JPH04280938A - Ｎｉ基超合金部材の製造方法 - Google Patents
Ｎｉ基超合金部材の製造方法Info
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- JPH04280938A JPH04280938A JP4369691A JP4369691A JPH04280938A JP H04280938 A JPH04280938 A JP H04280938A JP 4369691 A JP4369691 A JP 4369691A JP 4369691 A JP4369691 A JP 4369691A JP H04280938 A JPH04280938 A JP H04280938A
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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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、高温における強度，靭
性もしくは耐熱性や耐食性などに優れていることが要求
される素材，部品ないしは製品、例えば航空機エンジン
のタービン部材や原子炉容器内の締結ボルト等の耐熱も
しくは耐食部材として利用するのに適したＮｉ基超合金
部材を製造するのに利用されるＮｉ基超合金部材の製造
方法に関するものである。
性もしくは耐熱性や耐食性などに優れていることが要求
される素材，部品ないしは製品、例えば航空機エンジン
のタービン部材や原子炉容器内の締結ボルト等の耐熱も
しくは耐食部材として利用するのに適したＮｉ基超合金
部材を製造するのに利用されるＮｉ基超合金部材の製造
方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】近年、ジェットエンジンやガスタービン
などの動力機関においては、その高性能化および高効率
化などのために、タービン各部の高温化が不可欠となっ
ており、このような高温化に耐えうるタービン部材の開
発が求められるようになっている。
などの動力機関においては、その高性能化および高効率
化などのために、タービン各部の高温化が不可欠となっ
ており、このような高温化に耐えうるタービン部材の開
発が求められるようになっている。
【０００３】この種のタービン部材に要求される特性は
、高温での遠心力に耐えうる優れたクリープ破断強度，
疲労強度ならびに靭性，高温燃焼ガス雰囲気に対する耐
熱性や耐食性などである。
、高温での遠心力に耐えうる優れたクリープ破断強度，
疲労強度ならびに靭性，高温燃焼ガス雰囲気に対する耐
熱性や耐食性などである。
【０００４】このような用途に適する材料としては、従
来より、Ｎｉ基超合金が多く採用されており、溶製した
Ｎｉ基超合金の溶湯を鋳造して製造するようにしていた
。
来より、Ｎｉ基超合金が多く採用されており、溶製した
Ｎｉ基超合金の溶湯を鋳造して製造するようにしていた
。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
Ｎｉ基超合金部材の鋳造による製造に際しては、Ｎｉ基
超合金溶湯の凝固条件を格別コントロールすることなし
に鋳造を行っていたため、鋳造組織には、凝固偏析によ
