KR20240034755A - 니켈계 합금 - Google Patents

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KR20240034755A
KR20240034755A KR1020247001220A KR20247001220A KR20240034755A KR 20240034755 A KR20240034755 A KR 20240034755A KR 1020247001220 A KR1020247001220 A KR 1020247001220A KR 20247001220 A KR20247001220 A KR 20247001220A KR 20240034755 A KR20240034755 A KR 20240034755A
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KR1020247001220A
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Inventor
조셉 에이. 얀코우스키
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에이티아이 프로퍼티즈 엘엘씨
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    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
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Abstract

니켈계 합금은 니켈계 합금의 총 중량을 기준으로 한 중량 백분율로 다음을 포함한다: 1.6% 내지 3.0% 알루미늄; 0.3% 내지 1.5% 티타늄; 1.5% 내지 4% 탄탈륨; 및 니켈.

Description

니켈계 합금
관련 출원에 대한 상호 참조
본 출원은 2021년 7월 9일에 출원된 동시계류중인 미국 가특허출원 제63/220,057호의 우선권을 주장하며, 이 가출원의 전체 내용은 여기에 참조로 포함된다.
본개시물은 니켈계 합금에 관한 것이다.
니켈계 합금은 항공우주, 항공, 국방, 해양, 에너지 및 가스 터빈, 초임계 이산화탄소 장치, 태양열 발전소 및 초-초임계 증기 응용 분야를 포함하는 자동차 응용 분야에 사용된다. 이러한 응용 분야에서는 니켈계 합금에 대한 요구조건이 많고 1400°F (760°C)를 초과하는 온도에서 강도, 용접성, 성형성, 내산화성 및 미세 구조 안정성의 유리한 조합이 필요할 수 있다. 760°C(1400°F) 이상의 온도에서 강도, 크리프 저항성, 용접성, 성형성, 내산화성 및 미세 구조 안정성의 유리한 조합을 나타내는 니켈계 합금을 개발하는 데는 몇 가지 과제가 있다.
직면한 과제 중 하나는 석출 경화를 통해 이러한 고온에서 원하는 강도를 달성하기 위해 용접성 및 성형성이 감소된다는 것이다. 이는 예를 들어 Rene 41 및 Waspaloy 합금과 관련된 알려진 제조성 문제로 입증되는데, 둘 다 빠른 시효 경화를 나타내며 결과적으로 성형 및 용접이 어려울 수 있다. 이러한 제조성 문제를 해결하기 위해 UNS N07208은 변형 시효 균열, 미세 구조 안정성 및 크리프 파열 강도를 동시에 최적화하도록 설계되었다고 보고되었다. UNS N07208에 대해 유리한 특성 조합이 보고되었지만 이는 크리프 파열(Rene 41 합금과 비교) 및 변형 시효 균열(Nimonic 263 합금과 비교)이 희생되었다. 따라서 크리프 파열, 미세 구조 안정성 및 변형 시효 균열 저항성을 더욱 향상시키는 것이 매우 바람직하다.
요약
본개시의 니켈계 합금은 니켈계 합금의 총 중량을 기준으로 한 중량 백분율로 다음을 포함한다: 1.6% 내지 3% 알루미늄; 0.3% 내지 1.5% 티타늄; 1.5% 내지 2.4% 탄탈륨; 니켈; 및 불순물.
본개시의 니켈계 합금의 부가적 구체예는 니켈계 합금의 총 중량을 기준으로 한 중량 백분율로 다음을 포함한다: 1.6% 내지 3% 알루미늄; 0.3% 내지 1.5% 티타늄; 1.5% 내지 4% 탄탈륨; 16% 내지 23% 크롬; 5% 내지 20% 코발트; 4% 내지 10% 몰리브덴; 0 내지 5% 텅스텐; 니켈; 및 불순물. 니켈계 합금의 특정 비제한적 구체예는 다음 방정식 중 하나 이상에 따른 조성을 갖는다:
2.5 < { [Al] + 0.56x[Ti] + 0.29x[Nb] + 0.15x[Ta] } < 3.4
5 < { [Mo] + 0.52x[W] } < 10
0.8 ≤ { [Nb] + 0.51x[Ta] } ≤ 2.4.
본개시의 니켈계 합금의 부가적 구체예는 니켈계 합금의 총 중량을 기준으로 한 중량 백분율로 다음을 포함한다: 1.6% 내지 3% 알루미늄; 0.3% 내지 1.5% 티타늄; 1.5% 내지 4% 탄탈륨; 16% 내지 23% 크롬; 5% 내지 20% 코발트; 4% 내지 10% 몰리브덴; 0 내지 5% 텅스텐; 0 내지 1.2% 니오븀; 0 내지 0.5% 탄소; 0 내지 0.1% 붕소; 0 내지 5% 철; 0 내지 2% 망간; 0 내지 2% 바나듐; 0 내지 2% 구리; 0 내지 1% 규소; 0 내지 1% 지르코늄; 0 내지 1% 하프늄; 0 내지 1% 레늄; 총 0 내지 1%의 희토류 원소; 니켈; 및 불순물.
본개시의 니켈계 합금의 부가적 구체예는 니켈계 합금의 총 중량을 기준으로 한 중량 백분율로 다음을 포함한다: 1.6% 내지 2.7% 알루미늄; 0.4% 내지 1.4% 티타늄; 1.6% 내지 3% 탄탈륨; 17% 내지 21% 크롬; 6% 내지 19% 코발트; 5% 내지 10% 몰리브덴; 0 내지 3% 텅스텐; 니켈; 및 불순물. 니켈계 합금의 특정 비제한적 구체예는 다음 방정식 중 하나 이상에 따른 조성을 갖는다:
2.6 < { [Al] + 0.56x[Ti] + 0.29x[Nb] + 0.15x[Ta] } < 3.3
6 < { [Mo] + 0.52x[W] } < 10
0.8 ≤ { [Nb] + 0.51x[Ta] } ≤ 1.7.
본개시의 니켈계 합금의 부가적 구체예는 니켈계 합금의 총 중량을 기준으로 한 중량 백분율로 다음을 포함한다: 1.6% 내지 2.7% 알루미늄; 0.4% 내지 1.4% 티타늄; 1.6% 내지 3% 탄탈륨; 17% 내지 21% 크롬; 6% 내지 19% 코발트; 5% 내지 10% 몰리브덴; 0 내지 3% 텅스텐; 0 내지 0.9% 니오븀; 0 내지 0.2% 탄소; 0 내지 0.05% 붕소; 0 내지 3% 철; 0 내지 2% 망간; 0 내지 2% 바나듐; 0 내지 2% 구리; 0 내지 1% 규소; 0 내지 1% 지르코늄; 0 내지 1% 하프늄; 0 내지 1% 레늄; 총 0 내지 1%의 희토류 원소; 티타늄; 및 불순물.
본개시의 니켈계 합금의 부가적 구체예는 니켈계 합금의 총 중량을 기준으로 한 중량 백분율로 다음을 포함한다: 1.7% 내지 2.4% 알루미늄; 0.5% 내지 1.3% 티타늄; 1.7% 내지 2.9% 탄탈륨; 17% 내지 21% 크롬; 7% 내지 18% 코발트; 6% 내지 9.5% 몰리브덴; 0 내지 1% 텅스텐; 니켈; 및 불순물. 니켈계 합금의 특정 비제한적 구체예는 다음 방정식 중 하나 이상에 따른 조성을 갖는다:
2.7 < { [Al] + 0.56x[Ti] + 0.29x[Nb] + 0.15x[Ta] } < 3.3
6 < { [Mo] + 0.52x[W] } < 9.5
0.8 ≤ { [Nb] + 0.51x[Ta] } ≤ 1.5.
본개시의 니켈계 합금의 부가적 구체예는 니켈계 합금의 총 중량을 기준으로 한 중량 백분율로 다음을 포함한다: 1.7% 내지 2.4% 알루미늄; 0.5% 내지 1.3% 티타늄; 1.7% 내지 2.9% 탄탈륨; 17% 내지 21% 크롬; 7% 내지 18% 코발트; 6% 내지 9.5% 몰리브덴; 0 내지 1% 텅스텐; 0 내지 0.5% 니오븀; 0 내지 0.2% 탄소; 0 내지 0.05% 붕소; 0 내지 1.5% 철; 0 내지 2% 망간; 0 내지 2% 바나듐; 0 내지 2% 구리; 0 내지 1% 규소; 0 내지 1% 지르코늄; 0 내지 1% 하프늄; 0 내지 1% 레늄; 총 0 내지 1%의 희토류 원소; 티타늄; 및 불순물.
본 명세서에 제시된 예의 특징 및 장점, 그리고 이를 달성하는 방식은 첨부 도면과 함께 다음의 설명을 참조함으로써 더욱 명백해질 것이며, 예는 더 잘 이해될 것이다.
도 1, 6-7, 16-17, 26-27, 36-37은 비교합금의 주사전자현미경(SEM) 사진이다; 그리고
도 2-5, 8-15, 18-25, 28-35 및 38-45는 본 개시에 따른 니켈계 합금의 비제한적 구체예의 SEM 사진이다.
본 명세서에 제시된 예는 특정 구체예를 하나의 형태로 예시하며, 이러한 예는 어떤 방식으로든 첨부된 청구범위의 범위를 제한하는 것으로 해석되어서는 안 된다.
특정의 구체예의 상세 설명
독자는 본 개시에 따른 다양한 비제한적이고 비포괄적인 구체예에 대한 다음의 상세한 설명을 고려할 때 전술한 세부사항뿐만 아니라 다른 세부사항도 이해할 수 있을 것이다.
개시된 발명의 전반적인 이해를 제공하기 위해 다양한 비제한적 구체예가 본 명세서에 설명되고 예시된다. 본 명세서에 기술되고 예시된 다양한 비제한적 구체예는 비제한적이고 비완전한 것으로 이해된다. 따라서, 본 발명은 본 명세서에 개시된 다양한 비제한적이고 비포괄적인 구체예의 설명에 의해 제한되지 않는다. 오히려 특허를 받고자 하는 발명은 청구범위에 의해서만 정의된다. 다양한 비제한적인 구체예와 관련하여 예시 및/또는 설명된 특징 및 특성은 다른 비제한적인 구체예의 특징 및 특성과 조합될 수 있다. 이러한 수정 및 변형은 본 명세서의 범위 내에 포함되도록 의도되었다. 따라서 청구범위는 본 명세서에 명시적으로 또는 본질적으로 설명되거나 달리 명시적으로 또는 본질적으로 본 명세서에 의해 뒷받침되는 임의의 특징 또는 특징을 기술하기 위해 수정되거나 보완될 수 있다. 또한, 출원인은 선행 기술에 존재할 수 있는 특징이나 특징을 확실히 부인하기 위해 청구항을 수정할 권리를 보유한다. 본 명세서에 개시되고 기술된 다양한 비제한적 구체예는 본 명세서에 다양하게 기술된 특징 및 특성을 포함하거나, 구성하거나, 본질적으로 구성할 수 있다.
합금 조성물에 대해 본원에 제공된 모든 백분율 및 비율은 본원에 달리 명시되지 않는 한 특정 합금 조성물의 총 중량을 기준으로 한다.
전체 또는 부분적으로 본 명세서에 참고로 포함된 것으로 언급된 모든 특허, 간행물 또는 기타 공개 자료는 포함된 자료가 기존 정의, 설명 또는 기타 내용과 충돌하지 않는 범위 내에서만 본 명세서에 포함된다. 본 공개에 명시된 공개 자료. 따라서, 필요한 범위 내에서, 본 명세서에 기술된 개시 내용은 본 명세서에 참고로 포함된 모든 상충되는 자료를 대체한다. 여기에 참조로 포함되었다고 언급되었지만 기존 정의, 설명 또는 여기에 설명된 기타 공개 자료와 충돌하는 모든 자료 또는 그 일부는 포함된 자료와 기존 공개자료 사이에 충돌이 발생하지 않는 범위까지만 포함된다.
본 명세서에서, 다르게 표시된 경우를 제외하고, 모든 수치 매개변수는 모든 경우에 "약"이라는 용어로 시작되고 수정되는 것으로 이해되어야 하며, 여기서 수치 매개변수는 수치 매개변수를 결정하는 데 사용되는 기본 측정 기술의 고유한 가변성 특성을 보유한다. 최소한, 그리고 청구범위의 범위에 대한 등가론의 적용을 제한하려는 시도로서가 아니라, 본 설명에 기술된 각각의 수치 매개변수는 적어도 보고된 유효 숫자의 수를 고려하여 해석되어야 하며 일반적인 반올림 기술을 적용한다.
또한, 본 명세서에 언급된 임의의 수치 범위는 언급된 범위 내에 포함된 동일한 수치 정밀도의 모든 하위 범위를 포함하도록 의도된다. 예를 들어, "1 내지 10"의 범위는 언급된 최소값 1과 언급된 최대값 10 사이(포함), 즉 최소값이 1 이상이고 최대값은 10 이하, 예를 들어 2.4 내지 7.60인 모든 하위 범위를 포함하도록 의도된다. 본 명세서에 언급된 임의의 최대 수치 제한은 여기에 포함된 모든 더 낮은 수치 제한을 포함하도록 의도되었으며, 본 명세서에 언급된 모든 최소 수치 제한은 여기에 포함된 모든 더 높은 수치 제한을 포함하도록 의도되었다. 따라서, 출원인은 본 명세서에 명시적으로 인용된 범위 내에 포함된 임의의 하위 범위를 명시적으로 언급하기 위해, 청구범위를 포함하여 본 명세서를 보정할 권리를 보유한다. 이러한 모든 하위 범위는, 이러한 하위 범위를 명시적으로 언급하기 위한 보정이 35 U.S.C. §§ 112 및 132(a)를 따르도록 본 명세서에서 본질적으로 기술되도록 의도되었다. 또한, 본원에서 조성 원소 범위를 언급할 때 사용된 용어 "최대"는 특정 원소가 불가피한 불순물이 아닌 한 0을 포함한다.
