JPS61264146A - タ−ビン羽根超合金 - Google Patents
タ−ビン羽根超合金Info
- Publication number
- JPS61264146A JPS61264146A JP61056020A JP5602086A JPS61264146A JP S61264146 A JPS61264146 A JP S61264146A JP 61056020 A JP61056020 A JP 61056020A JP 5602086 A JP5602086 A JP 5602086A JP S61264146 A JPS61264146 A JP S61264146A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- alloy
- alloy body
- aluminum
- molybdenum
- tungsten
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C32/00—Non-ferrous alloys containing at least 5% by weight but less than 50% by weight of oxides, carbides, borides, nitrides, silicides or other metal compounds, e.g. oxynitrides, sulfides, whether added as such or formed in situ
- C22C32/001—Non-ferrous alloys containing at least 5% by weight but less than 50% by weight of oxides, carbides, borides, nitrides, silicides or other metal compounds, e.g. oxynitrides, sulfides, whether added as such or formed in situ with only oxides
- C22C32/0015—Non-ferrous alloys containing at least 5% by weight but less than 50% by weight of oxides, carbides, borides, nitrides, silicides or other metal compounds, e.g. oxynitrides, sulfides, whether added as such or formed in situ with only oxides with only single oxides as main non-metallic constituents
- C22C32/0026—Matrix based on Ni, Co, Cr or alloys thereof
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Turbine Rotor Nozzle Sealing (AREA)
- Powder Metallurgy (AREA)
- Manufacture And Refinement Of Metals (AREA)
- Chemically Coating (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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は特に工業用ガスタービン(IGT)の熱部構造
として使用するに適した金属合金体に関するものであり
、さらに特にこのような用途に適したニッケル基合金体
に関するものである。
として使用するに適した金属合金体に関するものであり
、さらに特にこのような用途に適したニッケル基合金体
に関するものである。
〔従来技術と問題点〕
近代の進歩した工業用ガスタービン(IGT)は、比較
的低グレードの燃料の燃焼から生じる腐蝕性環境のもと
に、羽根の場合には高応力のもとに、2−5X10 〜
10 時間、例えば少なくとも約30,000時間の寿
命を必要とされる高熱段階の羽根および翼を有する。当
然に、効率増大のため、設計寿命と両立する最高有効作
動温度で、このような(IGT)羽根および翼を作動す
る事がのぞましい。作動温度を考慮する場合、タービン
羽根の露出される最高温度のみならず、最高温度以下の
温度範囲をも考慮する必要がある。
的低グレードの燃料の燃焼から生じる腐蝕性環境のもと
に、羽根の場合には高応力のもとに、2−5X10 〜
10 時間、例えば少なくとも約30,000時間の寿
命を必要とされる高熱段階の羽根および翼を有する。当
然に、効率増大のため、設計寿命と両立する最高有効作
動温度で、このような(IGT)羽根および翼を作動す
る事がのぞましい。作動温度を考慮する場合、タービン
羽根の露出される最高温度のみならず、最高温度以下の
温度範囲をも考慮する必要がある。
定常運転においてさえも、タービン羽根は、その根部か
ら先端まで、またそのyJRから後縁までその幅全体に
沿って相異なる温度を受ける。
ら先端まで、またそのyJRから後縁までその幅全体に
沿って相異なる温度を受ける。
IGT用羽板羽根び翼の長設計寿命の間に、耐蝕性と耐
酸化性が、航空機用ガスタービン(AGT)合金の非常
に開発された分野におけるよりも重要なファクタとなる
。AGTの場合にも、IGTの場合にも、羽根または翼
について酸化または腐蝕しやすい合金を選らぶ事は望ま
しくはないが、IGTG素をより腐蝕性の雰囲気に対し
て、より長時間(数乗のオーダ)露出させるが故に、耐
酸化性と耐蝕性はIG丁金合金構造非常に重要な要素で
ある。高熱段階の羽根および藺は耐酸化性と耐蝕性を増
大するため通常の被覆体で被覆する事ができるが、これ
らの被覆はヒビ割れ、破砕などを生じる。より短い使用
期間のために被覆されたAGTG素の場合に比較して、
IGTの長い設計寿命の間に被覆破損が生じゃすい。故
に、IGTの高熱段階で使用されるIGTG金構造は他
の必要な特性および物性と釣り合った最高の耐酸化性お
よび耐蝕性を有しなければならない。
酸化性が、航空機用ガスタービン(AGT)合金の非常
