 합금 조성에 특이적이라는 것을 이해한다. Alloy 718의 구체예에 대한 TTT 다이어그램은 도 5a에서 재현되고 ATI 718Plus® 합금에 대한 TTT 다이어그램은 도 5b에서 재현된다. 이들 TTT 다이어그램에서 δ-상 석출에 대한 곡선은 도 5a에서 "δ(GB)"로 표지되고 도 5b에서 "δ(결정)"으로 표지된다. 당업자에 의해 이해되는 바와 같이, δ-상 곡선의 "코(nose)"는 시간 축에 대한 시간에서의 가장 이른 지점에 도시되는 δ-상 곡선의 부분인 것으로 당업자에게 알려져 있다. 예를 들면 도 5a에서 δ-상 곡선의 코는 약 0.045시간 및 약 900℃에서 일어난다. 도 5b에서 δ-상 곡선의 코는 약 0.035시간 및 약 900℃에서 일어난다. 도 5a 및 도 5b에 나타낸 곡선은 문헌[Xie, et al., "TTT Diagram of a Newly Developed Nickel-Base Superalloy - Allvac 718Plus®, Proceedings: Superalloys 718, 625, 706 and Derivatives 2005, TMS(2005) pp. 193-202]으로부터 재현되는데, 이것은 본원에 참고문헌으로 포함된다. 당업자는 TTT 다이어그램을 해석하고 사용할 수 있고, 따라서 TTT 다이어그램의 사용에 관한 더 이상의 논의는 본원에서 필요로 하지 않는다. 게다가, 특정 니켈계 합금에 대한 TTT 다이어그램은 시중에서 입수가능하거나 또는 과도한 실험없이 당업자에 의해 생성될 수 있다.
도 6에 나타낸 개략적인 열처리 온도-시간 프로파일(40)을 참고하고, 도 4에 일반적으로 나타낸 방법 단계들을 참고하면, 본 발명에 따른 718-타입 니켈계 합금을 열처리하는 방법의 비제한적 구체예는 718-타입 니켈계 합금을 1700℉(926.7℃) 내지 1725℉(940.6℃)의 열처리 온도 범위에서 열처리 온도로 가열하는 단계(32)를 포함한다. 방법의 비제한적 구체예에서, 가열된 718-타입 니켈계 합금은 열처리 온도 범위 내에서 30분 내지 300분의 열처리 시간 동안 유지(34)된다. 열처리 온도에서 열처리 시간 동안 유지(34) 후, 718-타입 니켈계 합금은 공랭되고 결정립계에서 δ-상 석출물을 보유한다. 본원에서 개시된 δ-상 열처리 방법의 구체예에 따르면, δ-상 결정립계 석출물은 가열 단계(32) 및 유지 단계(34) 동안에 주로 형성된다. 이런 이유로, 가열 단계(32) 및 유지 단계(34)는 일괄적으로 "δ-상 시효처리"로서 언급될 수 있다.
비제한적 구체예에서, 니켈계 합금을 열처리 온도에서 열처리 시간 동안 유지시킨 후, 니켈계 합금은 열처리 온도로부터 주위 온도로 공랭된다. 특정 비제한적 구체예에서, 니켈계 합금은 분당 1℉ 이하(분당 0.56℃)의 냉각 속도로 냉각된다. 본 발명에 따른 일정한 비제한적 구체예에서는 약간의 γ'-상 석출이 니켈계 합금에서 가능하기 때문에 서랭이 유리하다. 서랭 동안에 석출할 수도 있는 소량의 γ'-상은 일반적으로 조직이 거칠 것이고, 따라서, 열 사이클링에 관해서 더 큰 안정성을 가지며 합금의 기계적 성질에 대한 영향을 덜 받을 것이다. 사용 중 열 사이클링 동안에 γ'-상의 제어되지 않는 석출을 갖는 것보다 서랭 동안에 소량의 비교적 안정한 γ'-상 석출을 갖는 것이 바람직하다.
본원에 개시된 방법들 중 어떤 것에 따라 가공된 합금은 밀링 제품(mill product) 또는 다른 제조 물품으로 형성될 수 있다. 본 발명에 따른 일정한 비제한적 구체예에서, 718-타입 니켈계 합금은 본원에서 개시된 방법의 구체예를 포함하는 방법에 의해 박, 벌집모양 코어, 표면 시트 및 벌집모양 패널로부터 선택된 제조 물품으로 가공된다. 본원에서 사용된 바, 용어 "박(foil)"은 0.006 인치(0.15 mm) 미만의 두께와 어떤 폭 및 길이도 갖는 시트를 말한다. 실용 상의 문제로서, 박의 폭은 합금을 압연하기 위해 사용된 냉간 압연 장비의 용량에 의해 제한된다. 본 발명에 따른 방법의 일정한 비제한적 구체예에서, 본원에서 개시된 방법의 구체예에 따라 가공된 합금은 18 인치(0.46 m) 이하, 24 인치(0.61 m) 이하 또는 36 인치(0.91 m) 이하의 폭을 갖는 박으로 가공될 수도 있다.
합금이 처하게 되는 최고 사용 중 온도는 알려져 있고, 약 1700℉(926.7℃) 이하인 용도에 대해, 본 발명에 따른 방법의 비제한적 구체예는 열처리 온도로부터 니켈계 합금을 냉각시키는 단계에 이은 안정화 열처리를 더 포함할 수도 있다. 본 발명에 따른 비제한적 구체예에서, 안정화 열처리는 니켈계 합금을 안정화 열처리 온도로 가열하고 합금을 그 온도에서 적어도 2시간 동안 또는 적어도 2시간 내지 4시간 이하 동안 유지시키는 것을 포함한다. 비제한적 구체예에서, 안정화 열처리 온도는 합금이 처하게 될 최고 사용 중 온도이고 1700℉(926.7℃) 이하의 범위, 또는 1700℉(926.7℃) 내지 1450℉(787.8℃)의 범위에 있다. 본원에서 사용된 바, 용어 "최고 사용중 온도(maximum in-service temperature)"는 특정 니켈계 합금이, 그 합금 또는 그 합금을 포함하는 물품이 그것의 의도한 목적에 사용될 때 경험할 것으로 예상되는 최고 온도를 말한다. 본 발명에 따른 안정화 열처리에 이어서, 니켈계 합금은 안정화 열처리 온도로부터 주위 온도로 공기 건조된다. 또 다른 비제한적 구체예에서, 니켈계 합금은 분당 1℉(분당 0.56℃) 이하의 냉각 속도로 안정화 열처리 온도로부터 주위 온도로 냉각된다.