본 명세서에서 사용된 문법 관사 "하나", "a", "an" 및 "the"는 달리 명시되지 않는 한 "적어도 하나" 또는 "하나 이상"을 포함하도록 의도된다. 따라서, 본 명세서에서 문법적 관사는 관사의 문법적 대상 중 하나 이상(즉, "적어도 하나")을 지칭하기 위해 사용된다. 단지 예로서, "구성요소"는 하나 이상의 구성요소를 의미하며, 따라서 가능하게는 하나보다 많은 구성요소가 고려되고 설명된 구체예의 구현에 채용되거나 사용될 수 있다. 또한, 단수 명사의 사용은 용법의 문맥상 달리 요구되지 않는 한, 복수 명사를 포함하고, 복수 명사의 사용은 단수를 포함한다.
본 명세서에서 특정 조성을 "포함하는" 니켈계 합금에 대한 언급은 언급된 조성으로 "본질적으로 구성하는" 또는 "구성되는" 합금을 포함하도록 의도된다. 특정 조성물로 "본질적으로 구성하는" 또는 "구성되는" 본 명세서에 기술된 니켈계 합금 조성물은 또한 불순물을 포함할 수 있다는 것이 이해될 것이다.
본 명세서에서 [Nb], [Ta], [Co], [W], [Al], [Ti] 및 [Mo]는 각각 니오븀, 탄탈륨, 코발트, 텅스텐, 알루미늄, 티타늄 및 몰리브덴의 중량백분율 농도를 의미하며, 여기서 중량 백분율 농도는 합금의 총 중량을 기준으로 한다.
강도(예를 들어 크리프, 항복 강도 및/또는 인장 강도), 용접성, 성형성(예를 들어 경도 및/또는 신율), 내산화성, 및 미세 구조 안정성의 유리한 조합을 나타내는 니켈계 합금을 제제화하는 것은 어려울 수 있다. 예를 들어, 니켈계 합금 제제에는 강도, 용접성, 성형성, 내산화성 및 미세구조 안정성 사이에 상호철중이 있을 수 있으므로 한 특성의 개선은 다른 특성의 저하를 동반한다. 예를 들어, 크리프 저항성을 개선하기 위해 니켈계 합금을 제제화하는 것은 합금의 용접성 및/또는 성형성의 감소를 동반할 수 있다는 것이 이전에 관찰되었다.
본업계에서 이해되는 바와 같이, "크리프"는 예를 들어 하중 하에서 상승된 온도에서와 같이 재료의 항복 강도 미만의 연속 응력 하에서 발생하는 시간 의존 변형을 의미한다. 크리프와 관련하여 본 명세서에서 사용된 "상승된 온도"는 약 200°F(93.3°C)를 초과하는 온도를 의미한다. "응력 파열"은 주어진 온도에서 주어진 지속적인 하중을 받을 때 금속 제품이 파열되는 시간이다. "크리프 한계"라고도 알려진 "크리프 강도"는 크리프에 대한 재료의 저항성을 측정한 것이다. 이는 특정 크리프율을 초래하는 특정 조건 하의 응력으로도 설명된다. 즉, 크리프 강도는 특정 비율의 크리프 또는 파단에 도달하는 데 필요한 응력, 온도 및 시간의 조합으로 간주될 수 있다. 합금 물품의 응력 파열은 일반적으로 크리프 강도를 나타낸다. 응력 파열 값이 높을수록 합금 물품의 크리프 강도가 높다는 것을 나타낸다.
고온에서 니켈계 초합금을 포함하는 금속 제품의 응력 파열 특성은 매트릭스의 조성 및 미세구조 특징을 비롯한 많은 요인에 따라 달라질 수 있다. 니켈계 합금의 미세구조는 다양한 상, 예를 들어 면심 입방 격자를 갖는 감마(γ)-상 및 원시 입방 격자를 갖는 감마 프라임(γ')-상을 포함할 수 있다. γ-상은 γ'-상이 침전되는 매트릭스를 형성한다.
본 명세서에 제공된 니켈계 합금의 구체예는 강도, 용접성, 성형성, 내산화성 및 미세구조 안정성의 유리한 조합을 포함할 수 있다. 예를 들어, 본 명세서에 제공된 니켈계 합금의 구체예는 니켈계 합금의 용접성 및/또는 성형성을 유지 및/또는 향상시키면서 향상된 응력 파열 수명을 나타낼 수 있다. 본개시의 니켈계 합금의 특정 비제한적 구체예는 니켈계 합금의 총 중량을 기준으로 한 중량 백분율로 다음을 포함한다: 1.6% 내지 3% 알루미늄; 0.3% 내지 1.5% 티타늄; 1.5% 내지 4% 탄탈륨; 니켈; 및 불순물. 본개시의 니켈계 합금의 부가적 구체예는 니켈계 합금의 총 중량을 기준으로 한 중량 백분율로 다음을 포함한다: 1.6% 내지 3% 알루미늄; 0.3% 내지 1.5% 티타늄; 1.5% 내지 4% 탄탈륨; 내지 23% 크롬; 5% 내지 20 니켈; 4% 내지 10% 몰리브덴; 0 내지 5% 텅스텐; 0 내지 1.2% 니오븀; 니켈; 및 불순물.
본 발명자들은 본 발명의 합금에 탄탈륨 및 존재하는 경우 니오븀을 첨가하면 2차 탄화물 석출을 억제할 수 있음을 관찰했다. 탄화물(예를 들어 탄탈륨 탄화물, 니오븀 탄화물)을 형성하는 농도를 초과하는 탄탈륨 및/또는 니오븀을 첨가하면 니켈계 합금 내 다양한 탄화물의 안정성이 증가할 수 있다. 예를 들어, 니오븀과 탄탈륨은 1차 탄화물(즉, MC 탄화물)을 형성하고 결정립 경계와 결정립 내에서 2차 탄화물의 석출을 억제할 수 있다. 탄탈륨 및 니오븀 첨가(존재하는 경우)로 인해 향상된 미세 구조 안정성은 예를 들어 응력 파열 수명 증가와 같은 장기간의 고온 특성 향상으로 이어질 수 있다.
본 개시에 따른 니켈계 합금의 조성은 니켈계 합금의 총 중량을 기준으로 한 중량% 농도로, 다음 식을 충족하는 니오븀 및/또는 탄탈륨의 양을 포함할 수 있다:
0.8% ≤ { [Nb] + 0.51x[Ta] } ≤ 2.4%.
예를 들어, 본 개시에 따른 니켈계 합금의 특정한 비제한적 구체예는 다음 방정식을 충족하는 농도로 니오븀 및/또는 탄탈륨을 포함할 수 있으며, 여기서 농도는 니켈계 합금의 총 중량을 기준으로 한 중량 백분율 농도이다:
0.8% ≤ { [Nb] + 0.51x[Ta] } ≤ 1.7%.
또한, 본 개시에 따른 니켈계 합금의 특정한 비제한적 구체예는 다음 방정식을 충족하는 농도로 니오븀 및/또는 탄탈륨을 포함할 수 있으며, 여기서 농도는 니켈계 합금의 총 중량을 기준으로 한 중량 백분율 농도이다:
0.8% ≤ { [Nb] + 0.51x[Ta] } ≤ 1.5%.
본 개시에 따른 니켈계 합금의 특정한 비제한적 구체예는 니켈계 합금의 총 중량을 기준으로 한 중량 백분율 농도로, 1.5% 내지 4% 탄탈륨, 가령, 예를 들어, 1.5% 내지 3.9%, 1.6% 내지 3.5%, 1.6% 내지 3%, 1.6% 내지 2.6%, 1.7% 내지 2.4%, 1.7% 내지 2.9%, 1.8% 내지 2.6%, 1.8% 내지 3%, 1.9% 내지 3%, 2% 내지 4%, 또는 2% 내지 3% 탄탈륨을 포함할 수 있다.
본 개시에 따른 니켈계 합금의 특정한 비제한적 구체예는 니켈계 합금의 총 중량을 기준으로 한 중량 백분율 농도로, 0 내지 1.2% 니오븀, 가령, 예를 들어, 0.75% 내지 1.2%, 0.8% 내지 1.2%, 0.8% 내지 1.1%, 0.8% 내지 1.0%, 0.9% 내지 1.2%, 0.9% 내지 1.1%, 0.95% 내지 1.2%, 1% 내지 1.2%, 0 내지 0.9%, 또는 0 내지 0.5% 니오븀을 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 니켈계 합금의 구체예에서, 알루미늄 및 티타늄 농도는 탄탈륨 함량 및 존재하는 경우 니오븀 함량과 관련하여 균형을 이루어 니켈계 합금에서 γ'-상의 함량을 제어하여 원하는 용접성, γ'-상의 안정성 및 강도를 제공한다. 합금 내의 알루미늄 농도는 바람직하게는 합금의 총 중량을 기준으로 1.6 중량% 이상이다. 합금 강도를 증가시키기 위해 티타늄의 농도를 증가시킬 수 있지만, γ'-상의 안정성을 제어하기 위해 합금 내 티타늄 농도는 니켈계 합금의 총 중량을 기준으로 1.5중량% 이하인 것이 바람직하다. 알루미늄 함량도 합금 강도에 영향을 미치며, 티타늄, 니오븀, 탄탈륨 함량에 상대적인 알루미늄 함량은 γ'-상의 안정성에 영향을 미치고 합금에서 감마 프라임의 상 분율을 제한할 수 있다. 합금의 특정 구체예에서, 원소 첨가는 원하는 강도를 제공하고 γ'-상 함량 및 γ'-상의 원하는 용접성과 안정성을 제공하기 위해 티타늄 농도가 탄탈륨, 알루미늄 및 존재하는 경우 니오븀의 농도에 상대적으로 감소되도록 균형을 이룬다.
본 개시에 따른 니켈계 합금의 특정한 비제한적 구체예는 니켈계 합금의 총 중량을 기준으로 한 중량 백분율 농도로, 1.6% 내지 3% 알루미늄, 가령, 예를 들어, 1.6% 내지 2.7%, 1.6% 내지 2.5%, 1.7% 내지 2.4%, 1.7% 내지 2.7%, 1.8% 내지 3%, 1.9% 내지 3%, 2% 내지 3%, 2% 내지 2.7%, 또는 1.7% 내지 2.5% 알루미늄을 포함할 수 있다.
본 개시에 따른 니켈계 합금의 특정한 비제한적 구체예는 니켈계 합금의 총 중량을 기준으로 한 중량 백분율 농도로, 0.3% 내지 1.5% 티타늄, 가령, 예를 들어, 0.4% 내지 1.4%, 0.6% 내지 1.3%, 0.4% 내지 1.4%, 0.5% 내지 1.5%, 0.3% 내지 1.3%, 또는 0.5% 내지 1.3% 티타늄을 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 니켈계 합금의 용접성은 합금 내의 알루미늄, 티타늄, 탄탈륨 및 존재하는 경우 니오븀의 함량에 의해 영향을 받을 수 있다. 특정 비제한적 구체예에서, 유리한 용접성을 갖는 본 개시에 따른 니켈계 합금은 다음 방정식을 충족하는 알루미늄, 티타늄, 탄탈륨 및 존재하는 경우 니오븀의 농도를 포함할 수 있으며, 여기서 농도는 니켈계 합금의 총 중량을 기준으로 한 중량 백분율 농도 기준이다:
2.5% < { [Al] + 0.56x[Ti] + 0.29x[Nb] + 0.15x[Ta] } < 3.4%.
특정 비제한적 구체예에서, 유리한 용접성을 갖는 본 개시에 따른 니켈계 합금은 다음 방정식을 충족하는 알루미늄, 티타늄, 탄탈륨 및 존재하는 경우 니오븀의 농도를 포함할 수 있으며, 여기서 농도는 니켈계 합금의 총 중량을 기준으로 한 중량 백분율 농도 기준이다:
2.7% < { [Al] + 0.56x[Ti] + 0.29x[Nb] + 0.15x[Ta] } < 3.3%.
코발트, 크롬 및 몰리브덴은 고용체 상태에서 니켈계 합금의 강도를 향상시킬 수 있지만 높은 온도에서 오랜 시간이 지나면 합금에서 위상학적으로 폐쇄된(TCP) 상(예를 들어 μ-상, σ-상)의 형성을 촉진할 수도 있다. TCP 상의 형성을 억제하면 니켈계 합금의 연성이 증가할 수 있다. 합금의 코발트 농도는 니켈계 합금의 연성 및 응력 파열 수명에 영향을 미칠 수 있다. 예를 들어, 코발트 농도가 증가하면 니켈계 합금의 크리프 강도가 증가할 수 있다. 크롬 및 몰리브덴 농도는 γ-상의 안정성을 감소시킬 수 있지만 고온에서 응력 파열 특성을 향상시킬 수 있다. 크롬은 니켈계 합금의 열간 부식 및 내산화성을 향상시킬 수 있다.
본 개시에 따른 니켈계 합금의 특정한 비제한적 구체예는 니켈계 합금의 총 중량을 기준으로 한 중량 백분율 농도로, 5% 내지 20% 코발트, 가령, 예를 들어, 5% 내지 16%, 6% 내지 20%, 6% 내지 19%, 7% 내지 18%, 10% 내지 20%, 5% 내지 15%, 또는 10% 내지 15% 코발트를 포함할 수 있다.
본 개시에 따른 니켈계 합금의 특정한 비제한적 구체예는 니켈계 합금의 총 중량을 기준으로 한 중량 백분율 농도로, 16% 내지 23% 크롬, 가령, 예를 들어, 17% 내지 23%, 18% 내지 23%, 16% 내지 21%, 17% 내지 21%, 18% 내지 21%, 또는 18% 내지 20% 크롬을 포함할 수 있다.
