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ガスタービンガイドベーン

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高温マスター合金の従来の金型鋳造プロセスの概略図

高温合金母合金の現在の製造プロセス

「超合金」としても知られる高温合金は、鉄、ニッケル、またはコバルトをベースとした金属材料の一種です。ストレスがかかった状態でも 600°C 以上の温度で長期間使用できます。これらの合金は、高温強度、優れた酸化耐性および高温腐食耐性、優れた疲労性能、破壊靱性などの優れた特性の組み合わせを提供します。

「マスター合金」とは、再溶解および鋳造の原料として使用される精製された材料 (通常は棒の形で供給される) を指します。その化学組成は顧客の仕様に従って正確に制御されます。

現在、図に示すように、真空誘導溶解（VIM）とその後の金型鋳造プロセスが、高温合金母合金の製造に広く使用されています。この従来の鋳造プロセスでは、精製された溶融金属が洗浄機を通して最後に金型に注がれ、そこで所望の形状に凝固します。この製造方法により、正確な化学組成を有する高温合金母合金の製造が可能になります。制御された溶解パラメータ、セラミックろ過、最適化された金型設計などの技術を通じて、優れた冶金品質と優れた性能を備えたインゴットを実現できます。

高温合金母合金は、優れた高温強度と耐クリープ性を示します。 K418 超合金母合金を例にとると、正確な組成制御とクリーンな溶解の実施後、その化学組成は表 1 に指定された要件を満たさなければなりません (GB/T14992、GJB5512.1、および HB7763 に準拠)。さらに、母合金を再溶解して試験棒にインベストメント鋳造した後、機械的特性は表 2 にリストされている要件を満たさなければなりません。

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表1 K418合金の化学組成(wt.%)

要素

モー

アル

ジル

ティ

内容 (%)

0.08～0.16

3.80～4.80

11:50~13:50

5.50～6.40

0.060～0.150

0.50～1.00

0.008～0.020

要素

注意

鉄

ん

シ

内容 (%)

1.80～2.50

≤1.00

≤0.50

≤0.010

≤0.015

≤15ppm

要素

鉛

として

ビ

ニ

内容 (%)

≤35ppm

≤0.0005

≤0.001

≤0.00005

バル。

表 2: K418 合金の供給技術基準

規格番号	バラエティ	サンプリング	引張特性					耐久性能
			θ/℃	σ b/MPa	σpo.2/MPa	δ5/	ψ/%	θ/℃	σ/MPa	時/時	δs/
				≥						≥
GJB5515.1①	マスターアロイ	鋳放し状態の精密鋳造テストバー	20	755	686	3.0	一	750	608	40	3.0
			800	755	一	4.0	6.0	800	490	45	3.0
HB7763②	マスターアロイ	鋳放し状態の精密鋳造テストバー	20	755	686	3.0	-	750	608	40	3.0
			800	755	一	4.0	6.0	800	490	45	3.0
①伸縮性と耐久性を1つの温度でテストできます。耐久性能が不合格の場合は、800℃、471MPa、破断時間80時間以上で再試験することが可能です。長期引張試験には 10 炉ごとに選択する必要があり、破断後の δ 5 および ψ 値を不合格の基準として使用すべきではありません。 ②引張試験と応力破断試験は、選択した単一の温度で実施できます。 10 回の加熱ごとに、1 回の加熱に対して破断するまで応力破断試験を実施し、伸び率 (δ5) と面積減少率 (ψ) を実際に測定します。

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