(57)【要約】      （修正有）【課題】過酷な高温ガスタービン環境で使用するのに適したニッケル基超合金組成物、およびそれから作られた物品を提供する。【解決手段】組成物は、約１６〜約２０重量％のクロム、６超〜約１０重量％のアルミニウム、約２〜約１０重量％の鉄、約０．０４重量％未満のイットリウム、約１２重量％未満のコバルト、約１．０重量％未満のマンガン、約１．０重量％未満のモリブデン、約１．０重量％未満のケイ素、約０．２５重量％未満の炭素、約０．０３重量％のホウ素、約１．０重量％未満のタングステン、約１．０重量％未満のタンタル、約０．５重量％のチタン、約０．５重量％のハフニウム、約０．５重量％のレニウム、約０．４重量％のランタニド元素、ならびに残部のニッケルおよび不可避不純物を含む。このニッケル基超合金組成物は、ブレード１０、ノズル、シュラウド、スプラッシュプレート、ブレード１０のスクイーラ先端２０、などに適用できる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
組成物であって、
約１６〜約２０重量％のクロム、
６超〜約１０重量％のアルミニウム、
約２〜約１０重量％の鉄、
約０．０４重量％未満のイットリウム、
約１２重量％未満のコバルト、
約１．０重量％未満のマンガン、
約１．０重量％未満のモリブデン、
約１．０重量％未満のケイ素、
約０．２５重量％未満の炭素、
約０．０３重量％のホウ素、
約１．０重量％未満のタングステン、
約１．０重量％未満のタンタル、
約０．５重量％のチタン、
約０．５重量％のハフニウム、
約０．５重量％のレニウム、
約０．４重量％のランタニド元素、ならびに
残部のニッケルおよび不可避不純物を含む組成物。
【請求項２】
前記アルミニウムの重量％含有量の２倍が、前記鉄の重量％含有量＋１７重量％以下である、請求項１に記載の組成物。
【請求項３】
アルミニウムが約６．５〜約１０重量％の量で存在する、請求項１に記載の組成物。
【請求項４】
アルミニウムが約７．０〜約９．０重量％の量で存在する、請求項１に記載の組成物。
【請求項５】
アルミニウムが約７．５〜約８．５重量％の量で存在する、請求項１に記載の組成物。
【請求項６】
前記組成物が２，０００ｏＦ以上のガンマプライムソルバス温度を有する、請求項１に記載の組成物。
【請求項７】
前記組成物が約２，０００ｏＦ〜約２，１００ｏＦのガンマプライムソルバス温度を有する、請求項１に記載の組成物。
【請求項８】
前記組成物が約７６％〜約９０％のガンマプライム体積分率を有する、請求項１に記載の組成物。
【請求項９】
前記組成物が約８２％〜約８８％のガンマプライム体積分率を有する、請求項１に記載の組成物。
【請求項１０】
組成物を含む物品（１０）であって、前記組成物が、
約１６〜約２０重量％のクロム、
６超〜約１０重量％のアルミニウム、
約２〜約１０重量％の鉄、
約０．０４重量％未満のイットリウム、
約１２重量％未満のコバルト、
約１．０重量％未満のマンガン、
約１．０重量％未満のモリブデン、
約１．０重量％未満のケイ素、
約０．２５重量％未満の炭素、
約０．０３重量％のホウ素、
約１．０重量％未満のタングステン、
約１．０重量％未満のタンタル、
約０．５重量％のチタン、
約０．５重量％のハフニウム、
約０．５重量％のレニウム、
約０．４重量％のランタニド元素、ならびに
残部のニッケルおよび不可避不純物を含む物品（１０）。
【請求項１１】
前記物品（１０）が、ガスタービンのブレード（１０）、または前記ブレード（１０）のスクイーラ先端（２０）である、請求項１０に記載の物品（１０）。
【請求項１２】
前記物品（１０）が、ノズル、シュラウド、スプラッシュプレートおよび燃焼器構成部品から選択される、ガスタービンの構成部品である、請求項１０に記載の物品（１０）。
