Ni基合金和使用其的構件、產品及其制造方法
【技術領域】
[0001] 本發明設及Ni基合金的制造方法，尤其設及兼顧了Ni基合金構件的制造過程中 的優異的加工性和Ni基合金構件的優異的高溫強度的Ni基合金及Ni基合金構件的制造 方法、Ni基合金、Ni基合金構件、鍛造用Ni基合金原材料、Ni基合金部件、Ni基合金結構 物、鍋爐管、燃燒器襯墊、燃氣輪機動葉片及燃氣輪機盤。
【背景技術】
[0002] 出于W通過燃燒溫度的高溫化而使燃氣輪機高效率化為目的，要求提高滿輪部件 的耐熱溫度。因此，在燃氣輪機部件中，作為高溫強度優異的材料，Ni基合金被廣泛用于滿 輪盤、動靜葉片甚至燃燒器中。Ni基合金通過W、Mo、Co等固溶強化元素的添加所帶來的固 溶強化W及A1、Ti、Nb、化等析出強化元素的添加所帶來的析出強化而實現了較高的高溫 強度。析出強化型的Ni基合金的情況下，作為析出強化相的丫'相（化構造）的晶格與 母相的T相（FCC構造）的晶格一起連續地析出、形成匹配界面，從而有助于強化。因此， 對于提高高溫強度而言，使丫 '相的量增加即可，但丫 '相的量越多則加工性越差。因此， 存在越是高強度材料則越難W制作大型的鍛造品、或由于鍛造時的缺陷發生率上升等而不 能鍛造的問題。
[0003] 作為兼顧Ni基合金的高溫強度和熱鍛造性的技術，有專利文獻1(日本特開 2011-52308號公報）中記載的技術。專利文獻1中公開了一種Ni基合金，其特征在于，W 質量基準計含有C:0. 001 ~0. 1%、Cr:12 ~23%、Co:15 ~25%、A1 :3. 5 ~5. 0%、Mo: 4~12%、W:0. 1~7. 0%，Ti、化及佩的總含量W質量基準計為0. 5%W下，式（1)(Ps = -7X(C量）一0.1X(Mo量）+0.5X(Al量））所表示的參數Ps為0.6~1.6。
[0004] 現有技術文獻 陽00引專利文獻
[0006] 專利文獻1 :日本特開2011-052308號公報
【發明內容】
[0007] 發明要解決的問題
[0008] 丫 '相的固溶溫度為1050°CW上的高強度Ni基合金的熱鍛造通常在1000~ 1250°C的范圍內進行。運是由于，通過將加工溫度升高至丫'相的固溶溫度附近或該溫度 W上，從而減少了強化因子即T'相的析出量、減少了變形阻力。但是，當在固溶溫度附近 或該溫度W上的溫度進行鍛造時，由于鍛造溫度接近被加工材的烙點，因此容易由于部分 烙融等而產生加工裂紋。并且，在丫 '相的固溶溫度如上述那樣高的材料的情況下，當在固 溶溫度W上進行熱鍛造時，抑制晶界移動、有助于晶粒的微細化的丫'相消失，因此丫相 的粒徑變得粗大化，制品使用時的拉伸強度、疲勞強度降低。
[0009] 鑒于上述情況，本發明的目的在于提供一種兼顧了含有較多丫'相的析出強化型 Ni基合金構件的制造過程中的優異的加工性、及Ni基合金構件的優異的高溫強度的Ni基 合金及Ni基合金構件的制造方法。
[0010] 用于解決課題的手段
[0011] 本發明的Ni基合金（丫'相的固溶溫度為1050°CW上）的制造方法，其特征在 于，包含使Ni基合金軟化、提高加工性的工序，該使Ni基合金軟化、提高加工性的工序為使 與作為母相的丫相非匹配的丫'相析出20體積％W上的工序。
[0012] 此外，本發明的Ni基合金（丫 '相的固溶溫度為1050°CW上）構件的制造方法， 其特征在于，包含將通過上述Ni基合金的制造方法獲得的Ni基合金加工成期望的形狀的 加工工序、W及在該加工工序后進行使非匹配丫'相固溶的烙體化處理和使匹配丫 '相 再析出的時效處理而獲得Ni基合金構件的烙體化-時效處理工序。
[0013] 發明的效果
[0014] 根據本發明，能夠提供一種Ni基合金及Ni基合金構件，其通過使固溶溫度為 1050°CW上的高強度Ni基合金中在軟化處理工序后含有20體積％W上的非匹配丫'相， 從而能夠大幅提高加工性，并且在制品使用時能夠實現與現有材料同等或更好的優異的高 溫強度。
[0015] 此外，通過使用利用本發明的Ni基合金的制造方法制造的Ni基合金、或利用Ni 基合金構件的制造方法制造的Ni基合金構件，能夠容易地制造具有各種形狀的Ni合金構 件、Ni基合金部件及Ni基合金結構物。
【附圖說明】
