JPH05263178A - 高強度ニオブ合金の製造方法及びニオブ合金 - Google Patents
高強度ニオブ合金の製造方法及びニオブ合金Info
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- JPH05263178A JPH05263178A JP6068692A JP6068692A JPH05263178A JP H05263178 A JPH05263178 A JP H05263178A JP 6068692 A JP6068692 A JP 6068692A JP 6068692 A JP6068692 A JP 6068692A JP H05263178 A JPH05263178 A JP H05263178A
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Abstract
(57)【要約】
【構成】 主にＡ１５結晶構造を有するＮｂ3Ａｌ金属
間化合物粉末と高融点遷移金属元素の単体粉末を混合す
る工程と、その混合物を溶解、加熱することなく機械的
に合金化して主構成相を成すＡ１５型金属間化合物Ｎｂ
3Ａｌ相中に高融点遷移金属元素を固溶させる工程と、
を含むニオブ合金の製造方法。 【効果】 高温強度、靭性の優れたニオブ合金が得ら
れ、さらにそのニオブ合金を用いて１２００℃以上でも
使用できる高強度耐熱部品の製造ができるので、エネル
ギ−機器の高効率化、航空宇宙機器の飛躍的性能向上が
期待できる。
間化合物粉末と高融点遷移金属元素の単体粉末を混合す
る工程と、その混合物を溶解、加熱することなく機械的
に合金化して主構成相を成すＡ１５型金属間化合物Ｎｂ
3Ａｌ相中に高融点遷移金属元素を固溶させる工程と、
を含むニオブ合金の製造方法。 【効果】 高温強度、靭性の優れたニオブ合金が得ら
れ、さらにそのニオブ合金を用いて１２００℃以上でも
使用できる高強度耐熱部品の製造ができるので、エネル
ギ−機器の高効率化、航空宇宙機器の飛躍的性能向上が
期待できる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、通常の溶融凝固法や粉
末焼結法では、組成が均一で特性の安定した化合物の合
成が困難であるような、高融点遷移金属元素を含むＮ金
属間化合物Ｎｂ3Ａｌ基多元系のニオブ合金の製造方法
及びニオブ合金更にガスタービンブレードに関する。
末焼結法では、組成が均一で特性の安定した化合物の合
成が困難であるような、高融点遷移金属元素を含むＮ金
属間化合物Ｎｂ3Ａｌ基多元系のニオブ合金の製造方法
及びニオブ合金更にガスタービンブレードに関する。
【０００２】
【従来の技術】現在、Ｎｉ基超合金にかわる種々の高融
点材料が検討されているが、これらの材料の中で、高温
強度が高く延性付与が期待できる高融点金属間化合物が
注目されており、有望なものがその問題点とともに次の
文献に報告されている。ステータス アンド プログノ
シス フォー オルターナティブ エンジン マテリア
ル、ジェー. アール. スティーブン エトアル. ス
ーパーアロイ、1988、P193.（Status and prognosis fo
r alternative engine materials J.R.Stephans et al.
,Superalloy, 1988,p193.）である。この中でも特に、
２０００℃近い高融点に起因する高温強度、比較的低い
比重、変形がある程度期待できるＡ１５型結晶構造、の
３点から、Ｎｂ3ＡｌがＮｉ基超合金に替わる超高温用
耐熱材料として注目されている。
点材料が検討されているが、これらの材料の中で、高温
強度が高く延性付与が期待できる高融点金属間化合物が
注目されており、有望なものがその問題点とともに次の
文献に報告されている。ステータス アンド プログノ
シス フォー オルターナティブ エンジン マテリア
ル、ジェー. アール. スティーブン エトアル. ス
ーパーアロイ、1988、P193.（Status and prognosis fo
r alternative engine materials J.R.Stephans et al.
