JPH0657359A - Ｎｉ基耐熱合金 - Google Patents
Ｎｉ基耐熱合金Info
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- JPH0657359A JPH0657359A JP18753092A JP18753092A JPH0657359A JP H0657359 A JPH0657359 A JP H0657359A JP 18753092 A JP18753092 A JP 18753092A JP 18753092 A JP18753092 A JP 18753092A JP H0657359 A JPH0657359 A JP H0657359A
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Landscapes
- Turbine Rotor Nozzle Sealing (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 高温部品用の材料として使用することのでき
るＮｉ基耐熱合金を提供する。 【構成】 重量％で、Ｃｒ：１３．１〜１５．０％、
Ｃｏ：８．５〜１０．５％、Ｍｏ：１．０〜３．５
％、 Ｗ：３．５〜４．５％、Ｔａ：３．０〜
５．５％、 Ａｌ：３．５〜４．５％、Ｔｉ：
２．２〜３．２％、 Ｃ：０．０６〜０．１２
％、Ｂ：０．０２５％以下、 Ｚｒ：０．０１
０〜０．０５０％、Ｍｇおよび／またはＣａ：１〜１０
０ｐｐｍを含有し、さらに、必要に応じて、Ｈｆ：１．
５％以下、および／またはＰｔ：０．５％以下、Ｒｈ：
０．５％以下、Ｒｅ：０．５％以下のうち１種以上を含
有し、残部がＮｉおよび不可避不純物からなる組成を有
することを特徴とする、高温強度、耐酸化性および耐蝕
性に優れたＮｉ基耐熱合金。
るＮｉ基耐熱合金を提供する。 【構成】 重量％で、Ｃｒ：１３．１〜１５．０％、
Ｃｏ：８．５〜１０．５％、Ｍｏ：１．０〜３．５
％、 Ｗ：３．５〜４．５％、Ｔａ：３．０〜
５．５％、 Ａｌ：３．５〜４．５％、Ｔｉ：
２．２〜３．２％、 Ｃ：０．０６〜０．１２
％、Ｂ：０．０２５％以下、 Ｚｒ：０．０１
０〜０．０５０％、Ｍｇおよび／またはＣａ：１〜１０
０ｐｐｍを含有し、さらに、必要に応じて、Ｈｆ：１．
５％以下、および／またはＰｔ：０．５％以下、Ｒｈ：
０．５％以下、Ｒｅ：０．５％以下のうち１種以上を含
有し、残部がＮｉおよび不可避不純物からなる組成を有
することを特徴とする、高温強度、耐酸化性および耐蝕
性に優れたＮｉ基耐熱合金。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、ガスタービンのター
ビン動・靜翼、高温ブロアーの動翼およびその他の高温
部品の形成材料として使用されるＮｉ基耐熱合金に関す
るものである。
ビン動・靜翼、高温ブロアーの動翼およびその他の高温
部品の形成材料として使用されるＮｉ基耐熱合金に関す
るものである。
【０００２】
【従来の技術】ガスタービンのタービン動・靜翼、高温
ブロアーの動翼およびその他の高温部品を製造する材料
として使用されているＮｉ基耐熱合金の主流は、γ´相
｛Ｎｉ3 （Ａｌ，Ｔｉ）｝の析出硬化およびＭｏ、Ｗ等
による固溶強化を兼備えるＮｉ基合金であり、例えば、
特公平１−５９３４４号公報には、重量％（以下、％
は、重量％を示す）で、Ｃｒ：７〜１３％、Ｃｏ：３５
％以下、Ｍｏ：８％以下、Ｎｂ：３％以下、Ｗ：１４％
以下、Ｔａ：６％以下、Ａｌ：４〜７％、Ｔｉ：０．５
〜６％、（ただし、Ａｌ＋Ｔｉ：６．５〜１０．５
％）、Ｖ：１．５％以下、Ｚｒ：０．２％以下、Ｈｆ：
０．７〜５％、Ｃ：０．０２〜０．５％、Ｂ：０．００
２〜０．２％を含有し、残部がＮｉおよび不可避不純物
からなる組成を有することを特徴とする、高温強度、高
温耐酸化性および高温耐蝕性に優れたＮｉ基耐熱合金が
記載されている。
ブロアーの動翼およびその他の高温部品を製造する材料
として使用されているＮｉ基耐熱合金の主流は、γ´相
｛Ｎｉ3 （Ａｌ，Ｔｉ）｝の析出硬化およびＭｏ、Ｗ等
による固溶強化を兼備えるＮｉ基合金であり、例えば、
特公平１−５９３４４号公報には、重量％（以下、％
は、重量％を示す）で、Ｃｒ：７〜１３％、Ｃｏ：３５
％以下、Ｍｏ：８％以下、Ｎｂ：３％以下、Ｗ：１４％
以下、Ｔａ：６％以下、Ａｌ：４〜７％、Ｔｉ：０．５
〜６％、（ただし、Ａｌ＋Ｔｉ：６．５〜１０．５
％）、Ｖ：１．５％以下、Ｚｒ：０．２％以下、Ｈｆ：
０．７〜５％、Ｃ：０．０２〜０．５％、Ｂ：０．００
２〜０．２％を含有し、残部がＮｉおよび不可避不純物
からなる組成を有することを特徴とする、高温強度、高
温耐酸化性および高温耐蝕性に優れたＮｉ基耐熱合金が
記載されている。
【０００３】この場合、Ｍｏ、Ｗ等を多量に添加し過ぎ
ると、α相、μ相などの有害相が生成するため、Al、Ti
を多く添加してγ´相を多く生成させ、高温強度を得て
いる。
ると、α相、μ相などの有害相が生成するため、Al、Ti
