[发明专利]Ni基超耐热合金及其制造方法

说明书

本发明的Ni基超耐热合金具有在700℃下γ’相的平衡析出量为35摩尔％以上的成分组成，在截面组织中具有最大直径为75nm以下的晶粒。还提供制造该Ni基超耐热合金的方法。该方法包括：准备工序，准备具有在700℃下γ’相的平衡析出量为35摩尔％以上的成分组成的Ni基超耐热合金的坯料；和加工工序，以500℃以下的温度对该坯料进行多次塑性加工使得累计加工率为30％以上。进一步，还提供一种制造Ni基超耐热合金的方法，准备具有该成分组成、硬度为500HV以上、截面组织中具有最大直径为75nm以下的晶粒的合金材料，以500℃以下的温度对该合金材料进行塑性加工，得到硬度为500HV以上的合金。

技术领域

本发明涉及Ni基超耐热合金及其制造方法。

背景技术

作为用于飞机发动机、发电用的燃气涡轮的耐热部件，例如，大量使用INCONEL(注册商标)718合金这样的Ni基超耐热合金。随着燃气涡轮的高性能化和低能耗化，寻求具有高的耐热温度的耐热部件。为了使Ni基超耐热合金的耐热性(高温强度)提高，最有效的是增加作为以Ni₃Al为主要组成的金属间化合物的析出强化相的γ’相(以下也记作“γ’”相)的量。并且，Ni基超耐热合金还含有作为γ’生成元素的Al、Ti、Nb，从而可以使Ni基超耐热合金的高温强度进一步提高。今后为了满足高耐热性、高强度，寻求γ’相的量更多的Ni基超耐热合金。

但是，已知Ni基超耐热合金随着γ’相的增加，热加工的变形阻力变大而难加工。尤其，在γ’相的量变为35～40摩尔％以上的γ’摩尔率时，加工性特别低。例如，INCONEL(注册商标)713C合金、IN939、IN100、Mar-M247等合金中γ’相特别多，不可能塑性加工，通常作为铸造合金直接用于铸造(as-cast)。

作为使这样的Ni基超耐热合金的热塑性加工性提高的提案，专利文献1中记载了将具有γ’摩尔率为40摩尔％以上组成的Ni超基耐热合金铸锭以加工率5％以上且不足30％进行冷加工，然后以超过γ’固溶温度的温度进行热处理的制造方法。该方法通过冷加工工序和热处理工序的组合从而能够对Ni基超耐热合金应用热加工并能够得到90％以上的再结晶率。

另外，近年修补上述γ’相的量多的Ni基超耐热合金的耐热部件、或利用三维成形制作该耐热部件自身的需求增高。作为此时的造形坯料，需要Ni基超耐热合金的细线。该细线还可以加工成弹簧等的部件形状进行使用。Ni基超耐热合金的细线的线径(直径)例如为5mm以下，进一步为3mm以下这样细。这样的细线例如在准备线径为10mm以下的“线材”作为中间制品，对该线材进行塑性加工进行制作是有效的。作为该中间制品的“线材”只要可以利用塑性加工，就可以有效地制造Ni基超耐热合金的细线。

作为这样的超耐热合金的细线的制造方法，提案有以线径为5mm以上的铸造线为初始材料，将这些铸造线捆扎并进行热挤压，然后进行分离的手法(专利文献2)。

现有专利文献

专利文献

专利文献1：国际公开第2016/129485号

专利文献2：美国专利第4777710号说明书

发明内容

发明要解决的问题

如上所述，Ni基超耐热合金随着γ’相的量增加，热塑性加工性降低。专利文献2的手法对规定成分组成的细线的制造是有效的，但只适用于该成分组成，在为γ’相的量为后述的“35摩尔％以上”的Ni基超耐热合金时，将它们进行热塑性加工成细线是极其困难的。另外，专利文献2的手法存在工序复杂、制造成本大等问题。

专利文献1的方法对应用热加工的Ni基超耐热合金有效。但是，因此需要以加工率5％以上且不足30％对铸锭进行冷加工，然后进行热处理。