【請求項１３】
前記アルミニウムの重量％含有量の２倍が、前記鉄の重量％含有量＋１７重量％以下である、請求項１０に記載の物品（１０）。
【請求項１４】
アルミニウムが約６．５〜約９．５重量％の量で存在する、請求項１０に記載の物品（１０）。
【請求項１５】
アルミニウムが約７．０〜約９．０重量％の量で存在する、請求項１０に記載の物品（１０）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般に、過酷な高温ガスタービン環境で使用するのに適した組成物、およびそれから作られた物品に関する。
【背景技術】
【０００２】
ニッケル基超合金は、タービンブレード、ノズルおよびシュラウド用途では、ターボ機械全体にわたって広く使用されている。エンジン性能を向上させるためのターボ機械の設計には、主にクリープ強度（耐クリープ性）の向上という形で、ますます高い温度性能を有する合金が必要とされる。耐クリープ性の向上ももたらすＴａ、Ｗ、ＲｅおよびＭｏなどの固溶強化元素の量が増加した合金は、一般に、相安定性の低下、密度の増加および耐環境性の低下を示す。近年では、熱的機械疲労（ＴＭＦ）耐性が、タービン構成部品の制約的な設計基準となっている。温度勾配が、クリープ、疲労および酸化の複雑な組合せによる損傷を促進する繰返し熱誘起歪みを生じる。一方向凝固超合金は、従来、繰返し損傷耐性向けには開発されてこなかった。しかし、エンジン効率を向上させるには、繰返し損傷耐性を高めることが望ましい。
【０００３】
超合金は、合金組成および高温機械的特性の類似性に基づいて、４つの世代に分類される場合がある。いわゆる第１世代の超合金はレニウムを含有しない。第２世代の超合金は、典型的には、約３重量パーセントのレニウムを含有する。第３世代の超合金は、耐熱金属の含有量を増やし、クロムレベルを下げることにより、温度性能および耐クリープ性を高めるように設計されている。例示的な合金は、約５．５重量パーセントのレニウムレベルおよび２〜４重量パーセントの範囲のクロムレベルを有する。第４世代および第５世代の合金は、増加したレベルのレニウムおよび他の耐熱金属、例えばルテニウムを含む。
【０００４】
第２世代の合金は、比較的安定した微細構造を有するが、例外的に強いというわけではない。第３世代および第４世代の合金は、高レベルの耐熱金属の添加によって向上した強度を有する。例えば、これらの合金は、高レベルのタングステン、レニウムおよびルテニウムを含む。これらの耐熱金属はニッケル基の密度よりもはるかに高い密度を有するため、これらを添加すると合金全体の密度が増大する。例えば、第４世代の合金は、第２世代の合金よりも約６％重い場合がある。第３世代および第４世代の合金は、重量およびコストの増大により、特殊用途のみに使用が制限されている。第３世代および第４世代の合金は、長期的な機械的特性に影響を及ぼし得る微細構造の不安定性によっても制限される。
【０００５】
前世代のクリープ強度および温度性能を向上させようと努力する中で、合金の後続の各世代が開発された。例えば、第３世代の超合金では、第２世代の超合金と比較してクリープ性能が５０°Ｆ（約２８℃）向上している。第４世代および第５世代の超合金では、レニウム、タングステン、タンタル、モリブデンなどの高レベルの固溶強化元素とルテニウムの添加とによって達成されたクリープ強度がさらに向上している。
【０００６】
一方向凝固超合金のクリープ性能が世代を超えて向上するにつれて、連続サイクル疲労耐性および保持時間繰返し損傷耐性も向上してきた。破断および疲労強度のこれらの向上は、上記のように、合金密度およびコストの増加を伴ってきた。加えて、一方向凝固超合金中の耐熱性元素の量を増加し続けると、微細構造および環境面の不利益を被ることになる。例えば、第３世代の超合金は、トポロジカル最密充填相（ｔｏｐｏｌｏｇｉｃａｌ  ｃｌｏｓｅ−ｐａｃｋｅｄ  ｐｈａｓｅ）（ＴＣＰ）に対して安定性が低く、二次反応帯（ＳＲＺ）を形成する傾向がある。後続の世代の超合金では、十分な微細構造安定性を維持するために必要な低レベルのクロムが耐環境性を低下させている。