본 발명에 따른 δ-상 열처리 및 δ-상 시효처리의 비제한적 구체예는 니켈계 합금 또는 718-타입 니켈계 합금의 어떤 형태 또는 형상에 대해서도 사용될 수 있다는 것이 인정된다. 여러 가지 형태는 봉, 로드(rod), 플레이트, 시트, 스트립 및 압출물과 같은 시판 밀링 제품을 포함하나, 이들로 제한되지 않는다. 본 발명에 따른 δ-상 열처리 및 δ-상 시효처리의 비제한적 구체예는 또한, 제한되지는 않지만, 니켈계 합금 또는 718-타입 니켈계 합금을 포함하는 성형된 제품, 접합된 제품, 등과 같은 제조된 제품에 또한 사용될 수 있다는 것이 인정된다.
본 발명에 따른 니켈계 합금의 열처리 방법의 비제한적 구체예에서, 니켈계 합금은, 중량 퍼센트로, 17.00 내지 21.00 크롬; 2.50 내지 3.10 몰리브덴; 5.20 내지 5.80 니오븀; 0.50 내지 1.00 티타늄; 1.20 내지 1.70 알루미늄; 8.00 내지 10.00 코발트; 8.00 내지 10.00 철; 0.008 내지 1.40 텅스텐; 0.003 내지 0.008 붕소; 0.01 내지 0.05 탄소; 0.35 이하의 망간; 0.035 이하의 규소; 0.004 내지 0.020 인; 0.025 이하의 황; 니켈; 및 부수적인 불순물을 포함하거나 이들로 구성된다. 이러한 비제한적 구체예는 니켈계 합금을 1700℉(926.7℃) 내지 1725℉(940.6℃) 범위 내의 열처리 온도로 열처리하는 단계; 니켈계 합금을 열처리 온도에서 니켈계 합금 내에 평형 또는 평형 근처 농도의 δ-상 결정립계 석출물 및 니켈계 합금 내에 25 중량 퍼센트 이하의 총 γ'-상 및 γ"-상을 형성하기에 충분한 30분 내지 300분의 범위의 열처리 시간 동안 유지하는 단계; 그리고 니켈계 합금을 공랭시키는 단계를 더 포함한다. 비제한적 구체예에서, 니켈계 합금은 박, 벌집모양 코어, 표면 시트 및 벌집모양 패널 중 하나를 포함한다.
본 발명에 따른 비제한적 양태는 718-타입 니켈계 합금에 관한 것으로, 그 용어는 본원에서 정의된 바와 같고, 그것은 오스테나이트 결정립계를 포함하는 매트릭스를 포함한다. 평형 또는 평형 근처 농도의 δ-상 석출물은 결정립계에서 존재하고, 25 중량 퍼센트 이하의 총 γ'-상 및 γ"-상은 합금에 존재한다.
본 발명에 따른 718-타입 니켈계 합금의 한가지 특정한 비제한적 실시예는 오스테나이트 결정립계를 포함하는 매트릭스, 결정립계에서 평형 또는 평형 근처 농도의 δ-상 석출물, 25 중량 퍼센트 이하의 총 γ'-상 및 γ"-상 석출물, 및 14 중량 퍼센트 이하의 철을 포함한다. 본 발명에 따른 718-타입 니켈계 합금의 또 다른 특정한 비제한적 실시예는 오스테나이트 결정립계를 포함하는 매트릭스, 결정립계에서 평형 또는 평형 근처 농도의 δ-상 석출물, 25 중량 퍼센트 이하의 총 γ'-상 및 γ"-상 석출물, 그리고 6 중량 퍼센트 내지 14 중량 퍼센트 이하의 철을 포함한다.
본 발명에 따른 718-타입 니켈계 합금의 또 다른 특정 비제한적 실시예는 오스테나이트 결정립계를 포함하는 매트릭스, 결정립계에서 평형 근처 농도의 δ-상 석출물, 및 25 중량 퍼센트 이하의 총 γ'-상 및 γ"-상 석출물을 포함한다. 합금은 또한, 중량 퍼센트로, 0.1 이하의 탄소; 12 내지 20 크롬; 4 이하의 몰리브덴; 6 이하의 텅스텐; 5 내지 12 코발트; 6 내지 14 철; 4 내지 8 니오븀; 0.6 내지 2.6 알루미늄; 0.4 내지 1.4 티타늄; 0.003 내지 0.03 인; 0.003 내지 0.015 붕소; 니켈; 및 부수적인 불순물을 포함하거나 이들로 구성되며; 여기서 몰리브덴의 중량 퍼센트와 텅스텐의 중량 퍼센트의 합계가 적어도 2 내지 8 이하이고; 알루미늄 원자 퍼센트와 티타늄 원자 퍼센트의 합계가 2 내지 6이며; 티타늄 원자 퍼센트에 대한 알루미늄 원자 퍼센트의 비율이 적어도 1.5이고; 알루미늄 원자 퍼센트와 티타늄 원자 퍼센트의 합을 니오븀 원자 퍼센트로 나눈 값이 0.8 내지 1.3이다.
본 발명에 따른 718-타입 니켈계 합금의 더욱 또 다른, 특정 비제한적 실시예는 오스테나이트 결정립계를 포함하는 매트릭스, 결정립계에서 평형 근처 농도의 δ-상 석출물, 및 25 중량 퍼센트 이하의 총 γ'-상 및 γ"-상 석출물을 포함한다. 합금은 또한, 중량 퍼센트로, 0 내지 약 0.08 탄소; 0 내지 약 0.35 망간; 약 0.003 내지 약 0.03 인; 0 내지 약 0.015 황; 0 내지 약 0.35 규소; 약 17 내지 약 21 크롬; 약 50 내지 약 55 니켈; 약 2.8 내지 약 3.3 몰리브덴; 약 4.7 내지 약 5.5 니오븀; 0 내지 약 1 코발트; 0.003 내지 약 0.015 붕소; 0 내지 약 0.3 구리; 및 나머지인 철(전형적으로 약 12 내지 약 20 퍼센트), 알루미늄, 티타늄, 및 부수적인 불순물을 포함하거나 이들로 구성되며; 여기서 알루미늄 원자 퍼센트와 티타늄 원자 퍼센트의 합계가 약 2 내지 약 6 퍼센트이고; 티타늄 원자 퍼센트에 대한 알루미늄 원자 퍼센트의 비율이 적어도 약 1.5이며; 알루미늄 원자 퍼센트와 티타늄 원자 퍼센트의 합을 니오븀 원자 퍼센트로 나눈 값이 약 0.8 내지 약 1.3과 같다.