って、（Ｆｅ，Ｃｒ，Ｎｉ）２ （Ｍｏ，Ｔｉ，Ｎｂ）
であらわされる六方晶の金属間化合物であるＬａｖｅｓ
（ラーベス）相がデンドライト境界に形成されることが
あり、このようなＬａｖｅｓ相が形成されたときにはＮ
ｉ基超合金部材の延性等が低下することがあるという問
題点があり、このような問題点を解決することが課題と
して存在していた。
Ｎｉ基超合金部材の鋳造による製造に際しては、Ｎｉ基
超合金溶湯の凝固条件を格別コントロールすることなし
に鋳造を行っていたため、鋳造組織には、凝固偏析によ
って、（Ｆｅ，Ｃｒ，Ｎｉ）２ （Ｍｏ，Ｔｉ，Ｎｂ）
であらわされる六方晶の金属間化合物であるＬａｖｅｓ
（ラーベス）相がデンドライト境界に形成されることが
あり、このようなＬａｖｅｓ相が形成されたときにはＮ
ｉ基超合金部材の延性等が低下することがあるという問
題点があり、このような問題点を解決することが課題と
して存在していた。
【０００６】
【発明の目的】本発明は、上記した従来の課題を解決す
るためになされたもので、鋳造により製造されたＮｉ基
超合金部材（素材，部品，製品等）の延性等の低下を防
止し、延性等のより一層の向上をはかることが可能であ
るＮｉ基超合金部材を製造できるようにすることを目的
としている。
るためになされたもので、鋳造により製造されたＮｉ基
超合金部材（素材，部品，製品等）の延性等の低下を防
止し、延性等のより一層の向上をはかることが可能であ
るＮｉ基超合金部材を製造できるようにすることを目的
としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明に係わるＮｉ基超
合金部材の製造方法は、Ｎｉ基超合金部材を鋳造により
製造するに際し、Ｎｉ基超合金溶湯の凝固速度Ｒｃｍ／
ｈと、凝固界面の温度勾配Ｇ℃／ｃｍとの関係が、Ｇ／
Ｒ≧０．５℃・ｈ／ｃｍ２ を満足する状態で鋳造を行
う構成としたことを特徴としており、実施態様において
は、Ｎｉ基超合金溶湯の凝固速度Ｒｃｍ／ｈと、凝固界
面の温度勾配Ｇ℃／ｃｍとの関係が、Ｇ／Ｒ≧１．０℃
・ｈ／ｃｍ２ を満足する状態で鋳造を行う構成とした
ことを特徴としており、同じく実施態様においては、Ｎ
ｉ基超合金が単結晶用合金である構成としたり、あるい
は等軸晶用合金ないしは一方向凝固柱状晶用合金である
構成としたことを特徴としており、同じく実施態様にお
いては、Ｎｉ基超合金が、 Ｃｒ：１１〜２３重量％、 Ｔｉ：０．５〜４．０重量％、 を必須元素として含み、 Ｃｏ：２０重量％以下、 Ｗ：６重量以下％およびＭｏ：１０重量％以下のうちの
１種または２種、 Ｎｂ：１．０〜６．５重量％、 Ｔａ：２．０重量％以下、 Ａｌ：０．２〜４．０重量％、 Ｆｅ：３７重量％以下、 を選択元素として含み、残部Ｎｉおよび不純物よりなる
構成としたり、あるいは単結晶化の場合を考慮して粒界
強化元素等の規定を緩めて、 Ｃ：０．１５重量％以下、 Ｂ：０．０１重量％以下、 Ｚｒ：０．３０％重量％以下、 に規制した構成としたことを特徴としており、上記した
Ｎｉ基超合金部材の製造方法に係わる発明の構成を前述
した従来の課題を解決するための手段としている。
合金部材の製造方法は、Ｎｉ基超合金部材を鋳造により
製造するに際し、Ｎｉ基超合金溶湯の凝固速度Ｒｃｍ／
ｈと、凝固界面の温度勾配Ｇ℃／ｃｍとの関係が、Ｇ／