を多く添加してγ´相を多く生成させ、高温強度を得て
いる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】このような従来主流の
Ｎｉ基耐熱合金はＡｌ、Ｔｉの含量を多くすると共に、
合金組織内で有害相が生成されない範囲でＭｏ、Ｗを多
量添加する関係から、Ｃｒの含量が７−１３％に制限さ
れている。
Ｎｉ基耐熱合金はＡｌ、Ｔｉの含量を多くすると共に、
合金組織内で有害相が生成されない範囲でＭｏ、Ｗを多
量添加する関係から、Ｃｒの含量が７−１３％に制限さ
れている。
【０００５】このため、高温強度は上昇するものの、高
温での耐酸化性及び耐蝕性が低下することから、かかる
Ｎｉ基耐熱合金は、燃焼によって発生する酸化性および
腐食性物質が少ない高級燃料を使用するガスタービンを
作製する材料としてしか利用されず、低級燃料を用いて
高出力下で使用することのできるガスタービンに使用す
ることのできるＮｉ基耐熱合金が必要とされていた。
温での耐酸化性及び耐蝕性が低下することから、かかる
Ｎｉ基耐熱合金は、燃焼によって発生する酸化性および
腐食性物質が少ない高級燃料を使用するガスタービンを
作製する材料としてしか利用されず、低級燃料を用いて
高出力下で使用することのできるガスタービンに使用す
ることのできるＮｉ基耐熱合金が必要とされていた。
【０００６】
【課題を解決する手段】本発明者らは鋭意研究の結果、
Ｃｒ量を13.1〜15％と少し高くすると共に、Ｗ、Mo、A
l、Ti、Ta、Ｃ、Ｂ、Ｚｒなどをできる限りバランス良
く添加し、さらに、Ｍｇおよび／またはＣａの合計量を
１〜１００ｐｐｍ添加することにより酸素、硫黄等の不
純物による悪影響を押さえると、高温強度を高くするこ
とができるとともに高温での耐酸化性および耐蝕性をも
有し、このようなバランスのとれたNi基合金は、重油等
の低級燃料を使用するガスタービン部品の材料としても
用いることができることを知見し、この発明に至ったの
である。
Ｃｒ量を13.1〜15％と少し高くすると共に、Ｗ、Mo、A
l、Ti、Ta、Ｃ、Ｂ、Ｚｒなどをできる限りバランス良
く添加し、さらに、Ｍｇおよび／またはＣａの合計量を
１〜１００ｐｐｍ添加することにより酸素、硫黄等の不
純物による悪影響を押さえると、高温強度を高くするこ
とができるとともに高温での耐酸化性および耐蝕性をも
有し、このようなバランスのとれたNi基合金は、重油等
の低級燃料を使用するガスタービン部品の材料としても
用いることができることを知見し、この発明に至ったの
である。
【０００７】この発明は、かかる知見に基づいてなされ
たものであって、Ｃｒ：１３．１〜１５．０％、Ｃｏ：
８．５〜１０．５％、Ｍｏ：１．０〜３．５％、Ｗ：
３．５〜４．５％、Ｔａ：３．０〜５．５％、Ａｌ：
３．５〜４．５％、Ｔｉ：２．２〜３．２％、Ｃ：０．
０６〜０．１２％、Ｂ：０．０２５％以下、Ｚｒ：０．
０１０〜０．０５０％、Ｍｇおよび／またはＣａ：１〜
１００ｐｐｍを含有し、さらに、必要に応じて、Ｈｆ：
１．５％以下、または／およびＰｔ：０．５％以下、Ｒ
ｈ：０．５％以下、Ｒｅ：０．５％以下のうち１種また
は２種以上を含有し、残部がＮｉおよび不可避不純物か
らなる組成を有する高温強度、耐酸化性および耐蝕性に
優れたＮｉ基耐熱合金に特徴を有するものである。
たものであって、Ｃｒ：１３．１〜１５．０％、Ｃｏ：
８．５〜１０．５％、Ｍｏ：１．０〜３．５％、Ｗ：
３．５〜４．５％、Ｔａ：３．０〜５．５％、Ａｌ：
３．５〜４．５％、Ｔｉ：２．２〜３．２％、Ｃ：０．
０６〜０．１２％、Ｂ：０．０２５％以下、Ｚｒ：０．
０１０〜０．０５０％、Ｍｇおよび／またはＣａ：１〜
１００ｐｐｍを含有し、さらに、必要に応じて、Ｈｆ：
１．５％以下、または／およびＰｔ：０．５％以下、Ｒ
ｈ：０．５％以下、Ｒｅ：０．５％以下のうち１種また
は２種以上を含有し、残部がＮｉおよび不可避不純物か
らなる組成を有する高温強度、耐酸化性および耐蝕性に
優れたＮｉ基耐熱合金に特徴を有するものである。
【０００８】次に、この発明のNi基耐熱合金の合金組成
における各元素の限定理由について詳述する。
における各元素の限定理由について詳述する。
【０００９】Cr：13.1〜15.0％ 産業用ガスタービンでは、燃焼によって生じた酸化性お
よび腐食性物質を含有する燃焼ガスと接触するため、高
温における耐酸化性及び耐蝕性が要求される。Crは合金
に耐酸化性、耐蝕性を付与する元素であり、合金中にお
けるCr量を多くする程、その効果は顕著である。
よび腐食性物質を含有する燃焼ガスと接触するため、高
温における耐酸化性及び耐蝕性が要求される。Crは合金
に耐酸化性、耐蝕性を付与する元素であり、合金中にお
けるCr量を多くする程、その効果は顕著である。
【００１０】しかし、Cr量が13.1％未満ではその効果は
少なく、一方、本発明のNi基合金では、他にCo、Mo、
Ｗ、Ta、等も添加されるため、これらとのバランスをと
るため15％を越えて含有することは好ましくない。よっ
