[发明专利]Ni基单晶超合金和涡轮叶片

说明书

技术领域

本发明涉及Ni基单晶超合金和涡轮叶片。

本申请基于2009年8月10日在日本提出的日本特愿2009-185757号要求优先权，在此援引其内容。

背景技术

航空器发动机或产业用燃气涡轮等中使用的涡轮叶片(静?动叶片)由于长时间暴露在高温下，因此使用Ni基单晶超合金作为耐热性优异的材料。该Ni基单晶超合金是向作为基质的Ni中添加Al，使Ni₃Al型的析出物析出并强化，再添加Cr、W、Ta等高熔点金属进行合金化、使其单晶化而得的超合金。

作为这样的Ni基单晶超合金，例如已知有不含Re的第1代合金(例如，キャノン?マスケゴン社制的CMSX-2、或ユナイテッド?テクノロジーズ?コーポレイション社制的PWA1480)和通过含有3质量%的Re来提高以蠕变强度为中心的高温强度(还包括高温疲劳强度)的第2代合金(例如，キャノン?マスケゴン社制的CMSX-4、或ユナイテッド?テクノロジーズ?コーポレイション社制的PWA1484)等。CMSX、PWA为合金的商标。

专利文献1：美国专利第4582548号说明书

专利文献2：美国专利第4643782号说明书

专利文献3：日本特开昭53-146223号公报。

发明内容

第2代的Ni基单晶超合金是通过含有Re而相对于第1代提高了以蠕变强度为中心的高温强度的Ni基单晶超合金。也就是说，已知，通过含有Re，可以提高Ni基单晶超合金的以蠕变强度为中心的高温强度。

但是，由于Re是稀有金属，难以稳定地确保大量Re的供应。另外，近年来，Re的价格高昂，Re的大量使用导致产品价格提高。

因此，期望开发出Re的含量比第2代的Ni基单晶超合金少，同时至少比第1代的Ni基单晶超合金的以蠕变强度为中心的高温强度高，期望与第2代同等水平或比之更高的以蠕变强度为中心的高温强度的Ni基单晶超合金。

本发明是鉴于上述问题点而作出的，其目的在于提供Re的含量少且以蠕变强度为中心的高温强度优异的Ni基单晶超合金。

作为用于解决上述课题的手段，本发明采用以下的构成。

第1项发明是Ni基单晶超合金，其具有以下组成：按质量比计，Co：0.1质量%以上且9.9质量%以下、Cr：5.1质量%以上且10.0质量%以下、Mo：1.0质量%以上且4.0质量%以下、W：8.1质量%以上且11.0质量%以下、Ta：4.0质量%以上且9.0质量%以下、Al：5.2质量%以上且7.0质量%以下、Ti：0.1质量%以上且2.0质量%以下、Hf：0.05质量%以上且0.3质量%以下、Nb：1.0质量%以下、Re：小于3.0质量%、其余包括Ni及不可避免的杂质。

第2项发明为，在上述第1项发明的Ni基单晶超合金中，按质量比计，Re：2.0质量%以下。

第3项发明为，在上述第1项发明的Ni基单晶超合金中，按质量比计，Re：1.4质量%以下。

第4项发明为，在上述第1项发明的Ni基单晶超合金中，按质量比计，Re：0.8质量%以下。

第5项发明为，在上述第1项~第4项的任一项发明的Ni基单晶超合金中，含有：按质量比计，Co：6.0质量%、Cr：7.0质量%、Mo：1.5质量%、W：10.0质量%、Ta：5.5质量%、Al：6.0质量%、Ti：0.1质量%、Hf：0.10质量%，并且不含有或者以不可避免的杂质的形式而含有Nb和Re。

第6项发明为，在上述第1项~第4项的任一项发明的Ni基单晶超合金中，含有：按质量比计，Co：8.0质量%、Cr：7.0质量%、Mo：1.8质量%、W：8.2质量%、Ta：6.0质量%、Al：5.2质量%、Ti：1.6质量%、Hf：0.10质量%、Re：0.8质量%，并且不含有或者以不可避免的杂质的形式而含有Nb。

第7项发明为，在上述第1项~第3项的任一项发明的Ni基单晶超合金中，含有：按质量比计，Co：8.0质量%、Cr：6.5质量%、Mo：1.4质量%、W：8.1质量%、Ta：6.0质量%、Al：5.8质量%、Ti：1.0质量%、Hf：0.10质量%、Re：1.4质量%，并且不含有或者以不可避免的杂质的形式而含有Nb。

第8项发明为涡轮叶片，其使用第1项~第7项的任一项发明的Ni基单晶超合金来形成。

根据本发明，Ni基单晶超合金中含有的Re小于3.0质量%。因此，本发明的Ni基单晶超合金与第2代的Ni基单晶超合金相比，Re的含量少。