본 개시에 따른 니켈계 합금의 특정한 비제한적 구체예는 니켈계 합금의 총 중량을 기준으로 한 중량 백분율 농도로, 4% 내지 10% 몰리브덴, 가령, 예를 들어, 5% 내지 10%, 4% 내지 9%, 5% 내지 9%, 4% 내지 8%, 6% 내지 9.5%, 또는 5% 내지 8% 몰리브덴을 포함할 수 있다.
텅스텐은 니켈계 합금의 응력 파열 성능을 향상시킬 수 있다. 텅스텐은 γ-γ'-계면에 축적될 수 있으며 γ-γ'-계면에서 감마 매트릭스로 텅스텐이 느리게 확산되기 때문에 γ'-상 석출물의 조대화 속도를 늦출 수 있다. 텅스텐은 또한 상승된 온도에서 γ-상을 통한 전위 운동에 대한 용질 항력에 기여할 수 있다. 다양한 비제한적 구체예에서, 텅스텐 및 티타늄 농도가 증가하고 알루미늄 농도가 감소하면 니켈계 합금에 대한 열팽창계수(CTE)가 감소할 수 있다. 다양한 비제한적 구체예에서, 니켈계 합금 내 텅스텐 및 코발트의 농도는 TCP 상의 형성을 제한하기 위해 균형을 이룰 수 있다. 본 개시에 따른 니켈계 합금의 특정한 비제한적 구체예는 니켈계 합금의 총 중량을 기준으로 한 중량 백분율 농도로, 0 내지 5% 텅스텐, 가령, 예를 들어, 초과 0 내지 5%, 초과 0 내지 4%, 0.1% 내지 5%, 1% 내지 5%, 1.5% 내지 3%, 1.5% 내지 2.5%, 3% 내지 5%, 2% 내지 3.5%, 또는 3.5% 내지 4.5% 텅스텐을 포함할 수 있다.
탄소 및 붕소 농도는 바람직한 용접성을 유지하면서 니켈계 합금의 응력 파열 특성을 향상시킬 수 있다. 본 개시에 따른 니켈계 합금의 특정한 비제한적 구체예는 니켈계 합금의 총 중량을 기준으로 한 중량 백분율 농도로, 0 내지 0.5% 탄소, 가령, 예를 들어, 초과 0 내지 0.5%, 초과 0 내지 0.4%, 0 내지 0.2%, 0 내지 0.1%, 0.01% 내지 0.5%, 0.01% 내지 0.2%, 0.01% 내지 0.1%, 0 내지 0.2%, 0.02 내지 0.5%, 0.02 내지 0.3%, 0.02 내지 0.1%, 0.03 내지 0.5%, 0.03 내지 0.3%, 0.03 내지 0.1%, 또는 0.04% 내지 0.5% 탄소를 포함할 수 있다. 또한, 본 개시에 따른 니켈계 합금의 특정한 비제한적 구체예는 니켈계 합금의 총 중량을 기준으로 한 중량 백분율 농도로, 0 내지 0.1% 붕소, 가령, 예를 들어, 초과 0 내지 0.1%, 초과 0 내지 0.05%, 0 내지 0.05%, 0 내지 0.01%, 0.001% 내지 0.1%, 0.001% 내지 0.05%, 또는 0.001% 내지 0.01% 붕소를 포함할 수 있다.
규소 및 망간은 특정 산화 환경에서 본 개시에 따른 니켈계 합금의 산화를 개선할 수 있다. 본 개시에 따른 니켈계 합금의 특정한 비제한적 구체예는 니켈계 합금의 총 중량을 기준으로 한 중량 백분율 농도로, 0 내지 1% 규소 가령, 예를 들어, 초과 0 내지 1%, 초과 0 내지 0.5%, 0 내지 0.5%, 0 내지 0.25%, 0.1% 내지 1%, 0.1% 내지 0.5%, 0.25% 내지 1.0%, 또는 0.25% 내지 0.75% 규소를 포함할 수 있다. 본 개시에 따른 니켈계 합금의 특정한 비제한적 구체예는 니켈계 합금의 총 중량을 기준으로 한 중량 백분율 농도로, 0 내지 2% 망간 가령, 예를 들어, 초과 0 내지 0.5%, 초과 0 내지 1%, 초과 0 내지 1.5%, 0 내지 1.5%, 0 내지 0.1%, 0.1 내지 2%, 0.1% 내지 1%, 0.25% 내지 1.5%, 또는 1% 내지 2% 망간을 포함할 수 있다.
지르코늄, 하프늄 및 레늄은 본 개시에 따른 니켈계 합금의 응력 파열 수명을 향상시킬 수 있다. 본 개시에 따른 니켈계 합금의 특정한 비제한적 구체예는 니켈계 합금의 총 중량을 기준으로 한 중량 백분율로, 0 내지 1% 지르코늄 가령, 예를 들어, 초과 0 내지 1%, 초과 0 내지 0.5%, 0 내지 0.5%, 0 내지 0.25%, 0.1% 내지 1%, 0.1% 내지 0.5%, 0.25% 내지 1.0%, 또는 0.25% 내지 0.75% 지르코늄을 포함할 수 있다. 본 개시에 따른 니켈계 합금의 특정한 비제한적 구체예는 니켈계 합금의 총 중량을 기준으로 한 중량 백분율 농도로, 0 내지 1% 하프늄 가령, 예를 들어, 초과 0 내지 1%, 초과 0 내지 0.5%, 0 내지 0.5%, 0 내지 0.25%, 0.1% 내지 1%, 0.1% 내지 0.5%, 0.25% 내지 1.0%, 또는 0.25% 내지 0.75% 하프늄을 포함할 수 있다. 본 개시에 따른 니켈계 합금의 특정한 비제한적 구체예는 니켈계 합금의 총 중량을 기준으로 한 중량 백분율 농도로, 0 내지 1% 레늄 가령, 예를 들어, 초과 0 내지 1%, 초과 0 내지 0.5%, 0 내지 0.5%, 0 내지 0.25%, 0.1% 내지 1%, 0.1% 내지 0.5%, 0.25% 내지 1.0%, 또는 0.25% 내지 0.75% 레늄을 포함할 수 있다.
바나듐은 본 개시에 따른 니켈계 합금의 구체예의 고용체 강화를 향상시킬 수 있다. 본 개시에 따른 니켈계 합금의 특정한 비제한적 구체예는 니켈계 합금의 총 중량을 기준으로 한 중량 백분율 농도로, 0 내지 2% 바나듐 가령, 예를 들어, 초과 0 내지 0.5%, 초과 0 내지 1%, 초과 0 내지 1.5%, 0 내지 1.5%, 0 내지 0.1%, 0.1 내지 2%, 0.1% 내지 1%, 0.25% 내지 1.5%, 또는 1% 내지 2% 바나듐을 포함할 수 있다.
예를 들어, 일부 환경에서 용질 용해도를 감소시키고 내식성을 향상시키기 위해 구리가 본 개시에 따른 합금의 다양한 비제한적 구체예에 포함될 수 있다. 본 개시에 따른 니켈계 합금의 특정한 비제한적 구체예는 니켈계 합금의 총 중량을 기준으로 한 중량 백분율 농도로, 0 내지 2% 구리 가령, 예를 들어, 초과 0 내지 0.5%, 초과 0 내지 1%, 초과 0 내지 1.5%, 또는 0.5% 내지 1.5%, 0 내지 1.5%, 0 내지 0.1%, 0.1 내지 2%, 0.1% 내지 1%, 0.25% 내지 1.5%, 또는 1% 내지 2% 구리를 포함할 수 있다. 특정 비제한적 구체예에서, 본 개시에 따른 니켈계 합금은 니켈계 합금의 총 중량을 기준으로 한 중량 백분율로, 구리를 포함할 수 있다.
희토류 원소는 니켈계 합금의 내산화성을 향상시킬 수 있다. 다양한 비제한적 구체예에서, 본 개시에 따른 니켈계 합금은 예를 들어 스칸듐, 이트륨, 란타늄, 세륨, 프라세오디뮴, 네오디뮴, 사마륨, 유로뮴, 가돌리늄, 테르븀, 디스프로슘, 홀뮴, 에르븀 및 이테르븀으로부터 선택된 하나 이상의 희토류 원소를 포함할 수 있다. 특정 비제한적 구체예에서, 본 개시에 따른 니켈계 합금은 니켈계 합금의 총 중량을 기준으로 한 중량 백분율 농도로, 총 0 내지 1% 희토류 원소를 포함할 수 있다. 본 개시에 따른 니켈계 합금의 특정한 비제한적 구체예는 니켈계 합금의 총 중량을 기준으로 한 중량 백분율 농도로 총 초과 0 내지 1%, 초과 0 내지 0.5%, 0 내지 0.5%, 0 내지 0.25%, 0.1% 내지 1%, 0.1% 내지 0.5%, 0.25% 내지 1.0%, 또는 0.25% 내지 0.75% 희토류 원소를 포함할 수 있다.
본 개시에 따른 합금의 구체예의 니켈 함량은 합금의 총 중량을 기준으로 45 중량% 초과일 수 있거나, 적어도 48 중량% 또는 50 중량% 초과일 수 있다. 본 개시에 따른 니켈계 합금의 특정 비제한적인 실시 형태에서, 니켈 함량은 합금의 총 중량을 기준으로 48 내지 62 중량%이거나, 일부 실시 형태에서는 48 내지 60, 48 내지 55, 50 내지 62, 55 내지 62, 또는 50~62 중량%를 초과한다.
본 발명에 따른 니켈계 합금은 추가적인 불순물을 포함할 수 있다. 예를 들어 출발 물질(예를 들어 재활용 스크랩 물질)의 불순물 및/또는 생산 중 합금 가공의 결과로 합금에 불순물이 존재할 수 있다. 본 개시에 따른 합금의 다양한 비제한적 구체예에서, 다음 원소 중 하나 이상이 부수적 불순물로서 존재할 수 있다: 황, 인, 마그네슘, 칼슘, 산소, 질소, 비스무트, 납, 주석, 안티몬, 셀레늄, 비소, 은, 텔루르, 탈륨, 아연, 루테늄, 백금, 로듐, 팔라듐, 오스뮴, 이리듐, 금, 불소 및 염소. 존재하는 경우 추가 불순물 원소는 일반적으로 약 0.1 중량% 이하의 개별 농도로 존재하며, 이러한 불순물의 총 함량은 일반적으로 5.0 중량% 이하이다. 추가 불순물 원소의 상기 목록은 본 개시에 따른 합금에 불순물로서 존재할 수 있는 모든 원소를 반드시 포함하는 것은 아니라는 것이 이해될 것이다.
본개시의 니켈계 합금은 니켈계 합금의 총 중량을 기준으로 한 중량 백분율로 다음을 포함할 수 있다: 1.6% 내지 3% 알루미늄; 0.3% 내지 1.5% 티타늄; 1.5% 내지 2.4% 탄탈륨; 니켈, 및 불순물.
본 개시에 따른 니켈계 합금의 특정 부가적 구체예는 니켈계 합금의 총 중량을 기준으로 한 중량 백분율로 다음을 포함할 수 있다: 1.6% 내지 3% 알루미늄; 0.3% 내지 1.5% 티타늄; 1.5% 내지 4% 탄탈륨; 16% 내지 23% 크롬; 5% 내지 20% 코발트; 4% 내지 10% 몰리브덴; 0 내지 5% 텅스텐; 니켈; 및 불순물. 본 개시에 따른 특정 합금에서, 합금의 조성은 합금의 특정 기계적 특성을 최적화하거나 개선하기 위해 다음 화학적 제한 중 하나 이상을 충족하도록 되어 있다:
2.5 < { [Al] + 0.56x[Ti] + 0.29x[Nb] + 0.15x[Ta] } < 3.4
5 < { [Mo] + 0.52x[W] } < 10
0.8 ≤ { [Nb] + 0.51x[Ta] } ≤ 2.4.
본 개시에 따른 니켈계 합금의 부가적 구체예는 니켈계 합금의 총 중량을 기준으로 한 중량 백분율로 다음을 포함할 수 있다: 1.6% 내지 3% 알루미늄; 0.3% 내지 1.5% 티타늄; 1.5% 내지 4% 탄탈륨; 16% 내지 23% 크롬; 5% 내지 20% 코발트; 4% 내지 10% 몰리브덴; 0 내지 5% 텅스텐; 0 내지 1.2% 니오븀; 0 내지 0.5% 탄소; 0 내지 0.1% 붕소; 0 내지 5% 철; 0 내지 2% 망간; 0 내지 2% 바나듐; 0 내지 2% 구리; 0 내지 1% 규소; 0 내지 1% 지르코늄; 0 내지 1% 하프늄; 0 내지 1% 레늄; 총 0 내지 1%의 희토류 원소; 니켈; 및 불순물.
본 개시에 따른 니켈계 합금의 부가적 구체예는 니켈계 합금의 총 중량을 기준으로 한 중량 백분율로 다음을 포함할 수 있다: 1.6% 내지 2.7% 알루미늄; 0.4% 내지 1.4% 티타늄; 1.6% 내지 3% 탄탈륨; 17% 내지 21% 크롬; 6% 내지 19% 코발트; 5% 내지 10% 몰리브덴; 0 내지 3% 텅스텐; 니켈; 및 불순물. 본 개시에 따른 특정 합금에서, 합금의 조성은 합금의 특정 기계적 특성을 최적화하거나 개선하기 위해 다음 화학적 제한 중 하나 이상을 충족하도록 되어 있다:
2.6 < { [Al] + 0.56x[Ti] + 0.29x[Nb] + 0.15x[Ta] } < 3.3
6 < { [Mo] + 0.52x[W] } < 10
0.8 ≤ { [Nb] + 0.51x[Ta] } ≤ 1.7.