Ｒ≧０．５℃・ｈ／ｃｍ２ を満足する状態で鋳造を行
う構成としたことを特徴としており、実施態様において
は、Ｎｉ基超合金溶湯の凝固速度Ｒｃｍ／ｈと、凝固界
面の温度勾配Ｇ℃／ｃｍとの関係が、Ｇ／Ｒ≧１．０℃
・ｈ／ｃｍ２ を満足する状態で鋳造を行う構成とした
ことを特徴としており、同じく実施態様においては、Ｎ
ｉ基超合金が単結晶用合金である構成としたり、あるい
は等軸晶用合金ないしは一方向凝固柱状晶用合金である
構成としたことを特徴としており、同じく実施態様にお
いては、Ｎｉ基超合金が、 Ｃｒ：１１〜２３重量％、 Ｔｉ：０．５〜４．０重量％、 を必須元素として含み、 Ｃｏ：２０重量％以下、 Ｗ：６重量以下％およびＭｏ：１０重量％以下のうちの
１種または２種、 Ｎｂ：１．０〜６．５重量％、 Ｔａ：２．０重量％以下、 Ａｌ：０．２〜４．０重量％、 Ｆｅ：３７重量％以下、 を選択元素として含み、残部Ｎｉおよび不純物よりなる
構成としたり、あるいは単結晶化の場合を考慮して粒界
強化元素等の規定を緩めて、 Ｃ：０．１５重量％以下、 Ｂ：０．０１重量％以下、 Ｚｒ：０．３０％重量％以下、 に規制した構成としたことを特徴としており、上記した
Ｎｉ基超合金部材の製造方法に係わる発明の構成を前述
した従来の課題を解決するための手段としている。
【０００８】本発明に係わるＮｉ基超合金部材の製造方
法では、Ｎｉ基超合金溶湯の凝固速度Ｒｃｍ／ｈと、凝
固界面の温度勾配Ｇ℃／ｃｍとの関係が、Ｇ／Ｒ≧０．
５℃・ｈ／ｃｍ２ 、より望ましくはＧ／Ｒ≧１．０℃
・ｈ／ｃｍ２ を満足する状態にして鋳造を行うように
しているが、この理由は、上記Ｇ／Ｒの値が０．５℃・
ｈｃｍ２ よりも小さいと、鋳造組織において、凝固偏
析によって、（Ｆｅ，Ｃｒ，Ｎｉ）２ （Ｍｏ，Ｔｉ，
Ｎｂ）であらわされる六方晶の金属間化合物であるＬａ
ｖｅｓ（ラーベス）相がデンドライト境界に形成される
可能性が大きくなり、この結果、Ｌａｖｅｓ相の形成に
より延性等の低下などという不具合が生じるようになる
ためである。
法では、Ｎｉ基超合金溶湯の凝固速度Ｒｃｍ／ｈと、凝
固界面の温度勾配Ｇ℃／ｃｍとの関係が、Ｇ／Ｒ≧０．
５℃・ｈ／ｃｍ２ 、より望ましくはＧ／Ｒ≧１．０℃
・ｈ／ｃｍ２ を満足する状態にして鋳造を行うように
しているが、この理由は、上記Ｇ／Ｒの値が０．５℃・
ｈｃｍ２ よりも小さいと、鋳造組織において、凝固偏
析によって、（Ｆｅ，Ｃｒ，Ｎｉ）２ （Ｍｏ，Ｔｉ，
Ｎｂ）であらわされる六方晶の金属間化合物であるＬａ
ｖｅｓ（ラーベス）相がデンドライト境界に形成される
可能性が大きくなり、この結果、Ｌａｖｅｓ相の形成に
より延性等の低下などという不具合が生じるようになる
ためである。
【０００９】また、本発明に係わるＮｉ基超合金部材の
製造方法においては、Ｎｉ基超合金が単結晶用合金であ
るようにすることも必要に応じて望ましく、あるいは従
来より多用されている等軸晶用合金や一方向凝固柱状晶
用合金であるようにすることもできる。
製造方法においては、Ｎｉ基超合金が単結晶用合金であ
るようにすることも必要に応じて望ましく、あるいは従
来より多用されている等軸晶用合金や一方向凝固柱状晶
用合金であるようにすることもできる。
【００１０】このような前者に示した単結晶用Ｎｉ基超
合金よりなる単結晶体は、従来の普通鋳造等軸晶合金や