に開発された分野におけるよりも重要なファクタとなる
。AGTの場合にも、IGTの場合にも、羽根または翼
について酸化または腐蝕しやすい合金を選らぶ事は望ま
しくはないが、IGTG素をより腐蝕性の雰囲気に対し
て、より長時間(数乗のオーダ)露出させるが故に、耐
酸化性と耐蝕性はIG丁金合金構造非常に重要な要素で
ある。高熱段階の羽根および藺は耐酸化性と耐蝕性を増
大するため通常の被覆体で被覆する事ができるが、これ
らの被覆はヒビ割れ、破砕などを生じる。より短い使用
期間のために被覆されたAGTG素の場合に比較して、
IGTの長い設計寿命の間に被覆破損が生じゃすい。故
に、IGTの高熱段階で使用されるIGTG金構造は他
の必要な特性および物性と釣り合った最高の耐酸化性お
よび耐蝕性を有しなければならない。
IGTタービン羽根の合金構造の設計に際しては、通常
AGTG−ビン羽根において使用されるニッケル基合金
を調査する事が当然である。最強の通常γ′強化ニッケ
ル基合金は900’Cの温度で急速に強度を失う(米国
特許第 4.386.976号の第2図を参照)。しかし、米国
特許第4,386.976号は、γ′強化と微細耐火性
酸化物粒子の均一拡散による強化を結合したニッケル基
合金は750℃−1100℃の温度範囲で十分な機械特
性を示すと記載されている。しかし米国特許第4,38
6,979号に記載の合金は、進歩した設計のIGTに
おいて使用するには不充分な耐酸化性と耐蝕性を有する
と見なされる。また例えば米国特許第 4.039,330号から、21−24重量%のクロム
と若干のアルミニウムを含有する強化ニッケル基合金は
IGT用に必要な優れた耐蝕性を有する事が公知である
。しかし、例えば1000℃以上の非常な高温において
は、米国特許第4.039,330号に記載の合金の耐
酸化性が低下する傾向を示す。米国特許第 4.039,330号に記載の合金の900℃以上の温
度における強度は、全部γ′強化のニッケル基合金の場
合と同様に進歩した設計のIGTには不充分である。
AGTG−ビン羽根において使用されるニッケル基合金
を調査する事が当然である。最強の通常γ′強化ニッケ
ル基合金は900’Cの温度で急速に強度を失う(米国
特許第 4.386.976号の第2図を参照)。しかし、米国
特許第4,386.976号は、γ′強化と微細耐火性
酸化物粒子の均一拡散による強化を結合したニッケル基
合金は750℃−1100℃の温度範囲で十分な機械特
性を示すと記載されている。しかし米国特許第4,38
6,979号に記載の合金は、進歩した設計のIGTに
おいて使用するには不充分な耐酸化性と耐蝕性を有する
と見なされる。また例えば米国特許第 4.039,330号から、21−24重量%のクロム
と若干のアルミニウムを含有する強化ニッケル基合金は
IGT用に必要な優れた耐蝕性を有する事が公知である
。しかし、例えば1000℃以上の非常な高温において
は、米国特許第4.039,330号に記載の合金の耐
酸化性が低下する傾向を示す。米国特許第 4.039,330号に記載の合金の900℃以上の温
度における強度は、全部γ′強化のニッケル基合金の場
合と同様に進歩した設計のIGTには不充分である。
前項の説明から進歩した設計のIGTのタービン羽根を
提供するための解決法は明白であると言ぇよう。即ち米
国特許第4,386.976号に記載のγ′および分散
強化合金のクロムおよび/またはアルミニウム含有量を
増大するが、あるいは米国特許第4,039,330号
に記載の合金に分散強化を加えるかである。この問題に
対する一見論理的な解決法と思われるこのような解決法
は極めて単純なものである。
提供するための解決法は明白であると言ぇよう。即ち米
国特許第4,386.976号に記載のγ′および分散
強化合金のクロムおよび/またはアルミニウム含有量を
増大するが、あるいは米国特許第4,039,330号
に記載の合金に分散強化を加えるかである。この問題に
対する一見論理的な解決法と思われるこのような解決法
は極めて単純なものである。
第一の提案、公知のγ′および分散強化型合金のクロム
および/またはアルミニウム含有量の増大は二つの問題
点がある。クロムまたはアルミニウムの増大はニッケル
基合金のシグマ傾向を生じる傾向がある。クロムの増大
は、γ′相析出後に残存する基質のニッケル含有■を直
接に薄める。
および/またはアルミニウム含有量の増大は二つの問題
点がある。クロムまたはアルミニウムの増大はニッケル
基合金のシグマ傾向を生じる傾向がある。クロムの増大
は、γ′相析出後に残存する基質のニッケル含有■を直
接に薄める。
またアルミニウム含有量の増大は、ニッケル基合金中に
形成される( N i 3 A I −T i )相の
mを増大し、またこれが合金基質をニッケルに関して薄
めることになる。低ニツケル基質含有量を有するニッケ
ル基合金においては、中温(例えば800℃)に露出さ
せたのちに有害な針状シグマ相が形成される傾向があり
、その結果、合金の延性を低下させる。γ′相の存在が
約900℃までの温度における機素強度に対して本質的
なものであるから、最小限度の許容される延性が必要な
JG丁にとって特徴的な長時間使用中の相不安定性を生
じないように慎重に合金変性を制御する必要がある。他
の観点からして、特にアルミニウムおよび/またはクロ
ム含有量の範囲の無差別な合金変性は、高温における分
散強化合金の強さにとって必要な成分顕微鏡組織を生じ
ることに困難をもたらす。米国特許第4.386,97
6号、第15.58行以下には、ODS (酸化物分散
強化型)が優れた高温特性を得るためには粗大な細長い
結晶粒組織を展開できなければならないと記載されてい
る。この粗大な細長い結晶粒組織は、γ′ソルバス温度
以上、初期融解1度以下の温度での方向性、二次再結晶
によって展開され、(米国特許第4.386,976号
の第611,58行以下参照)または初期融解温度に近
い湿度で展開される。γ′相が溶解されていなければ二
次品出は生じないであろう。もし合金の初期融解温度が
越えられれば、酸化物分散は有害な影響を受けるであろ
う。実際の生産のためには、γ′ソルバス温度と初期融
解温度との間隔は、摂氏で少なくとも約10℃、さらに
望ましくは少なくとも約20°でなければならない。近
代のγ′強化合金組成物の′a雑さと、合金元素間の複
雑な相互作用の故に、ODS合金の高温強度を得るため
