(57)【要約】      （修正有）【課題】耐クリープ性、耐高熱腐食性、鋳造性及び溶接性を示し、第１段及び後段タービンノズル用途に用いることができる合金を提供する【解決手段】ニッケル含有合金、製造方法及びその物品を開示する。本合金は約１．５〜約４．５重量％のアルミニウム、約１．５〜約４．５重量％のチタン、約０．８〜約３重量％のニオブ、約１４〜約２８重量％のクロム、約０．２重量％以下のジルコニウム、約１０〜約２３重量％のコバルト、約１〜約３重量％のタングステン、約０．０５〜約０．２重量％の炭素、約０．００２〜約０．０１２重量％のホウ素及び約４０〜約７０重量％のニッケルを含む。チタンに対するアルミニウムの原子比は約０．５以上である。また合金は実質的にタンタルを含まない。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
１．５〜４．５重量％のアルミニウム、
１．５〜４．５重量％のチタン、
０．８〜３重量％のニオブ、
１４〜２８重量％のクロム、
１０〜２３重量％のコバルト、
１〜３重量％のタングステン、
０．０５〜０．２重量％の炭素、
０．００２〜０．０１２重量％のホウ素及び
４０〜７０重量％のニッケルを含み、
チタンに対するアルミニウムの原子比が１．０超であり、
タンタルを実質的に含まない、
ニッケル含有合金。
【請求項２】
アルミニウム及びチタンの合計量がニッケル含有合金に対して２〜９重量％である、請求項１記載のニッケル含有合金。
【請求項３】
アルミニウム、チタン及びニオブの合計量が合金の重量に対して２〜１３重量％である、請求項１記載のニッケル含有合金。
【請求項４】
さらに、ジルコニウム、ハフニウム、レニウム及びルテニウムよりなる群から選択される元素を少なくとも１つ含む、請求項１記載のニッケル含有合金。
【請求項５】
５体積％未満のレベルのη相を含む、請求項１記載のニッケル含有合金。
【請求項６】
（ａ）１．５〜４．５重量％のアルミニウム、２．１〜４．５重量％のチタン、０．８〜３重量％のニオブ、１４〜２４重量％のクロム、１０〜２３重量％のコバルト、１〜３重量％のタングステン、レニウム、ルテニウム、モリブデンから選択される元素又はこれらの組合せ、０．０５〜０．２重量％の炭素、０．００２〜０．０１２重量％のホウ素及び４０〜７０重量％のニッケルを含む合金を鋳造し、
（ｂ）鋳造物を凝固する工程を含む、
物品の製造方法。
【請求項７】
さらに鋳造物を方向性凝固する工程を含む、請求項６記載の方法。
【請求項８】
鋳造物が等軸鋳造物である、請求項６記載の方法。
【請求項９】
請求項１記載の合金を含む材料から製造したタービン部品。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ニッケル含有合金、その製造方法及び物品に関する。
【背景技術】
【０００２】
タービンノズル及びエアーホイル用途に用いるのに適当な耐熱合金は通常、高温強度、耐食性及び鋳造性や溶接性などの特性を示す。残念ながら、１つの特性を最適化しようとすると、通常、別の特性を低減することになる。合金設計のプロセスでは通常、部品設計の様々な要求を満たす全体として最良の組合せの特性を実現するために妥協することになる。このような設計プロセスでは、１つの特性を最大限に引き出すことはほとんどない。むしろ、バランスのとれた化学組成及び適当な熱処理を開発することにより、所望の特性の最良の妥協を計る。
【０００３】