본 개시에 따른 니켈계 합금의 부가적 구체예는 니켈계 합금의 총 중량을 기준으로 한 중량 백분율로 다음을 포함할 수 있다: 1.7% 내지 2.4% 알루미늄; 0.5% 내지 1.3% 티타늄; 1.7% 내지 2.9% 탄탈륨; 17% 내지 21% 크롬; 7% 내지 18% 코발트; 6% 내지 9.5% 몰리브덴; 0 내지 1% 텅스텐; 니켈; 및 불순물. 본 개시에 따른 특정 합금에서, 합금의 조성은 합금의 특정 기계적 특성을 최적화하거나 개선하기 위해 다음 화학적 제한 중 하나 이상을 충족하도록 되어 있다:
2.7 < { [Al] + 0.56x[Ti] + 0.29x[Nb] + 0.15x[Ta] } < 3.3
6 < { [Mo] + 0.52x[W] } < 9.5
0.8 ≤ { [Nb] + 0.51x[Ta] } ≤ 1.5.
다양한 비제한적 구체예에서, 본 개시에 따른 니켈계 합금은 1200°F(649°C) 내지 2000°F(1093°C) 범위의 온도 예를 들어 1300°F(704°C) ~ 1800°F(982°C)에서, 예를 들어 1시간 ~ 12시간과 같이 0.1시간 ~ 24시간 범위의 기간 동안 시효 처리될 수 있다. 시효는 단일 단계의 열처리일 수도 있고 다단계의 열처리일 수도 있다. 시효 매개변수는 열처리 후 원하는 니켈계 합금의 특성에 따라 선택될 수 있다.
본 개시에 따른 니켈계 합금에 적용될 수 있는 가능한 열처리의 비제한적인 예는 1단계, 2단계 및 3단계 열처리를 포함한다. 특정 비제한적 구체예에서, 본 개시에 따른 니켈계 합금에 적용될 수 있는 1단계 열처리는 예를 들어 1400°F 내지 1600°F(760°C~871°C), 예를 들어 약 1500°F(816°C)의 온도에서 1~24시간, 예를 들어 6~12시간 또는 약 8시간 동안 단일 아용해(subsolvus) 시효 열처리 단계를 포함할 수 있다. 특정 비제한적 구체예에서, 본 개시에 따른 니켈계 합금에 적용될 수 있는 2단계 열처리는 초용해 열처리 단계(예를 들어, 약 1850°F 내지 1950°F(1010°C 내지 1038°C))에서), 예를 들어 대략 1900°F(1038°C)에서, 이어서, 예를 들어 약 1450°F(788°C) 또는 약 1500°F(816°C)에서 1~24시간 동안 아용해 열 처리 단계(예를 들어, 약 1400°F 내지 1600°F(760°C 내지 871°C에서)를 포함할 수 있다. 본 발명에 따른 니켈계 합금에 적용될 수 있는 2단계 열처리의 다양한 구체예에서, 2개의 아용해 열처리 단계, 예를 들어 더 높은 아용해 온도에서의 단계(예를 들어, 1500°F ~ 1800°F(816°C ~ 982°C)) 및 더 낮은 아용해 온도(예를 들어 1400°F ~ 1600°F(760°C ~ 871°C))에서의 단계가 사용될 수 있다. 특정 비제한적 구체예에서, 본 개시에 따른 니켈계 합금에 적용될 수 있는 3단계 열처리는 초용해 열처리 단계(예를 들어, 약 1850°F 내지 1900°F(1010°C ~ 1038°C)에서)에 이어 2개의 아용해 열 처리 단계(예를 들어 더 높은 아용해 온도의 단계(예를 들어 1500°F ~ 1800°F(816°C ~ 982°C)) 및 더 낮은 아용해 온도의 단계(예를 들어 1400°F ~ 1600°F(760°C ~ 871°C))를 포함할 수 있다.
본 개시에 따른 니켈계 합금의 특정 비제한적 구체예는 실온에서 적어도 85ksi(586.1MPa)의 시효 조건에서 항복 강도를 나타낼 수 있고, 특정 구체예에서는 실온에서 시효 조건에서 90ksi(620.5MPa) 이상 또는 95ksi(655.0) 이상의 항복 강도를 나타낼 수 있다. 본 개시에 따른 니켈계 합금의 특정 구체예는 실온에서 시효 조건에서 85 ksi 이상의 항복 강도 및 실온에서 23% 이상의 신율을 나타낼 수 있다. 예를 들어, 다양한 구체예에서, 니켈계 합금은 실온에서 시효 조건에서 적어도 90 ksi(620.5 MPa)의 항복 강도 및 실온에서 적어도 25%의 신율을 나타낼 수 있거나 실온에서 항복 95ksi(655.0MPa) 이상의 강도 및 실온에서 27% 이상의 신율을 나타낼 수 있다. 특정 비제한적 구체예에서, 니켈계 합금은 실온에서 99ksi(682.6MPa) 이상의 항복 강도, 실온에서 28% 이상의 신율을 나타낼 수 있다. 실온에서의 인장 특성은 ASTM E8/E8M-16에 따라 결정될 수 있다.
본 개시에 따른 니켈계 합금의 특정 비제한적 구체예는 어닐링된 조건에서 91 ksi(627.4 MPa) 미만의 항복 강도를 나타낼 수 있고, 특정 구체예에서는 다음과 같은 어닐링된 조건에서 86ksi(592.9MPa) 미만 또는 81ksi(558.5MPa) 미만의 항복 강도를 나타낼 수 있다.
본 개시에 따른 니켈계 합금의 특정한 비제한적 구체예는 1400°F(760°C)에서 적어도 86 ksi(592.9 MPa)의 항복 강도 및 1400°F(760°C)에서 적어도 10%.의 신율을 나타낼 수 있다. 예를 들어, 니켈계 합금의 다양한 구체예는 1400°F(760°C)에서 적어도 86ksi(592.9MPa)의 항복 강도와 1400°F(760°C)에서 적어도 15%의 신율을 나타내거나 또는 니켈계 합금은 1400°F(760°C)에서 최소 86ksi(592.9MPa)의 항복 강도와 1400°F(760°C)에서 최소 18%의 신율을 나타낼 수 있다. 다양한 비제한적 구체예에서, 니켈계 합금은 1400°F(760°C)에서 적어도 94 ksi(648.1 MPa)의 항복 강도와 1400°F(760°C)에서 적어도 23%의 신율을 나타낼 수 있다. 본개시에서 항복강도 및 신율을 ASTM E21-20 표준에 따라 측정하였다.
본 발명에 따른 니켈계 합금의 특정 비제한적 구체예는 1500°F(816°C)에서 35ksi(241.3MPa)의 응력 하에서 100시간초과 예를 들어, 모두 1500°F(816°C)에서 35ksi(241.3MPa)의 응력 하에서 120시간 이상, 140시간 이상 또는 180시간 이상의 응력 파열 수명을 가질 수 있다. 본 발명에 따른 니켈계 합금의 다양한 구체예는 1700°F(927°C)에서 13ksi(89.6MPa)의 응력 하에서 40시간 초과, 예를 들어, 모두 1700°F(927°C)에서 13 ksi(89.6 MPa)의 응력 하에서 50시간 초과, 60시간 초과 또는 80시간 초과의 응력 파열 수명을 가질 수 있다. 응력 파열 특성은 표준 ASTM E139-11(2018)에 따라 측정될 수 있다.
본 발명에 따른 니켈계 합금의 특정 비제한적 구체예는 1500°F(816°C)에서 제어된 가열 속도 테스트(CHRT) 후 7% 초과의 면적 감소를 가질 수 있으며, 일부구체예에서는 그러한 조건 하에서 측정했을 때 8% 초과 면적 감소 또는 10% 초과의 면적 감소를 가질 수 있다. 본 개시에 따른 니켈계 합금의 다양한 비제한적 구체예는 1600°F(871°C)에서 제어된 가열 속도 테스트(CHRT) 후 9% 내지 30% 범위, 예를 들어, 9% 내지 25%, 13% 내지 25%, 15% 내지 25%, 18% 내지 25%, 10% 내지 20%, 10% 내지 25%, 또는 20% 내지 25%의 면적 감소를 가질 수 있다. 본 발명에 따른 니켈계 합금의 특정 비제한적 구체예는 1600°F(871°C)에서 제어된 가열 속도 테스트(CHRT) 후 적어도 9%, 적어도 10%, 적어도 11%, 적어도 12%, 적어도 13%, 적어도 14%, 적어도 15%, 적어도 16%, 적어도 17%, 적어도 18%, 적어도 19%, 또는 적어도 20%의 면적 감소를 가질 수 있다. 여기에 사용된 Gleeble제어 가열 속도 테스트는 Gleeble의 목표 온도까지 샘플을 가열하기 위해 고정된 가열 램프 속도(30°F/min)를 사용한다. 그런 다음 샘플은 목표 온도에서 10-3s-1-의 변형 속도로 파손될 때까지 당겨진다. Gleeble제어 가열 속도 테스트는 용접의 열 영향 영역을 시뮬레이션한다. 샘플 면적의 더 큰 감소는 더 나은 연성을 유지하고 변형 시효 균열에 대한 저항성이 증가했음을 나타낼 수 있다.
본 개시에 따른 니켈계 합금의 특정 비제한적 구체예는 180 내지 350 범위, 예를 들어 180 내지 250, 또는 200 내지 250의 평균 비커스 경도(HV)를 가질 수 있다. 본 명세서에 사용된 비커스 경도는 ASTM E92-17에 따라 측정된다.
본 개시에 따른 니켈계 합금의 다양한 비제한적 구체예는 과시효 조건에서 15%보다 큰 파손 신율을 나타낼 수 있고, 일부 구체예에서는 18% 초과 또는 일부 구체예에서는 20% 초과의 파손 신율을 나타낼 수 있다. 이 경우, 과시효 조건은 후술하는 트랙 1의 열처리 단계에 따른 조건일 수 있다.
다음 실시예는 본 발명의 범위를 제한하지 않고 특정 비제한적 구체예를 추가로 설명하도록 의도된다. 당업자는 본 발명의 범위 내에서 다음 실시예의 변형이 가능하다는 것을 이해할 것이다.
실시예
일련의 50lb 실험용 니켈계 합금 히트와 50lb 비교용 합금 히트를 진공 유도 용해(VIM)에 의해 제조했다. 표 1은 실험 히트 A 내지 O의 중량%로 원소 조성을 제공하고, 비교 히트("Comp.")는 하기 표 1에 나와 있다. 표 1에 보고된 함량 외에도 각 히트는 불순물도 포함하고, 이는 실리콘, 질소 및 산소의 미량 불순물 농도를 포함하지만 반드시 이에 제한되지는 않는다.
표 1 - 히트 화학
VIM 후 히트를 균질화, 열간 압연, 어닐링, 물 담금질, 냉간 압연 및 어닐링한 후 아래에 설명된 세 가지 가열 순서 중 하나에 의해 처리했다. 히트로로부터의 냉간 압연 및 어닐링된 재료의 항복 강도를 테스트했다. 냉간 압연 및 어닐링된 재료를 1500°F(816°C)에서 Gleeble제어 가열 속도 테스트(CHRT)를 통해 연성(면적 감소)에 대해서도 테스트했다. 결과는 표 2에 제공된다.
표 2 - 어닐링 재료 특성
히트로부터의 냉간 압연 및 어닐링된 재료를 또한 1400°F(760°F) 및 1600°F(871°C)에서 Gleeble제어 가열 속도 시험(CHRT) 후에 ASTM 결정입도, 경도(HV), 신율 및 연성에 대해 평가했고 그 결과는 표 3에 보고되어 있다. 냉간 압연된 어닐링된 재료의 항복 강도가 성형성의 더 나은 지표로 간주되었기 때문에 모든 히트에 대해 경도 데이터가 수집되지 않았다. 결정입도는 주요 결정입도 및 "낮은"(as low as) (ALA) 결정입도로 본원의 표에 보고되어 있다. 다음 표에 보고된 결정입도는 ASTM E112-13(2021)에 따른 광학 비교 방법을 사용하여 측정되었다. 다음 표에서 "NM"은 해당 특성이 측정되지 않았음을 나타낸다.
표 3 - 어닐링 재료 특성
히트 A-O 및 비교 히트로부터의 냉간 압연 및 어닐링된 샘플을 트랙 1, 2 및 3으로 식별되는 표 4에 나열된 세 가지 시효 순서 중 하나를 사용하여 열처리했다. 트랙 1은 2-단계 시효 열처리 (1900°F (1038°C)에서 2 시간, 이후 1450°F (788°C)에서 16 시간)를 포함했다. 트랙 2은 1-단계 시효 (1500°F (816°C) 8 시간)를 포함했다. 트랙 3은 2-단계 시효 열처리 (2 시간 동안 1800°F (982°C), 이후 8 시간 동안 1500°F)를 포함했다. 시효 단계를 수행하고 재료를 테스트한 후, 시효된 재료를 과시효 단계로 처리하고, 여기서 1400°F(760°C)에서 1000시간 동안 유지하고 미세 구조 안정성을 평가했다. 따라서 히트 샘플은 세 가지 "시효" 조건(즉, 트랙 1, 2 및 3에 따른 시효)으로 제조하고 또한 세 가지 "과시효" 조건(즉, 각 트랙 1, 2 및 3에 따라 시효 그런 다음 1400°F(760°C)에서 1000시간 동안 가열)으로 제조했다.
표 4 - 시효 열처리
다양한 시효 및 과시효 샘플을 항복 강도, 면적 감소, 응력 파열 및 신율 등의 특성에 대해 테스트했다. 공냉식 어닐링 조건에서 경도를 테스트했다. 경도는 시트 및 기타 평면 제품 형태로 생산하기 위한 합금의 적합성을 나타낼 수 있다. 많은 γ' 강화 니켈계 초합금은 냉각 시 빠르게 경화되므로 대량 생산에 적합하지 않다. 따라서, 본 발명에 따른 합금은 공냉 조건에서 경도가 낮은 것이 바람직하다.
