Ni基合金和使用其的构件、产品及其制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及Ni基合金的制造方法，尤其设及兼顾了Ni基合金构件的制造过程中 的优异的加工性和Ni基合金构件的优异的高溫强度的Ni基合金及Ni基合金构件的制造 方法、Ni基合金、Ni基合金构件、锻造用Ni基合金原材料、Ni基合金部件、Ni基合金结构 物、锅炉管、燃烧器衬垫、燃气轮机动叶片及燃气轮机盘。
【背景技术】
[0002] 出于W通过燃烧溫度的高溫化而使燃气轮机高效率化为目的，要求提高满轮部件 的耐热溫度。因此，在燃气轮机部件中，作为高溫强度优异的材料，Ni基合金被广泛用于满 轮盘、动静叶片甚至燃烧器中。Ni基合金通过W、Mo、Co等固溶强化元素的添加所带来的固 溶强化W及A1、Ti、Nb、化等析出强化元素的添加所带来的析出强化而实现了较高的高溫 强度。析出强化型的Ni基合金的情况下，作为析出强化相的丫'相（化构造）的晶格与 母相的T相（FCC构造）的晶格一起连续地析出、形成匹配界面，从而有助于强化。因此， 对于提高高溫强度而言，使丫 '相的量增加即可，但丫 '相的量越多则加工性越差。因此， 存在越是高强度材料则越难W制作大型的锻造品、或由于锻造时的缺陷发生率上升等而不 能锻造的问题。
[0003] 作为兼顾Ni基合金的高溫强度和热锻造性的技术，有专利文献1(日本特开 2011-52308号公报）中记载的技术。专利文献1中公开了一种Ni基合金，其特征在于，W 质量基准计含有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、化及佩的总含量W质量基准计为0. 5%W下，式（1)(Ps = -7X(C量）一0.1X(Mo量）+0.5X(Al量））所表示的参数Ps为0.6~1.6。
[0004] 现有技术文献 阳00引专利文献
[0006] 专利文献1 :日本特开2011-052308号公报
【发明内容】
[0007] 发明要解决的问题
[0008] 丫 '相的固溶溫度为1050°CW上的高强度Ni基合金的热锻造通常在1000~ 1250°C的范围内进行。运是由于，通过将加工溫度升高至丫'相的固溶溫度附近或该溫度 W上，从而减少了强化因子即T'相的析出量、减少了变形阻力。但是，当在固溶溫度附近 或该溫度W上的溫度进行锻造时，由于锻造溫度接近被加工材的烙点，因此容易由于部分 烙融等而产生加工裂纹。并且，在丫 '相的固溶溫度如上述那样高的材料的情况下，当在固 溶溫度W上进行热锻造时，抑制晶界移动、有助于晶粒的微细化的丫'相消失，因此丫相 的粒径变得粗大化，制品使用时的拉伸强度、疲劳强度降低。
[0009] 鉴于上述情况，本发明的目的在于提供一种兼顾了含有较多丫'相的析出强化型 Ni基合金构件的制造过程中的优异的加工性、及Ni基合金构件的优异的高溫强度的Ni基 合金及Ni基合金构件的制造方法。
[0010] 用于解决课题的手段
[0011] 本发明的Ni基合金（丫'相的固溶溫度为1050°CW上）的制造方法，其特征在 于，包含使Ni基合金软化、提高加工性的工序，该使Ni基合金软化、提高加工性的工序为使 与作为母相的丫相非匹配的丫'相析出20体积％W上的工序。
[0012] 此外，本发明的Ni基合金（丫 '相的固溶溫度为1050°CW上）构件的制造方法， 其特征在于，包含将通过上述Ni基合金的制造方法获得的Ni基合金加工成期望的形状的 加工工序、W及在该加工工序后进行使非匹配丫'相固溶的烙体化处理和使匹配丫 '相 再析出的时效处理而获得Ni基合金构件的烙体化-时效处理工序。
[0013] 发明的效果
[0014] 根据本发明，能够提供一种Ni基合金及Ni基合金构件，其通过使固溶溫度为 1050°CW上的高强度Ni基合金中在软化处理工序后含有20体积％W上的非匹配丫'相， 从而能够大幅提高加工性，并且在制品使用时能够实现与现有材料同等或更好的优异的高 溫强度。
[0015] 此外，通过使用利用本发明的Ni基合金的制造方法制造的Ni基合金、或利用Ni 基合金构件的制造方法制造的Ni基合金构件，能够容易地制造具有各种形状的Ni合金构 件、Ni基合金部件及Ni基合金结构物。
【附图说明】
