Co基合金材料、Co基合金制品和该制品的制造方法技术

提供Co基合金材料、Co基合金制品和该制品的制造方法，能够得到与以往同等以上的力学特性，且相比以往能够抑制制造产量降低的Co基合金材料、使用了该材料的Co基合金制品、和该制品的制造方法。本发明专利技术的Co基合金材料，具有如下化学组成：含有0.1～10质量％的Al和3～45质量％的W，所述Al和所述W的合计低于50质量％，含有0.007～0.05质量％的O，余量包含Co和杂质，在作为所述合金材料的母相的γ相晶粒之中，形成有平均尺寸为0.15～1.5μm的偏析晶胞，在所述偏析晶胞之中，分散析出有含所述Co、所述Al和所述W且粒径为0.01～0.5μm的γ

【技术实现步骤摘要】
Co基合金材料、Co基合金制品和该制品的制造方法


[0001]本专利技术涉及Co基合金材料、使用该材料的Co基合金制品和该制品的制造方法。

技术介绍

[0002]Co(钴)基合金与Ni(镍)基合金都是典型的耐热合金材料，也称为超合金，被广泛应用于高温环境下使用的构件(高温构件)。Co基合金与Ni基合金相比，材料成本高，另一方面，耐腐蚀性和耐磨耗性优异，具有容易固溶强化的特性。因此，Co基合金历来被应用于燃气涡轮或蒸汽涡轮等的涡轮叶片、燃烧器构件、摩擦搅拌接合用工具等。
[0003]关于这样的Co基合金，例如已知有专利文献1(JP 4996468 B2)的Co基合金。在专利文献1中公开有一种Co基合金，其特征在于，具有如下的组成，Al：0.1～10％、W：3.0～45％，两者合计低于50％，余量除不可避免的杂质以外是Co，所述Co基合金，具有：Co主体的基体相(γ相)，其具有fcc结构；析出相(γ
’
相)，其由以原子比计具有Co3(Al,W)的L12结构的fcc结构金属间化合物构成，在基体相的晶内析出，所述Co基合金的基体相和所述Co3(Al,W)的析出相的晶格常数的失配在0.5％以下，所述Co3(Al,W)的析出相，粒径为50nm～1μm，析出量处于40～85体积％的范围，并且，所述Co基合金在800℃下的维氏硬度为250以上。
[0004]根据专利文献1，使γ相中以适当量析出恰当粒径的γ
’
相的Co基合金的热轧板，显示出良好力学特性(例如，0.2％屈服强度、抗拉强度、维氏硬度)。