の必要条件である二次再結晶間隔を予言する方法はない
。
形成される( N i 3 A I −T i )相の
mを増大し、またこれが合金基質をニッケルに関して薄
めることになる。低ニツケル基質含有量を有するニッケ
ル基合金においては、中温(例えば800℃)に露出さ
せたのちに有害な針状シグマ相が形成される傾向があり
、その結果、合金の延性を低下させる。γ′相の存在が
約900℃までの温度における機素強度に対して本質的
なものであるから、最小限度の許容される延性が必要な
JG丁にとって特徴的な長時間使用中の相不安定性を生
じないように慎重に合金変性を制御する必要がある。他
の観点からして、特にアルミニウムおよび/またはクロ
ム含有量の範囲の無差別な合金変性は、高温における分
散強化合金の強さにとって必要な成分顕微鏡組織を生じ
ることに困難をもたらす。米国特許第4.386,97
6号、第15.58行以下には、ODS (酸化物分散
強化型)が優れた高温特性を得るためには粗大な細長い
結晶粒組織を展開できなければならないと記載されてい
る。この粗大な細長い結晶粒組織は、γ′ソルバス温度
以上、初期融解1度以下の温度での方向性、二次再結晶
によって展開され、(米国特許第4.386,976号
の第611,58行以下参照)または初期融解温度に近
い湿度で展開される。γ′相が溶解されていなければ二
次品出は生じないであろう。もし合金の初期融解温度が
越えられれば、酸化物分散は有害な影響を受けるであろ
う。実際の生産のためには、γ′ソルバス温度と初期融
解温度との間隔は、摂氏で少なくとも約10℃、さらに
望ましくは少なくとも約20°でなければならない。近
代のγ′強化合金組成物の′a雑さと、合金元素間の複
雑な相互作用の故に、ODS合金の高温強度を得るため
の必要条件である二次再結晶間隔を予言する方法はない
。
公知の高強度γ′耐酸化性−耐蝕性合金に対して酸化物
分散強化を実施する考え方についても同様の困難が存在
する。理論的oDs−γ′強化合金が商業的ベースで製
造され得るが否かを予言する方法はない。
分散強化を実施する考え方についても同様の困難が存在
する。理論的oDs−γ′強化合金が商業的ベースで製
造され得るが否かを予言する方法はない。
前記から明らかなように、高温段階の進歩した設計のI
GTに使用するに適した合金組成を提供することは、こ
のような組成の実際的製造のために必要な熱処理に対し
て少なくとも適当な窓を開くために臨界的な冶金学的バ
ランスを必要とする問題である。更に、この合金I酸物
は方向性再結晶段階に達するための有効な機械的処理お
よび熱機械的処理を受けることができるものでなければ
ならない。
GTに使用するに適した合金組成を提供することは、こ
のような組成の実際的製造のために必要な熱処理に対し
て少なくとも適当な窓を開くために臨界的な冶金学的バ
ランスを必要とする問題である。更に、この合金I酸物
は方向性再結晶段階に達するための有効な機械的処理お
よび熱機械的処理を受けることができるものでなければ
ならない。
本発明は、進歩した設計のIGTの中に使用するに適し
た実際的に製造することのできる合金を提供することに
ある。
た実際的に製造することのできる合金を提供することに
ある。
本発明は、800−1100’C(7)t!囲(7)l
[t−の改良された耐長期応力性と共に優れた耐酸化性
−耐蝕性を有する工業用ガスタービンの高温段階の機素
として特に有効な合金体において、この合金体は相互間
に粒界を有する細長い本質的に平行な金属結晶の凝集体
を少なくとも部分的に含有し、前記の金属結晶の平均結
晶粒アスペクト比が少な(とも7である。これらの金属
結晶は、(,1)約1180℃以下の温度でγ′相を内
部に分散され、(2)少なくとも1100℃以下の温度
で安定な酸化物相の、約5−500ナノメートルの範囲
の長径を有する微粒子を内部に分散されている。分散物
質と粒界物質を含む金属結晶は、本質的に重量%で、約
18−25%のクロムと、約5.5−9%のアルミニウ
ムと、アルミニウムとチタンの合計が9以下の条件で0
〜1%のチタンと、約4.5%までのモリブデンと、約
3−約8%のタングステンと、約0.05%、例えば約
0.005〜0.05%のホウ素と、約0.5%までの
、ジルコニウムと、約0.4%−,1%のイツトリウム
と、約0.4−1%の酸素と、約0.2%までの炭素と
、約1%または2%までの鉄と、約0.3%または0.
5%までの窒素と、約4%までのタンタルと、約2%ま
でのニオブと(合金中のアルミニウム含有量が約7%以
下の場合にのみタンタルとニオブが存在する条件で)、
約10%までのコバルトと、約2%までのハウニウムと
、(モリブデンおよび/またはタングステンの全部また
は一部の代わりの)約4%までのレニウムから成り、残
分は不純分と付随的元素以外は本質的にニッケルである
。これらの合金において、イツトリウムの実質全部とア
ルミニウムの一部は、分散安定酸化物相の主要部分を成
す酸化物として存在する。正確な製造条件と使用条件に
よりて、分散酸化物相は、イツトリアおよびアルミナ、
または、A10 ・2Y203゜ 2A10 ・Y2O3または5A12o3・3Y203
などのアルミナ−イツトリア混合酸化物を含むことがで
き、また約2.5−約4容積%の金属結晶を含む。
[t−の改良された耐長期応力性と共に優れた耐酸化性
−耐蝕性を有する工業用ガスタービンの高温段階の機素
として特に有効な合金体において、この合金体は相互間
に粒界を有する細長い本質的に平行な金属結晶の凝集体
を少なくとも部分的に含有し、前記の金属結晶の平均結
晶粒アスペクト比が少な(とも7である。これらの金属
結晶は、(,1)約1180℃以下の温度でγ′相を内
部に分散され、(2)少なくとも1100℃以下の温度
で安定な酸化物相の、約5−500ナノメートルの範囲
の長径を有する微粒子を内部に分散されている。分散物
質と粒界物質を含む金属結晶は、本質的に重量%で、約
18−25%のクロムと、約5.5−9%のアルミニウ
ムと、アルミニウムとチタンの合計が9以下の条件で0
〜1%のチタンと、約4.5%までのモリブデンと、約
3−約8%のタングステンと、約0.05%、例えば約
0.005〜0.05%のホウ素と、約0.5%までの
、ジルコニウムと、約0.4%−,1%のイツトリウム
と、約0.4−1%の酸素と、約0.2%までの炭素と
、約1%または2%までの鉄と、約0.3%または0.
