Co基合金结构体及其制造方法技术

Co基合金结构体具有具备fcc结构的以Co为主体的基体相(γ相)和由具有以原子比计为Co3(Al,W)等L12结构的fcc结构的金属间化合物构成且在基体相中以分散的状态析出的析出相(γ

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】Co基合金结构体及其制造方法


[0001]本专利技术涉及Co基合金结构体及其制造方法。

技术介绍

[0002]钴(Co)基合金与镍(Ni)基合金一起是代表性的耐热合金材料，也被称为超合金，广泛用于例如涡轮(燃气轮机、蒸汽轮机等)的高温构件。另外，Co基合金与Ni基合金相比，材料成本高，但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基合金一直以来应用于涡轮静叶片、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的Co基合金。具体而言，专利文献1中公开了一种Co基合金，其具有：具有fcc结构的以Co为主体的基体相(γ相)和由具有以原子比计Co3(Al,W)的L12结构的fcc结构的金属间化合物构成且在基体相的晶粒内析出的析出相(γ
′
相)。
[0004]现有技术文献
[0005]专利文献
[0006]专利文献1：日本特许第4996468号公报

技术实现思路

[0007]专利技术所要解决的课题
[0008]在专利文献1的Co基合金中，析出相(γ
′
相)的粒径为50nm～1μm，且γ
′
相的析出量设定为40～85体积％。而且，在该文献的各图(特别是图2、图3)中，可看到粒径为1μm以下的具有立方体形状的γ
′
相的粒子在基体相(γ相)中析出。另外，在该文献中还记载了在时效处理中析出的析出相(γ
′
相)的平均粒径为150nm以下(参照该文献的段落0006)。
[0009]然而，即使参照专利文献1的各图，也可掌握粒径小于50nm的γ
′
相几乎未析出。进而，存在γ
′
相的粒子彼此的距离大于100nm的部位。即，在上述Co基合金中，微细化至极限的γ
′
相相对于基体相(γ相)大量析出而未分散(均匀地配置)。因此，在上述Co基合金材料中，难以得到基于以粒径小于50nm的方式微细化至极限的γ
′
相的析出强化的作用，作为其结果是，基于该作用的机械特性(特别是拉伸强度和屈服强度)变得不充分。
[0010]本公开是鉴于这一点而完成的，其目的在于提高Co基合金结构体的机械特性。
[0011]用于解决课题的方法
[0012]为了达成上述目的，第一公开为一种Co基合金结构体，具有以质量比计Al：0.1～10％、W：3.0～45％且两者的合计小于50％且余量除了不可避免的杂质为Co的组成。Co基合金结构体具有具备fcc结构的以Co为主体的基体相(γ相)以及由具有以原子比计Co3(Al,W)或〔(Co,X)3(Al,W,Z)〕的L12结构的fcc结构的金属间化合物构成且在基体相中以分散的状态析出的析出相(γ
′
相)。而且，析出相(γ
′
相)以如下方式构成：粒径为10nm～1μm，析出相(γ
′
相)的粒子均匀地配置而析出，且析出量为40～85体积％。
[0013]在该第一公开中，以如下方式构成：在基体相(γ相)中以分散的状态析出的析出
相(γ
′
相)的粒径为10nm～1μm，且γ
′
相的析出量为40～85体积％。在该构成中，包含微细化至极限的粒径的γ
′
相相对于基体相(γ相)大量析出，成为分散的状态。其结果是，在Co基合金结构体的组织内，基体相(γ相)与多个γ
′
相的界面的总表面积相对增加且γ
′
相的粒子彼此的距离相对缩小。即，在基体相(γ相)中，包含微细化至极限的粒子的γ
′
相成为均匀地析出强化的状态。而且，通过该析出强化，尤其提高高温下的机械特性。因此，在第一公开中，能够提高Co基合金结构体的机械特性。
[0014]第二公开是在第一公开中析出相(γ
′
相)的粒径为10nm以上且小于50nm的范围。
[0015]在该第二公开中，微细化的γ
′
相相对于基体相(γ相)大量析出，成为分散的状态，由此，由γ
