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公開番号2024122558
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-09-09
出願番号2023030156
出願日2023-02-28
発明の名称ニオブシリサイド基合金およびその製造方法
出願人国立大学法人東京大学
代理人個人
主分類C22F 1/18 20060101AFI20240902BHJP(冶金;鉄または非鉄合金;合金の処理または非鉄金属の処理)
要約【課題】優れた高温強度を有するニオブシリサイド基合金およびその製造方法を提供する。
【解決手段】ニオブシリサイド基合金の製造方法は、Siを15～35at%、Zr、TaおよびAlの群から選択される1つ以上の元素を2～30at%含み、残部が実質的にNbおよび不純物からなる合金を1200℃～1500℃の温度で48時間以上熱処理し、熱処理後合金を生成する熱処理工程と、熱処理後合金に含まれるNb母相においてニオブシリサイドが析出するように、熱処理後合金を冷却する冷却工程と、を含む。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
Ｓｉを１５～３５ａｔ％、Ｚｒ、ＴａおよびＡｌの群から選択される１つ以上の元素を２～３０ａｔ％含み、残部が実質的にＮｂおよび不純物からなる合金を１２００℃～１５００℃の温度で４８時間以上熱処理し、熱処理後合金を生成する熱処理工程と、
前記熱処理後合金に含まれるＮｂ母相においてニオブシリサイドが析出するように、前記熱処理後合金を冷却する冷却工程と、を含む、
ニオブシリサイド基合金の製造方法。
続きを表示（約 480 文字）【請求項２】
前記合金は、Ｓｉを１５～３５ａｔ％、Ｚｒを５～１５ａｔ％含み、残部が実質的にＮｂおよび不純物からなる、
請求項１に記載のニオブシリサイド基合金の製造方法。
【請求項３】
前記合金は、Ｓｉを１５～３５ａｔ％、Ｔａを５～３０ａｔ％含み、残部が実質的にＮｂおよび不純物からなる、
請求項１に記載のニオブシリサイド基合金の製造方法。
【請求項４】
前記合金は、Ｓｉを１５～３５ａｔ％、Ａｌを２～１０ａｔ％含み、残部が実質的にＮｂおよび不純物からなる、
請求項１に記載のニオブシリサイド基合金の製造方法。
【請求項５】
Ｓｉを１５～３５ａｔ％、Ｚｒ、ＴａおよびＡｌの群から選択される１つ以上の元素を２～３０ａｔ％含み、残部が実質的にＮｂおよび不純物からなり、ニオブ結晶を含む母相と５０ｖｏｌ～７０ｖｏｌ％のニオブシリサイドとを含むニオブシリサイド基合金であって、
前記ニオブシリサイドの少なくとも一部は、前記ニオブ結晶と整合している、
ニオブシリサイド基合金。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、ニオブシリサイド基合金およびその製造方法に関する。
続きを表示（約 1,500 文字）【背景技術】
【０００２】
従来、タービンエンジンなどの高温にさらされる部品に用いることができる材料を実現するために、ニオブシリサイドをベースとした合金（「ニオブシリサイド基合金」ともいう。）が研究されている。たとえば、非特許文献１には、ＮｂおよびニオブシリサイドとしてＮｂ
５
Ｓｉ
３
を含むニオブシリサイド基合金が開示されている。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００３】
Bewlay BP, Jackson MR, Subramanian PR, Zhao JC (2003) Metall. Mater. Trans. A, 34(10), 2043-2052
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、本発明者らは、以下の課題を認識するに至った。非特許文献１に記載のニオブシリサイド基合金の使用温度は、圧力下では１０００℃以下に限られ、ニオブシリサイド基合金の高温強度を向上させる余地があるものと考えた。
【０００５】
本発明はこうした状況に鑑みてなされたものであり、その例示的な目的の一つは、優れた高温強度を有するニオブシリサイド基合金およびその製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明のある態様は、ニオブシリサイド基合金の製造方法である。この製造方法は、Ｓｉを１５～３５ａｔ％、Ｚｒ、ＴａおよびＡｌの群から選択される１つ以上の元素を２～３０ａｔ％含み、残部が実質的にＮｂおよび不純物からなる合金を１２００℃～１５００℃の温度で４８時間以上熱処理し、熱処理後合金を生成する熱処理工程と、熱処理後合金に含まれるＮｂ母相においてニオブシリサイドが析出するように、熱処理後合金を冷却する冷却工程と、を含む。
【０００７】
本発明の別の態様は、ニオブシリサイド基合金である。このニオブシリサイド基合金は、Ｓｉを１５～３５ａｔ％、Ｚｒ、ＴａおよびＡｌの群から選択される１つ以上の元素を２～３０ａｔ％含み、残部が実質的にＮｂおよび不純物からなる。このニオブシリサイド基合金は、ニオブ結晶を含む母相と５０ｖｏｌ～７０ｖｏｌ％のニオブシリサイドとを含む。ニオブシリサイドの少なくとも一部は、ニオブ結晶と整合している。
【０００８】
なお、以上の構成要素の任意の組合せ、本発明の表現を方法、装置、システムなどの間で変換したものもまた、本発明の態様として有効である。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、優れた高温強度を有するニオブシリサイド基合金およびその製造方法を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
１３００℃におけるＮｂ，Ｓｉ，Ｚｒの三元相図である。
１３００℃におけるＮｂ，Ｓｉ，Ｔａの三元相図である。
１３００℃におけるＮｂ，Ｓｉ，Ａｌの三元相図である。
実施例１に係るサンプルのＳＥＭ画像を示す図である。
実施例２に係るサンプルのＳＥＭ画像を示す図である。
実施例３に係るサンプルのＳＥＭ画像を示す図である。
実施例１および比較例１に係る合金の組成を示す図である。
実施例２および比較例２に係る合金の組成を示す図である。
実施例３および比較例３に係る合金の組成を示す図である。
実施例１，３、比較例１，３および先行技術に係る合金の１３００℃における圧縮降伏強度を示す図である。
【発明を実施するための形態】
（【００１１】以降は省略されています）

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