特表 2024-527351 ニッケル基合金

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公表特許公報(A)

(11)【公表番号】

(43)【公表日】2024-07-24

(54)【発明の名称】ニッケル基合金

(51)【国際特許分類】

   C22C 19/03 20060101AFI20240717BHJP

   C22C 19/05 20060101ALI20240717BHJP

   C22F 1/00 20060101ALN20240717BHJP

   C22F 1/10 20060101ALN20240717BHJP

【ＦＩ】

C22C19/03 H

C22C19/05 C

C22F1/00 601

C22F1/00 602

C22F1/00 621

C22F1/00 622

C22F1/00 623

C22F1/00 624

C22F1/00 628

C22F1/00 630A

C22F1/00 630C

C22F1/00 630K

C22F1/00 630M

C22F1/00 640B

C22F1/00 650A

C22F1/00 651A

C22F1/00 651B

C22F1/00 682

C22F1/00 683

C22F1/00 684C

C22F1/00 685Z

C22F1/00 686B

C22F1/00 691B

C22F1/00 691C

C22F1/10 A

C22F1/10 H

【審査請求】未請求

【予備審査請求】未請求

(21)【出願番号】P 2024500274

(86)(22)【出願日】2022-05-24

(85)【翻訳文提出日】2024-03-04

(86)【国際出願番号】 US2022072520

(87)【国際公開番号】W WO2023283507

(87)【国際公開日】2023-01-12

(31)【優先権主張番号】63/220,057

(32)【優先日】2021-07-09

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(81)【指定国・地域】

(71)【出願人】

【識別番号】501187033

【氏名又は名称】エイティーアイ・プロパティーズ・エルエルシー

(74)【代理人】

【識別番号】100118902

【弁理士】

【氏名又は名称】山本 修

(74)【代理人】

【識別番号】100106208

【弁理士】

【氏名又は名称】宮前 徹

(74)【代理人】

【識別番号】100196508

【弁理士】

【氏名又は名称】松尾 淳一

(74)【代理人】

【識別番号】100104374

【弁理士】

【氏名又は名称】野矢 宏彰

(74)【代理人】

【識別番号】100112634

【弁理士】

【氏名又は名称】松山 美奈子

(72)【発明者】

【氏名】ジャンコウスキー，ジョセフ・エイ

(57)【要約】

ニッケル基合金は、ニッケル基合金の総重量を基準とする重量パーセンテージで、１．６％～３．０％のアルミニウム；０．３％～１．５％のチタン；１．５％～４％のタンタル；およびニッケルを含む。
【選択図】図１５

【特許請求の範囲】

【請求項1】

ニッケル基合金であって、
前記ニッケル基合金の総重量を基準とする重量パーセンテージで、
１．６％～３．０％のアルミニウム；
０．３％～１．５％のチタン；
１．５％～４％のタンタル；および
ニッケル
を含む、ニッケル基合金。

【請求項2】

ニッケル基合金の総重量を基準とする重量パーセンテージで、１．６％～２．７％のアルミニウムを含む、請求項１に記載のニッケル基合金。

【請求項3】

ニッケル基合金の総重量を基準とする重量パーセンテージで、１．７％～２．４％のアルミニウムを含む、請求項１に記載のニッケル基合金。

【請求項4】

ニッケル基合金の総重量を基準とする重量パーセンテージで、０．４％～１．４％のチタンを含む、請求項１に記載のニッケル基合金。

【請求項5】

ニッケル基合金の総重量を基準とする重量パーセンテージで、０．５％～１．３％のチタンを含む、請求項１に記載のニッケル基合金。

【請求項6】

ニッケル基合金の総重量を基準とする重量パーセンテージで、１．６％～３％のタンタルを含む、請求項１に記載のニッケル基合金。

【請求項7】

ニッケル基合金の総重量を基準とする重量パーセンテージで、１．７％～２．９％のタンタルを含む、請求項１に記載のニッケル基合金。

【請求項8】

ニッケル基合金の総重量を基準とする重量パーセンテージで、
１．６％～３％のアルミニウム；
０．３％～１．５％のチタン；
１．５％～４％のタンタル；
１６％～２３％のクロム；
５％～２０％のコバルト；
４％～１０％のモリブデン；
０～５％のタングステン；
０～１．２％のニオブ；
ニッケル；および
不純物
を含む、請求項１に記載のニッケル基合金。

【請求項9】

ニッケル基合金の総重量を基準とする重量パーセンテージで、
１．６％～３％のアルミニウム；
０．３％～１．５％のチタン；
１．５％～４％のタンタル；
１６％～２３％のクロム；
５％～２０％のコバルト；
４％～１０％のモリブデン；
０～５％のタングステン；
０～１．２％のニオブ；
０～０．５％の炭素；
０～０．１％のホウ素；
０～５％の鉄；
０～２％のマンガン；
０～２％のバナジウム；
０～２％の銅；
０～１％のケイ素；
０～１％のジルコニウム；
０～１％のハフニウム；
０～１％のレニウム；
合計で０～１％の希土類元素；
ニッケル；および
不純物
を含む、請求項１に記載のニッケル基合金。

【請求項10】

ニッケル基合金の総重量を基準とする重量パーセンテージで、
１．６％～２．７％のアルミニウム；
０．４％～１．４％のチタン；
１．６％～３％のタンタル；
１７％～２１％のクロム；
６％～１９％のコバルト；
５％～１０％のモリブデン；
０～３％のタングステン；
ニッケル；および
不純物
を含む、請求項１に記載のニッケル基合金。

【請求項11】

ニッケル基合金の総重量を基準とする重量パーセンテージで、
１．６％～２．７％のアルミニウム；
０．４％～１．４％のチタン；
１．６％～３％のタンタル；
１７％～２１％のクロム；
６％～１９％のコバルト；
５％～１０％のモリブデン；
０～３％のタングステン；
０～０．９％のニオブ；
０～０．２％の炭素；
０～０．０５％のホウ素；
０～３％の鉄；
０～２％のマンガン；
０～２％のバナジウム；
０～２％の銅；
０～１％のケイ素；
０～１％のジルコニウム；
０～１％のハフニウム；
０～１％のレニウム；
合計で０～１％の希土類元素；
チタン；および
不純物
を含む、請求項１に記載のニッケル基合金。

【請求項12】

ニッケル基合金の総重量を基準とする重量パーセンテージで、
１．７％～２．４％のアルミニウム；
０．５％～１．３％のチタン；
１．７％～２．９％のタンタル；
１７％～２１％のクロム；
７％～１８％のコバルト；
６％～９．５％のモリブデン；
０～１％のタングステン；
ニッケル；および
不純物
を含む、請求項１に記載のニッケル基合金。

【請求項13】

ニッケル基合金の総重量を基準とする重量パーセンテージで、
１．７％～２．４％のアルミニウム；
０．５％～１．３％のチタン；
１．７％～２．９％のタンタル；
１７％～２１％のクロム；
７％～１８％のコバルト；
６％～９．５％のモリブデン；
０～１％のタングステン；
０～０．５％のニオブ；
０～０．２％の炭素；
０～０．０５％のホウ素；
０～１．５％の鉄；
０～２％のマンガン；
０～２％のバナジウム；
０～２％の銅；
０～１％のケイ素；
０～１％のジルコニウム；
０～１％のハフニウム；
０～１％のレニウム；
合計で０～１％の希土類元素；
チタン；および
不純物
を含む、請求項１に記載のニッケル基合金。

【請求項14】

ニッケル基合金の組成が、ニッケル基合金の総重量を基準とする重量パーセンテージ濃度で、下記式：
２．５＜｛［Ａｌ］＋０．５６×［Ｔｉ］＋０．２９×［Ｎｂ］＋０．１５×［Ｔａ］｝＜３．４
を充足することを条件とする、
請求項８に記載のニッケル基合金。

【請求項15】

ニッケル基合金の組成が、ニッケル基合金の総重量を基準とする重量パーセンテージ濃度で、下記式：
５％＜｛［Ｍｏ］＋０．５２×［Ｗ］｝＜１０％
を充足することを条件とする、
請求項８に記載のニッケル基合金。

【請求項16】

ニッケル基合金の組成が、ニッケル基合金の総重量を基準とする重量パーセンテージ濃度で、下記式：
０．８％＜｛［Ｎｂ］＋０．５１×［Ｔａ］｝≦２．４％
を充足することを条件とする、
請求項８に記載のニッケル基合金。

【請求項17】

ニッケル基合金であって、
前記ニッケル基合金の総重量を基準とする重量パーセンテージで、
１．６％～３％のアルミニウム；
０．３％～１．５％のチタン；
１．５％～４％のタンタル；
１６％～２３％のクロム；
５％～２０％のコバルト；
４％～１０％のモリブデン；
０～５％のタングステン；
０～１．２％のニオブ；
０～０．５％の炭素；
０～０．１％のホウ素；
０～５％の鉄；
０～２％のマンガン；
０～２％のバナジウム；
０～２％の銅；
０～１％のケイ素；
０～１％のジルコニウム；
０～１％のハフニウム；
０～１％のレニウム；
合計で０～１％の希土類元素；および
ニッケル
を含み；
前記ニッケル基合金の組成が下記式：
２．５＜｛［Ａｌ］＋０．５６×［Ｔｉ］＋０．２９×［Ｎｂ］＋０．１５×［Ｔａ］｝＜３．４
５＜｛［Ｍｏ］＋０．５２×［Ｗ］｝＜１０
０．８≦｛［Ｎｂ］＋０．５１×［Ｔａ］｝≦２．４
を充足することを条件とする、
ニッケル基合金。

【請求項18】

ニッケル基合金の総重量を基準とする重量パーセンテージで、
１．７％～２．４％のアルミニウム；
０．５％～１．３％のチタン；
１．７％～２．９％のタンタル；
１７％～２１％のクロム；
７％～１８％のコバルト；
６％～９．５％のモリブデン；
０～１％のタングステン；
０～０．５％のニオブ；
０～０．２％の炭素；
０～０．０５％のホウ素；
０～１．５％の鉄；
０～２％のマンガン；
０～２％のバナジウム；
０～２％の銅；
０～１％のケイ素；
０～１％のジルコニウム；
０～１％のハフニウム；
０～１％のレニウム；
合計で０～１％の希土類元素；および
チタン
を含む、請求項１７に記載のニッケル基合金。

【請求項19】

ニッケル基合金の組成が下記：
２．６＜｛［Ａｌ］＋０．５６×［Ｔｉ］＋０．２９×［Ｎｂ］＋０．１５×［Ｔａ］｝＜３．３
６＜｛［Ｍｏ］＋０．５２×［Ｗ］｝＜１０
０．８≦｛［Ｎｂ］＋０．５１×［Ｔａ］｝≦１．７
を充足することを条件とする、請求項１８に記載のニッケル基合金。

【請求項20】

ニッケル基合金であって、
前記ニッケル基合金の総重量を基準とする重量パーセンテージで、
１．６％～３％のアルミニウム；
０．３％～１．５％のチタン；
１．５％～４％のタンタル；
１６％～２３％のクロム；
５％～２０％のコバルト；
４％～１０％のモリブデン；
０～５％のタングステン；
０～１．２％のニオブ；
０～０．５％の炭素；
０～０．１％のホウ素；
０～５％の鉄；
０～２％のマンガン；
０～２％のバナジウム；
０～２％の銅；
０～１％のケイ素；
０～１％のジルコニウム；
０～１％のハフニウム；
０～１％のレニウム；
合計で０～１％の希土類元素；
ニッケル；および
不純物
からなる、ニッケル基合金。

【請求項21】

ニッケル基合金の組成が下記：
２．５＜｛［Ａｌ］＋０．５６×［Ｔｉ］＋０．２９×［Ｎｂ］＋０．１５×［Ｔａ］｝＜３．４
５＜｛［Ｍｏ］＋０．５２×［Ｗ］｝＜１０
０．８≦｛［Ｎｂ］＋０．５１×［Ｔａ］｝≦２．４
を充足することを条件とする、請求項２０に記載のニッケル基合金。

【請求項22】

ニッケル基合金の総重量を基準とする重量パーセンテージで、アルミニウムの含有量が１．６％～２．７％である、請求項２０に記載のニッケル基合金。

【請求項23】

ニッケル基合金の総重量を基準とする重量パーセンテージで、チタンの含有量が０．４％～１．４％である、請求項２０に記載のニッケル基合金。

【請求項24】

ニッケル基合金の総重量を基準とする重量パーセンテージで、タンタルの含有量が１．６％～３％である、請求項２０に記載のニッケル基合金。

【請求項25】

ニッケル基合金の総重量を基準とする重量パーセンテージで、
１．６％～２．７％のアルミニウム；
０．４％～１．４％のチタン；
１．６％～３％のタンタル；
１７％～２１％のクロム；
６％～１９％のコバルト；
５％～１０％のモリブデン；
０～３％のタングステン；
０～０．９％のニオブ；
０～０．２％の炭素；
０～０．０５％のホウ素；
０～３％の鉄；
０～２％のマンガン；
０～２％のバナジウム；
０～２％の銅；
０～１％のケイ素；
０～１％のジルコニウム；
０～１％のハフニウム；
０～１％のレニウム；
合計で０～１％の希土類元素；
チタン；および
不純物
からなる、請求項２０に記載のニッケル基合金。

【請求項26】

ニッケル基合金の組成が下記：
２．６＜｛［Ａｌ］＋０．５６×［Ｔｉ］＋０．２９×［Ｎｂ］＋０．１５×［Ｔａ］｝＜３．３
６＜｛［Ｍｏ］＋０．５２×［Ｗ］｝＜１０
０．８≦｛［Ｎｂ］＋０．５１×［Ｔａ］｝≦１．７
を充足することを条件とする、請求項２５に記載のニッケル基合金。

【請求項27】

ニッケル基合金の総重量を基準とする重量パーセンテージで、
１．７％～２．４％のアルミニウム；
０．５％～１．３％のチタン；
１．７％～２．９％のタンタル；
１７％～２１％のクロム；
７％～１８％のコバルト；
６％～９．５％のモリブデン；
０～１％のタングステン；
０～０．５％のニオブ；
０～０．２％の炭素；
０～０．０５％のホウ素；
０～１．５％の鉄；
０～２％のマンガン；
０～２％のバナジウム；
０～２％の銅；
０～１％のケイ素；
０～１％のジルコニウム；
０～１％のハフニウム；
０～１％のレニウム；
合計で０～１％の希土類元素；
チタン；および
不純物
からなる、請求項２０に記載のニッケル基合金。

【請求項28】

ニッケル基合金の組成が下記：
２．７＜｛［Ａｌ］＋０．５６×［Ｔｉ］＋０．２９×［Ｎｂ］＋０．１５×［Ｔａ］｝＜３．３
６＜｛［Ｍｏ］＋０．５２×［Ｗ］｝＜９．５
０．８≦｛［Ｎｂ］＋０．５１×［Ｔａ］｝≦１．５
を充足することを条件とする、請求項２７に記載のニッケル基合金。

