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高耐熱性,高強度Ir基合金及びその製造方法 コモンズ

国内特許コード P110004156
整理番号 A281P21
掲載日 2011年7月7日
出願番号 特願2007-557852
登録番号 特許第4833227号
出願日 平成19年1月31日(2007.1.31)
登録日 平成23年9月30日(2011.9.30)
国際出願番号 JP2007052069
国際公開番号 WO2007091576
国際出願日 平成19年1月31日(2007.1.31)
国際公開日 平成19年8月16日(2007.8.16)
優先権データ
  • 特願2006-032294 (2006.2.9) JP
発明者
  • 石田 清仁
  • 貝沼 亮介
  • 及川 勝成
  • 大沼 郁雄
  • 大森 俊洋
  • 佐藤 順
出願人
  • 国立研究開発法人科学技術振興機構
発明の名称 高耐熱性,高強度Ir基合金及びその製造方法 コモンズ
発明の概要 L1型金属間化合物が分散析出したIr基合金であり、質量比でAl:0.1~9.0%,W:1.0~45%,Ir:残部を基本組成とし、Al:0.1~1.5%の成分系ではL1型金属間化合物が、Al:1.5%を超え9.0%以下の成分系ではL1型,B2型金属間化合物が分散析出している。Irの一部を元素X(Co,Ni,Fe,Cr,Rh,Re,Pd,Pt,Ru)で、Al,Wの一部を元素Z(Ni,Ti,Nb,Zr,V,Ta,Hf,Mo)で置換しても良い。L1型金属間化合物[Ir(Al,W)],[(Ir,X)(Al,W,Z)]を分散析出させたIr基合金は融点が高く、L1型金属間化合物[Ir(Al,W)],[(Ir,X)(Al,W,Z)]のマトリックスに対する格子定数ミスマッチも小さいので、高温強度,組織安定性に優れたIr基合金となる。
従来技術、競合技術の概要


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、L1構造を有するγ’相〔Ni(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L1構造を有するIrNb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

産業上の利用分野


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。

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Ir(Al,W)のL1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(Al,W)のL1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)(Al,W,Z)のL1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)(Al,W,Z)のL1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L1型金属間化合物を、Al:1.5%を超え9.0%以下の成分系ではL1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。
国際特許分類(IPC)
画像

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JP2007557852thum.jpg
出願権利状態 登録
参考情報 (研究プロジェクト等) CREST シミュレーション技術の革新と実用化基盤の構築(CRESTプログラム、さきがけプログラムの混合型領域) 領域
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