상기 설명된 순서에 의해 제조되고 트랙 1 순서를 사용하여 열처리된 시효 샘플에 대한 특정 기계적 특성 테스트의 결과가 아래 표 5 및 6에 제공된다. 과시효된 샘플에 대해 신율과 항복 강도도 평가했는데, 트랙 1 열처리 후 1000시간 동안 1400°F(760°C)에서 샘플을 가열했다.
표 5 - 기계적 특성, 트랙 1
표 6 - 기계적 특성, 트랙 1
상기 설명된 순서에 의해 제조되고 트랙 2 순서를 사용하여 열처리된 샘플에 대한 특정 기계적 특성 테스트의 결과가 아래 표 7 및 8에 제공된다. 과시효된 샘플에 대해 신율과 항복 강도도 평가했는데, 트랙 2 열처리 후 1000시간 동안 1400°F(760°C)에서 샘플을 가열했다.
표 7 - 기계적 특성, 트랙 2
표 8 - 기계적 특성, 시효 재료, 트랙 2
상기 설명된 순서에 의해 제조되고 트랙 3 순서를 사용하여 열처리된 샘플에 대한 특정 기계적 특성 테스트의 결과가 아래 표 9 및 10에 제공된다. 과시효된 샘플에 대해 신율과 항복 강도도 평가했는데, 트랙 3 열처리 후 1000시간 동안 1400°F(760°C)에서 샘플을 가열했다.
표 9 - 기계적 특성, 시효 재료, 트랙 3
표 10 - 기계적 특성, 시효 재료, 트랙 3
표 7 및 9에 나타난 바와 같이, 실험 히트 A-D의 합금 샘플은 1500°F(816°C) 및 35 ksi(241MPa)에서 평가할 때 비교 합금 히트 샘플에 비해 대략 2배의 파단 수명을 나타냈다. 표 5 및 6에 나타난 바와 같이, 실험 히트 A-D의 시효 및 과시효 샘플은 과시효 조건에서 비교용 합금에 비해 우수한 연성(예를 들어 신율)을 나타냈다.
표 1에 나열된 비교 합금 히트 및 실험 히트 A-D의 샘플도 주사 전자 현미경(SEM)을 사용하여 특성화하여 탄화물 형성 및 γ'-상 분포를 평가했다. 냉간 압연 및 어닐링된 조건의 합금의 SEM 현미경 사진이 도 1-5에 제공된다. 시효 조건의 합금의 SEM 현미경 사진이 도 6-25에 제공된다. 과시효 상태의 합금의 SEM 현미경 사진이 도 26-45에 제공된다. 냉간 압연 및 어닐링 조건은 균질화, 열간 압연, 어닐링, 물 급냉, 냉간 압연 및 어닐링을 통해 달성되었다. 시효 조건의 샘플은 트랙 2의 1단계 시효 처리(8시간 동안 1500°F(816°C)) 또는 트랙 3의 2단계 시효 처리(2시간 동안 1800°F(982°C), 이어서 8시간 동안 1500°F)로 추가로 처리했다. 과시효 조건의 샘플은 표 2에 나열된 과시효 단계(1000시간 동안 1400°F(760°C))로 추가로 처리했다.
비교 합금은 도 1에서 냉간 압연 및 어닐링 조건, 도 6 및 16에서 시효 조건 (트랙 2의 단일-단계 시효), 도 7 및 17에서 시효 조건 (트랙 3의 2-단계 시효), 도 26 및 36에서 과시효 조건 (트랙 2의 시효 및 과시효 단계), 및 도 27 및 37에서 과시효 조건 (트랙 3의 시효 및 과시효 단계)에서 나타낸다.
실험 합금 히트 A는 도 2에서 냉간 압연 및 어닐링 조건, 도 8 및 18에서 시효 조건 (트랙 2의 단일-단계 시효), 도 9 및 19에서 시효 조건 (트랙 3의 2-단계 시효), 도 28 및 38에서 과시효 조건 (트랙 2의 시효 및 과시효 단계), 및 도 29 및 39에서 과시효 조건 (트랙 3의 시효 및 과시효 단계)에서 나타낸다.
실험 합금 히트 B는 도 3에서 냉간 압연 및 어닐링 조건, 도 10 및 20에서 시효 조건 (트랙 2의 단일-단계 시효), 도 11 및 21에서 시효 조건 (트랙 3의 2-단계 시효), 도 30 및 40에서 과시효 조건 (트랙 2의 시효 및 과시효 단계), 및 도 31 및 41에서 과시효 조건 (트랙 3의 시효 및 과시효 단계)에서 나타낸다.
실험 합금 히트 C는 도 4에서 냉간 압연 및 어닐링 조건, 도 12 및 22에서 시효 조건 (트랙 2의 단일-단계 시효), 도 13 및 23에서 시효 조건 (트랙 3의 2-단계 시효), 도 32 및 42에서 과시효 조건 (트랙 2의 시효 및 과시효 단계), 및 도 33 및 43에서 과시효 조건 (트랙 3의 시효 및 과시효 단계)에서 나타낸다.
실험 합금 히트 D는 도 5에서 냉간 압연 및 어닐링 조건, 도 14 및 24에서 시효 조건 (트랙 2의 단일-단계 시효), 도 15 및 25에서 시효 조건 (트랙 3의 2-단계 시효), 도 34 및 44에서 과시효 조건 (트랙 2의 시효 및 과시효 단계), 및 도 35 및 45에서 과시효 조건 (트랙 3의 시효 및 과시효 단계)에서 나타낸다.
SEM 특성화에 기초하여, 히트 A-D의 합금은 비교 히트 합금에 비해 감소된 2차 탄화물 형성을 나타내는 것으로 관찰되었다.
도 1에 도시된 비교 합금 히트의 SEM 이미지에 나타나는 어두운 특징은 주로 티타늄과 몰리브덴 1차 탄화물인 것으로 결정되었다. 도 2, 3, 4 및 5에 도시된 실험 히트 A-D의 SEM 이미지에 나타나는 밝은 특징은 주로 탄탈륨, 티타늄, 몰리브덴 1차 탄화물인 것으로 결정되었고, 이미지의 어두운 특징은 산화물, 연마로 인한 구멍 또는 표면 오염으로 결정되었다. 이는 탄탈륨 첨가로 인해 실험 히트에서 탄탈륨 1차 탄화물이 형성되었음을 확인시켜 준다.
도 6에 도시된 비교 합금 히트의 SEM 이미지에 나타나는 어두운 특징은 주로 티타늄과 몰리브덴 탄화물인 것으로 결정되었고, 해당 이미지의 "바늘-모양" 상은 크롬이 풍부한 2차 탄화물인 것으로 결정되었다. 도 8, 10, 12 및 14에 도시된 실험 히트 A-D의 SEM 이미지에 나타나는 밝은 특징은 주로 탄탈륨, 티타늄 및 몰리브덴 1차 탄화물인 것으로 확인되었으며 결정립 경계를 따라 제한된 2차 크롬이 풍부한 2차 탄화물 석출도 볼 수 있다. 이는 탄탈륨 첨가가 실험 히트에서 2차 탄화물 형성을 억제할 수 있음을 확인시켜 준다.
도 7에 도시된 비교 합금 히트의 SEM 이미지에 나타나는 어두운 특징은 주로 티타늄과 몰리브덴 탄화물인 것으로 결정되었고, 해당 이미지의 광범위한 "바늘-모양" 상은 크롬이 풍부한 2차 탄화물인 것으로 결정되었다. 도 9, 11, 13, 및 15에 도시된 실험 히트 A-D의 SEM 이미지에 나타나는 밝은 특징은 주로 탄탈륨, 티타늄 및 몰리브덴 1차 탄화물인 것으로 확인되었으며 결정립 경계를 따라 제한된 2차 크롬이 풍부한 2차 탄화물 석출도 볼 수 있고 좀 더 분리되어 형성되어 있다. 이는 탄탈륨 첨가가 2차 탄화물 형성을 억제할 수 있음을 확인시켜 준다.
도 16 및 17에 도시된 SEM 이미지는 시효 조건에서의 비교 합금 히트의 γ'-상 분포를 보여준다. 해당 이미지의 어두운 입자는 γ'-상이다. 도 11을 참조하면, 고온 시효 단계 동안 더 큰 어두운 입자가 형성될 수 있고, 저온 시효 단계 동안 더 작은 어두운 입자가 형성될 수 있다. 도 18-25에 도시된 SEM 이미지는 시효 조건에서 실험 히트 A-D의 γ'-상 분포를 각각 예시한다. 도 18-20 및 23-24의 이미지는 2차 전자 검출기로 포착된 반면, 도 18-20 및 23-24의 이미지는 2차 전자 검출기로 포착된 반면, 도 21-22 및 25의 이미지는 렌즈 내(즉, 침지 렌즈) 검출기로 촬영한 것이다. 따라서 해당 이미지의 콘트라스트가 다르다.
도 26 및 27의 SEM 이미지는 과시효 조건에서 비교 합금 히트에서 크롬이 풍부한 2차 탄화물의 과립내 석출과 함께 크롬이 풍부한 2차 탄화물의 광범위한 결정립 경계 석출을 예시한다. 도 28-35의 SEM 이미지는 과시효 조건에서 실험 히트 A-D에서 제한된 크롬이 풍부한 2차 탄화물 형성을 예시한다. 이는 탄탈륨이 2차 탄화물 형성을 억제할 수 있음을 확인시켜 준다. 니오븀 첨가가 합금에서 2차 탄화물 형성을 유사하게 억제할 것으로 여겨진다.
도 36 및 37의 SEM 이미지는 과시효 조건에서 비교 합금 히트의 γ'-상 분포를 도시한다. 이미지의 어두운 입자는 합금의 γ'-상이다.
도 38-45의 SEM 이미지는 과시효 조건에서 실험 히트 A-D의 γ'-상 분포를 예시한다.
실험 합금 히트 및 상업용 UNS N07208 합금 샘플의 내산화성을 평가했다. 흐르는 건조한 실험실 주변 공기에서 1800°F(982°C) 노 온도에서의 내산화성을 측정했다. 모든 샘플은 산화 테스트 전에 400 그릿 마감으로 제조되었다. 샘플을 144시간 동안 노에 넣은 후, 노에서 꺼내어 실온으로 공기 냉각시켰다. 모든 샘플의 총 질량은 144시간 주기마다 측정되었다. 총 7개의 144시간 주기가 실행되었다. 산화층의 파쇄를 나타내는 질량 증가가 질량 손실로 전환되는 주기를 모든 실험 합금 히트 샘플과 상용 UNS 07208 합금 샘플에 대해 측정했다. 모든 샘플은 열처리된 조건에서 테스트되었다. 표 11에는 질량 증가에서 질량 손실로의 전이가 발생한 각 합금의 3개 샘플에 대한 평균 사이클 횟수가 나열되어 있다. 질량 손실 없이 단지 1개 또는 2개만이 테스트 런아웃에 도달한 경우, 질량 손실이 없는 샘플은 질량 손실로 전환되기 전에 7사이클을 거친 것으로 처리되었다. 표 11에 나타난 바와 같이, 실험 합금 중 하나를 제외한 모든 합금은 UNS N07208 샘플에 비해 우수한 내산화성을 나타냈다.
표 11 - 내산화성
본 발명자는 표 7에 나열된 기계적 특성 임계값의 조합이 본 개시에 따른 합금이 사용될 수 있는 특정 용도에 대해 바람직하고, 더 바람직하고, 가장 바람직하다고 생각한다. 그러나, 본 개시의 범위는 반드시 표 12에 나열된 기계적 특성 값을 나타내는 합금으로 제한되지는 않는다는 것이 이해될 것이다. 표 12에 제공된 특성 조합은 본 개시의 범위 내에 포함되는 상업적으로 유용한 합금의 비제한적 예에 관한 것이다.
표 12 - 합금 특성
본 개시에 따른 합금의 하나의 비제한적 구체예는 표 13에 나열된 다양한 원소 함량을 포함한다. 본 개시의 범위는 표 13에 나열된 원소 함량을 포함하는 합금으로 반드시 제한되지 않는다는 것이 이해될 것이다.
표 13 - 원소 화학
표 13의 합금 조성의 특정 비제한적 구체예에서, 합금은 표 12에 나열된 "바람직한 특성"을 나타낸다. 표 13의 합금 조성의 특정 비제한적 구체예에서, 합금 조성은 다음 화학적 제한 사항 중 하나 이상을 충족한다.
2.5 < { [Al] + 0.56x[Ti] + 0.29x[Nb] + 0.15x[Ta] } < 3.4
5 < { [Mo] + 0.52x[W] } < 10
0.8 ≤ { [Nb] + 0.51x[Ta] } ≤ 2.4
본 개시에 따른 합금의 다른 비제한적 구체예는 표 14에 나열된 다양한 원소 함량을 포함한다. 본 개시의 범위는 표 14에 나열된 원소 함량을 포함하는 합금으로 반드시 제한되지 않는다는 것이 이해될 것이다.
표 14 - 원소 화학
표 14의 합금 조성의 특정 비제한적 구체예에서, 합금은 표 12에 나열된 "더욱 바람직한 특성"을 나타낸다. 표 14의 합금 조성의 특정 비제한적 구체예에서, 합금 조성은 다음 화학적 제한 사항 중 하나 이상을 충족한다.
