Ni_3A1+Hf金属間化合物単結晶タービンブレ-ドの合金設計と試作

Ni_3A1+Hf金属间化合物单晶涡轮叶片合金设计与原型制作

基本信息

批准号：
05555183
负责人：
三島良直
金额：
$ 6.21万
依托单位：
Tokyo Institute of Technology
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Developmental Scientific Research (B)
财政年份：
1993
资助国家：
日本
起止时间：
1993 至 1994
项目状态：
已结题

项目摘要

実用Ni基超合金の性能を超える新しい耐熱構造用材料の候補として金属間化合物Ni_3A1が挙げられるが、その多結晶合金は粒界脆性を示し、その克服にむけて多くの研究がなされている。本研究では粒界脆性の危惧のない単結晶Ni_3A1を対象とし、その高温強度をいかにして高めるかという観点からの合金設計を目的として平成5年度より2年間にわたって行った。初年度においては研究代表者ならびに分担者によってこの目的に有効な添加元素であることが見いだされているHfの添加量、ならびに単結晶の結晶方位が高温クリープ抵抗におよぼす影響を検討し、さらにHfとならぶ耐火金属元素であるW、Nb、Taなどの添加の効果についても系統的な研究を行った。定常クリープ速度、応力指数、拡散クリープにおける活性化エネルギーの大小等の比較を行った結果、これら元素のクリープ抵抗の増加への寄与の順列を見いだすとともに、単結晶Ni_3A1のクリープ強度が従来いわれている(001)方位ではなく、(011)方位で最も高い場合があることを見いだした。また、次年度ではこれら元素の複合添加の効果を結晶方位の影響とともに調べ、(011)方位の単結晶における複合添加の有効性を定量的に示すことが出来た。

金属间化合物Ni_3A1是一种新型耐热结构材料的候选材料，其性能超过了实用的镍基高温合金，但其多晶合金表现出晶界脆性，人们正在进行大量研究来克服这一问题。这项研究从1993年开始，历时两年，以不存在晶界脆化风险的单晶Ni_3A1为目标，从如何提高其高温强度的角度来设计合金。第一年，我们研究了 Hf 的添加量（首席研究员和他的合作者发现 Hf 是一种有效的添加元素），以及单晶晶体取向对高温抗蠕变性的影响。还对添加W、Nb、Ta等其他难熔金属元素的影响进行了系统研究。通过比较稳态蠕变速率、应力指数、扩散蠕变活化能等，我们发现了这些元素对抗蠕变能力增加的贡献的排列，并发现单组份的蠕变强度晶体Ni_3A1 我们发现存在最高值不是在（001）方向而是在（011）方向的情况。此外，在接下来的一年中，我们研究了这些元素的组合添加效果以及晶体取向的影响，并且能够定量地证明组合添加在（011）取向单晶中的有效性。