【０００７】
繰返し損傷耐性は、保持時間または持続ピーク低サイクル疲労（ｓｕｓｔａｉｎｅｄ−ｐｅａｋ  ｌｏｗ  ｃｙｃｌｅ  ｆａｔｉｇｕｅ）（ＳＰＬＣＦ）試験によって定量され、単結晶タービンブレード合金にとって重要な特性要件である。第３世代および第４世代の超合金は、高密度、レニウムおよびルテニウムの存在による高コスト、コーティング条件下での微細構造の不安定性（ＳＲＺ形成）、ならびに不十分なＳＰＬＣＦ寿命という欠点を有する。
【０００８】
したがって、十分な耐クリープ性と耐酸化性とを維持しながら、レニウムおよびルテニウムの含有量が少なく、ＳＰＬＣＦ寿命が長く、ＳＲＺ形成を少なくして微細構造安定性を向上させた超合金組成物を提供することが望ましい。
【発明の概要】
【０００９】
様々な例示的な実施形態では、均衡のとれた耐クリープ性および耐酸化性をもたらすとともに、既知の合金と比較して、低密度で、レニウムおよびルテニウム含有量が低く、低コストで、ＳＰＬＣＦ耐性が向上し、ＳＲＺ形成が少ないタービンブレード用途向け耐疲労性ニッケル基超合金ついて説明する。
【００１０】
一態様によれば、組成物は、約１６〜約２０重量％のクロム、６超〜約１０重量％のアルミニウム、約２〜約１０重量％の鉄、約０．０４重量％未満のイットリウム、約１２重量％未満のコバルト、約１．０重量％未満のマンガン、約１．０重量％未満のモリブデン、約１．０重量％未満のケイ素、約０．２５重量％未満の炭素、約０．０３重量％のホウ素、約１．０重量％未満のタングステン、約１．０重量％未満のタンタル、約０．５重量％のチタン、約０．５重量％のハフニウム、約０．５重量％のレニウム、約０．４重量％のランタニド元素、ならびに残部のニッケルおよび不可避不純物を含む。このニッケル基超合金組成物は、ブレード、ノズル、シュラウド、スプラッシュプレート、ブレードのスクイーラ先端、およびガスタービンエンジンの燃焼器などの超合金物品に使用されてもよい。
【００１１】
別の態様によれば、物品は組成物から構成され、組成物は、約１６〜約２０重量％のクロム、６超〜約１０重量％のアルミニウム、約２〜約１０重量％の鉄、約０．０４重量％未満のイットリウム、約１２重量％未満のコバルト、約１．０重量％未満のマンガン、約１．０重量％未満のモリブデン、約１．０重量％未満のケイ素、約０．２５重量％未満の炭素、約０．０３重量％のホウ素、約１．０重量％未満のタングステン、約１．０重量％未満のタンタル、約０．５重量％のチタン、約０．５重量％のハフニウム、約０．５重量％のレニウム、約０．４重量％のランタニド元素、ならびに残部のニッケルおよび不可避不純物を含む。本明細書に記載のニッケル基超合金組成物から形成された物品は、ブレード、ノズル、シュラウド、スプラッシュプレート、ブレードのスクイーラ先端、およびガスタービンエンジンの燃焼器などの超合金物品に使用されてもよい。
【００１２】
本発明とみなされる主題は、本明細書の結論部分において特に指摘され、明確に請求されている。しかし、本発明は、添付の図面と併せて以下の説明を参照することにより最も良く理解され得る。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の一実施形態による、ガスタービンブレードなどの物品の斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