,Superalloy, 1988,p193.）である。この中でも特に、
２０００℃近い高融点に起因する高温強度、比較的低い
比重、変形がある程度期待できるＡ１５型結晶構造、の
３点から、Ｎｂ3ＡｌがＮｉ基超合金に替わる超高温用
耐熱材料として注目されている。
【０００３】しかしながら、この化合物は、８００℃以
下で極めて脆く、耐酸化性の悪さとともに、そのことが
実用化への最大の妨げの一つとなっている。今後Ｎｂ3
Ａｌ基合金を幅広い形で実用化するためには、脆性を大
きく改善しなければならない。
下で極めて脆く、耐酸化性の悪さとともに、そのことが
実用化への最大の妨げの一つとなっている。今後Ｎｂ3
Ａｌ基合金を幅広い形で実用化するためには、脆性を大
きく改善しなければならない。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】上記従来技術では、Ｎ
ｂ3Ａｌ合金の脆性が改善されておらず、実用材料とし
ては不十分であった。第三元素としてＣｒ、Ｔｉを１〜
２０at％添加することによりＮｂ3Ａｌ合金の脆性があ
る程度改善されるが、同時に強度低下を伴い、超高温耐
熱材料としての魅力を低下させる。脆性改善のために
は、ある程度の強度低下は免れないと考えられるが、で
きるだけ強度低下を伴わなずに脆性を改善するような第
三元素の選択が重要である。Ｎｂと同じｂｃｃ構造を持
つＺｒ、Ｍｏ、Ｈｆ、Ｔａ、Ｗ等の高融点遷移金属は、
原子間の結合エネルギーが大きいことから、Ａ１５相中
に固溶されている場合でも大きく強度低下を起こさない
と考えられる。しかしながら、このような高融点の第三
元素を含んだＮｂ−Ａｌ基合金の製造方法として、通常
の溶融法及び粉末冶金方法を適用することは、以下の理
由により困難である。
ｂ3Ａｌ合金の脆性が改善されておらず、実用材料とし
ては不十分であった。第三元素としてＣｒ、Ｔｉを１〜
２０at％添加することによりＮｂ3Ａｌ合金の脆性があ
る程度改善されるが、同時に強度低下を伴い、超高温耐
熱材料としての魅力を低下させる。脆性改善のために
は、ある程度の強度低下は免れないと考えられるが、で
きるだけ強度低下を伴わなずに脆性を改善するような第
三元素の選択が重要である。Ｎｂと同じｂｃｃ構造を持
つＺｒ、Ｍｏ、Ｈｆ、Ｔａ、Ｗ等の高融点遷移金属は、
原子間の結合エネルギーが大きいことから、Ａ１５相中
に固溶されている場合でも大きく強度低下を起こさない
と考えられる。しかしながら、このような高融点の第三
元素を含んだＮｂ−Ａｌ基合金の製造方法として、通常
の溶融法及び粉末冶金方法を適用することは、以下の理
由により困難である。
【０００５】溶融法において、Ｎｂ、Ａｌ及び高融点第
三元素を同時に溶融させた場合、融点の低いＡｌはいち
早く沸点に達し蒸発するため、目的の組成の金属間化合
物基合金を得ることが困難である。また、たとえ目的の
化学組成の溶融合金が得られたとしても、凝固の過程で
目的とする組成以外の化合物が析出、偏析してしまい均
一な合金が得られない。さらに、元素単体粉末を混合し
て熱エネルギーによって合金化させる場合、高融点の第
三元素、例えばＺｒ、Ｍｏ、Ｈｆ、Ｔａ、Ｗ等を、Ａ１
５相中に完全に固溶させるのは困難な場合があった。
三元素を同時に溶融させた場合、融点の低いＡｌはいち
早く沸点に達し蒸発するため、目的の組成の金属間化合
物基合金を得ることが困難である。また、たとえ目的の
化学組成の溶融合金が得られたとしても、凝固の過程で
目的とする組成以外の化合物が析出、偏析してしまい均
一な合金が得られない。さらに、元素単体粉末を混合し
て熱エネルギーによって合金化させる場合、高融点の第
三元素、例えばＺｒ、Ｍｏ、Ｈｆ、Ｔａ、Ｗ等を、Ａ１
５相中に完全に固溶させるのは困難な場合があった。
【０００６】本発明の目的は、高温強度、靭性に優れ
た、高融点第三元素を含んだ金属間化合物Ｎｂ3Ａｌ相
を主構成相とするニオブ合金を、均一で組成制御された
状態で得ることのできるニオブ合金の製造方法及びニオ
ブ合金、更にそれを用いたガスタービンブレードを提供
