(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
以下の機械的特性：
（１）８００〜１２００ＭＰａの圧縮降伏強度、
（２）８００〜１２００ＭＰａの０．２％オフセット降伏強度、
（３）１１００〜１４００ＭＰａの引張強さ、
（４）１〜５０％の伸び、
（５）３５〜３８（ＨＲＣ）の硬さ、そして
（６）8027.2〜8304.0kg/m3（０．２９０〜０．３００lb/in3）の密度、
を有し、質量で１０％〜２０％のクロム、４％〜７％のチタン、１％〜３％のバナジウム、０％〜１０％の鉄、４％以下のニッケル、０％〜１０％のタングステン、０％〜３％未満のモリブデン並びに、コバルト及びホウ素、炭素、マンガン、窒素、酸素及び硫黄の１種以上から選択される不可避元素及び不純物からなる質量％の差引残分からなる合金。
【請求項２】
質量で１０％〜２０％のクロム、４％〜７％のチタン、１％〜３％のバナジウム、０％〜１０％の鉄、３％未満のニッケル、０％〜１０％のタングステン、０％〜１％未満のモリブデン並びに、コバルト及びホウ素、炭素、マンガン、窒素、酸素及び硫黄の１種以上から選択される不可避元素及び不純物からなる質量％の差引残分からなる、請求項１に記載の合金。
【請求項３】
質量で１７．５％〜１８．５％のクロム、０．９％〜１．１％のニッケル、５．３％〜５．７％のチタン、７．３％〜７．７％の鉄、１．７％〜１．９％のバナジウム並びに、コバルト及びホウ素、炭素、マンガン、窒素、酸素及び硫黄の１種以上から選択される不可避元素及び不純物からなる質量％の差引残分からなる、請求項１又は２に記載の合金。
【請求項４】
質量で１６．１％〜１７．１％のクロム、２．５％〜２．９％のニッケル、６．１％〜６．５％のチタン、６．９％〜７．３％の鉄、１．９％〜２．１％のバナジウム並びに、コバルト及びホウ素、炭素、マンガン、窒素、酸素及び硫黄の１種以上から選択される不可避元素及び不純物からなる質量％の差引残分からなる、請求項１又は２に記載の合金。
【請求項５】
バナジウム、鉄及びタングステンの少なくとも１種が、Ｌ１2析出物格子定数を、０．３５９ｎｍ以下に低下させる、請求項１〜４のいずれか一項に記載の合金。
【請求項６】
不連続粒界反応又は粒界でのセル成長反応を実質的に回避する、請求項１〜５のいずれか一項に記載の合金。
【請求項７】
室温で８３０〜１２４０ＭＰａの極限引張強さを特徴とする、請求項１〜６のいずれか一項に記載の合金。
【請求項８】
鋳造法又は粉末冶金法により生成される、請求項１〜７のいずれか一項に記載の合金。
【請求項９】
以下の機械的特性：
（１）８００〜１２００ＭＰａの圧縮降伏強度、
（２）８００〜１２００ＭＰａの０．２％オフセット降伏強度、
（３）１１００〜１４００ＭＰａの引張強さ、
（４）１〜５０％の伸び、
（５）３５〜３８（ＨＲＣ）の硬さ、そして
（６）8027.2〜8304.0kg/m3（０．２９０〜０．３００lb/in3）の密度、
を有する合金を製造する方法であって、
質量で、１０％〜２０％のクロム、４％〜７％のチタン、１％〜３％のバナジウム、０％〜１０％の鉄、４％以下のニッケル、０％〜１０％のタングステン、０％〜３％未満のモリブデン並びに、コバルト及びホウ素、炭素、マンガン、窒素、酸素及び硫黄の１種以上から選択される不可避元素及び不純物からなる質量％の差引残分からなる溶融物を調製する工程、
前記溶融物を室温まで冷却する工程、
前記合金を均質化及び溶体化熱処理に供する工程、
前記合金を焼戻す工程、
を含むことを特徴とする方法。
【請求項１０】
前記溶融物が、質量で１０％〜２０％のクロム、４％〜７％のチタン、１％〜３％のバナジウム、０％〜１０％の鉄、３％未満のニッケル、０％〜１０％のタングステン、０％〜１％未満のモリブデン並びに、コバルト及びホウ素、炭素、マンガン、窒素、酸素及び硫黄の１種以上から選択される不可避元素及び不純物からなる質量％の差引残分からなる、請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
前記溶融物が、質量で１７．５％〜１８．５％のクロム、０．９％〜１．１％のニッケル、５．３％〜５．７％のチタン、７．３％〜７．７％の鉄、１．７％〜１．９％のバナジウム並びに、コバルト及びホウ素、炭素、マンガン、窒素、酸素及び硫黄の１種以上から選択される不可避元素及び不純物からなる質量％の差引残分からなる、請求項９に記載の方法。
【請求項１２】
前記均質化を１０２５℃で７２時間にわたって行い、前記溶体化熱処理を１０２５℃で２時間にわたって行い、前記焼戻しを７８０℃で２４時間にわたって行う、請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
前記溶融物が、１６．１％〜１７．１％のクロム、２．５％〜２．９％のニッケル、６．１％〜６．５％のチタン、６．９％〜７．３％の鉄、１．９％〜２．１％のバナジウム並びに、コバルト及びホウ素、炭素、マンガン、窒素、酸素及び硫黄の１種以上から選択される不可避元素及び不純物からなる質量％の差引残分からなる、請求項９に記載の方法。
【請求項１４】
前記均質化を１０５０℃で９６時間にわたって行い、前記溶体化熱処理を１０５０℃で２時間にわたって行い、前記焼戻しを７８０℃で７２時間にわたって行う、請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
前記工程が、温間加工を実質的に回避する、請求項９〜１４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１６】
前記溶融物の前記調製が鋳造法又は粉末冶金法を含む、請求項９〜１５のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１７】
請求項１〜８のいずれか一項に記載の合金を含む製品。
【請求項１８】
航空宇宙用途のブッシング又はマシンガンのライナである、請求項１７に記載の製品。
【発明の詳細な説明】
【背景技術】
【０００１】
（関連出願の相互参照）
【０００２】
本願は、２０１２年８月２８日に出願の米国仮特許出願第６１／６９３８９４号の優先権を主張するものであり、その内容は参照により全て本明細書に援用される。
【０００３】
政府の利権に関する陳述