【請求項29】

１．６％～３％のアルミニウム；
０．３％～１．５％のチタン；
１．５％～４％のタンタル；
１６％～２３％のクロム；
５％～２０％のコバルト；
４％～１０％のモリブデン；
０～１．２％のニオブ；
０～５％のタングステン；
ニッケル；および
不純物
を含むニッケル基合金を含む、製造品。

【請求項30】

箔、シート、板、ワイヤー、ビレット、スラブ、鋳造物、粉末、熱交換器、ガスタービン移行ダクト、および積層造形部品からなる群から選択される、請求項２９に記載の製造品。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

関連出願の相互参照
[0001]本出願は、２０２１年７月９日に出願された、同時係属中の米国仮特許出願第６３／２２０，０５７号の優先権を主張し、その開示内容の全体は参照により本明細書に組み込まれる。

【0002】

[0002]本開示は、ニッケル基合金に関する。

【背景技術】

【0003】

[0003]ニッケル基合金は、例えば、ガスタービン、超臨界二酸化炭素デバイス、集光型太陽熱発電所、および極超臨界水蒸気用途を含む、航空宇宙、航空、防衛、海洋、エネルギー、自動車用途に用いられている。これらの用途は、ニッケル基合金に求められ得るものであり、１４００°Ｆ（７６０℃）を超える温度での強度、溶接性、成形性、耐酸化性、および微細構造の安定性の有利な組み合わせを要求し得る。１４００°Ｆ（７６０℃）超の温度で強度、耐クリープ性、溶接性、成形性、耐酸化性、および微細構造の安定性の有利な組み合わせを示すニッケル基合金を開発することは、一定の困難を示す。

【0004】

[0004]直面される困難のうちの１つは、析出硬化を通じてこれらの高温で所望の強度を達成するために、溶接性および成形性が低下することである。これは例えば、いずれも急速な時効硬化を示すＲｅｎｅ４１およびＷａｓｐａｌｏｙ合金に関連する公知の成形加工問題により実証されており、結果として、形成および溶接が困難であり得る。この成形加工問題に対処するため、報告によればＵＮＳ Ｎ０７２０８は、ひずみ時効割れ性、微細構造の安定性、およびクリープ破壊強度を同時に最適化するために設計された。ＵＮＳ Ｎ０７２０８について、好適な性質の組み合わせが報告されている一方で、これは（Ｒｅｎｅ４１合金と比較した）クリープ破壊および（Ｎｉｍｏｎｉｃ ２６３合金と比較した）ひずみ時効割れ性を犠牲にしていた。従って、クリープ破壊、微細構造の安定性、および耐ひずみ時効割れ性のさらなる改良が高く望まれている。

【発明の概要】

【課題を解決するための手段】

【0005】

[0005]本開示のニッケル基合金は、ニッケル基合金の総重量を基準とする重量パーセンテージで、１．６％～３％のアルミニウム；０．３％～１．５％のチタン；１．５％～２．４％のタンタル；ニッケル；および不純物を含む。

【0006】

[0006]本開示のニッケル基合金のさらなる実施形態は、ニッケル基合金の総重量を基準とする重量パーセンテージで、１．６％～３％のアルミニウム；０．３％～１．５％のチタン；１．５％～４％のタンタル；１６％～２３％のクロム；５％～２０％のコバルト；４％～１０％のモリブデン；０～５％のタングステン；ニッケル；および不純物を含む。ニッケル基合金のある特定の非限定的な実施形態は、下記式：
２．５＜｛［Ａｌ］＋０．５６×［Ｔｉ］＋０．２９×［Ｎｂ］＋０．１５×［Ｔａ］｝＜３．４
５＜｛［Ｍｏ］＋０．５２×［Ｗ］｝＜１０
０．８≦｛［Ｎｂ］＋０．５１×［Ｔａ］｝≦２．４
のうちの１つまたは複数による組成を有する。

【0007】

[0007]本開示のニッケル基合金のさらなる実施形態は、ニッケル基合金の総重量を基準とする重量パーセンテージで、１．６％～３％のアルミニウム；０．３％～１．５％のチタン；１．５％～４％のタンタル；１６％～２３％のクロム；５％～２０％のコバルト；４％～１０％のモリブデン；０～５％のタングステン；０～１．２％のニオブ；０～０．５％の炭素；０～０．１％のホウ素；０～５％の鉄；０～２％のマンガン；０～２％のバナジウム；０～２％の銅；０～１％のケイ素；０～１％のジルコニウム；０～１％のハフニウム；０～１％のレニウム；合計で０～１％の希土類元素；ニッケル；および不純物を含む。

【0008】

[0008]本開示のニッケル基合金のさらなる実施形態は、ニッケル基合金の総重量を基準とする重量パーセンテージで、１．６％～２．７％のアルミニウム；０．４％～１．４％のチタン；１．６％～３％のタンタル；１７％～２１％のクロム；６％～１９％のコバルト；５％～１０％のモリブデン；０～３％のタングステン；ニッケル；および不純物を含む。ニッケル基合金のある特定の非限定的な実施形態は、下記式：
２．６＜｛［Ａｌ］＋０．５６×［Ｔｉ］＋０．２９×［Ｎｂ］＋０．１５×［Ｔａ］｝＜３．３
６＜｛［Ｍｏ］＋０．５２×［Ｗ］｝＜１０
０．８≦｛［Ｎｂ］＋０．５１×［Ｔａ］｝≦１．７
のうちの１つまたは複数による組成を有する。

【0009】

[0009]本開示のニッケル基合金のさらなる実施形態は、ニッケル基合金の総重量を基準とする重量パーセンテージで、１．６％～２．７％のアルミニウム；０．４％～１．４％のチタン；１．６％～３％のタンタル；１７％～２１％のクロム；６％～１９％のコバルト；５％～１０％のモリブデン；０～３％のタングステン；０～０．９％のニオブ；０～０．２％の炭素；０～０．０５％のホウ素；０～３％の鉄；０～２％のマンガン；０～２％のバナジウム；０～２％の銅；０～１％のケイ素；０～１％のジルコニウム；０～１％のハフニウム；０～１％のレニウム；合計で０～１％の希土類元素；チタン；および不純物を含む。

【0010】

[0010]本開示のニッケル基合金のさらなる実施形態は、ニッケル基合金の総重量を基準とする重量パーセンテージで、１．７％～２．４％のアルミニウム；０．５％～１．３％のチタン；１．７％～２．９％のタンタル；１７％～２１％のクロム；７％～１８％のコバルト；６％～９．５％のモリブデン；０～１％のタングステン；ニッケル；および不純物を含む。ニッケル基合金のある特定の非限定的な実施形態は、下記式：
２．７＜｛［Ａｌ］＋０．５６×［Ｔｉ］＋０．２９×［Ｎｂ］＋０．１５×［Ｔａ］｝＜３．３
６＜｛［Ｍｏ］＋０．５２×［Ｗ］｝＜９．５
０．８≦｛［Ｎｂ］＋０．５１×［Ｔａ］｝≦１．５
のうちの１つまたは複数による組成を有する。

【0011】

[0011]本開示のニッケル基合金のさらなる実施形態は、ニッケル基合金の総重量を基準とする重量パーセンテージで、１．７％～２．４％のアルミニウム；０．５％～１．３％のチタン；１．７％～２．９％のタンタル；１７％～２１％のクロム；７％～１８％のコバルト；６％～９．５％のモリブデン；０～１％のタングステン；０～０．５％のニオブ；０～０．２％の炭素；０～０．０５％のホウ素；０～１．５％の鉄；０～２％のマンガン；０～２％のバナジウム；０～２％の銅；０～１％のケイ素；０～１％のジルコニウム；０～１％のハフニウム；０～１％のレニウム；合計で０～１％の希土類元素；チタン；および不純物を含む。

【0012】

[0012]本明細書中に提示される例示の特徴および利点、ならびにそれらを達成する手法は、より明らかとなり、例示は、添付の図面と共に下記明細書を参照してより深く理解される。

【図面の簡単な説明】

【0013】

【図1】[0013]比較の合金の走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）画像を示す図である。

【図2】[0014]本開示によるニッケル基合金の非限定的な実施形態のＳＥＭ画像を示す図である。

【図3】本開示によるニッケル基合金の非限定的な実施形態のＳＥＭ画像を示す図である。

【図4】本開示によるニッケル基合金の非限定的な実施形態のＳＥＭ画像を示す図である。

【図5】本開示によるニッケル基合金の非限定的な実施形態のＳＥＭ画像を示す図である。

【図6】比較の合金の走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）画像を示す図である。

【図7】比較の合金の走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）画像を示す図である。

【図8】本開示によるニッケル基合金の非限定的な実施形態のＳＥＭ画像を示す図である。

【図9】本開示によるニッケル基合金の非限定的な実施形態のＳＥＭ画像を示す図である。

【図10】本開示によるニッケル基合金の非限定的な実施形態のＳＥＭ画像を示す図である。

【図11】本開示によるニッケル基合金の非限定的な実施形態のＳＥＭ画像を示す図である。

【図12】本開示によるニッケル基合金の非限定的な実施形態のＳＥＭ画像を示す図である。

【図13】本開示によるニッケル基合金の非限定的な実施形態のＳＥＭ画像を示す図である。

【図14】本開示によるニッケル基合金の非限定的な実施形態のＳＥＭ画像を示す図である。

【図15】本開示によるニッケル基合金の非限定的な実施形態のＳＥＭ画像を示す図である。

【図16】比較の合金の走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）画像を示す図である。

【図17】比較の合金の走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）画像を示す図である。

【図18】本開示によるニッケル基合金の非限定的な実施形態のＳＥＭ画像を示す図である。

【図19】本開示によるニッケル基合金の非限定的な実施形態のＳＥＭ画像を示す図である。

【図20】本開示によるニッケル基合金の非限定的な実施形態のＳＥＭ画像を示す図である。

【図21】本開示によるニッケル基合金の非限定的な実施形態のＳＥＭ画像を示す図である。

【図22】本開示によるニッケル基合金の非限定的な実施形態のＳＥＭ画像を示す図である。

【図23】本開示によるニッケル基合金の非限定的な実施形態のＳＥＭ画像を示す図である。

【図24】本開示によるニッケル基合金の非限定的な実施形態のＳＥＭ画像を示す図である。

【図25】本開示によるニッケル基合金の非限定的な実施形態のＳＥＭ画像を示す図である。

【図26】比較の合金の走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）画像を示す図である。

【図27】比較の合金の走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）画像を示す図である。

【図28】本開示によるニッケル基合金の非限定的な実施形態のＳＥＭ画像を示す図である。

【図29】本開示によるニッケル基合金の非限定的な実施形態のＳＥＭ画像を示す図である。

【図30】本開示によるニッケル基合金の非限定的な実施形態のＳＥＭ画像を示す図である。

【図31】本開示によるニッケル基合金の非限定的な実施形態のＳＥＭ画像を示す図である。

【図32】本開示によるニッケル基合金の非限定的な実施形態のＳＥＭ画像を示す図である。

【図33】本開示によるニッケル基合金の非限定的な実施形態のＳＥＭ画像を示す図である。

【図34】本開示によるニッケル基合金の非限定的な実施形態のＳＥＭ画像を示す図である。

【図35】本開示によるニッケル基合金の非限定的な実施形態のＳＥＭ画像を示す図である。

【図36】比較の合金の走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）画像を示す図である。

【図37】比較の合金の走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）画像を示す図である。

【図38】本開示によるニッケル基合金の非限定的な実施形態のＳＥＭ画像を示す図である。

【図39】本開示によるニッケル基合金の非限定的な実施形態のＳＥＭ画像を示す図である。

【図40】本開示によるニッケル基合金の非限定的な実施形態のＳＥＭ画像を示す図である。

【図41】本開示によるニッケル基合金の非限定的な実施形態のＳＥＭ画像を示す図である。

【図42】本開示によるニッケル基合金の非限定的な実施形態のＳＥＭ画像を示す図である。

【図43】本開示によるニッケル基合金の非限定的な実施形態のＳＥＭ画像を示す図である。

【図44】本開示によるニッケル基合金の非限定的な実施形態のＳＥＭ画像を示す図である。

【図45】本開示によるニッケル基合金の非限定的な実施形態のＳＥＭ画像を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0014】

[0015]本明細書中で提示される例示は、ある形態で、ある特定の実施形態を説明するものであり、そのような例示は、いかなる手法で添付の特許請求の範囲を限定すると解釈されることはない。

【0015】

[0016]読者は、本開示による、非限定的かつ網羅的ではない各種実施形態の下記詳細の記載を考慮した上で、前述の詳細、ならびにその他を十分に理解するであろう。

【0016】

[0017]非限定的な各種実施形態は、開示された発明の全体的な理解を供するため、本明細書中に記載、および図示される。本明細書中に記載され、図示される非限定的な各種実施形態は非限定的かつ網羅的ではないことは理解される。このように、本発明は、本明細書中に開示された非限定的かつ網羅的ではない各種実施形態の記載により限定されることはない。むしろ、特許化を求める発明は、特許請求の範囲のみにより定義される。非限定的な各種実施形態に関連して図示および／または記載される特徴および特性は、他の非限定的な実施形態の特徴および特性と組み合わせることができる。そのような変更および改変は、本明細書の範囲内に含まれることが意図される。このように、上記特許請求の範囲は、本明細書中に明示的にまたは本質的に記載されたいずれかの特徴または特性を記載するために補正または補充され得る、またはそうでなければ本明細書により明示的に、または本質的にサポートされ得る。さらに、出願人は、先行技術において存在し得る特徴または特性を肯定的に放棄するために特許請求の範囲を補正する権利を有する。本明細書中に開示され、記載されている非限定的な各種実施形態は、本明細書中に様々に記載されたとおりの特徴および特性を含む、それらからなる、または本質的にそれらからなることができる。

【0017】

[0018]合金組成について本明細書中に供される全てのパーセンテージおよび比率は、本明細書中に特に断りがない限り、特定の合金組成の総重量を基準とするものである。

【0018】

[0019]本明細書中に参照として、全体的にまたは部分的に組み込まれると言及されるあらゆる特許、公報、または他の開示材料は、組み込まれる材料が本開示中で説明されている既存の定義、言及、または他の開示材料と衝突しない程度においてのみ本明細書中に組み込まれる。このように、および必要な範囲で、本明細書中に説明される本開示は、本明細書中に参照により組み込まれるあらゆる衝突する材料に取って代わる。本明細書中に参照により組み込まれると言及されるが、本開示中で説明されている既存の定義、言及、または他の開示材料と衝突するあらゆる材料、またはそれらの一部は、組み込まれる材料と既存の開示材料との間に衝突が生じない程度にのみ組み込まれる。

