(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
質量比でＡｌ：０．１〜９．０％，Ｗ：１．０〜４５％，残部が不可避的不純物を除きＩｒの組成、及び
Ａｌ：０．１〜１．５％の成分系では原子比でＩｒ３（Ａｌ，Ｗ）のＬ１２型金属間化合物が、Ａｌ：１．５％を超え９．０％以下の成分系では原子比でＩｒ３（Ａｌ，Ｗ）のＬ１２型金属間化合物及びＩｒ（Ａｌ，Ｗ）のＢ２型金属間化合物が析出した金属組織
で特徴付けられる高耐熱性，高強度Ｉｒ基合金。
【請求項２】
更にグループ（Ｉ）から選ばれた一種又は二種以上を合計で０．００１〜２．０％含み、残部が不可避的不純物を除き５０％を超えるＩｒの組成を有する請求項１記載のＩｒ基合金。
グループ（Ｉ）：
Ｂ：０．００１〜１．０％，  Ｃ：０．００１〜１．０％，  Ｍｇ：０．００１〜０．５％，  Ｃａ：０．００１〜１．０％，
Ｙ：０．０１〜１．０％，  Ｌａ又はミッシュメタル：０．０１〜１．０％
【請求項３】
更にグループ（ＩＩ）から選ばれた一種又は二種以上を合計で０．１〜４８．９％含み、残部が不可避的不純物を除き５０％を超えるＩｒの組成、及び
Ａｌ：０．１〜１．５％の成分系では原子比で（Ｉｒ，Ｘ）３（Ａｌ，Ｗ，Ｚ）のＬ１２型金属間化合物が、Ａｌ：１．５％を超え９．０％以下の成分系では原子比で（Ｉｒ，Ｘ）３（Ａｌ，Ｗ，Ｚ）のＬ１２型金属間化合物及び（Ｉｒ，Ｘ）（Ａｌ，Ｗ，Ｚ）のＢ２型金属間化合物（ただし、ＸはＣｏ，Ｆｅ，Ｃｒ，Ｒｈ，Ｒｅ，Ｐｄ，Ｐｔ及び／又はＲｕ，ＺはＭｏ，Ｔｉ，Ｎｂ，Ｚｒ，Ｖ，Ｔａ及び／又はＨｆであり、ＮｉはＸ，Ｚの双方に入る）が析出した金属組織
を有する請求項１又は２記載のＩｒ基合金。
グループ（ＩＩ）：
Ｃｏ：０．１〜４８．９％，  Ｎｉ：０．１〜４８．９％，  Ｆｅ：０．１〜２０％，  Ｖ：０．１〜２０％，
Ｎｂ：０．１〜１５％，  Ｔａ：０．１〜２５％，  Ｔｉ：０．１〜１０％，  Ｚｒ：０．１〜１５％，
Ｈｆ：０．１〜２５％，  Ｃｒ：０．１〜１５％，  Ｍｏ：０．１〜１５％，  Ｒｈ：０．１〜２５％，
Ｒｅ：０．１〜２５％，  Ｐｄ：０．１〜１５％，  Ｐｔ：０．１〜２５％，  Ｒｕ：０．１〜１５％
【請求項４】
請求項１〜３何れかに記載の組成をもつＩｒ基合金に８００〜１８００℃の温度域で熱処理を１回以上施し、Ａｌ：０．１〜１．５％の成分系ではＬ１２型金属間化合物を、Ａｌ：１．５％を超え９．０％以下の成分系ではＬ１２型金属間化合物及びＢ２型金属間化合物を析出させることを特徴とする高耐熱性，高強度Ｉｒ基合金の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、従来のＮｉ基合金よりも耐熱性，耐酸化性が格段に優れ、過酷な高温雰囲気に曝されても必要強度を維持するジェットエンジン，ガスタービン等の部材として好適なＩｒ基合金及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ガスタービン，飛行機用エンジン，化学プラント，ターボチャージャーロータ等の自動車用エンジン，高温炉等の部材では、高温環境下で強度が必要とされ、優れた耐酸化性が要求される場合もある。この種の高温用途には、Ｎｉ基合金やＣｏ基合金が従来から使用されてきた。