本発明は、米国防総省から請け負った契約番号：Ｍ６７８５４−１０−Ｃ−６５０２及び米国防総省のＳｔｒａｔｅｇｉｃ  Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ  Ｒｅｓｅａｒｃｈ  ａｎｄ  Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ  Ｐｒｏｇｒａｍから請け負った契約番号：Ｗ９１２ＨＱ−１１−Ｃ−００３１のもとに政府の支援を得てなされた。政府は、本発明において一定の権利を有する。
【０００４】
銅−ベリリウム合金は、多種多様な用途、例えば航空宇宙用途のブッシング及びマシンガンのライナに広く使用されている。しかしながら、ベリリウムへの暴露は、致死性であることが多い肺疾患を引き起こし得る。したがって、当該分野では、銅−ベリリウム合金の機械的性質及びトライボロジー特性に匹敵するものを有する、ベリリウム非含有合金を含めた（ただし、これに限定するものではない）合金へのニーズが高まりつつある。
【発明の概要】
【０００５】
一態様において、質量で約１０〜約２０％のクロム、約４〜約７％のチタン、約１〜約３％のバナジウム、０〜約１０％の鉄、約７％未満のニッケル、０〜約１０％のタングステン、約３％未満のモリブデン並びにコバルト及び不可避元素／不純物を含む質量％の差引残分を含む合金を開示する。
【０００６】
合金は、質量で約１０〜約２０％のクロム、約４〜約７％のチタン、約１〜約３％のバナジウム、０〜約１０％の鉄、約３％未満のニッケル、０〜約１０％のタングステン、約１％未満のモリブデン並びにコバルト及び不可避元素／不純物を含む質量％の差引残分を含み得る。
【０００７】
合金は、質量で１７．５〜１８．５％のクロム、０．９〜１．１％のニッケル、５．３〜５．７％のチタン、７．３〜７．７％の鉄、１．７〜１．９％のバナジウム並びにコバルト及び不可避元素／不純物を含む質量％の差引残分を含み得る。
【０００８】
合金は、質量で１６．１〜１７．１％のクロム、２．５〜２．９％のニッケル、６．１〜６．５％のチタン、６．９〜７．３％の鉄、１．９〜２．１％のバナジウム並びにコバルト及び不可避元素／不純物を含む質量％の差引残分を含み得る。
【０００９】
合金は、質量で約１０〜約２０％のクロム、約４〜約７％のチタン、約１〜約３％のバナジウム、０〜約１０％の鉄、約７％未満のニッケル、０〜約１０％のタングステン、約３％未満のモリブデン並びにコバルト及び不可避元素／不純物からなる質量％の差引残分からなり得る。
【００１０】
合金は、質量で約１０〜約２０％のクロム、約４〜約７％のチタン、約１〜約３％のバナジウム、０〜約１０％の鉄、約３％未満のニッケル、０〜約１０％のタングステン、約１％未満のモリブデン並びにコバルト及び不可避元素／不純物からなる質量％の差引残分からなり得る。
【００１１】
合金は、質量で１７．５〜１８．５％のクロム、０．９〜１．１％のニッケル、５．３〜５．７％のチタン、７．３〜７．７％の鉄、１．７〜１．９％のバナジウム並びにコバルト及び不可避元素／不純物からなる質量％の差引残分からなり得る。
【００１２】
合金は、質量で１６．１〜１７．１％のクロム、２．５〜２．９％のニッケル、６．１〜６．５％のチタン、６．９〜７．３％の鉄、１．９〜２．１％のバナジウム並びにコバルト及び不可避元素／不純物からなる質量％の差引残分からなり得る。
【００１３】
合金は、バナジウム、鉄及びタングステンの少なくとも１種を含む低ミスフィットナノ構造を含み得る。
【００１４】
合金は、不連続粒界反応又は粒界でのセル成長反応を実質的に回避し得る。
【００１５】
合金は、室温で約８３０〜約１２４０ＭＰａの極限引張強さを特徴とし得る。
【００１６】
合金は、鋳造法又は粉末冶金法により生成し得る。
【００１７】
別の態様において、質量で約１０〜約２０％のクロム、約４〜約７％のチタン、約１〜約３％のバナジウム、０〜約１０％の鉄、約７％未満のニッケル、０〜約１０％のタングステン、約３％未満のモリブデン並びにコバルト及び不可避元素／不純物を含む質量％の差引残分を含む溶融物を調製する工程と、この溶融物を室温まで冷却する工程と、合金を均質化及び溶体化熱処理(solution heat treatment)に供する工程と、合金を焼戻す工程とを含む方法により生成される合金を開示する。
【００１８】
均質化は、選択された温度（例えば、約１０２０〜約１１２５℃）で選択された時間（例えば、約７２〜約９６時間）にわたって行い得る。溶体化熱処理は、選択された温度（例えば、約１０２０〜約１１２５℃）で選択された時間（例えば、約２時間）にわたって行い得る。溶体化熱処理に続いて水焼入れを行い得る。焼戻しは、選択された温度（例えば、約７５０〜約８５０℃）で選択された時間（例えば、約２４〜約７５時間）にわたって行い得る。焼戻しに続いて空冷を行い得る。
【００１９】
溶融物は、質量で約１０〜約２０％のクロム、約４〜約７％のチタン、約１〜約３％のバナジウム、０〜約１０％の鉄、約３％未満のニッケル、０〜約１０％のタングステン、約１％未満のモリブデン並びにコバルト及び不可避元素／不純物を含む質量％の差引残分を含み得る。
【００２０】
溶融物は、質量で１７．５〜１８．５％のクロム、０．９〜１．１％のニッケル、５．３〜５．７％のチタン、７．３〜７．７％の鉄、１．７〜１．９％のバナジウム並びにコバルト及び不可避元素／不純物を含む質量％の差引残分を含み得る。均質化は、約１０２５℃で約７２時間にわたって行い得る。溶体化熱処理は、約１０２５℃で約２時間にわたって行い得る。溶体化熱処理に続いて水焼入れを行い得る。焼戻しは、約７８０℃で約２４時間にわたって行い得る。焼戻しに続いて空冷を行い得る。
【００２１】
溶融物は、質量で１６．１〜１７．１％のクロム、２．５〜２．９％のニッケル、６．１〜６．５％のチタン、６．９〜７．３％の鉄、１．９〜２．１％のバナジウム並びにコバルト及び不可避元素／不純物を含む質量％の差引残分を含み得る。均質化は、約１０５０℃で約９６時間にわたって行い得る。溶体化熱処理は、約１０５０℃で約２時間にわたって行い得る。溶体化熱処理に続いて水焼入れを行い得る。焼戻しは、約７８０℃で約７２時間にわたって行い得る。焼戻しに続いて空冷を行い得る。
【００２２】
溶融物は、質量で約１０〜約２０％のクロム、約４〜約７％のチタン、約１〜約３％のバナジウム、０〜約１０％の鉄、約７％未満のニッケル、０〜約１０％のタングステン、約３％未満のモリブデン並びにコバルト及び不可避元素／不純物からなる質量％の差引残分から成り得る。
【００２３】