5%までの窒素と、約4%までのタンタルと、約2%ま
でのニオブと(合金中のアルミニウム含有量が約7%以
下の場合にのみタンタルとニオブが存在する条件で)、
約10%までのコバルトと、約2%までのハウニウムと
、(モリブデンおよび/またはタングステンの全部また
は一部の代わりの)約4%までのレニウムから成り、残
分は不純分と付随的元素以外は本質的にニッケルである
。これらの合金において、イツトリウムの実質全部とア
ルミニウムの一部は、分散安定酸化物相の主要部分を成
す酸化物として存在する。正確な製造条件と使用条件に
よりて、分散酸化物相は、イツトリアおよびアルミナ、
または、A10 ・2Y203゜ 2A10 ・Y2O3または5A12o3・3Y203
などのアルミナ−イツトリア混合酸化物を含むことがで
き、また約2.5−約4容積%の金属結晶を含む。
一般的に言えば、本発明の合金は、粉末状元素成分また
は母合金成分を激化イツトリウムと共に、アトリッタま
たは水平ボールミルの中で、実質飽和硬度が得られるま
で機械的に合金化し、つぎに粉砕された金属を相互に完
全に混合し、粉砕された微粒子中にイツトリウム含有酸
化物を均一に介在させる事によって製造される。最もよ
い結果を得るため、粉砕装入物は、オムニバス−マスタ
アロイ、即ちニッケルまたはニッケルーコバルトが少な
い以外はすべての非酸化物成分を含む合金の粉末を含有
しなければならない。このオムニバス−マスタアロイ粉
末は融解−噴霧法、例えばガス噴霧法によって製造され
る。ミル装入物はマスタアロイ プラス 酸化イツリウ
ムと適当量のニッケルまたはニッケルとコバルトまたは
ニッケルーコバルト合金の粉末から成る。
は母合金成分を激化イツトリウムと共に、アトリッタま
たは水平ボールミルの中で、実質飽和硬度が得られるま
で機械的に合金化し、つぎに粉砕された金属を相互に完
全に混合し、粉砕された微粒子中にイツトリウム含有酸
化物を均一に介在させる事によって製造される。最もよ
い結果を得るため、粉砕装入物は、オムニバス−マスタ
アロイ、即ちニッケルまたはニッケルーコバルトが少な
い以外はすべての非酸化物成分を含む合金の粉末を含有
しなければならない。このオムニバス−マスタアロイ粉
末は融解−噴霧法、例えばガス噴霧法によって製造され
る。ミル装入物はマスタアロイ プラス 酸化イツリウ
ムと適当量のニッケルまたはニッケルとコバルトまたは
ニッケルーコバルト合金の粉末から成る。
次に、粉砕された粉末をスクリーンに掛け、配合し、軟
鉄押し出し缶の中に封入して、密封する。
鉄押し出し缶の中に封入して、密封する。
次に密封された缶を約1ooo’c〜約1200’Cに
加熱し、比較的高い歪み率をもちいて、少なくとも約5
の押し出し率で熱間押し出しする。押し出し又は同等の
熱間圧縮の後、このように機械的に処理された合金材料
を熱間加工する。特に圧延などによって方向性熱間圧延
する。この熱間加工は、最初の押し出しまたはその他の
熱間圧縮によって誘導された歪みエネルギーの相当部分
を金属中に残すように急速に実施されなければならない
。
加熱し、比較的高い歪み率をもちいて、少なくとも約5
の押し出し率で熱間押し出しする。押し出し又は同等の
熱間圧縮の後、このように機械的に処理された合金材料
を熱間加工する。特に圧延などによって方向性熱間圧延
する。この熱間加工は、最初の押し出しまたはその他の
熱間圧縮によって誘導された歪みエネルギーの相当部分
を金属中に残すように急速に実施されなければならない
。
その後生なくとも7の平均結晶アスペクト比(GAR)
を有する粗大な結晶粒を得るため、前記のように処理さ
れた合金を適当な手段、例えばゾーン焼鈍によって処理
する。もし必要なら、このように処理された合金に対し
て結晶粒粗大化温度からの冷却に際して形成されるγ′
相の量のほかにγ′相を析出するために、前記の処理合
金に対して溶体化処理と、次に時効加熱処理を実施づる
。前記の範囲内の組成を有する合金にを得るため、全体
結晶粒粗大化間隔、即ちT ic(初期融解温度)−T
・ (γ′ンルバス温度)は摂氏単γ S 位で少なくとも約20°である。このようにして、高い
GARの細長い粗大結晶粒を有する合金の商業的製造の
ための広い窓が開かれる。本発明の合金の場合、溶体化
処理は1050〜1300℃において1〜20時間とす
ることができる。満足な時効処理は、合金を600〜9
50℃の範囲の温度で1〜20時間、保持するにある。
を有する粗大な結晶粒を得るため、前記のように処理さ
れた合金を適当な手段、例えばゾーン焼鈍によって処理
する。もし必要なら、このように処理された合金に対し
て結晶粒粗大化温度からの冷却に際して形成されるγ′
相の量のほかにγ′相を析出するために、前記の処理合
金に対して溶体化処理と、次に時効加熱処理を実施づる
。前記の範囲内の組成を有する合金にを得るため、全体
結晶粒粗大化間隔、即ちT ic(初期融解温度)−T
・ (γ′ンルバス温度)は摂氏単γ S 位で少なくとも約20°である。このようにして、高い
GARの細長い粗大結晶粒を有する合金の商業的製造の
ための広い窓が開かれる。本発明の合金の場合、溶体化
処理は1050〜1300℃において1〜20時間とす
ることができる。満足な時効処理は、合金を600〜9
50℃の範囲の温度で1〜20時間、保持するにある。
溶体化処理と最終時効処理との間に介在された1〜16
時間、800〜1150℃の温度範囲に合金を保持する
中間時効処理は望ましいものである。
時間、800〜1150℃の温度範囲に合金を保持する
中間時効処理は望ましいものである。
本発明の合金は望ましくは、下記の好ましい聞の合金成