本発明は、タービン構成部品およびタービンブレード用途向けのＮｉ基超合金の化学的性質を説明する。超合金は、既知の合金と比較して、耐酸化性が向上し、低密度で、レニウムおよびルテニウム含有量が低く、低コストで、ＳＰＬＣＦ耐性が向上し、ＳＲＺ形成が少ない。耐酸化性の向上は、アルミニウムおよび鉄の量を制御することにより合金の強度、耐酸化性および耐クリープ性の均衡をとること、ならびにＡｌ、Ｔａ、Ｈｆの濃度を制御することによりガンマプライム相の体積分率を制御することによって達成された。本発明は、様々な例示的な実施形態で説明される。
【００１５】
図面を参照すると、図１は、ガスタービンブレード１０として示されているガスタービンの構成部品を示している。ガスタービンブレード１０は、翼形部１２と、横方向に延在するプラットフォーム１６と、タービンディスクまたはホイール（図示せず）にガスタービンブレード１０を装着するためのダブテール形式のアタッチメント１４とを備える。いくつかの構成部品では、複数の冷却チャネルが翼形部１２の内部を貫通しており、これらは翼形部１２の表面の開口部１８で終端している。ブレードの上部（または半径方向外側）部分は、スクイーラ先端２０と呼ばれる。スクイーラ先端２０は、高温および摩擦を受ける領域の１つであり、その結果、熱により誘発される応力による亀裂、および酸化による材料損失の形で潜在的な耐久性の問題が生じる。このような損傷が発生した場合、スクイーラ先端２０を修理する必要があり、新しい材料の肉盛が必要になる。例えば、スクイーラ先端２０の既存部分に超合金材料を溶接して、それを所望の形状に戻すことができる。
【００１６】
一態様では、構成部品物品１０は実質的に単結晶である。すなわち、構成部品物品１０は、少なくとも約８０容量パーセント、さらに好ましくは少なくとも約９５容量パーセントの、単結晶方位を有する単一結晶粒である。わずかな体積分率の他の結晶方位の他、小角粒界によって分離された領域が存在してもよい。単結晶構造は、通常、単結晶および単一結晶粒方位の成長を誘起する種結晶または他の構造からの合金組成物の一方向凝固によって作製される。
【００１７】
本明細書で考察する例示的な合金組成物の使用は、ガスタービンブレード１０に限定されず、ガスタービンノズル、ベーン、シュラウド、またはガスタービン用の他の構成部品などの他の物品に使用することができる。
【００１８】
本明細書に開示される例示的な実施形態は、耐酸化性、ＳＰＬＣＦ耐性および耐破断性を向上させるための独特な超合金を提供すると考えられる。以下の表Ｉは、本発明の合金に含まれる元素に関して、例示的な濃度範囲を重量パーセントで示している。範囲として示されたあらゆる量は、各元素について端点と部分範囲とを含むと解釈されるべきである。
【００１９】
【表１】
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【００２０】
本明細書に開示される例示的な実施形態は、ＳＰＬＣＦ耐性および耐酸化性の向上をもたらすためにアルミニウムを含んでもよい。例示的な実施形態は、６超〜約１０重量％のアルミニウムを含んでもよい。他の例示的な実施形態は、約６．５〜約９．５重量％のアルミニウム、６．１〜約１０重量％のアルミニウム、約６．２〜約１０重量％のアルミニウム、約６．３〜約１０重量％のアルミニウム、約６．３〜約１０重量％のアルミニウム、約６．４〜約１０重量％のアルミニウムまたは約６．５〜約１０重量％のアルミニウムを含んでもよい。他の例示的な実施形態は、約７．０〜約９．０重量％のアルミニウムを含んでもよい。他の例示的な実施形態は、約７．５〜約８．５重量％のアルミニウムを含んでもよい。
【００２１】