Ｎｉ基合金の多くは、Ｌ１２構造を有するγ’相〔Ｎｉ３（Ａｌ，Ｔｉ）〕で強化されている。γ’相は、温度上昇に伴い強度も高くなる逆温度依存性を呈することから、優れた高温強度，高温クリープ特性を付与し、ガスタービンの動翼，タービンディスク等の耐熱用途に適したＮｉ基合金となる。他方、Ｃｏ基合金は、固溶強化及び炭化物の析出強化を利用しており、多量のＣｒを含有する系では耐食性，耐酸化性に優れ、耐磨耗性も良好なため、静翼，燃焼器等の部材に使用されている。
最近では、各種熱機関において燃費の向上，環境負荷の低減を目的に熱効率の改善が強く求められており、熱機関構成材料に要求される耐熱性が一段と過酷になっている。そのため、従来のＮｉ基やＣｏ基合金に代わる新規耐熱材料の開発が検討されている。
新規の耐熱合金に関し現在まで多くの研究報告が発表されており、Ｉｒ系，Ｐｔ系等の貴金属材料が近年大きな注目を浴びている（文献１）。Ｉｒ，Ｐｔは共に良好な耐酸化性を示し、Ｎｉ基合金のγ’相と同じＬ１２構造を有するＩｒ３Ｎｂ等の金属間化合物を強化相とする材料が報告されている（文献２）。
文献１：ＪＯＭ，５６（９），２００４，ｐｐ．３４−３９
文献２：特開２００１−３０３１５２号公報
【発明の開示】
【０００３】
本発明者等は、Ｉｒ基合金の強化に有効な析出物について種々調査・検討した。その結果、Ｌ１２構造を有するγ’相の金属間化合物Ｉｒ３（Ａｌ，Ｗ）を発見し、当該金属間化合物が有効な強化因子であることを解明した。
本発明は、かかる知見をベースとし、高温強度の改善に有効なγ’相の金属間化合物Ｉｒ３（Ａｌ，Ｗ）を耐熱性に優れたＩｒマトリックスに分散させることにより、従来のＮｉ基合金を凌駕する高温強度，耐熱性，耐酸化性を付与し、過酷な環境下で使用されるガスタービン，飛行機用エンジン，化学プラント，ターボチャージャーロータ等の自動車用エンジン，高温炉等の部材に適したＩｒ基合金を提供することを目的とする。
本発明のＩｒ基合金は、Ｌ１２型金属間化合物Ｉｒ３（Ａｌ，Ｗ）の分散析出で強化する場合には質量比でＡｌ：０．１〜１．５％，Ｗ：１．０〜４５％，残部：Ｉｒを第一の基本組成とし、Ｌ１２型金属間化合物Ｉｒ３（Ａｌ，Ｗ）及びＢ２型金属間化合物Ｉｒ（Ａｌ，Ｗ）の分散析出で強化する場合にはＡｌ：１．５％を超え９．０％以下，Ｗ：１．０〜４５％，残部：Ｉｒを第二の基本組成としている。
第一，第二の基本組成を有するＩｒ基合金に、必要に応じグループ（Ｉ）及び／又はグループ（ＩＩ）から選ばれた一種又は二種以上の合金成分を含ませる。グループ（Ｉ）の合金成分は合計含有量を０．００１〜２．０％の範囲で、グループ（ＩＩ）の合金成分は合計含有量を０．１〜４８．９％の範囲で、且つＩｒが５０％以下にならない範囲で選定することが好ましい。
グループ（Ｉ）
Ｂ：０．００１〜１．０％，  Ｃ：０．００１〜１．０％，  Ｍｇ：０．００１〜０．５％，  Ｃａ：０．００１〜１．０％，
Ｙ：０．０１〜１．０％，  Ｌａ又はミッシュメタル：０．０１〜１．０％
グループ（ＩＩ）
Ｃｏ：０．１〜４８．９％，  Ｎｉ：０．１〜４８．９％，  Ｆｅ：０．１〜２０％，  Ｖ：０．１〜２０％，
Ｎｂ：０．１〜１５％，  Ｔａ：０．１〜２５％，  Ｔｉ：０．１〜１０％，  Ｚｒ：０．１〜１５％，
Ｈｆ：０．１〜２５％，  Ｃｒ：０．１〜１５％，  Ｍｏ：０．１〜１５％，  Ｒｈ：０．１〜２５％，
Ｒｅ：０．１〜２５％，  Ｐｄ：０．１〜１５％，  Ｐｔ：０．１〜２５％，  Ｒｕ：０．１〜１５％