分を結合的にまたは単独に含有する。
分を結合的にまたは単独に含有する。
處己注 重 量 % Ljl −」L−
」L−](−Cr 19 −21 Co
OAI 6 −7 Hf
07i 0 CO−0
,1Ta ORe O N b 1.5− 2.5 Z r O
,05−0,25W 3−4.5 本発明の合金体を構成する特定の合金例の分析成分の重
量%組成(全イツトリウムはイツトリアとして存在する
ものと仮定)を下表工に示す。
」L−](−Cr 19 −21 Co
OAI 6 −7 Hf
07i 0 CO−0
,1Ta ORe O N b 1.5− 2.5 Z r O
,05−0,25W 3−4.5 本発明の合金体を構成する特定の合金例の分析成分の重
量%組成(全イツトリウムはイツトリアとして存在する
ものと仮定)を下表工に示す。
♀1°″〜
;1″″″″−
目:::
21品品品
北1−〜−
各合金組成物は、材料として123型ニツケル粉末、元
素クロム、タングステン、モリブデン、タンタルおよび
ニオブ、ニッケル47.5%マスク・アロイ、ニッケル
28%ジルコニウム マスク・アロイ、およびニッケル
16.9%ホウ素マスク・アロイとイツトリアとを使用
して、アトリッタ中で各バッチを機械的に合金化する事
により調製された。それぞれの場合に、粉末を均一に成
るまで処理した。各バッチをスクリーニング処理して1
2メツシュ以上の粒子を除去し、2時間コーン配合し、
軟鉄押出缶の中に封入し、これらの缶を排気して、密封
した。各組成について、4個までの押出缶を作った。こ
れらの缶を1000〜1200℃の範囲に加熱し、約7
の押出比でバー状に押し出した。押出は約35%絞り設
定で750トン・プレスで実施された。押し出されたバ
ー材料に対して、1200〜1300℃の温度で、約6
0%までの合計絞り(約20%ずつのバス絞り)で、熱
間圧延処理を実施したが、問題はなかった。
素クロム、タングステン、モリブデン、タンタルおよび
ニオブ、ニッケル47.5%マスク・アロイ、ニッケル
28%ジルコニウム マスク・アロイ、およびニッケル
16.9%ホウ素マスク・アロイとイツトリアとを使用
して、アトリッタ中で各バッチを機械的に合金化する事
により調製された。それぞれの場合に、粉末を均一に成
るまで処理した。各バッチをスクリーニング処理して1
2メツシュ以上の粒子を除去し、2時間コーン配合し、
軟鉄押出缶の中に封入し、これらの缶を排気して、密封
した。各組成について、4個までの押出缶を作った。こ
れらの缶を1000〜1200℃の範囲に加熱し、約7
の押出比でバー状に押し出した。押出は約35%絞り設
定で750トン・プレスで実施された。押し出されたバ
ー材料に対して、1200〜1300℃の温度で、約6
0%までの合計絞り(約20%ずつのバス絞り)で、熱
間圧延処理を実施したが、問題はなかった。
熱処理実験は、押し出され圧延された材料が粗大な細長
い粒子を成長させ、約1200℃〜1315℃の範囲の
高温ゾーン焼鈍が有効な結晶粒粗大化工程である事を証
明した。
い粒子を成長させ、約1200℃〜1315℃の範囲の
高温ゾーン焼鈍が有効な結晶粒粗大化工程である事を証
明した。
本発明による高いGARの粗大結晶粒組織を有する合金
体について、引っ張りテスト、応力破断テスト、酸化テ
スト、および硫化テストを実施して下記の表に示す結果
を得た。引っ張りテストと応力破断テストはすべて、合
金の結晶粒組織によって決定される長手方向に実施され
た。テストに先立って、表■に示した合金を表■に示し
たゾーン焼鈍処理によって本発明の合金体に形成した。
体について、引っ張りテスト、応力破断テスト、酸化テ
スト、および硫化テストを実施して下記の表に示す結果
を得た。引っ張りテストと応力破断テストはすべて、合
金の結晶粒組織によって決定される長手方向に実施され
た。テストに先立って、表■に示した合金を表■に示し
たゾーン焼鈍処理によって本発明の合金体に形成した。
実施された特定の熱処理も表■に示されている。
表■
1 1260 76 2−1279−八C÷2−9
54−AC+24−843−AC21260762−1
279−AC+2−954−AC+24−843−AC
31260762−1279−AC+2−954−AC
+24−843−AC表■に述べたようにゾーン焼鈍さ
れ熱処理された状態の本発明の合金体の一部について表
■に示すような各種の温度で引っ張りテストした。
54−AC+24−843−AC21260762−1
279−AC+2−954−AC+24−843−AC
31260762−1279−AC+2−954−AC
+24−843−AC表■に述べたようにゾーン焼鈍さ
れ熱処理された状態の本発明の合金体の一部について表
■に示すような各種の温度で引っ張りテストした。
表 ■
U、T、S、 El、 R,八。
1衾茎 糺り胆ハ二 (HPa) (%)
汎−室温 1 1113 13203.02.52 1123
12081.05.0600℃ 1 1013 12375.04.02 1005
12415.08.5800℃ 1 758 876 5.0
8.52 743 916 1.
0 1.01000℃ 1 224 2668.016.02 20
7 26G 7.0 13.5110
0℃ 1 109 11717.040.02 116
11914.037.0応力下にクリープ破断テス
トされた合金体重のサンプルは下記の表■に示す特性を
有していた。
汎−室温 1 1113 13203.02.52 1123
12081.05.0600℃ 1 1013 12375.04.02 1005
12415.08.5800℃ 1 758 876 5.0
8.52 743 916 1.