本明細書に開示される例示的な実施形態は、アルミニウムの重量％含有量の２倍が、鉄の重量％含有量＋１７重量％以下である組成物を含む。一例として、アルミニウム重量％が１０である場合、鉄重量％は３重量％以上である（１０重量％が最大である）。以下の式は、本発明の合金におけるＡｌ−Ｆｅ重量％の関係を示している。
【００２２】
２×（Ａｌ重量％）＜（Ｆｅ重量％）＋１７（式１）
【００２３】
本明細書に開示される例示的な実施形態は、高温耐食性を向上させるためにクロムを含んでもよい。クロムの役割は、合金の外面上でＣｒ２Ｏ３形成を促進することである。多くのアルミニウムが存在するほど、多くの保護酸化物、Ｃｒ２Ｏ３が形成される。例示的な実施形態は、約１６〜約２０重量％のクロムを含んでもよい。他の例示的な実施形態は、約１７〜約１９重量％のクロムを含んでもよい。他の例示的な実施形態は、約１７．５〜約１８．５重量％のクロムを含んでもよい。
【００２４】
本明細書に開示される例示的な実施形態は、降伏強度および溶接性を向上させるために鉄を含んでもよい。Ａｌ含有量の増加に伴い、ニッケル基析出強化超合金中のガンマプライム体積分率が増加し、延性低下が不安定な温度範囲に位置し、溶接金属中に歪割れを引き起こすため、適切なＦｅ含有量の添加により伸びと降伏強度とを向上させ、ひいては溶接性を向上させる。ただし、Ｆｅ含有量が増えると耐酸化性が低下するため、最適な耐酸化性と溶接性とを得るには、ＡｌとＦｅとの式が必要である。例示的な実施形態は、約２〜約１０重量％の鉄を含んでもよい。他の例示的な実施形態は、約４〜約８重量％の鉄を含んでもよい。他の例示的な実施形態は、約５〜約７重量％の鉄を含んでもよい。
【００２５】
本明細書に開示される例示的な実施形態は、耐酸化性を付与し、ガンマプライムを安定化させるためにイットリウムを含んでもよい。少量のＹの添加により、超合金の耐酸化性が大幅に向上し、酸化皮膜の表面形態が改善された。Ｙは結晶粒界で完全に偏析し、結晶粒界析出物形態を変化させ、結晶粒界からＯ不純物を除去することが分かった。イットリウムは、Ａｌ形成の酸化物を促進し、ＮｉＯの割合を減少させることができた。イットリウムは、酸化スケールと合金基板との間のコヒーレンスを増加させて、酸化スケールの破砕を減少させた。例示的な実施形態は、約０〜約０．０４重量％のイットリウムを含んでもよい。他の例示的な実施形態は、約０〜約０．０２重量％の量のイットリウムを含んでもよい。
【００２６】
本明細書に開示される例示的な実施形態は、ガンマプライムのソルバス温度を上昇させるためにコバルトを含んでもよい。例示的な実施形態は、約０〜約１２重量％のコバルトを含んでもよい。他の例示的な実施形態は、約２〜約１０重量％のコバルトを含んでもよい。他の例示的な実施形態は、約４〜約８重量％のコバルトを含んでもよい。他の例示的な実施形態は、約５〜約７重量％のコバルトを含んでもよい。
【００２７】
本明細書に開示される例示的な実施形態は、固溶強化性を付与するためにマンガンを含んでもよい。例示的な実施形態は、０〜約１重量％のマンガンを含んでもよい。他の例示的な実施形態は、約０〜約０．５重量％の量のマンガンを含んでもよい。
【００２８】
本明細書に開示される例示的な実施形態は、固溶強化性を付与するためにモリブデンを含んでもよい。例示的な実施形態は、０〜約１重量％のマンガンを含んでもよい。他の例示的な実施形態は、約０〜約０．５重量％の量のモリブデンを含んでもよい。
【００２９】
本明細書に開示される例示的な実施形態は、ケイ素を含んでもよい。例示的な実施形態は、０〜約１．０重量％のケイ素を含んでもよい。
【００３０】
本明細書に開示される例示的な実施形態は、炭素を含んでもよい。例示的な実施形態は、０〜約０．２５重量％の炭素を含んでもよい。他の例示的な実施形態は、０〜約０．１２重量％の炭素を含んでもよい。
【００３１】