コバルト含有合金は、熱疲労割れを発生しやすいにもかかわらず、第１段タービンノズル用途に用いることがある。これらの合金が受け入れられるのは容易に補修溶接できるからである。しかし、後段ノズルにおいて、コバルト基合金のクリープ限度は、ノズルの下流方向クリープがタービンダイヤフラムのクリアランスの不当な低減となる点までであることが確認されている。これらの後段ノズル用途に適当なクリープ強度をもつコバルト基合金は、入手可能であるが、所望の溶接特性をもたない。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
したがって、耐クリープ性、耐高熱腐食性、鋳造性及び溶接性を示し、第１段及び後段タービンノズル用途に用いることができる別の合金を見出すことが望ましい。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、約１．５〜約４．５重量％のアルミニウム、約１．５〜約４．５重量％のチタン、約０．８〜約３重量％のニオブ、約１４〜約２８重量％のクロム、約１０〜約２３重量％のコバルト、約１〜約３重量％のタングステン、約０．０５〜約０．２重量％の炭素、約０．００２〜約０．０１２重量％のホウ素及び約４０〜約７０重量％のニッケルを含み、チタンに対するアルミニウムの原子比が約１．０超であり、タンタルを実質的に含まないニッケル含有合金である。
【０００６】
本発明の別の実施形態は、本発明の組成をもつ合金を鋳造する工程を含む、物品の製造方法及び該合金組成物からなる物品に関する。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】２つの試料について、温度８７１℃で１５ｋｓｉの一定応力をかけた場合の時間とひずみの関係を示すグラフである。
【図２】種々の合金組成物について、時間とクリープひずみの関係を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
本発明はタービン用途で用いるニッケル含有合金である。本ニッケル含有合金は、第１段及び後段タービンノズル用途両方に用いることができ、またタービンの大型バケットにも用いることができ有利である。本ニッケル含有合金はニッケル、クロム、コバルト、タングステン、アルミニウム、チタン、ニオブ及び他の必須元素を含む。特に、本ニッケル含有合金は、アルミニウム及びチタンの濃度の組合せが他の類似合金と比べて特異である。この結果、六方晶構造を有する、式Ｍ3Ｔｉ（式中Ｍは、ニッケル又はニッケル−コバルトなどのニッケル合金である。）のη相などの望ましくない相の存在が低減するかなくなる。このようなη相の低減は、耐クリープ性の増加を促し、高温、例えば６００℃より高温で合金を金属学的に安定にする。通常、η相は、約５体積％未満、しばしば約２体積％未満のレベルで存在する。好ましい実施形態では、η相の存在レベルは約０．５体積％未満であり、例えば合金はη相を実質的に含まない。
【０００９】
本発明の実施形態のニッケル含有合金は通常、約１４〜約２８重量％、好ましい実施形態では、約１４〜約２４重量％のレベルのクロムも含む（さらに具体的な範囲を以下に示す。）。
【００１０】
さらに、好ましい実施形態では、ニッケル合金は、主要な下位群元素、即ちアルミニウム、チタン及びニオブを含む必要がある。後述するように、これらの元素は本発明のレベルで、γ’相の存在による本組成物の重要な強化メカニズムを担う。
【００１１】
本ニッケル含有合金に添加することができる任意の金属は、コバルト、炭素、ジルコニウム、タングステン、ホウ素、ハフニウム、レニウム、ルテニウム、モリブデン又はこれらの金属の１つ以上の組合せである。好ましい実施形態では、合金は、追加成分として少なくともジルコニウム、コバルト及びタングステンを本発明のレベルで含む必要がある。別の好ましい実施形態では、合金組成物はホウ素及び炭素を含まなければならない。