2.6 < { [Al] + 0.56x[Ti] + 0.29x[Nb] + 0.15x[Ta] } < 3.3
6 < { [Mo] + 0.52x[W] } < 10
0.8 ≤ { [Nb] + 0.51x[Ta] } ≤ 1.7
본 개시에 따른 합금의 추가의 다른 비제한적 구체예는 표 15에 나열된 다양한 원소 함량을 포함한다. 본 개시의 범위는 표 15에 나열된 원소 함량을 포함하는 합금으로 반드시 제한되지 않는다는 것이 이해될 것이다.
표 15 - 원소 화학
표 15의 합금 조성의 특정 비제한적 구체예에서, 합금은 표 12에 나열된 "더욱더 바람직한 특성"을 나타낸다. 표 15의 합금 조성의 특정 비제한적 구체예에서, 합금 조성은 다음 화학적 제한 사항 중 하나 이상을 충족한다.
2.7 < { [Al] + 0.56x[Ti] + 0.29x[Nb] + 0.15x[Ta] } < 3.3
6 < { [Mo] + 0.52x[W] } < 9.5
0.8 ≤ { [Nb] + 0.51x[Ta] } ≤ 1.5
다음 번호가 매겨진 조항은 본 개시 내용에 따른 다양한 비제한적 구체예에 관한 것이다:
조항 1. 니켈계 합금의 총 중량을 기준으로 한 중량 백분율로 다음을 포함하는 니켈계 합금:
1.6% 내지 3.0% 알루미늄;
0.3% 내지 1.5% 티타늄;
1.5% 내지 4% 탄탈륨;
니켈; 및
불순물.
조항 2. 조항 1에 있어서 니켈계 합금의 총 중량을 기준으로 한 중량 백분율로 1.6% 내지 2.7% 알루미늄을 포함하는 니켈계 합금.
조항 3. 조항 1에 있어서 니켈계 합금의 총 중량을 기준으로 한 중량 백분율로 1.7% 내지 2.4% 알루미늄을 포함하는 니켈계 합금.
조항 4. 조항 1-3 중 어느 하나에 있어서 니켈계 합금의 총 중량을 기준으로 한 중량 백분율로 0.4% 내지 1.4% 티타늄을 포함하는 니켈계 합금.
조항 5. 조항 1-3 중 어느 하나에 있어서 니켈계 합금의 총 중량을 기준으로 한 중량 백분율로 0.5% 내지 1.3% 티타늄을 포함하는 니켈계 합금.
조항 6. 조항 1-5 중 어느 하나에 있어서 니켈계 합금의 총 중량을 기준으로 한 중량 백분율로 1.6% 내지 3% 탄탈륨을 포함하는 니켈계 합금.
조항 7. 조항 1-5 중 어느 하나에 있어서 니켈계 합금의 총 중량을 기준으로 한 중량 백분율로 1.7% 내지 2.9% 탄탈륨을 포함하는 니켈계 합금.
조항 8. 조항 1에 있어서 니켈계 합금의 총 중량을 기준으로 한 중량 백분율로 다음을 포함하는 니켈계 합금:
1.6% 내지 3% 알루미늄;
0.3% 내지 1.5% 티타늄;
1.5% 내지 4% 탄탈륨;
16% 내지 23% 크롬;
5% 내지 20% 코발트;
4% 내지 10% 몰리브덴;
0 내지 5% 텅스텐;
니켈; 및
불순물.
조항 9. 조항 1에 있어서 니켈계 합금의 총 중량을 기준으로 한 중량 백분율로 다음을 포함하는 니켈계 합금:
1.6% 내지 3% 알루미늄;
0.3% 내지 1.5% 티타늄;
1.5% 내지 4% 탄탈륨;
16% 내지 23% 크롬;
5% 내지 20% 코발트;
4% 내지 10% 몰리브덴;
0 내지 5% 텅스텐;
0 내지 1.2% 니오븀;
0 내지 0.5% 탄소;
0 내지 0.1% 붕소;
0 내지 5% 철;
0 내지 2% 망간;
0 내지 2% 바나듐;
0 내지 2% 구리;
0 내지 1% 규소;
0 내지 1% 지르코늄;
0 내지 1% 하프늄;
0 내지 1% 레늄;
총 0 내지 1%의 희토류 원소;
니켈; 및
불순물.
조항 10. 조항 1에 있어서 니켈계 합금의 총 중량을 기준으로 한 중량 백분율로 다음을 포함하는 니켈계 합금:
1.6% 내지 2.7% 알루미늄;
0.4% 내지 1.4% 티타늄;
1.6% 내지 3% 탄탈륨;
17% 내지 21% 크롬;
6% 내지 19% 코발트;
5% 내지 10% 몰리브덴;
0 내지 3% 텅스텐;
니켈; 및
불순물.
조항 11. 조항 1에 있어서 니켈계 합금의 총 중량을 기준으로 한 중량 백분율로 다음을 포함하는 니켈계 합금:
1.6% 내지 2.7% 알루미늄;
0.4% 내지 1.4% 티타늄;
1.6% 내지 3% 탄탈륨;
17% 내지 21% 크롬;
6% 내지 19% 코발트;
5% 내지 10% 몰리브덴;
0 내지 3% 텅스텐;
0 내지 0.9% 니오븀;
0 내지 0.2% 탄소;
0 내지 0.05% 붕소;
0 내지 3% 철;
0 내지 2% 망간;
0 내지 2% 바나듐;
0 내지 2% 구리;
0 내지 1% 규소;
0 내지 1% 지르코늄;
0 내지 1% 하프늄;
0 내지 1% 레늄;
총 0 내지 1%의 희토류 원소;
티타늄; 및
불순물.
조항 12. 조항 1에 있어서 니켈계 합금의 총 중량을 기준으로 한 중량 백분율로 다음을 포함하는 니켈계 합금:
1.7% 내지 2.4% 알루미늄;
0.5% 내지 1.3% 티타늄;
1.7% 내지 2.9% 탄탈륨;
17% 내지 21% 크롬;
7% 내지 18% 코발트;
6% 내지 9.5% 몰리브덴;
0 내지 1% 텅스텐;
니켈; 및
불순물.
조항 13. 조항 1에 있어서 니켈계 합금의 총 중량을 기준으로 한 중량 백분율로 다음을 포함하는 니켈계 합금:
1.7% 내지 2.4% 알루미늄;
0.5% 내지 1.3% 티타늄;
1.7% 내지 2.9% 탄탈륨;
17% 내지 21% 크롬;
7% 내지 18% 코발트;
6% 내지 9.5% 몰리브덴;
0 내지 1% 텅스텐;
0 내지 0.5% 니오븀;
0 내지 0.2% 탄소;
0 내지 0.05% 붕소;
0 내지 1.5% 철;
0 내지 2% 망간;
0 내지 2% 바나듐;
0 내지 2% 구리;
0 내지 1% 규소;
0 내지 1% 지르코늄;
0 내지 1% 하프늄;
0 내지 1% 레늄;
총 0 내지 1%의 희토류 원소;
티타늄; 및
불순물.
조항 14. 니켈계 합금의 총 중량을 기준으로 한 중량 백분율로 다음으로 구성되는 니켈계 합금:
1.6% 내지 3% 알루미늄;
0.3% 내지 1.5% 티타늄;
1.5% 내지 4% 탄탈륨;
16% 내지 23% 크롬;
5% 내지 20% 코발트;
4% 내지 10% 몰리브덴;
0 내지 5% 텅스텐;
0 내지 1.2% 니오븀;
0 내지 0.5% 탄소;
0 내지 0.1% 붕소;
0 내지 5% 철;
0 내지 2% 망간;
0 내지 2% 바나듐;
0 내지 2% 구리;
0 내지 1% 규소;
0 내지 1% 지르코늄;
0 내지 1% 하프늄;
0 내지 1% 레늄;
총 0 내지 1%의 희토류 원소;
니켈; 및
불순물.
조항 15. 니켈계 합금의 총 중량을 기준으로 한 중량 백분율로 다음으로 구성되는 니켈계 합금:
1.6% 내지 2.7% 알루미늄;
0.4% 내지 1.4% 티타늄;
1.6% 내지 3% 탄탈륨;
17% 내지 21% 크롬;
6% 내지 19% 코발트;
5% 내지 10% 몰리브덴;
0 내지 3% 텅스텐;
0 내지 0.9% 니오븀;
0 내지 0.2% 탄소;
0 내지 0.05% 붕소;
0 내지 3% 철;
0 내지 2% 망간;
0 내지 2% 바나듐;
0 내지 2% 구리;
0 내지 1% 규소;
0 내지 1% 지르코늄;
0 내지 1% 하프늄;
0 내지 1% 레늄;
총 0 내지 1%의 희토류 원소;
티타늄; 및
불순물.
조항 16. 니켈계 합금의 총 중량을 기준으로 한 중량 백분율로 다음으로 구성되는 니켈계 합금:
1.7% 내지 2.4% 알루미늄;
0.5% 내지 1.3% 티타늄;
1.7% 내지 2.9% 탄탈륨;
17% 내지 21% 크롬;
7% 내지 18% 코발트;
6% 내지 9.5% 몰리브덴;
0 내지 1% 텅스텐;
0 내지 0.5% 니오븀;
0 내지 0.2% 탄소;
0 내지 0.05% 붕소;
0 내지 1.5% 철;
0 내지 2% 망간;
0 내지 2% 바나듐;
0 내지 2% 구리;
0 내지 1% 규소;
0 내지 1% 지르코늄;
0 내지 1% 하프늄;
0 내지 1% 레늄;
총 0 내지 1%의 희토류 원소;
티타늄; 및
불순물.
조항 17. 조항 1-9 및 14 중 어느 하나에 있어서 니켈계 합금의 조성은 니켈계 합금의 총 중량을 기준으로 한 중량 백분율 농도로 다음 방정식을 충족하는 것을 조건으로 하는 니켈계 합금:
2.5 < { [Al] + 0.56x[Ti] + 0.29x[Nb] + 0.15x[Ta] } < 3.4.
조항 18. 조항 1-9 및 14 중 어느 하나에 있어서 니켈계 합금의 조성은 니켈계 합금의 총 중량을 기준으로 한 중량 백분율 농도로 다음 방정식을 충족하는 것을 조건으로 하는 니켈계 합금:
5% < { [Mo] + 0.52x[W] } < 10%.
조항 19. 조항 1-9 및 14 중 어느 하나에 있어서 니켈계 합금의 조성은 니켈계 합금의 총 중량을 기준으로 한 중량 백분율 농도로 다음 방정식을 충족하는 것을 조건으로 하는 니켈계 합금:
0.8% < { [Nb] + 0.51x[Ta] } ≤ 2.4%.
조항 20. 조항 1-11, 14, 및 15 중 어느 하나에 있어서 니켈계 합금의 조성은 니켈계 합금의 총 중량을 기준으로 한 중량 백분율 농도로 다음 방정식을 충족하는 것을 조건으로 하는 니켈계 합금:
2.6 < { [Al] + 0.56x[Ti] + 0.29x[Nb] + 0.15x[Ta] } < 3.3.
조항 21. 조항 1-11, 14, 및 15 중 어느 하나에 있어서 니켈계 합금의 조성은 니켈계 합금의 총 중량을 기준으로 한 중량 백분율 농도로 다음 방정식을 충족하는 것을 조건으로 하는 니켈계 합금:
6% < { [Mo] + 0.52x[W] } < 9.5%
조항 22. 조항 1-11, 14, 및 15 중 어느 하나에 있어서 니켈계 합금의 조성은 니켈계 합금의 총 중량을 기준으로 한 중량 백분율 농도로 다음 방정식을 충족하는 것을 조건으로 하는 니켈계 합금:
0.8% < { [Nb] + 0.51x[Ta] } ≤ 1.7%.
조항 23. 조항 1-16 중 어느 하나에 있어서 니켈계 합금의 조성은 니켈계 합금의 총 중량을 기준으로 한 중량 백분율 농도로 다음 방정식을 충족하는 것을 조건으로 하는 니켈계 합금:
2.7 < { [Al] + 0.56x[Ti] + 0.29x[Nb] + 0.15x[Ta] } < 3.3.
조항 24. 조항 1-16 중 어느 하나에 있어서 니켈계 합금의 조성은 니켈계 합금의 총 중량을 기준으로 한 중량 백분율 농도로 다음 방정식을 충족하는 것을 조건으로 하는 니켈계 합금:
6% < { [Mo] + 0.52x[W] } < 9.5%.
조항 25. 조항 1-16 중 어느 하나에 있어서 니켈계 합금의 조성은 니켈계 합금의 총 중량을 기준으로 한 중량 백분율 농도로 다음 방정식을 충족하는 것을 조건으로 하는 니켈계 합금:
0.8% < { [Nb] + 0.51x[Ta] } ≤ 1.5%.
조항 26. 니켈계 합금의 총 중량을 기준으로 한 중량 백분율로 다음을 포함하고:
1.6% 내지 3.0% 알루미늄;
0.3% 내지 1.5% 티타늄;
1.5% 내지 4% 탄탈륨;
0 내지 1.2% 니오븀;
0 내지 5% 텅스텐; 및
니켈;
니켈계 합금의 조성은 다음 방정식 중 적어도 하나를 충족하는 것을 조건으로 하는 니켈계 합금:
2.5 < { [Al] + 0.56x[Ti] + 0.29x[Nb] + 0.15x[Ta] } < 3.4
5 < { [Mo] + 0.52x[W] } < 10
0.8 ≤ { [Nb] + 0.51x[Ta] } ≤ 2.4.
조항 27. 조항 26에 있어서 니켈계 합금의 총 중량을 기준으로 한 중량 백분율로 1.6% 내지 2.7% 알루미늄을 포함하는 니켈계 합금.
조항 28. 조항 26에 있어서 니켈계 합금의 총 중량을 기준으로 한 중량 백분율로 1.7% 내지 2.4% 알루미늄을 포함하는 니켈계 합금.