て、Cr含有量は13.1〜15.0％に定めた。上述のように、
この発明のNi基耐熱合金に含まれるＣｒ含有量は、13.1
〜15.0％であることが好ましいが、Cr：13.7〜14.3％で
あることが一層好ましい。
少なく、一方、本発明のNi基合金では、他にCo、Mo、
Ｗ、Ta、等も添加されるため、これらとのバランスをと
るため15％を越えて含有することは好ましくない。よっ
て、Cr含有量は13.1〜15.0％に定めた。上述のように、
この発明のNi基耐熱合金に含まれるＣｒ含有量は、13.1
〜15.0％であることが好ましいが、Cr：13.7〜14.3％で
あることが一層好ましい。
【００１１】Co：8.5 −10.5％ Ti及びAl等によるγ´析出硬化型のNi基合金において
は、溶体化処理によって、これら添加元素を充分に素地
中に固溶させ、続く時効処理においてγ´相として均一
微細に析出させることで良好な高温強度が得られる。
は、溶体化処理によって、これら添加元素を充分に素地
中に固溶させ、続く時効処理においてγ´相として均一
微細に析出させることで良好な高温強度が得られる。
【００１２】Coは、このような作用を発揮するTi、Al等
を高温で素地に固溶させる限度（固溶限）を大きくさ
せ、Ni基合金の強度を向上させる作用があるが、この発
明による合金のAl、Ti量では、Co量は、8.5 ％以上であ
ることが必要であり、一方、Co含有量が10.5％を越える
と、Cr、Mo、Ｗ、Ta、Al、Ti等の他の元素とのバランス
が崩れ、有害相の析出による延性低下をもたらすことか
らCo含有量は8.5 〜10.5％に定めた。上述のように、こ
の発明のNi基耐熱合金に含まれるCo含有量は、8.5 〜1
0.5％であることが好ましいが、Co：9.5 〜10.5％であ
ることが一層好ましい。
を高温で素地に固溶させる限度（固溶限）を大きくさ
せ、Ni基合金の強度を向上させる作用があるが、この発
明による合金のAl、Ti量では、Co量は、8.5 ％以上であ
ることが必要であり、一方、Co含有量が10.5％を越える
と、Cr、Mo、Ｗ、Ta、Al、Ti等の他の元素とのバランス
が崩れ、有害相の析出による延性低下をもたらすことか
らCo含有量は8.5 〜10.5％に定めた。上述のように、こ
の発明のNi基耐熱合金に含まれるCo含有量は、8.5 〜1
0.5％であることが好ましいが、Co：9.5 〜10.5％であ
ることが一層好ましい。
【００１３】Ti：2.2 −3.2 ％ Tiはγ´析出硬化型Ni基合金の高温強度を上げるための
γ´相の析出に必要な元素であり、2.2 ％未満ではγ´
相の析出強化が不十分で、要求強度を満足することがで
きず、また、3.2 ％よりも多量に添加し過ぎると析出量
が多くなり過ぎて延性を阻害する。従って、Ti含有量は
2.2 〜3.2 ％に定めた。上述のように、この発明のNi基
耐熱合金に含まれるTi含有量は、2.2 〜3.2 ％であるこ
とが好ましいが、Ti：2.5 〜2.9 ％であることが一層好
ましい。
γ´相の析出に必要な元素であり、2.2 ％未満ではγ´
相の析出強化が不十分で、要求強度を満足することがで
きず、また、3.2 ％よりも多量に添加し過ぎると析出量
が多くなり過ぎて延性を阻害する。従って、Ti含有量は
2.2 〜3.2 ％に定めた。上述のように、この発明のNi基
耐熱合金に含まれるTi含有量は、2.2 〜3.2 ％であるこ
とが好ましいが、Ti：2.5 〜2.9 ％であることが一層好
ましい。
【００１４】Al：3.5 −4.5 ％ AlはTiと同様の効果を発揮する元素で、γ´相を生成
し、高温強度を上げると共に、高温での耐酸化性、耐蝕
性の付与に寄与する作用を有するが、その量は3.5 ％以
上であることが必要であり、一方、4.5 ％を越えてあま
り多量に添加し過ぎると延性を阻害するためにTi含有量
は3.5 〜4.5 ％に定めた。上述のように、この発明のNi
基耐熱合金に含まれるAl含有量は、3.5 〜4.5 ％である
ことが好ましいが、Al：3.8 〜4.2 ％であることが一層
好ましい。
し、高温強度を上げると共に、高温での耐酸化性、耐蝕
性の付与に寄与する作用を有するが、その量は3.5 ％以
上であることが必要であり、一方、4.5 ％を越えてあま
り多量に添加し過ぎると延性を阻害するためにTi含有量
は3.5 〜4.5 ％に定めた。上述のように、この発明のNi
基耐熱合金に含まれるAl含有量は、3.5 〜4.5 ％である
ことが好ましいが、Al：3.8 〜4.2 ％であることが一層
好ましい。
【００１５】Mo：1.0 −3.5 ％ Moは、素地中に固溶して、高温強度を上昇させる作用が
あると同時に、析出硬化によって高温強度に寄与する効
果があるが、その含有量が、1.0 ％未満では不十分であ
り、一方、3.5 ％を越えて添加し過ぎると有害相の析出
による延性を阻害するのでMo：1.0 〜3.5 ％に定めた。
上述のように、この発明のNi基耐熱合金に含まれるMo含
有量は、1.0 〜3.5 ％であることが好ましいが、Mo：1.
