JPH0361344A - ニッケル‐アルミニウム合金‐タイプの金属間化合物をベースとする指向性凝固の為の、室温での高い粘靭性を持つ酸化安定性で耐蝕性の高温合金 - Google Patents

ニッケル‐アルミニウム合金‐タイプの金属間化合物をベースとする指向性凝固の為の、室温での高い粘靭性を持つ酸化安定性で耐蝕性の高温合金

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JPH0361344A
JPH0361344A JP2195082A JP19508290A JPH0361344A JP H0361344 A JPH0361344 A JP H0361344A JP 2195082 A JP2195082 A JP 2195082A JP 19508290 A JP19508290 A JP 19508290A JP H0361344 A JPH0361344 A JP H0361344A
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JP
Japan
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atomic
temperature
alloy
atoms
room temperature
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Pending
Application number
JP2195082A
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English (en)
Inventor
Mohamed Nazmy
モハメド・ナズミ
Markus Staubli
マルクス・シュタウブリ
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
ABB Asea Brown Boveri Ltd
ABB AB
Original Assignee
ABB Asea Brown Boveri Ltd
Asea Brown Boveri AB
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Publication date
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Pending legal-status Critical Current

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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22CALLOYS
    • C22C19/00Alloys based on nickel or cobalt
    • C22C19/03Alloys based on nickel or cobalt based on nickel

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  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Turbine Rotor Nozzle Sealing (AREA)
  • Powder Metallurgy (AREA)
  • Coating By Spraying Or Casting (AREA)

