特許ウォッチ

公開番号2025019927
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-02-07
出願番号2023123840
出願日2023-07-28
発明の名称Nb合金部材の製造方法
出願人株式会社エヌ・ティ・ティ・データ・ザムテクノロジーズ
代理人個人
主分類C22C 1/04 20230101AFI20250131BHJP(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】付加製造を利用して、より機械的特性に優れた耐火Nb合金部材を製造する。
【解決手段】Hf、TaおよびWから選択される一つまたは複数の合金元素を合計で9質量%以上含む耐火Nb合金の合金粉末を準備する工程と、前記合金粉末を付加製造技術により積層して造形物を形成する工程と、前記造形物を1050℃以上、1150℃以下で熱処理して残留応力を除去する工程と、前記造形物を1300℃以上、1500℃以下で熱処理して溶体化する工程とを有するNb合金部材の製造方法。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
Ｈｆ、ＴａおよびＷから選択される一つまたは複数の合金元素を合計で９質量％以上含む耐火Ｎｂ合金の合金粉末を準備する工程と、
前記合金粉末を付加製造技術により積層して造形物を形成する工程と、
前記造形物を１０５０℃以上、１１５０℃以下で熱処理して残留応力を除去する工程と、
前記造形物を１３００℃以上、１５００℃以下で熱処理して溶体化する工程と、
を有するＮｂ合金部材の製造方法。
続きを表示（約 600 文字）【請求項２】
前記合金粉末は質量基準での代表組成が、Ｎｂ－１０Ｈｆ－１Ｔｉ、である、
請求項１に記載のＮｂ合金部材の製造方法。
【請求項３】
前記合金粉末は質量基準での代表組成が、Ｎｂ－２８Ｔａ－１０Ｗ－１Ｚｒ、である、
請求項１に記載のＮｂ合金部材の製造方法。
【請求項４】
前記合金粉末は質量基準での代表組成が、Ｎｂ－２８Ｔａ－５Ｗ－１Ｚｒ、である、
請求項１に記載のＮｂ合金部材の製造方法。
【請求項５】
Ｈｆ、ＴａおよびＷから選択される一つまたは複数の合金元素を合計で９質量％以上含む耐火Ｎｂ合金からなり、
断面において結晶粒を挟む２本の平行線間の距離の平均が５～４５μｍであり、
前記結晶粒の内部にあり、径が０．１～１．０μｍの柱状のセルと、
前記結晶粒の粒界に析出した合金元素の酸化物の析出物と、
を有するＮｂ合金部材。
【請求項６】
前記耐火Ｎｂ合金は、Ｈｆを９質量％以上含み、
前記析出物がＨｆの酸化物である、
請求項５に記載のＮｂ合金部材。
【請求項７】
前記耐火Ｎｂ合金は、Ｔａを２５質量％以上、Ｗを４質量％以上、Ｚｒを０．５質量％以上含み、
前記析出物がＺｒの酸化物である、
請求項５に記載のＮｂ合金部材。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、付加製造および熱処理によって耐火Ｎｂ合金からなる部材を製造する方法、ならびに当該部材に関する。
続きを表示（約 1,800 文字）【背景技術】
【０００２】
耐火Ｎｂ合金は、高融点金属の一つであるＮｂを主成分とし、航空宇宙分野において高温に晒されるエンジン部品等に用いられている。実用化されている耐火Ｎｂ合金製部品は、一般に、鋳塊や鍛造された棒材を切削加工して造形される。しかし、多くの場合、素材から最終製品までに９０％以上が削り取られることになり、コスト面で課題があった。これに対して、近年、粉体材料から複雑な形状を造形できるという特徴に着目して、付加製造による耐火Ｎｂ合金製部品の作製が盛んに研究、開発されている。
【０００３】
例えば、非特許文献１には、最も普及している耐火Ｎｂ合金であるＣ１０３をレーザー粉末床溶融法（Ｌ－ＰＢＦ）によって積層造形して、１１００℃での残留応力除去処理と熱間等方圧加圧処理（ＨＩＰ）を行うことが記載されている。非特許文献２には、同じくＣ１０３合金をＬ－ＰＢＦ法によって積層造形して、１０００℃で熱処理して残留応力を除去することが記載されている。また、特許文献１には、積層造形の原料として使用可能なニオブ合金粉末が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
特開２０２３－０７８２７４号公報
【非特許文献】
【０００５】
O. R. Mirelesら、"Additive Manufacture of Refractory Alloy C103 for Propulsion Applications（推進用途向けの耐火合金Ｃ１０３の付加製造）"、AIAA Propulsion and Energy 2020 Forum、American Institute of Aeronautics and Astronautics、2020年8月
P. D. Awasthiら、"Mechanical properties and microstructural characteristics of additively manufactured C103 niobium alloy（付加製造されたＣ１０３ニオブ合金の機械的特性と微細構造特性）"、Materials Science & Engineering A、Elsevier B.V.、第831巻、2022年1月、文献番号142183
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
耐火Ｎｂ合金のような高融点の金属の付加製造では、融解した粉末が急速に凝固するため造形後の残留応力が大きいので、残留応力除去のための熱処理を行うことが不可欠である。しかし、本発明者らは実験によって、残留応力を除去しただけでは機械的特性の回復が不十分で、付加製造後の熱処理方法にはさらに改善の余地があることを見出した。
【０００７】
本発明は上記を考慮してなされたものであり、付加製造を利用して、より機械的特性に優れた耐火Ｎｂ合金部材を製造する方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明のＮｂ合金部材の製造方法は、Ｈｆ、ＴａおよびＷから選択される一つまたは複数の合金元素を合計で９質量％以上含む耐火Ｎｂ合金の合金粉末を準備する工程と、前記合金粉末を付加製造技術により積層して造形物を形成する工程と、前記造形物を１０５０℃以上、１１５０℃以下で熱処理して残留応力を除去する工程と、前記造形物を１３００℃以上、１５００℃以下で熱処理して溶体化する工程とを有する。
【０００９】
好ましくは、前記合金粉末は質量基準での代表組成が、Ｎｂ－１０Ｈｆ－１Ｔｉ、である。あるいは、好ましくは、前記合金粉末は質量基準での代表組成が、Ｎｂ－２８Ｔａ－１０Ｗ－１Ｚｒ、である。あるいは、好ましくは、前記合金粉末は質量基準での代表組成が、Ｎｂ－２８Ｔａ－５Ｗ－１Ｚｒ、である。
【００１０】
本発明のＮｂ合金部材は、Ｈｆ、ＴａおよびＷから選択される一つまたは複数の合金元素を合計で９質量％以上含む耐火Ｎｂ合金からなり、断面において結晶粒を挟む２本の平行線間の距離の平均が５～４５μｍであり、前記結晶粒の内部にあり、径が０．１～１．０μｍの柱状のセルと、前記結晶粒の粒界に析出した合金元素の酸化物の析出物とを有する。
（【００１１】以降は省略されています）

関連特許