グループ（ＩＩ）の合金元素を添加した成分系では、Ｌ１２型金属間化合物は（Ｉｒ，Ｘ）３（Ａｌ，Ｗ，Ｚ）として表される。式中、ＸはＣｏ，Ｆｅ，Ｃｒ，Ｒｈ，Ｒｅ，Ｐｄ，Ｐｔ及び／又はＲｕ，ＺはＭｏ，Ｔｉ，Ｎｂ，Ｚｒ，Ｖ，Ｔａ及び／又はＨｆであり、ＮｉはＸ，Ｚの双方に入る。また、添え字は各元素の原子比を示す。
所定組成に調製されたＩｒ基合金を８００〜１８００℃の温度域で熱処理すると、Ｌ１２型金属間化合物又はＬ１２型，Ｂ２型金属間化合物が析出し、高温特性が向上する。熱処理には、１３００℃×２４ｈｒｓ．，１３００℃×２４ｈｒｓ．→１１００℃×１２ｈｒｓ．，１３００℃×２４ｈｒｓ．→９００℃×１ｈｒ．等の条件が採用される。
【図面の簡単な説明】
【０００４】
図１は、マトリックス（γ相），γ’相に対する各元素の分配傾向を示したグラフ
図２は、Ｉｒ−１．５Ａｌ−１０．５Ｗ合金時効材の組織を示す光学顕微鏡像
図３は、Ｉｒ−１．５Ａｌ−１０．５Ｗ合金の二相組織を示すＴＥＭ像
図４は、Ｉｒ−１．５Ａｌ−１０．５Ｗ合金のＬ１２構造を示す電子回折像
図５は、Ｉｒ−Ａｌ−Ｗ合金，Ｉｒ−Ｃｏ−Ａｌ−Ｗ合金，従来のＮｉ基合金（ＷＡＳＰＡＬＯＹ，Ｍａｒ−Ｍ２４７）のビッカース硬さの温度依存性を示すグラフ
【発明を実施するための最良の形態】
【０００５】
本発明者等は、Ｉｒ−Ａｌ−Ｗの三元系合金にＬ１２型を有するγ’相の金属間化合物Ｉｒ３（Ａｌ，Ｗ）を析出させると、高温強度が顕著に向上することを見出した。Ｉｒ３（Ａｌ，Ｗ）は、Ｎｉ基合金の主要な強化相であるＮｉ３Ａｌ（γ’）相と同じ結晶構造を有し、マトリックス（γ相）との整合性が良く均一微細な析出が可能なため高強度化に寄与する。マトリックスとなるＩｒは、融点が２４１０℃と高く、耐酸化性にも極めて優れた特性を示す。
そのため、Ｉｒ３（Ａｌ，Ｗ）をマトリックスに分散析出させたＩｒ基合金は、次のように従来のＮｉ基超合金を超える高温特性を呈する。
（１）Ｉｒは、Ｎｉよりも１０００℃近く高い融点をもち、耐熱性が格段に優れている。
（２）Ｉｒ自体がＮｉよりも優れた耐酸化性を呈する。
（３）析出強化相であるγ’相Ｉｒ３（Ａｌ，Ｗ）は、Ｎｉ基合金のγ’相Ｎｉ３（Ａｌ，Ｔｉ）よりも６００〜７００℃ほど高い固溶温度（約１８００℃）を有している。γ’相Ｎｉ３（Ａｌ，Ｔｉ）と同様に強度の逆温度依存性を呈し析出強化相の高温安定性も良好なため、Ｎｉ基合金の耐熱温度よりも一段と高い高温雰囲気に曝されても優れた高温特性を維持する。
Ｉｒ基合金は、一般的に利用されているＮｉ基合金に比べ融点が１０００℃程度高く、置換型元素の拡散係数がＮｉよりも小さいので、Ｎｉ基合金に比較して原子拡散に起因する析出物相の粗大化やクリープ変形が起こりにくく、耐用温度の向上，材料寿命の大幅な改善を期待できる。
強化相に使用している金属間化合物〔Ｉｒ３（Ａｌ，Ｗ）〕は、マトリックスとのミスマッチが大きくても０．５％程度であり、γ’相で析出強化したＮｉ基合金を凌駕する組織安定性を呈する。
本発明では、Ｌ１２型金属間化合物〔Ｉｒ３（Ａｌ，Ｗ）〕又は〔（Ｉｒ，Ｘ）３（Ａｌ，Ｗ，Ｚ）〕を適量分散させるため、Ｉｒ基合金の成分・組成を特定している。基本組成はＡｌ：０．１〜９．０％，Ｗ：１．０〜４５％を含み、更にＸ成分やＺ成分を含む場合、Ｉｒが５０％を超えるように合金設計されている。Ａｌ含有量が０．１〜１．５％と低い系ではＩｒ３（Ａｌ，Ｗ）が析出するが、１．５％を超え９．０％以下と高い系ではＩｒ３（Ａｌ，Ｗ）の他にＩｒ（Ａｌ，Ｗ）のＢ２型金属間化合物も析出する。