本明細書に開示される例示的な実施形態は、小角粒界に対する許容度をもたらすためにホウ素を含んでもよい。例示的な実施形態は、０〜約０．０３重量％のホウ素を含んでもよい。他の例示的な実施形態は、０〜約０．０１５重量％のホウ素を含んでもよい。
【００３２】
本明細書に開示される例示的な実施形態は、強化剤としてタングステンを含んでもよい。例示的な実施形態は、０〜約１重量％のタングステンを含んでもよい。他の例示的な実施形態は、０〜約０．５重量％の量のタングステンを含んでもよい。他の例示的な実施形態は、０〜約０．２５重量％の量のタングステンを含んでもよい。
【００３３】
本明細書に開示される例示的な実施形態は、ガンマプライム強度を高めるために、わずかな割合のタンタルを含んでもよい。例示的な実施形態は、０〜約１．０重量％のタンタルを含んでもよい。
【００３４】
本明細書に開示される例示的な実施形態は、わずかな割合のチタンを含んでもよい。例示的な実施形態は、０〜約０．５重量％のチタンを含んでもよい。
【００３５】
本明細書に開示される例示的な実施形態は、場合によりハフニウムを含んでもよい。ハフニウムは遮熱コーティングの寿命を向上させ得る。例示的な実施形態は、０〜約０．５重量％のハフニウムを含んでもよい。他の例示的な実施形態は、０〜約０．２５重量％のハフニウムを含んでもよい。
【００３６】
本明細書に開示される例示的な実施形態は、ガンマ相に分配する強力な固溶強化剤であり、ガンマプライムの粗大化を抑制する低速拡散元素でもある少量のレニウムを含んでもよい。例示的な実施形態は、０〜約０．５重量％のレニウムを含んでもよい。他の例示的な実施形態は、０〜約０．２５重量％のレベルでレニウムを含んでもよい。
【００３７】
本明細書に開示される例示的な実施形態は、ランタニド元素（周期表の元素５７〜７１番）のうち１つ以上を含んでもよい。例示的な実施形態は、０〜約０．０４重量％のランタニド元素を含んでもよい。他の例示的な実施形態は、０〜約０．０２重量％のランタニド元素を含んでもよい。
【００３８】
本明細書に開示される例示的な実施形態は、ニッケルを含んでもよい。例示的な実施形態は、ニッケルおよび他の微量または不可避不純物を含む組成物の残部を含んでもよく、その結果、組成元素の総重量％は１００％に等しくなる。
【００３９】
例示的な実施形態によれば、組成物または物品は、約１６〜約２０重量％のクロム、６重量％超〜約１０重量％のアルミニウム、約２〜約１０重量％の鉄、０〜約０．０４重量％のイットリウム、約０〜約１２重量％のコバルト、０〜約１重量％のマンガン、０〜約１重量％のモリブデン、０〜約１重量％のケイ素、０〜約０．２５重量％の炭素、０〜約０．０３重量％のホウ素、０〜約１重量％のタングステン、０〜約１重量％のタンタル、０〜約０．５重量％のタンタル、０〜約０．５重量％のハフニウム、０〜約０．５重量％のレニウム、０〜約０．０４重量％のランタニド元素を含み、残部はニッケルと不可避不純物とから構成されるため、組成物の総重量％は１００に等しくなる。
【００４０】
別の例示的な実施形態によれば、組成物または物品は、約１６〜約２０重量％のクロム、約７重量％〜約１０重量％のアルミニウム、約２〜約１０重量％の鉄、０〜約０．０４重量％のイットリウム、約０〜約１２重量％のコバルト、０〜約１重量％のマンガン、０〜約１重量％のモリブデン、０〜約１重量％のケイ素、０〜約０．２５重量％の炭素、０〜約０．０３重量％のホウ素、０〜約１重量％のタングステン、０〜約１重量％のタンタル、０〜約０．５重量％のタンタル、０〜約０．５重量％のハフニウム、０〜約０．５重量％のレニウム、０〜約０．０４重量％のランタニド元素を含み、残部はニッケルと不可避不純物とから構成されるため、組成物の総重量％は１００に等しくなる。
【００４１】