溶融物は、質量で約１０〜約２０％のクロム、約４〜約７％のチタン、約１〜約３％のバナジウム、０〜約１０％の鉄、約３％未満のニッケル、０〜約１０％のタングステン、約１％未満のモリブデン並びにコバルト及び不可避元素／不純物からなる質量％の差引残分から成り得る。
【００２４】
溶融物は、質量で１７．５〜１８．５％のクロム、０．９〜１．１％のニッケル、５．３〜５．７％のチタン、７．３〜７．７％の鉄、１．７〜１．９％のバナジウム並びにコバルト及び不可避元素／不純物からなる質量％の差引残分から成り得る。均質化は、約１０２５℃で約７２時間にわたって行い得る。溶体化熱処理は、約１０２５℃で約２時間にわたって行い得る。溶体化熱処理に続いて水焼入れを行い得る。焼戻しは約７８０℃で約２４時間にわたって行い得る。焼戻しに続いて空冷を行い得る。
【００２５】
溶融物は、質量で１６．１〜１７．１％のクロム、２．５〜２．９％のニッケル、６．１〜６．５％のチタン、６．９〜７．３％の鉄、１．９〜２．１％のバナジウム並びにコバルト及び不可避元素／不純物からなる質量％の差引残分から成り得る。均質化は、約１０５０℃で約９６時間にわたって行い得る。溶体化熱処理は、約１０５０℃で約２時間にわたって行い得る。溶体化熱処理に続いて水焼入れを行い得る。焼戻しは約７８０℃で約７２時間にわたって行い得る。焼戻しに続いて空冷を行い得る。
【００２６】
合金は、バナジウム、鉄及びタングステンの少なくとも１種を含む低ミスフィットナノ構造を含み得る。
【００２７】
合金は、不連続粒界反応又は粒界でのセル成長反応を実質的に回避し得る。
【００２８】
合金は、室温で約８３０〜約１２４０ＭＰａの極限引張強さを特徴とし得て、工程は温間加工を実質的に回避し得る。
【００２９】
溶融物の調製は、鋳造法又は粉末冶金法を含み得る。
【００３０】
別の態様において、質量で約１０〜約２０％のクロム、約４〜約７％のチタン、約１〜約３％のバナジウム、０〜約１０％の鉄、約７％未満のニッケル、０〜約１０％のタングステン、約３％未満のモリブデン並びにコバルト及び不可避元素／不純物を含む質量％の差引残分を含む合金を含む製品を開示する。
【００３１】
合金は、質量で約１０〜約２０％のクロム、約４〜約７％のチタン、約１〜約３％のバナジウム、０〜約１０％の鉄、約３％未満のニッケル、０〜約１０％のタングステン、約１％未満のモリブデン並びにコバルト及び不可避元素／不純物を含む質量％の差引残分を含み得る。
【００３２】
合金は、質量で１７．５〜１８．５％のクロム、０．９〜１．１％のニッケル、５．３〜５．７％のチタン、７．３〜７．７％の鉄、１．７〜１．９％のバナジウム並びにコバルト及び不可避元素／不純物を含む質量％の差引残分を含み得る。
【００３３】
合金は、質量で１６．１〜１７．１％のクロム、２．５〜２．９％のニッケル、６．１〜６．５％のチタン、６．９〜７．３％の鉄、１．９〜２．１％のバナジウム並びにコバルト及び不可避元素／不純物を含む質量％の差引残分を含み得る。
【００３４】
合金は、質量で約１０〜約２０％のクロム、約４〜約７％のチタン、約１〜約３％のバナジウム、０〜約１０％の鉄、約７％未満のニッケル、０〜約１０％のタングステン、約３％未満のモリブデン並びにコバルト及び不可避元素／不純物からなる質量％の差引残分から成り得る。
【００３５】
合金は、質量で約１０〜約２０％のクロム、約４〜約７％のチタン、約１〜約３％のバナジウム、０〜約１０％の鉄、約３％未満のニッケル、０〜約１０％のタングステン、約１％未満のモリブデン並びにコバルト及び不可避元素／不純物からなる質量％の差引残分から成り得る。
【００３６】
合金は、質量で１７．５〜１８．５％のクロム、０．９〜１．１％のニッケル、５．３〜５．７％のチタン、７．３〜７．７％の鉄、１．７〜１．９％のバナジウム並びにコバルト及び不可避元素／不純物からなる質量％の差引残分から成り得る。
【００３７】
合金は、質量で１６．１〜１７．１％のクロム、２．５〜２．９％のニッケル、６．１〜６．５％のチタン、６．９〜７．３％の鉄、１．９〜２．１％のバナジウム並びにコバルト及び不可避元素／不純物からなる質量％の差引残分から成り得る。
【００３８】
合金は、バナジウム、鉄及びタングステンの少なくとも１種を含む低ミスフィットナノ構造を含み得る。
【００３９】
合金は、不連続粒界反応又は粒界でのセル成長反応を実質的に回避し得る。
【００４０】
合金は、室温で約８３０〜約１２４０ＭＰａの極限引張強さを特徴とし得る。
【００４１】
製品は、鋳造法又は粉末冶金法により作製し得る。
【００４２】
合金は、質量で約１０〜約２０％のクロム、約４〜約７％のチタン、約１〜約３％のバナジウム、０〜約１０％の鉄、約７％未満のニッケル、０〜約１０％のタングステン、約３％未満のモリブデン並びにコバルト及び不可避元素／不純物を含む質量％の差引残分を含む溶融物を調製する工程と、溶融物を室温まで冷却する工程と、合金を均質化及び溶体化熱処理に供する工程と、合金を焼戻す工程とを含む方法により生成し得る。
【００４３】
均質化は、選択された温度（例えば、約１０２０〜約１１２５℃）で選択された時間（例えば、約７２〜約９６時間）にわたって行い得る。溶体化熱処理は、選択された温度（例えば、約１０２０〜約１１２５℃）で選択された時間（例えば、約２時間）にわたって行い得る。溶体化熱処理に続いて水焼入れを行い得る。焼戻しは、選択された温度（例えば、約７５０〜約８５０℃）で選択された時間（例えば、約２４〜約７５時間）にわたって行い得る。焼戻しに続いて空冷を行い得る。
【００４４】
合金は、室温で約８３０〜約１２４０ＭＰａの極限引張強さを特徴とし得て、工程は温間加工を実質的に回避する。
【００４５】
溶融物の調製は、鋳造法又は粉末冶金法を含み得る。
【００４６】
製品は、航空宇宙用途のブッシング又はマシンガンのライナになり得る。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】本開示の範囲に入る合金の非限定的な実施形態の加工−構造−特性間の関係を描いたシステム設計チャートである。
【図２】例えば図１を含めた本明細書に記載の開示範囲に入る合金の非限定的な実施形態を示す光学顕微鏡写真であり、非限定的な実施形態は約８５０℃で約８時間にわたって焼戻される。
【図３】約８５０℃で約２４時間にわたって焼戻される非限定的な実施形態を示す、図２と同様の光学顕微鏡写真である。
【図４】図３と同様に約８５０℃で約２４時間にわたって焼戻される非限定的な実施形態を示す走査電子顕微鏡画像である。ただし倍率は図３より大きい。