することにある。
た、高融点第三元素を含んだ金属間化合物Ｎｂ3Ａｌ相
を主構成相とするニオブ合金を、均一で組成制御された
状態で得ることのできるニオブ合金の製造方法及びニオ
ブ合金、更にそれを用いたガスタービンブレードを提供
することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明は、主にＡ１５結晶構造を有するＮｂ3Ａｌ金
属間化合物粉末と高融点遷移金属元素の単体粉末を混合
する工程と、その混合物を溶解、加熱することなく機械
的に合金化して主構成相を成すＡ１５型金属間化合物Ｎ
ｂ3Ａｌ相中に高融点遷移金属元素を固溶させる工程
と、該合金化工程後焼結する工程と、を含む高強度ニオ
ブ合金の製造方法である。
に本発明は、主にＡ１５結晶構造を有するＮｂ3Ａｌ金
属間化合物粉末と高融点遷移金属元素の単体粉末を混合
する工程と、その混合物を溶解、加熱することなく機械
的に合金化して主構成相を成すＡ１５型金属間化合物Ｎ
ｂ3Ａｌ相中に高融点遷移金属元素を固溶させる工程
と、該合金化工程後焼結する工程と、を含む高強度ニオ
ブ合金の製造方法である。
【０００８】また本発明は、Ｎｂ2Ａｌ金属間化合物粉
末とＮｂ単体粉末および高融点遷移金属元素の単体粉末
を混合する工程と、その混合物を溶解、加熱することな
く機械的に合金化して主構成相を成すＡ１５型金属間化
合物Ｎｂ3Ａｌ相中に高融点遷移金属元素を固溶させる
工程と、該合金化工程後焼結する工程と、を含む高強度
ニオブ合金の製造方法である。
末とＮｂ単体粉末および高融点遷移金属元素の単体粉末
を混合する工程と、その混合物を溶解、加熱することな
く機械的に合金化して主構成相を成すＡ１５型金属間化
合物Ｎｂ3Ａｌ相中に高融点遷移金属元素を固溶させる
工程と、該合金化工程後焼結する工程と、を含む高強度
ニオブ合金の製造方法である。
【０００９】また本発明は、ＮｂＡｌ3金属間化合物粉
末とＮｂ単体粉末および高融点遷移金属元素の単体粉末
を混合する工程と、その混合物を溶解、加熱することな
く機械的に合金化して主構成相を成すＡ１５型金属間化
合物Ｎｂ3Ａｌ相中に高融点遷移金属元素を固溶させる
工程と、該合金化工程後焼結する工程と、を含む高強度
ニオブ合金の製造方法である。
末とＮｂ単体粉末および高融点遷移金属元素の単体粉末
を混合する工程と、その混合物を溶解、加熱することな
く機械的に合金化して主構成相を成すＡ１５型金属間化
合物Ｎｂ3Ａｌ相中に高融点遷移金属元素を固溶させる
工程と、該合金化工程後焼結する工程と、を含む高強度
ニオブ合金の製造方法である。
【００１０】また本発明は、Ｎｂ3Ａｌ、Ｎｂ2Ａｌ及び
ＮｂＡｌ3の混合相からなるＮｂ−Ａｌ二元合金粉末と
Ｎｂ単体粉末および高融点遷移金属元素の単体粉末を混
合する工程と、その混合物を溶解、加熱することなく機
械的に合金化して主構成相を成すＡ１５型金属間化合物
Ｎｂ3Ａｌ相中に高融点遷移金属元素を固溶させる工程
と、該合金化工程後焼結する工程と、を含む高強度ニオ
ブ合金の製造方法である。
ＮｂＡｌ3の混合相からなるＮｂ−Ａｌ二元合金粉末と
Ｎｂ単体粉末および高融点遷移金属元素の単体粉末を混
合する工程と、その混合物を溶解、加熱することなく機
械的に合金化して主構成相を成すＡ１５型金属間化合物
Ｎｂ3Ａｌ相中に高融点遷移金属元素を固溶させる工程
と、該合金化工程後焼結する工程と、を含む高強度ニオ
ブ合金の製造方法である。
【００１１】また本発明は、ニオブを６０〜８５原子
％、アルミニウムを１５〜４０原子％を含み、第三元素
として高融点遷移金属元素、Ｚｒ、Ｍｏ、Ｈｆ、Ｔａ、
Ｗを単体又は複合で合計１〜２０原子％含み、Ａ１５型
結晶構造を有する金属間化合物Ｎｂ3Ａｌ相を主構成相
とすることを特徴とする高強度ニオブ合金である。
％、アルミニウムを１５〜４０原子％を含み、第三元素
として高融点遷移金属元素、Ｚｒ、Ｍｏ、Ｈｆ、Ｔａ、
Ｗを単体又は複合で合計１〜２０原子％含み、Ａ１５型
結晶構造を有する金属間化合物Ｎｂ3Ａｌ相を主構成相
とすることを特徴とする高強度ニオブ合金である。