0 1.01000℃ 1 224 2668.016.02 20
7 26G 7.0 13.5110
0℃ 1 109 11717.040.02 116
11914.037.0応力下にクリープ破断テス
トされた合金体重のサンプルは下記の表■に示す特性を
有していた。
表 ■
8113 600 1.13.06.0816 450
16.54.04.7816 400111.92.
54.0816 350374.31.66.70.0
02816 325714.51.53.5816 3
001750.62.52.50.0t102781B
2704301.8152.00.0001598
2 193 2.111.228.5982 172
5.79.524.5982 160 49.73.2
9.30.0088982 150 66.72.51
.00.0065982 1352533.31.02
.00.00006表Vに記載のように、合金体2〜3
の破断応力能を他のテストによって測定した。
16.54.04.7816 400111.92.
54.0816 350374.31.66.70.0
02816 325714.51.53.5816 3
001750.62.52.50.0t102781B
2704301.8152.00.0001598
2 193 2.111.228.5982 172
5.79.524.5982 160 49.73.2
9.30.0088982 150 66.72.51
.00.0065982 1352533.31.02
.00.00006表Vに記載のように、合金体2〜3
の破断応力能を他のテストによって測定した。
−M
順 ! 1 @ [li 」Ill
400 320 260 160 15
0 1352 375 290 24
0寧 160 HA NA3
410 325 260本 160
150 1351本外挿値 N八−未測定 合金体懇1は下記の条件で熱間腐食テストされた。(1
)926℃と843℃で、JP−5燃料→−o、 3w
tx S、 51)1111海塩、30:1空気−燃料
比、1サイクル/時(炎中で58分、空気中で2分)お
よび(2)704℃で、ディーゼル#2燃料+3.0重
量%s、1oppm海塩、30:1空気−燃料比、1サ
イクル/日、(炎中1425分、空気中15分)500
時間テスト持続。926℃で、金属損失は0゜0051
#l!、最大腐食0.086mであった。843℃で、
金属損失と最大腐食は共に0.0051mであった。7
04℃で、金属損失と最大腐食は共に0.084mであ
った。
400 320 260 160 15
0 1352 375 290 24
0寧 160 HA NA3
410 325 260本 160
150 1351本外挿値 N八−未測定 合金体懇1は下記の条件で熱間腐食テストされた。(1
)926℃と843℃で、JP−5燃料→−o、 3w
tx S、 51)1111海塩、30:1空気−燃料
比、1サイクル/時(炎中で58分、空気中で2分)お
よび(2)704℃で、ディーゼル#2燃料+3.0重
量%s、1oppm海塩、30:1空気−燃料比、1サ
イクル/日、(炎中1425分、空気中15分)500
時間テスト持続。926℃で、金属損失は0゜0051
#l!、最大腐食0.086mであった。843℃で、
金属損失と最大腐食は共に0.0051mであった。7
04℃で、金属損失と最大腐食は共に0.084mであ
った。
前項の熱間腐食テストのほかに、本発明の合金体に対し
て周期的酸化テストを実施し、このテストにおいて、合
金ケンプルを表■に示した温度で、5%水分含有空気中
で24時間サイクルづつ保持し、次にサイクルの残りは
空気中で冷却した。表VIは、これらのテストの結果を
デスケーリング重量変化(s+y/cd)として示した
。
て周期的酸化テストを実施し、このテストにおいて、合
金ケンプルを表■に示した温度で、5%水分含有空気中
で24時間サイクルづつ保持し、次にサイクルの残りは
空気中で冷却した。表VIは、これらのテストの結果を
デスケーリング重量変化(s+y/cd)として示した
。
1ooo℃/41 1100℃/211皇1
サイクル サイクル1 −0.475
−0.9282 −0.800
−0.9923 −0.787
−0.916本発明の合金体の安定性を評価するため
、これらを無応力のまま816℃の空気中に種々の時間
露出し、次に顕微鏡により、または常温引っ張りテスト
によって検査した。合金体1と3の顕am検査は、62
72時間の露出後にシグマ相の形成の証拠を示さなかっ
た。空気中に816℃で特定時間、無応力露出した本発
明の合金体の常温引っ張りテスト結果を表■に示す。
サイクル サイクル1 −0.475
−0.9282 −0.800
−0.9923 −0.787
−0.916本発明の合金体の安定性を評価するため
、これらを無応力のまま816℃の空気中に種々の時間
露出し、次に顕微鏡により、または常温引っ張りテスト
によって検査した。合金体1と3の顕am検査は、62
72時間の露出後にシグマ相の形成の証拠を示さなかっ
た。空気中に816℃で特定時間、無応力露出した本発
明の合金体の常温引っ張りテスト結果を表■に示す。
1 6000 923 1096 4.3 4.6
41−421 8000 893 1061 5.1
4.3 432 6000 885 1032 3
.0 6.2 412 8000 8γ2 1050
1.3 3.5 40−413 6000 913
1051 1.6 3.3 40−43表■乃至表V
lは、前記の米国特許第 4.386,976号および第 4.039.330号に比較して、本発明の合金体が加
熱段階の羽根およびその他の要素として使用するに適し
ている事を示す。例えば、表■〜Vは、強度特性に関し
て本発明の合金体はINCONEL1HMA6000
(米国特許第3.926.568号)に匹敵し、また表
■と■は、M触性−耐酸化性に関して本発明の合金体が
lN−939(米国特許第4.039,3301と類似
またはこれ以上の特性を示す。付図は、本発明の合金体
