JPH02200752A - ニオブ基高温用合金 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 【発明の分野】

この発明は一般的には高温４１１造用合金及び成型品に
関し、より詳細にはニオブ基を有し、４種類の合金元素
を添加した合金に関する。ここに、ニオブ基とは、合金
の主要成分がニオブであることを言う。

【発明の背景】

高温度で高強度を有する金属には数多くの用途がある０
本発明による合金の特徴の一つは、高温度での高強度の
外に、７　、２〜８　、２　ｇ　／　ｃ　ｒｒｒ　’（
ｇ／ｃｅ）という適度の密度を具備するということであ
る。 高温用合金および特に、高温度で高強度を有する合金の
分野では、これら合金で構成できる実地用途を決定づる
数多くの重要事項がある。その−っは、合金を使用しな
ければならない環境に対する合金の適合性である。その
環境が大気中である場合、この重要事項は合金の酸化ま
たは耐酸化性の問題になる。 もう一つの考慮すべき事項は合金の密度である。 高温用に一般的に使用されている合金のグループの一つ
に鉄基、ニッケル基およびコバルト基超合金のグループ
がある０本明細書で使用する“基°゛という用語は、合
金の主要成分がそれぞれ鉄、ニッケルまたはコバルトで
あることをいう、これら超合金の密度は、８〜９ｇ／ｃ
ｃ程度で、比較的大きい、高温度で高強度を有するが、
密度の充分に小さい合金を提供するために、従来から研
究開発努力がなされてきた０本発明による合金は中位の
低密度を有している。 この分野で使用される既存の金属候補材は分類すること
ができるが、第１図にこのようなグループ化の例をグラ
フで示す。 第１図は、多くの合金類について密度と使用温度の関係
を示したグラフである。 これらの合金は、低温用／低密度のアルミニウム合金か
ら高温用／高密度のニオブ基合金までの範囲に亘ってい
る。 第１図について説明する９図中の縦座標は合金の密度で
、横座標は航空機エンジン用に合金が有用な構造用特性
を保持できる最高温度である０図中の先行技術の合金に
ついて密度と使用温度が低下する順に考察する。 第１図において、最大の密度と最高の使用温度を有する
材料は、ｒＮｂ−基」とマークした包絡線に囲まれた合
金で、図の上部右手コーナーに記載されている。密度の
範囲は、８．７から９．７ｇ　／　ｃ　ｃで、使用温度
は２２００’Ｆ未満から約２６００’Ｆまでの範囲にあ
る。 さらに第１図について説明すると、先行技術の鉄基、ニ
ッケル基およびコバルト基超合金のグループはその次に
密度が大きく、使用可能温度範囲は約５００Ｆから約２
２００１’；’に及んでい番。 先行技術の合金で次に密度の小さいグループはチタン基
合金である０図から明らかなように、これらチタン基合
金は、超合金よりも密度は著しく小さく、使用温度は約
２００″Ｆ′から約９００″Ｆの範囲で、かなり低い。 最後の、最も密度の小さい先行技術の合金グループはア
ルミニウム基台金である４図から明らかなように、これ
らアルミニウム基合金は一般的に密度はかなり小さく、
また融点が低いために使用可能温度範囲も比較的低い。 新規な合金群を追加して図示しである。これらの合金の
密度は、チタン基合金よりも大きいが、全体的には超合
金よりも小さい、しかし、これらの合金の有用温度範囲
は超合金の温度範囲を越えている。これらの温度と密度
の範囲は、ニオブ基で構成された本発明の合金の温度お
よび密度の範囲を包含している。

【発明の概要】

従って、本発明の目的は、重量の割合に高温度で充分な
強度を有する合金を提供することである。 また本発明の他の目的は、高温用途に現在使用されてい
る構造部材の重量を削減することにある。 さらに本発明の他の目的は、高温度で高強度が要求され
る場合に利用できる合金を提供することである。 本発明の他の目的の一部は次、に詳述する説明の中で明
瞭になり、また１部は指摘されるだろう。 広義には、本発明の以上のような目的は、下記の添加元
素を有するニオブ基合金を提供することによって達成で
きる。 （この頁以下余白） 本明細書で使用している“主要残部゛という語句は、合
金の残部には、ニオブの他に、性質上および／量的にも
合金の利点に悪影響を与えない少量の不純物および不可
避的に混入する元素を包含していることを意味する。 ［作用１ 第１図に−）いてさらに説明する０本発明による合金の
密度と使用温度は、図中にプロットした斜線部内にある
。この合金の密度は鉄基、ニラゲル基およびコバルト基
超合金の密度にほぼ等しいかあるいは可成り小さくなる
可能性がある。これら合金の使用温度は超合金の使用温
度のＥ限を越えており、約２０００’Ｆから２５００’
Ｆ以」二に及んでいる０合金そのものと合金の諸性質を
以下の実施例で検討イる。