【００１２】また本発明は、翼部が、ニオブを６０〜８
５原子％、アルミニウムを１５〜４０原子％を含み、第
三元素として高融点遷移金属元素、Ｚｒ、Ｍｏ、Ｈｆ、
Ｔａ、Ｗを単体又は複合で合計１〜２０原子％含み、Ａ
１５型結晶構造を有する金属間化合物Ｎｂ3Ａｌ相を主
構成相とするニオブ合金で形成されたガスタービンブレ
ードである。
５原子％、アルミニウムを１５〜４０原子％を含み、第
三元素として高融点遷移金属元素、Ｚｒ、Ｍｏ、Ｈｆ、
Ｔａ、Ｗを単体又は複合で合計１〜２０原子％含み、Ａ
１５型結晶構造を有する金属間化合物Ｎｂ3Ａｌ相を主
構成相とするニオブ合金で形成されたガスタービンブレ
ードである。
【００１３】
【作用】本発明によるニオブ合金製造方法は、元素粉末
を溶解、加熱することなく機械的に混合することによっ
て合金化させる。このように２種以上の粉末材料を混合
機により混合して固相拡散を生じさせる合金化処理方法
は、通称ＭＡ法（Ｍechanical Ａlloying Ｍethod）と
呼ばれる。通常の粉末焼結方法では十分に拡散せず合金
化しにくいような第三元素の場合でも、本方法で行なえ
ば、高融点第三元素を含んだＮｂ3Ａｌを作製すること
が可能になる。その場合、ＭＡを行なう出発原料粉末が
Ｎｂ−Ａｌ合金粉末と第三元素粉末であることが重要で
ある。それは、Ｎｂ、Ａｌ、第三元素の粉末を出発原料
としてＭＡを行なった場合、Ｎｂ及びＡｌ粉末が、Ｎｂ
3Ａｌ合金粉末に比べて酸化しやすいことから、酸素濃
度が問題になる。金属間化合物は酸素濃度に対して非常
に敏感な機械的特性を有するので、酸素濃度の増加は好
ましくない。さらに、ＮｂとＡｌの粉末をＭＡしてもＡ
１５相のＮｂ3Ａｌ金属間化合物は生成しにくいため、
Ｎｂ、Ａｌ、第三元素の粉末を原料としたＭＡは目的に
そぐわない。本発明の本質は、第三元素を含んだＡ１５
相を含んだＮｂ3Ａｌを得るために、Ｎｂ−Ａｌの合金
粉と高融点第三元素を出発原料としてＭＡを行う点にあ
る。
を溶解、加熱することなく機械的に混合することによっ
て合金化させる。このように２種以上の粉末材料を混合
機により混合して固相拡散を生じさせる合金化処理方法
は、通称ＭＡ法（Ｍechanical Ａlloying Ｍethod）と
呼ばれる。通常の粉末焼結方法では十分に拡散せず合金
化しにくいような第三元素の場合でも、本方法で行なえ
ば、高融点第三元素を含んだＮｂ3Ａｌを作製すること
が可能になる。その場合、ＭＡを行なう出発原料粉末が
Ｎｂ−Ａｌ合金粉末と第三元素粉末であることが重要で
ある。それは、Ｎｂ、Ａｌ、第三元素の粉末を出発原料
としてＭＡを行なった場合、Ｎｂ及びＡｌ粉末が、Ｎｂ
3Ａｌ合金粉末に比べて酸化しやすいことから、酸素濃
度が問題になる。金属間化合物は酸素濃度に対して非常
に敏感な機械的特性を有するので、酸素濃度の増加は好
ましくない。さらに、ＮｂとＡｌの粉末をＭＡしてもＡ
１５相のＮｂ3Ａｌ金属間化合物は生成しにくいため、
Ｎｂ、Ａｌ、第三元素の粉末を原料としたＭＡは目的に
そぐわない。本発明の本質は、第三元素を含んだＡ１５
相を含んだＮｂ3Ａｌを得るために、Ｎｂ−Ａｌの合金
粉と高融点第三元素を出発原料としてＭＡを行う点にあ
る。
【００１４】本発明によるニオブ合金は、主としてＮｂ
とＡｌから構成されている。Ｎｂは融点２４６９℃の高
融点金属であり、材料の使用温度上昇の点で重要である
が、強度が低い。そこで、高強度を得るためにＡｌおよ
び他のＡ１５型金属間化合物形成元素を添加してＮｂ3
Ａｌで代表的に示されるＡ１５型金属間化合物をニオブ
合金中に存在させる。ここでＡ１５型金属間化合物形成
元素としてＡｌを添加することが重要である。これは、
合金中に添加されたＡｌは、部品使用時に部品表面に移
動していって、緻密な酸化皮膜を形成して部品から酸素
を遮断することにより、部品の耐酸化性を向上させる機
能を有するからである。
とＡｌから構成されている。Ｎｂは融点２４６９℃の高
融点金属であり、材料の使用温度上昇の点で重要である
が、強度が低い。そこで、高強度を得るためにＡｌおよ
