(57)【要約】【課題】ニッケル基超合金鋳造品にセルラガンマプライムが形成されるのを防ぐ方法を提供すること。【解決手段】ニッケル基超合金にセルラガンマプライムを形成するのを防ぐ方法は、ニッケル基超合金を所望の製品に鋳造するステップと、鋳造品を２０００°Ｆを超える温度と１５，０００ｐｓｉを超える圧力とで熱間静水圧圧縮成形を行い、鋳造品の内部口を閉じるステップと、鋳造品にセルラガンマプライムが形成されるのを防ぐステップとを含む。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
ニッケル基超合金にセルラガンマプライムが形成されるのを防ぐ方法であって、
ニッケル基超合金を所望の製品に鋳造するステップと、
前記鋳造品をチャンバに入れるステップと、
前記チャンバ内に置かれている間に、前記鋳造品を、２０００゜Ｆ（約１１１１℃）を越える温度と１５,０００ｐｓｉ（約１．０３×１０5ＫＰａ）を超える最大圧力とで熱間静水圧圧縮成形して、前記鋳造品の内部細孔を閉じるステップと、
前記鋳造品に前記セルラガンマプライムが形成されるのを防ぐステップと、
を含む方法。
【請求項２】
前記セルラガンマプライムの形成を防ぐステップは、一定時間、前記温度を維持しながら前記最大圧力を低下させることにより、前記熱間静水圧圧縮成形ステップを終了させることを含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記温度を維持するステップが、１時間より短いが１０分より長い時間、前記温度を維持することを含むことを特徴とする請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記圧力を低下させるステップが、前記熱間静水圧圧縮成形ステップで印加する最大圧力を下回る圧力から周囲圧力までのレベルに前記圧力を低下させることを含むことを特徴とする請求項２に記載の方法。
【請求項５】
前記圧力を低下させるステップが、３,０００〜５,０００ｐｓｉ（約２．０７×１０4〜３．４５×１０4ＫＰａ）の範囲の圧力に、前記圧力を低下させることを含むことを特徴とする請求項４に記載の方法。
【請求項６】
前記ガンマプライムの形成を防ぐステップが、前記一定時間の経過後、前記鋳造品をチャンバから取り出せる温度まで、前記温度を低下させることをさらに含むことを特徴とする請求項２に記載の方法。
【請求項７】
前記鋳造ステップは、前記ニッケル基超合金を鋳造してタービンエンジン構成要素を製造することを含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項８】
前記鋳造ステップは、クロム１２〜１３重量％、コバルト８.０〜１０重量％、モリブデン２.０〜３.０重量％、タングステン３.０〜５.０重量％、チタン３.０〜５.０重量％、タンタル４.０〜５.０重量％、アルミニウム３.０〜４.０重量％、ホウ素０.０１〜０.０２重量％、ジルコニウム０.０３〜０.１２重量％、ハフニウム０.４〜０.６重量％、炭素０.１〜０.１５重量％、および残量を占めるニッケルから成る組成を有する前記ニッケル基超合金を鋳造することを含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項９】
前記熱間静水圧圧縮成形ステップは、前記鋳造品が２１６５〜２２１５゜Ｆ（約１２０３〜１２３１℃）の範囲の温度に曝されることを含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ニッケル基超合金鋳造物にセルラ（ｃｅｌｌｕｌａｒ）ガンマプライムが形成されるのを防ぐ方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ニッケル基超合金鋳造物におけるセルラガンマプライムの析出は、明らかに望ましくない。
【０００３】
ガンマプライムのセルラ形態は、図１で丸印を付けて示すが、あまり知られていない。幾つかのニッケル基超合金鋳造物では、熱間静水圧圧縮成形（ＨＩＰ）後にセルラガンマプライムが形成される。形成された後、ガンマプライム析出物は、高温高応力下で好ましい性能を示すものとしてよく知られる重要な立方形のガンマプライムと比べて、分解しにくい。ほんの僅かなレベルでもセルラガンマプライムを含む材料のクリープ破壊試験では、寿命が大きく減少する。図２は、このような寿命の減少を示している。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