[0016] 图1为表示本发明的Ni基合金构件的制造方法的一实施方式的流程图。
[0017] 图2为示意性地示出图1的软化处理工序的溫度轮廓及晶体组织的图。
[0018] 图3A为表示丫相和丫'相的匹配界面的示意图。
[0019] 图3B为表示丫相和丫'相的非匹配界面的示意图。
[0020] 图4为示意性地示出图1的烙体化-时效处理工序的溫度轮廓及晶体组织的图。
[0021] 图5A为表示使用本发明的Ni基合金的制造方法制造的锻造用Ni基合金原材料 的一例的示意图。
[0022] 图5B为表示利用本发明的Ni基合金构件的制造方法制造的Ni基合金制薄板的 一例的示意图。
[0023] 图5C为表示对利用本发明的Ni基合金构件的制造方法制造的Ni基合金构件进 行摩擦揽拌接合而获得的Ni基合金结构物的一例的示意图。
[0024] 图5D为表示特征在于使用了本发明的Ni基合金结构物的锅炉管的一例的示意 图。
[00巧]图祀为表示特征在于使用了本发明的Ni基合金结构物的燃烧器衬垫的一例的示 意图。
[00%] 图5F为表示特征在于使用了本发明的Ni基合金结构物的燃气轮机动叶片的一例 的示意图。
[0027] 图5G为表示特征在于使用了本发明的Ni基合金结构物的燃气轮机盘的一例的示 意图。
[0028] 图6为说明本发明的Ni基合金构件的制造方法的基本思想的示意图。
【具体实施方式】
[0029] W下对本发明的实施方式进行详细地说明。但是，本发明并不受运里所提出的实 施方式限定，可W在不改变主旨的范围内适当进行组合、改进。
[0030] 本发明的基本思想
[0031] 本发明人等对能够达成上述目的的Ni基合金及Ni基合金构件的制造方法进行了 深入研究。结果，通过着眼于与作为母相的丫相非匹配地析出的丫 '相（W下称为非匹 配T'相）对于强化没有助益运一点，发现了通过在锻造时使非匹配T'相的量增加，可 W使与丫相匹配地析出的丫 '相（W下称为匹配丫 '相）的析出量减少，同时形成主要 包含丫相和非匹配丫 '相的微细的二相组织，由此可W大幅提高锻造时的加工性。进而发 现，W该状态加工成期望的形状后，通过进行烙体化-时效处理使非匹配丫'相减少、使匹 配丫'相再次析出，可W实现制品使用时的优异的高溫强度。本发明基于该见解而作出。
[0032] W下对本发明的基本思想进行更详细的说明。图6是说明本发明的Ni基合金构 件的制造方法的基本思想的示意图。图6中，着眼于微细组织对本发明的Ni基合金构件的 制造工序进行了说明。
[0033] 如图6的（I)所示，铸造工序后或锻造工序后的Ni基合金包含作为母相的r相和 与丫相匹配地析出的匹配丫'相。在丫 '相的固溶溫度W下且丫相的再结晶迅速进行 的溫度W上的溫度下，对该Ni基合金进行热锻造，如（II)所示，使非匹配丫'相析出（第 1软化处理工序）。然后，由丫'相的固溶溫度W下且上述热锻造的完成溫度W上的溫度缓 慢冷却，如（III)所示，使非匹配丫 '相生长，使非匹配丫 '相的量增加（第2软化处理工 序）。此时，非匹配丫'相对强化没有助益，此外形成主要包含丫相和非匹配丫'相的微 细的二相组织，因此初性也高，由此变为非常容易加工的状态（软化状态）。W该软化状态 在丫'相的固溶溫度W下的溫度下，进行将Ni基合金成形为期望的形状的加工工序。上述 加工工序后，进行烙体化处理而使非匹配T'相再固溶，然后进行时效处理，从而如（IV) 所示，使匹配丫'相析出（烙体化-时效处理工序）。此时，由于有助于强化的匹配丫 '相 大量地析出，因此成为高强度状态。
[0034] 如上述所述，本发明并非是在使丫 '相减少或消失的状态下进行加工，而是通过 使丫'相的强化功能消失来提高加工性的。根据上述制造工序，能够获得一种Ni基合金及 Ni基合金构件，所述Ni基合金能够获得在加工时使材料软化而大幅提高加工性、在使用时 (制品完成时）具有与此前同等或更高的高溫强度的Ni基合金构件。
[0035] 另外，对本发明中的"匹配丫'相"及"非匹配丫'相"进行说明。图3A为示出 T相和T'相的匹配界面的示意图，图3B为示出y相和y'相的非匹配界面的示意图。 如图3A所示，构成丫相的原子7和构成丫 '相的原子8形成匹配界面9 (晶格匹配）时， 将该丫 '相称为"匹配丫 '相"。此外，如图3B所示，构成丫相的原子7和