【００１２】
１実施形態では、ニッケル含有合金は、アルミニウム及びチタンをニッケル含有合金に対して約２〜約９重量％（ｗｔ％）の量で含む。この範囲内で、アルミニウム及びチタンの合計使用量は、ニッケル含有合金に対して約２．５ｗｔ％以上、好ましくは約３．０ｗｔ％以上、さらに好ましくは約４ｗｔ％以上にすることができる。また、この範囲内でニッケル含有合金に対して約８．８ｗｔ％以下、好ましくは約８．６ｗｔ％以下、さらに好ましくは約８．０ｗｔ％以下の量が望ましい。
【００１３】
本ニッケル含有合金のアルミニウム含量はニッケル含有合金に対して約１．５〜約４．５ｗｔ％である。アルミニウムの好ましい量は、約１．６ｗｔ％以上、さらに好ましくは約１．７ｗｔ％以上である。アルミニウムの好ましい量は、約４．００ｗｔ％以下、さらに好ましくは約３ｗｔ％以下、特に好ましくは約２．５ｗｔ％以下である。本ニッケル含有合金のチタン含量はニッケル含有合金に対して約１．５〜約４．５ｗｔ％である。チタンの好ましい量は、約１．６５ｗｔ％以上、さらに好ましくは約２ｗｔ％以上、特に好ましくは約２．２５ｗｔ％以上である。チタンの好ましい量は、約４ｗｔ％以下、さらに好ましくは約３．５ｗｔ％以下、特に好ましくは約３ｗｔ％以下である（アルミニウム及びチタンの相対量は、これら２元素の下記の割合に従う。）。
【００１４】
本発明の実施形態では、ニッケル含有合金中のチタンに対するアルミニウムの原子比は約０．５以上である必要がある。特に好ましい実施形態では、アルミニウム／チタンの原子比は約１．０超である。アルミニウム／チタンの原子比がこの範囲にあれば、通常、耐高熱腐食性、溶接性及び鋳造性が向上する。
【００１５】
別の実施形態では、ニッケル含有合金に存在するアルミニウム、チタン及びニオブの合計量を約２〜約１３重量％に制御することが望ましく、これはγ■相を維持するのに有効
である。γ■相の好ましい量は１５〜４５体積％である。耐熱ニッケル含有合金における
強度は通常、いくつかの異なるメカニズム、例えばγ’相の析出強化、固溶強化及び粒界でのカーバイド強化などによる。γ■相は［Ｎｉ3（Ａｌ，Ｔｉ）］からなる。これらの
中でγ’相の析出強化が本ニッケル含有合金の主な強化メカニズムである。
【００１６】
ガスタービンノズル及びエアーホイル用途での合金特性間の最良の妥協点を確保するために、主な析出強化元素、即ちチタン、アルミニウム及びニオブの含量をニッケル含有合金に対して約２〜約１３ｗｔ％の量に維持する。この範囲内で通常、チタン、アルミニウム及びニオブの量が、ニッケル含有合金に対して約４．３５ｗｔ％以上、好ましくは約４．５ｗｔ％以上、さらに好ましくは約４．７５ｗｔ％以上であることが望ましい。また、この範囲内でニッケル含有合金に対して約１１．５ｗｔ％以下、好ましくは約１１ｗｔ％以下、さらに好ましくは約１０ｗｔ％以下の量が望ましい。アルミニウム、チタン及びニオブの量を上記限度内に維持することにより、耐クリープ性と溶接性の良好なバランスを実現する。さらに、ニッケル含有合金の鋳造性が向上するように、炭素及びジルコニウム（存在する場合）のレベルを慎重に釣り合わせ、制御する。
【００１７】
他の実施形態では、ニッケル含有合金はタンタルを含まない。タンタルは種々のニッケル基合金において重要な成分となるが、本発明の大抵の実施形態で、タンタルの存在は望ましくない。実施例に示すように、タンタルが存在しないことで、クリープ強度を著しく向上することができる。さらに、多くの場合に、比較的高い密度の元素であるタンタルの存在は、合金で製造した部品の重量を不必要に増加することになり、航空機タービン部品などの部品では、少しでも余分な重量が問題となることがある。さらに、タンタルは、比較的高価な元素であり、合金組成物のコストを不必要に増すこともある。