3 〜1.7％であることが一層好ましい。
あると同時に、析出硬化によって高温強度に寄与する効
果があるが、その含有量が、1.0 ％未満では不十分であ
り、一方、3.5 ％を越えて添加し過ぎると有害相の析出
による延性を阻害するのでMo：1.0 〜3.5 ％に定めた。
上述のように、この発明のNi基耐熱合金に含まれるMo含
有量は、1.0 〜3.5 ％であることが好ましいが、Mo：1.
3 〜1.7％であることが一層好ましい。
【００１６】Ｗ：3.5 −4.5 ％ ＷはMoと同様に固溶強化と析出硬化の作用があり、高温
強度の付与に寄与する効果があるが、その量は3.5 ％以
上必要であり、また、あまり多くし過ぎると、有害相を
析出するとともにＷ自身比重が大きい元素であるため合
金全体の比重が大きくなり、遠心力の働くタービン動翼
では不利であり、コスト的にも高くなるところから、そ
の含有量は、3.5 −4.5 ％とした。上述のように、この
発明のNi基耐熱合金に含まれるＷ含有量は、3.5 〜4.5
％であることが好ましいが、Ｗ：4.1 〜4.5 ％であるこ
とが一層好ましい。
強度の付与に寄与する効果があるが、その量は3.5 ％以
上必要であり、また、あまり多くし過ぎると、有害相を
析出するとともにＷ自身比重が大きい元素であるため合
金全体の比重が大きくなり、遠心力の働くタービン動翼
では不利であり、コスト的にも高くなるところから、そ
の含有量は、3.5 −4.5 ％とした。上述のように、この
発明のNi基耐熱合金に含まれるＷ含有量は、3.5 〜4.5
％であることが好ましいが、Ｗ：4.1 〜4.5 ％であるこ
とが一層好ましい。
【００１７】Ta：3.0 −5.5 ％ Taは固溶強化及びγ´相析出硬化により高温強度の向上
に寄与し、3.0 ％以上で効果がある。一方、添加し過ぎ
ると延性を低下するので5.5 ％以下とした。従って、こ
の発明のNi基耐熱合金に含まれるTa含有量は3.0 〜5.5
％に定めたが、この発明のNi基耐熱合金に含まれるTa含
有量は、4.5 〜4.9 ％であることが一層好ましい。
に寄与し、3.0 ％以上で効果がある。一方、添加し過ぎ
ると延性を低下するので5.5 ％以下とした。従って、こ
の発明のNi基耐熱合金に含まれるTa含有量は3.0 〜5.5
％に定めたが、この発明のNi基耐熱合金に含まれるTa含
有量は、4.5 〜4.9 ％であることが一層好ましい。
【００１８】Ｃ：0.06−0.12％ Ｃは炭化物を形成し、特に結晶粒界、樹枝状晶境界に析
出して粒界や樹枝状晶境界を強化し、高温強度の向上に
寄与するので0.06％以上必要であるが、一方、0.12％を
越えて添加し過ぎると延性を阻害するのでその含有量を
0.06−0.12％とした。
出して粒界や樹枝状晶境界を強化し、高温強度の向上に
寄与するので0.06％以上必要であるが、一方、0.12％を
越えて添加し過ぎると延性を阻害するのでその含有量を
0.06−0.12％とした。
【００１９】Ｂ：0.025 ％以下 Ｂは結晶粒界における結合力を増して素地を強化し、高
温強度を上昇させるので必要な成分であるが、あまり多
く添加すると延性を阻害する恐れがあるため0.025 ％以
下とした。
温強度を上昇させるので必要な成分であるが、あまり多
く添加すると延性を阻害する恐れがあるため0.025 ％以
下とした。
【００２０】Zr：0.010 −0.050 ％ zrも結晶粒界における結合力を増して素地を強化し、高
温強度を上昇させるので0.010 ％以上必要であるが、あ
まり多く添加すると延性を阻害する恐れがあるため0.05
0 ％以下とした。
温強度を上昇させるので0.010 ％以上必要であるが、あ
まり多く添加すると延性を阻害する恐れがあるため0.05
0 ％以下とした。
【００２１】Mgおよび／またはCa：1 −100 ｐｐｍ Mgおよび／またはCaは酸素、硫黄等の不純物との結合力
が強く、さらに酸素、硫黄等の不純物による延性低下を
防止する作用があるが、１ｐｐｍ未満では十分な作用が
得られず、一方、１００ｐｐｍを越えて含有するとかえ
って結晶粒界の結合を弱めて割れの原因になるところか
らMgおよび／またはCa：１〜１００ｐｐｍと定めた。
が強く、さらに酸素、硫黄等の不純物による延性低下を
防止する作用があるが、１ｐｐｍ未満では十分な作用が
得られず、一方、１００ｐｐｍを越えて含有するとかえ
って結晶粒界の結合を弱めて割れの原因になるところか
らMgおよび／またはCa：１〜１００ｐｐｍと定めた。
【００２２】Hf：1.5 ％以下 Hfは、一方向凝固による柱状結晶にしたときに粒界強化
作用があるが、その含有量が1.5 ％越えて含有すると酸
素と結合し、合金内に酸化物を形成し、割れの原因にな
るところから、Hfの含有量は1.5 ％以下と定めた。
作用があるが、その含有量が1.5 ％越えて含有すると酸
素と結合し、合金内に酸化物を形成し、割れの原因にな
るところから、Hfの含有量は1.5 ％以下と定めた。
【００２３】Pt、Rh、Reのうち１種または２種以上：0.