Ａｌは、γ’相の主要な構成元素であると共に、γ’相の析出，安定化に必要な成分であり、耐酸化性の向上にも寄与する。０．１％未満のＡｌではγ’相が析出せず、或いは析出しても高温強度に寄与しない。しかし、過剰添加は脆弱で硬質な相の生成を助長するので、０．１〜９．０％（好ましくは、０．５〜５．０％）の範囲に含有量を定めている。
Ｗは、γ’相の主要な構成元素であり、マトリックスを固溶強化する作用も呈する。１．０％未満のＷ添加ではγ’相が析出せず、或いは析出しても高温強度に寄与しない。４５％を超える過剰添加は、有害相の生成を助長する。そのため、１．０〜４５％（好ましくは、４．５〜３０％）の範囲でＷ含有量を定めている。
Ｉｒ−Ａｌ−Ｗの基本成分系にグループ（Ｉ），グループ（ＩＩ）から選ばれた一種又は二種以上の合金成分を必要に応じて添加する。グループ（Ｉ）から選ばれた複数の合金成分を添加する場合、合計含有量を０．００１〜２．０％の範囲で選定し、グループ（ＩＩ）から選ばれた複数の合金成分を添加する場合、合計含有量をＩｒが５０％以下にならない０．１〜４８．９％の範囲で選定する。
グループ（Ｉ）は、Ｂ，Ｃ，Ｍｇ，Ｃａ，Ｙ，Ｌａ，ミッシュメタルからなるグループである。
Ｂは、結晶粒界に偏析して粒界を強化する合金成分であり、高温強度の向上に寄与する。Ｂの添加効果は０．００１％以上で顕著になるが、過剰添加は加工性にとって好ましくないので上限を１．０％（好ましくは、０．５％）とする。Ｃは、Ｂと同様に粒界強化に有効であると共に炭化物となって析出し高温強度を向上させる。このような効果は０．００１％以上のＣ添加でみられるが、過剰添加は加工性や靭性にとって好ましくないので１．０％（好ましくは、０．８％）をＣ含有量の上限とする。Ｍｇは粒界の脆化を抑制する効果があり、０．００１％以上で添加効果が顕著になるが、過剰添加は有害相の生成を引き起こすので０．５％（好ましくは０．４％）を上限とした。Ｃａは脱酸、脱硫に効果がある合金成分であり、延性，加工性の向上に寄与する。Ｃａの添加効果は０．００１％以上で顕著になるが、過剰添加は却って加工性を低下させるので上限を１．０％（好ましくは、０．５％）とした。Ｙ，Ｌａ，ミッシュメタルは共に耐酸化性の向上に有効な成分であり、何れも０．０１％以上で添加効果を発揮するが、過剰添加は組織安定性に悪影響を及ぼすので１．０％（好ましくは、０．５％）を上限とした。
グループ（ＩＩ）は、Ｃｏ，Ｎｉ，Ｃｒ，Ｔｉ，Ｆｅ，Ｖ，Ｎｂ，Ｔａ，Ｍｏ，Ｚｒ，Ｈｆ，Ｒｈ，Ｒｅ，Ｐｄ，Ｐｔ，Ｒｕからなるグループである。Ｉｒ合金の（γ＋γ’）二相組織が極めて微細であるため詳細な組成の決定は困難であったが、Ｎｉ基，Ｃｏ基合金に関する本発明者等によるこれまでの知見（文献３）によると、グループ（ＩＩ）の合金成分の分配係数Ｋｘγ’／γは、合金系に依らず同様の傾向を示すことが判った。
文献３：特願２００５−２６７９６４号
分配係数Ｋｘγ’／γは、Ｋｘγ’／γ＝Ｃｘγ’／Ｃｘγ〔ただし、Ｃｘγ’：γ’相のＸ元素濃度（原子％），Ｃｘγ：マトリックス（γ相）のＸ元素濃度（原子％）〕として表され、マトリックス（γ相）に含まれる所定元素Ｘに対するγ’相に含まれる所定元素Ｘの濃度比を示す。分配係数＞１はγ’相安定化元素，分配係数＜１はマトリックス（γ相）安定化元素である。
Ｃｏ基合金と同様にＩｒ基合金についても添加元素のγ相、γ’相への分配傾向を調査したところ、図１に示すようにＴｉ，Ｚｒ，Ｈｆ，Ｖ，Ｎｂ，Ｔａ，Ｍｏはγ’相安定化元素であり、なかでもＴａのγ’相安定化効果が大きいことが判った。