び他のＡ１５型金属間化合物形成元素を添加してＮｂ3
Ａｌで代表的に示されるＡ１５型金属間化合物をニオブ
合金中に存在させる。ここでＡ１５型金属間化合物形成
元素としてＡｌを添加することが重要である。これは、
合金中に添加されたＡｌは、部品使用時に部品表面に移
動していって、緻密な酸化皮膜を形成して部品から酸素
を遮断することにより、部品の耐酸化性を向上させる機
能を有するからである。
【００１５】Ｎｂを６０〜８５at.％、Ａｌを１５〜４
０at.％含むことが、Ａ１５型金属間化合物を生成する
めに、好ましい組成である。さらに、脆性、耐酸化性の
改善のために、Ｚｒ、Ｍｏ、Ｈｆ、Ｔａ、Ｗの高融点第
三元素を合計１〜２０at.％の範囲で添加する。ここ
で、該合金を超高温耐熱材料として用いる場合には、Ａ
１５型金属間化合物が主たる構成相である必要がある。
非常に脆いσ相や、高温強度の劣るｂｃｃ相が多く析出
すると、超高温耐熱材料としての機械的性質が劣化する
恐れがあるからである。このような観点から、上記合金
の組成範囲のなかでもＮｂが７０〜８０at.％、Ａｌが
１５〜２７at.％、高融点第三元素が１〜１２at.％の範
囲が特に好ましい。これはＡ１５相の割合が全体の約７
０％以上を占める組成範囲である。Ｎｂが６０at.％以
下、Ａｌが４０at.％以上の場合には、Ｎｂ2Ａｌの組成
で代表されるようなσ相が多く析出し、材料を極端に脆
化させる。Ｎｂが８５at.％以上、Ａｌが１５at.％以下
の場合は、Ａ１５型金属間化合物がほとんど生成せず、
ｂｃｃ相が主構成相となるので高温強度、耐酸化性の点
で不適である。同様に高融点第三元素が合計２０at.％
以上の場合は、Ａ１５相が主構成相とならないので不適
である。高融点第三元素が１at.％未満の場合は添加元
素の効果がほとんど現われない。
０at.％含むことが、Ａ１５型金属間化合物を生成する
めに、好ましい組成である。さらに、脆性、耐酸化性の
改善のために、Ｚｒ、Ｍｏ、Ｈｆ、Ｔａ、Ｗの高融点第
三元素を合計１〜２０at.％の範囲で添加する。ここ
で、該合金を超高温耐熱材料として用いる場合には、Ａ
１５型金属間化合物が主たる構成相である必要がある。
非常に脆いσ相や、高温強度の劣るｂｃｃ相が多く析出
すると、超高温耐熱材料としての機械的性質が劣化する
恐れがあるからである。このような観点から、上記合金
の組成範囲のなかでもＮｂが７０〜８０at.％、Ａｌが
１５〜２７at.％、高融点第三元素が１〜１２at.％の範
囲が特に好ましい。これはＡ１５相の割合が全体の約７
０％以上を占める組成範囲である。Ｎｂが６０at.％以
下、Ａｌが４０at.％以上の場合には、Ｎｂ2Ａｌの組成
で代表されるようなσ相が多く析出し、材料を極端に脆
化させる。Ｎｂが８５at.％以上、Ａｌが１５at.％以下
の場合は、Ａ１５型金属間化合物がほとんど生成せず、
ｂｃｃ相が主構成相となるので高温強度、耐酸化性の点
で不適である。同様に高融点第三元素が合計２０at.％
以上の場合は、Ａ１５相が主構成相とならないので不適
である。高融点第三元素が１at.％未満の場合は添加元
素の効果がほとんど現われない。
【００１６】
（実施例１）以下、本発明であるＮｂ3Ａｌ金属間化合
物製造法を図１の流れ図に従って説明する。粒径１０μ
ｍ以下の主にＡ１５相からなるＮｂ3Ａｌ金属間化合物
粉末と高融点第三元素である粒径１０μｍ、純度９９．
９％以上のＴａ単体粉末を、目的とする配合組成に混合
し、遊星型ボールミルの容器に入れる。容器及び混合に
用いるボールは、タングステン、タングステンカーバイ
ド、あるいはメノウ製等の硬質な金属あるいは化合物を
用い、容器、ボールから試料への不純物の混入を防ぐ。
試料中の酸素濃度が増大すると、合金の機械的性質を大
きく劣化させるが、金属粉末は空気中で容易に酸化して
しまうので、メカニカルアロイング（ＭＡ）はグローブ
ボックスを用いて真空置換した後、不活性ガス雰囲気中
で行なう。また、原料粉末に水素還元処理等の脱酸素処
理を施すことも酸素濃度低減に有効である。混合中の試