【実施例】

以下の説明は、添付の図面を参照すれば明瞭に理解でき
るだろう。 （実施例１．および２） 本発明による組成を有すると共に、密度が７２　ｇ　／
　ｃ　ｖｎ　’と８−２ｇ／ｃｍ’である３種類の合金
を調製した。これら合金の組成を第１表に記載する。 第１表 試料は水冷炉でアーク溶解して調製した。さらに、通常
の引張試験用棒を試料から作製した。実施した試１験の
結果を以下に検討する。 実施例１の合金は９８０℃で試験したが、この試験温度
で４４ｋｓ　ｉの抗張力を有することが判った。しかし
この合金は測定し得る延性は示さなかった。延性がない
理由として、比較的アルミニウムの４度が高いこと、特
に、合金組成中のアルミニウムの溶解度に対してアルミ
ニウムの濃度が比較的高いことか推定された。 次に実施例２については、この合金から作製した試験用
棒も同様に試験に供した。９８０℃での試験では抗張力
は２０．ｉ、に、ｓｉであったが、この場合も延性をほ
とんど示さなかった。１２００℃における棒の試験では
耐力は１７．８ｋｓ１で、伸びは２６％を示した。これ
は、１２００℃では非常に有意な強度である。このよう
な高温強度が得られる当該低密度合金組成物はまことに
独特な合金である。 しかしながら、本発明の好ましい合金組成物は高温でも
低温度でも、強度特性は多少低いが、ある程度の延性を
有する組成物である。これら合金組成物におけるアルミ
ニウムの濃度は低い。 同様に、この発明の好ましい合金組成物は、チタンの濃
度の高い合金である。その理由は、高濃度のチタンの存
在はアルミニウムの溶解度に有利に作用し、高濃度のア
ルミニウムを有する合金はより望ましい延性レベルを具
備しているからである。 従って、望ましいあるいは好ましい組成物は以下に示す
概略の合金元素含有量を有するものである。 （この頁以下余白） 第 表 上表より明らかなように、高レベルのチタンと低レベル
のアルミニウムを意図している。この点については、ア
ルミニウムの濃度の高い合金は、チタンのみを低濃度に
すべさではない、１５原子％もの高チタンを有する実施
例２の合金は、アルミニウムが第２表に記載した範囲内
にあれば更に望ましい合金になるだろう、好ましい合金
は、４〜１０原子％のアルミニウム濃度にすると共に、
チタンの濃度がそれに応じて高くして構成できる。 アルミニウムの好ましい範囲は、組成りに記載されてい
る４〜７原子％である。好ましい組成りのチタン濃度は
１２〜工８原子％と高いことが注目される。

【図面の簡単な説明】

第１図は、多くの合金類について密度と使用温度の関係
を示したグラフである。 出願人　　ゼネラルエレクトリックカンバニイ復代理人
　弁理士　鴨　１）朝　雄

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）ニオブが５４〜８４原子％、ハフニウムが４〜１
   ０原子％、アルミニウムが４〜１０原子％、チタンが５
   〜１８原子％およびクロムが３〜８原子％の組成からな
   り、高温度で高強度を有するニオブ基高温用合金。
2. （２）アルミニウムが前記組成範囲の下限にありチタン
   が前記組成範囲の上限にある請求項１に記載の合金。
3. （３）ニオブが６２〜７７原子％、ハフニウムが４〜７
   原子％、アルミニウムが４〜７原子％、チタンが１２〜
   １８原子％およびクロムが３〜６原子％の組成からなり
   、高温度で高強度を有するニオブ基高温用合金。
4. （４）アルミニウムが前記組成範囲の下限にあり、チタ
   ンが前記組成範囲の上限にある請求項３に記載の合金。