故に、ニッケル基超合金鋳造物にセルラガンマプライムが形成されるのを防ぐ方法が必要とされている。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
従って本発明は、ニッケル基超合金鋳造物にセルラガンマプライムが形成されるのを防ぐ方法を提供するものである。
【０００６】
本発明によれば、ニッケル基超合金にセルラガンマプライムが形成されるのを防ぐ方法は、ニッケル基超合金を所望の製品に鋳造するステップと、前記鋳造品を２０００゜Ｆを越える温度と１５,０００ｐｓｉを超える圧力で熱間静水圧圧縮成形して、鋳造品の内部細孔を閉じるステップと、鋳造品にセルラガンマプライムが形成されるのを防ぐステップと含む。
【０００７】
ニッケル基超合金鋳造物にセルラガンマプライムが形成されるのを防ぐ本発明の方法の別の詳細ならびにそれに伴う別の課題および利点を以下の詳細な説明に記載する。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
本発明によれば、タービンエンジン構成要素のような部品が、ニッケル基超合金から製造される。例えば、部品は、クロム１２〜１３重量％、コバルト８.０〜１０重量％、モリブデン２.０〜３.０重量％、タングステン３.０〜５.０重量％、チタン３.０〜５.０重量％、タンタル４.０〜５.０重量％、アルミニウム３.０〜４.０重量％、ホウ素０.０１〜０.０２重量％、ジルコニウム０.０３〜０.１２重量％、ハフニウム０.４〜０.６重量％、炭素０.１〜０.１５重量％および残量を占めるニッケルから成る組成を示す、ニッケル基超合金から製造されてよい。部品は、本技術分野で知られる任意の好適な鋳造技術を用いて製造されてよい。
【０００９】
鋳造品を製造した後、鋳造品をチャンバつまり容器内に入れ、そこで熱間静水圧圧縮成形ステップを実施し、鋳造品の内部細孔を閉じる。本発明では単一の鋳造品について議論しているが、複数の鋳造品をチャンバつまり容器内に入れ、同時に熱間静水圧圧縮成形ステップを実施してよい。熱間静水圧圧縮成形ステップの間、チャンバ内は本技術分野で知られる任意の好適な雰囲気であってよく、例えばアルゴンガス雰囲気であってよい。
【００１０】
熱間静水圧圧縮成形ステップは、一般的に、通常２０００゜Ｆを超える高温と通常１５,０００ｐｓｉを超える高圧で開始される。熱間静水圧圧縮成形ステップでの一般的な最高温度は、２１６５〜２２１５゜Ｆの範囲である。一定時間、通常は数時間、の後、熱間静水圧圧縮成形ステップは、１つまたは複数の鋳造品をチャンバつまり容器から取り出すのが可能となる周囲条件または安全条件に到達するまで温度と圧力をほぼ同時に低下させることで終了する。望ましくないセルラガンマプライム部が形成されるのは、この熱間静水圧圧縮成形ステップの終了の際である。
【００１１】
本発明によれば、熱間静水圧圧縮成形ステップの終了方法を変化させることで、ニッケル基超合金鋳造品にセルラガンマプライム部が形成されるのを防ぐことができる。これは、更にある付加的な時間、例えば１時間未満の間、高温を保ったまま圧力だけを低下させることにより実現される。このステップを実施するには、少なくとも１０分の付加的な時間が必要である。この付加的な高温期間を開始するのに十分な低圧レベルとは、熱間静水圧圧縮成形ステップの最大圧力をかなり下回る圧力から周囲圧力までの範囲であってよい。低い範囲の好ましい値は、３,０００〜５,０００ｐｓｉである。短い減圧期間が終了したら直ちに、熱間静水圧圧縮成形ステップでの高温を、チャンバつまり容器から１つまたは複数の鋳造品を取り出すのに安全な温度まで低下させてよい。
【００１２】
熱間静水圧圧縮成形ステップの終了方法を修正する目的は、ガンマプライム析出前に、変形回復および残留応力除去を行うことである。
【００１３】
１つまたは複数の鋳造品をチャンバつまり容器から取り出した後、１つまたは複数の鋳造品に必要なら付加的な熱処理を施したり、付加的な仕上げ処理を行ってもよい。
【００１４】
セルラガンマプライム部が無くなることにより、ニッケル基超合金から成る鋳造品の応力破断寿命が改善されるであろう。更に、微細構造もより均一になるであろう。加えて、セルラガンマプライム部が無くなることにより、製造時の割れに関する問題も排除される可能性がある。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】ニッケル基超合金のセルラガンマプライム部を示す顕微鏡写真。
【図２】セルラガンマプライムの量の関数として相対温度１８００゜Ｆにおける特性を示す図。
【図２】
2008101273.tif 000002
【図１】
2008101273.tif 000003
【外国語明細書】
2008101273000001.pdf