5 ％以下 これらの元素は、耐蝕性向上作用があるが、その含有量
が0.5 ％越えて含有すると、なお一層の効果が望めない
ほか、貴金属類であるために価格が高くなるので好まし
くない。従って、Pt、Rh、Reのうち１種または２種以上
は0.5 ％以下に定めた。
5 ％以下 これらの元素は、耐蝕性向上作用があるが、その含有量
が0.5 ％越えて含有すると、なお一層の効果が望めない
ほか、貴金属類であるために価格が高くなるので好まし
くない。従って、Pt、Rh、Reのうち１種または２種以上
は0.5 ％以下に定めた。
【００２４】この発明によるNi基耐熱合金を実施例を参
照してさらに詳述する。
照してさらに詳述する。
【実施例】表１〜表４に示される成分組成を有するNi基
耐熱合金を真空溶解し、得られた溶湯を鋳型に鋳込み、
直径：30ｍｍ、長さ：１５０ｍｍの丸棒に鋳造し、得ら
れた丸棒を１１６０℃、２時間保持の溶体化熱処理し、
さらに８４３℃、２４時間保持の時効処理を行ったの
ち、本発明Ni基耐熱合金１〜24、比較Ni基耐熱合金１〜
４および従来Ni基耐熱合金１〜２を製造した。従来Ni基
耐熱合金１は、上記特公平１−５９３４４号公報に示さ
れた合金に相当するものであり、従来Ni基耐熱合金２
は、市販されているインコネル（商標）７３８（米国特
許第３，４５９，５４５号明細書）に相当するものであ
る。
耐熱合金を真空溶解し、得られた溶湯を鋳型に鋳込み、
直径：30ｍｍ、長さ：１５０ｍｍの丸棒に鋳造し、得ら
れた丸棒を１１６０℃、２時間保持の溶体化熱処理し、
さらに８４３℃、２４時間保持の時効処理を行ったの
ち、本発明Ni基耐熱合金１〜24、比較Ni基耐熱合金１〜
４および従来Ni基耐熱合金１〜２を製造した。従来Ni基
耐熱合金１は、上記特公平１−５９３４４号公報に示さ
れた合金に相当するものであり、従来Ni基耐熱合金２
は、市販されているインコネル（商標）７３８（米国特
許第３，４５９，５４５号明細書）に相当するものであ
る。
【００２５】
【表１】 本発明Ni基耐熱合金 元素 １ ２ ３ ４ ５ ６ ７ ８ Ｃｒ 13.1 14.0 15.0 13.5 14.5 13.3 14.2 13.8 Ｃｏ 9.0 8.5 10.1 10.5 9.7 8.8 9.3 9.5 Ｍｏ 2.1 1.0 3.5 1.5 2.4 2.7 3.0 1.8 Ｗ 4.0 3.5 4.3 3.7 4.5 4.1 3.9 4.2 Ｔａ 3.3 5.4 4.9 3.0 3.8 3.5 3.8 4.5 Ａｌ 4.0 3.5 4.3 3.7 4.5 4.1 3.9 4.2 Ｔｉ 2.7 2.3 3.2 2.5 2.9 3.0 2.8 2.7 Ｃ 0.08 0.10 0.06 0.12 0.07 0.09 0.11 0.08 Ｂ 0.011 0.009 0.007 0.015 0.013 0.012 0.010 0.005 Ｚｒ 0.030 0.050 0.041 0.034 0.047 0.038 0.045 0.039 Ｃａ 54 − 5 25 74 34 10 18 Ｍｇ 22 98 − 37 5 54 12 72 Ｈｆ − − 1.1 0.7 1.2 0.9 0.8 − Ｐｔ − − − − 0.5 − − 0.05 Ｒｈ − − − − − 0.3 − Ｒｅ − − − − − − 0.4 0.05 Ｎｉ 残り 残り 残り 残り 残り 残り 残り 残り 重量％、ただし、ＣａおよびＭｇはｐｐｍ
【００２６】
【表２】 本発明Ni基耐熱合金 元素 ９ 10 11 12 13 14 15 16 Ｃｒ 13.1 14.0 15.0 13.5 14.5 13.3 14.2 13.8 Ｃｏ 9.0 8.5 10.1 10.5 9.7 8.8 9.3 9.5 Ｍｏ 2.1 1.0 3.5 1.5 2.4 2.7 3.0 1.8 Ｗ 4.0 3.5 4.3 3.7 4.5 4.1 3.9 4.2 Ｔａ 3.3 5.3 4.9 3.0 3.8 3.5 3.8 4.5 Ａｌ 4.0 3.5 4.3 3.7 4.5 4.1 3.9 4.2 Ｔｉ 2.7 2.3 3.2 2.5 2.9 3.0 2.8 2.7 Ｃ 0.08 0.10 0.06 0.12 0.07 0.09 0.11 0.08 Ｂ 0.011 0.009 0.007 0.015 0.013 0.012 0.010 0.005 Ｚｒ 0.030 0.050 0.041 0.034 0.047 0.038 0.045 0.039 Ｃａ 54 − 99 25 74 34 10 18 Ｍｇ 22 98 − 37 5 54 12 72 Ｈｆ − − 1.5 0.7 1.2 0.9 0.8 1.3 Ｐｔ 0.05 0.1 − 0.2 0.06 0.2 0.05 0.08 Ｒｈ 0.05 0.2 0.1 0.1 − − 0.09 − Ｒｅ 0.05 − 0.3 − 0.07 0.1 0.05 0.2 Ｎｉ 残り 残り 残り 残り 残り 残り 残り 残り 重量％、ただし、ＣａおよびＭｇはｐｐｍ
【００２７】