본 발명에 따른 718-타입 니켈계 합금의 더욱 특정한 비제한적 실시예는 오스테나이트 결정립계를 포함하는 매트릭스, 결정립계에서 평형 근처 농도의 δ-상 석출물, 및 25 중량 퍼센트 이하의 총 γ'-상 및 γ"-상 석출물을 포함한다. 합금은 또한, 중량 퍼센트로, 0.01 내지 0.05 탄소; 0.35 이하의 망간; 0.035 이하의 규소; 0.004 내지 0.020 인; 0.025 이하의 황; 17.00 내지 21.00 크롬; 2.50 내지 3.10 몰리브덴; 5.20 내지 5.80 이하의 니오븀; 0.50 내지 1.00 이하의 티타늄; 1.20 내지 1.70 알루미늄; 8.00 내지 10.00 코발트; 8.00 내지 10.00 철; 0.008 내지 1.40 텅스텐; 0.003 내지 0.008 붕소; 니켈; 및 부수적인 불순물을 포함하거나 이들로 구성된다.
본 발명에 따른 718-타입 니켈계 합금의 더욱 더 비제한적 실시예는 오스테나이트 결정립계를 포함하는 매트릭스, 결정립계에서 평형 근처 농도의 δ-상 석출물, 및 25 중량 퍼센트 이하의 총 γ'-상 및 γ"-상 석출물을 포함한다. 합금은 또한, 중량 퍼센트로, 50.0 내지 55.0 니켈; 17 내지 21.0 크롬; 0.08 이하의 탄소; 0.35 이하의 망간; 0.35 이하의 규소; 2.8 내지 3.3 몰리브덴; 0 초과 5.5 이하인 니오븀 및 탄탈(니오븀과 탄탈의 합계는 4.75 내지 5.5임); 0.65 내지 1.15 티타늄; 0.20 내지 0.8 알루미늄; 0.006 이하의 붕소; 철; 및 부수적인 불순물을 포함하거나 이들로 구성된다.
본 발명의 양태는 본 발명의 방법에 따라 제작된 및/또는 본 발명에 따른 합금을 포함하는 제조 물품을 포함한다. 본 발명에 따른 제조 물품의 비제한적 실시예는 초음속 비행체 또는 우주선을 위한 TPS의 표면 시트, 벌집모양 코어 및 벌집모양 패널을 포함한다.
이하의 실시예들은 본 발명의 범위를 제한하지 않고, 일정한 비제한적 구체예를 더욱 기술하는 것을 의도한다. 당업자는 특허청구범위에 의해서만 한정되는, 본 발명의 범위 내에서 이하의 실시예들의 변형이 가능하다는 것을 인식할 것이다.
실시예 1
0.080 인치(2.03 mm) 두께 ATI 718Plus® 합금의 시트와 Alloy 718의 0.4 인치(10.2 mm) 직경 로드를, 이들 두 합금을 1725℉(940.6℃)로 가열하고 그 온도에서 3시간 동안 유지함으로써 본 발명의 비제한적 구체예에 따라 열처리하였다. 이어서 샘플을 공랭시켰다.
비교 목적으로, 같은 합금들의 샘플을 이하의 표준 γ'/γ" 시효 열처리에 따라 열처리하였다.
ATI 718Plus® 합금의 0.080 인치(2.03 mm) 두께 시트를 1750℉(954.4℃)로 가열하고, 그 온도에서 45분 동안 유지하고, 공랭시켰다. 냉각 후, 샘플을 1450℉(787.8℃)에서 8시간 동안 시효처리하였다. 샘플을 100℉/h(55.6℃/h)로 1300℉(704.4℃)로 냉각시키고, 1300℉(704.4℃)에서 8시간 동안 유지시켰다. 시효처리 후, ATI 718Plus® 합금 샘플을 공랭시켰다.
게다가, Alloy 718의 0.4 인치(10.2 mm) 직경 로드를 1750℉(954.4℃)로 가열하고, 그 온도에서 45분 동안 유지하고, 공랭시켰다. 냉각 후, Alloy 718 샘플을 1325℉(718.3℃)에서 8시간 동안 시효처리하였다. 샘플을 100℉/h(55.6℃/h)로 1150℉(621.1℃)로 냉각시키고, 1150℉(621.1℃)에서 8시간 동안 유지시켰다. 시효처리 후, 샘플을 공랭시켰다.
실시예 2
실시예 1로부터 열처리된 샘플을 열 사이클링시켰다. ATI 718Plus® 합금 샘플을 주위 온도로부터 1650℉(898.9°) 또는 1550℉(843.3℃)로 사이클링시켰다. Alloy 718 샘플을 주위 온도로부터 1650℉(898.9°)로 사이클링시켰다. 도 7은 사용된 열 사이클의 개략적 표현인데, 여기서 표시된 온도는 노 온도라기보다는 합금 샘플의 온도이다. 도 7에 포함된 상단 도시는 더 느린 합금 냉각 속도(약 10℉/분(5.6℃/분))를 반영하고 더 두꺼운 샘플의 일반적인 거동을 나타낸다. 하단 도시는 더 빠른 냉각 속도(약 1500℉/분(833℃/분))를 반영하고 더 얇은 샘플의 일반적인 거동을 나타낸다. 도 7에 묘사된 냉각 속도는 추정되나, 도 7에서 피크 온도 및 유지 시간은 합금이 경험한 것을 정확히 나타낸다.
실시예 3
열 사이클링에 노출 후, 샘플은 ASTM E8-09/E8M-09에 기술된 표준 시험 과정에 따라 실온에서 인장 시험을 하였다. 열처리된 대로의 샘플 및 1회 및 5회 열 사이클 후의 최대 인장 강도의 도시를 도 8에 제공한다. 도 8의 좌측 변의 도시는 최대 인장 강도를 실시예 2에서 논의된 더 느린 냉각 속도로 냉각된 ATI 718Plus® 합금 샘플에 대한 열처리 사이클의 횟수의 함수로서 나타낸다. 도 8의 우측 변의 도시는 실시예 2에서 논의된 더 빠른 냉각 속도로 냉각된 ATI 718Plus® 합금에 대한 열처리 사이클의 횟수의 함수로서 나타낸다. 도 8의 도시의 상단 열은 실시예 1에 기술된 바와 같은 본 발명의 구체예에 따라 열처리된, 1650℉(898.9℃)의 피크 샘플 온도로 열 사이클링된 ATI 718Plus® 합금에 대한 것이다. 도 8에서 도시의 하단 열은 실시예 1에 기술된 바와 같은 본 발명의 구체예에 따라 열처리된, 1550℉(843.3℃)의 피크 샘플 온도로 열 사이클링된 ATI 718Plus® 합금에 대한 것이다.