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】 [技術分野1 指向性凝固に適し且つ普通のニッケルベースの超合金を
補助する金属間化合物を基礎とする酸化安定性で耐蝕性
の高温合金。
本発明は耐熱性および酸化安定性を向上させる別の添加
物を含む、金属間化合物のN1Jfをベースとする合金
を開発することおよび改善することに関する。
狭義には、ニッケルーアルごニウム合金−タイプの金属
間化合物をベースとする指向性凝固の為の室温で高い粘
靭性の酸化安定性で耐蝕性の高温合金に関する。
[従来技術1 金属間化合物のNi3A 1は、構造材料として中ぐら
いの温度領域において興味を起こさせものと見なされて
いる若干の興味ある性質を有している。これには、超合
金に比べて低いその密度が属している。存在する状態で
のその工業的利用性には既に、その脆弱性および不十分
な耐蝕性という問題がある。前者は確かに硼素の添加に
よって改善され、その際比較的高い強度値が達成される
[C,T、Liu等、“構造的用途の為のニッケルーア
ルミニウム合金(Nickel Aluminides
for 5tructural use)″、Jour
nal of Metals 。
1986年5月、第3〜20頁参照1゜しかるに、この
方法はベルト状物を製造する際に非常に早い冷却速度を
使用してすら実質的に使用できない結果をもたらす。
Ni3A 1に基づくこの種の合金の耐蝕性および酸化
安定性は珪素またはクロムの添加によって改善すること
ができる[M、W、Gruenling und R,
Bauer、“耐蝕性高温被覆物中での珪素の役割(T
he role of 5ilicon in cor
rosion resistanthigh temp
erature coating)″、Th1n Fi
ln+s、第95巻、1982、第3〜20頁参照1゜
一般に、珪素の合金化はクロムのそれよりも流行し得る
方法である。何故ならば同時に生じる金属間化合物のN
i:+SiがN1zA i中に完全に混和し得るからで
ある。要するに同形の状態であることが大切である。こ
の場合別の不所望の相は生じない[Sh。
uichi 0chiai等、”Ni3/f!、 Ni
3Ga 、 Ni3SiおよびNi、Geの合金化挙動
(Alloying behaviourofNi3A
l;N1zGa;N1zSi and Ni3Ge)”
、Acta Met。
、第32巻、No、2、第289頁、1984] 。
しかしながらNis^l並びに上記の変性された合金の
耐熱性は、金属間化合物に関する刊行物(N、S、5r
oloff、 ”整理された合金−物理金属学および構
造的用途[0rdered alloys−physi
calmetallugy and 5trtuctu
ral applications’Internat
ional metals review)、第29巻
、No。
3.1984、第123〜135頁参照]から判る通り
、だ不十分である。
殊に珪素は高温合金の被覆物において保護酸化物を生じ
る表面層の耐蝕性および耐酸化性を向上させることは公
知である。更に、拡大された実験がされた[F、Fit
zerおよびJ、Schlichtingl“高温合金
の為のクロム、アルミニウム、および珪素含有被覆物(
Coating containing chromi
um aluminium、 and 5ilicon
 for high tenperature all
oys)” 、 H3gh temperature 
corr。
5ion+National association
 of corrosion engineers、テ
キサス州ヒユーストン、カルフォルニア、サンジエゴ、
1981年3月2〜6、第604〜614頁参照1゜ この公知の変性Ni3A I!材料の性質は、このもの
から使用可能な材料を製造する為には、工業的要求を未
だ満足していない。このことは特に耐熱性および高温耐
蝕性(硫化に対する耐久性)並びに室温での延性および
粘靭性に関して言える。それ故にこの種の材料を更に開
発しそして改良することが要求されている。
[発明が解決しようとする課題1 本発明の課題は、指向性凝固に適し且つ他の添加物を含
み、実質的にニッケルーアルミニウム合金−タイプの金
属間化合物より成る、高い酸化安定性及び耐蝕性、特に
高温での硫化に対しての高い酸化安定性及び耐蝕性およ
び同時に400〜800°Cの温度範囲での高い耐熱性
を有すると共に室温での高い粘靭性を持つ合金を提供す
ることである。この合金は400〜700℃の温度領域
で少なくとも900 MPaの熱間流動限界(Warm
f Iiessgrenze)および少なくとも950
MPaの熱間引張強度(WarlIlzugfesti
gkeit)を有するべきである。更にこのものは、殊
に室温で高い延性および粘靭性を有するべきである。室
温での機械的性質は少なくとも以下の値を達成する。べ
きである: 延伸限界−700MPa 引張強度= 900 MPa 伸び率 ・ 4χ [発明の構成] この課題は、最初に記載した高温合金が以下の組成: Aj!=10〜20原子χ Si  = 0.5〜8原子2 Nb=2〜10原子2 B=0.1〜2原子2 Ni  ・ 残量 を有し、但し、Af、 Si、 NbおよびBの合計が
最高25原子2の値であり、そして少なくとも90容量
Xまでが金属開用N1Jjl!、 Ni:+Siおよび
Ni、Nbの混合物より成ることを特徴とすることによ
って解決される。
本発明を、添付の図面を用いて説明する実施例によって
更に詳細に説明する。
図面は、ニッケルルアルミニウム合金−タイブの金属間
化合物をベースとする新規の合金の流動限界および引張
強度を説明するグラフである。
図中、温度T (”C)を関数として流動限界δ。、2
および引張強度δs (MPa)をグラフで示したもの
である。曲線1は17.5原子2のAl、2原子XノS
i、4原子! (7)Nb、0.5原子Z ノBおよび
残量のNiより成る新規の合金の流動限界の経過である
。このものは約500″Cの温度で1100 MPa以
上の極大を達する。700°Cでは流動限界は未だ95
0 MPaであり、800″Cでは未だ800MPa以
上である。曲線2は同じ合金の引張強度の経過を示して
いる。その値は室温での950 MPaから500 ”