Ｎｉ，Ｃｏは、マトリックスを強化する作用を呈し、γ相に全率で固溶するため広い組成範囲で（γ＋γ’）の二相組織が得られる。また、Ｌ１２型金属間化合物のＩｒと置換するため、貴金属であるＩｒの使用量を抑え、低コスト化が図られる。Ｎｉ：０．１％以上，Ｃｏ：０．１％以上で添加効果がみられるが、過剰添加すると融点及びγ’相の固溶温度が下がり、Ｉｒ基合金の優れた高温特性が損なわれてしまう。そのため、Ｉｒ含有量が５０％以下にならないようにＮｉ，Ｃｏの含有量上限を４８．９％（好ましくは、４０％）とした。
ＦｅもＩｒと置換し、加工性を改善する作用があり、０．１％以上で添加効果が顕著になる。しかし、過剰添加は高温域における組織の不安定化をもたらす原因となるので、添加する場合には上限を２０％（好ましくは、５．０％）とする。
Ｃｒは、Ｉｒ基合金表面に緻密な酸化皮膜を作り、耐酸化性を向上させる合金成分であり、高温強度，耐食性の改善に寄与する。このような効果は０．１％以上のＣｒで顕著になるが、過剰添加は加工性劣化の原因になるので１５％（好ましくは、１０％）を上限とした。
Ｍｏは、γ’相の安定化，マトリックスの固溶強化に有効な合金成分であり、０．１％以上でＭｏの添加効果がみられる。しかし、過剰添加は加工性劣化の原因になるので１５％（好ましくは、１０％）を上限とした。
Ｒｅ，Ｒｈ，Ｐｄ，Ｐｔ，Ｒｕは耐酸化性の向上に有効な合金成分であり、何れも０．１％以上で添加効果が顕著になるが、過剰添加は有害相の生成を誘発させるので添加量上限をＲｅ，Ｒｈ，Ｐｔでは２５％（好ましくは、１０％），Ｐｄ，Ｒｕでは１５％（好ましくは、１０％）とした。
Ｔｉ，Ｎｂ，Ｚｒ，Ｖ，Ｔａ，Ｈｆは、何れもγ’相の安定化，高温強度の向上に有効な合金成分であり、Ｔｉ：０．１％以上，Ｎｂ：０．１％以上，Ｚｒ：０．１％以上，Ｖ：０．１％以上，Ｔａ：０．１％以上，Ｈｆ：０．１％以上で添加効果がみられる。しかし、過剰添加は有害相の生成や融点降下の原因となるので、Ｔｉ：１０％，Ｎｂ：１５％，Ｚｒ：１５％，Ｖ：２０％，Ｔａ：２５％，Ｈｆ：２５％を上限とした。
所定組成に調製されたＩｒ基合金は、鋳造品として使用する場合、普通鋳造，一方向凝固，溶湯鍛造，単結晶法の何れの方法でも作製される。
各種の溶解法で作製されたＩｒ合金を８００〜１８００℃（好ましくは、９００〜１６００℃）の温度域に加熱し、金属間化合物Ｉｒ３（Ａｌ，Ｗ）を析出させる。Ｉｒ３（Ａｌ，Ｗ）は、マトリックスとの格子定数ミスマッチが小さいＬ１２構造の金属間化合物であり、Ｎｉ基合金のγ’相〔Ｎｉ３（Ａｌ，Ｔｉ）〕よりも高温安定性が格段に優れ、Ｉｒ基合金の高温強度，耐熱性の向上に寄与する。グループ（ＩＩ）の合金成分を添加した成分系で生成する金属間化合物（Ｉｒ，Ｘ）３（Ａｌ，Ｗ，Ｚ）も同様にＩｒ基合金の高温強度，耐熱性の向上に寄与する。
Ｌ１２型の金属間化合物〔Ｉｒ３（Ａｌ，Ｗ）〕又は〔（Ｉｒ，Ｘ）３（Ａｌ，Ｗ，Ｚ）〕は、粒径：３ｎｍ〜１μｍ，析出量：２０〜８５体積％でマトリックスに析出していることが好ましい。析出強化作用は、粒径：３ｎｍ以上の析出物で得られるが、１μｍを超える粒径では却って低下する。十分な析出強化作用を得るためには２０体積％以上の析出量が必要であるが、８５体積％を超える過剰析出量では延性低下が懸念される。好適な粒径，析出量を得る上では、所定温度域において段階的な時効処理を行うことが好ましい。