【図５】例えば図１〜４を含めた本明細書に記載の開示範囲に入る合金の非限定的な実施形態についての、マトリックスとコヒーレントなナノスケール粒子を示す走査電子顕微鏡画像である。
【図６】例えば図１〜５を含めた本明細書に記載の開示範囲に入る合金の非限定的な実施形態の推定引張強さを公知の合金、すなわちＳｔｅｌｌｉｔｅ  ２１及びＳｔｅｌｌｉｔｅ  ２５の報告されている強度に対してプロットしたグラフである。
【図７】合金３Ａを調製するための方法を描く。
【図８】合金３Ａについて、〜２１．５％（体積分率）又は強化相（「Ｌ１2」又は「γ」）が最終時効温度７８０℃で予測されることを示す熱力学的な工程を示す図である。
【図９】合金３ＡのＶＡＲクロップ硬さ（ｃｒｏｐ  ｈａｒｄｎｅｓｓ）応答（時効）を描く。適用する熱処理の手順は：１０５０℃での２時間にわたる溶体化熱処理＋水焼入れとそれに続く（水焼入れから４時間以内の）７８０℃での７２時間にわたる時効＋空冷。
【図１０ａ】回転式鍛造により得られた合金３Ａの光学顕微鏡写真である。合金を５ｍＬのＨ2Ｏ2＋１００ｍＬのＨＣｌの溶液中でエッチした。顕微鏡写真においてはバーの長手方向は縦を向いている。
【図１０ｂ】回転式鍛造により得られた合金３Ａの光学顕微鏡写真である。合金を５ｍＬのＨ2Ｏ2＋１００ｍＬのＨＣｌの溶液中でエッチした。顕微鏡写真においてはバーの長手方向は縦を向いている。
【発明を実施するための形態】
【００４８】
態様は、本明細書に記載されるような合金及びこの合金を含む製品に関する。本開示がその応用において以下の説明に記載のコンポーネントの構築及び配置の詳細に限定されないことを理解すべきである。他の態様及び実施形態は、以下の詳細な説明を踏まえて明らかとなる。
【００４９】
特に定義されない限り、本明細書で使用の全ての技術的及び科学的な用語は、当業者が通常理解するものと同じ意味を有する。対立する場合は、定義を含めて本明細書が優先される。好ましい方法及び材料について後述するが、本明細書に記載の方法及び材料と同様又は同等のものも本発明の試験の実施において使用することができる。本明細書において言及する全ての出版物、特許出願、特許及び他の参考文献は参照により全て援用される。本明細書で開示の材料、方法及び実施例は例として挙げたにすぎず、限定を意図したものではない。
【００５０】
文脈から明らかにそうではない場合を除き、本明細書及び添付の請求項において用いられるような単数形には指示対象物が複数である場合も含まれる。本明細書で使用の用語「含む（ｃｏｍｐｒｉｓｅ、ｉｎｃｌｕｄｅ」、「有する（ｈａｖｉｎｇ）」、「〜できる（ｃａｎ）」、「含有する（ｃｏｎｔａｉｎ）」及びその派生語は、作業又は構造を追加する可能性を排除することのない、オープンエンドな移行句、用語又は単語であるとする。本開示はまた、明記されているか否かを問わず、本明細書で提示する実施形態又は要素「を含む（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」、「からなる（ｃｏｎｓｉｓｔｉｎｇ  ｏｆ）」及び「から本質的になる（ｃｏｎｓｉｓｔｉｎｇ  ｅｓｓｅｎｔｉａｌｌｙ  ｏｆ）」他の実施形態も想定している。
【００５１】
本明細書で使用の「面心立方体」すなわち「ＦＣＣ」、「六方最密」すなわち「ＨＣＰ」、「一次炭化物」及び「Ｌ１2相」等の用語には、当該分野で周知の定義が含まれる。
【００５２】
本明細書で列挙する範囲は、明記する必要もなくその範囲内の全ての値を網羅する及び含むものと理解されたい。特定の量又は量範囲を表す際に用いる単語「約」は、記載の量に極めて近い値がその量に含まれることを示すとする。例えば、測定を行う際の機器上の及び／又は人為的なエラーに因るとすることができる又は当然そうであると見なされる値であるが、これらに限定はしない。
【００５３】
一般的な意味で、発明者は予期せずして、コバルト系ＦＣＣマトリックスにおいてナノスケールの析出強化を成し遂げるベリリウム非含有合金の新しい組成を発見した。質量％で約１０％を超えるＣｒを含有する合金におけるコバルト系ＦＣＣマトリックスの低い積層欠陥エネルギーが良好な耐摩耗性及び高い加工硬化速度をもたらすと考えられる。開示の合金は、腐食及びかい食に対する良好な耐性を付与する適切な含有量のクロムを含む。公知のコバルト系合金、例えばＣａｒｐｅｎｔｅｒ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ  ＣｏｒｐｏｒａｔｉｏｎのＡＣＵＢＥ  １００は主に温間加工を通して強度を得て、その公称組成は質量％で２８％のＣｒ、５．５％のＭｏ、０．７％のＭｎ、０．６％のＳｉ、０．１７％のＮ、０．０５％のＣ、最高１％のＦｅ、最高１％のＮｉ並びにＣｏ及び不可避元素／不純物を含む差引残分である。このため、ＡＣＵＢＥ  １００の適用可能な製品サイズは典型的には直径１０センチ（４インチ）未満に制限される。さらに、７００〜８５０℃で焼戻す場合、ＡＣＵＢＥ  １００は、延性を著しく低下させ得るＨＣＰ析出物を形成する。他の公知のコバルト系合金、例えばステリッテ（Ｓｔｅｌｌｉｔｅ）合金は一次炭化物により強化され、これもまた延性及び成形性を制限し得る。対照的に、開示の合金は、直径が約１００ｎｍ以下の析出物によって強化される。
【００５４】
図１を参照すると、ある態様において、本開示は、総じて低ミスフィットナノ構造をコバルト系ＦＣＣマトリックス中に含む合金に関する。このような合金は、メイン着陸装置、翼を取り付けるためのラグ、航空機の垂直尾翼ヒンジアセンブリを含むがこれらに限定しない製品にとって有用となる。加えて、本発明の合金は、砲身及びライナ等の製品にとって有用となる。合金はまた、コバルト系ＦＣＣマトリックスにおける低ミスフィットナノ構造が望ましい多数の他の用途にとっても有用となる。図１に示すように、一連の適切な合金特性を、製品に望む性能、すなわち環境への優しさ、支持強度、耐摩耗性、損傷許容性、成形性及び耐食性に応じて選択することができる。適切な合金特性には、非毒性、温間加工又は冷間加工を必要としない約８３０〜約１２４０ＭＰａの強度、低摩擦係数、かじり(galling)及びフレッティング(fretting)に対する良好な耐性、高い粘り強さ並びに耐食性が含まれる。これらの合金特性は、構造的な特徴、例えばＨＣＰへの変態を回避し且つ低積層欠陥エネルギー及び固溶体強化を示すＦＣＣマトリックス、脆化相（ｅｍｂｒｉｔｔｌｉｎｇ  ｐｈａｓｅ）を回避する低ミスフィットナノ構造、例えば適切なサイズ及び割合のＬ１2相のもの、適切な粒度及びピニング粒子を有し、粒界でのセル反応（ｃｅｌｌｕｌａｒ  ｒｅａｃｔｉｏｎ）を回避する結晶粒組織並びに共晶相に至る凝固パスによって成し遂げることができる。これらの構造的な特徴を呈する合金は、図１の左側に図示の連続加工工程を経て得られる。加工工程中に影響を受けるミクロ構造的な特徴を、各加工工程への線でつなぐ。