【0019】

[0020]本明細書において、別段の指示がある場合を除き、全ての数値パラメーターは、全ての例において用語「約（ａｂｏｕｔ）」により前置きおよび変更されると理解され、数値パラメーターは、パラメーターの数値を決定付けるために用いられる基本的な測定技術の本来の変動特性を有する。少なくとも、均等論の適用を特許請求の範囲に限定する試みではないが、本明細書に記載されている各数値パラメーターは、少なくとも、報告されている有効数字の桁数を考慮し、通常の四捨五入技術を適用して解釈されるべきである。

【0020】

[0021]また、本明細書に記載されたあらゆる数値範囲は、記載された範囲内に包含される同一の数値精度の全ての部分範囲を含むことが意図される。例えば、「１～１０」の範囲は、記載された最小値である１と記載された最大値である１０との間（当該値を含む）、すなわち、例えば、２．４～７．６等の、１以上の最小値および１０以下の最大値を有する全ての部分範囲を含むことが意図される。本明細書に記載されているいずれの最大の数値限定も、それに包含される全ての下位の数値限定を含むことが意図されており、また、本明細書に記載されているいずれの最小の数値限定も、それに包含される全ての上位の数値限定を含むことが意図されている。従って、出願人は、本明細書中で明示的に記載された範囲内に包含されるあらゆる部分範囲を明示的に記載するために、特許請求の範囲を含め、本明細書を補正する権利を有する。全ての上記の部分範囲は、いずれかの上記の部分範囲を明示的に記載するための補正が３５米国Ｃ．§§１１２および１３２（ａ）の要件に沿い得るように、本明細書に本質的に記載されると意図される。加えて、元素組成範囲を参照した場合に本明細書中で用いられるとおり、用語「最大（ｕｐ ｔｏ）」は、特定の元素が不可避不純物でない限り、０を含む。

【0021】

[0022]本明細書中で用いられる冠詞「１つの（ｏｎｅ）」、「１つの（ａ）」、「１つの（ａｎ）」、および「その（ｔｈｅ）」は、特に断りがない限り、「少なくとも一つ」または「１つまたは複数」を含むと意図される。このように、冠詞は、上記冠詞の１または１超（すなわち、「少なくとも１つ」）の目的語を言及するために本明細書において用いられる。例示としてのみ、「構成要素」は、１つまたは複数の構成要素を意味するため、場合によっては、１を超える構成要素が企図され、記載された実施形態の実装において採用または使用され得る。さらに、使用の文脈により要求されない限り、単数形の名詞の使用には複数形が含まれ、複数形の名詞の使用には単数形が含まれる。

【0022】

[0023]特定の組成を「含む（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」ニッケル基合金に対する本明細書中の参照は、所定の組成「から本質的になる（ｃｏｎｓｉｓｔｉｎｇ ｅｓｓｅｎｔｉａｌｌｙ ｏｆ）」またはそれ「からなる（ｃｏｎｓｉｓｔｉｎｇ ｏｆ）」合金を包含すると意図される。特定の組成を「からなる」またはそれ「から本質的になる」、本明細書中に記載されたニッケル基合金組成物は、不純物も含み得ることが理解される。

【0023】

[0024]本開示において、［Ｎｂ］、［Ｔａ］、［Ｃｏ］、［Ｗ］、［Ａｌ］、［Ｔｉ］、および［Ｍｏ］は、それぞれ、合金中のニオブ、タンタル、コバルト、タングステン、アルミニウム、チタン、およびモリブデンの重量パーセンテージ濃度を指し、上記重量パーセンテージ濃度は、上記合金の総重量を基準とするものである。

【0024】

[0025]強度（例えば、クリープ、降伏強さ、および／または引張強度）、溶接性、成形性（例えば、硬度および／または伸び）、耐酸化性、および微細構造の安定性の有利な組み合わせを示すニッケル基合金を配合することは困難であり得る。例えば、ある性質の向上が別の性質の低下を伴うように、ニッケル基合金配合物において強度、溶接性、成形性、耐酸化性、および微細構造の安定性の間にトレードオフが存在し得る。例えば、耐クリープ性を向上させるためにニッケル基合金を配合することは、合金の溶接性および／または成形性の低下を伴い得ることが過去に観測されていた。

【0025】

[0026]当技術において理解されるとおり、「クリープ」は、例えば、負荷を受けている状態の高温時等の材料の降伏強さよりも低い、連続的な応力下で生じる時間依存性ひずみを指す。クリープと関連して、本明細書中で用いられるとおり、「高温」は、約２００°Ｆ（９３．３℃）を超える温度を指す。「応力破壊」は、所定の温度で所定の長期負荷に付した場合の金属性製品が破壊する時間である。「クリープ強度」、「クリープ限界」としても知られるが、材料のクリープに対する耐性の測定値である。それは、特定のクリープ速度をもたらす特定の条件下の応力としても表現される。言い換えると、クリープ強度は、クリープまたは破壊の特定のパーセンテージを達成するために必要とされる応力、温度、および時間の組み合わせと考えることもできる。合金製品の応力破壊は、通常、そのクリープ強度の指標である。合金製品に関し、高い応力破壊値は、高いクリープ強度を示唆する。

【0026】

[0027]ニッケル系超合金を含む金属性製品の高温での応力破壊特性は、マトリックスの組成および微細構造特徴を含む多くの因子に依存し得る。ニッケル基合金の微細構造は、例えば、面心立方晶系を有するガンマ（γ）－相、および単純立方晶系を有するガンマプライム（γ’）－相等の各種相を含み得る。上記γ－相は、γ’－相が析出するマトリックスを形成する。

【0027】

[0028]本明細書中に示されるニッケル基合金の実施形態は、強度、溶接性、成形性、耐酸化性、および微細構造の安定性の有利な組み合わせを含み得る。例えば、本明細書中に示されるニッケル基合金の実施形態は、強化された応力破壊寿命を示しながら、ニッケル基合金の溶接性および／または成形性が維持および／または向上し得る。本開示によるニッケル基合金のある特定の非限定的な実施形態は、ニッケル基合金の総重量を基準とする重量パーセンテージで、１．６％～３％のアルミニウム；０．３％～１．５％のチタン；１．５％～４％のタンタル；ニッケル；および不純物を含む。本開示によるニッケル基合金のさらなる実施形態は、ニッケル基合金の総重量を基準とする重量パーセンテージで、１．６％～３％のアルミニウム；０．３％～１．５％のチタン；１．５％～４％のタンタル；～２３％のクロム；５％～２０のニッケル；４％～１０％のモリブデン；０～５％のタングステン；０～１．２％のニオブ；ニッケル；および不純物を含む。

【0028】

[0029]本発明者は、タンタルおよび、もし存在する場合、ニオブの本開示の合金中への添加は、二次炭化物の析出を阻害し得ることを観測した。炭化物（例えば、タンタル炭化物、ニオブ炭化物）を形成する濃度を超える濃度でのタンタルおよび／またはニオブの添加は、ニッケル基合金内の各種炭化物の安定性を上昇させ得る。例えば、ニオブおよびタンタルは、一次炭化物（すなわち、ＭＣ炭化物）を形成し、結晶粒界での、および結晶粒内の二次炭化物の析出を阻害し得る。タンタルおよび、もし存在する場合、ニオブの添加によりもたらされる向上した微細構造の安定性は、例えば、上昇した応力破壊寿命等の向上した長期高温特性に繋がり得る。

【0029】

[0030]本開示によるニッケル基合金の組成は、ニッケル基合金の総重量を基準とする重量パーセンテージ濃度で下記式：
０．８％≦｛［Ｎｂ］＋０．５１×［Ｔａ］｝≦２．４％
を充足する量のニオブおよび／またはタンタルを含み得る。

【0030】

[0031]例えば、本開示によるニッケル基合金のある特定の非限定的な実施形態は、下記式：
０．８％≦｛［Ｎｂ］＋０．５１×［Ｔａ］｝≦１．７％
を充足する濃度のニオブおよび／またはタンタルを含み得、上記濃度は、ニッケル基合金の総重量を基準とする重量パーセンテージ濃度である。

【0031】

[0032]加えて、本開示によるニッケル基合金のある特定の非限定的な実施形態は、下記式：
０．８％≦｛［Ｎｂ］＋０．５１×［Ｔａ］｝≦１．５％
を充足する濃度のニオブおよび／またはタンタルを含み得、上記濃度は、ニッケル基合金の総重量を基準とする重量パーセンテージ濃度である。

【0032】

[0033]本開示によるニッケル基合金のある特定の非限定的な実施形態は、ニッケル基合金の総重量を基準とする重量パーセンテージ濃度で、１．５％～４％のタンタル、例えば、１．５％～３．９％、１．６％～３．５％、１．６％～３％、１．６％～２．６％、１．７％～２．４％、１．７％～２．９％、１．８％～２．６％、１．８％～３％、１．９％～３％、２％～４％、または２％～３％等のタンタルを含み得る。

【0033】

[0034]本開示によるニッケル基合金のある特定の非限定的な実施形態は、ニッケル基合金の総重量を基準とする重量パーセンテージ濃度で、０～１．２％のニオブ、例えば、０．７５％～１．２％、０．８％～１．２％、０．８％～１．１％、０．８％～１．０％、０．９％～１．２％、０．９％～１．１％、０．９５％～１．２％、１％～１．２％、０～０．９％、または０～０．５％等のニオブを含み得る。

【0034】

[0035]本開示によるニッケル基合金の実施形態において、アルミニウムとチタンの濃度は、所望の溶接性、γ’－相の安定性、および強度を供するようにニッケル基合金中のγ’－相の含有量を制御するために、タンタルの含有量と、もし存在する場合、ニオブ含有量との関係性においてバランス化される。合金中のアルミニウムの濃度は、合金の総重量を基準として少なくとも１．６重量パーセントであることが好ましい。チタンの濃度は、合金強度を高めるために高めることができるが、合金中のチタンの濃度は、γ’－相の安定性を制御するために、ニッケル基合金の総重量を基準として１．５重量パーセント以下であることが好ましい。アルミニウムの含有量も合金強度に影響を与え、チタン、ニオブ、およびタンタルの含有量に対するアルミニウムの含有量は、γ’－相の安定性に影響を与えて合金中のガンマプライムの相分率を制限し得る。合金のある特定の実施形態において、望ましい強度だけでなく、γ’－相含有量を制御し、所望の溶接性およびγ’－相の安定性を供するために、元素の添加は、タンタル、アルミニウム、および、もし存在する場合、ニオブの濃度との関係性でチタンの濃度が減少するようにバランス化される。

【0035】

[0036]本開示によるニッケル基合金のある特定の非限定的な実施形態は、ニッケル基合金の総重量を基準とする重量パーセンテージ濃度で、１．６％～３％のアルミニウム、例えば、１．６％～２．７％、１．６％～２．５％、１．７％～２．４％、１．７％～２．７％、１．８％～３％、１．９％～３％、２％～３％、２％～２．７％、または１．７％～２．５％等のアルミニウムを含み得る。

【0036】

[0037]本開示によるニッケル基合金のある特定の非限定的な実施形態は、ニッケル基合金の総重量を基準とする重量パーセンテージ濃度で、０．３％～１．５％のチタン、例えば、０．４％～１．４％、０．６％～１．３％、０．４％～１．４％、０．５％～１．５％、０．３％～１．３％、または０．５％～１．３％等のチタンを含み得る。

【0037】

[0038]本開示によるニッケル基合金の溶接性は、合金中のアルミニウム、チタン、タンタルおよび、もし存在する場合、ニオブの含有量により影響を受けることがある。ある特定の非限定的な実施形態において、好適な溶接性を有する本開示によるニッケル基合金は、下記式：
２．５％＜｛［Ａｌ］＋０．５６×［Ｔｉ］＋０．２９×［Ｎｂ］＋０．１５×［Ｔａ］｝＜３．４％
を充足する濃度のアルミニウム、チタン、タンタルおよび、もし存在する場合、ニオブを含みし得、上記濃度は、ニッケル基合金の総重量を基準とする重量パーセンテージ濃度である。

【0038】

[0039]好適な溶接性を有する本開示によるニッケル基合金のある特定の非限定的な実施形態は、下記式：
２．７％＜｛［Ａｌ］＋０．５６×［Ｔｉ］＋０．２９×［Ｎｂ］＋０．１５×［Ｔａ］｝＜３．３％
を充足する濃度のアルミニウム、ニオブ、チタン、タンタルおよび、もし存在する場合、ニオブを含みし得、上記濃度は、ニッケル基合金の総重量を基準とする重量パーセンテージ濃度である。

【0039】

[0040]コバルト、クロム、およびモリブデンは、固溶体である場合にニッケル基合金の強度を高めることを可能とするだけでなく、高温での長いホールドの後、合金中の位相最密充填（ＴＣＰ）相（例えば、μ－相、σ－相）の形成を促進し得る。ＴＣＰ相の形成を阻害することは、ニッケル基合金の展延率を高め得る。合金のコバルトの濃度は、ニッケル基合金の展延率および応力破壊寿命に影響を与え得る。例えば、コバルトの濃度を上昇させることはニッケル基合金のクリープ強度を上昇させ得る。クロムおよびモリブデンの濃度は、γ－相の安定性を低下させ得るが、それらは高温での応力破壊特性を向上させ得る。クロムは、ニッケル基合金の高温腐食および耐酸化性を向上させ得る。

【0040】

[0041]本開示によるニッケル基合金のある特定の非限定的な実施形態は、ニッケル基合金の総重量を基準とする重量パーセンテージ濃度で、５％～２０％のコバルト、例えば、５％～１６％、６％～２０％、６％～１９％、７％～１８％、１０％～２０％、５％～１５％、または１０％～１５％等のコバルトを含み得る。

【0041】

[0042]本開示によるニッケル基合金のある特定の非限定的な実施形態は、ニッケル基合金の総重量を基準とする重量パーセンテージ濃度で、１６％～２３％のクロム、例えば、１７％～２３％、１８％～２３％、１６％～２１％、１７％～２１％、１８％～２１％、または１８％～２０％等のクロムを含み得る。

【0042】

[0043]本開示によるニッケル基合金のある特定の非限定的な実施形態は、ニッケル基合金の総重量を基準とする重量パーセンテージ濃度で、４％～１０％のモリブデン、例えば、５％～１０％、４％～９％、５％～９％、４％～８％、６％～９．５％、または５％～８％等のモリブデンを含み得る。

【0043】

[0044]タングステンは、ニッケル基合金の応力破壊性能を高めることを可能とする。タングステンは、γ－γ’－界面でビルドアップ（ｂｕｉｌｄ－ｕｐ）でき、γ－γ’－界面からガンママトリックスへのタングステンの低速な拡散に起因し、γ’－相析出物の粗大化率を低速化させ得る。タングステンはまた、高温でのγ－相を通じた転位運動における溶質ドラッグに貢献し得る。非限定的な各種実施形態において、ニッケル基合金の熱膨張係数（ＣＴＥ）は、タングステンおよびチタンの濃度が増加し、アルミニウム濃度が減少する場合に低下し得る。非限定的な各種実施形態において、ニッケル基合金中のタングステンおよびコバルトの濃度は、ＴＣＰ相の形成を制限するためにバランス化させることができる。本開示によるニッケル基合金のある特定の非限定的な実施形態は、ニッケル基合金の総重量を基準とする重量パーセンテージ濃度で、０～５％のタングステン、例えば、０超～５％、０超～４％、０．１％～５％、１％～５％、１．５％～３％、１．５％～２．５％、３％～５％、２％～３．５％、または３．５％～４．５％等のタングステンを含み得る。