도 8의 조사는 본 발명의 δ-상 시효 처리가 종래의 γ'/γ" 시효 처리보다 더 낮은 초기 강도를 제공할 수도 있으나, 열 사이클링 동안에 최대 인장 강도의 상당히 더 적은 가변성이 있다는 것을 나타낸다. 이것은, 도 8의 데이터를 표시하는, y-축이 샘플을 열처리한 대로의 상태에서의 최대 인장 강도에 대한, 샘플을 열 사이클링시킨 후의 최대 인장 강도의 비율을 나타내는 도 9에서 더 분명하다. 도 9는 본 발명에 따른 δ-상 열처리 구체예가 적어도 5회 열 사이클 동안 열 사이클링 후 상당히 더 안정한 최대 인장 강도를 나타내는 합금을 제조하였다는 것을 분명히 보여준다.
도 10은 도 8에 포함된 샘플에 대한 항복 강도의 도시를 포함한다. 도 10의 도시는 냉각 속도 및 피크 샘플 온도에 관하여 도 8에서와 같은 배향에 있다. 도 10에서 나타낸 것을 고려하면, 본 발명의 δ-상 시효 처리는 종래의 γ'/γ" 시효 처리보다 더 낮은 초기 항복 강도를 제공할 수 있으나, 열 사이클링 동안에 δ-상 열처리된 합금에 대한 항복 강도의 상당히 더 적은 가변성을 갖는다는 것을 알게될 것이다. 이것은, 도 10의 데이터를 표시하는, y-축이 열처리한 대로의 상태에서의 항복 강도에 대한, 샘플을 열 사이클링시킨 후의 항복 강도의 비율을 나타내는 도 11에서 더 분명하다. 도 11은 본 발명에 따른 δ-상 열처리 구체예가 적어도 5회 열 사이클 동안 열 사이클링 후 상당히 더 안정한 항복 강도를 나타내는 합금을 제조하였다는 것을 분명히 보여준다.
도 12는 도 8에 포함된 샘플에 대한 퍼센트 연신율의 도시를 포함한다. 도 12의 도시는 냉각 속도 및 피크 샘플 온도에 관하여 도 8에서와 같은 배향에 있다. 도 12에서 나타낸 것을 고려하면, 본 발명의 δ-상 시효 처리는 종래의 γ'/γ" 시효 처리보다 더 높은 퍼센트 연신율을 제공할 수 있으나, 열 사이클링 동안에 δ-상 열처리된 합금에 대한 퍼센트 연신율의 상당히 더 적은 가변성을 갖는다는 것을 알게 될 것이다. 이것은, 도 12의 데이터를 표시하는, y-축이 샘플을 열처리한 대로의 상태에서의 퍼센트 연신율에 대한, 샘플을 열 사이클링시킨 후의 퍼센트 연신율의 비율을 나타내는 도 13에서 더 분명하다. 도 13은 본 발명에 따른 δ-상 열처리 구체예가 적어도 5회 열 사이클 동안 열 사이클링 후 상당히 더 안정한 퍼센트 연신율을 나타내는 합금을 제조하였다는 것을 분명히 보여준다.
실시예 1에서 열처리된 대로 및 실시예 2에서 1650℉(898.9°)로 열 사이클링된 대로의 Alloy 718의 샘플을 ASTM E8-09 / E8M-09에 기술된 표준 시험 과정에 따라 실온에서 인장 시험을 하였다. 열처리된 대로의 샘플 및 1회 및 5회 열 사이클 후의 샘플의 최대 인장 강도의 도시를 도 14에 도시한다. 도 14의 좌측 변의 도시는 최대 인장 강도를 실시예 2에서 기술된 더 느린 냉각 속도를 사용하여 열 사이클링된 Alloy 718 합금에 대한 열처리 사이클의 횟수의 함수로서 나타내고, 우측의 도시는 실시예 2에 기술된 더 빠른 냉각 속도를 사용하여 열 사이클링되었다.
도 14의 조사는 본 발명의 δ-상 시효 처리가 종래의 γ'/γ" 시효 처리보다 더 낮은 초기 강도를 나타내지만, 또한 열 사이클링을 시켰을 때 최대 인장 강도의 상당히 더 적은 가변성을 나타내는 합금을 제공할 수 있다는 것을 보여준다. 이것은, 도 14의 데이터를 표시하는, y-축이 샘플을 열처리한 대로의 상태에서의 최대 인장 강도에 대한, 샘플을 열 사이클링시킨 후의 최대 인장 강도의 비율을 나타내는 도 15에서 더 분명하다. 도 15는 본 발명에 따른 δ-상 열처리 구체예가 적어도 5회 열 사이클 동안 열 사이클링 후 상당히 더 안정한 최대 인장 강도를 나타내는 합금을 제조하였다는 것을 분명히 보여준다.
도 16은 도 14에 포함된 샘플에 대한 항복 강도의 도시를 포함한다. 도 16의 도시는 냉각 속도 및 피크 샘플 온도에 관하여 도 14에서와 같은 배향에 있다. 도 16에서 나타낸 것을 고려하면, 본 발명의 δ-상 시효 처리는 종래의 γ'/γ" 시효 처리보다 더 낮은 초기 항복 강도를 제공할 수 있으나, 열 사이클링 동안에 δ-상 열처리된 합금에 대한 항복 강도의 상당히 더 적은 가변성을 갖는다는 것을 알 것이다. 이것은, 도 16의 데이터를 표시하는, y-축이 샘플을 열처리한 대로의 상태에서의 항복 강도에 대한, 샘플을 열 사이클링시킨 후의 항복 강도의 비율을 나타내는 도 17에서 더 분명하다. 도 17은 본 발명에 따른 δ-상 열처리 구체예가 적어도 5회 열 사이클 동안 열 사이클링 후 상당히 더 안정한 항복 강도를 나타내는 합금을 제조하였다는 것을 분명히 보여준다.
도 18은 도 14에 포함된 샘플에 대한 퍼센트 연신율의 도시를 포함한다. 도 18의 도시는 냉각 속도 및 피크 샘플 온도에 관하여 도 14에서와 같은 배향에 있다. 도 18에서 나타낸 것을 고려하면, 본 발명의 δ-상 시효 처리는 종래의 γ'/γ" 시효 처리보다 더 높은 퍼센트 연신율을 제공할 수 있으나, 열 사이클링 동안에 δ-상 열처리된 합금에 대한 퍼센트 연신율의 상당히 더 적은 가변성을 갖는다는 것을 알 것이다. 이것은, 도 18의 데이터를 표시하는, y-축이 샘플을 열처리한 대로의 상태에서의 퍼센트 연신율에 대한, 샘플을 열 사이클링시킨 후의 퍼센트 연신율의 비율을 나타내는 도 19에서 더 분명하다. 도 19는 본 발명에 따른 δ-상 열처리 구체예가 적어도 5회 열 사이클 동안 열 사이클링 후 상당히 더 안정한 퍼센트 연신율을 나타내는 합금을 제조하였다는 것을 분명히 보여준다.
실시예 4