一方向凝固柱状晶合金と異なり、粒界がないために融点
直下で溶体化処理することが可能であり、凝固偏析を完
全に除去したγ相（不規則面心立方格子よりなるマトリ
ックス合金相），γ´相（Ｌ１２ 型規則格子よりなる
金属間化合物相）ならびにγ´´相（ＤＯ２２型規則格
子よりなる金属間化合物相）からなる均質組織を得るこ
とができるものとなっているので、高温でのクリープ破
断強度や疲労強度を低下させることなく耐熱性や耐食性
をより一層向上させることが可能である点で有利なもの
となる。
合金よりなる単結晶体は、従来の普通鋳造等軸晶合金や
一方向凝固柱状晶合金と異なり、粒界がないために融点
直下で溶体化処理することが可能であり、凝固偏析を完
全に除去したγ相（不規則面心立方格子よりなるマトリ
ックス合金相），γ´相（Ｌ１２ 型規則格子よりなる
金属間化合物相）ならびにγ´´相（ＤＯ２２型規則格
子よりなる金属間化合物相）からなる均質組織を得るこ
とができるものとなっているので、高温でのクリープ破
断強度や疲労強度を低下させることなく耐熱性や耐食性
をより一層向上させることが可能である点で有利なもの
となる。
【００１１】本発明に係わるＮｉ基超合金部材の製造方
法において適用されるＮｉ基超合金としては、例えば、
Ｎｉマトリックス中にＣｒ，Ｃｏ，Ｍｏ，Ｗ，Ｎｂ，Ｔ
ａ，Ｔｉ，Ａｌ等を含有させたものがあり、商品名とし
ては、Ｉｎｃｏｌｏｙ，Ｉｎｃｏｎｅｌ，Ｍ２５２，Ｎ
ｉｍｏｎｉｃ，Ｐｙｒｏｍｅｔ，Ｒｅｆｒａｃｔｏｒｙ
，Ｒｅｎｅ，Ｕｄｉｍｅｔ，Ｕｎｉｔｅｍｐ，Ｗａｓｐ
ａｌｏｙなどと称されるものがある。
法において適用されるＮｉ基超合金としては、例えば、
Ｎｉマトリックス中にＣｒ，Ｃｏ，Ｍｏ，Ｗ，Ｎｂ，Ｔ
ａ，Ｔｉ，Ａｌ等を含有させたものがあり、商品名とし
ては、Ｉｎｃｏｌｏｙ，Ｉｎｃｏｎｅｌ，Ｍ２５２，Ｎ
ｉｍｏｎｉｃ，Ｐｙｒｏｍｅｔ，Ｒｅｆｒａｃｔｏｒｙ
，Ｒｅｎｅ，Ｕｄｉｍｅｔ，Ｕｎｉｔｅｍｐ，Ｗａｓｐ
ａｌｏｙなどと称されるものがある。
【００１２】そして、具体的な合金組成例としては、次
に例示する化学成分組成を有するものが用いられる。
に例示する化学成分組成を有するものが用いられる。
【００１３】Ｃｒ：１１〜２３重量％
Ｃｒは合金の高温における耐熱性や耐食性を改善するの
に有効な元素であり、このような効果を得るためには１
１重量％以上とすることが望ましい。そして、Ｃｒ含有
量の増加に伴ってその効果は大きくなるが、多くなりす
ぎると固溶強化元素の固溶限を下げるとともに、脆化相
であるＴＣＰ相が析出して高温強度を害することがある
ため、２３重量％以下とすることが望ましい。
に有効な元素であり、このような効果を得るためには１
１重量％以上とすることが望ましい。そして、Ｃｒ含有
量の増加に伴ってその効果は大きくなるが、多くなりす
ぎると固溶強化元素の固溶限を下げるとともに、脆化相
であるＴＣＰ相が析出して高温強度を害することがある
ため、２３重量％以下とすることが望ましい。
【００１４】Ｃｏ：２０重量％以下
ＣｏはＮｉ基超合金部材の耐熱性や耐食性を向上させる
のに有効な元素であるので、２０重量％以下の範囲で含
有させることも望ましい。
のに有効な元素であるので、２０重量％以下の範囲で含
有させることも望ましい。
【００１５】Ｗ：６重量％以下およびＭｏ：１０重量％