料の異常加熱を防ぐために、容器を水冷するか、もしく
はボールミルに停止時間を設ける。例えば、１５分間ボ
ールミルを回転運動させた後に、３分間の停止時間を設
けて、それを繰り返す。ボールミルの回転速度及び回転
時間は、試料の組成、重量等の条件に依存し、その都度
適性条件を求める必要があるが、ボールミルのポットの
回転速度は１００〜７８０ｒｐｍ、ディスクが５０〜３
６０ｒｐｍ、実質回転時間は１時間〜５０時間が好まし
い範囲である。ＭＡ後の粉末はカプセルに真空封入した
後、熱間静水圧焼結（ＨＩＰ）処理をして耐熱部品に成
形する。
物製造法を図１の流れ図に従って説明する。粒径１０μ
ｍ以下の主にＡ１５相からなるＮｂ3Ａｌ金属間化合物
粉末と高融点第三元素である粒径１０μｍ、純度９９．
９％以上のＴａ単体粉末を、目的とする配合組成に混合
し、遊星型ボールミルの容器に入れる。容器及び混合に
用いるボールは、タングステン、タングステンカーバイ
ド、あるいはメノウ製等の硬質な金属あるいは化合物を
用い、容器、ボールから試料への不純物の混入を防ぐ。
試料中の酸素濃度が増大すると、合金の機械的性質を大
きく劣化させるが、金属粉末は空気中で容易に酸化して
しまうので、メカニカルアロイング（ＭＡ）はグローブ
ボックスを用いて真空置換した後、不活性ガス雰囲気中
で行なう。また、原料粉末に水素還元処理等の脱酸素処
理を施すことも酸素濃度低減に有効である。混合中の試
料の異常加熱を防ぐために、容器を水冷するか、もしく
はボールミルに停止時間を設ける。例えば、１５分間ボ
ールミルを回転運動させた後に、３分間の停止時間を設
けて、それを繰り返す。ボールミルの回転速度及び回転
時間は、試料の組成、重量等の条件に依存し、その都度
適性条件を求める必要があるが、ボールミルのポットの
回転速度は１００〜７８０ｒｐｍ、ディスクが５０〜３
６０ｒｐｍ、実質回転時間は１時間〜５０時間が好まし
い範囲である。ＭＡ後の粉末はカプセルに真空封入した
後、熱間静水圧焼結（ＨＩＰ）処理をして耐熱部品に成
形する。
【００１７】（実施例２）出発原料として、Ｎｂ3Ａｌ
金属間化合物粉末を用いずに他のＮｂ−Ａｌ合金粉末を
用いた場合の例を示す。出発原料として、Ｎｂ3Ａｌよ
りＡｌ組成の多いＮｂ−Ａｌ合金粉末を用いることは、
粉末の酸素濃度の問題を考えた場合、極めて有利であ
る。すなわち、Ｎｂ−Ａｌ合金はＡｌ組成が多い程耐酸
化性に優れるので、原料粉末中の酸素濃度もＡｌ組成が
多いほど低いと考えられるからである。出発原料として
Ｎｂ3ＡｌよりＡｌ組成の多いＮｂ−Ａｌ合金粉末を用
いた場合、高融点第三元素粉末の他に、純Ｎｂ粉末を追
加混合する。その際、全ての混合粉末の合計ニオブ組成
が６０〜８５at.％になるように純Ｎｂ粉末の量を調整
する。このような純ニオブ粉末の追加混合をＭＡ法によ
って、Ｎｂ3Ａｌ以外のＮｂ−Ａｌ合金粉末を出発原料
とした場合でも、高温強度、靭性に優れたＮｂ3Ａｌ金
属間化合物基合金を得ることができる。
金属間化合物粉末を用いずに他のＮｂ−Ａｌ合金粉末を
用いた場合の例を示す。出発原料として、Ｎｂ3Ａｌよ
りＡｌ組成の多いＮｂ−Ａｌ合金粉末を用いることは、
粉末の酸素濃度の問題を考えた場合、極めて有利であ
る。すなわち、Ｎｂ−Ａｌ合金はＡｌ組成が多い程耐酸
化性に優れるので、原料粉末中の酸素濃度もＡｌ組成が
多いほど低いと考えられるからである。出発原料として
Ｎｂ3ＡｌよりＡｌ組成の多いＮｂ−Ａｌ合金粉末を用
いた場合、高融点第三元素粉末の他に、純Ｎｂ粉末を追
加混合する。その際、全ての混合粉末の合計ニオブ組成
が６０〜８５at.％になるように純Ｎｂ粉末の量を調整
する。このような純ニオブ粉末の追加混合をＭＡ法によ
って、Ｎｂ3Ａｌ以外のＮｂ−Ａｌ合金粉末を出発原料
とした場合でも、高温強度、靭性に優れたＮｂ3Ａｌ金
属間化合物基合金を得ることができる。
【００１８】本発明の製造方法によるＮｂ−２５at.％
Ａｌ−１０at.％Ｚｒ合金のＨＩＰ成形後の断面組織お
よび従来方法で得た同組成の試料の断面組織を観察した
結果、従来方法では、Ｎｂ3Ａｌ金属間化合物マトリッ