の粗大な細長い結晶粒組織を示し、これはその有利な強
度特性を生じるのに役立つ。
41−421 8000 893 1061 5.1
4.3 432 6000 885 1032 3
.0 6.2 412 8000 8γ2 1050
1.3 3.5 40−413 6000 913
1051 1.6 3.3 40−43表■乃至表V
lは、前記の米国特許第 4.386,976号および第 4.039.330号に比較して、本発明の合金体が加
熱段階の羽根およびその他の要素として使用するに適し
ている事を示す。例えば、表■〜Vは、強度特性に関し
て本発明の合金体はINCONEL1HMA6000
(米国特許第3.926.568号)に匹敵し、また表
■と■は、M触性−耐酸化性に関して本発明の合金体が
lN−939(米国特許第4.039,3301と類似
またはこれ以上の特性を示す。付図は、本発明の合金体
の粗大な細長い結晶粒組織を示し、これはその有利な強
度特性を生じるのに役立つ。
この顕微鏡写真は、粒界物質によって相互に結合された
粗大な金属結晶粒の腐食された輪郭を示す。
粗大な金属結晶粒の腐食された輪郭を示す。
当業者には明らかなように、この合金体の一部は、非常
な高温での極端な機械特性を有する事を要求されない限
り、写真に示した細長い粗大組織と異なる結晶粒組織を
有する事ができる。例えば、タービン羽根構造において
、その根部の一部は羽根部の粗大な細長い長手方向配向
結晶粒組織と異なる組織を有する事ができる。
な高温での極端な機械特性を有する事を要求されない限
り、写真に示した細長い粗大組織と異なる結晶粒組織を
有する事ができる。例えば、タービン羽根構造において
、その根部の一部は羽根部の粗大な細長い長手方向配向
結晶粒組織と異なる組織を有する事ができる。
本発明の合金体のアルミニウムおよびクロムの全含有量
から見て、これらの合金体は、拡散アルミニド被覆およ
び種々の高アルミニウムー高クロム付着被覆、例えばM
−Cr−AI−Y被−覆(ここにMはニッケルまたはコ
バルトなどの金属元素)のいずれにも匹敵する基質を成
す事が予想される。
から見て、これらの合金体は、拡散アルミニド被覆およ
び種々の高アルミニウムー高クロム付着被覆、例えばM
−Cr−AI−Y被−覆(ここにMはニッケルまたはコ
バルトなどの金属元素)のいずれにも匹敵する基質を成
す事が予想される。
このような被覆を使用する事により、本発明の合金体の
それ自体高い耐蝕性−耐酸化性がさらに増進される。
それ自体高い耐蝕性−耐酸化性がさらに増進される。
本発明は前記の説明のみに限定されるものでなく、その
趣旨の範囲内で任意に変更実施できる。
趣旨の範囲内で任意に変更実施できる。
付図は本発明の合金体の結晶粒組織を示す顕微鏡写真で
ある。 出願人代理人 佐 藤 −雄 手続補正書 昭和61年6月13日 1 事件の表示 昭和61年 特許願 第56020号 2 発明の名称 タービン羽根超合金 3 補正をする者 事件との関係 特許出願人 インコ、アロイス、インターナショナル、インコーホレ
ーテッド 4 代 理 人 8 補正の内容 (1) 明細書25頁4行「付図」を「参考図面にか
かる顕微鏡写真」と訂正する。 (2) 26頁7〜9行を削除する。 (3) 図面を削除する。 (4) 参考図面を鱒提出する。
ある。 出願人代理人 佐 藤 −雄 手続補正書 昭和61年6月13日 1 事件の表示 昭和61年 特許願 第56020号 2 発明の名称 タービン羽根超合金 3 補正をする者 事件との関係 特許出願人 インコ、アロイス、インターナショナル、インコーホレ
ーテッド 4 代 理 人 8 補正の内容 (1) 明細書25頁4行「付図」を「参考図面にか
かる顕微鏡写真」と訂正する。 (2) 26頁7〜9行を削除する。 (3) 図面を削除する。 (4) 参考図面を鱒提出する。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1、800−1100℃の範囲の温度での改良された耐
長期応力性と共に優れた耐酸化性−耐蝕性を有する工業
用ガスタービンの高温段階の機素として特に有効な合金
体において、この合金体は相互間に粒界を有する細長い
本質的に平行な金属結晶の凝集体を少なくとも部分的に
含有し、前記の金属結晶の平均結晶粒アスペクト比が少
なくとも7であり、これらの金属結晶は、(1)約11
80℃以下の温度でγ′相を内部に分散され、(2)安
定なイットリウム含有酸化物相の、約5−500ナノメ
ートルの範囲の長径を有する微粒子を内部に分散されて
、前記金属結晶と粒界物質は、本質的に重量%で、約1
8−25%のクロムと、約5.5−9%のアルミニウム
と、チタンがあればチタンとアルミニウムの合計量が9
%以下となる約1%までのチタンと、約4%までのタン
タルと、アルミニウム含有量が約7%以下の場合にのみ
タンタルとニオブが存在する条件で約2%までのニオブ
と、約4.5%までのモリブデンと、約3−約8%のタ
ングステンと、約10%までのコバルトと、約2%まで
のハフニウムと、約0.4−1%の酸素と、約0.4−
1%のイットリウムと、約0.2%までの炭素と、約0
.05%までのホウ素と、約0.5%までのジルコニウ
ムと、約2%までの鉄と、約0.5%までの窒素と、同
等重量のタングステンまたはモリブデンの代わりの約4
%までのレニウムとから成り、残分は不純分以外は本質
的にニッケルである合金体。 2、約19%乃至21%のクロムを含有する特許請求の
範囲第1項による合金体。 3、約6乃至7%のアルミニウムを含有する特許請求の
範囲第1項による合金体。 4、本質的にチタン、タンタル、ニオブ、コバルト、ハ
フニウム、およびレニウムを含有しない特許請求の範囲
第3項による合金体。 5、約1.5乃至約2.5%のモリブデンと約3乃至約
4.5%のタングステンを含有する特許請求の範囲第4
項による合金体。 6、約10乃至21%のクロムと、約6乃至7%のアル
ミニウムと、約1.5乃至2.5%のモリブデンと、約
3乃至8%のタングステンと、約0.005%乃至0.