실시예 3에서 인장 시험한 샘플의 표면 영역을 암시야 광학 현미경 사진을 사용하여 조사하였다. 도 20a는 실시예 1에 기술된 대로 δ-상 열처리된 ATI 718Plus® 합금 샘플의 표면 영역의 현미경 사진이다. 도 20a에서 결정립계에 주로 배치된 더 두꺼운 백색 판조각(platelet)이 본 발명의 비제한적 구체예에 따른 δ-상 열처리로부터 생기는 δ-상 판조각이다. 도 20b는 1650℉(898.9℃)의 피크 샘플 온도로 5회 열 사이클시킨 후의 같은 ATI 718Plus® 합금 샘플의 표면 영역의 현미경 사진이다. 1650℉(898.9°) 피크 샘플 온도로 5회 열 사이클 후의 샘플에서 δ-상 판조각의 양에는 차이가 거의 없다는 것을 알 수 있다. 이것은 실시예 1에 기술된 바와 같이 δ-상 열처리된 ATI 718Plus® 합금 샘플이 열 사이클링에 대해 인장 성질의 더 낮은 가변성을 나타내었다는 것을 나타내는 실시예 3의 인장 시험과 잘 상관된다.
도 20c는 실시예 1에 기술된 종래의 γ'/γ" 열처리에 따라 열처리된 ATI 718Plus® 합금 샘플의 표면 영역의 현미경 사진이다. 미세조직은 소량의 δ-상 결정립계 석출물을 포함하고 그 양은 도 20a에 나타낸 바와 같이, δ-상 열처리를 시킨 샘플에서보다 더 적다는 것이 관찰된다. 그러나, 1650℉(898.9℃)로 5회 열 사이클 후 미세조직은 결정립계에서 상당한 양의 δ-상을 포함하도록 분명히 변화하였다는 것이 도 20d에서 보여진다. 열 사이클링으로부터 생기는 미세조직의 이 변화는 실시예 3에서 제공된 γ'/γ" 열처리되고 열 사이클링된 니켈계 초합금 샘플의 인장 성질에 있어서 열화에 반영된다.
도 21a는 실시예 1에 기술된 대로 δ-상 열처리된 ATI 718Plus® 합금 샘플의 표면 영역의 현미경 사진이다. 결정립계에 주로 배치된 더 두꺼운 백색 판은 본 발명의 비제한적 구체예에 따른 δ-상 열처리로부터 생기는 δ-상 판조각이다. 도 21b는 1550℉(843.3℃)의 피크 샘플 온도로 5회 열 사이클 후의 같은 샘플의 표면 영역의 현미경 사진이다. 1550℉(843.3℃) 피크 샘플 온도로 5회 열 사이클 후의 δ-상 판조각의 양에는, 만약 있다 하더라도, 차이가 거의 없다는 것을 관찰할 수 있다. 이것은 실시예 1에 기술된 바와 같이 δ-상 열처리된 ATI 718Plus® 합금 샘플이 열 사이클링에 대해 인장 성질의 더 낮은 가변성을 나타내었다는 것을 나타내는, 실시예 3의 인장 시험과 잘 상관된다.
도 21c는 실시예 1에 기술된 종래의 γ'/γ" 열처리에 따라 열처리된 ATI 718Plus® 합금 샘플의 표면 영역의 현미경 사진이다. 미세조직은 소량의 δ-상 결정립계 석출물을 포함하고 그 양은 도 21a에 나타낸 바와 같이, δ-상 열처리를 시킨 샘플에서보다 더 적다는 것이 관찰된다. 그러나, 1550℉(843.3℃)로 5회 열 사이클 후, 미세조직은 결정립계에서 상당한 양의 δ-상을 포함하도록 분명히 변화하였다는 것이 도 21d에서 보여진다. 열 사이클링으로부터 생기는 미세조직의 이 변화는 실시예 3에서 제공된 γ'/γ" 열처리되고 열 사이클링된 니켈계 초합금 샘플의 인장 성질에 있어서 열화에 반영된다.
도 22a는 실시예 1에 기술된 바와 같이 δ-상 열처리된 Alloy 718 샘플의 표면 영역의 현미경 사진이다. 결정립계에 주로 있는 더 두꺼운 백색 판은 본 발명의 비제한적 구체예에 따른 δ-상 열처리로부터 생기는 δ-상 판조각이다. 도 22b는 1650℉(898.9°)의 피크 샘플 온도로 5회 열 사이클 후의 같은 샘플의 표면 영역의 현미경 사진이다. 1650℉(898.9°) 피크 샘플 온도로 5회 열 사이클 후의 δ-상 판조각의 양에는, 만약 있다 하더라도, 차이가 거의 없다는 것이 관찰된다. 이것은 실시예 1에 기술된 바와 같이 δ-상 열처리된 Alloy 718 샘플이 열 사이클링에 대해 인장 성질의 더 낮은 가변성을 나타내었다는 것을 나타내는, 실시예 3의 인장 시험과 잘 상관된다.
도 22c는 실시예 1에 기술된 종래의 γ'/γ" 열처리에 따라 열처리된 Alloy 718 샘플의 표면 영역의 현미경 사진이다. 미세조직은 소량의 δ-상 결정립계 석출물을 포함하고 그 양은 도 22a에 나타낸 바와 같이, δ-상 열처리를 시킨 샘플에서보다 더 적다는 것이 관찰된다. 그러나, 1650℉(898.9℃)로 5회 열 사이클 후, 미세조직은 결정립계에서 상당한 양의 δ-상을 포함하도록 분명히 변화하였다는 것이 도 22d에서 보여진다. 열 사이클링으로부터 생기는 미세조직의 이 변화는 실시예 3에서 제공된 γ'/γ" 열처리되고 열 사이클링된 니켈계 초합금의 인장 성질의 열화에 반영된다.
본 명세서는 여러 가지 예가 되고, 예시적이고 비제한적인 구체예를 참고하여 쓰여졌다. 개시된 구체예(또는 그 일부)의 임의의 여러 가지 치환, 변형, 또는 조합이 특허청구범위에 의해서만 한정되는 바와 같은, 본 발명의 범위를 벗어나지 않고 행해질 수 있다는 것이 당업자에 의해 인정될 것이다. 따라서, 본 명세서는 본원에서 명백히 제시되지 않은 추가의 구체예를 포함하는 것으로 생각되고 이해된다. 이 명세서는 여러 가지 예가 되고, 예시적이고, 비제한적인 구체예의 설명에 의해 제한되지 않고 오로지 특허청구범위에 의해서만 제한된다. 이런 식으로, 특허청구범위는 본원에서 다양하게 기술된 바와 같은 특허청구된 발명에 특징들을 부가하기 위해 본 특허 출원의 실행 동안에 수정될 수 있다는 것이 이해될 것이다.

