添加铼的镍基二元多相金属间化合物合金及其生产方法技术

本发明专利技术提供了具有优异的硬度的Ni基金属间化合物合金。本发明专利技术提供了一种Ni基二元多相金属间化合物合金，包含作为主要成分的Ni，以及5-12原子%的Al、11-17原子%的V和1-5原子%的Re，并具有包括初始析出L12相和（L12+D022）共析显微组织的二元多相显微组织。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种添加了 Re的Ni基二元多相金属间化合物合金及其生产方法。
技术介绍
近年来，环境破坏已亟待解决，能源节约和CO2减少的技术已经引起关注。因此，内燃机的燃烧效率的进一步改善受到期待，具有改进的高温性能的材料的开发已受到需求。对于这样的需求，(I)Ni基超合金和(2) Ni基二兀多相金属间化合物合金已被开发成为具有改善的高温性能的材料。如(I)所述的Ni基超合金具有母相Y相(Ni固溶体相)，以及分散和沉淀在母相中的Y’相。Y’相是具有Ni3Al (Ll2相)的基本组成的金属间化合物，并占据构成相的大约60-70体积％。该合金已开发成为普通铸造合金、定向凝固合金以及单晶合金。单晶合金已开发成第一代合金、含有大约3重量％的Re的第二代合金、含有5-6重量％的Re的第三代合金、含有2-3重量％的诸如Ru的贵金属的第四代合金，以及含有5-6重量％的贵金属的第五代合金作为用于定向凝固材料的Ni基超合金，例如含有C、B、Hf、Co、Ta、Cr、W、Al和Re，以及由余量的Ni和不可避免的杂质构成的Ni基定向凝固超合金是已知的(例如见专利文献I)。该合金可以含有T1、Nb、V和Zr作为任选的成分，并通过调节构成作为母相的Y相和作为沉淀相的Y ’相的元素的添加量，以及通过调节用于增强晶界的元素的添加量，来改进凝固方向的强度和晶界的强度。同时，在实际使用中，作为在高温下具有高温强度和耐氧化性两方面中采取平衡方式的Ni基单晶超合金，以Al、Ta、W、Re、Cr和Ru作为主要添加元素的Ni基单晶超合金是已知的(例如见专利文献2)。对于该合金，可通过将这些元素的组成比例确定在最合适的范围，并因此将母相(Y相)的晶格常数和沉淀相(Y ’相)的晶格常数控制在适当的值来实现改进高温强度(蠕变强度)。这些Ni基超合金，由于其主要应用于喷射发动机等的涡轮叶片中，因此从高温强度和铸造的角度进行开发，优选的元素被加入到所述组合物中。由于Ni基超合金由如上所述的作为母相的Y相和作为沉淀相的Y ’相构成，因此可以解释为由于Re被固溶在Y相(固溶体相)中而使得蠕变强度得到改进(例如见专利文献I和2)。也可以解释为Ta和W等一同被固溶于Y相中，并且它们的一部分被固溶于Y’相中，因此蠕变强度被改进(例如见专利文献2)。进一步解释为V可减小高温强度，因此其含量优选为I重量％以下(例如见专利文献I和2)。然而，作为金属相的Y相占Ni基超合金的构成相的大约30-40体积％以上，因此缺点就是超合金的熔点和高温蠕变强度低。此外，当从高温强度的角度的发展得到推进时，从硬度的角度的发展却得不到推进。同时，如上(2)所述的Ni基二元多相金属间化合物合金被期望开发成为能够解决这样的问题的合金。该Ni基二元多相金属间化合物合金是通过将属于最密充填(几何学紧密堆积)的晶体结构的Ni3X型金属间化合物整合组合起来而获得的多相合金。例如，Ni基二元多相金属间化合物合金由上述Y ’相的Ni3Al金属间化合物相和Ni3V的金属间化合物相构成。图17是用于说明该Ni基二元多相金属间化合物合金的组织的图示。图17 (I)是用于说明Ni基二元多相金属间化合物合金(Ni75Al8V14.5Nb2.5)的组织的示例性SEM照片，而(2)显示了构成Ni基二元多相金属间化合物合金的组织的晶体结构(Ni3Al、Ni3V)的模式图。