【００５５】
開示の合金におけるナノ構造は、Ｃｏ3ＴｉをベースとしたＬ１2又はγ´相になり得る。開示の合金は、析出物相とＦＣＣマトリックスとの間での格子定数ミスフィットを小さくすることができ、それによって不連続粒界反応又は粒界でのセル成長反応を実質的に回避する。界面相ミスフィット及びＨＣＰη−Ｎｉ3Ｔｉ粒子の析出は、不連続粒界反応又は粒界でのセル成長反応につながり得ると考えられる。開示の合金は、界面相ミスフィットを小さくすることで不連続粒界反応又は粒界でのセル成長反応を実質的に回避する適切な含有量のバナジウム、鉄若しくはタングステン又はこれらの組み合わせを含む。バナジウム、鉄及び／又はタングステン原子は、少なくとも部分的にＣｏ3Ｔｉ系析出物に分割し且つ格子定数ミスフィットを小さくすることができる。例えば、開示の合金におけるＦＣＣマトリックスの格子定数は約０．３５６ｎｍであり、Ｆｅ、Ｖ及び／又はＷはＬ１2格子定数を純粋なＣｏ3Ｔｉの約０．３６１ｎｍから０．３５９ｎｍ以下まで低下させることで格子定数ミスフィットを小さくすると期待される。
【００５６】
引き続き図１を参照すると、別の態様において、本開示はＦＣＣマトリックスを総じて安定化させる合金に関する。コバルト系合金におけるこのＦＣＣマトリックスはＨＣＰ構造と比較して準安定性であるため、室温〜より高い焼戻し温度に及ぶ温度でＦＣＣからＨＣＰに変態する傾向がある。開示の合金は、ＦＣＣからＨＣＰへの変態を実質的に防止する一方でＬ１2（γ´）強化相の形成を促進し且つＦｅ2Ｔｉラベス相及びη−Ｎｉ3Ｔｉ相等の有害な相の形成を回避する適切な含有量の鉄及びニッケルを含む。
【００５７】
開示の合金は、クロム、ニッケル、チタン、鉄、バナジウム及びコバルトを不可避元素／不純物と共に含み得る。
【００５８】
合金は、質量で約１０〜約２０％のクロム、約４〜約７％のチタン、約１〜約３％のバナジウム、０〜約１０％の鉄、約７％未満のニッケル、０〜約１０％のタングステン、約３％未満のモリブデン並びにコバルト及び不可避元素／不純物を含む質量％の差引残分を含み得る。本明細書に記載の合金は上記の構成要素だけから成り得る又は本質的にそのような構成要素から成り得る、あるいは他の実施形態において、追加の構成要素を含み得ると理解される。
【００５９】
合金は、質量で約１０〜約２０％のクロム、約４〜約７％のチタン、約１〜約３％のバナジウム、０〜約１０％の鉄、約３％未満のニッケル、０〜約１０％のタングステン、約１％未満のモリブデン並びにコバルト及び不可避元素／不純物を含む質量％の差引残分を含み得る。
【００６０】
合金は、質量で約１０〜約２０％のクロム、約１３〜約２０％のクロム、約１４〜約２０％のクロム、約１５〜約１９％のクロム又は約１６〜約１８％のクロムを含み得る。合金は、質量で１０〜２０％のクロム、１３〜２０％のクロム、１４〜２０％のクロム、１５〜１９％のクロム又は１６〜１８％のクロムを含み得る。合金は、質量で１５．１％、１５．２％、１５．３％、１５．４％、１５．５％、１５．６％、１５．７％、１５．８％、１５．９％、１６．０％、１６．１％、１６．２％、１６．３％、１６．４％、１６．５％、１６．６％、１６．７％、１６．８％、１６．９％、１７．０％、１７．１％、１７．２％、１７．３％、１７．４％、１７．５％、１７．６％、１７．７％、１７．８％、１７．９％、１８．０％、１８．１％、１８．２％、１８．３％、１８．４％、１８．５％、１８．６％、１８．７％、１８．８％、１８．９％又は１９．０％のクロムを含み得る。合金は、質量で約１６％のクロム、約１７％のクロム又は約１８％のクロムを含み得る。
【００６１】
合金は、質量で約０．１〜約５％のニッケル、約０．５〜約３．５％のニッケル又は約１〜約３％のニッケルを含み得る。合金は、質量で０．１〜５％のニッケル、０．５〜３．５％のニッケル又は１〜３％のニッケルを含み得る。合金は、質量で０．１％、０．２％、０．３％、０．４％、０．５％、０．６％、０．７％、０．８％、０．９％、１．０％、１．１％、１．２％、１．３％、１．４％、１．５％、１．６％、１．７％、１．８％、１．９％、２．０％、２．１％、２．２％、２．３％、２．４％、２．５％、２．６％、２．７％、２．８％、２．９％、３．０％、３．１％、３．２％、３．３％、３．４％、３．５％、３．６％、３．７％、３．８％、３．９％、４．０％、４．１％、４．２％、４．３％、４．４％、４．５％、４．６％、４．７％、４．８％、４．９％又は５．０％のニッケルを含み得る。合金は、質量で約７％未満のニッケル、約６％未満のニッケル、約５％未満のニッケル、約４％未満のニッケル、約３％未満のニッケル、約２％未満のニッケル又は約１％未満のニッケルを含み得る。合金は、約３％未満のニッケルを含み得る。合金は、質量で約１％のニッケル、約２％のニッケル、約３％のニッケル、約４％のニッケル、約５％のニッケル、約６％のニッケル又は約７％のニッケルを含み得る。
【００６２】
合金は、質量で約３〜約８％のチタン、約４〜約７％のチタン又は約５〜約７％のチタンを含み得る。合金は、質量で３〜８％のチタン、４〜７％のチタン又は５〜７％のチタンを含み得る。合金は、質量で３．０％、３．１％、３．２％、３．３％、３．４％、３．５％、３．６％、３．７％、３．８％、３．９％、４．０％、４．１％、４．２％、４．３％、４．４％、４．５％、４．６％、４．７％、４．８％、４．９％、５．０％、５．１％、５．２％、５．３％、５．４％、５．５％、５．６％、５．７％、５．８％、５．９％、６．０％、６．１％、６．２％、６．３％、６．４％、６．５％、６．６％、６．７％、６．８％、６．９％、７．０％、７．１％、７．２％、７．３％、７．４％、７．５％、７．６％、７．７％、７．８％、７．９％又は８．０％のチタンを含み得る。合金は、質量で約５％のチタン、約６％のチタン又は約７％のチタンを含み得る。
【００６３】