【0044】

[0045]炭素およびホウ素の濃度は、溶接性を維持しながら、ニッケル基合金の応力破壊特性を高めることを可能とする。本開示によるニッケル基合金のある特定の非限定的な実施形態は、ニッケル基合金の総重量を基準とする重量パーセンテージ濃度で、０～０．５％の炭素、例えば、０超～０．５％、０超～０．４％、０～０．２％、０～０．１％、０．０１％～０．５％、０．０１％～０．２％、０．０１％～０．１％、０～０．２％、０．０２～０．５％、０．０２～０．３％、０．０２～０．１％、０．０３～０．５％、０．０３～０．３％、０．０３～０．１％、または０．０４％～０．５％等の炭素を含み得る。また、本開示によるニッケル基合金のある特定の非限定的な実施形態は、ニッケル基合金の総重量を基準とする重量パーセンテージ濃度で、０～０．１％のホウ素、例えば、０超～０．１％、０超～０．０５％、０～０．０５％、０～０．０１％、０．００１％～０．１％、０．００１％～０．０５％、または０．００１％～０．０１％等のホウ素を含み得る。

【0045】

[0046]ケイ素およびマンガンは、本開示によるニッケル基合金の酸化、特に酸化性環境を向上させ得る。本開示によるニッケル基合金のある特定の非限定的な実施形態は、ニッケル基合金の総重量を基準とする重量パーセンテージ濃度で、０～１％のケイ素、例えば、０超～１％、０超～０．５％、０～０．５％、０～０．２５％、０．１％～１％、０．１％～０．５％、０．２５％～１．０％、または０．２５％～０．７５％等のケイ素を含み得る。本開示によるニッケル基合金のある特定の非限定的な実施形態は、ニッケル基合金の総重量を基準とする重量パーセンテージ濃度で、０～２％のマンガン、例えば、０超～０．５％、０超～１％、０超～１．５％、０～１．５％、０～０．１％、０．１～２％、０．１％～１％、０．２５％～１．５％、または１％～２％等のマンガンを含み得る。

【0046】

[0047]ジルコニウム、ハフニウム、およびレニウムは、本開示によるニッケル基合金の応力破壊寿命を向上させ得る。本開示によるニッケル基合金のある特定の非限定的な実施形態は、ニッケル基合金の総重量を基準とする重量パーセンテージで、０～１％のジルコニウム、例えば、０超～１％、０超～０．５％、０～０．５％、０～０．２５％、０．１％～１％、０．１％～０．５％、０．２５％～１．０％、または０．２５％～０．７５％等のジルコニウムを含み得る。本開示によるニッケル基合金のある特定の非限定的な実施形態は、ニッケル基合金の総重量を基準とする重量パーセンテージ濃度で、０～１％のハフニウム、例えば、０超～１％、０超～０．５％、０～０．５％、０～０．２５％、０．１％～１％、０．１％～０．５％、０．２５％～１．０％、または０．２５％～０．７５％等のハフニウムを含み得る。本開示によるニッケル基合金のある特定の非限定的な実施形態は、ニッケル基合金の総重量を基準とする重量パーセンテージ濃度で、０～１％のレニウム、例えば、０超～１％、０超～０．５％、０～０．５％、０～０．２５％、０．１％～１％、０．１％～０．５％、０．２５％～１．０％、または０．２５％～０．７５％等のレニウムを含み得る。

【0047】

[0048]バナジウムは、本開示によるニッケル基合金の実施形態の固溶体強化を高めることを可能とする。本開示によるニッケル基合金のある特定の非限定的な実施形態は、ニッケル基合金の総重量を基準とする重量パーセンテージ濃度で、０～２％のバナジウム、例えば、０超～０．５％、０超～１％、０超～１．５％、０～１．５％、０～０．１％、０．１～２％、０．１％～１％、０．２５％～１．５％、または１％～２％等のバナジウムを含み得る。

【0048】

[0049]銅は、例えば、溶質溶解度を低減させ、ある環境において耐腐食性を高めるために、本開示による合金の非限定的な各種実施形態に含まれることができる。本開示によるニッケル基合金のある特定の非限定的な実施形態は、ニッケル基合金の総重量を基準とする重量パーセンテージ濃度で、０～２％の銅、例えば、０超～０．５％、０超～１％、０超～１．５％、または０．５％～１．５％、０～１．５％、０～０．１％、０．１～２％、０．１％～１％、０．２５％～１．５％、または１％～２％等の銅を含み得る。ある特定の非限定的な実施形態において、本開示によるニッケル基合金は、ニッケル基合金の総重量を基準とする重量パーセンテージで、銅を含み得る。

【0049】

[0050]希土類元素は、ニッケル基合金の耐酸化性を高めることを可能とする。非限定的な各種実施形態において、本開示によるニッケル基合金は、例えば、スカンジウム、イットリウム、ランタン、セリウム、プラセオジム、ネオジム、サマリウム、ユウロピウム、ガドリニウム、テルビウム、ジスプロシウム、ホルミウム、エルビウム、およびイッテルビウムから選択される１つまたは複数の希土類元素を含み得る。ある特定の非限定的な実施形態において、本開示によるニッケル基合金は、ニッケル基合金の総重量を基準とする重量パーセンテージ濃度で、合計で０～１％の希土類元素を含み得る。本開示によるニッケル基合金のある特定の非限定的な実施形態は、ニッケル基合金の総重量を基準とする重量パーセンテージ濃度で合計で０超～１％、０超～０．５％、０～０．５％、０～０．２５％、０．１％～１％、０．１％～０．５％、０．２５％～１．０％、または０．２５％～０．７５％の希土類元素を含み得る。

【0050】

[0051]本開示による合金の実施形態のニッケル含有量は、合金の総重量を基準として４５重量パーセント超であってもよく、または、少なくとも４８重量パーセントもしくは５０重量パーセント超であってもよい。本開示によるニッケル基合金のある特定の非限定的な実施形態において、ニッケルの含有量は、４８～６２重量パーセントであり、または、一部の実施形態において、合金の総重量を基準として４８～６０、４８～５５、５０～６２、５５～６２、または５０超～６２重量パーセントである。

【0051】

[0052]本開示によるニッケル基合金は、付加的な不純物を含み得る。不純物は、例えば、出発材料中の不純物（例えば、再生されたスクラップ材料）および／または製造中の合金の加工の結果として、合金中に存在し得る。本開示による合金の非限定的な各種実施形態において、下記元素：硫黄、リン、マグネシウム、カルシウム、酸素、窒素、ビスマス、鉛、スズ、アンチモン、セレン、ヒ素、銀、テルル、タリウム、亜鉛、ルテニウム、白金、ロジウム、パラジウム、オスミウム、イリジウム、金、フッ素、および塩素のうちの１つまたは複数は、偶発的な不純物として存在し得る。付加的な不純物元素は、もし存在する場合、通常、約０．１重量パーセント以下の個々の濃度で存在し、上記不純物の総含有量は通常、５．０重量パーセント以下である。前述の付加的な不純物元素のリストが本開示による合金中に不純物として存在し得る全ての元素を必ずしも含むわけではないことは理解され得る。

【0052】

[0053]本開示のニッケル基合金は、ニッケル基合金の総重量を基準とする重量パーセンテージで、１．６％～３％のアルミニウム；０．３％～１．５％のチタン；１．５％～２．４％のタンタル；ニッケル、および不純物を含み得る。

【0053】

[0054]本開示によるニッケル基合金のある特定のさらなる実施形態は、ニッケル基合金の総重量を基準とする重量パーセンテージで、１．６％～３％のアルミニウム；０．３％～１．５％のチタン；１．５％～４％のタンタル；１６％～２３％のクロム；５％～２０％のコバルト；４％～１０％のモリブデン；０～５％のタングステン；ニッケル；および不純物を含み得る。本開示による特定の合金において、合金の組成は、合金の特定の機械的性質を最適化または向上させるように１つまたは複数の下記化学的な制限：
２．５＜｛［Ａｌ］＋０．５６×［Ｔｉ］＋０．２９×［Ｎｂ］＋０．１５×［Ｔａ］｝＜３．４
５＜｛［Ｍｏ］＋０．５２×［Ｗ］｝＜１０
０．８≦｛［Ｎｂ］＋０．５１×［Ｔａ］｝≦２．４
を充足するような組成である。

【0054】

[0055]本開示によるニッケル基合金のさらなる実施形態は、ニッケル基合金の総重量を基準とする重量パーセンテージで、１．６％～３％のアルミニウム；０．３％～１．５％のチタン；１．５％～４％のタンタル；１６％～２３％のクロム；５％～２０％のコバルト；４％～１０％のモリブデン；０～５％のタングステン；０～１．２％のニオブ；０～０．５％の炭素；０～０．１％のホウ素；０～５％の鉄；０～２％のマンガン；０～２％のバナジウム；０～２％の銅；０～１％のケイ素；０～１％のジルコニウム；０～１％のハフニウム；０～１％のレニウム；合計で０～１％の希土類元素；ニッケル；および不純物を含み得る。

【0055】

[0056]本開示によるニッケル基合金のさらなる実施形態は、ニッケル基合金の総重量を基準とする重量パーセンテージで、１．６％～２．７％のアルミニウム；０．４％～１．４％のチタン；１．６％～３％のタンタル；１７％～２１％のクロム；６％～１９％のコバルト；５％～１０％のモリブデン；０～３％のタングステン；ニッケル；および不純物を含み得る。本開示による特定の合金において、合金の組成は、合金の特定の機械的性質を最適化または向上させるように１つまたは複数の下記化学的な制限：
２．６＜｛［Ａｌ］＋０．５６×［Ｔｉ］＋０．２９×［Ｎｂ］＋０．１５×［Ｔａ］｝＜３．３
６＜｛［Ｍｏ］＋０．５２×［Ｗ］｝＜１０
０．８≦｛［Ｎｂ］＋０．５１×［Ｔａ］｝≦１．７
を充足するような組成である。

【0056】

[0057]本開示によるニッケル基合金のさらなる実施形態は、ニッケル基合金の総重量を基準とする重量パーセンテージで、１．７％～２．４％のアルミニウム；０．５％～１．３％のチタン；１．７％～２．９％のタンタル；１７％～２１％のクロム；７％～１８％のコバルト；６％～９．５％のモリブデン；０～１％のタングステン；ニッケル；および不純物を含み得る。本開示による特定の合金において、合金の組成は、合金の特定の機械的性質を最適化または向上させるように１つまたは複数の下記化学的な制限：
２．７＜｛［Ａｌ］＋０．５６×［Ｔｉ］＋０．２９×［Ｎｂ］＋０．１５×［Ｔａ］｝＜３．３
６＜｛［Ｍｏ］＋０．５２×［Ｗ］｝＜９．５
０．８≦｛［Ｎｂ］＋０．５１×［Ｔａ］｝≦１．５
を充足するような組成である。

【0057】

[0058]非限定的な各種実施形態において、本開示によるニッケル基合金は、例えば、１３００°Ｆ（７０４℃）～１８００°Ｆ（９８２℃）等の１２００°Ｆ（６４９℃）～２０００°Ｆ（１０９３℃）での範囲内の温度で、例えば１時間～１２時間等の０．１時間～２４時間の範囲内の時間、時効され得る。上記時効は、１段階熱処理または多段階熱処理であってもよい。時効のパラメーターは、所望される熱処理後のニッケル基合金の性質に基づいて選択され得る。

【0058】

[0059]本開示によるニッケル基合金に適用され得る可能な熱処理の非限定的な例としては、１段階熱処理、２段階熱処理、および３段階熱処理が挙げられる。ある特定の非限定的な実施形態において、本開示によるニッケル基合金に適用され得る１段階熱処理は、例えば、１４００°Ｆ～１６００°Ｆ（７６０℃～８７１℃）、例えば、おおよそ１５００°Ｆ（８１６℃）の温度で、１～２４時間、例えば、６～１２時間、または約８時間の１段階のサブソルバス時効熱処理ステップを含み得る。ある特定の非限定的な実施形態において、本開示によるニッケル基合金に適用され得る２段階熱処理は、サブソルバス熱処理ステップ（例えば、約１８５０°Ｆ～１９５０°Ｆ（１０１０℃～１０３８℃）で、例えば、おおよそ１９００°Ｆ（１０３８℃）で）、続いて１～２４時間のサブソルバス熱処理ステップ（例えば、約１４００°Ｆ～１６００°Ｆ（７６０℃～８７１℃）で、例えば、おおよそ１４５０°Ｆ（７８８℃）またはおおよそ１５００°Ｆ（８１６℃）で）を含み得る。本開示によるニッケル基合金に適用され得る２段階熱処理の各種実施形態において、例えば、より高いサブソルバス温度（例えば、１５００°Ｆ～１８００°Ｆ（８１６℃～９８２℃）で）でのステップと、より低いサブソルバス温度（例えば、１４００°Ｆ～１６００°Ｆ（７６０℃～８７１℃）で）でのステップ等の２段階のサブソルバス熱処理ステップが使用され得る。ある特定の非限定的な実施形態において、本開示によるニッケル基合金に適用され得る３段階熱処理は、サブソルバス熱処理ステップ（例えば、約１８５０°Ｆ～１９００°Ｆ（１０１０℃～１０３８℃）で）、続いて２段階のサブソルバス熱処理ステップ（例えば、より高いサブソルバス温度（例えば、１５００°Ｆ～１８００°Ｆ（８１６℃～９８２℃）で）でのステップと、より低いサブソルバス温度（例えば、１４００°Ｆ～１６００°Ｆ（７６０℃～８７１℃）で）でのステップを含み得る。

【0059】

[0060]本開示によるニッケル基合金のある特定の非限定的な実施形態は、時効された条件において室温で少なくとも８５ｋｓｉ（５８６．１ＭＰａ）の降伏強さを示し得、ある特定の実施形態において時効された条件において室温で９０ｋｓｉ（６２０．５ＭＰａ）超または９５ｋｓｉ（６５５．０）超の降伏強さを示し得る。本開示によるニッケル基合金のある特定の実施形態は、時効された条件において室温で少なくとも８５ｋｓｉの降伏強さ、および室温で少なくとも２３％のパーセント伸びを示し得る。例えば、各種実施形態において、上記ニッケル基合金は、時効された条件において室温で少なくとも９０ｋｓｉ（６２０．５ＭＰａ）の降伏強さ、および、室温で少なくとも２５％のパーセント伸びを示し得、または室温で少なくとも９５ｋｓｉ（６５５．０ＭＰａ）の降伏強さ、および、室温で少なくとも２７％のパーセント伸びを示し得る。ある特定の非限定的な実施形態において、ニッケル基合金は、室温で少なくとも９９ｋｓｉ（６８２．６ＭＰａ）の降伏強さ、室温で少なくとも２８％のパーセント伸びを示し得る。室温での引張特性は、ＡＳＴＭ Ｅ８／Ｅ８Ｍ－１６に従って測定され得る。