別の例示的な実施形態によれば、組成物または物品は、約１６〜約２０重量％のクロム、約８重量％〜約１０重量％のアルミニウム、約２〜約１０重量％の鉄、０〜約０．０４重量％のイットリウム、約０〜約１２重量％のコバルト、０〜約１重量％のマンガン、０〜約１重量％のモリブデン、０〜約１重量％のケイ素、０〜約０．２５重量％の炭素、０〜約０．０３重量％のホウ素、０〜約１重量％のタングステン、０〜約１重量％のタンタル、０〜約０．５重量％のタンタル、０〜約０．５重量％のハフニウム、０〜約０．５重量％のレニウム、０〜約０．０４重量％のランタニド元素を含み、残部はニッケルと不可避不純物とから構成されるため、組成物の総重量％は１００に等しくなる。
【００４２】
別の例示的な実施形態によれば、組成物または物品は、約１６〜約２０重量％のクロム、約９重量％〜約１０重量％のアルミニウム、約２〜約１０重量％の鉄、０〜約０．０４重量％のイットリウム、約０〜約１２重量％のコバルト、０〜約１重量％のマンガン、０〜約１重量％のモリブデン、０〜約１重量％のケイ素、０〜約０．２５重量％の炭素、０〜約０．０３重量％のホウ素、０〜約１重量％のタングステン、０〜約１重量％のタンタル、０〜約０．５重量％のタンタル、０〜約０．５重量％のハフニウム、０〜約０．５重量％のレニウム、０〜約０．０４重量％のランタニド元素を含み、残部はニッケルと不可避不純物とから構成されるため、組成物の総重量％は１００に等しくなる。
【００４３】
別の例示的な実施形態によれば、組成物または物品は、約１６〜約２０重量％のクロム、約６．１重量％〜約１０重量％のアルミニウム、約２〜約１０重量％の鉄、０〜約０．０４重量％のイットリウム、約０〜約１２重量％のコバルト、０〜約１重量％のマンガン、０〜約１重量％のモリブデン、０〜約１重量％のケイ素、０〜約０．２５重量％の炭素、０〜約０．０３重量％のホウ素、０〜約１重量％のタングステン、０〜約１重量％のタンタル、０〜約０．５重量％のタンタル、０〜約０．５重量％のハフニウム、０〜約０．５重量％のレニウム、０〜約０．０４重量％のランタニド元素を含み、残部はニッケルと不可避不純物とから構成されるため、組成物の総重量％は１００に等しくなる。
【００４４】
別の例示的な実施形態によれば、組成物または物品は、約１６〜約２０重量％のクロム、約６．５重量％〜約９．５重量％のアルミニウム、約２〜約１０重量％の鉄、０〜約０．０４重量％のイットリウム、約０〜約１２重量％のコバルト、０〜約１重量％のマンガン、０〜約１重量％のモリブデン、０〜約１重量％のケイ素、０〜約０．２５重量％の炭素、０〜約０．０３重量％のホウ素、０〜約１重量％のタングステン、０〜約１重量％のタンタル、０〜約０．５重量％のタンタル、０〜約０．５重量％のハフニウム、０〜約０．５重量％のレニウム、０〜約０．０４重量％のランタニド元素を含み、残部はニッケルと不可避不純物とから構成されるため、組成物の総重量％は１００に等しくなる。
【００４５】
別の例示的な実施形態によれば、組成物または物品は、約１６〜約２０重量％のクロム、約７重量％〜約９重量％のアルミニウム、約２〜約１０重量％の鉄、０〜約０．０４重量％のイットリウム、約０〜約１２重量％のコバルト、０〜約１重量％のマンガン、０〜約１重量％のモリブデン、０〜約１重量％のケイ素、０〜約０．２５重量％の炭素、０〜約０．０３重量％のホウ素、０〜約１重量％のタングステン、０〜約１重量％のタンタル、０〜約０．５重量％のタンタル、０〜約０．５重量％のハフニウム、０〜約０．５重量％のレニウム、０〜約０．０４重量％のランタニド元素を含み、残部はニッケルと不可避不純物とから構成されるため、組成物の総重量％は１００に等しくなる。
【００４６】