【表３】 本発明Ni基耐熱合金 元素 17 18 19 20 21 22 23 24 Ｃｒ 14.1 13.8 13.9 14.2 14.1 13.9 14.0 14.0 Ｃｏ 9.9 10.2 10.3 9.6 9.8 9.9 9.9 10.0 Ｍｏ 1.5 1.6 1.6 1.4 1.4 1.5 1.5 1.5 Ｗ 4.3 4.4 4.3 4.1 4.4 4.5 4.3 4.3 Ｔａ 4.6 4.8 4.8 4.6 4.7 4.6 4.7 4.7 Ａｌ 4.1 4.1 4.0 3.9 3.9 4.1 4.0 4.0 Ｔｉ 2.8 2.6 2.7 2.7 2.8 2.6 2.6 2.7 Ｃ 0.08 0.09 0.08 0.10 0.07 0.06 0.09 0.09 Ｂ 0.014 0.011 0.009 0.013 0.012 0.025 0.019 0.015 Ｚｒ 0.037 0.022 0.013 0.023 0.021 0.039 0.030 0.02 Ｃａ − 12 − 28 37 18 10 − Ｍｇ 31 5 80 29 51 50 14 10 Ｈｆ − − 0.3 0.2 0.2 − 0.4 − Ｐｔ − − − − 0.1 − 0.02 − Ｒｈ − − − − 0.1 − 0.02 − Ｒｅ − − − − 0.1 − 0.2 − Ｎｉ 残り 残り 残り 残り 残り 残り 残り 残り 重量％、ただし、ＣａおよびＭｇはｐｐｍ
【００２８】
【表４】 比較発明Ni基耐熱合金 従来Ni基耐熱合金 元素 １ ２ ３ ４ １ ２ Ｃｒ ＊12.5 ＊15.5 14.0 13.5 9.0 16.1 Ｃｏ 9.0 8.5 10.1 10.5 9.5 9.8 Ｍｏ 2.1 1.0 3.5 1.5 1.8 1.9 Ｗ 4.0 3.5 4.3 3.7 10.0 2.5 Ｔａ 3.3 5.3 4.9 3.0 1.5 1.2 Ａｌ 4.0 3.5 4.3 3.7 5.5 4.0 Ｔｉ 2.7 2.3 3.2 2.5 2.7 3.1 Ｃ 0.08 0.10 0.06 0.12 0.08 0.19 Ｂ 0.011 0.009 0.007 0.015 0.015 0.020 Ｚｒ 0.030 0.050 0.041 0.034 0.05 0.100 Ｃａ 54 − ＊105 25 − − Ｍｇ 22 98 − ＊110 − − Ｎｂ − − − − 1.0 1.0 Ｈｆ 1.1 0.5 1.5 0.7 1.3 − Ｐｔ 0.05 − − − − − Ｒｈ 0.05 0.5 − 0.07 − − Ｒｅ − − 0.3 − − −Ｎｉ 残り 残り 残り 残り 残り 残り 重量％、ただし、ＣａおよびＭｇはｐｐｍ ＊印は、この発明の条件から外れて値を示す。
【００２９】これら本発明Ni基耐熱合金１〜24、比較Ni
基耐熱合金１〜４および従来Ni基耐熱合金１〜２につい
て、下記の高温耐蝕性試験および高温クリープ破断強度
試験を実施し、それらの試験結果を表５〜表７に示し
た。
基耐熱合金１〜４および従来Ni基耐熱合金１〜２につい
て、下記の高温耐蝕性試験および高温クリープ破断強度
試験を実施し、それらの試験結果を表５〜表７に示し
た。
【００３０】高温耐蝕性試験 上記直径：30ｍｍ、長さ：１５０ｍｍの丸棒状の本発明
Ni基耐熱合金１〜24、比較Ni基耐熱合金１〜４および従
来Ni基耐熱合金１〜２からそれぞれ作製した直径：１０
ｍｍ、長さ：１００ｍｍの試験片をそれぞれ硫化水素ガ
スを含む温度約１１００℃の天然ガス火炎中に１時間保
持した後３０分冷却を５０回繰り返した。 かかる処理
を施した試験片表面に形成されたスケールを除去したの
ち、試験片の重量減少を測定し、上記従来Ni基耐熱合金
１の試験片の重量減少量に対するその他の試験片の重量
減少量の比を測定し、この重量減少量の比で高温耐蝕性
を評価した。
Ni基耐熱合金１〜24、比較Ni基耐熱合金１〜４および従
来Ni基耐熱合金１〜２からそれぞれ作製した直径：１０
ｍｍ、長さ：１００ｍｍの試験片をそれぞれ硫化水素ガ
スを含む温度約１１００℃の天然ガス火炎中に１時間保
持した後３０分冷却を５０回繰り返した。 かかる処理
を施した試験片表面に形成されたスケールを除去したの
ち、試験片の重量減少を測定し、上記従来Ni基耐熱合金
１の試験片の重量減少量に対するその他の試験片の重量
減少量の比を測定し、この重量減少量の比で高温耐蝕性
を評価した。
【００３１】高温クリープ破断強度試験 上記丸棒状の本発明Ni基耐熱合金１〜24、比較Ni基耐熱
合金１〜４および従来Ni基耐熱合金１〜２から、平行部
の直径が６ｍｍ、長さ：２５ｍｍの試験片を作製し、こ
れら試験片を大気雰囲気中、温度：８７１℃に負荷：３
５Ｋｇ／ｍｍ2をかけて保持し、破断に至る寿命（時
間）を測定し、上記従来Ni基耐熱合金の破断寿命を１と
して本発明Ni基耐熱合金１〜24および比較Ni基耐熱合金
１〜４の破断寿命の比を測定し、高温クリープ破断強度
を評価した。
合金１〜４および従来Ni基耐熱合金１〜２から、平行部
の直径が６ｍｍ、長さ：２５ｍｍの試験片を作製し、こ
れら試験片を大気雰囲気中、温度：８７１℃に負荷：３
５Ｋｇ／ｍｍ2をかけて保持し、破断に至る寿命（時
間）を測定し、上記従来Ni基耐熱合金の破断寿命を１と