このようにして製造されたＩｒ基合金は、優れた高温特性を活用し、ガスタービン，飛行機用エンジン，化学プラント，ターボチャージャーロータ等の自動車用エンジン，高温炉等の部材に好適な素材として使用される。また、高強度，高弾性で耐食性，耐磨耗性も良好なことから、肉盛り材，ゼンマイ，バネ，ワイヤ，ベルト，ケーブルガイド等の素材としても使用される。
【実施例１】
【０００６】
表１の組成をもつＩｒ基合金を不活性ガス雰囲気中でアーク溶解により溶製し、インゴットに鋳造した。インゴットから切り出した試験片に表２の時効処理を施した後、組織観察，組成分析，特性試験を行った。
各試験結果を表３に示す。表中、γ’，Ｂ２はγ’相，Ｂ２〔Ｉｒ（Ａｌ，Ｗ）〕相の共存を示す。
Ａｌ，Ｗの添加量が比較的少ない試験Ｎｏ．１〜３の試料では、析出物としてγ’相のみが検出されたが，ほぼ純Ｉｒの合金Ｎｏ．６（試験Ｎｏ．９）と比較するとビッカース硬さが倍近く高くなっており，Ａｌ，Ｗの添加効果が窺われる。合金Ｎｏ．３〜５（試験Ｎｏ．４〜８）は、図２の組織写真に示すようにγ’相の他にＢ２構造のＩｒ（Ａｌ，Ｗ）相が析出していた。Ｂ２相のある試料は，γ’相のみが析出した合金よりも更に硬質化しており，Ｂ２相が材料の強化に寄与していることが判る。
試験Ｎｏ．４〜６は、同一の合金Ｎｏ．３に異なる時効を施したものであるが，単一の時効処理を施した試験Ｎｏ．４に比べ、複数回（試験Ｎｏ．５），それも低温で時効（試験Ｎｏ．６）した方が一層微細な析出物が得られ，析出強化が図られている。
本発明例の試料は、何れも優れた高温特性を示し、１０００℃まで３００ＨＶ以上のビッカース硬さを維持している。また、Ｉｒ本来の優れた耐酸化性と相俟って、耐酸化性も良好であった。
試験Ｎｏ．９は、耐酸化性が良好であったものの、Ａｌ，Ｗの添加量不足のため固溶強化，析出強化の何れも期待できず、ビッカース硬さは低いままであった。試験Ｎｏ．１０は、析出物がＢ２相のみで且つ粗大に成長したため、硬さが劣っていた。
【表１】
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【表２】
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【表３】
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図２は、１３００℃で時効したＮｏ．３合金の光学顕微鏡写真である。溶解時に形成されたＢ２構造のＩｒ（Ａｌ，Ｗ）相が粒界に析出していることが判る。同じ材料の粒内をＴＥＭ観察すると、図３の暗視野像にみられるように、極めて微細な析出物が均一分散しており、従来から使用されているＮｉ基超合金と同様な組織をもっていた。析出物の結晶構造は、図４の電子回折図形からＬ１２構造であることが確認された。
熱処理されたＮｏ．３合金は、図５に示すビッカース硬さの温度依存性から明らかなように高温でも優れた強度を示し、１０００℃前後の高温雰囲気に曝されても４００ＨＶを越えるビッカース硬さを維持していた。
図５では、Ｎｉ基耐熱合金として従来から使用されているＭａｒ−Ｍ２４７，Ｗａｓｐａｌｏｙの硬さも併せ示すが、本発明例のＮｏ．３合金の方が室温から１０００℃の温度域で優れた高温強度を有していることが判る。
Ｍａｒ−Ｍ２４７（残部はＮｉ）
Ｃｒ：８．５％  Ｃｏ：１０％  Ｗ：１０％  Ｔａ：３％  Ａｌ：５．５％  Ｔｉ：１％  Ｈｆ：１．５％  Ｃ：０．１５％