合金は、質量で０〜約１０％の鉄、約５〜約９％の鉄又は約６〜約８％の鉄を含み得る。合金は、質量で０〜１０％の鉄、５〜９％の鉄又は６〜８％の鉄を含み得る。合金は、質量で４．０％、４．１％、４．２％、４．３％、４．４％、４．５％、４．６％、４．７％、４．８％、４．９％、５．０％、５．１％、５．２％、５．３％、５．４％、５．５％、５．６％、５．７％、５．８％、５．９％、６．０％、６．１％、６．２％、６．３％、６．４％、６．５％、６．６％、６．７％、６．８％、６．９％、７．０％、７．１％、７．２％、７．３％、７．４％、７．５％、７．６％、７．７％、７．８％、７．９％、８．０％、８．１％、８．２％、８．３％、８．４％、８．５％、８．６％、８．７％、８．８％、８．９％又は９．０％の鉄を含み得る。合金は、質量で約６％の鉄、約７％の鉄又は約８％の鉄を含み得る。
【００６４】
合金は、質量で約０．１〜約５％のバナジウム、約０．５〜約４％のバナジウム又は約１〜約３％のバナジウムを含み得る。合金は、質量で０．１〜５％のバナジウム、０．５〜４％のバナジウム又は１〜３％のバナジウムを含み得る。合金は、質量で０．５％、０．６％、０．７％、０．８％、０．９％、１．０％、１．１％、１．２％、１．３％、１．４％、１．５％、１．６％、１．７％、１．８％、１．９％、２．０％、２．１％、２．２％、２．３％、２．４％、２．５％、２．６％、２．７％、２．８％、２．９％、３．０％、３．１％、３．２％、３．３％、３．４％、３．５％、３．６％、３．７％、３．８％、３．９％又は４．０％のバナジウムを含み得る。合金は、約１％、約２％又は約３％のバナジウムを含み得る。
【００６５】
合金は、質量で０〜約１０％のタングステンを含み得る。合金は、質量で約１０％未満のタングステン、約９％未満のタングステン、約８％未満のタングステン、約７％未満のタングステン、約６％未満のタングステン、約５％未満のタングステン、約４％未満のタングステン、約３％未満のタングステン、約２％未満のタングステン、約１％未満のタングステン又は０％のタングステンを含み得る。
【００６６】
合金は、質量で約３％未満のモリブデン、約２％未満のモリブデン、約１％未満のモリブデン又は０％のモリブデンを含み得る。
【００６７】
合金は、質量で、コバルト及び不可避元素／不純物の差引残分を含み得る。用語「不可避元素／不純物」は、ホウ素、炭素、マンガン、窒素、酸素及び硫黄の１種以上を含み得る。
【００６８】
合金は、質量で１７．５〜１８．５％のクロム、０．９〜１．１％のニッケル、５．３〜５．７％のチタン、７．３〜７．７％の鉄、１．７〜１．９％のバナジウム並びにコバルト及び不可避元素／不純物を含む質量％の差引残分を含み得る。不可避元素／不純物は、炭素（例えば、０．００４〜０．０１００％）、マンガン（例えば、最高０．００２％）、ケイ素（例えば、最高０．００４％）、リン（例えば、最高０．００２％）、硫黄（例えば、最高０．００２％）、酸素（例えば、最高０．００６％）及び窒素（例えば、最高０．０００５％）の１種以上を含み得る。
【００６９】
合金は、質量で１６．１〜１７．１％のクロム、２．５〜２．９％のニッケル、６．１〜６．５％のチタン、６．９〜７．３％の鉄、１．９〜２．１％のバナジウム並びにコバルト及び不可避元素／不純物を含む質量％の差引残分を含み得る。不可避元素／不純物は、炭素（例えば、０．００４〜０．０１００％）、マンガン（例えば、最高０．００２％）、ケイ素（例えば、最高０．００４％）、リン（例えば、最高０．００２％）、硫黄（例えば、最高０．００２％）、酸素（例えば、最高０．００６％）、窒素（例えば、最高０．０００５％）及びホウ素（例えば、０．００４〜０．０１００％）の１種以上を含み得る。
【００７０】
合金は、質量で１７．５〜１８．５％のクロム、０．９〜１．１％のニッケル、５．３〜５．７％のチタン、７．３〜７．７％の鉄、１．７〜１．９％のバナジウム並びにコバルト及び不可避元素／不純物からなる質量％の差引残分から成り得る。不可避元素／不純物は、炭素（例えば、０．００４〜０．０１００％）、マンガン（例えば、最高０．００２％）、ケイ素（例えば、最高０．００４％）、リン（例えば、最高０．００２％）、硫黄（例えば、最高０．００２％）、酸素（例えば、最高０．００６％）及び窒素（例えば、最高０．０００５％）の１種以上を含み得る。
【００７１】
合金は、質量で１６．１〜１７．１％のクロム、２．５〜２．９％のニッケル、６．１〜６．５％のチタン、６．９〜７．３％の鉄、１．９〜２．１％のバナジウム並びにコバルト及び不可避元素／不純物からなる質量％の差引残分から成り得る。不可避元素／不純物は、炭素（例えば、０．００４〜０．０１００％）、マンガン（例えば、最高０．００２％）、ケイ素（例えば、最高０．００４％）、リン（例えば、最高０．００２％）、硫黄（例えば、最高０．００２％）、酸素（例えば、最高０．００６％）、窒素（例えば、最高０．０００５％）及びホウ素（例えば、０．００４〜０．０１００％）の１種以上を含み得る。
【００７２】
合金は、８００〜１２００ＭＰａ、８１０〜１１９０ＭＰａ、８２０〜１１８０ＭＰａ、８２０〜１１６０ＭＰａ又は８３０〜１１６０ＭＰａの圧縮降伏強度を有し得る。合金は、少なくとも８００ＭＰａ、少なくとも８１０ＭＰａ、少なくとも８２０ＭＰａ、少なくとも８３０ＭＰａ、少なくとも８４０ＭＰａ、少なくとも８５０ＭＰａ、少なくとも８６０ＭＰａ、少なくとも８７０ＭＰａ、少なくとも８８０ＭＰａ、少なくとも８９０ＭＰａ、少なくとも９００ＭＰａ、少なくとも９１０ＭＰａ、少なくとも９２０ＭＰａ、少なくとも９３０ＭＰａ、少なくとも９４０ＭＰａ、少なくとも９５０ＭＰａ、少なくとも９６０ＭＰａ、少なくとも９７０ＭＰａ、少なくとも９８０ＭＰａ、少なくとも９９０ＭＰａ、少なくとも１０００ＭＰａ、少なくとも１１００ＭＰａ又は少なくとも１２００ＭＰａの圧縮降伏強度を有し得る。合金は、約８００ＭＰａ、約８１０ＭＰａ、約８２０ＭＰａ、約８３０ＭＰａ、約８４０ＭＰａ、約８５０ＭＰａ、約８６０ＭＰａ、約８７０ＭＰａ、約８８０ＭＰａ、約８９０ＭＰａ、約９００ＭＰａ、約９１０ＭＰａ、約９２０ＭＰａ、約９３０ＭＰａ、約９４０ＭＰａ、約９５０ＭＰａ、約９６０ＭＰａ、約９７０ＭＰａ、約９８０ＭＰａ、約９９０ＭＰａ、約１０００ＭＰａ、約１１００ＭＰａ又は約１２００ＭＰａの圧縮降伏強度を有し得る。圧縮降伏強度は、ＡＳＴＭ  Ｅ９に準拠して測定し得る。
【００７３】