【0060】

[0061]本開示によるニッケル基合金のある特定の非限定的な実施形態は、アニールされた条件において９１ｋｓｉ（６２７．４ＭＰａ）未満の降伏強さを示し得、ある特定の実施形態において、アニールされた条件において８６ｋｓｉ（５９２．９ＭＰａ）未満、または８１ｋｓｉ（５５８．５ＭＰａ）未満の降伏強さを示し得る。

【0061】

[0062]本開示によるニッケル基合金のある特定の非限定的な実施形態は、１４００°Ｆ（７６０℃）で少なくとも８６ｋｓｉ（５９２．９ＭＰａ）の降伏強さ、および１４００°Ｆ（７６０℃）で少なくとも１０％のパーセント伸びを示し得る。例えば、ニッケル基合金の各種実施形態は、１４００°Ｆ（７６０℃）で少なくとも８６ｋｓｉ（５９２．９ＭＰａ）の降伏強さ、および１４００°Ｆ（７６０℃）で少なくとも１５％のパーセント伸び、またはニッケル基合金は、１４００°Ｆ（７６０℃）で少なくとも８６ｋｓｉ（５９２．９ＭＰａ）の降伏強さ、および１４００°Ｆ（７６０℃）で少なくとも１８％のパーセント伸びを示し得る。非限定的な各種実施形態において、ニッケル基合金は、１４００°Ｆ（７６０℃）で少なくとも９４ｋｓｉ（６４８．１ＭＰａ）の降伏強さ、および１４００°Ｆ（７６０℃）で少なくとも２３％のパーセント伸びを示し得る。本開示において、降伏強さおよび伸びは、規格ＡＳＴＭ Ｅ２１－２０に従って測定された。

【0062】

[0063]本開示によるニッケル基合金のある特定の非限定的な実施形態は、全て１５００°Ｆ（８１６℃）で３５ｋｓｉ（２４１．３ＭＰａ）の応力下で、例えば、１２０時間超、１４０時間超、または１８０時間超等、１５００°Ｆ（８１６℃）で３５ｋｓｉ（２４１．３ＭＰａ）の応力下で１００時間超の応力破壊寿命を有し得る。本開示によるニッケル基合金の各種実施形態は、全て１７００°Ｆ（９２７℃）で１３ｋｓｉ（８９．６ＭＰａ）の応力下で、例えば、５０時間超、６０時間超、または８０時間超等、１７００°Ｆ（９２７℃）で１３ｋｓｉ（８９．６ＭＰａ）の応力下で４０時間超の応力破壊寿命を有し得る。応力破壊特性は、規格ＡＳＴＭ Ｅ１３９－１１（２０１８）に従って測定され得る。

【0063】

[0064]本開示によるニッケル基合金のある特定の非限定的な実施形態は、１５００°Ｆ（８１６℃）での制御型加熱速度試験（ＣＨＲＴ）後に７％超の減面率を有し得、一部の実施形態において、それらの条件下で測定された８％超または１０％超の減面率を有し得る。本開示によるニッケル基合金の非限定的な各種実施形態は、１６００°Ｆ（８７１℃）での制御型加熱速度試験（ＣＨＲＴ）後に９％～３０％、例えば、９％～２５％、１３％～２５％、１５％～２５％、１８％～２５％、１０％～２０％、１０％～２５％、または２０％～２５％等の範囲内の減面率を有し得る。本開示によるニッケル基合金のある特定の非限定的な実施形態は、１６００°Ｆ（８７１℃）での制御型加熱速度試験（ＣＨＲＴ）後に少なくとも９％、少なくとも１０％、少なくとも１１％、少なくとも１２％、少なくとも１３％、少なくとも１４％、少なくとも１５％、少なくとも１６％、少なくとも１７％、少なくとも１８％、少なくとも１９％、または少なくとも２０％の減面率を有し得る。本明細書中で用いられるＧｌｅｅｂｌｅ制御型加熱速度試験は、固定された加熱傾斜速度（３０°Ｆ／ｍｉｎ）を用いてＧｌｅｅｂｌｅにおいて試料を標的温度に加熱する。その後、試料は、標的温度で１０^－３ｓ^－１のひずみ速度で引っ張られて破断する。Ｇｌｅｅｂｌｅ制御型加熱速度試験は、溶接物の熱影響領域をシミュレートする。より大きな試料の減面率は、展延率のより良い保持およびひずみ時効割れ性に対して向上した耐性を示唆し得る。

【0064】

[0065]本開示によるニッケル基合金のある特定の非限定的な実施形態は、例えば、１８０～２５０、または２００～２５０等の１８０～３５０の範囲内の平均ビッカース硬度（ＨＶ）を有し得る。本明細書中で用いられるビッカース硬度は、ＡＳＴＭ Ｅ９２－１７に従って測定される。

【0065】

[0066]本開示によるニッケル基合金の非限定的な各種実施形態は、過時効された条件において１５％超の破断伸びを示し得、一部の実施形態において、１８％超、または一部の実施形態において２０％超の破断伸びを示し得る。この場合において、上記過時効された条件は、下記に記載された手順１の熱処理のステップに起因するものであり得る。

【0066】

[0067]以下の実施例は、本発明の範囲を制限することなく、特定の非限定的な実施形態をさらに説明することを意図している。当業者であれば、本発明の範囲内で以下の実施例の変形が可能であることを理解するであろう。

【実施例】

【0067】

[0068]一連の２２．６８ｋｇ（５０ポンド）の実験例のニッケル基合金ヒートおよび２２．６８ｋｇ（５０ポンド）の比較の合金ヒートを真空誘導溶解（ＶＩＭ）により準備した。表１は、実験例のヒートＡからヒートＯの重量パーセンテージでの元素組成を示し、比較のヒート（「比較」）は下記表１に示されている。表１で報告されている含有物に加え、各ヒートは不純物も含み、低濃度のケイ素、窒素および酸素の不純物を含むものであったが、それらに必ずしも限定されなかった。

【0068】

【表1】

【0069】

[0069]ＶＩＭの後、上記ヒートは均一化され、熱間圧延され、アニールされ、水でクエンチされ、冷間圧延され、アニールされ、そして以下に記載された３つの加熱シーケンスのうちの１つにより加工された。ヒートから冷間圧延され、アニールされた材料は、降伏強さについて試験された。冷間圧延され、アニールされた材料はまた、１５００°Ｆ（８１６℃）でグリーブル制御型加熱速度試験（ＣＨＲＴ）において展延率（減面率）について試験された。結果は表２に示されている。

【0070】

【表2】

【0071】

[0070]ヒートから冷間圧延され、アニールされた材料はまた、１４００°Ｆ（７６０°Ｆ）および１６００°Ｆ（８７１℃）でのグリーブル制御型加熱速度試験（ＣＨＲＴ）の後にＡＳＴＭ結晶粒径、硬度（ＨＶ）、伸び、および展延率が評価され、それらの結果は表３で報告されている。硬度データは、冷間圧延され、アニールされた材料の降伏強さが成形性のより良い指標であると考えられたため、全てのヒートについて収集されなかった。結晶粒径は、本明細書中の表中で支配的な結晶粒径および「可能な限り低い（ａｓ ｌｏｗ ａｓ）」（ＡＬＡ）結晶粒径として報告されている。下記表中で報告されている結晶粒径は、ＡＳＴＭ Ｅ１１２－１３（２０２１）のとおりの光学的比較法を用いて測定された。下記表において、「ＮＭ」は、性質が測定されなかったことを示している。

【0072】

【表3】

【0073】

[0071]表４に列記された、手順１、２、および３として特定される３つの時効シーケンスのうちの１つを用いて、ヒートＡからヒートＯからの冷間圧延され、アニールされた試料および比較のヒートを熱処理した。手順１は２段階時効熱処理（１９００°Ｆ（１０３８℃）で２時間、続いて１４５０°Ｆ（７８８℃）で１６時間）を含むものであった。手順２は、１段階時効（１５００°Ｆ（８１６℃）を８時間）が関与するものであった。手順３は、２段階時効熱処理（１８００°Ｆ（９８２℃）を２時間、続いて１５００°Ｆを８時間）を含むものであった。時効ステップが実施され、時効された材料が試験された後、上記時効された材料は、過時効ステップに付され、ここで時効された材料は１４００°Ｆ（７６０℃）で１０００時間維持され、微細構造の安定性が評価された。このように、ヒート試料は、３つの「時効された」条件で、すなわち、手順１、２、および３のとおりに時効されて準備され、さらに、３つの「過時効された」条件、すなわち、手順１、２、および３のそれぞれのとおりに時効されて準備された後、１４００°Ｆ（７６０℃）で１０００時間加熱された。

【0074】

【表4】

【0075】

[0072]時効され、過時効された各種試料は、降伏強さ、減面率、応力破壊、および伸びを含む性質について試験された。硬度は、空冷されたアニールされた条件において試験された。硬度は、合金の、シートおよび他の平坦な製品形態への生産に対する適合性を示唆し得る。多くのγ’－強化型ニッケル系超合金は、冷却により急速に硬化し、結果として大量生産には適していない。従って、本開示による合金は、空冷された条件において硬度が低いことが好ましい。

【0076】

[0073]上記のシーケンスにより作製され、手順１のシーケンスを用いて熱処理された、時効された試料の特定の機械的性質の試験の結果は、下記表５および表６に示されている。伸びおよび降伏強さもまた、手順１の熱処理の後に試料を１４００°Ｆ（７６０℃）で１０００時間加熱させた、過時効された試料について評価された。

【0077】

【表5】

【0078】

【表6】

【0079】

[0074]上記のシーケンスにより作製され、手順２のシーケンスを用いて熱処理された試料の特定の機械的性質の試験の結果は、下記表７および表８に示されている。伸びおよび降伏強さもまた、手順２の熱処理の後に試料を１４００°Ｆ（７６０℃）で１０００時間加熱させた、過時効された試料について評価された。

【0080】

【表7】

【0081】

【表8】

【0082】

[0075]上記のシーケンスにより作製され、手順３のシーケンスを用いて熱処理された試料の特定の機械的性質の試験の結果は、下記表９および表１０に示されている。伸びおよび降伏強さもまた、手順３の熱処理の後に試料を１４００°Ｆ（７６０℃）で１０００時間加熱させた、過時効された試料について評価された。

【0083】

【表9】

【0084】

【表10】

【0085】

[0076]表７および表９に示されるとおり、１５００°Ｆ（８１６℃）および３５ｋｓｉ（２４１ＭＰａ）で評価された場合に、実験例のヒートＡからヒートＤの合金試料は、比較の合金ヒートの試料の概ね２倍の破壊寿命を示した。表５および表６に示されるとおり、実験例のヒートＡからヒートＤの時効され、過時効された試料は、過時効された条件において比較の合金よりも優れた展延率（例えば、伸び）を示した。

【0086】

[0077]表１において列記された比較の合金ヒートおよび実験例のヒートＡからヒートＤの試料はまた、炭化物形成およびγ’－相の分布を評価するために、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）を用いて特性化された。冷間圧延され、アニールされた条件の合金のＳＥＭ顕微鏡写真は、図１から図５に示されている。時効された条件の合金のＳＥＭ顕微鏡写真は、図６から図２５に示されている。過時効された条件の合金のＳＥＭ顕微鏡写真は、図２６から図４５に示されている。冷間圧延され、アニールされた条件は、均一化、熱間圧延、アニール、水クエンチ、冷間圧延、およびアニールにより達成された。時効された条件の試料はさらに手順２（１５００°Ｆ（８１６℃）を８時間）の１段階時効処理または手順３（１８００°Ｆ（９８２℃）の２段階時効処理に２時間、続いて１５００°Ｆを８時間）に付された。過時効された条件の試料はさらに表２に列記された過時効ステップ（１４００°Ｆ（７６０℃）を１０００時間）に付された。

【0087】

[0078]比較の合金は、図１の冷間圧延され、アニールされた条件に、図６および図１６の時効された条件（手順２の１段階時効）に、図７および図１７の時効された条件（手順３の２段階時効）に、図２６および図３６の過時効された条件（手順２の時効および過時効ステップ）に、および図２７および図３７の過時効された条件（手順３の時効および過時効ステップ）に示されている。

【0088】

[0079]実験例のヒートＡは、図２の冷間圧延され、アニールされた条件に、図８および図１８の時効された条件（手順２の１段階時効）に、図９および図１９の時効された条件（手順３の２段階時効）に、図２８および図３８の過時効された条件（手順２の時効および過時効ステップ）に、および図２９および図３９の過時効された条件（手順３の時効および過時効ステップ）に示されている。

【0089】

[0080]実験例のヒートＢは、図３の冷間圧延され、アニールされた条件に、図１０および図２０の時効された条件（手順２の１段階時効）に、図１１および図２１の時効された条件（手順３の２段階時効）に、図３０および図４０の過時効された条件（手順２の時効および過時効ステップ）に、および図３１および図４１の過時効された条件（手順３の時効および過時効ステップ）に示されている。

【0090】

[0081]実験例のヒートＣは、図４の冷間圧延され、アニールされた条件に、図１２および図２２の時効された条件（手順２の１段階時効）に、図１３および図２３の時効された条件（手順３の２段階時効）に、図３２および図４２の過時効された条件（手順２の時効および過時効ステップ）に、および図３３および図４３の過時効された条件（手順３の時効および過時効ステップ）に示されている。

【0091】

[0082]実験例のヒートＤは、図５の冷間圧延され、アニールされた条件に、図１４および図２４の時効された条件（手順２の１段階時効）に、図１５および図２５の時効された条件（手順３の２段階時効）に、図３４および図４４の過時効された条件（手順２の時効および過時効ステップ）に、および図３５および図４５の過時効された条件（手順３の時効および過時効ステップ）に示されている。

【0092】

[0083]ＳＥＭ特性評価に基づき、ヒートＡからヒートＤの合金が比較の合金ヒートよりも低減した二次炭化物の形成を示したことが観察された。

【0093】

[0084]図１に示された比較の合金ヒートのＳＥＭ画像において現れる暗色部は、支配的にチタンおよびモリブデンの一次炭化物であることが決定付けられた。図２、図３、図４、および図５に示される実験例のヒートＡからヒートＤのＳＥＭ画像において現れる明色部は、支配的にタンタル、チタン、およびモリブデンの一次炭化物であることが決定付けられ、それらの画像の暗色部は、酸化物、研磨に由来するホール、または表面汚染物であると決定付けられた。これは、タンタルの添加が、実験例のヒート中にタンタル一次炭化物の形成をもたらしたことを確実にする。