以下のうちの１種または２種 Ｗ，Ｍｏはマトリックスであるγ相に主として固溶し、
固溶強化によりクリープ強度および疲労強度を高めるの
に有効な元素である。そして、このような効果を十分に
得る必要があるときにはＷは１．０重量％以上，Ｍｏは
２．５重量％以上とすることが望ましい。しかし、Ｗ，
Ｍｏは部材の高温における耐食性を低下させたり、針状
のα−（Ｗ，Ｍｏ）が析出してクリープ強度，疲労強度
および靭性を低下させたりすることがあるため、Ｗは６
重量％以下、Ｍｏは１０重量％以下とすることが望まし
い。
以下のうちの１種または２種 Ｗ，Ｍｏはマトリックスであるγ相に主として固溶し、
固溶強化によりクリープ強度および疲労強度を高めるの
に有効な元素である。そして、このような効果を十分に
得る必要があるときにはＷは１．０重量％以上，Ｍｏは
２．５重量％以上とすることが望ましい。しかし、Ｗ，
Ｍｏは部材の高温における耐食性を低下させたり、針状
のα−（Ｗ，Ｍｏ）が析出してクリープ強度，疲労強度
および靭性を低下させたりすることがあるため、Ｗは６
重量％以下、Ｍｏは１０重量％以下とすることが望まし
い。
【００１６】Ｎｂ：１．０〜６．５重量％Ｔａ：２．０
重量％以下 Ｎｂ，Ｔａは、γ´相およびγ相´´に［Ｎｉ３ （Ａ
ｌ，Ｎｂ，Ｔａ）］の形で固溶して固溶強化することに
より、クリープ強度や疲労強度を向上させるが、このよ
うな効果を得る必要があるときにはＮｂ量を１．０重量
％以上とすることが望ましい。しかし、多すぎるとクリ
ープ強度，疲労強度を低下させる傾向となるのでＮｂは
６．５重量％以下、Ｔａは２．０重量％以下とすること
が望ましい。
重量％以下 Ｎｂ，Ｔａは、γ´相およびγ相´´に［Ｎｉ３ （Ａ
ｌ，Ｎｂ，Ｔａ）］の形で固溶して固溶強化することに
より、クリープ強度や疲労強度を向上させるが、このよ
うな効果を得る必要があるときにはＮｂ量を１．０重量
％以上とすることが望ましい。しかし、多すぎるとクリ
ープ強度，疲労強度を低下させる傾向となるのでＮｂは
６．５重量％以下、Ｔａは２．０重量％以下とすること
が望ましい。
【００１７】Ｔｉ：０．５〜４．０重量％Ｔｉはγ´相
およびγ´´相に［Ｎｉ３ （Ａｌ，Ｔｉ）］の形で固
溶することにより固溶強化するほか、合金の高温におけ
る耐食性を改善する効果があるので０．５重量％以上含
有させることも望ましい。しかし、多量に添加すると、
耐食性が劣化する傾向となるため、４．０重量％以下と
することが望ましい。
およびγ´´相に［Ｎｉ３ （Ａｌ，Ｔｉ）］の形で固
溶することにより固溶強化するほか、合金の高温におけ
る耐食性を改善する効果があるので０．５重量％以上含
有させることも望ましい。しかし、多量に添加すると、
耐食性が劣化する傾向となるため、４．０重量％以下と
することが望ましい。
【００１８】Ａｌ：０．２〜４．０重量％Ａｌは析出強
化相であるγ´相［Ｎｉ３ Ａｌ］の構成元素であり、
Ａｌ添加による効果を得る必要があるときには０．２〜
４．０重量％の範囲とすることが望ましい。
化相であるγ´相［Ｎｉ３ Ａｌ］の構成元素であり、
Ａｌ添加による効果を得る必要があるときには０．２〜
４．０重量％の範囲とすることが望ましい。
【００１９】Ｆｅ：３７重量％以下
ＦｅはＮｉの代替元素として添加しうる元素であり、３
７重量％まではＮｉ基超合金の特性を大きく劣化させる