05%のホウ素と、約0.05乃至0.25%のジルコ
ニウムと、約0.1%までの炭素と、1%までの鉄と、
0.3%までの窒素とを含有する特許請求の範囲第1項
による合金体。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US71119985A | 1985-03-13 | 1985-03-13 | |
| US711199 | 1985-03-13 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61264146A true JPS61264146A (ja) | 1986-11-22 |
Family
ID=24857149
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61056020A Pending JPS61264146A (ja) | 1985-03-13 | 1986-03-13 | タ−ビン羽根超合金 |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| EP (1) | EP0194683B1 (ja) |
| JP (1) | JPS61264146A (ja) |
| AT (1) | ATE36351T1 (ja) |
| CA (1) | CA1255123A (ja) |
| DE (1) | DE3660497D1 (ja) |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CH671583A5 (ja) * | 1986-12-19 | 1989-09-15 | Bbc Brown Boveri & Cie | |
| US4781772A (en) * | 1988-02-22 | 1988-11-01 | Inco Alloys International, Inc. | ODS alloy having intermediate high temperature strength |
| US4877435A (en) * | 1989-02-08 | 1989-10-31 | Inco Alloys International, Inc. | Mechanically alloyed nickel-cobalt-chromium-iron composition of matter and glass fiber method and apparatus for using same |
| CN102162049B (zh) * | 2011-04-07 | 2012-12-19 | 上海大学 | 一种超超临界汽轮机用镍基合金材料及其制备方法 |
| CN121087399B (zh) * | 2025-11-11 | 2026-02-24 | 哈尔滨瀚霖科技开发股份有限公司 | 一种燃气轮机机匣用高强度耐高温合金材料及其制备方法 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS58193335A (ja) * | 1982-05-06 | 1983-11-11 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 分散強化型ニツケル基耐熱焼結合金およびその製造法 |
Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3926568A (en) * | 1972-10-30 | 1975-12-16 | Int Nickel Co | High strength corrosion resistant nickel-base alloy |
| US3909309A (en) * | 1973-09-11 | 1975-09-30 | Int Nickel Co | Post working of mechanically alloyed products |
| US4386976A (en) * | 1980-06-26 | 1983-06-07 | Inco Research & Development Center, Inc. | Dispersion-strengthened nickel-base alloy |
| US4402746A (en) * | 1982-03-31 | 1983-09-06 | Exxon Research And Engineering Co. | Alumina-yttria mixed oxides in dispersion strengthened high temperature alloys |
-
1986
- 1986-03-11 CA CA000503724A patent/CA1255123A/en not_active Expired
- 1986-03-13 AT AT86103366T patent/ATE36351T1/de not_active IP Right Cessation
- 1986-03-13 EP EP86103366A patent/EP0194683B1/en not_active Expired
- 1986-03-13 DE DE8686103366T patent/DE3660497D1/de not_active Expired
- 1986-03-13 JP JP61056020A patent/JPS61264146A/ja active Pending
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS58193335A (ja) * | 1982-05-06 | 1983-11-11 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 分散強化型ニツケル基耐熱焼結合金およびその製造法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EP0194683B1 (en) | 1988-08-10 |
| DE3660497D1 (en) | 1988-09-15 |
| CA1255123A (en) | 1989-06-06 |
| EP0194683A1 (en) | 1986-09-17 |
| ATE36351T1 (de) | 1988-08-15 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US5006163A (en) | Turbine blade superalloy II | |
| US5328659A (en) | Superalloy heat treatment for promoting crack growth resistance | |
| JPS61264145A (ja) | タ−ビン羽根超合金 | |
| JP2782340B2 (ja) | 単結晶合金およびその製造方法 | |
| JP2778705B2 (ja) | Ni基超耐熱合金およびその製造方法 | |
| EP0076360A2 (en) | Single crystal nickel-base superalloy, article and method for making | |
| JPH02247345A (ja) | 改良されたチタン‐アルミ合金 | |
| CN108411163A (zh) | 一种高强度的γ′相强化型钴基高温合金 | |
| US4781772A (en) | ODS alloy having intermediate high temperature strength | |
| JPH11246924A (ja) | Ni基単結晶超合金、その製造方法およびガスタービン部品 | |
| US6328827B1 (en) | Method of manufacturing sheets made of alloy 718 for the superplastic forming of parts therefrom | |
| JPS61264147A (ja) | タ−ビン羽根超合金 | |
| CN111187999B (zh) | 一种增强多晶Ni-Cr-Al基合金抗燃气腐蚀性能的热处理方法 | |
| JPH02190436A (ja) | クロム含有高温用合金 | |
| JPS61264146A (ja) | タ−ビン羽根超合金 | |
| JPS63162846A (ja) | 酸化物分散硬化したニツケルベースの超合金から成る工作物の延性を高める方法 | |
| JPH0211660B2 (ja) | ||
| JPH01290731A (ja) | 耐酸化性合金 | |
| CN114231767B (zh) | 一种抗热腐蚀镍基高温合金的σ相析出控制方法 | |
| CN115874085B (zh) | 一种纳米相增强的无钨钴镍基高温合金及其制备方法 | |
| JPS63118037A (ja) | Ni基単結晶耐熱合金 | |
| JP3289847B2 (ja) | 耐酸化性に優れた低熱膨張超耐熱合金 | |
| JPS6353232A (ja) | 酸化物分散強化超耐熱合金 | |
| JPH0413415B2 (ja) | ||
| JPH01188645A (ja) | 酸化物分散強化型一方向凝固Ni基合金及びその製造法 |