Ｗａｓｐａｌｏｙ（残部はＮｉ）
Ｃｒ：１９．５％  Ｍｏ：４．３％  Ｃｏ：１３．５％  Ａｌ：１．４％  Ｔｉ：３％  Ｃ：０．０７％
【実施例２】
【０００７】
表４は、Ｉｒ−Ａｌ−Ｗ合金にグループ（Ｉ）の合金成分を添加した合金設計を示す。Ａｌ，Ｗ含有量は表１のＮｏ．３合金に基づいて決定した。所定組成に調製した合金を実施例１と同様に溶解，熱処理し、特性試験した。得られた特性を表５に示す。
グループ（Ｉ）の元素は、何れも微量添加するため、金属組織に大きな変化は観察されなかった。Ｂ，Ｃ，Ｍｇ，Ｃａは共に粒界に偏析する傾向を示し、何れも高温クリープ強度の向上に寄与することが知られているが、硬さに関してはＮｏ．３合金とそれほど大きな違いは無く、実施例１と同様に高温まで高い強度が保たれている。Ｙ，Ｌａの添加はＮｉ基合金の耐酸化性向上に有効なことが知られているが、本発明の成分系においても同様な効果が得られた。両者の添加による強度特性の低下は小さいため、耐酸化性の向上に非常に有効であることが理解できる。
【表４】
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【表５】
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【実施例３】
【０００８】
表６は、Ｉｒ−Ａｌ−Ｗ合金にグループ（ＩＩ）の合金成分を添加した合金設計を示す。所定組成に調製された合金を実施例１と同様に溶解，熱処理し、特性試験を行った。得られた特性を表７に示す。
グループ（ＩＩ）の元素のうち、Ｃｏ，ＮｉはＩｒと置換し、固溶強化に寄与する。試験Ｎｏ．１８，１９ではこれらの元素を添加したことによりＩｒ−Ａｌ−Ｗ三元系合金に比べて著しい硬さの上昇が確認された。試験Ｎｏ．１８ではＢ２相の析出強化も寄与するため、強度の上昇が特に顕著である。表７の結果をみると、概してＡｌ量が多く、Ｂ２相が析出している方が高いビッカース硬さの値を示している。
図１によると、Ｃｒ，Ｆｅはマトリックス（γ）安定化元素であり、γ’相の析出量減少，固溶温度の低下をもたらすが、試験Ｎｏ．２０，２２から室温、高温共に添加によって硬さが向上していることが判る。Ｃｒは耐酸化性・耐食性の向上に顕著な効果を奏するので実用上不可欠な元素であり、Ｆｅは安価な強化元素として期待できるが、両者共に過剰添加は有害相の出現，加工性劣化の原因となるため、添加量の調整が必要である。
Ｍｏ，Ｔｉ，Ｚｒ，Ｈｆ，Ｖ，Ｎｂ，Ｔａは何れもγ’相を安定化する元素であり、室温，高温共に優れた特性を示している。しかし、これらの元素は脆い金属間化合物相を形成する傾向が大きいので、実際の合金設計では添加量の調整が必要である。
Ｎｏ．２６〜３０合金で添加したＲｈ，Ｒｅ，Ｐｄ，Ｐｔ，ＲｕはＩｒと同様の貴金属元素であり、優れた組織安定性と耐酸化性を有しており、高温でも硬さの低下が少ない。
【表６】
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【表７】
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【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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