ことなしに含有させることが可能である。
７重量％まではＮｉ基超合金の特性を大きく劣化させる
ことなしに含有させることが可能である。
【００２０】Ｃ：０．１５重量％以下
Ｂ：０．０１重量％以下
Ｚｒ：０．３０重量％以下
これらの元素は従来の普通鋳造等軸晶合金および一方向
凝固柱状晶合金において粒界強化元素として用いられる
元素であるが、単結晶化した場合にはこれらの粒界強化
元素は必要なく、むしろ次に示すように有害元素となる
ため、適宜規制することも望ましい。
凝固柱状晶合金において粒界強化元素として用いられる
元素であるが、単結晶化した場合にはこれらの粒界強化
元素は必要なく、むしろ次に示すように有害元素となる
ため、適宜規制することも望ましい。
【００２１】Ｃは炭化物（ＴｉＣ，ＮｂＣ，ＴａＣ等）
を形成し、塊状に析出する。この炭化物は、合金の融点
に比べて溶融温度が低く、合金の融点直下で行う溶体化
処理では局部溶融を起こすため、容体化処理温度を上げ
ることができず、単結晶の容体化温度範囲を狭くするの
で、単結晶化する場合にはＣを０．１５重量％以下とす
ることも望ましい。
を形成し、塊状に析出する。この炭化物は、合金の融点
に比べて溶融温度が低く、合金の融点直下で行う溶体化
処理では局部溶融を起こすため、容体化処理温度を上げ
ることができず、単結晶の容体化温度範囲を狭くするの
で、単結晶化する場合にはＣを０．１５重量％以下とす
ることも望ましい。
【００２２】Ｂはホウ化物［（Ｃｒ，Ｎｉ，Ｔｉ，Ｍｏ
）３ Ｂ２］を形成し、合金の粒界に析出する。ホウ化
物も炭化物と同様に合金の融点に比べ低融点であり、単
結晶の溶体化処理温度を低下させ、溶体化処理温度範囲
を狭くするので、単結晶化する場合にはＢを０．０１重
量％以下とすることも望ましい。
）３ Ｂ２］を形成し、合金の粒界に析出する。ホウ化
物も炭化物と同様に合金の融点に比べ低融点であり、単
結晶の溶体化処理温度を低下させ、溶体化処理温度範囲
を狭くするので、単結晶化する場合にはＢを０．０１重
量％以下とすることも望ましい。
【００２３】Ｚｒは合金の固相線温度を下げ、凝固温度
範囲を広くするため、単結晶化に対し有害であるので、
単結晶化する場合にはＺｒを０．３０重量％以下とする
ことも望ましい。
範囲を広くするため、単結晶化に対し有害であるので、
単結晶化する場合にはＺｒを０．３０重量％以下とする
ことも望ましい。
【００２４】本発明に係わるＮｉ基超合金部材の製造方
法は、上記したＮｉ基超合金が適用されうるものであり
、例えば、Ｉｎｃｏｎｅｌ系合金に適用する場合に、Ｉ
ｎｃｏｎｅｌ７１８をベースにしかつ単結晶化の場合を
考慮して粒界強化元素等の規定を緩めた合金を考慮した
ときには、Ｃｒ：１５．０〜２３．０重量％、Ｍｏ：２
．５〜３．５重量％、Ｎｂ：４．５〜５．５重量％、Ｔ
ｉ：０．５〜１．５重量％、Ａｌ：０．２〜０．９重量
％、Ｆｅ：１３．０〜２５．０重量％、Ｔａ：１．０重
量％以下、Ｚｒ：０．３重量％以下、Ｃ：０．１５重量
％以下、Ｂ：０．０１重量％以下、残部Ｎｉおよび不純
物よりなるＮｉ基超合金を用いることができる。
法は、上記したＮｉ基超合金が適用されうるものであり
、例えば、Ｉｎｃｏｎｅｌ系合金に適用する場合に、Ｉ
ｎｃｏｎｅｌ７１８をベースにしかつ単結晶化の場合を
考慮して粒界強化元素等の規定を緩めた合金を考慮した