クス中にＺｒリッチ相の析出物が観察される。従って、
高融点第三元素であるＺｒの大部分はＮｂ3Ａｌ金属間
化合物中に固溶していないことが分かった。一方、本発
明による製造法では、従来法に見られるようなＺｒリッ
チ相の析出は認められず、高融点第三元素Ｚｒは、Ｎｂ
3Ａｌ金属間化合物マトリックス中に完全に固溶してい
ることが分かった。そのことによって高温強度、靭性に
優れた、高融点第三元素を含むＮｂ3Ａｌ金属間化合物
基合金を得ることが可能になる。
Ａｌ−１０at.％Ｚｒ合金のＨＩＰ成形後の断面組織お
よび従来方法で得た同組成の試料の断面組織を観察した
結果、従来方法では、Ｎｂ3Ａｌ金属間化合物マトリッ
クス中にＺｒリッチ相の析出物が観察される。従って、
高融点第三元素であるＺｒの大部分はＮｂ3Ａｌ金属間
化合物中に固溶していないことが分かった。一方、本発
明による製造法では、従来法に見られるようなＺｒリッ
チ相の析出は認められず、高融点第三元素Ｚｒは、Ｎｂ
3Ａｌ金属間化合物マトリックス中に完全に固溶してい
ることが分かった。そのことによって高温強度、靭性に
優れた、高融点第三元素を含むＮｂ3Ａｌ金属間化合物
基合金を得ることが可能になる。
【００１９】（実施例３）耐熱部品として、ガスタ−ビ
ン動翼に用いた場合には、本発明材の表面に耐環境性コ
−ティング処理をして用いる。この場合、従来のＮｉ基
超合金製動翼での使用ガス温度よりも高いガス温度で使
用できるので、ガスタ−ビン性能を大きく向上させるこ
とが可能になる。
ン動翼に用いた場合には、本発明材の表面に耐環境性コ
−ティング処理をして用いる。この場合、従来のＮｉ基
超合金製動翼での使用ガス温度よりも高いガス温度で使
用できるので、ガスタ−ビン性能を大きく向上させるこ
とが可能になる。
【００２０】また、薄板化して宇宙往環機やスペ−スプ
レ−ン等の宇宙関連機体材料や、自動車エンジン用のタ
−ボチャ−ジャ−等の交通輸送機器の高温部材として使
用できる。場合も部材の表面にアルミナ等の耐酸化性に
優れた材料をコーティングして用いる。
レ−ン等の宇宙関連機体材料や、自動車エンジン用のタ
−ボチャ−ジャ−等の交通輸送機器の高温部材として使
用できる。場合も部材の表面にアルミナ等の耐酸化性に
優れた材料をコーティングして用いる。
【００２１】
【発明の効果】本発明によれば、高温強度、靭性の優れ
たニオブ合金が得られ、さらにそのニオブ合金を用いて
１２００℃以上でも使用できる高強度耐熱部品の製造が
できるので、該耐熱部品を用いた高温関連機器の性能向
上、及び開発が可能になるという効果がある。
たニオブ合金が得られ、さらにそのニオブ合金を用いて
１２００℃以上でも使用できる高強度耐熱部品の製造が
できるので、該耐熱部品を用いた高温関連機器の性能向
上、及び開発が可能になるという効果がある。
【図１】本発明であるニオブ合金の製造方法の流れ図で
ある。
ある。
Claims (6)
- 【請求項１】 主にＡ１５結晶構造を有するＮｂ3Ａｌ
金属間化合物粉末と高融点遷移金属元素の単体粉末の混
合物を機械的に合金化して主構成相を成すＡ１５型金属
間化合物Ｎｂ3Ａｌ相中に高融点遷移金属元素を固溶さ
せる工程と、該合金化工程後焼結する工程と、を含む高
強度ニオブ合金の製造方法。 - 【請求項２】 Ｎｂ2Ａｌ金属間化合物粉末とＮｂ単体
粉末および高融点遷移金属元素の単体粉末の混合物を機
械的に合金化して主構成相を成すＡｌ５型金属間化合物
Ｎｂ3Ａｌ相中に高融点遷移金属元素を固溶させる工程
と、該合金化工程後焼結する工程と、を含む高強度ニオ
ブ合金の製造方法。 - 【請求項３】 ＮｂＡｌ3金属間化合物粉末とＮｂ単体
粉末および高融点遷移金属元素の単体粉末の混合物を機
械的に合金化して主構成相を成すＡｌ５型金属間化合物
Ｎｂ3Ａｌ相中に高融点遷移金属元素を固溶させる工程
と、該合金化工程後焼結する工程と、を含む高強度ニオ
ブ合金の製造方法。 - 【請求項４】 Ｎｂ3Ａｌ、Ｎｂ2Ａｌ及びＮｂＡｌ3の
混合相からなるＮｂ−Ａｌ二元合金粉末とＮｂ単体粉末