[0016] 圖1為表示本發明的Ni基合金構件的制造方法的一實施方式的流程圖。
[0017] 圖2為示意性地示出圖1的軟化處理工序的溫度輪廓及晶體組織的圖。
[0018] 圖3A為表示丫相和丫'相的匹配界面的示意圖。
[0019] 圖3B為表示丫相和丫'相的非匹配界面的示意圖。
[0020] 圖4為示意性地示出圖1的烙體化-時效處理工序的溫度輪廓及晶體組織的圖。
[0021] 圖5A為表示使用本發明的Ni基合金的制造方法制造的鍛造用Ni基合金原材料 的一例的示意圖。
[0022] 圖5B為表示利用本發明的Ni基合金構件的制造方法制造的Ni基合金制薄板的 一例的示意圖。
[0023] 圖5C為表示對利用本發明的Ni基合金構件的制造方法制造的Ni基合金構件進 行摩擦攬拌接合而獲得的Ni基合金結構物的一例的示意圖。
[0024] 圖5D為表示特征在于使用了本發明的Ni基合金結構物的鍋爐管的一例的示意 圖。
[00巧]圖祀為表示特征在于使用了本發明的Ni基合金結構物的燃燒器襯墊的一例的示 意圖。
[00%] 圖5F為表示特征在于使用了本發明的Ni基合金結構物的燃氣輪機動葉片的一例 的示意圖。
[0027] 圖5G為表示特征在于使用了本發明的Ni基合金結構物的燃氣輪機盤的一例的示 意圖。
[0028] 圖6為說明本發明的Ni基合金構件的制造方法的基本思想的示意圖。
【具體實施方式】
[0029] W下對本發明的實施方式進行詳細地說明。但是，本發明并不受運里所提出的實 施方式限定，可W在不改變主旨的范圍內適當進行組合、改進。
[0030] 本發明的基本思想
[0031] 本發明人等對能夠達成上述目的的Ni基合金及Ni基合金構件的制造方法進行了 深入研究。結果，通過著眼于與作為母相的丫相非匹配地析出的丫 '相（W下稱為非匹 配T'相）對于強化沒有助益運一點，發現了通過在鍛造時使非匹配T'相的量增加，可 W使與丫相匹配地析出的丫 '相（W下稱為匹配丫 '相）的析出量減少，同時形成主要 包含丫相和非匹配丫 '相的微細的二相組織，由此可W大幅提高鍛造時的加工性。進而發 現，W該狀態加工成期望的形狀后，通過進行烙體化-時效處理使非匹配丫'相減少、使匹 配丫'相再次析出，可W實現制品使用時的優異的高溫強度。本發明基于該見解而作出。
[0032] W下對本發明的基本思想進行更詳細的說明。圖6是說明本發明的Ni基合金構 件的制造方法的基本思想的示意圖。圖6中，著眼于微細組織對本發明的Ni基合金構件的 制造工序進行了說明。
[0033] 如圖6的（I)所示，鑄造工序后或鍛造工序后的Ni基合金包含作為母相的r相和 與丫相匹配地析出的匹配丫'相。在丫 '相的固溶溫度W下且丫相的再結晶迅速進行 的溫度W上的溫度下，對該Ni基合金進行熱鍛造，如（II)所示，使非匹配丫'相析出（第 1軟化處理工序）。然后，由丫'相的固溶溫度W下且上述熱鍛造的完成溫度W上的溫度緩 慢冷卻，如（III)所示，使非匹配丫 '相生長，使非匹配丫 '相的量增加（第2軟化處理工 序）。此時，非匹配丫'相對強化沒有助益，此外形成主要包含丫相和非匹配丫'相的微 細的二相組織，因此初性也高，由此變為非常容易加工的狀態（軟化狀態）。W該軟化狀態 在丫'相的固溶溫度W下的溫度下，進行將Ni基合金成形為期望的形狀的加工工序。上述 加工工序后，進行烙體化處理而使非匹配T'相再固溶，然后進行時效處理，從而如（IV) 所示，使匹配丫'相析出（烙體化-時效處理工序）。此時，由于有助于強化的匹配丫 '相 大量地析出，因此成為高強度狀態。
[0034] 如上述所述，本發明并非是在使丫 '相減少或消失的狀態下進行加工，而是通過 使丫'相的強化功能消失來提高加工性的。根據上述制造工序，能夠獲得一種Ni基合金及 Ni基合金構件，所述Ni基合金能夠獲得在加工時使材料軟化而大幅提高加工性、在使用時 (制品完成時）具有與此前同等或更高的高溫強度的Ni基合金構件。
[0035] 另外，對本發明中的"匹配丫'相"及"非匹配丫'相"進行說明。圖3A為示出 T相和T'相的匹配界面的示意圖，圖3B為示出y相和y'相的非匹配界面的示意圖。 如圖3A所示，構成丫相的原子7和構成丫 '相的原子8形成匹配界面9 (晶格匹配）時， 將該丫 '相稱為"匹配丫 '相"。此外，如圖3B所示，構成丫相的原子7和