ときには、Ｃｒ：１５．０〜２３．０重量％、Ｍｏ：２
．５〜３．５重量％、Ｎｂ：４．５〜５．５重量％、Ｔ
ｉ：０．５〜１．５重量％、Ａｌ：０．２〜０．９重量
％、Ｆｅ：１３．０〜２５．０重量％、Ｔａ：１．０重
量％以下、Ｚｒ：０．３重量％以下、Ｃ：０．１５重量
％以下、Ｂ：０．０１重量％以下、残部Ｎｉおよび不純
物よりなるＮｉ基超合金を用いることができる。
【００２５】
【発明の作用】本発明に係わるＮｉ基超合金部材の製造
方法によれば、Ｎｉ基超合金部材を鋳造により製造する
に際し、Ｎｉ基超合金溶湯の凝固速度Ｒｃｍ／ｈと、凝
固界面の温度勾配Ｇ℃／ｃｍとの関係が、Ｇ／Ｒ≧０．
５℃・ｈ／ｃｍ２ を満足する状態で鋳造を行う構成と
し、凝固界面の温度勾配Ｇに対して合金溶湯の凝固速度
Ｒが大きくなり過ぎないようにしたから、鋳造後の組織
において凝固偏析により延性低下等の原因となる有害な
Ｌａｖｅｓ相がデンドライト境界に形成されがたくなく
なるので、Ｎｉ基超合金部材の延性等がより一層向上し
たものとなる。
方法によれば、Ｎｉ基超合金部材を鋳造により製造する
に際し、Ｎｉ基超合金溶湯の凝固速度Ｒｃｍ／ｈと、凝
固界面の温度勾配Ｇ℃／ｃｍとの関係が、Ｇ／Ｒ≧０．
５℃・ｈ／ｃｍ２ を満足する状態で鋳造を行う構成と
し、凝固界面の温度勾配Ｇに対して合金溶湯の凝固速度
Ｒが大きくなり過ぎないようにしたから、鋳造後の組織
において凝固偏析により延性低下等の原因となる有害な
Ｌａｖｅｓ相がデンドライト境界に形成されがたくなく
なるので、Ｎｉ基超合金部材の延性等がより一層向上し
たものとなる。
【００２６】
【実施例】この実施例では、真空誘導溶解によって表１
に示す化学成分組成のＮｉ基超合金を用意した。
に示す化学成分組成のＮｉ基超合金を用意した。
【００２７】
【表１】
【００２８】次に、上記Ｎｉ基超合金素材を切り出して
直径２０ｍｍの単結晶用鋳型に入れ、真空誘導溶解を行
った後、鋳造に際して一方向凝固させて単結晶体を製作
したが、この鋳造に際して、凝固速度Ｒｃｍ／ｈと、凝
固界面の温度勾配Ｇ℃／ｃｍとの関係で表わされる凝固
条件をコントロールした。
直径２０ｍｍの単結晶用鋳型に入れ、真空誘導溶解を行
った後、鋳造に際して一方向凝固させて単結晶体を製作
したが、この鋳造に際して、凝固速度Ｒｃｍ／ｈと、凝
固界面の温度勾配Ｇ℃／ｃｍとの関係で表わされる凝固
条件をコントロールした。
【００２９】この結果、凝固条件とＬａｖｅｓ相との関
係は、図１に示すごとくであった。
係は、図１に示すごとくであった。
【００３０】図１に示すように、Ｇ／Ｒの値が小さくな
るとＬａｖｅｓ相の生成量が増加する傾向にあることが
認められ、Ｇ／Ｒ≧０．５°Ｃ・ｈ／ｃｍ２ とするこ
とによって、Ｌａｖｅｓ相が２体積％以下となり、従来
の凝固条件をコントロールしない場合に比べて延性をお
よそ２０％向上させることができることが認められた。
るとＬａｖｅｓ相の生成量が増加する傾向にあることが
認められ、Ｇ／Ｒ≧０．５°Ｃ・ｈ／ｃｍ２ とするこ
とによって、Ｌａｖｅｓ相が２体積％以下となり、従来
の凝固条件をコントロールしない場合に比べて延性をお
よそ２０％向上させることができることが認められた。
【００３１】また、本発明に係わるＮｉ基超合金部材の
製造方法は、単結晶化させる場合だけでなく、等軸晶や
一方向凝固柱状晶組織とする場合にも上記Ｇ／Ｒの鋳造