合金は、８００〜１２００ＭＰａ、８１０〜１１９０ＭＰａ、８２０〜１１８０ＭＰａ、８２０〜１１４０ＭＰａ又は８３０〜１１４０ＭＰａの０．２％オフセット降伏強度を有し得る。合金は、少なくとも８００ＭＰａ、少なくとも８１０ＭＰａ、少なくとも８２０ＭＰａ、少なくとも８３０ＭＰａ、少なくとも８４０ＭＰａ、少なくとも８５０ＭＰａ、少なくとも８６０ＭＰａ、少なくとも８７０ＭＰａ、少なくとも８８０ＭＰａ、少なくとも８９０ＭＰａ、少なくとも９００ＭＰａ、少なくとも９１０ＭＰａ、少なくとも９２０ＭＰａ、少なくとも９３０ＭＰａ、少なくとも９４０ＭＰａ、少なくとも９５０ＭＰａ、少なくとも９６０ＭＰａ、少なくとも９７０ＭＰａ、少なくとも９８０ＭＰａ、少なくとも９９０ＭＰａ、少なくとも１０００ＭＰａ、少なくとも１１００ＭＰａ又は少なくとも１２００ＭＰａの０．２％オフセット降伏強度を有し得る。合金は、約８００ＭＰａ、約８１０ＭＰａ、約８２０ＭＰａ、約８３０ＭＰａ、約８４０ＭＰａ、約８５０ＭＰａ、約８６０ＭＰａ、約８７０ＭＰａ、約８８０ＭＰａ、約８９０ＭＰａ、約９００ＭＰａ、約９１０ＭＰａ、約９２０ＭＰａ、約９３０ＭＰａ、約９４０ＭＰａ、約９５０ＭＰａ、約９６０ＭＰａ、約９７０ＭＰａ、約９８０ＭＰａ、約９９０ＭＰａ、約１０００ＭＰａ、約１１００ＭＰａ又は約１２００ＭＰａの０．２％オフセット降伏強度を有し得る。０．２％オフセット降伏強度は、ＡＳＴＭ  Ｅ８に準拠して測定し得る。
【００７４】
合金は、１１００〜１４００ＭＰａ、１１５０〜１３５０ＭＰａ、１３００〜１４００ＭＰａ、１３３０〜１３８０ＭＰａ又は１３３０〜１３７０ＭＰａの引張強さを有し得る。合金は、少なくとも１１００ＭＰａ、少なくとも１１５０ＭＰａ、少なくとも１２００ＭＰａ、少なくとも１２５０ＭＰａ、少なくとも１３００ＭＰａ、少なくとも１３５０ＭＰａ又は少なくとも１４００ＭＰａの引張強さを有し得る。合金は、約１１００ＭＰａ、約１１５０ＭＰａ、約１２００ＭＰａ、約１２５０ＭＰａ、約１３００ＭＰａ、約１３５０ＭＰａ又は約１４００ＭＰａの引張強さを有し得る。合金は、１３３０ＭＰａ、１３３１ＭＰａ、１３３２ＭＰａ、１３３３ＭＰａ、１３３４ＭＰａ、１３３５ＭＰａ、１３３６ＭＰａ、１３３７ＭＰａ、１３３８ＭＰａ、１３３９ＭＰａ、１３４０ＭＰａ、１３４１ＭＰａ、１３４２ＭＰａ、１３４３ＭＰａ、１３４４ＭＰａ、１３４５ＭＰａ、１３４６ＭＰａ、１３４７ＭＰａ、１３４８ＭＰａ、１３４９ＭＰａ、１３５０ＭＰａ、１３５１ＭＰａ、１３５２ＭＰａ、１３５３ＭＰａ、１３５４ＭＰａ、１３５５ＭＰａ、１３５６ＭＰａ、１３５７ＭＰａ、１３５８ＭＰａ、１３５９ＭＰａ、１３６０ＭＰａ、１３６１ＭＰａ、１３６２ＭＰａ、１３６３ＭＰａ、１３６４ＭＰａ、１３６５ＭＰａ、１３６６ＭＰａ、１３６７ＭＰａ、１３６８ＭＰａ、１３６９ＭＰａ、１３７０ＭＰａ、１３７１ＭＰａ、１３７２ＭＰａ、１３７３ＭＰａ、１３７４ＭＰａ、１３７５ＭＰａ、１３７６ＭＰａ、１３７７ＭＰａ、１３７８ＭＰａ、１３７９ＭＰａ、１３８０ＭＰａ、１３８１ＭＰａ、１３８２ＭＰａ、１３８３ＭＰａ、１３８４ＭＰａ、１３８５ＭＰａ、１３８６ＭＰａ、１３８７ＭＰａ、１３８８ＭＰａ、１３８９ＭＰａ、１３９０ＭＰａ、１３９１ＭＰａ、１３９２ＭＰａ、１３９３ＭＰａ、１３９４ＭＰａ、１３９５ＭＰａ、１３９６ＭＰａ、１３９７ＭＰａ、１３９８ＭＰａ、１３９９ＭＰａ又は１４００ＭＰａの引張強さを有し得る。引張強さは、ＡＳＴＭ  Ｅ８に準拠して測定し得る。
【００７５】
合金は、１〜５０％、５〜４０％又は１０〜４０％の伸びを有し得る。合金は、少なくとも５％、少なくとも１０％、少なくとも１５％、少なくとも２０％、少なくとも２５％、少なくとも３０％、少なくとも３５％、少なくとも４０％、少なくとも４５％又は少なくとも５０％の伸びを有し得る。合金は、約５％、約１０％、約１５％、約２０％、約２５％、約３０％、約３５％、約４０％、約４５％又は約５０％の伸びを有し得る。伸びは、ＡＳＴＭ  Ｅ８に準拠して測定し得る。
【００７６】
合金は、３５〜３８（ＨＲＣ）の硬さを有し得る。合金は、少なくとも３６、少なくとも３７又は少なくとも３８（ＨＲＣ）の硬さを有し得る。合金は、約３６、約３７又は約３８（ＨＲＣ）の硬さを有し得る。硬さは、ＡＳＴＭ  Ｅ１８４２に準じて測定し得る。
【００７７】
合金は、8027.2〜8304.0kg/m3（０．２９０〜０．３００lb/in3）の密度を有し得る。合金は、8027.2kg/m3（０．２９０lb/in3）、8054.9kg/m3（０．２９１lb/in3）、8082.6kg/m3（０．２９２lb/in3）、8110.2kg/m3（０．２９３lb/in3）、8130.0kg/m3（０．２９４lb/in3）、8165.6kg/m3（０．２９５lb/in3）、8193.3kg/m3（０．２９６lb/in3）、8221.06kg/m3（０．２９７lb/in3）、8248.6kg/m3（０．２９８lb/in3）、8276.3kg/m3（０．２９９lb/in3）又は8304.0kg/m3（０．３００lb/in3）の密度を有し得る。密度は、標準的な方法を用いて測定し得る。
【００７８】
適切なミクロ構造を有する組成を選択するために、様々な温度での凝固パス及び熱力学的平衡を、熱力学計算パッケージ、例えばスウェーデンのＴｈｅｒｍｏ−Ｃａｌｃ  Ｓｏｆｔｗａｒｅ  ＡＢが提供するＴｈｅｒｍｏ−Ｃａｌｃ（登録商標）ソフトウェアバージョンＮ及びＱｕｅｓＴｅｋ  Ｉｎｎｏｖａｔｉｏｎｓ  ＬＬＣがオープンアクセス文献のデータに基づいて開発したコバルトをベースとしたデータを用いて計算することができる。
【実施例】
【００７９】
実施例１：合金Ｂ８６
溶融物を、質量％で１８％のＣｒ、５．９％のＴｉ、４％のＦｅ、１．８％のＶ、１％のＮｉ並びにＣｏ及び不可避元素／不純物を含む差引残分の公称組成で調製した。上述したように、この例としての合金は、平均（公称）値の±１０％の範囲で構成要素における変動を含む。この実施例における合金を、ボタンとしてアーク溶融した。幾つかの応用例においては、合金を鋳造法（例えば、インベストメント鋳造法）又は粉末冶金法により調製することができる。溶融したままのボタンを均質化及び約１０６０℃での溶体化熱処理に供し、約８５０℃で焼戻した。図２に示すように、約８５０℃で約８時間にわたって焼戻した合金Ｂ８６には焼鈍双晶１０が見られ、これは低積層欠陥エネルギーのＦＣＣマトリックスであることを示す。約８５０℃で約８時間にわたって焼戻した試料には実質的に不連続粒界反応、セル成長反応又は粒界での異常粒子２０が見られない。図３に示すように、約８５０℃で約２４時間にわたって焼戻した試料には実質的に不連続粒界反応、セル成長反応又は粒界での異常粒子２０が見られない。図４も参照するが、図２より大きい倍率の走査電子顕微鏡による観察では、約８５０℃で約２４時間にわたって焼戻した試料に関し焼鈍双晶１０が見られる。図５も参照するが、約８５０℃で約２４時間にわたって焼戻した試料には、直径約１００ｎｍ以下の析出物３０が見られる。ナノスケール粒子３０は規則的な形状をして並び、これはマトリックスとコヒーレントであることを示す。