して本発明Ni基耐熱合金１〜24および比較Ni基耐熱合金
１〜４の破断寿命の比を測定し、高温クリープ破断強度
を評価した。
【００３２】
【表５】
【００３３】
【表６】
【００３４】
【表７】
【００３５】
【発明の効果】表１〜表７に示される結果から、Ｃｒを
13.1〜15.0％の含量とすると共に、Ｗ、Mo、Al、Ti、T
a、Ｃ、Ｂ、Ｚｒなどをできる限りバランス良く添加
し、さらにＭｇおよび／またはＣａを１〜１００ｐｐｍ
含有させ、さらに必要に応じてＨｆ、Ｐｔ、Ｒｈ、Ｒｅ
を含有させた合金組成とすることにより、高温度におけ
る耐蝕性が優れかつ高温クリープ破断強度も優れている
ことがわかる。
13.1〜15.0％の含量とすると共に、Ｗ、Mo、Al、Ti、T
a、Ｃ、Ｂ、Ｚｒなどをできる限りバランス良く添加
し、さらにＭｇおよび／またはＣａを１〜１００ｐｐｍ
含有させ、さらに必要に応じてＨｆ、Ｐｔ、Ｒｈ、Ｒｅ
を含有させた合金組成とすることにより、高温度におけ
る耐蝕性が優れかつ高温クリープ破断強度も優れている
ことがわかる。
【００３６】従って、この発明で得られるNi基合金は、
高温強度だけでなく、高温耐酸化性かよび高温耐蝕性に
も優れており、酸化性物質を含有する燃焼ガスと接触す
るガスタービンの動・静翼、高温ブロアーの動翼、その
他高温部品用の材料として特に有用である。
高温強度だけでなく、高温耐酸化性かよび高温耐蝕性に
も優れており、酸化性物質を含有する燃焼ガスと接触す
るガスタービンの動・静翼、高温ブロアーの動翼、その
他高温部品用の材料として特に有用である。
フロントページの続き (72)発明者 辻 一郎 兵庫県高砂市荒井町新浜二丁目１番１号 三菱重工業株式会社高砂製作所内 (72)発明者 高橋 孝二 兵庫県高砂市荒井町新浜二丁目１番１号 三菱重工業株式会社高砂製作所内 (72)発明者 佐平 健彰 埼玉県大宮市北袋町１−297 三菱マテリ アル株式会社中央研究所内 (72)発明者 三橋 章 埼玉県大宮市北袋町１−297 三菱マテリ アル株式会社中央研究所内
Claims (6)
- 【請求項１】 重量％で、Ｃｒ：１３．１〜１５．０
％、 Ｃｏ：８．５〜１０．５％、Ｍｏ：１．０〜
３．５％、 Ｗ：３．５〜４．５％、Ｔａ：３．
０〜５．５％、 Ａｌ：３．５〜４．５％、Ｔ
ｉ：２．２〜３．２％、 Ｃ：０．０６〜０．１
２％、Ｂ：０．０２５％以下、 Ｚｒ：０．０
１０〜０．０５０％、Ｍｇおよび／またはＣａ：１〜１
００ｐｐｍを含有し、残部がＮｉおよび不可避不純物か
らなる組成を有することを特徴とする、高温強度、高温
耐酸化性および高温耐蝕性に優れたＮｉ基耐熱合金。 - 【請求項２】 重量％で、Ｃｒ：１３．１〜１５．０
％、 Ｃｏ：８．５〜１０．５％、Ｍｏ：１．０〜
３．５％、 Ｗ：３．５〜４．５％、Ｔａ：３．
０〜５．５％、 Ａｌ：３．５〜４．５％、Ｔ
ｉ：２．２〜３．２％、 Ｃ：０．０６〜０．１
２％、Ｂ：０．０２５％以下、 Ｚｒ：０．０
１０〜０．０５０％、Ｍｇおよび／またはＣａ：１〜１
００ｐｐｍを含有し、 さらに、 Ｈｆ：１．５％以下を含有し、残部がＮｉおよび不可避
不純物からなる組成を有することを特徴とする、高温強
度、高温耐酸化性および高温耐蝕性に優れたＮｉ基耐熱
合金。 - 【請求項３】 重量％で、Ｃｒ：１３．１〜１５．０
％、 Ｃｏ：８．５〜１０．５％、Ｍｏ：１．０〜
３．５％、 Ｗ：３．５〜４．５％、Ｔａ：３．
０〜５．５％、 Ａｌ：３．５〜４．５％、Ｔ
ｉ：２．２〜３．２％、 Ｃ：０．０６〜０．１
２％、Ｂ：０．０２５％以下、 Ｚｒ：０．０
１０〜０．０５０％、Ｍｇおよび／またはＣａ：１〜１
００ｐｐｍを含有し、 さらに、 Ｐｔ：０．５％以下、Ｒｈ：０．５％以下、Ｒｅ：０．
５％以下のうち１種または２種以上を含有し、残部がＮ
ｉおよび不可避不純物からなる組成を有することを特徴
とする、高温強度、高温耐酸化性および高温耐蝕性に優
れたＮｉ基耐熱合金。 - 【請求項４】 重量％で、Ｃｒ：１３．１〜１５．０
％、 Ｃｏ：８．５〜１０．５％、Ｍｏ：１．０〜
３．５％、 Ｗ：３．５〜４．５％、Ｔａ：３．
０〜５．５％、 Ａｌ：３．５〜４．５％、Ｔ
ｉ：２．２〜３．２％、 Ｃ：０．０６〜０．１
２％、Ｂ：０．０２５％以下、 Ｚｒ：０．０
１０〜０．０５０％、Ｍｇおよび／またはＣａ：１〜１
００ｐｐｍを含有し、 さらに、 Ｈｆ：１．５％以下を含有し、 さらに、 Ｐｔ：０．５％以下、Ｒｈ：０．５％以下、Ｒｅ：０．
５％以下のうち１種または２種以上を含有し、残部がＮ
ｉおよび不可避不純物からなる組成を有することを特徴
とする、高温強度、高温耐酸化性および高温耐蝕性に優
れたＮｉ基耐熱合金。 - 【請求項５】 重量％で、Ｃｒ：１３．７〜１４．３
％、 Ｃｏ：９．５〜１０．５％、Ｍｏ：１．３〜
１．７％、 Ｗ：４．１〜４．５％、Ｔａ：４．
５〜４．９％、 Ａｌ：３．８〜４．２％、Ｔ
ｉ：２．５〜２．９％、 Ｃ：０．０６〜０．１
２％、Ｂ：０．０２５％以下、 Ｚｒ：０．０
１０〜０．０５０％、Ｍｇおよび／またはＣａ：１〜１
００ｐｐｍを含有し、残部がＮｉおよび不可避不純物か