条件とすることによって延性の向上を実現できることが
認められた。
製造方法は、単結晶化させる場合だけでなく、等軸晶や
一方向凝固柱状晶組織とする場合にも上記Ｇ／Ｒの鋳造
条件とすることによって延性の向上を実現できることが
認められた。
【００３２】
【発明の効果】本発明に係わるＮｉ基超合金部材の製造
方法では、Ｎｉ基超合金部材を鋳造により製造するに際
し、Ｎｉ基超合金溶湯の凝固速度Ｒｃｍ／ｈと、凝固界
面の温度勾配Ｇ℃／ｃｍとの関係が、Ｇ／Ｒ≧０．５℃
・ｈ／ｃｍ２ を満足する状態で鋳造を行うようにした
から、Ｎｉ基超合金部材（素材，部品，製品等）の延性
等をより一層向上させたものとすることが可能であると
いう著しく優れた効果がもたらされる。
方法では、Ｎｉ基超合金部材を鋳造により製造するに際
し、Ｎｉ基超合金溶湯の凝固速度Ｒｃｍ／ｈと、凝固界
面の温度勾配Ｇ℃／ｃｍとの関係が、Ｇ／Ｒ≧０．５℃
・ｈ／ｃｍ２ を満足する状態で鋳造を行うようにした
から、Ｎｉ基超合金部材（素材，部品，製品等）の延性
等をより一層向上させたものとすることが可能であると
いう著しく優れた効果がもたらされる。
【図１】Ｎｉ基超合金溶湯の凝固速度Ｒ（ｃｍ／ｈ）と
凝固界面の温度勾配Ｇ（°Ｃ／ｃｍ）との比であるＧ／
Ｒ（°Ｃ・ｈ／ｃｍ２ ）とＬａｖｅｓ相の形成量との
関係を調べた結果を例示するグラフである。
凝固界面の温度勾配Ｇ（°Ｃ／ｃｍ）との比であるＧ／
Ｒ（°Ｃ・ｈ／ｃｍ２ ）とＬａｖｅｓ相の形成量との
関係を調べた結果を例示するグラフである。
Claims (5)
- 【請求項１】 Ｎｉ基超合金部材を鋳造により製造す
るに際し、Ｎｉ基超合金溶湯の凝固速度Ｒｃｍ／ｈと、
凝固界面の温度勾配Ｇ℃／ｃｍとの関係が、Ｇ／Ｒ≧０
．５℃・ｈ／ｃｍ２ を満足する状態で鋳造を行うこと
を特徴とするＮｉ基超合金部材の製造方法。 - 【請求項２】 Ｎｉ基超合金溶湯の凝固速度Ｒｃｍ／
ｈと、凝固界面の温度勾配Ｇ℃／ｃｍとの関係が、Ｇ／
Ｒ≧１．０℃・ｈ／ｃｍ２ を満足する状態で鋳造を行
う請求項１に記載のＮｉ基超合金部材の製造方法。 - 【請求項３】 Ｎｉ基超合金が単結晶用合金である請
求項１または２に記載のＮｉ基超合金部材の製造方法。 - 【請求項４】 Ｎｉ基超合金が、 Ｃｒ：１１〜２３重量％、 Ｔｉ：０．５〜４．０重量％、を必須元素として含み、
Ｃｏ：２０重量％以下、 Ｗ：６重量％以下およびＭｏ：１０重量％以下のうちの
１種または２種、 Ｎｂ：１．０〜６．５重量％、 Ｔａ：２．０重量％以下、 Ａｌ：０．２〜４．０重量％、 Ｆｅ：３７重量％以下、を選択元素として含み、残部Ｎ
ｉおよび不純物よりなる請求項１，２または３に記載の
Ｎｉ基超合金部材の製造方法。 - 【請求項５】不純物中において、 Ｃ：０．１５重量％以下、 Ｂ：０．０１重量％以下、 Ｚｒ：０．３０重量％以下、 に規制した請求項４に記載のＮｉ基超合金部材の製造方
法。
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| JP03043696A JP3084764B2 (ja) | 1991-03-08 | 1991-03-08 | Ｎｉ基超合金部材の製造方法 |
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