技术实现思路

[0005]专利技术所要解决的问题
[0006]在本专利技术人等的研究中也确认到，由作为母相的γ相和析出强化相(γ
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相，L12结构)构成的二相组织的Co基合金材，显示出专利文献1所示范的这样良好的力学特性。
[0007]另一方面，若以专利文献1中示范的制造条件为基础，以工业生产水平的产量熔炼、铸造Co基合金材料，则不希望的异相(例如，TCP相[Topologically Close Packed phases：拓扑密堆相]的一种即μ相)的粗大粒容易析出，这样的异相即使进行固溶处理，也难以完全消失。另外，如专利文献1所述，已经确认，明确存在不希望的异相的合金材得不到良好的力学特性。换言之，在工业生产水平下，需要切除不希望的异相的粗大粒析出的区域，从而有制造产量容易降低/制造成本容易增加的问题。
[0008]本专利技术鉴于上述问题提出，其目的在于，提供一种能够得到与以往同等以上的力学特性，并且相比以往能够抑制制造产量降低的Co基合金材料、使用该材料的钴基合金制品、和该制品的制造方法。
[0009]解决问题的手段
[0010](I)本专利技术的一个方式，是提供一种Co基合金材料，其特征在于，具有如下化学组成：
[0011]含有0.1质量％以上且10质量％以下的Al(铝)、和3质量％以上且45质量％以下的
W(钨)，所述Al和所述W的合计低于50质量％，
[0012]含有0.007质量％以上且0.05质量％以下的O(氧)，
[0013]余量包含Co和杂质，
[0014]在作为所述合金材料的母相的γ(gamma)相晶粒之中，形成有平均尺寸为0.15μm以上且1.5μm以下的偏析晶胞，
[0015]在所述偏析晶胞之中，含所述Co、所述Al和所述W且粒径为0.01μm以上且0.5μm以下的γ
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(gamma prime)相粒子分散析出，
[0016]在所述偏析晶胞的所述边界区域和所述γ相晶粒的晶界之上，含所述Co和所述W且粒径为0.005μm以上且2μm以下的μ(mu)相粒子分散析出。
[0017]在本专利技术中，γ相、γ
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相、μ相、偏析晶胞的尺寸，使用图像处理软件(例如，ImageJ，美国National Institutes of Health开发的公共领域软件)对于微细组织观察图像进行测量。ImageJ是使测量对象的形状近似于圆、椭圆、长方形等，并计算尺寸。在本专利技术中，对微细组织观察图像内的每个测量对象进行形状拟合后，计测该测量对象的最大长度和最小长度，将它们平均后的值视为该测量对象的尺寸。另外，平均尺寸为1个观察图像内50个左右的测量对象的尺寸平均后的值。
[0018]本专利技术，在上述的Co基合金材料(I)中，能够施加以下这样的改良和变更。
[0019](i)所述合金材料是粉末，所述粉末的粒子，粒度处于0.3μm以上且90μm以下的范围，构成该粒子的所述γ相晶粒的平均粒径为50μm以下。
[0020](ii)所述合金材料是粉末，所述粉末中，90质量％以上由粒度0.3μm以上且90μm以下范围的粒子构成，构成该粒子的所述γ相晶粒的平均粒径为50μm以下。
[0021](iii)对于分级为粒度15μm以上且45μm以下的所述粉末50g，依据JIS Z 2502：2012进行孔流试验时，流动度为15秒以上且30秒以下。
[0022]在本专利技术中，粉末的粒度，使用激光衍射散射式粒径分布测量装置等测量。
[0023](II)本专利技术的另一个方式，是提供一种Co基合金制品，其特征在于，具有如下化学组成：
[0024]含有0.1质量％以上且10质量％以下的Al、和3质量％以上且45质量％以下的W，所述Al和所述W的合计低于50质量％，
[0025]含有0.007质量％以上且0.05质量％以下的O，
[0026]余量包含Co和杂质，
[0027]所述制品，包含平均粒径为10μm以上且100μm以下的γ相晶粒的多晶体，
[0028]在所述γ相晶粒之中，在40体积％以上且85体积％以下的范围内分散析出有包含所述Co、所述Al和所述W且粒径为0.01μm以上且1μm以下的γ
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相粒子，
[0029]在所述γ相晶粒之中和晶界之上，以0.15μm以上且100μm以下的平均粒子间距分散析出有包含所述Co和所述W且粒径为0.005μm以上且20μm以下的μ相粒子。
[0030]在本专利技术中，μ相的平均粒子间距，是对于微细组织观察图像，使用图像处理软件，以关注的μ相粒子的重心坐标为中心放射状地搜索μ相粒子，将相邻的μ相粒子的重心间距离进行平均而得到的。
[0031]本专利技术，能够在上述Co基合金材料(I)，和Co基合金制品(II)中，施加以下这样的改良和变更。
[0032](iv)所述化学组成中，进一步含有：
[0033]从B(硼)、C(碳)、Y(钇)、La(镧)和混合稀土金属中选择的一种以上，合计0.001质量％以上且2质量％以下的E1成分；
[0034]Cr(铬)、Fe(铁)、Ni、Mo(钼)、Ru(钌)、Re(铼)、Ir(铱)、Ti(钛)、Zr(锆)、Hf(铪)、V(钒)、Nb(铌)和Ta(钽)中选择的一种以上，合计0.1质量％以上且50质量％本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种Co基合金材料，其特征在于，具有如下化学组成：含有0.1质量％以上且10质量％以下的Al、和3质量％以上且45质量％以下的W，所述Al和所述W的合计低于50质量％，含有0.007质量％以上且0.05质量％以下的O，余量包含Co和杂质，在成为所述合金材料的母相的γ相晶粒之中，形成有平均尺寸为0.15μm以上且1.5μm以下的偏析晶胞，在所述偏析晶胞之中，分散析出有包含所述Co、所述Al和所述W且粒径为0.01μm以上且0.5μm以下的γ
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相粒子，在所述偏析晶胞的所述边界区域和所述γ相晶粒的晶界之上，分散析出有包含所述Co和所述W且粒径为0.005μm以上且2μm以下的μ相粒子。2.根据权利要求1所述的Co基合金材料，其特征在于，所述合金材料是粉末，所述粉末的粒子，粒度处于0.3μm以上且90μm以下的范围，构成该粒子的所述γ相晶粒的平均粒径为50μm以下。3.根据权利要求1所述的Co基合金材料，其特征在于，所述合金材料是粉末，所述粉末中，90质量％以上由粒度0.3μm以上且90μm以下的范围的粒子构成，构成该粒子的所述γ相晶粒的平均粒径为50μm以下。4.根据权利要求2或权利要求3所述的Co基合金材料，其特征在于，对于分级为粒度15μm以上且45μm以下的所述粉末50g，依据JIS Z2502：2012进行孔流试验时，流动度为15秒以上且30秒以下。5.根据权利要求1至权利要求3中任一项所述的Co基合金材料，其特征在于，所述化学组成还包括：从B、C、Y、La和混合稀土金属中选择的一种以上，合计为0.001质量％以上且2质量％以下的E1成分；从Cr、Fe、Ni、Mo、Ru、Re、Ir、Ti、Zr、Hf、V、Nb和Ta中选择的一种以上，合计为0.1质量％以上且50质量％以下的E2成分。6.根据权利要求5所述的Co基合金材料，其特征在于，所述化学组成含有：0.05质量％以上且0.15质量％以下的所述C、0.007质量％以上且0.05质量％以下的所述O、2质量％以上且5质量％以下的所述Al、7质量％以上且25质量％以下的所述W、6质量％以上且10质量％以下的所述Cr、20质量％以上且35质量％以下的所述Ni、3质量％以上且8质量％以下的所述Ta，余量包含所述Co和所述杂质。7.一种Co基合金制品，其特征在于，具有...

【专利技术属性】
技术研发人员：太田敦夫，今野晋也，
申请(专利权)人：三菱重工业株式会社，
类型：发明
国别省市：