らなる組成を有することを特徴とする、高温強度、高温
耐酸化性および高温耐蝕性に優れたＮｉ基耐熱合金。 - 【請求項６】 重量％で、Ｃｒ：１３．７〜１４．３
％、 Ｃｏ：９．５〜１０．５％、Ｍｏ：１．３〜
１．７％、 Ｗ：４．１〜４．５％、Ｔａ：４．
５〜４．９％、 Ａｌ：３．８〜４．２％、Ｔ
ｉ：２．５〜２．９％、 Ｃ：０．０６〜０．１
２％、Ｂ：０．０２５％以下、 Ｚｒ：０．０
１０〜０．０５０％、Ｍｇおよび／またはＣａ：１〜１
００ｐｐｍを含有し、 さらに、 Ｈｆ：１．５％以下を含有し、 さらに、 Ｐｔ：０．５％以下、Ｒｈ：０．５％以下、Ｒｅ：０．
５％以下のうち１種または２種以上を含有し、残部がＮ
ｉおよび不可避不純物からなる組成を有することを特徴
とする、高温強度、高温耐酸化性および高温耐蝕性に優
れたＮｉ基耐熱合金。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4187530A JP2556198B2 (ja) | 1991-06-27 | 1992-06-22 | Ｎｉ基耐熱合金製タービン翼鋳物 |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3-183056 | 1991-06-27 | ||
| JP18305691 | 1991-06-27 | ||
| JP4187530A JP2556198B2 (ja) | 1991-06-27 | 1992-06-22 | Ｎｉ基耐熱合金製タービン翼鋳物 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0657359A true JPH0657359A (ja) | 1994-03-01 |
| JP2556198B2 JP2556198B2 (ja) | 1996-11-20 |
Family
ID=26501629
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4187530A Expired - Lifetime JP2556198B2 (ja) | 1991-06-27 | 1992-06-22 | Ｎｉ基耐熱合金製タービン翼鋳物 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2556198B2 (ja) |
Cited By (7)
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|---|---|---|---|---|
| US6171417B1 (en) | 1998-02-23 | 2001-01-09 | Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. | Property recovering method for Ni-base heat resistant alloy |
| KR20040008381A (ko) * | 2002-07-18 | 2004-01-31 | 한국기계연구원 | 고온크립특성이 향상된 단결정 초내열합금 |
| US6818077B2 (en) | 2002-12-17 | 2004-11-16 | Hitachi, Ltd. | High-strength Ni-base superalloy and gas turbine blades |
| US7169241B2 (en) | 2003-05-09 | 2007-01-30 | Hitachi, Ltd. | Ni-based superalloy having high oxidation resistance and gas turbine part |
| KR100725624B1 (ko) * | 2005-12-28 | 2007-06-08 | 한국기계연구원 | 니켈기 단결정 초내열합금 |
| EP2169087A2 (en) | 2008-09-30 | 2010-03-31 | Hitachi Ltd. | Nickel-based superalloy and gas turbine blade using the same |
| WO2019193630A1 (ja) | 2018-04-02 | 2019-10-10 | 三菱日立パワーシステムズ株式会社 | Ｎｉ基超合金鋳造材およびそれを用いたＮｉ基超合金製造物 |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8876978B2 (en) | 2008-02-14 | 2014-11-04 | Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. | Method for regenerating gas turbine blade and gas turbine blade regenerating apparatus |
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