【0094】

[0085]図６に示された比較の合金ヒートのＳＥＭ画像中に現れる暗色部は、主にチタンおよびモリブデンの炭化物であることが決定付けられ、その画像中の「針状様の（ｎｅｅｄｌｅ－ｌｉｋｅ）」相は、クロムを豊富に含有する二次炭化物であることが決定付けられた。図８、図１０、図１２、図および１４に示された実験例のヒートＡからヒートＤのＳＥＭ画像に現れる明色部は、支配的にタンタル、チタン、およびモリブデンの一次炭化物であると決定付けられ、結晶粒界に沿って、第二クロムを豊富に含有する僅かな二次炭化物の析出も認められる。これは、タンタルの添加が実験例のヒート内の二次炭化物の形成を阻害し得ることを確実にする。

【0095】

[0086]図７に示された比較の合金ヒートのＳＥＭ画像中に現れる暗色部は、主にチタンおよびモリブデンの炭化物であることが決定付けられ、上記画像中の広範囲にわたる「針状様の（ｎｅｅｄｌｅ－ｌｉｋｅ）」相は、クロムを豊富に含有する二次炭化物であることが決定付けられた。図９、図１１、図１３、図および１５に示された実験例のヒートＡからヒートＤのＳＥＭ画像に現れる明色部は、支配的にタンタル、チタン、およびモリブデンの一次炭化物であると決定付けられ、結晶粒界に沿って、第二クロムを豊富に含有する僅かな二次炭化物の析出も認められ、より分散的に形成されている。これは、タンタルの添加が二次炭化物の形成を阻害し得ることを確実にする。

【0096】

[0087]図１６および図１７に示されるＳＥＭ画像は、時効された条件における比較の合金ヒート中のγ’－相の分布を示す。それらの画像中の暗い粒子はγ’－相である。図１７を参照すると、比較的大きな暗い粒子は、高温時効ステップ中に形成された可能性があり、比較的小さな暗い粒子は、低温時効ステップに形成された可能性がある。図１８から図２５に示されるＳＥＭ画像は、それぞれ、時効された条件における実験例のヒートＡからヒートＤ中のγ’－相の分布を図示している。図１８から図２０および図２３から図２４の画像は、二次電子検出器を用いてキャプチャーされ、一方で図２１から図２２および図２５の画像はインレンズ（すなわち、イマージョンレンズ）検出器を用いて撮影された。従って、コントラストはそれらの画像の間で異なる。

【0097】

[0088]図２６および図２７のＳＥＭ画像は、クロムを豊富に含有する二次炭化物の広範囲にわたる結晶粒界析出物と共に、過時効された条件における比較の合金ヒート中のクロムを豊富に含有する二次炭化物の結晶粒内析出物を図示している。図２８から図３５のＳＥＭ画像は、過時効された条件における実験例のヒートＡからヒートＤ中のクロムを豊富に含有する二次炭化物の僅かな形成を図示している。これは、タンタルが二次炭化物の形成を阻害し得ることを確実にする。ニオブの添加が合金中の二次炭化物の形成を同様に阻害し得ると考えられている。

【0098】

[0089]図３６および図３７のＳＥＭ画像は、過時効された条件における比較の合金ヒート中のγ’－相の分布を図示している。それらの画像中の暗い粒子は、合金中のγ’－相である。

【0099】

[0090]図３８から図４５のＳＥＭ画像は、過時効された条件における実験例のヒートＡからヒートＤ中のγ’－相の分布を図示している。

【0100】

[0091]実験例の合金ヒートの試料および市販のＵＮＳ Ｎ０７２０８合金の耐酸化性が評価された。研究所を流通する乾燥した循環空気における１８００°Ｆ（９８２℃）の炉温度での酸化に対する耐性を測定した。酸化試験前に、全ての試料を４００グリット仕上げで準備した。試料を炉内に１４４時間置いた後、炉から取り出し、室温まで空冷した。毎１４４時間サイクル後の全ての試料の総重量が計測された。１４４時間サイクルを合計で７回実行した。酸化物層の破砕を示唆する、質量増加が質量減少に転じたサイクルは、全ての実験例の合金ヒート試料について、および市販のＵＮＳ ０７２０８合金試料について計測された。全ての試料は、熱処理された条件で試験された。表１１は、質量増加から質量減少へ転じた際のそれぞれの合金の３つの試料の平均サイクル数を列記している。１つまたは２つのみが質量減少なく試験終了を達成した場合において、質量減少のない試料は、質量減少に転じる前に７サイクルを経たものとして扱われた。表１１に示されるとおり、１つの実験例の合金を除く全ての実験例の合金が、ＵＮＳ Ｎ０７２０８試料よりも優れた耐酸化性を示した。

【0101】

【表11】

【0102】

[0092]本発明者は、表７に列記された機械的性質のしきい値の組み合わせが、本開示による合金が使用され得る特定の用途に好ましい、より好ましい、そして最も好ましいと考える。しかし、本開示の範囲は、表１２に列記された機械的性質の値を示す合金に必ずしも限定されないと理解される。表１２に示された性質の組み合わせは、本開示の範囲内に包含される、市販の有用な合金の非限定的な例を対象とする。

【0103】

【表12】

【0104】

[0093]本開示による合金の１つの非限定的な実施形態は、表１３に列記された各種元素の含有量を有する。本開示の範囲は、表１３に列記された元素の含有量を含む合金に必ずしも限定されないことは理解される。

【0105】

【表13】

【0106】

[0094]表１３の合金組成のある特定の非限定的な実施形態において、合金は、表１２に列記された「好ましい性質」を示す。表１３の合金組成のある特定の非限定的な実施形態において、上記合金組成は、下記化学的な制限：
２．５＜｛［Ａｌ］＋０．５６×［Ｔｉ］＋０．２９×［Ｎｂ］＋０．１５×［Ｔａ］｝＜３．４
５＜｛［Ｍｏ］＋０．５２×［Ｗ］｝＜１０
０．８≦｛［Ｎｂ］＋０．５１×［Ｔａ］｝≦２．４
のうちの１つまたは複数を充足する。

【0107】

[0095]本開示による合金の別の非限定的な実施形態は、表１４に列記された各種元素の含有量を含む。本開示の範囲は、表１４に列記された元素の含有量を含む合金に必ずしも限定されないことは理解される。

【0108】

【表14】

【0109】

[0096]表１４の合金組成のある特定の非限定的な実施形態において、合金は、表１２に列記された「より好ましい性質」を示す。表１４の合金組成のある特定の非限定的な実施形態において、上記合金組成は、下記化学的な制限：
２．６＜｛［Ａｌ］＋０．５６×［Ｔｉ］＋０．２９×［Ｎｂ］＋０．１５×［Ｔａ］｝＜３．３
６＜｛［Ｍｏ］＋０．５２×［Ｗ］｝＜１０
０．８≦｛［Ｎｂ］＋０．５１×［Ｔａ］｝≦１．７
のうちの１つまたは複数を充足する。

【0110】

[0097]本開示による合金のさらに別の非限定的な実施形態は、表１５に列記された各種元素の含有量を含む。本開示の範囲は、表１５に列記された元素の含有量を含む合金に必ずしも限定されないことは理解される。

【0111】

【表15】

【0112】

[0098]表１５の合金組成のある特定の非限定的な実施形態において、合金は、表１２に列記された「さらにより好ましい性質」を示す。表１５の合金組成のある特定の非限定的な実施形態において、上記合金組成は、下記化学的な制限：
２．７＜｛［Ａｌ］＋０．５６×［Ｔｉ］＋０．２９×［Ｎｂ］＋０．１５×［Ｔａ］｝＜３．３
６＜｛［Ｍｏ］＋０．５２×［Ｗ］｝＜９．５
０．８≦｛［Ｎｂ］＋０．５１×［Ｔａ］｝≦１．５
のうちの１つまたは複数を充足する。