【００１８】
本発明の大抵の実施形態で、通常ニオブがニッケル含有合金に対して約３ｗｔ％以下の量で存在することが望ましい。この範囲内で、使用量は約２．５ｗｔ％以下、好ましくは約２．０ｗｔ％以下、さらに好ましくは約１．７５ｗｔ％以下にすることができる。具体的なニオブの量はニッケル含有合金に対して約１．３５ｗｔ％である。
【００１９】
クロムは通常、ニッケル含有合金に対して約１４〜約２８ｗｔ％の量で存在する。この範囲内で、クロムの使用量は、しばしば（必ずではない）ニッケル含有合金に対して約１６ｗｔ％以上、好ましくは約１７ｗｔ％以上、さらに好ましくは約２０ｗｔ％以上にすることが望ましい。また、この範囲内で、ニッケル含有合金に対して約２７ｗｔ％以下、好ましくは約２６ｗｔ％以下、さらに好ましくは約２５ｗｔ％以下の量が望ましい。具体的なクロムの量はニッケル含有合金全体に対して約２２〜約２３ｗｔ％である。
【００２０】
本発明の合金では、ニッケルは合金に対して約４０〜約７０ｗｔ％の量で存在する。この範囲内で、ニッケルの使用量は通常、ニッケル含有合金に対して約４３ｗｔ％以上、好ましくは約４４ｗｔ％以上、さらに好ましくは約４６ｗｔ％以上であることが望ましい。また、この範囲内でニッケル含有合金に対して約６５ｗｔ％以下、好ましくは約６０ｗｔ％以下、さらに好ましくは約５５ｗｔ％以下の量が望ましい。具体的なニッケルの量はニッケル含有合金に対して約４５〜約５５ｗｔ％である。
【００２１】
コバルトの添加量は通常、ニッケル含有合金全体に対して約１０〜約２４ｗｔ％である。この範囲内で、使用量は、ニッケル含有合金全体に対して約１４ｗｔ％以上、好ましくは約１５ｗｔ％以上、さらに好ましくは約１７ｗｔ％以上とすることができる。また、使用量は、ニッケル含有合金全体に対して約２３．５ｗｔ％以下、好ましくは約２２．５ｗｔ％以下、さらに好ましくは約２１ｗｔ％以下が望ましい。具体的なコバルトの量はニッケル含有合金全体に対して約１８．５〜約１９．５ｗｔ％である。
【００２２】
炭素の添加量は通常、０．１５ｗｔ％未満である。炭素の好ましい量は０．０５〜約０．２ｗｔ％である。炭素は通常、チタン、タングステンなどの金属と合金化してモノカーバイドを形成する。多くの場合、カーバイド形成は、本発明の実施形態の粒界強度を向上するのに重要である。通常、モノカーバイド中のチタン及び／又はタングステンの量は、カーバイド相の約８０ｗｔ％以下である。具体的な炭素の量はニッケル含有合金に対して約０．０２〜約０．１５ｗｔ％である。
【００２３】
タングステンはニッケル含有合金に対して約３ｗｔ％以下のレベルで存在する。場合によっては、タングステンをモリブデン、レニウム、ルテニウムなどに代えることができる。しかし、好ましい実施形態では、タングステン自体の存在を必要とすることが多い。具体的なタングステンの量はニッケル含有合金に対して約１．９〜約２．１ｗｔ％である。
【００２４】
また、ホウ素はニッケル含有合金に対して約０．０２５ｗｔ％以下の量で存在することができる。ホウ素の好ましい量はニッケル含有合金に対して約０．００２〜約０．０１２ｗｔ％である。ホウ素は通常、ニッケル含有合金中の金属と反応して金属ホウ化物を形成し、ある実施形態では、金属ホウ化物もクリープ強度及び粒界強度を向上するのに重要である。具体的なニッケル含有合金中のホウ素の量はニッケル含有合金に対して約０．００２〜約０．００６ｗｔ％である。
【００２５】
ジルコニウムもニッケル含有合金に対して約０．２ｗｔ％以下の量で添加することができる。ある実施形態では、ジルコニウムを所望によりハフニウムに代えることができる。具体的なジルコニウムの量はニッケル含有合金に対して約０．０１ｗｔ％〜約０．２ｗｔ％である。