Claims (26)

  1. 니켈계 합금을 열처리하는 방법으로서,
    718-타입 니켈계 합금을 열처리 온도 범위 내의 열처리 온도로 가열하는 단계;
    상기 합금을, 상기 합금의 결정립계에 평형 또는 평형 근처 농도의 δ-상 석출물을 형성하고 합금 내에 25 중량 퍼센트 이하의 총 γ'-상 및 γ"-상을 형성하기에 충분한 열처리 시간 동안 열처리 온도 범위 내에서 유지하는 단계; 및
    니켈계 합금을 냉각시키는 단계
    를 포함하는, 니켈계 합금의 열처리 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 열처리 온도 범위는 델타 상 석출에 대한 TTT 다이어그램의 코(nose)보다 20℉(11℃) 더 높은 온도 내지 상기 TTT 다이어그램의 코보다 100℉(55.6℃) 아래인 온도의 범위에 있는 것인, 니켈계 합금의 열처리 방법.
  3. 제1항에 있어서, 상기 열처리 시간은 30분 내지 300분의 범위 내인 것인, 니켈계 합금의 열처리 방법.
  4. 제1항에 있어서, 상기 니켈계 합금을 냉각시키는 단계는 공랭시키는 단계를 포함하는 것인, 니켈계 합금의 열처리 방법.
  5. 제1항에 있어서, 상기 니켈계 합금을 냉각시키는 단계는 상기 합금을 분당 약 1℉ 이하(분당 0.56℃)의 냉각 속도로 냉각시키는 단계를 포함하는 것인, 니켈계 합금의 열처리 방법.
  6. 제1항에 있어서, 상기 718-타입 니켈계 합금은 니켈, 크롬, 및 철을 포함하고, 니오븀에 의해 강화되며, 선택적으로 하나 이상의 알루미늄 및 티타늄 합금 첨가물을 포함하는 것인, 니켈계 합금의 열처리 방법.
  7. 제1항에 있어서, 상기 718-타입 니켈계 합금은, 중량 퍼센트로, 0.1 이하의 탄소; 12 내지 20 크롬; 4 이하의 몰리브덴; 6 이하의 텅스텐; 5 내지 12 코발트; 6 내지 14 철; 4 내지 8 니오븀; 0.6 내지 2.6 알루미늄; 0.4 내지 1.4 티타늄; 0.003 내지 0.03 인; 0.003 내지 0.015 붕소; 니켈; 및 부수적인 불순물을 포함하되; 몰리브덴의 중량 퍼센트와 텅스텐의 중량 퍼센트의 합계가 적어도 2 내지 8 이하이고; 알루미늄 원자 퍼센트와 티타늄 원자 퍼센트의 합계가 2 내지 6이고; 티타늄 원자 퍼센트에 대한 알루미늄 원자 퍼센트의 비율이 적어도 1.5이며; 알루미늄 원자 퍼센트와 티타늄 원자 퍼센트의 합을 니오븀 원자 퍼센트로 나눈 값이 0.8 내지 1.3인 것인, 니켈계 합금의 열처리 방법.
  8. 제1항에 있어서, 상기 718-타입 니켈계 합금은, 중량 퍼센트로, 0 내지 약 0.08 탄소; 0 내지 약 0.35 망간; 약 0.003 내지 약 0.03 인; 0 내지 약 0.015 황; 0 내지 약 0.35 규소; 약 17 내지 약 21 크롬; 약 50 내지 약 55 니켈; 약 2.8 내지 약 3.3 몰리브덴; 약 4.7 퍼센트 내지 약 5.5 니오븀; 0 내지 약 1 코발트; 약 0.003 내지 약 0.015 붕소; 0 내지 약 0.3 구리; 12 내지 20 철; 알루미늄; 티타늄; 및 부수적인 불순물을 포함하되; 알루미늄 원자 퍼센트와 티타늄 원자 퍼센트의 합계가 약 2 내지 약 6 퍼센트이고; 티타늄 원자 퍼센트에 대한 알루미늄 원자 퍼센트의 비율이 적어도 약 1.5이며; 알루미늄 원자 퍼센트와 티타늄 원자 퍼센트의 합을 니오븀 원자 퍼센트로 나눈 값이 약 0.8 내지 약 1.3과 같은 것인, 니켈계 합금의 열처리 방법.
  9. 제1항에 있어서, 상기 718-타입 니켈계 합금은, 중량 퍼센트로, 0.01 내지 0.05 탄소; 0.35 이하의 망간; 0.035 이하의 규소; 0.004 내지 0.020 인; 0.025 이하의 황; 17.00 내지 21.00 크롬; 2.50 내지 3.10 몰리브덴; 5.20 내지 5.80 니오븀; 0.50 내지 1.00 티타늄; 1.20 내지 1.70 알루미늄; 8.00 내지 10.00 코발트; 8.00 내지 10.00 철; 0.008 내지 1.40 텅스텐; 0.003 내지 0.008 붕소; 니켈; 및 부수적인 불순물을 포함하는 것인, 니켈계 합금의 열처리 방법.
  10. 제1항에 있어서, 상기 718-타입 니켈계 합금은, 중량 퍼센트로, 50.0 내지 55.0 니켈; 17 내지 21.0 크롬; 0.08 이하의 탄소; 0.35 이하의 망간; 0.35 이하의 규소; 2.8 내지 3.3 몰리브덴; 0 초과 5.5 이하인 니오븀 및 탄탈; 0.65 내지 1.15 티타늄; 0.20 내지 0.8 알루미늄; 0.006 이하의 붕소; 철; 및 부수적인 불순물을 포함하되, 니오븀과 탄탈의 합계는 4.75 내지 5.5인 것인, 니켈계 합금의 열처리 방법.
  11. 제1항에 있어서, 상기 718-타입 니켈계 합금은 박(foil), 벌집모양 코어 및 벌집모양 패널 중 적어도 하나를 포함하는 것인, 니켈계 합금의 열처리 방법.
  12. 제1항에 있어서, 상기 합금을 냉각시키는 단계에 이어서, 상기 합금을 안정화 열처리하는 단계를 더 포함하되, 안정화 열처리하는 단계는,
    상기 718-타입 니켈계 합금을, 상기 합금을 포함하는 물품의 예상되는 최고 사용중 온도와 균등한 1700℉(926.7℃) 이하의 안정화 열처리 온도로 가열하는 단계; 및
    상기 합금을 안정화 열처리 온도로부터 냉각시키는 단계를 포함하는 것인, 니켈계 합금의 열처리 방법.
  13. 제12항에 있어서, 상기 합금을 안정화 열처리 온도로부터 냉각시키는 단계는 공랭시키는 단계를 포함하는, 방법.
  14. 제12항에 있어서, 상기 합금을 안정화 열처리 온도로부터 냉각시키는 단계는 분당 약 1℉(분당 0.56℃) 이하의 냉각 속도로 냉각시키는 단계를 포함하는, 방법.
  15. 니켈계 합금을 열처리하는 방법으로서,
    니켈계 합금을 1700℉(926.7℃) 내지 1725℉(940.6℃) 범위 내의 열처리 온도로 가열하는 단계;
    상기 합금을 상기 열처리 온도에서 30분 내지 300분의 범위 내의 열처리 시간 동안 유지하는 단계; 및
    상기 니켈계 합금을 공랭시키는 단계를 포함하되;