および高融点遷移金属元素の単体粉末の混合物を機械的
に合金化して主構成相を成すＡｌ５型金属間化合物Ｎｂ
3Ａｌ相中に高融点遷移金属元素を固溶させる工程と、
該合金化工程後焼結する工程と、を含む高強度ニオブ合
金の製造方法。 - 【請求項５】 ニオブを６０〜８５原子％、アルミニウ
ムを１５〜４０原子％を含み、第三元素として高融点遷
移金属元素、Ｚｒ、Ｍｏ、Ｈｆ、Ｔａ、Ｗを単体又は複
合で合計１〜２０原子％含み、Ａ１５型結晶構造を有す
る金属間化合物Ｎｂ3Ａｌ相を主構成相とすることを特
徴とする高強度ニオブ合金。 - 【請求項６】 翼部が、ニオブを６０〜８５原子％、ア
ルミニウムを１５〜４０原子％を含み、第三元素として
高融点遷移金属元素、Ｚｒ、Ｍｏ、Ｈｆ、Ｔａ、Ｗを単
体又は複合で合計１〜２０原子％含み、Ａ１５型結晶構
造を有する金属間化合物Ｎｂ3Ａｌ相を主構成相とする
ニオブ合金で形成されたガスタービンブレード。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6068692A JPH05263178A (ja) | 1992-03-17 | 1992-03-17 | 高強度ニオブ合金の製造方法及びニオブ合金 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6068692A JPH05263178A (ja) | 1992-03-17 | 1992-03-17 | 高強度ニオブ合金の製造方法及びニオブ合金 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05263178A true JPH05263178A (ja) | 1993-10-12 |
Family
ID=13149440
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6068692A Pending JPH05263178A (ja) | 1992-03-17 | 1992-03-17 | 高強度ニオブ合金の製造方法及びニオブ合金 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05263178A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH06122935A (ja) * | 1992-10-09 | 1994-05-06 | Nippon Steel Corp | Ｎｂ３ Ａｌ基金属間化合物 |
| JPH07252554A (ja) * | 1994-03-14 | 1995-10-03 | Natl Res Inst For Metals | Ｎｂ−Ａｌ系合金の高温酸化抑制方法と そのＮｂ−Ａｌ系合金 |
| JP2007210032A (ja) * | 2006-02-09 | 2007-08-23 | General Electric Co <Ge> | ニオブ基部品から中子を除去する方法 |
-
1992
- 1992-03-17 JP JP6068692A patent/JPH05263178A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH06122935A (ja) * | 1992-10-09 | 1994-05-06 | Nippon Steel Corp | Ｎｂ３ Ａｌ基金属間化合物 |
| JPH07252554A (ja) * | 1994-03-14 | 1995-10-03 | Natl Res Inst For Metals | Ｎｂ−Ａｌ系合金の高温酸化抑制方法と そのＮｂ−Ａｌ系合金 |
| JP2007210032A (ja) * | 2006-02-09 | 2007-08-23 | General Electric Co <Ge> | ニオブ基部品から中子を除去する方法 |
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