【００２６】
本ニッケル含有合金は既存の方法で加工し、ガスタービンの部品を形成することができる。このような部品の例には、回転バケット（即ち、ブレード）、非回転ノズル（即ち、ベーン）、シュラウド、燃焼器などである。ニッケル含有合金を用いるのに好ましい部品は、ガスタービンのノズル及びバケットである。タービン部品は多種多様な方法、例えば、限定するわけではないが、粉末冶金法（例えば、焼結、ホットプレス又は熱間静水圧プレス、熱真空圧縮など）、インゴット鋳造とそれに続く方向性凝固、インベストメント鋳造、インゴット鋳造とそれに続く熱機械加工、ニアネットシェイプ鋳造、化学蒸着、物理蒸着などで形成することができる。好ましい方法はインゴット鋳造とそれに続く方向性凝固及びインベストメント鋳造である。
【００２７】
１実施形態では、本ニッケル含有合金からガスタービンエアーホイルを製造するにあたり、粉末、粒子などの形態のニッケル含有合金の成分を約１３５０〜約１７５０℃の温度に加熱して、金属成分を溶融する。
【００２８】
その後、溶融金属を鋳造法で鋳型に鋳込んで所望の形状にすることができる。鋳造法にはインベストメント鋳造、インゴット鋳造などがある。インベストメント鋳造は通常、普通の製造方法では製造できない部品、例えば複雑な形状のタービンバケットや、高温に耐える必要のあるタービン部品を製造するのに用いる。鋳型を製造するには、まず、溶融除去可能なワックスなどの材料を用いて原型を作る。このワックス原型を耐火物スラリーに浸漬し、ワックス原型を被覆し、皮膜を形成し、これを乾燥する。スラリーへの浸漬及び乾燥工程を丈夫な厚さになるまで繰り返す。この後、原型全体をオーブンに入れ、ワックスを溶け出させる。これにより、溶融ニッケル含有合金で満たすことが可能な鋳型が成型される。鋳型を一体品の原型の周りに形成する（従来の砂型鋳造法のように鋳型から引き抜く必要はない）ので、非常に複雑な形状及びアンダーカットを製造することができる。ワックス原型自体は、例えばコンピュター固体モデルの母型で製作したステレオリソグラフィなどのモデルを用いて複製することにより製造する。
【００２９】
鋳込む直前に、鋳型を約１０００℃に予熱して、ワックスの残りを除去するとともにバインダーを硬化する。また、予熱済み鋳型に鋳込むことにより鋳型への充填を完全にする。鋳込みは重力、圧力、不活性ガス又は真空条件を用いて行うことができる。好ましい実施形態では、真空中で鋳造を行う。別の実施形態では、インゴット鋳造を用いてタービン部品を製造することができる。鋳造後、鋳型中の溶湯を方向性凝固する。方向性凝固は通常、成長方向に伸びた結晶粒を形成する。これは、結果として、等軸鋳造に比べてエアーホイルのクリープ強度を一層高くする。方向性凝固はコストが等軸鋳造より高いことがある。エアーホイルの特定の要求に応じて、等軸又は方向性凝固のどちらかにすることができる。方向性及び／又は等軸凝固の後、鋳造物を空冷する。
【００３０】
所望により本ニッケル含有合金からなる鋳造物に異なる熱処理を施し、耐クリープ性を向上するとともに強度を最適化することができる。１実施形態では、鋳造物を約１０９５℃〜約１２００℃の温度で熱処理して降伏強さを最適化し、耐クリープ性を向上する。通常、この熱処理を約１〜約６時間行う。好ましい熱処理時間は４時間である。別の実施形態では、熱処理サイクルを用いて耐クリープ性を向上することができる。例として、熱処理サイクルは約１１５０℃の温度で４時間、次いで１０００℃で６時間、その後９００℃で２４時間、最後に７００℃で１６時間鋳造物を熱処理する工程を含むことができる。この熱処理により引張強さ及び降伏強さの値を著しく向上する。