    상기 합금은, 중량 퍼센트로, 17.00 내지 21.00 크롬, 2.50 내지 3.10 몰리브덴, 5.20 내지 5.80 니오븀, 0.50 내지 1.00 티타늄, 1.20 내지 1.70 알루미늄, 8.00 내지 10.00 코발트, 8.00 내지 10.00 철, 0.008 내지 1.40 텅스텐, 0.003 내지 0.008 붕소, 0.01 내지 0.05 탄소, 0.35 이하의 망간, 0.035 이하의 규소, 0.004 내지 0.020 인, 0.025 이하의 황, 니켈, 및 부수적인 불순물을 포함하는 것인, 니켈계 합금의 열처리 방법.
  16. 제15항에 있어서, 상기 니켈계 합금을 냉각시킨 후, 상기 니켈계 합금을 안정화 열처리하는 단계를 더 포함하되, 안정화 열처리하는 단계는,
    상기 니켈계 합금을, 해당 니켈계 합금을 포함하는 물품의 예상되는 최고 사용중 온도이면서 약 1700℉(926.7℃) 이하인 안정화 열처리 온도로 가열하는 단계; 및
    상기 니켈계 합금을 냉각시키는 단계를 포함하는 것인, 니켈계 합금의 열처리 방법.
  17. 제15항에 있어서, 상기 니켈계 합금은 박, 벌집모양 코어, 및 벌집모양 패널 중 적어도 하나를 포함하는 것인, 니켈 합금의 열처리 방법.
  18. 718-타입 니켈계 합금으로서,
    오스테나이트 결정립계를 포함하는 매트릭스;
    상기 결정립계에서 평형 또는 평형 근처 농도의 δ-상 석출물; 및
    25 중량 퍼센트 이하의 총 γ'-상 및 γ"-상 석출물을 포함하되,
    상기 718-타입 니켈계 합금은 니켈, 크롬 및 철을 포함하고, 니오븀과, 선택적으로 하나 이상의 알루미늄 및 티타늄 합금 첨가물에 의해 강화되는 것인, 718-타입 니켈계 합금.
  19. 제18항에 있어서, 중량 퍼센트로, 0.1 이하의 탄소, 12 내지 20 크롬, 4 이하의 몰리브덴, 6 이하의 텅스텐, 5 내지 12 코발트, 6 내지 14 이하의 철, 4 내지 8 니오븀, 0.6 내지 2.6 알루미늄, 0.4 내지 1.4 티타늄, 0.003 내지 0.03 인, 0.003 내지 0.015 붕소, 니켈, 및 부수적인 불순물을 포함하되;
    몰리브덴의 중량 퍼센트와 텅스텐의 중량 퍼센트의 합계가 적어도 2 내지 8 이하이며;
    알루미늄 원자 퍼센트와 티타늄 원자 퍼센트의 합계가 2 내지 6이고;
    티타늄 원자 퍼센트에 대한 알루미늄 원자 퍼센트의 비율이 적어도 1.5이며;
    알루미늄 원자 퍼센트와 티타늄 원자 퍼센트의 합을 니오븀 원자 퍼센트로 나눈 값이 0.8 내지 1.3인 것인, 718-타입 니켈계 합금.
  20. 제18항에 있어서, 중량 퍼센트로, 0 내지 약 0.08 탄소; 0 내지 약 0.35 망간; 약 0.003 내지 약 0.03 인; 0 내지 약 0.015 황; 0 내지 약 0.35 규소; 약 17 내지 약 21 크롬; 약 50 내지 약 55 니켈; 약 2.8 내지 약 3.3 이하의 몰리브덴; 약 4.7 내지 약 5.5 니오븀; 0 내지 약 1 코발트; 0.003 내지 약 0.015 붕소; 0 내지 약 0.3 구리; 12 내지 20 철; 알루미늄; 티타늄; 및 부수적인 불순물을 포함하되; 알루미늄 원자 퍼센트와 티타늄 원자 퍼센트의 합계가 약 2 내지 약 6 퍼센트이고; 티타늄 원자 퍼센트에 대한 알루미늄 원자 퍼센트의 비율이 적어도 약 1.5이며; 알루미늄과 티타늄의 원자 퍼센트의 합을 니오븀의 원자 퍼센트로 나눈 값이 약 0.8 내지 약 1.3과 같은 것인, 718-타입 니켈계 합금.
  21. 제18항에 있어서, 중량 퍼센트로, 0.01 내지 0.05 탄소; 0.35 이하의 망간; 0.035 이하의 규소; 0.004 내지 0.020 인; 0.025 이하의 황; 17.00 내지 21.00 크롬; 2.50 내지 3.10 몰리브덴; 5.20 내지 5.80 니오븀; 0.50 내지 1.00 티타늄; 1.20 내지 1.70 알루미늄; 8.00 내지 10.00 코발트; 8.00 내지 10.00 철; 0.008 내지 1.40 텅스텐; 0.003 내지 0.008 붕소; 니켈; 및 부수적인 불순물을 포함하는, 718-타입 니켈계 합금.
  22. 제18항에 있어서, 중량 퍼센트로, 50.0 내지 55.0 니켈; 17 내지 21.0 크롬; 0.08 이하의 탄소; 0.35 이하의 망간; 0.35 이하의 규소; 2.8 내지 3.3 몰리브덴; 0 초과 내지 5.5의 니오븀 및 탄탈; 0.65 내지 1.15 티타늄; 0.20 내지 0.8 알루미늄; 0.006 이하의 붕소; 철; 및 부수적인 불순물을 포함하되, 상기 니오븀과 탄탈의 합계는 4.75 내지 5.5인 것인 718-타입 니켈계 합금.
  23. 제1항의 방법을 포함하는 방법에 의해 만들어진 제조 물품.
  24. 제23항에 있어서, 상기 제조 물품은, 초음속 비행체 또는 우주선용 열 보호 시스템의 표면 시트(face sheet), 벌집모양 코어, 및 벌집모양 패널 중 적어도 하나를 포함하는 것인, 제조 물품.
  25. 제12항에 따른 합금을 포함하는 제조 물품.
  26. 제25항에 있어서, 초음속 비행체 또는 우주선용 열 보호 시스템의 표면 시트, 벌집모양 코어 및 벌집모양 패널 중 하나를 포함하는, 제조 물품.
KR1020147013349A 2011-11-30 2012-11-02 니켈계 합금 열처리, 니켈계 합금, 및 니켈계 합금을 포함하는 물품 KR20140098081A (ko)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US13/307,097 US20130133793A1 (en) 2011-11-30 2011-11-30 Nickel-base alloy heat treatments, nickel-base alloys, and articles including nickel-base alloys
US13/307,097 2011-11-30
PCT/US2012/063142 WO2013081770A1 (en) 2011-11-30 2012-11-02 Nickel-base alloy heat treatments, nickel-base alloys, and articles including nickel-base alloys