【００８０】
図６を参照すると、合金Ｂ８６のビッカース硬さ数は、約２４時間にわたる約８５０℃での焼戻し後に均質状態での約３１０から約３７７に上昇する。以下の表Ｉに示すように、これらの硬さ値は、室温での極限引張強さ（ＵＴＳ）における約９７０ＭＰａ及び約１２４０ＭＰａとそれぞれ相関していると推定され、これは加工中でないＳｔｅｌｌｉｔｅ合金又はＡＣＵＢＥ等の公知の合金と比較して著しい改善である。例えば、鋳造法によるＳｔｅｌｌｉｔｅ  ２１のＵＴＳは約７１０ＭＰａに達し得る。粉末冶金法によるＳｔｅｌｌｉｔｅ  ２１のＵＴＳは約１０００ＭＰａに達し得る。鋳造法によるＳｔｅｌｌｉｔｅ  ２５は低延性に因り破壊され／制限をうけるため、ＵＴＳの報告はない。Ｌ６０５（質量％で１０％のＮｉ、２０％のＣｒ、１５％のＷ、１．５％のＭｎ、０．３３％のＣ、３％のＦｅ、０．４％のＳｉ並びにＣｏ及び不可避元素／不純物を含む差引残分の公称組成を有する）は、より高い延性を有する展伸材用のＳｔｅｌｌｉｔｅ  ２５の一般的な変化形であり、ＵＴＳは室温で８６２ＭＰａである。合金Ｂ８６の強度を、任意の冷間加工を通してさらに上昇させることができると考えられる。
【００８１】
【表Ｉ】
0006449155.tif 000002
【００８２】
実施例２：合金１Ａ
溶融物を、質量％で１７．５％のＣｒ、７．７％のＦｅ、５．２％のＴｉ、２．６％のＮｉ、２．２％のＶ並びにＣｏ及び不可避元素／不純物を含む差引残分の実測組成で調製した。この例としての合金は、±最高２質量％の範囲で構成要素における変動を含む。合金を、真空誘導溶融及び真空アーク再溶融により、直径約１０．２ｃｍ、質量約１３．６ｋｇの円柱形のビレットにした。鋳造したままのビレットを約１０２５℃での７２時間にわたる均質化及び約１０２５℃での２時間にわたる溶体化熱処理に供した。ビレットの外層を除去すると、直径約８．９ｃｍの丸棒が得られた。この丸棒をウェストバージニア州ハンティントンのＳｐｅｃｉａｌ  Ｍｅｔａｌｓで熱間圧延した。この熱間圧延は約１０００℃、約８：１の圧延比で行われ、一辺が約３．２ｃｍの角に丸みがついた角棒が得られた。熱間圧延された棒から試験片を切除し、サブソルバス（ｓｕｂ−ｓｏｌｖｕｓ）熱処理及び７８０℃での２４時間にわたる時効熱処理に供した。
【００８３】
以下の表ＩＩに挙げるように、時効合金１Ａは航空宇宙材料仕様書（ＡＭＳ）４５３３に準拠した銅−ベリリウム合金に匹敵するＵＴＳを、それよりはるかに高い伸びで示す。時効合金１Ａの耐摩耗性は、より低い摩擦係数、体積減少及び摩耗率によって実証されるように、Ｃｕ−Ｂｅ合金と比較して著しく改善される。
【００８４】
【表ＩＩ】
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【００８５】
実施例３：合金３Ａ
溶融物を、質量％で１６．６％のＣｒ、７．１％のＦｅ、６．３％のＴｉ、２．７％のＮｉ、２．０％のＶ並びにＣｏ及び不可避元素／不純物を含む差引残分の実測組成で調製した。図７に示すように、合金を真空誘導溶融（ＶＩＭ）により２２６．８ｋｇ（５００ポンド）スケールで溶融させ、４本の円筒状(round)１０センチ（４インチ）、長さ約１０２センチ（４０インチ）の棒に鋳造した。これらの棒を全てつなげて溶接して１本の溶接棒にし、真空アーク再溶融（ＶＡＲ）することで周囲１５ｃｍ（６インチ）、長さ約１１４ｃｍ（４５インチ）の１本のインゴットにした。化学分析をＶＩＭインゴット、ＶＡＲインゴットの両方について完了した。ＶＩＭ／ＶＡＲインゴットの製造に続いて、インゴットを１０５０℃で９６時間にわたって均質化した。鍛造したインゴットを以下の手順で熱処理した：１０５０℃での２時間にわたる溶体化熱処理＋水焼入れとそれに続く（水焼入れから４時間以内の）７８０℃での７２時間にわたる時効＋空冷。表ＩＩＩは、合金３Ａについてのターゲット値及び実測値（ＶＩＭ及びＶＡＲ）を示す。
【００８６】
【表ＩＩＩ】
0006449155.tif 000004
【００８７】
合金１Ａと比較して高いチタンレベルは、強化析出物のより高い予測体積分率（図８）ひいては合金３Ａにおけるより高い硬さ（図９）及び強度（降伏強度。表Ｖ）につながる。
【００８８】
図１０ａ及び図１０ｂは回転式鍛造により得られた合金３Ａ、５．３ｃｍ（２．１インチ）製品の異なる倍率での光学顕微鏡写真である。製品を５ｍＬのＨ2Ｏ2＋１００ｍＬのＨＣｌの溶液中でエッチした。各顕微鏡写真においてバーの長手方向は縦を向いている。顕微鏡写真には、粒界でのセル析出物成長又はマトリックスにおける六方最密相変態の痕跡が見られない。
【００８９】
表ＩＶに合金１Ａの最終引張特性を示す。表Ｖは、合金３Ａの最終引張特性を示す。合金３Ａは、合金１Ａより改善された降伏強度を示す。
【００９０】
【表ＩＶ】
0006449155.tif 000005
【００９１】
【表Ｖ】
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８個の試験片を評価した。平均値を表Ｖに示す
ｋｓｉ＝１平方インチあたりのキップ（kip）数
ＭＰａ＝メガパスカル
ｌｂ／ｉｎ3＝ポンド／インチ3（１立方インチあたりのポンド数）
Ｍｐｓｉ＝１平方インチあたりのメガポンド数
【００９２】
本開示は、本開示の趣旨又は中心となる特徴から逸脱することなく他の特定の形態を具現化し得ると理解される。したがって、態様及び実施形態の開示は例として挙げたにすぎず、制約を有するものではないとみなされたい。特定の実施形態について例を挙げて説明してきたが、本発明の趣旨から大きく逸脱することなく他の変化形も形成し得る。特に記載がない限り、本明細書で挙げた百分率は全て質量％である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０ａ】
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【図１０ｂ】
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