【0113】

[0099]下記の付番された項目は、本開示による非限定的な各種実施形態を対象とする：
項目１． ニッケル基合金であって、
前記ニッケル基合金の総重量を基準とする重量パーセンテージで、
１．６％～３．０％のアルミニウム；
０．３％～１．５％のチタン；
１．５％～４％のタンタル；
ニッケル；および
不純物
を含む、ニッケル基合金。
項目２． ニッケル基合金の総重量を基準とする重量パーセンテージで、１．６％～２．７％のアルミニウムを含む、項目１に記載のニッケル基合金。
項目３． ニッケル基合金の総重量を基準とする重量パーセンテージで、１．７％～２．４％のアルミニウムを含む、項目１に記載のニッケル基合金。
項目４． ニッケル基合金の総重量を基準とする重量パーセンテージで、０．４％～１．４％のチタンを含む、項目１～３のいずれか一項に記載のニッケル基合金。
項目５． ニッケル基合金の総重量を基準とする重量パーセンテージで、０．５％～１．３％のチタンを含む、項目１～３のいずれか一項に記載のニッケル基合金。
項目６． ニッケル基合金の総重量を基準とする重量パーセンテージで、１．６％～３％のタンタルを含む、項目１～５のいずれか一項に記載のニッケル基合金。
項目７． ニッケル基合金の総重量を基準とする重量パーセンテージで、１．７％～２．９％のタンタルを含む、項目１～５のいずれか一項に記載のニッケル基合金。
項目８． ニッケル基合金の総重量を基準とする重量パーセンテージで、
１．６％～３％のアルミニウム；
０．３％～１．５％のチタン；
１．５％～４％のタンタル；
１６％～２３％のクロム；
５％～２０％のコバルト；
４％～１０％のモリブデン；
０～５％のタングステン；
ニッケル；および
不純物
を含む、項目１に記載のニッケル基合金。
項目９． ニッケル基合金の総重量を基準とする重量パーセンテージで、
１．６％～３％のアルミニウム；
０．３％～１．５％のチタン；
１．５％～４％のタンタル；
１６％～２３％のクロム；
５％～２０％のコバルト；
４％～１０％のモリブデン；
０～５％のタングステン；
０～１．２％のニオブ；
０～０．５％の炭素；
０～０．１％のホウ素；
０～５％の鉄；
０～２％のマンガン；
０～２％のバナジウム；
０～２％の銅；
０～１％のケイ素；
０～１％のジルコニウム；
０～１％のハフニウム；
０～１％のレニウム；
合計で０～１％の希土類元素；
ニッケル；および
不純物
を含む、項目１に記載のニッケル基合金。
項目１０． ニッケル基合金の総重量を基準とする重量パーセンテージで、
１．６％～２．７％のアルミニウム；
０．４％～１．４％のチタン；
１．６％～３％のタンタル；
１７％～２１％のクロム；
６％～１９％のコバルト；
５％～１０％のモリブデン；
０～３％のタングステン；
ニッケル；および
不純物
を含む、項目１に記載のニッケル基合金。
項目１１． ニッケル基合金の総重量を基準とする重量パーセンテージで、
１．６％～２．７％のアルミニウム；
０．４％～１．４％のチタン；
１．６％～３％のタンタル；
１７％～２１％のクロム；
６％～１９％のコバルト；
５％～１０％のモリブデン；
０～３％のタングステン；
０～０．９％のニオブ；
０～０．２％の炭素；
０～０．０５％のホウ素；
０～３％の鉄；
０～２％のマンガン；
０～２％のバナジウム；
０～２％の銅；
０～１％のケイ素；
０～１％のジルコニウム；
０～１％のハフニウム；
０～１％のレニウム；
合計で０～１％の希土類元素；
チタン；および
不純物
を含む、項目１に記載のニッケル基合金。
項目１２． ニッケル基合金の総重量を基準とする重量パーセンテージで、
１．７％～２．４％のアルミニウム；
０．５％～１．３％のチタン；
１．７％～２．９％のタンタル；
１７％～２１％のクロム；
７％～１８％のコバルト；
６％～９．５％のモリブデン；
０～１％のタングステン；
ニッケル；および
不純物
を含む、項目１に記載のニッケル基合金。
項目１３． ニッケル基合金の総重量を基準とする重量パーセンテージで、
１．７％～２．４％のアルミニウム；
０．５％～１．３％のチタン；
１．７％～２．９％のタンタル；
１７％～２１％のクロム；
７％～１８％のコバルト；
６％～９．５％のモリブデン；
０～１％のタングステン；
０～０．５％のニオブ；
０～０．２％の炭素；
０～０．０５％のホウ素；
０～１．５％の鉄；
０～２％のマンガン；
０～２％のバナジウム；
０～２％の銅；
０～１％のケイ素；
０～１％のジルコニウム；
０～１％のハフニウム；
０～１％のレニウム；
合計で０～１％の希土類元素；
チタン；および
不純物
を含む、項目１に記載のニッケル基合金。
項目１４． ニッケル基合金であって、
前記ニッケル基合金の総重量を基準とする重量パーセンテージで、
１．６％～３％のアルミニウム；
０．３％～１．５％のチタン；
１．５％～４％のタンタル；
１６％～２３％のクロム；
５％～２０％のコバルト；
４％～１０％のモリブデン；
０～５％のタングステン；
０～１．２％のニオブ；
０～０．５％の炭素；
０～０．１％のホウ素；
０～５％の鉄；
０～２％のマンガン；
０～２％のバナジウム；
０～２％の銅；
０～１％のケイ素；
０～１％のジルコニウム；
０～１％のハフニウム；
０～１％のレニウム；
合計で０～１％の希土類元素；
ニッケル；および
不純物
からなる、ニッケル基合金。
項目１５． ニッケル基合金であって、
前記ニッケル基合金の総重量を基準とする重量パーセンテージで、
１．６％～２．７％のアルミニウム；
０．４％～１．４％のチタン；
１．６％～３％のタンタル；
１７％～２１％のクロム；
６％～１９％のコバルト；
５％～１０％のモリブデン；
０～３％のタングステン；
０～０．９％のニオブ；
０～０．２％の炭素；
０～０．０５％のホウ素；
０～３％の鉄；
０～２％のマンガン；
０～２％のバナジウム；
０～２％の銅；
０～１％のケイ素；
０～１％のジルコニウム；
０～１％のハフニウム；
０～１％のレニウム；
合計で０～１％の希土類元素；
チタン；および
不純物
からなる、ニッケル基合金。
項目１６． ニッケル基合金であって、
前記ニッケル基合金の総重量を基準とする重量パーセンテージで、
１．７％～２．４％のアルミニウム；
０．５％～１．３％のチタン；
１．７％～２．９％のタンタル；
１７％～２１％のクロム；
７％～１８％のコバルト；
６％～９．５％のモリブデン；
０～１％のタングステン；
０～０．５％のニオブ；
０～０．２％の炭素；
０～０．０５％のホウ素；
０～１．５％の鉄；
０～２％のマンガン；
０～２％のバナジウム；
０～２％の銅；
０～１％のケイ素；
０～１％のジルコニウム；
０～１％のハフニウム；
０～１％のレニウム；
合計で０～１％の希土類元素；
チタン；および
不純物
からなる、ニッケル基合金。
項目１７． ニッケル基合金の組成が、ニッケル基合金の総重量を基準とする重量パーセンテージ濃度で、下記式：
２．５＜｛［Ａｌ］＋０．５６×［Ｔｉ］＋０．２９×［Ｎｂ］＋０．１５×［Ｔａ］｝＜３．４
を充足することを条件とする、項目１～９、および１４のいずれか一項に記載のニッケル基合金。
項目１８． ニッケル基合金の組成が、ニッケル基合金の総重量を基準とする重量パーセンテージ濃度で、下記式：
５％＜｛［Ｍｏ］＋０．５２×［Ｗ］｝＜１０％
を充足することを条件とする、項目１～９、および１４のいずれか一項に記載のニッケル基合金。
項目１９． ニッケル基合金の組成が、ニッケル基合金の総重量を基準とする重量パーセンテージ濃度で、下記式：
０．８％＜｛［Ｎｂ］＋０．５１×［Ｔａ］｝≦２．４％
を充足することを条件とする、項目１～９、および１４のいずれか一項に記載のニッケル基合金。
項目２０． ニッケル基合金の組成が、ニッケル基合金の総重量を基準とする重量パーセンテージ濃度で、下記式：
２．６＜｛［Ａｌ］＋０．５６×［Ｔｉ］＋０．２９×［Ｎｂ］＋０．１５×［Ｔａ］｝＜３．３
を充足することを条件とする、項目１～１１、１４および１５のいずれか一項に記載のニッケル基合金。
項目２１． ニッケル基合金の組成が、ニッケル基合金の総重量を基準とする重量パーセンテージ濃度で、下記式：
６％＜｛［Ｍｏ］＋０．５２×［Ｗ］｝＜９．５％
を充足することを条件とする、項目１～１１、１４および１５のいずれか一項に記載のニッケル基合金。
項目２２． ニッケル基合金の組成が、ニッケル基合金の総重量を基準とする重量パーセンテージ濃度で、下記式：
０．８％＜｛［Ｎｂ］＋０．５１×［Ｔａ］｝≦１．７％
を充足することを条件とする、項目１～１１、１４および１５のいずれか一項に記載のニッケル基合金。
項目２３． ニッケル基合金の組成が、ニッケル基合金の総重量を基準とする重量パーセンテージ濃度で、下記式：
２．７＜｛［Ａｌ］＋０．５６×［Ｔｉ］＋０．２９×［Ｎｂ］＋０．１５×［Ｔａ］｝＜３．３
を充足することを条件とする、項目１～１６のいずれか一項に記載のニッケル基合金。
項目２４． ニッケル基合金の組成が、ニッケル基合金の総重量を基準とする重量パーセンテージ濃度で、下記式：
６％＜｛［Ｍｏ］＋０．５２×［Ｗ］｝＜９．５％
を充足することを条件とする、項目１～１６のいずれか一項に記載のニッケル基合金。
項目２５． ニッケル基合金の組成が、ニッケル基合金の総重量を基準とする重量パーセンテージ濃度で、下記式：
０．８％＜｛［Ｎｂ］＋０．５１×［Ｔａ］｝≦１．５％
を充足することを条件とする、項目１～１６のいずれか一項に記載のニッケル基合金。
項目２６． ニッケル基合金であって、
前記ニッケル基合金の総重量を基準とする重量パーセンテージで、
１．６％～３．０％のアルミニウム；
０．３％～１．５％のチタン；
１．５％～４％のタンタル；
０～１．２％のニオブ；
０～５％のタングステン；および
ニッケル
を含み；
前記ニッケル基合金の組成が下記式：
２．５＜｛［Ａｌ］＋０．５６×［Ｔｉ］＋０．２９×［Ｎｂ］＋０．１５×［Ｔａ］｝＜３．４
５＜｛［Ｍｏ］＋０．５２×［Ｗ］｝＜１０
０．８≦｛［Ｎｂ］＋０．５１×［Ｔａ］｝≦２．４
の少なくとも１つを充足することを条件とする、ニッケル基合金。
項目２７． ニッケル基合金の総重量を基準とする重量パーセンテージで、１．６％～２．７％のアルミニウムを含む、項目２６に記載のニッケル基合金。
項目２８． ニッケル基合金の総重量を基準とする重量パーセンテージで、１．７％～２．４％のアルミニウムを含む、項目２６に記載のニッケル基合金。
項目２９． ニッケル基合金の総重量を基準とする重量パーセンテージで、０．４％～１．４％のチタンを含む、項目２６～２８のいずれか一項に記載のニッケル基合金。
項目３０． ニッケル基合金の総重量を基準とする重量パーセンテージで、０．５％～１．３％のチタンを含む、項目２６～２８のいずれか一項に記載のニッケル基合金。
項目３１． ニッケル基合金の総重量を基準とする重量パーセンテージで、１．６％～３％のタンタルを含む、項目２６～３０のいずれか一項に記載のニッケル基合金。
項目３２． ニッケル基合金の総重量を基準とする重量パーセンテージで、１．７％～２．９％のタンタルを含む、項目２６～３０のいずれか一項に記載のニッケル基合金。
項目３３． ニッケル基合金の組成が、ニッケル基合金の総重量を基準とする重量パーセンテージ濃度で、下記式：
２．６＜｛［Ａｌ］＋０．５６×［Ｔｉ］＋０．２９×［Ｎｂ］＋０．１５×［Ｔａ］｝＜３．３
を充足することを条件とする、項目２６～３０のいずれか一項に記載のニッケル基合金。
項目３４． ニッケル基合金の組成が、ニッケル基合金の総重量を基準とする重量パーセンテージ濃度で、下記式：
２．７＜｛［Ａｌ］＋０．５６×［Ｔｉ］＋０．２９×［Ｎｂ］＋０．１５×［Ｔａ］｝＜３．３
を充足することを条件とする、項目２６～３０のいずれか一項に記載のニッケル基合金。
項目３５． ニッケル基合金であって、
前記ニッケル基合金の総重量を基準とする重量パーセンテージで、
１．６％～３％のアルミニウム；
０．３％～１．５％のチタン；
１．５％～４％のタンタル；
１６％～２３％のクロム；
５％～２０％のコバルト；
４％～１０％のモリブデン；
０～５％のタングステン；
０～１．２％のニオブ；
０～０．５％の炭素；
０～０．１％のホウ素；
０～５％の鉄；
０～２％のマンガン；
０～２％のバナジウム；
０～２％の銅；
０～１％のケイ素；
０～１％のジルコニウム；
０～１％のハフニウム；
０～１％のレニウム；
合計で０～１％の希土類元素；および
ニッケル
を含み；
前記ニッケル基合金の組成が下記式：
２．５＜｛［Ａｌ］＋０．５６×［Ｔｉ］＋０．２９×［Ｎｂ］＋０．１５×［Ｔａ］｝＜３．４
５＜｛［Ｍｏ］＋０．５２×［Ｗ］｝＜１０
０．８≦｛［Ｎｂ］＋０．５１×［Ｔａ］｝≦２．４
を充足することを条件とする、ニッケル基合金。
項目３６． ニッケル基合金の総重量を基準とする重量パーセンテージで、
１．７％～２．４％のアルミニウム；
０．５％～１．３％のチタン；
１．７％～２．９％のタンタル；
１７％～２１％のクロム；
７％～１８％のコバルト；
６％～９．５％のモリブデン；
０～１％のタングステン；
０～０．５％のニオブ；
０～０．２％の炭素；
０～０．０５％のホウ素；
０～１．５％の鉄；
０～２％のマンガン；
０～２％のバナジウム；
０～２％の銅；
０～１％のケイ素；
０～１％のジルコニウム；
０～１％のハフニウム；
０～１％のレニウム；
合計で０～１％の希土類元素；および
チタン
を含む、項目３５に記載のニッケル基合金。
項目３７． ニッケル基合金の組成が下記式：
２．６＜｛［Ａｌ］＋０．５６×［Ｔｉ］＋０．２９×［Ｎｂ］＋０．１５×［Ｔａ］｝＜３．３
６＜｛［Ｍｏ］＋０．５２×［Ｗ］｝＜１０
０．８≦｛［Ｎｂ］＋０．５１×［Ｔａ］｝≦１．７
を充足することを条件とする、項目３５および３６のいずれか一項に記載のニッケル基合金。
項目３８． ニッケル基合金の総重量を基準とする重量パーセンテージで、
１．７％～２．４％のアルミニウム；
０．５％～１．３％のチタン；
１．７％～２．９％のタンタル；
１７％～２１％のクロム；
７％～１８％のコバルト；
６％～９．５％のモリブデン；
０～１％のタングステン；
０～０．５％のニオブ；
０～０．２％の炭素；
０～０．０５％のホウ素；
０～１．５％の鉄；
０～２％のマンガン；
０～２％のバナジウム；
０～２％の銅；
０～１％のケイ素；
０～１％のジルコニウム；
０～１％のハフニウム；
０～１％のレニウム；
合計で０～１％の希土類元素；および
チタン
を含む、項目３５～３７のいずれか一項に記載のニッケル基合金。
項目３９． ニッケル基合金の組成が下記式：
２．７＜｛［Ａｌ］＋０．５６×［Ｔｉ］＋０．２９×［Ｎｂ］＋０．１５×［Ｔａ］｝＜３．３
６＜｛［Ｍｏ］＋０．５２×［Ｗ］｝＜９．５
０．８≦｛［Ｎｂ］＋０．５１×［Ｔａ］｝≦１．５
を充足することを条件とする、項目３５～３８のいずれか一項に記載のニッケル基合金。
項目４０． アニールされた状態において室温で９１ｋｓｉ（６２７．４ＭＰａ）未満の降伏強さを示すことを条件とする、項目１～３９のいずれか一項に記載のニッケル基合金。
項目４１． アニールされた状態において室温で８６ｋｓｉ（５９２．９ＭＰａ）未満の降伏強さを示すことを条件とする、項目１～３９のいずれか一項に記載のニッケル基合金。
項目４２． アニールされた状態において室温で８１ｋｓｉ（５５８．５ＭＰａ）未満の降伏強さを示すことを条件とする、項目１～３９のいずれか一項に記載のニッケル基合金。
項目４３． ７％超の１５００°Ｆ（８１６℃）ＣＨＲＴ展延率（％減面率）を示すことを条件とする、項目１～４２のいずれか一項に記載のニッケル基合金。
項目４４． ８％超の１５００°Ｆ（８１６℃）ＣＨＲＴ展延率（％減面率）を示すことを条件とする、項目１～４２のいずれか一項に記載のニッケル基合金。
項目４５． １０％超の１５００°Ｆ（８１６℃）ＣＨＲＴ展延率（％減面率）を示すことを条件とする、項目１～４２のいずれか一項に記載のニッケル基合金。
項目４６． １５００°Ｆ（８１６℃）で３５ｋｓｉ（２４１．３ＭＰａ）の応力下で試験した場合に、１００時間超の応力破壊寿命を示すことを条件とする、項目１～４５のいずれか一項に記載のニッケル基合金。
項目４７． １５００°Ｆ（８１６℃）で３５ｋｓｉ（２４１．３ＭＰａ）の応力下で試験した場合に、１４０時間超の応力破壊寿命を示すことを条件とする、項目１～４５のいずれか一項に記載のニッケル基合金。
項目４８． １５００°Ｆ（８１６℃）で３５ｋｓｉ（２４１．３ＭＰａ）の応力下で試験した場合に、１８０時間超の応力破壊寿命を示すことを条件とする、項目１～４５のいずれか一項に記載のニッケル基合金。
項目４９． １７００°Ｆ（９２７℃）で１３ｋｓｉ（８９．６ＭＰａ）の応力下で試験した場合に、４０時間超の応力破壊寿命を示すことを条件とする、項目１～４８のいずれか一項に記載のニッケル基合金。
項目５０． １７００°Ｆ（９２７℃）で１３ｋｓｉ（８９．６ＭＰａ）の応力下で試験した場合に、６０時間超の応力破壊寿命を示すことを条件とする、項目１～４８のいずれか一項に記載のニッケル基合金。
項目５１． １７００°Ｆ（９２７℃）で１３ｋｓｉ（８９．６ＭＰａ）の応力下で試験した場合に、８０時間超の応力破壊寿命を示すことを条件とする、項目１～４８のいずれか一項に記載のニッケル基合金。
項目５２． 時効された条件において室温で８５ｋｓｉ（５８６．１ＭＰａ）超の降伏強さを示し、時効が、合金を１９００°Ｆ（１０３８℃）で２時間維持するステップ、続いて合金を１４５０°Ｆ（７８８℃）で１６時間維持するステップを含むことを条件とする、項目１～５１のいずれか一項に記載のニッケル基合金。
項目５３． 時効された条件において室温で９０ｋｓｉ（６２０．５ＭＰａ）超の降伏強さを示し、時効が、合金を１９００°Ｆ（１０３８℃）で２時間維持するステップ、続いて合金を１４５０°Ｆ（７８８℃）で１６時間維持するステップを含むことを条件とする、項目１～５１のいずれか一項に記載のニッケル基合金。
項目５４． 時効された条件において室温で９５ｋｓｉ（６５５．０ＭＰａ）超の降伏強さを示し、時効が、合金を１９００°Ｆ（１０３８℃）で２時間維持するステップ、続いて合金を１４５０°Ｆ（７８８℃）で１６時間維持するステップを含むことを条件とする、項目１～５１のいずれか一項に記載のニッケル基合金。
項目５５． 過時効された条件において１５％超の引張破断伸びを示し、過時効された材料が１９００°Ｆ（１０３８℃）で２時間、続いて１４５０°Ｆ（７８８℃）で１６時間時効され、その後に１４００°Ｆ（７６０℃）で１０００時間の過時効ステップが続くことを条件とする、項目１～５３のいずれか一項に記載のニッケル基合金。
項目５６． 過時効された条件において１８％超の引張破断伸びを示し、過時効された材料が１９００°Ｆ（１０３８℃）で２時間、続いて１４５０°Ｆ（７８８℃）で１６時間時効され、その後に１４００°Ｆ（７６０℃）で１０００時間の過時効ステップが続くことを条件とする、項目１～５３のいずれか一項に記載のニッケル基合金。
項目５７． 過時効された条件において２０％超の引張破断伸びを示し、過時効された材料が１９００°Ｆ（１０３８℃）で２時間、続いて１４５０°Ｆ（７８８℃）で１６時間時効され、その後に１４００°Ｆ（７６０℃）で１０００時間の過時効ステップが続くことを条件とする、項目１～５３のいずれか一項に記載のニッケル基合金。

【0114】

[0100]本開示による合金の実施形態は、例えば、箔、シート、板、ワイヤー、ビレット、スラブ、鋳造物、粉末、および他の形態を含む形態に作製され得る。本開示による合金の実施形態は、例えば、熱交換器、ガスタービン移行ダクト、および積層造形部品（ａｄｄｉｔｉｖｅｌｙ ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｅｄ ｐａｒｔ）を含む用途において、それらを有用とする性質を有し得る。