如图17所示，Ni基二元多相金属间化合物合金由以整合性形成的显微组织和在组织的空隙中形成的纳米结构来构成(见图17 (D)0前面的组织由初始析出Ll2相(图17(2)中显示的Ni3Al)构成，而纳米结构由Ll2相和DO22相(图17 (2)中显示的Ni3Al和Ni3V)组成的共析显微组织而构成。Ni基二元多相金属间化合物合金在高于共析温度的温度下进行热处理，并在Al相(Ni固溶体相)中析出的初始析出Ll2相形成的上部多相显微组织，随后在低于共析温度的温度下进行的热处理，Al相共析转变所产生的Ll2相和DO22相的两相形成的下部多相显微组织而构成。如上所述，Ni基二元多相金属间化合物合金由具有优异性能的多相化的Ni3X型金属间化合物形成。因此，该Ni基二元多相金属间化合物合金比由单一的金属间化合物构成的合金显示出更优良的性能，并被期望作为可以宽范围的显微组织控制的合金(见专利文献3)。例如，除高温强度以 外，Ni基二元多相金属间化合物合金也可从硬度的角度进行开发。作为不仅在室温并且在高温下也展示出优异的硬度的Ni基二元多相金属间化合物合金的具体的例子，含有作为主要成分的Ni，以及Al、V、Ta和/或W、Nb、Co、Cr和B的合金(Nb、Co和Cr是任选成分)是已知的(见专利文献4)。此外，作为表面硬度增大的Ni基二元多相金属间化合物合金，其中母材为含有作为主要成分的Ni，以及Al、V、Nb、T1、Co、Cr和B (Nb、T1、Co和Cr是任选成分)，并且该母材经过氮化和渗碳中的至少一种进行表面处理的Ni基二元多相金属间化合物合金是已知的(见专利文献5)。相关现有文献专利文献专利文献1:日本特开2006-45654专利公报；专利文献2:日本特开2010-312299专利公报；专利文献3:W02007/086185 说明书；专利文献4:日本特开2009-215649专利公报；专利文献5:日本特开2009-197254专利公报
技术实现思路
本专利技术所要解决的问题
技术介绍
中所述的Ni基二元多相金属间化合物合金尽管显示了优异的硬度，但是其性能需要改进。在一些情况中，例如增加的Ta含量会带来改进的硬度，但是相反减少的Al含量会导致不能在高温下获得足够的硬度。在其他情况中，增加的Ta含量会导致不利于强度性能方面的第二相粒子(分散物)的产生。因此，通过添加Ta等而对硬度特性的改进被认为是有限的，所期望的是通过例如添加除了 Ta等之外的元素来改进Ni基二元多相金属间化合物合金的硬度特性。鉴于如上所述的情况，本专利技术已实现了提供具有优异硬度的Ni基二元多相金属间化合物合金。本专利技术提供了一种Ni基二元多相金属间化合物合金，包含作为主要成分的Ni，以及5-12原子％的Al、11-17原子％的V和1_5原子％的Re，并且具有包括初始析出Ll2相和(L12+D022)共析显微组织的二元多相显微组织。本专利技术的效果本专利技术的专利技术人已关注到这样的事实，即传统的Ni基二元多相金属间化合物合金含有替代Ni3X-型金属间化合物的元素X的元素(例如Ta、Nb、Ti)，并开创了一种替代Ni基二元多相金属间化合物合金中的Ni元素而不是X元素的元素的包含物。 然后，本专利技术人进行了深入研究，结果发现了以下内容而完成本专利技术:(I)具有精细的显微组织的Ni基二元多相金属间化合物合金可通过将Re (例如为3原子％)包含于含有N1、Al和V的Ni基二元多相金属间化合物合金中而获得；和(2)该含有Re的Ni基二元多相金属间化合物合金可通过热处理而在硬度方面得到改进，同时保持其二元多相显微组织。本专利技术提供了具有优异的硬度的Ni基二元多相金属间化合物合金。此外，本专利技术提供了具有优异的可加工性(例如机械加工性)的Ni基二元多相金属间化合物合金，这是因为该合金能够在材料不硬时、即在材料加工(如切削加工)容易的状态下进本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：高杉隆幸，金野泰幸，
申请(专利权)人：公立大学法人大阪府立大学，
类型：
国别省市：