別の例示的な実施形態によれば、組成物または物品は、約１６〜約２０重量％のクロム、約７．５重量％〜約８．５重量％のアルミニウム、約２〜約１０重量％の鉄、０〜約０．０４重量％のイットリウム、約０〜約１２重量％のコバルト、０〜約１重量％のマンガン、０〜約１重量％のモリブデン、０〜約１重量％のケイ素、０〜約０．２５重量％の炭素、０〜約０．０３重量％のホウ素、０〜約１重量％のタングステン、０〜約１重量％のタンタル、０〜約０．５重量％のタンタル、０〜約０．５重量％のハフニウム、０〜約０．５重量％のレニウム、０〜約０．０４重量％のランタニド元素を含み、残部はニッケルと不可避不純物とから構成されるため、組成物の総重量％は１００に等しくなる。
【００４７】
本明細書に記載の組成物は、２，０００ｏＦ以上のガンマプライムソルバス温度、または約２，０００ｏＦ〜約２，１００ｏＦのガンマプライムソルバス温度を有する。さらに、本明細書に記載の組成物は、約７６％〜約９０％、または約８２％〜約８８％のガンマプライム体積分率を有する。向上したガンマプライムソルバス温度およびガンマプライム体積分率の利点は、高温での良好な機械的特性および耐酸化性を有する合金である。
【００４８】
本明細書に開示される例示的な実施形態は、上述の組成物を含むブレード、ノズル、シュラウド、スクイーラ先端、スプラッシュプレート、およびガスタービンの燃焼器などの物品を含む。さらに、上述の組成物または合金は、優れた溶接性を示し、これにより、既存の部品、構成部品または物品の修繕および修理が大幅に容易になる。
【００４９】
本明細書に記載の合金の主な技術的利点は、高いＡｌおよび適切なＹの添加による優れた耐酸化性、ならびにＡｌとＦｅとの最適な関係による優れた溶接性である。Ａｌは現在の試験から＞６．０〜１０．０の範囲にあるが、溶接金属に亀裂は観察されなかった。
【００５０】
例示的な実施形態は、合金の組成およびいくつかの特性を説明しているが、いかなる点でも本発明を限定するものとして解釈されるべきではない。本明細書および特許請求の範囲を通してここで使用される近似する文言は、関連する基本的機能に変化をもたらすことなく、差し支えない程度に変動できる任意の量的表現を修飾するために適用することができる。したがって、「およそ」、「約」および「実質的に」などの用語によって修飾された値は、明記された厳密な値に限定されるものではない。少なくともいくつかの例では、近似する文言は、値を測定するための機器の精度に対応することができる。ここで、ならびに本明細書および特許請求の範囲を通して、範囲の限界は、組合せおよび／または置き換えが可能であり、別段文脈または文言によって示されない限り、そのような範囲は特定され、その中に包含されるあらゆる部分範囲を含む。ある範囲の特定の値に適用される用語「およそ」および「約」は、両方の値に適用され、その値を測定する機器の精度に依存しない限り、記載された値の＋／−１０％を示し得る。
【００５１】
本明細書は、最良の形態を含めて本発明を開示するとともに、当業者が本発明を作成および使用できるようにするために、例示的な実施形態を使用している。本発明の特許可能な範囲は、特許請求の範囲によって定義され、当業者が想到する他の例示的な実施形態を含むことができる。このような他の例示的な実施形態は、特許請求の範囲の文言との差がない構造要素を有する場合、または特許請求の範囲の文言との実質的な差がない等価の構造要素を含む場合、特許請求の範囲内にあることが意図される。
【符号の説明】
【００５２】
１０  ガスタービンブレード、構成部品物品
１２  翼形部
１４  アタッチメント
１６  プラットフォーム
１８  開口部
２０  スクイーラ先端
【図１】
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【外国語明細書】
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