【0115】

[0101]当業者であれば、本明細書に記載した合金および方法、ならびにそれらに付随する考察は、概念の明確化のために例として用いられており、様々な改変が企図されていることを認識するであろう。その結果、本明細書中で用いられるとおり、記載された特定の例／実施形態および付随する考察は、より一般的なクラスの代表であることが意図される。一般に、いずれの特定の例示の使用も、そのクラスの代表であることを意図しており、限定的であると見なされるべきではない。本開示は、本開示の各種態様および／またはその潜在的な用途を説明する目的で、特定の各種実施形態の説明を提供するが、当業者には、変形および改変が生じることが理解される。従って、本明細書中に記載される発明は、少なくとも特許請求の範囲と同程度に広範であり、本明細書中に提示される特定の例および例示的な実施形態によってより狭く定義されるものではないと理解されるべきである。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】

【図19】

【図20】

【図21】

【図22】

【図23】

【図24】

【図25】

【図26】

【図27】

【図28】

【図29】

【図30】

【図31】

【図32】

【図33】

【図34】

【図35】

【図36】

【図37】

【図38】

【図39】

【図40】

【図41】

【図42】

【図43】

【図44】

【図45】

【手続補正書】

【提出日】2024-03-06

【手続補正1】

【補正対象書類名】特許請求の範囲

【補正対象項目名】全文

【補正方法】変更

【補正の内容】

【特許請求の範囲】

【請求項1】

ニッケル基合金であって、
前記ニッケル基合金の総重量を基準とする重量パーセンテージで、
１．６％～２．５％のアルミニウム；
０．３％～１．４％のチタン；
２．２％～４％のタンタル；
６％より多く１０％以下のモリブデン；
０より多く０．５％未満のタングステン；
０以上０．５％未満のニオブ；
０～０．０５％のホウ素；および
ニッケル
を含む、ニッケル基合金。

【請求項2】

ニッケル基合金の総重量を基準とする重量パーセンテージで、１．７％～２．４％のアルミニウムを含む、請求項１に記載のニッケル基合金。

【請求項3】

ニッケル基合金の総重量を基準とする重量パーセンテージで、０．４％～１．４％のチタンを含む、請求項１に記載のニッケル基合金。

【請求項4】

ニッケル基合金の総重量を基準とする重量パーセンテージで、０．５％～１．３％のチタンを含む、請求項１に記載のニッケル基合金。

【請求項5】

ニッケル基合金の総重量を基準とする重量パーセンテージで、２．２％～３％のタンタルを含む、請求項１に記載のニッケル基合金。

【請求項6】

ニッケル基合金の総重量を基準とする重量パーセンテージで、２．２％～２．９％のタンタルを含む、請求項１に記載のニッケル基合金。

【請求項7】

ニッケル基合金の総重量を基準とする重量パーセンテージで、
１．６％～２．５％のアルミニウム；
０．３％～１．４％のチタン；
２．２％～４％のタンタル；
１６％～２３％のクロム；
５％～２０％のコバルト；
６％より多く１０％以下のモリブデン；
０以上０．５％未満のニオブ；
０より多く０．５％未満のタングステン；
０～０．０５％のホウ素
ニッケル；および
不純物
を含む、請求項１に記載のニッケル基合金。

【請求項8】

ニッケル基合金の総重量を基準とする重量パーセンテージで、
１．６％～２．５％のアルミニウム；
０．３％～１．４％のチタン；
２．２％～４％のタンタル；
１６％～２３％のクロム；
５％～２０％のコバルト；
６％より多く１０％以下のモリブデン；
０より多く０．５％未満のタングステン；
０以上０．５％未満のニオブ；
０～０．５％の炭素；
０～０．０５％のホウ素；
０～５％の鉄；
０～２％のマンガン；
０～２％のバナジウム；
０～２％の銅；
０～１％のケイ素；
０～１％のジルコニウム；
０～１％のハフニウム；
０～１％のレニウム；
合計で０～１％の希土類元素；
ニッケル；および
不純物
を含む、請求項１に記載のニッケル基合金。

【請求項9】

ニッケル基合金の総重量を基準とする重量パーセンテージで、
１．６％～２．５％のアルミニウム；
０．４％～１．４％のチタン；
２．２％～３％のタンタル；
１７％～２１％のクロム；
６％～１９％のコバルト；
６％より多く１０％以下のモリブデン；
０より多く０．５％未満のタングステン；
０以上０．５％未満のニオブ；
０～０．０５％のホウ素；
ニッケル；および
不純物
を含む、請求項１に記載のニッケル基合金。

【請求項10】

ニッケル基合金の総重量を基準とする重量パーセンテージで、
１．６％～２．５％のアルミニウム；
０．４％～１．４％のチタン；
２．２％～３％のタンタル；
１７％～２１％のクロム；
６％～１９％のコバルト；
６％より多く１０％以下のモリブデン；
０より多く０．５％未満のタングステン；
０以上０．５％未満のニオブ；
０～０．２％の炭素；
０～０．０５％のホウ素；
０～３％の鉄；
０～２％のマンガン；
０～２％のバナジウム；
０～２％の銅；
０～１％のケイ素；
０～１％のジルコニウム；
０～１％のハフニウム；
０～１％のレニウム；
合計で０～１％の希土類元素；
ニッケル；および
不純物
を含む、請求項１に記載のニッケル基合金。

【請求項11】

ニッケル基合金の総重量を基準とする重量パーセンテージで、
１．７％～２．４％のアルミニウム；
０．５％～１．３％のチタン；
２．２％～２．９％のタンタル；
１７％～２１％のクロム；
７％～１８％のコバルト；
６％より多く９．５％以下のモリブデン；
０より多く０．５％未満のタングステン；
０以上０．５％未満のニオブ；
０～０．０５％のホウ素；
ニッケル；および
不純物
を含む、請求項１に記載のニッケル基合金。

【請求項12】

ニッケル基合金の総重量を基準とする重量パーセンテージで、
１．７％～２．４％のアルミニウム；
０．５％～１．３％のチタン；
２．２％～２．９％のタンタル；
１７％～２１％のクロム；
７％～１８％のコバルト；
６％より多く９．５％以下のモリブデン；
０より多く０．５％未満のタングステン；
０以上０．５％未満のニオブ；
０～０．２％の炭素；
０～０．０５％のホウ素；
０～１．５％の鉄；
０～２％のマンガン；
０～２％のバナジウム；
０～２％の銅；
０～１％のケイ素；
０～１％のジルコニウム；
０～１％のハフニウム；
０～１％のレニウム；
合計で０～１％の希土類元素；
ニッケル；および
不純物
を含む、請求項１に記載のニッケル基合金。

【請求項13】

ニッケル基合金の組成が、ニッケル基合金の総重量を基準とする重量パーセンテージ濃度で、下記式：
２．５＜｛［Ａｌ］＋０．５６×［Ｔｉ］＋０．２９×［Ｎｂ］＋０．１５×［Ｔａ］｝＜３．４
を充足することを条件とする、
請求項７に記載のニッケル基合金。

【請求項14】

ニッケル基合金の組成が、ニッケル基合金の総重量を基準とする重量パーセンテージ濃度で、下記式：
５％＜｛［Ｍｏ］＋０．５２×［Ｗ］｝＜１０％
を充足することを条件とする、
請求項７に記載のニッケル基合金。

【請求項15】

ニッケル基合金の組成が、ニッケル基合金の総重量を基準とする重量パーセンテージ濃度で、下記式：
０．８％＜｛［Ｎｂ］＋０．５１×［Ｔａ］｝≦２．４％
を充足することを条件とする、
請求項７に記載のニッケル基合金。

【請求項16】

ニッケル基合金であって、
前記ニッケル基合金の総重量を基準とする重量パーセンテージで、
１．６％～２．５％のアルミニウム；
０．３％～１．４％のチタン；
２．２％～４％のタンタル；
１６％～２３％のクロム；
５％～２０％のコバルト；
６％より多く１０％以下のモリブデン；
０より多く０．５％未満のタングステン；
０以上０．５％未満のニオブ；
０～０．５％の炭素；
０～０．０５％のホウ素；
０～５％の鉄；
０～２％のマンガン；
０～２％のバナジウム；
０～２％の銅；
０～１％のケイ素；
０～１％のジルコニウム；
０～１％のハフニウム；
０～１％のレニウム；
合計で０～１％の希土類元素；および
ニッケル
を含み；
前記ニッケル基合金の組成が下記式：
２．５＜｛［Ａｌ］＋０．５６×［Ｔｉ］＋０．２９×［Ｎｂ］＋０．１５×［Ｔａ］｝＜３．４
５＜｛［Ｍｏ］＋０．５２×［Ｗ］｝＜１０
０．８≦｛［Ｎｂ］＋０．５１×［Ｔａ］｝≦２．４
を充足することを条件とする、
ニッケル基合金。

【請求項17】

ニッケル基合金の総重量を基準とする重量パーセンテージで、
１．７％～２．４％のアルミニウム；
０．５％～１．３％のチタン；
２．２％～２．９％のタンタル；
１７％～２１％のクロム；
７％～１８％のコバルト；
６％より多く９．５％以下のモリブデン；
０より多く０．５％未満のタングステン；
０以上０．５％未満のニオブ；
０～０．２％の炭素；
０～０．０５％のホウ素；
０～１．５％の鉄；
０～２％のマンガン；
０～２％のバナジウム；
０～２％の銅；
０～１％のケイ素；
０～１％のジルコニウム；
０～１％のハフニウム；
０～１％のレニウム；
合計で０～１％の希土類元素；および
ニッケル
を含む、請求項１６に記載のニッケル基合金。

【請求項18】

ニッケル基合金の組成が下記：
２．６＜｛［Ａｌ］＋０．５６×［Ｔｉ］＋０．２９×［Ｎｂ］＋０．１５×［Ｔａ］｝＜３．３
６＜｛［Ｍｏ］＋０．５２×［Ｗ］｝＜１０
０．８≦｛［Ｎｂ］＋０．５１×［Ｔａ］｝≦１．７
を充足することを条件とする、請求項１７に記載のニッケル基合金。

【請求項19】

ニッケル基合金であって、
前記ニッケル基合金の総重量を基準とする重量パーセンテージで、
１．６％～２．５％のアルミニウム；
０．３％～１．４％のチタン；
２．２％～４％のタンタル；
１６％～２３％のクロム；
５％～２０％のコバルト；
６％より多く１０％以下のモリブデン；
０より多く０．５％未満のタングステン；
０以上０．５％未満のニオブ；
０～０．５％の炭素；
０～０．０５％のホウ素；
０～５％の鉄；
０～２％のマンガン；
０～２％のバナジウム；
０～２％の銅；
０～１％のケイ素；
０～１％のジルコニウム；
０～１％のハフニウム；
０～１％のレニウム；
合計で０～１％の希土類元素；
ニッケル；および
不純物
からなる、ニッケル基合金。

【請求項20】

ニッケル基合金の組成が下記：
２．５＜｛［Ａｌ］＋０．５６×［Ｔｉ］＋０．２９×［Ｎｂ］＋０．１５×［Ｔａ］｝＜３．４
５＜｛［Ｍｏ］＋０．５２×［Ｗ］｝＜１０
０．８≦｛［Ｎｂ］＋０．５１×［Ｔａ］｝≦２．４
を充足することを条件とする、請求項１９に記載のニッケル基合金。

【請求項21】

ニッケル基合金の総重量を基準とする重量パーセンテージで、チタンの含有量が０．４％～１．４％である、請求項１９に記載のニッケル基合金。

【請求項22】

ニッケル基合金の総重量を基準とする重量パーセンテージで、タンタルの含有量が１．６％～２．２％である、請求項１９に記載のニッケル基合金。

【請求項23】

ニッケル基合金の総重量を基準とする重量パーセンテージで、
１．６％～２．５％のアルミニウム；
０．４％～１．４％のチタン；
２．２％～３％のタンタル；
１７％～２１％のクロム；
６％～１９％のコバルト；
６％より多く１０％以下のモリブデン；
０より多く０．５％未満のタングステン；
０以上０．５％未満のニオブ；
０～０．２％の炭素；
０～０．０５％のホウ素；
０～３％の鉄；
０～２％のマンガン；
０～２％のバナジウム；
０～２％の銅；
０～１％のケイ素；
０～１％のジルコニウム；
０～１％のハフニウム；
０～１％のレニウム；
合計で０～１％の希土類元素；
ニッケル；および
不純物
からなる、請求項１９に記載のニッケル基合金。

【請求項24】

ニッケル基合金の組成が下記：
２．６＜｛［Ａｌ］＋０．５６×［Ｔｉ］＋０．２９×［Ｎｂ］＋０．１５×［Ｔａ］｝＜３．３
６＜｛［Ｍｏ］＋０．５２×［Ｗ］｝＜１０
０．８≦｛［Ｎｂ］＋０．５１×［Ｔａ］｝≦１．７
を充足することを条件とする、請求項２３に記載のニッケル基合金。

【請求項25】

ニッケル基合金の総重量を基準とする重量パーセンテージで、
１．７％～２．４％のアルミニウム；
０．５％～１．３％のチタン；
２．２％～２．９％のタンタル；
１７％～２１％のクロム；
７％～１８％のコバルト；
６％より多く９．５％以下のモリブデン；
０より多く０．５％未満のタングステン；
０以上０．５％未満のニオブ；
０～０．２％の炭素；
０～０．０５％のホウ素；
０～１．５％の鉄；
０～２％のマンガン；
０～２％のバナジウム；
０～２％の銅；
０～１％のケイ素；
０～１％のジルコニウム；
０～１％のハフニウム；
０～１％のレニウム；
合計で０～１％の希土類元素；
ニッケル；および
不純物
からなる、請求項１９に記載のニッケル基合金。

【請求項26】

ニッケル基合金の組成が下記：
２．７＜｛［Ａｌ］＋０．５６×［Ｔｉ］＋０．２９×［Ｎｂ］＋０．１５×［Ｔａ］｝＜３．３
６＜｛［Ｍｏ］＋０．５２×［Ｗ］｝＜９．５
０．８≦｛［Ｎｂ］＋０．５１×［Ｔａ］｝≦１．５
を充足することを条件とする、請求項２５に記載のニッケル基合金。

【請求項27】

１．６％～２．５％のアルミニウム；
０．３％～１．４％のチタン；
２．２％～４％のタンタル；
１６％～２３％のクロム；
５％～２０％のコバルト；
６％より多く１０％以下のモリブデン；
０以上０．５％未満のニオブ；
０より多く０．５％未満のタングステン；
０～０．０５％のホウ素
ニッケル；および
不純物
を含むニッケル基合金を含む、製造品。

【請求項28】

箔、シート、板、ワイヤー、ビレット、スラブ、鋳造物、粉末、熱交換器、ガスタービン移行ダクト、および積層造形部品からなる群から選択される、請求項２７に記載の製造品。

【国際調査報告】