Cでの1130 PMa以上に上昇し、700°Cでは
970 MPaにそして800’Cでは860 MPa
に低下する。
実施例−り二 真空炉中で以下の組成の合金を溶融する:Al・17.
5原子χ Si  =  2  原子χ Nb  =  4  原子2 B ・0.5  原子χ Ni  ・ 残量 この溶融物を鋳造の為に注ぎ出して、約140開の直径
、約160 mmの高さの鋳造未完成品を得る。この未
完成品を真空下に約15 n+mの直径および約140
 mraの長さの棒状の状態で強制的に指向性凝固させ
る。
この棒状物を更に熱処理せずに直接的に引張試験体に加
工する。試験温度を関数として延伸限界および引張強度
に付いて達成された値を曲線lおよび2に示した。室温
で、7zの伸び率が測定された。従ってこの材料は金属
間化合物の為に、破壊されるまでに著しく変形し得る。
それと共に、殊に、室温で要求される比較的に高い延性
および粘靭性の条件を満足し得た。
尖胤明4: 実施例1と同様に以下の合金を真空下に溶融した: Al=20  原子2 Si  ・ 1 原子χ Nb  ・ 3 原子2 B ・0.2  原子2 Ni  =  残量 二の溶融物を実施例1におけるのと正確に同じに注ぎ出
し、真空下に再び溶融しそして棒状物の状態で指向性凝
固させた。このようにして製造された棒状物は実施例1
のそれと同じ寸法を有している。強度値は図のものに匹
敵し得る。更に、最大値は若干低い温度(500°Cの
僅か下)にずれた。
実遊艷[土− 以下の合金を真空下に溶融した: //!=15  原子2 Si  =  3  原子2 Nb  =  6  原子χ B=0.5  原子χ Ni  =  残量 指向性凝固した棒状物の製造および引張試験は実施例1
と同様に行った。強度値はこの実施例の場合も同じ大き
さの領域にあった。更に最大値は若干低い温度(約60
0″C)にずれた。
夫施員」辷 真空状態で溶融した合金は以下の組成を有している: Al= 11  原子χ Si  =  5  原子χ Nb  =  8  原子χ B ・0.5  原子χ Ni  ・ 残量 実施例1と正確に同様に実施した。強度値は実施例1の
其に比較して僅かに高い。最大値は約700°Cの温度
の所にあった。
本発明は実施例に制限されるものではない。
ニッケルーアル藁ニウム合金−タイブの金属間化合物を
ベースとする指向性凝固の為の室温での高い粘靭性を持
つ酸化安定性で耐蝕性の高温合金は、原則として以下の
組成; ^乏=10〜20原子χ 5i=0.5〜B原子2 Nb  ・ 2〜10原子χ B ・0.1〜2原子χ Ni  =  残量 を有し、但し、^1..Si、 NbおよびBの合計が
最高25原子2の値である。このものは、少なくとも9
0容1xまテノ金属開用NiJ I!、、N1xSiお
よびNi3Nb混合物を含む。Siは高温耐蝕性に有利
に作用するが、Nbは耐熱性を向上させそしてその最大
値を高温の方にずらせる。室温での延性は比較的に高い
。このことは熱的機械の製造の際に構成部材を据えつけ
る際におよび運転開始の際に有利に作用する。
【図面の簡単な説明】
図面は本発明の高温合金の一実施形態について、温度(
T″C)を関数として流動限界δ。、2および引張強度
δ、 (MPa)をグラフで示したものである。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1)ニッケル−アルミニウム合金−タイプの金属間化合
    物をベースとする指向性凝固の為の室温での高い粘靭性
    を持つ酸化安定性で耐蝕性の高温合金において、以下の
    組成: Al=10〜20原子% Si=0.5〜8原子% Nb=2〜10原子% B=0.1〜2原子% Ni=残量 を有し、但し、Al、Si、NbおよびBの合計が最高
    25原子%の値であり、そして少なくとも90容量%ま
    でが金属間相Ni_3Al、Ni_3SiおよびNi_
    3Nbの混合物より成ることを特徴とする、上記高温合
    金。 2)以下の組成 Al=17.5原子% Si=2原子% Nb=4原子% B=0.5原子% Ni=残量 を有する請求項1に記載の高温合金。 3)以下の組成 Al=20原子% Si=1原子% Nb=3原子% B=0.2原子% Ni=残量 を有する請求項1に記載の高温合金。 4)以下の組成 Al=15原子% Si=3原子% Nb=6原子% B=0.5原子% Ni=残量 を有する請求項1に記載の高温合金。 5)以下の組成 Al=11原子% Si=5原子% Nb=8原子% B=0.5原子% Ni=残量 を有する請求項1に記載の高温合金。
JP2195082A 1989-07-26 1990-07-25 ニッケル‐アルミニウム合金‐タイプの金属間化合物をベースとする指向性凝固の為の、室温での高い粘靭性を持つ酸化安定性で耐蝕性の高温合金 Pending JPH0361344A (ja)

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CH2789/89-5 1989-07-26
CH2789/89A CH678633A5 (ja) 1989-07-26 1989-07-26

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EP (1) EP0410252A1 (ja)
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CA (1) CA2021718A1 (ja)
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PL (1) PL286050A1 (ja)
RU (1) RU1831511C (ja)

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PL286050A1 (en) 1991-06-03
EP0410252A1 (de) 1991-01-30
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CA2021718A1 (en) 1991-01-27
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