【００３１】
他の実施形態では、７５０℃〜約８５０℃の温度で材料を溶体化熱処理する。溶体化処理は通常、約８〜約３６時間行う。具体的な時間は約２４時間である。通常、熱処理及び溶体化熱処理を用いてη相などの望ましくない相の存在を低減する。
【００３２】
所望により鋳造物に熱間静水圧プレス（ＨＩＰ）を施すことができる。熱間静水圧プレスは通常、このような部品の製造時に大幅に気孔を減らし、収縮を低減しやすくすることができるため好ましい。通常、熱間静水圧プレスのプロセス条件は、最終複合材料の気孔率が複合材料物品の全体積に対して約１０体積％以下、さらに好ましくは約２体積％以下に高密度化するように選択する。このプロセスは通常、加圧ガスの媒体を介して高圧及び高温を加えて内部気孔及びボイドを除去し、その結果、得られる複合材料の密度を増加し、特性を向上する。熱間静水圧プレスは通常、約１０００℃以上、ある場合では、約１０５０℃以上の温度で行う。好ましい実施形態では、熱間静水圧プレスは約１１５０℃以上の温度で行う。熱間静水圧プレス時に用いるガス圧は通常、約１００ＭＰａ以上、好ましくは約１５０ＭＰａ以上、さらに好ましくは約２００ＭＰａ以上である。このプロセスに用いるのに好ましいガスには、アルゴン、窒素、ヘリウム、キセノン及びこれらの１つを含む組合せがあるが、これらに限らない。
【００３３】
上記のように、本発明のニッケル含有合金は、大型タービンの大型エアーホイルに使用することができ有利である。η相などの望ましくない相を低減し、かつγ’相の体積分率をニッケル含有合金に対して約１５〜４５体積％に増加することにより、ニッケル含有合金が優れた耐クリープ性、耐高熱腐食性及び優れた鋳造性や溶接性を示す。
【００３４】
以下、実施例によりニッケル含有合金の種々の実施形態の組成物及び製造方法を種々の材料及び装置を用いて具体的に説明するが、これらは例示にすぎず、本発明を制限するものではない。
【実施例】
【００３５】
実施例１
この実施例は、タンタルを含まないニッケル含有合金の特性が比較のタンタルを含むニッケル含有合金試料に対して向上することを示すために行った。比較組成の試料及び本発明を具体化した組成の試料を表１に示す。表１から比較試料（試料Ｎｏ．１）はタンタルを含み、それ以外の試料（試料Ｎｏ．２〜６）はタンタルを含まないことがわかる。
【００３６】
試料を以下のように製造した。まず、表１に示す試料の種々の成分を用意し、１５５０℃の温度に加熱し、溶湯にし、その後鋳造した。鋳造物を空冷した。これを１１５０℃で４時間アニールし、７８０℃で２４時間時効処理した。引張試験機で１５ｋｓｉの応力下１６００°Ｆ（８７１℃）の温度で試料にクリープ試験を行った。１％ひずみに達するのにかかる時間を測定し、試料が耐クリープ性を示す能力の関数として記録した。試料は全長４インチ及び基準直径約０．２５インチの円柱状ドックボーン形標準クリープ試料である。
【００３７】
【表１】
2011089201.tif 000002
図１にクリープ試験の結果を示す。約０．５％及び１％ひずみに達するのにかかる時間を両方の試料で比較する。図１から、タンタルを含まない試料のクリープは、上記のタンタルを含む比較試料と比べて２００％向上することがわかる。同様に、１％ひずみで、タンタルを含まない試料のクリープは、比較組成物に比べて２２０％向上する。
【００３８】
試料Ｎｏ．２〜６に金属組織画像解析を実施したところ、各試料がほぼ同量のγ’相を有し、望ましくないη相をほとんど含まなかったことがわかる。
【００３９】