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20140098081A true KR20140098081A (ko) 2014-08-07

Family

ID=47146774

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020147013349A KR20140098081A (ko) 2011-11-30 2012-11-02 니켈계 합금 열처리, 니켈계 합금, 및 니켈계 합금을 포함하는 물품

Country Status (11)

Country Link
US (1) US20130133793A1 (ko)
EP (1) EP2785886A1 (ko)
JP (1) JP2015504487A (ko)
KR (1) KR20140098081A (ko)
CN (1) CN103958710A (ko)
AU (1) AU2012346421B2 (ko)
CA (1) CA2856720A1 (ko)
IN (1) IN2014DN04137A (ko)
MX (1) MX2014006344A (ko)
RU (1) RU2622470C1 (ko)
WO (1) WO2013081770A1 (ko)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20200005054A (ko) * 2018-07-05 2020-01-15 에스케이이노베이션 주식회사 고온 구조물 지지용 합금 및 이를 이용한 고온 구조물 지지방법

Families Citing this family (25)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20040221929A1 (en) 2003-05-09 2004-11-11 Hebda John J. Processing of titanium-aluminum-vanadium alloys and products made thereby
US7837812B2 (en) 2004-05-21 2010-11-23 Ati Properties, Inc. Metastable beta-titanium alloys and methods of processing the same by direct aging
US10053758B2 (en) 2010-01-22 2018-08-21 Ati Properties Llc Production of high strength titanium
US9255316B2 (en) 2010-07-19 2016-02-09 Ati Properties, Inc. Processing of α+β titanium alloys
US8613818B2 (en) 2010-09-15 2013-12-24 Ati Properties, Inc. Processing routes for titanium and titanium alloys
US9206497B2 (en) 2010-09-15 2015-12-08 Ati Properties, Inc. Methods for processing titanium alloys
US10513755B2 (en) 2010-09-23 2019-12-24 Ati Properties Llc High strength alpha/beta titanium alloy fasteners and fastener stock
US8652400B2 (en) 2011-06-01 2014-02-18 Ati Properties, Inc. Thermo-mechanical processing of nickel-base alloys
US10234410B2 (en) 2012-03-12 2019-03-19 Massachusetts Institute Of Technology Stable binary nanocrystalline alloys and methods of identifying same
DK177487B1 (en) * 2012-07-06 2013-07-15 Man Diesel & Turbo Deutschland An exhaust valve spindle for an exhaust valve in an internal combustion engine
US9869003B2 (en) 2013-02-26 2018-01-16 Ati Properties Llc Methods for processing alloys
US9192981B2 (en) 2013-03-11 2015-11-24 Ati Properties, Inc. Thermomechanical processing of high strength non-magnetic corrosion resistant material
US9777361B2 (en) 2013-03-15 2017-10-03 Ati Properties Llc Thermomechanical processing of alpha-beta titanium alloys
WO2014189924A2 (en) 2013-05-21 2014-11-27 Massachusetts Institute Of Technology Stable nanocrystalline ordering alloy systems and methods of identifying same
US11111552B2 (en) 2013-11-12 2021-09-07 Ati Properties Llc Methods for processing metal alloys
US10094003B2 (en) 2015-01-12 2018-10-09 Ati Properties Llc Titanium alloy
CN104805259A (zh) * 2015-04-22 2015-07-29 绍兴文理学院 一种镍基合金成分配比及δ相球化热处理工艺
DE102015219351A1 (de) 2015-10-07 2017-04-13 Siemens Aktiengesellschaft Verfahren zur Herstellung von Produkten aus Stahl oder Titan mit einer ausscheidungshärtenden Nickelbasislegierung und Bauteil
US10502252B2 (en) 2015-11-23 2019-12-10 Ati Properties Llc Processing of alpha-beta titanium alloys
US10640858B2 (en) * 2016-06-30 2020-05-05 General Electric Company Methods for preparing superalloy articles and related articles
US10184166B2 (en) 2016-06-30 2019-01-22 General Electric Company Methods for preparing superalloy articles and related articles
JP6746457B2 (ja) * 2016-10-07 2020-08-26 三菱日立パワーシステムズ株式会社 タービン翼の製造方法
WO2020040733A1 (en) * 2018-08-21 2020-02-27 Siemens Energy, Inc. Section replacement of a turbine airfoil with a metallic braze presintered preform
RU2732818C1 (ru) * 2020-03-11 2020-09-22 Акционерное общество "Первоуральский новотрубный завод" (АО "ПНТЗ") Способ изготовления бесшовных холоднодеформированных высокопрочных труб из сплава UNS N06625
TWI732654B (zh) * 2020-08-13 2021-07-01 國家中山科學研究院 提升鎳基超合金應力破斷壽命之方法

Family Cites Families (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1250642B (ko) 1958-11-13 1967-09-21
US4652315A (en) * 1983-06-20 1987-03-24 Sumitomo Metal Industries, Ltd. Precipitation-hardening nickel-base alloy and method of producing same
EP0769076B1 (en) * 1994-06-24 2002-05-15 Teledyne Industries, Inc Nickel-based alloy and method
US5811168A (en) * 1996-01-19 1998-09-22 The United States Of America As Represented By The Administrator Of The National Aeronautics And Space Administration Durable advanced flexible reusable surface insulation
US20020005233A1 (en) * 1998-12-23 2002-01-17 John J. Schirra Die cast nickel base superalloy articles
US6730264B2 (en) 2002-05-13 2004-05-04 Ati Properties, Inc. Nickel-base alloy
JP2004107777A (ja) * 2002-09-20 2004-04-08 Toshiba Corp オーステナイト系耐熱合金とその製造方法および蒸気タービン部品
US7156932B2 (en) * 2003-10-06 2007-01-02 Ati Properties, Inc. Nickel-base alloys and methods of heat treating nickel-base alloys
JP4387331B2 (ja) * 2005-06-30 2009-12-16 株式会社日本製鋼所 Ｎｉ−Ｆｅ基合金およびＮｉ−Ｆｅ基合金材の製造方法
US7531054B2 (en) 2005-08-24 2009-05-12 Ati Properties, Inc. Nickel alloy and method including direct aging
US7416618B2 (en) * 2005-11-07 2008-08-26 Huntington Alloys Corporation High strength corrosion resistant alloy for oil patch applications
USH2245H1 (en) * 2007-03-12 2010-08-03 Crs Holdings, Inc. Age-hardenable, nickel-base superalloy with improved notch ductility
US8551266B2 (en) * 2007-10-25 2013-10-08 Volvo Aero Corporation Method, alloy and component
US8858874B2 (en) * 2007-11-23 2014-10-14 Rolls-Royce Plc Ternary nickel eutectic alloy
FR2941962B1 (fr) * 2009-02-06 2013-05-31 Aubert & Duval Sa Procede de fabrication d'une piece en superalliage a base de nickel, et piece ainsi obtenue.
CN102181752A (zh) * 2011-04-21 2011-09-14 江苏新华合金电器有限公司 核电站蒸汽发生器用手孔封盖弹簧材料及其制备方法

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20200005054A (ko) * 2018-07-05 2020-01-15 에스케이이노베이션 주식회사 고온 구조물 지지용 합금 및 이를 이용한 고온 구조물 지지방법

Also Published As

Publication number Publication date
CN103958710A (zh) 2014-07-30
IN2014DN04137A (ko) 2015-05-15
AU2012346421B2 (en) 2016-06-23
US20130133793A1 (en) 2013-05-30
AU2012346421A1 (en) 2014-06-05
JP2015504487A (ja) 2015-02-12
MX2014006344A (es) 2014-07-09
WO2013081770A1 (en) 2013-06-06
RU2622470C1 (ru) 2017-06-15
EP2785886A1 (en) 2014-10-08
CA2856720A1 (en) 2013-06-06

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR20140098081A (ko) 니켈계 합금 열처리, 니켈계 합금, 및 니켈계 합금을 포함하는 물품
KR102056035B1 (ko) 높은 강도 및 전성 알파/베타 티타늄 합금
JP4995570B2 (ja) ニッケル基合金及びニッケル基合金の熱処理法
KR101827017B1 (ko) 고강도 티타늄 합금의 제조
EP3336209B1 (en) Heat-resistant ti alloy and process for producing the same
EP1917377B1 (en) Nickel alloy and method of direct aging heat treatment
US20120037280A1 (en) Method for producing a part made from a superalloy based on nickel and corresponding part
CN102549181A (zh) 用于高强度应用的近β钛合金及其制备方法
EP3290536B1 (en) Grain refinement in superalloys using laves phase precipitation
JP6187678B2 (ja) 高強度・高ヤング率を有するα＋β型チタン合金冷延焼鈍板およびその製造方法
JP6269836B2 (ja) 加工方向と同一方向への形状変化特性を有するチタン合金部材およびその製造方法
KR20210018663A (ko) 고강도 고성형성 베타 타이타늄 합금
JP6673121B2 (ja) α＋β型チタン合金棒およびその製造方法
KR102332018B1 (ko) 고온용 타이타늄 합금 및 그 제조방법
US20170029926A1 (en) Age-Hardening Process Featuring Anomalous Aging Time
KR102604458B1 (ko) 고강도 고균질연성을 가지는 순수 타이타늄 및 그 제조 방법
KR102589875B1 (ko) 미세결정립 순수 타이타늄 및 그 제조 방법
JP2008075173A (ja) 低ヤング率チタン合金
KR20240034755A (ko) 니켈계 합금
Meekisho et al. Quenching of titanium alloys
MX2007010739A (en) Nickel alloy and method of direct aging heat treatment

Legal Events

Date Code Title Description
E902 Notification of reason for refusal
E601 Decision to refuse application