′
相带来的析出强化的作用被强化，能够进一步提高Co基合金结构体的机械特性。
[0016]第三公开是在第一或第二公开中Co基合金结构体作为由粉末构成的层叠造型体而构成。
[0017]在该第三公开中，在由粉末构成的层叠造型体的粒界和/或粒内，W化合物等析出物在基体相(γ相)中以微细的状态析出且成为均匀地分散的状态。进而，在基体相(γ相)中，成为在上述析出物的周围分散有多个微细的γ
′
相的状态。这样，在作为由粉末构成的层叠造型体而构成的Co基合金结构体中，产生由上述析出物和多个微细的γ
′
相双方的析出强化带来的作用。其结果是，在第三公开中，能够进一步提高Co基合金结构体的机械特性。
[0018]第四公开是在第一或第二公开中Co基合金结构体作为由粉末构成的粉末HIP锻造体而构成。
[0019]在该第四公开中，能够提高Co基合金结构体的机械特性。
[0020]第五公开是在第三或第四公开中粉末具有以质量比计Al：2～5％、W：17～25％、C：0.05～0.15％、Ni：20～35％、Cr：6～10％、Ta：3～8％且余量除了不可避免的杂质为Co的组成。
[0021]在该第五公开中，如果是由具有上述组成的粉末构成的层叠造型体，则能够使析出相(γ
′
相)的粒径微细化。其结果是，能够进一步提高Co基合金结构体的机械特性。
[0022]第六公开是在第一或第二公开中Co基合金结构体作为锻造体而构成。
[0023]在该第六公开中，能够提高Co基合金结构体的机械特性。
[0024]第七公开是第一或第二公开的Co基合金结构体的制造方法，具有对Co基合金结构体的前体实施固溶处理的固溶处理工序以及对实施了固溶处理的Co基合金结构体的前体实施时效处理的时效处理工序。时效处理工序包括第一时效处理工序和在第一时效处理工序之后实施的第二时效处理工序。而且，第二时效处理工序的时效温度设定为比第一时效处理工序的时效温度高。
[0025]在该第七公开中，时效处理工序中，在第一时效处理工序之后实施的第二时效处理工序的时效温度设定为比第一时效处理工序的时效温度高。通过该设定，能够在Co基合金结构体的组织内将γ
′
相的粒径微细化至极限。进而，在Co基合金结构体的组织内难以产生微观偏析，在基体相(γ相)中γ
′
相均匀地分散。其结果是，由γ
′
相带来的析出强化的作用被强化，能够进一步提高Co基合金结构体的机械特性。
[0026]第八公开是在第七公开的Co基合金结构体的制造方法中，固溶处理的温度为1100
℃以上，第一时效处理工序的时效温度为500～700℃，第二时效处理工序的时效温度为600～800℃。...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种Co基合金结构体，其具有以质量比计Al：0.1～10％、W：3.0～45％且两者的合计小于50％且余量除了不可避免的杂质为Co的组成，所述Co基合金结构体具有：具有fcc结构的以Co为主体的基体相即γ相，由具有以原子比计为Co3(Al,W)或〔(Co,X)3(Al,W,Z)〕的L12结构的fcc结构的金属间化合物构成且在所述基体相中以分散的状态析出的析出相即γ
′
相，所述析出相即γ
′
相的粒径为10nm～1μm，所述析出相即γ
′
相的粒子均匀地配置并析出，且析出量为40～85体积％。2.根据权利要求1所述的Co基合金结构体，其中，所述析出相即γ
′
相的粒径为10nm以上且小于50nm的范围。3.根据权利要求1或2所述的Co基合金结构体，其中，所述Co基合金结构体作为由粉末构成的层叠造型体而构成。4.根据权利要求1或2所述的Co基合金结构体，其中，所述Co基合金结构体作为由粉末构成的粉末HIP锻造体而构成。5.根据权利要求3或4所述的Co基合金结构体，其中，所述粉末具有以质量比计Al：2～5％、W：17～25％、C：0.05～0.15％、Ni：20～35％、Cr：...

【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：三菱动力株式会社，
类型：发明
国别省市：