上記の実施例から、タンタルを含まないニッケル含有合金は、タンタルを含む合金に比べ優れた耐クリープ特性を示し、したがってガスタービンなどの高温用途で使用することができ有利であることが確認される。ニッケル含有合金を含むタービンは、航空機及び宇宙船、地上発電システム及び大型船、潜水艦、はしけ船など水上及び水中を移動する船に使用することができる。
実施例２
この実施例は本発明のいくつかの実施形態の効果を示す。３つの試料を次のように製造した。表２に示す成分を混合し、約２７００°Ｆ（１４８２℃）〜２８００°Ｆ（１５３８℃）の範囲の温度で溶湯にした。その後、溶融合金を従来のインベストメント鋳造法により適当なセラミック鋳型に鋳込んだ。
【００４０】
下記の表２に、試料Ａ、Ｂ及びＣの組成を重量％で示す（アルミニウム／チタンの比を原子％で示す。）（試料Ａは市販の合金である。）。
【００４１】
【表２】
2011089201.tif 000003
試料Ａは、いくつかの点において本発明の技術的範囲から外れている。例えば、試料Ａはタングステンもニオブも含まなかった。さらに、試料Ａはアルミニウム／チタンの原子比が１未満であった。説明したように、Ａｌ／Ｔｉ原子比は、主要パラメータであり、成分の別の差異、例えばモリブデン及びタングステンレベルの差異（表２参照）とは通常無関係である。試料Ｂは、Ａｌ／Ｔｉ原子比が約０．５以上という本発明の実施形態の技術範囲に入る。しかし、試料ＢはＡｌ／Ｔｉ原子比が約１．０超でなけらばならない本発明の好ましい実施形態の技術的範囲から外れている。試料Ｃは本発明の実施形態の技術範囲内であった。
【００４２】
試料Ａは、高温への熱暴露後に、本発明では望ましくないη相が多量に存在した。試料Ｃは、鋳造したままの状態及び高温への熱暴露後に、η相がほとんど存在しなかった。（試料Ａはまた、本発明の合金組成物の要求に対してγ’相形成元素のレベルが不十分であった。）。
【００４３】
鋳造及び熱処理後の合金からワイヤー放電加工（ＥＤＭ）及び研磨加工により試験クーポンを機械加工した。クーポンの寸法は長さ約５インチ（１２．７ｃｍ）、直径０．７５インチ（１．９ｃｍ）であった。クーポンをＡＳＴＭクリープ試験規格Ｅ１３９に準じて耐クリープ特性について試験した。
【００４４】
図２は１６００°Ｆ（８７１℃）の温度及び同様な応力レベルで１％クリープひずみに達する時間を示すグラフである。この図に示すように、試料Ｃは、耐クリープ性が試料Ｂに比べると大幅に増加し、試料Ａに比べると一段と大幅に増加した。試料Ａの１％クリープひずみレベルに達する推定時間は１１０時間、試料Ｂの推定時間は１４５０時間であった。試料Ｃの１％クリープひずみレベルに達する推定時間は３０５０時間であった。（試料Ｃは、他の市販のニッケル基合金、例えばアルミニウムのレベルが不十分なニッケル基合金に比べ耐クリープ性が優れていることも確認された。）
これらの結果は別の理由でも驚くべきであった。例えば、試料Ａ及びＣの各組成物を比べると、試料Ｃは、析出強化元素、即ちアルミニウム、チタン及びニオブのレベル（合計量）が試料Ａに対して８９％増加したことがわかり、なお耐クリープ性は約２８００％増加した。
【００４５】
以上、本発明を代表的な実施形態について説明したが、本発明の要旨から逸脱することなく、種々の改変が可能であり、また構成要素を均等物に置き換え得ることが当業者に明らかである。さらに、本発明の要旨から逸脱することなく、個別の状況や材料を本発明に適合させる多くの変更が可能である。したがって、本発明はこの発明を実施するうえで考えられる最良の形態として上述した特定の実施形態に限定されず、本発明は特許請求の範囲に入る全ての実施形態を包含する。
【図１】
2011089201.tif 000004
【図２】
2011089201.tif 000005