(S035-1)1273K, 250MPa にてクリープ変形したRe 無添加単結晶Ni 基超合金NKH71のγ/γ'相界面の転位下部組織

摘要

著者らはこれまで，地上用ガスタービンのブレード部材として開発された，Re 無添加単結晶Ni 基超合金NKH711)について，1273K におけるクリープ特性を調べ，Re を3wt.%添加した第2 世代実用単結晶Ni基超合金CMSX?4 の同一条件における結果と比較検討した．その結果，160MPa 以下の低応力側において，クリープ破断寿命がCMSX?4 に比べ，改善されることを見出した．さらに，この寿命改善の理由を明らかにするため，NKH71 を用い，1273K, 160MPa にて種々の時間でクリープ中断試験を行い，クリープ変形に伴うγ'相の形態および転位下部組織の変化を調べた．その結果，NKH71 は，CMSX?4 に比べ，未使用材の時点ですでにγ/γ'相界面に多数の転位が導入され，クリープ変形初期にラフト化することを示した．また，クリープ変形初期のラフト構造形成と同時に，転位密度が飽和し，破断まで一定値を保ったことにより，破断までラフト構造を維持し続けたことを示唆した2)．したがって，クリープ変形に伴うγ 相チャネルの幅の変化が小さく，γ 相チャネル内の転位の移動を抑制したため，CMSX?4 に比べNKH71 が，160MPa 以下の低応力側でのクリープ破断寿命を増加させたものと推論した．しかし，200MPa 以上の高応力側では応力増加に伴い，CMSX?4 との破断寿命の差は拡大し，クリープ弱化する．ブレードは始動停止に伴う急激な応力変化，さらには稼働中冷却による熱応力の発生に起因する高応力負荷が生じると報告されている．本合金の実用化には，高応力側でのクリープ寿命の改善とともに，クリープ変形と組織形状，特にラフト構造との関係について，より詳細な検討が必要であろう．そこで，本研究ではNKH71 を用いて1273K, 250MPa で種々の時間にてクリープ中断試験を行い，クリープ変形に伴うγ'相の形態および転位下部組織変化を調べ，同合金の160MPaクリープ試験結果と比較検討することで，クリープ変形とラフト化との関係についての知見を得ることを目的とする．