조항 29. 조항 26-28 중 어느 하나에 있어서 니켈계 합금의 총 중량을 기준으로 한 중량 백분율로 0.4% 내지 1.4% 티타늄을 포함하는 니켈계 합금.
조항 30. 조항 26-28 중 어느 하나에 있어서 니켈계 합금의 총 중량을 기준으로 한 중량 백분율로 0.5% 내지 1.3% 티타늄을 포함하는 니켈계 합금.
조항 31. 조항 1-5 중 어느 하나에 있어서 니켈계 합금의 총 중량을 기준으로 한 중량 백분율로 1.6% 내지 3% 탄탈륨을 포함하는 니켈계 합금.
조항 32. 조항 26-30 중 어느 하나에 있어서 니켈계 합금의 총 중량을 기준으로 한 중량 백분율로 1.7% 내지 2.9% 탄탈륨을 포함하는 니켈계 합금.
조항 33. 조항 26-30 중 어느 하나에 있어서 니켈계 합금의 조성은 니켈계 합금의 총 중량을 기준으로 한 중량 백분율 농도로 다음 방정식을 충족하는 것을 조건으로 하는 니켈계 합금:
2.6 < { [Al] + 0.56x[Ti] + 0.29x[Nb] + 0.15x[Ta] } < 3.3.
조항 34. 조항 26-30 중 어느 하나에 있어서 니켈계 합금의 조성은 니켈계 합금의 총 중량을 기준으로 한 중량 백분율 농도로 다음 방정식을 충족하는 것을 조건으로 하는 니켈계 합금:
2.7 < { [Al] + 0.56x[Ti] + 0.29x[Nb] + 0.15x[Ta] } < 3.3.
조항 35. 니켈계 합금의 총 중량을 기준으로 한 중량 백분율로 다음을 포함하고:
1.6% 내지 3% 알루미늄;
0.3% 내지 1.5% 티타늄;
1.5% 내지 4% 탄탈륨;
16% 내지 23% 크롬;
5% 내지 20% 코발트;
4% 내지 10% 몰리브덴;
0 내지 5% 텅스텐;
0 내지 1.2% 니오븀;
0 내지 0.5% 탄소;
0 내지 0.1% 붕소;
0 내지 5% 철;
0 내지 2% 망간;
0 내지 2% 바나듐;
0 내지 2% 구리;
0 내지 1% 규소;
0 내지 1% 지르코늄;
0 내지 1% 하프늄;
0 내지 1% 레늄;
총 0 내지 1%의 희토류 원소; 및
니켈;
니켈계 합금의 조성은 다음 방정식을 충족하는 것을 조건으로 하는 니켈계 합금:
2.5 < { [Al] + 0.56x[Ti] + 0.29x[Nb] + 0.15x[Ta] } < 3.4
5 < { [Mo] + 0.52x[W] } < 10
0.8 ≤ { [Nb] + 0.51x[Ta] } ≤ 2.4.
조항 36. 조항 35에 있어서 니켈계 합금의 총 중량을 기준으로 한 중량 백분율로 다음을 포함하는 니켈계 합금:
1.7% 내지 2.4% 알루미늄;
0.5% 내지 1.3% 티타늄;
1.7% 내지 2.9% 탄탈륨;
17% 내지 21% 크롬;
7% 내지 18% 코발트;
6% 내지 9.5% 몰리브덴;
0 내지 1% 텅스텐;
0 내지 0.5% 니오븀;
0 내지 0.2% 탄소;
0 내지 0.05% 붕소;
0 내지 1.5% 철;
0 내지 2% 망간;
0 내지 2% 바나듐;
0 내지 2% 구리;
0 내지 1% 규소;
0 내지 1% 지르코늄;
0 내지 1% 하프늄;
0 내지 1% 레늄;
총 0 내지 1%의 희토류 원소; 및
티타늄.
조항 37. 조항 35 및 36 중 어느 하나에 있어서 니켈계 합금의 조성은 다음 방정식을 충족하는 것을 조건으로 하는 니켈계 합금:
2.6 < { [Al] + 0.56x[Ti] + 0.29x[Nb] + 0.15x[Ta] } < 3.3
6 < { [Mo] + 0.52x[W] } < 10
0.8 ≤ { [Nb] + 0.51x[Ta] } ≤ 1.7.
조항 38. 조항 35-37 중 어느 하나에 있어서 니켈계 합금의 총 중량을 기준으로 한 중량 백분율로 다음을 포함하는 니켈계 합금:
1.7% 내지 2.4% 알루미늄;
0.5% 내지 1.3% 티타늄;
1.7% 내지 2.9% 탄탈륨;
17% 내지 21% 크롬;
7% 내지 18% 코발트;
6% 내지 9.5% 몰리브덴;
0 내지 1% 텅스텐;
0 내지 0.5% 니오븀;
0 내지 0.2% 탄소;
0 내지 0.05% 붕소;
0 내지 1.5% 철;
0 내지 2% 망간;
0 내지 2% 바나듐;
0 내지 2% 구리;
0 내지 1% 규소;
0 내지 1% 지르코늄;
0 내지 1% 하프늄;
0 내지 1% 레늄;
총 0 내지 1%의 희토류 원소; 및
티타늄.
조항 39. 조항 35-38 중 어느 하나에 있어서 니켈계 합금의 조성은 다음 방정식을 충족하는 것을 조건으로 하는 니켈계 합금:
2.7 < { [Al] + 0.56x[Ti] + 0.29x[Nb] + 0.15x[Ta] } < 3.3
6 < { [Mo] + 0.52x[W] } < 9.5
0.8 ≤ { [Nb] + 0.51x[Ta] } ≤ 1.5.
조항 40. 조항 1-39 중 어느 하나에 있어서 니켈계 합금이 실온에서 91ksi(627.4MPa) 미만의 어닐링 상태에서 항복 강도를 나타내는 것을 조건으로 하는 니켈계 합금.
조항 41. 조항 1-39 중 어느 하나에 있어서 니켈계 합금이 실온에서 86 ksi (592.9MPa) 미만의 어닐링 상태에서 항복 강도를 나타내는 것을 조건으로 하는 니켈계 합금.
조항 42. 조항 1-39 중 어느 하나에 있어서 니켈계 합금이 실온에서 81 ksi (558.5MPa) 미만의 어닐링 상태에서 항복 강도를 나타내는 것을 조건으로 하는 니켈계 합금.
조항 43. 조항 1-42 중 어느 하나에 있어서 니켈계 합금이 7% 초과의 1500°F (816°C) CHRT 연성 (% 면적 감소)을 나타내는 것을 조건으로 하는 니켈계 합금.
조항 44. 조항 1-42 중 어느 하나에 있어서 니켈계 합금이 8% 초과의 1500°F (816°C) CHRT 연성 (% 면적 감소)을 나타내는 것을 조건으로 하는 니켈계 합금.
조항 45. 조항 1-42 중 어느 하나에 있어서 니켈계 합금이 10% 초과의 1500°F (816°C) CHRT 연성 (% 면적 감소)을 나타내는 것을 조건으로 하는 니켈계 합금.
조항 46. 조항 1-45 중 어느 하나에 있어서 니켈계 합금이 35 ksi(241.3 MPa)의 응력 하에서 1500°F(816°C)에서 테스트했을 때 100 시간 초과의 응력 파열 수명을 나타내는 것을 조건으로 하는 니켈계 합금.
조항 47. 조항 1-45 중 어느 하나에 있어서 니켈계 합금이 35 ksi(241.3 MPa)의 응력 하에서 1500°F(816°C)에서 테스트했을 때 140 시간 초과의 응력 파열 수명을 나타내는 것을 조건으로 하는 니켈계 합금.
조항 48. 조항 1-45 중 어느 하나에 있어서 니켈계 합금이 35 ksi(241.3 MPa)의 응력 하에서 1500°F(816°C)에서 테스트했을 때 180 시간 초과의 응력 파열 수명을 나타내는 것을 조건으로 하는 니켈계 합금.
조항 49. 조항 1-48 중 어느 하나에 있어서 니켈계 합금이 13 ksi(89.6 MPa)의 응력 하에서 1700°F (927°C)에서 테스트했을 때 40 시간 초과의 응력 파열 수명을 나타내는 것을 조건으로 하는 니켈계 합금.
조항 50. 조항 1-48 중 어느 하나에 있어서 니켈계 합금이 13 ksi(89.6 MPa)의 응력 하에서 1700°F (927°C)에서 테스트했을 때 60 시간 초과의 응력 파열 수명을 나타내는 것을 조건으로 하는 니켈계 합금.
조항 51. 조항 1-48 중 어느 하나에 있어서 니켈계 합금이 13 ksi(89.6 MPa)의 응력 하에서 1700°F (927°C)에서 테스트했을 때 80 시간 초과의 응력 파열 수명을 나타내는 것을 조건으로 하는 니켈계 합금.
조항 52. 조항 1-51 중 어느 하나에 있어서 니켈계 합금이 실온에서 시효 조건에서 85 ksi (586.1 MPa) 초과의 항복 강도를 나타내고, 여기서 시효는 합금을 1900°F (1038°C)에서 2 시간 동안 유지, 이후 합금을 1450°F (788°C) 16 시간 동안 유지하는 것을 포함하는 것을 조건으로 하는 니켈계 합금.
조항 53. 조항 1-51 중 어느 하나에 있어서 니켈계 합금이 실온에서 시효 조건에서 90 ksi (620.5 MPa) 초과의 항복 강도를 나타내고, 여기서 시효는 합금을 1900°F (1038°C)에서 2 시간 동안 유지, 이후 합금을 1450°F (788°C) 16 시간 동안 유지하는 것을 포함하는 것을 조건으로 하는 니켈계 합금.
조항 54. 조항 1-51 중 어느 하나에 있어서 니켈계 합금이 실온에서 시효 조건에서 95 ksi (655.0 MPa) 초과의 항복 강도를 나타내고, 여기서 시효는 합금을 1900°F (1038°C)에서 2 시간 동안 유지, 이후 합금을 1450°F (788°C) 16 시간 동안 유지하는 것을 포함하는 것을 조건으로 하는 니켈계 합금.
조항 55. 조항 1-53 중 어느 하나에 있어서 니켈계 합금이 과시효 조건에서 15% 초과의 파손까지의 인장 신율을 나타내고, 여기서 과시효 재료는 1900°F (1038°C)에서 2 시간 동안, 이후 1450°F (788°C) 16 시간 동안 시효되고, 이후 1400°F (760°C)에서 1000 시간 동안 과시효되는 것을 조건으로 하는 니켈계 합금.
조항 56. 조항 1-53 중 어느 하나에 있어서 니켈계 합금이 과시효 조건에서 18% 초과의 파손까지의 인장 신율을 나타내고, 여기서 과시효 재료는 1900°F (1038°C)에서 2 시간 동안, 이후 1450°F (788°C) 16 시간 동안 시효되고, 이후 1400°F (760°C)에서 1000 시간 동안 과시효되는 것을 조건으로 하는 니켈계 합금.
조항 57. 조항 1-53 중 어느 하나에 있어서 니켈계 합금이 과시효 조건에서 20% 초과의 파손까지의 인장 신율을 나타내고, 여기서 과시효 재료는 1900°F (1038°C)에서 2 시간 동안, 이후 1450°F (788°C) 16 시간 동안 시효되고, 이후 1400°F (760°C)에서 1000 시간 동안 과시효되는 것을 조건으로 하는 니켈계 합금.
본 개시에 따른 합금의 구체예는 예를 들어 포일, 시트, 플레이트, 와이어, 빌렛, 슬래브, 주조물, 분말 및 기타 형태를 포함하는 형태로 생산될 수 있다. 본 개시에 따른 합금의 구체예는 예를 들어 열 교환기, 가스 터빈 전이 덕트 및 부가적으로 제조된 부품을 포함하는 응용 분야에 유용하게 만드는 특성을 가질 수 있다.
당업자는 본 명세서에 기술된 합금 및 방법, 그리고 이에 수반되는 논의가 개념적 명확성을 위해 예로서 사용되고 다양한 변형이 고려된다는 것을 인식할 것이다. 결과적으로, 본 명세서에 사용된 바와 같이,제시된 특정 예/구체예 및 수반되는 논의는 그들의 보다 일반적인 부류를 대표하도록 의도된다. 일반적으로 특정 예시의 사용은 해당 부류를 대표하기 위한 것이며 제한적인 것으로 간주되어서는 안 된다. 본 개시는 본 개시의 다양한 측면 및/또는 그의 잠재적인 응용을 예시할 목적으로 다양한 특정 구체예의 설명을 제공하지만, 당업자에게는 변형 및 수정이 일어날 수 있다는 것이 이해된다. 따라서, 본 명세서에 기술된 발명 또는 발명들은 적어도 청구된 만큼 광범위하고 본 명세서에 제공된 특정 예 및 예시적인 구체예에 의해 더 좁게 정의되지 않는 것으로 이해되어야 한다.

Claims (30)

  1. 니켈계 합금의 총 중량을 기준으로 한 중량 백분율로 다음을 포함하는 니켈계 합금:
    1.6% 내지 3.0% 알루미늄;
    0.3% 내지 1.5% 티타늄;
    1.5% 내지 4% 탄탈륨; 및
    니켈.
  2. 제1항에 있어서, 니켈계 합금의 총 중량을 기준으로 한 중량 백분율로 1.6% 내지 2.7% 알루미늄을 포함하는 니켈계 합금.
  3. 제1항에 있어서, 니켈계 합금의 총 중량을 기준으로 한 중량 백분율로 1.7% 내지 2.4% 알루미늄을 포함하는 니켈계 합금.
  4. 제1항에 있어서, 니켈계 합금의 총 중량을 기준으로 한 중량 백분율로 0.4% 내지 1.4% 티타늄을 포함하는 니켈계 합금.
  5. 제1항에 있어서, 니켈계 합금의 총 중량을 기준으로 한 중량 백분율로 0.5% 내지 1.3% 티타늄을 포함하는 니켈계 합금.
  6. 제1항에 있어서, 니켈계 합금의 총 중량을 기준으로 한 중량 백분율로 1.6% 내지 3% 탄탈륨을 포함하는 니켈계 합금.
  7. 제1항에 있어서, 니켈계 합금의 총 중량을 기준으로 한 중량 백분율로 1.7% 내지 2.9% 탄탈륨을 포함하는 니켈계 합금.
  8. 제1항에 있어서, 니켈계 합금의 총 중량을 기준으로 한 중량 백분율로 다음을 포함하는 니켈계 합금:
    1.6% 내지 3% 알루미늄;
    0.3% 내지 1.5% 티타늄;
    1.5% 내지 4% 탄탈륨;
    16% 내지 23% 크롬;
    5% 내지 20% 코발트;
    4% 내지 10% 몰리브덴;
    0 내지 1.2% 니오븀;
    0 내지 5% 텅스텐;
    니켈; 및
    불순물.
  9. 제1항에 있어서, 니켈계 합금의 총 중량을 기준으로 한 중량 백분율로 다음을 포함하는 니켈계 합금:
    1.6% 내지 3% 알루미늄;
    0.3% 내지 1.5% 티타늄;
    1.5% 내지 4% 탄탈륨;
    16% 내지 23% 크롬;
    5% 내지 20% 코발트;
    4% 내지 10% 몰리브덴;
    0 내지 5% 텅스텐;
    0 내지 1.2% 니오븀;
    0 내지 0.5% 탄소;
    0 내지 0.1% 붕소;
    0 내지 5% 철;
    0 내지 2% 망간;
    0 내지 2% 바나듐;
    0 내지 2% 구리;
    0 내지 1% 규소;
    0 내지 1% 지르코늄;
    0 내지 1% 하프늄;
    0 내지 1% 레늄;
    총 0 내지 1%의 희토류 원소;
    니켈; 및
    불순물.
  10. 제1항에 있어서, 니켈계 합금의 총 중량을 기준으로 한 중량 백분율로 다음을 포함하는 니켈계 합금:
    1.6% 내지 2.7% 알루미늄;
    0.4% 내지 1.4% 티타늄;
    1.6% 내지 3% 탄탈륨;
    17% 내지 21% 크롬;
    6% 내지 19% 코발트;
    5% 내지 10% 몰리브덴;
    0 내지 3% 텅스텐;
    니켈; 및
    불순물.
  11. 제1항에 있어서, 니켈계 합금의 총 중량을 기준으로 한 중량 백분율로 다음을 포함하는 니켈계 합금:
    1.6% 내지 2.7% 알루미늄;
    0.4% 내지 1.4% 티타늄;
    1.6% 내지 3% 탄탈륨;
    17% 내지 21% 크롬;
    6% 내지 19% 코발트;
    5% 내지 10% 몰리브덴;
    0 내지 3% 텅스텐;
    0 내지 0.9% 니오븀;
    0 내지 0.2% 탄소;
    0 내지 0.05% 붕소;
    0 내지 3% 철;
    0 내지 2% 망간;
    0 내지 2% 바나듐;
    0 내지 2% 구리;
    0 내지 1% 규소;
    0 내지 1% 지르코늄;
    0 내지 1% 하프늄;
    0 내지 1% 레늄;
    총 0 내지 1%의 희토류 원소;
    티타늄; 및
    불순물.
  12. 제1항에 있어서, 니켈계 합금의 총 중량을 기준으로 한 중량 백분율로 다음을 포함하는 니켈계 합금:
    1.7% 내지 2.4% 알루미늄;
    0.5% 내지 1.3% 티타늄;
    1.7% 내지 2.9% 탄탈륨;
    17% 내지 21% 크롬;
    7% 내지 18% 코발트;
    6% 내지 9.5% 몰리브덴;
    0 내지 1% 텅스텐;
    니켈; 및
    불순물.
  13. 제1항에 있어서, 니켈계 합금의 총 중량을 기준으로 한 중량 백분율로 다음을 포함하는 니켈계 합금:
    1.7% 내지 2.4% 알루미늄;
    0.5% 내지 1.3% 티타늄;
    1.7% 내지 2.9% 탄탈륨;
    17% 내지 21% 크롬;
    7% 내지 18% 코발트;
    6% 내지 9.5% 몰리브덴;
    0 내지 1% 텅스텐;
    0 내지 0.5% 니오븀;
    0 내지 0.2% 탄소;
    0 내지 0.05% 붕소;
    0 내지 1.5% 철;
    0 내지 2% 망간;
    0 내지 2% 바나듐;
    0 내지 2% 구리;
    0 내지 1% 규소;
    0 내지 1% 지르코늄;
    0 내지 1% 하프늄;
    0 내지 1% 레늄;
    총 0 내지 1%의 희토류 원소;
    티타늄; 및
    불순물.
  14. 제8항에 있어서, 니켈계 합금의 조성은 니켈계 합금의 총 중량을 기준으로 한 중량 백분율 농도로 다음 방정식을 충족하는 것을 조건으로 하는 니켈계 합금:
    2.5 < { [Al] + 0.56x[Ti] + 0.29x[Nb] + 0.15x[Ta] } < 3.4.
  15. 제8항에 있어서, 니켈계 합금의 조성은 니켈계 합금의 총 중량을 기준으로 한 중량 백분율 농도로 다음 방정식을 충족하는 것을 조건으로 하는 니켈계 합금:
    5% < { [Mo] + 0.52x[W] } < 10%.
  16. 제8항에 있어서, 니켈계 합금의 조성은 니켈계 합금의 총 중량을 기준으로 한 중량 백분율 농도로 다음 방정식을 충족하는 것을 조건으로 하는 니켈계 합금:
    0.8% < { [Nb] + 0.51x[Ta] } ≤ 2.4%.
  17. 니켈계 합금의 총 중량을 기준으로 한 중량 백분율로 다음을 포함하는 니켈계 합금:
    1.6% 내지 3% 알루미늄;
    0.3% 내지 1.5% 티타늄;
    1.5% 내지 4% 탄탈륨;
    16% 내지 23% 크롬;
    5% 내지 20% 코발트;
    4% 내지 10% 몰리브덴;
    0 내지 5% 텅스텐;
    0 내지 1.2% 니오븀;
    0 내지 0.5% 탄소;
    0 내지 0.1% 붕소;
    0 내지 5% 철;
    0 내지 2% 망간;
    0 내지 2% 바나듐;
    0 내지 2% 구리;
    0 내지 1% 규소;
    0 내지 1% 지르코늄;
    0 내지 1% 하프늄;
    0 내지 1% 레늄;
    총 0 내지 1%의 희토류 원소; 및
    니켈;
    니켈계 합금의 조성은 다음 방정식을 충족하는 것을 조건으로 하는 니켈계 합금:
    2.5 < { [Al] + 0.56x[Ti] + 0.29x[Nb] + 0.15x[Ta] } < 3.4
    5 < { [Mo] + 0.52x[W] } < 10
    0.8 ≤ { [Nb] + 0.51x[Ta] } ≤ 2.4.
  18. 제17항에 있어서, 니켈계 합금의 총 중량을 기준으로 한 중량 백분율로 다음을 포함하는 니켈계 합금:
    1.7% 내지 2.4% 알루미늄;
    0.5% 내지 1.3% 티타늄;
    1.7% 내지 2.9% 탄탈륨;
    17% 내지 21% 크롬;
    7% 내지 18% 코발트;
    6% 내지 9.5% 몰리브덴;
    0 내지 1% 텅스텐;
    0 내지 0.5% 니오븀;
    0 내지 0.2% 탄소;
    0 내지 0.05% 붕소;
    0 내지 1.5% 철;
    0 내지 2% 망간;
    0 내지 2% 바나듐;
    0 내지 2% 구리;
    0 내지 1% 규소;
    0 내지 1% 지르코늄;
    0 내지 1% 하프늄;
    0 내지 1% 레늄;
    총 0 내지 1%의 희토류 원소; 및
    티타늄.
  19. 제18항에 있어서, 니켈계 합금의 조성이 다음을 충족하는 것을 조건으로 하는 니켈계 합금:
    2.6 < { [Al] + 0.56x[Ti] + 0.29x[Nb] + 0.15x[Ta] } < 3.3
    6 < { [Mo] + 0.52x[W] } < 10
    0.8 ≤ { [Nb] + 0.51x[Ta] } ≤ 1.7.
  20. 니켈계 합금의 총 중량을 기준으로 한 중량 백분율로 다음으로 구성되는 니켈계 합금:
    1.6% 내지 3% 알루미늄;
    0.3% 내지 1.5% 티타늄;
    1.5% 내지 4% 탄탈륨;
    16% 내지 23% 크롬;
    5% 내지 20% 코발트;
    4% 내지 10% 몰리브덴;
    0 내지 5% 텅스텐;
    0 내지 1.2% 니오븀;
    0 내지 0.5% 탄소;
    0 내지 0.1% 붕소;
    0 내지 5% 철;
    0 내지 2% 망간;
    0 내지 2% 바나듐;
    0 내지 2% 구리;
    0 내지 1% 규소;
    0 내지 1% 지르코늄;
    0 내지 1% 하프늄;
    0 내지 1% 레늄;
    총 0 내지 1%의 희토류 원소;
    니켈; 및
    불순물.
  21. 제20항에 있어서, 니켈계 합금의 조성이 다음을 충족하는 것을 조건으로 하는 니켈계 합금:
    2.5 < { [Al] + 0.56x[Ti] + 0.29x[Nb] + 0.15x[Ta] } < 3.4
    5 < { [Mo] + 0.52x[W] } < 10
    0.8 ≤ { [Nb] + 0.51x[Ta] } ≤ 2.4.
  22. 제20항에 있어서, 여기서 알루미늄 함량이 니켈계 합금의 총 중량을 기준으로 한 중량 백분율로 1.6% 내지 2.7%인 니켈계 합금.
  23. 제20항에 있어서, 여기서 티타늄 함량이 니켈계 합금의 총 중량을 기준으로 한 중량 백분율로 0.4% 내지 1.4%인 니켈계 합금.
  24. 제20항에 있어서, 여기서 탄탈륨 함량이 니켈계 합금의 총 중량을 기준으로 한 중량 백분율로 1.6% 내지 3%인 니켈계 합금.
  25. 제20항에 있어서, 니켈계 합금의 총 중량을 기준으로 한 중량 백분율로 다음으로 구성되는 니켈계 합금:
    1.6% 내지 2.7% 알루미늄;
    0.4% 내지 1.4% 티타늄;
    1.6% 내지 3% 탄탈륨;
    17% 내지 21% 크롬;
    6% 내지 19% 코발트;
    5% 내지 10% 몰리브덴;
    0 내지 3% 텅스텐;
    0 내지 0.9% 니오븀;
    0 내지 0.2% 탄소;
    0 내지 0.05% 붕소;
    0 내지 3% 철;
    0 내지 2% 망간;
    0 내지 2% 바나듐;
    0 내지 2% 구리;
    0 내지 1% 규소;
    0 내지 1% 지르코늄;
    0 내지 1% 하프늄;
    0 내지 1% 레늄;
    총 0 내지 1%의 희토류 원소;
    티타늄; 및
    불순물.
  26. 제25항에 있어서, 니켈계 합금의 조성이 다음을 충족하는 것을 조건으로 하는 니켈계 합금:
    2.6 < { [Al] + 0.56x[Ti] + 0.29x[Nb] + 0.15x[Ta] } < 3.3
    6 < { [Mo] + 0.52x[W] } < 10
    0.8 ≤ { [Nb] + 0.51x[Ta] } ≤ 1.7.
  27. 제20항에 있어서, 니켈계 합금의 총 중량을 기준으로 한 중량 백분율로 다음으로 구성되는 니켈계 합금:
    1.7% 내지 2.4% 알루미늄;
    0.5% 내지 1.3% 티타늄;
    1.7% 내지 2.9% 탄탈륨;
    17% 내지 21% 크롬;
    7% 내지 18% 코발트;
    6% 내지 9.5% 몰리브덴;
    0 내지 1% 텅스텐;
    0 내지 0.5% 니오븀;
    0 내지 0.2% 탄소;
    0 내지 0.05% 붕소;
    0 내지 1.5% 철;
    0 내지 2% 망간;
    0 내지 2% 바나듐;
    0 내지 2% 구리;
    0 내지 1% 규소;
    0 내지 1% 지르코늄;
    0 내지 1% 하프늄;
    0 내지 1% 레늄;
    총 0 내지 1%의 희토류 원소;
    티타늄; 및
    불순물.
  28. 제27항에 있어서, 니켈계 합금의 조성이 다음을 충족하는 것을 조건으로 하는 니켈계 합금:
    2.7 < { [Al] + 0.56x[Ti] + 0.29x[Nb] + 0.15x[Ta] } < 3.3
    6 < { [Mo] + 0.52x[W] } < 9.5
    0.8 ≤ { [Nb] + 0.51x[Ta] } ≤ 1.5.
  29. 다음을 포함하는 니켈계 합금을 포함하는 제조물품:
    1.6% 내지 3% 알루미늄;
    0.3% 내지 1.5% 티타늄;
    1.5% 내지 4% 탄탈륨;
    16% 내지 23% 크롬;
    5% 내지 20% 코발트;
    4% 내지 10% 몰리브덴;
    0 내지 1.2% 니오븀;
    0 내지 5% 텅스텐;
    니켈; 및
    불순물.
  30. 제29항에 있어서, 포일, 시트, 플레이트, 와이어, 빌렛, 슬래브, 주조물, 분말, 열 교환기, 가스 터빈 전이 덕트, 및 부가적으로 제조된 부품으로 구성되는 군으로부터 선택되는 제조물품.
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