合金インコネル706とはどんな素材かご存知ですか？
インコネル 706 (IN 706 と略記) は、析出強化型 Ni-Fe-Cr 系合金です。 合理的な化学比率、冶金学的欠陥が少ない、成分偏析が少ない、優れた加工性能、低コストという特徴があります。 したがって、重工業のニーズを満たす大型および超大型の高温合金製品の製造に使用できます。 さらに、この合金は700度で高い強度を有し、広い温度および中程度の範囲で優れた耐酸化性と耐食性を備えており、技術的および経済的意義が大きい。
タービンエンジン、ガスタービン、原子力産業の急速な発展に伴い、大型の高温合金製品の必要性が高まっています。 このため、大型インゴットの元素偏析と冶金学的各種欠陥の制御、そしてその加工・成形技術という2つの問題が生じていました。 IN 718 などの以前のニッケル基高温合金では、この要件を満たすことが困難でした。 したがって、1970 年代に、新しいタイプの Ni-Fe ベースの高温合金 IN 706 が American International Nickel Company によって開発されました。 その基本的な物性を表 1 に示します。この合金は、重工業用の高温合金の分野で最も有望な材料の 1 つであると考えられています。 このため、1994年にはこの合金に関する国際会議が米国で開催され、新たな研究の盛り上がりが見られます。 しかし、この物質は現在中国ではあまり研究されていません。 この記事では、この合金に関する海外の最新の研究結果をレビューします。
2. 合金の組成と相変態
この合金の組成は 1970 年代の作成以来ほとんど変わっておらず、表 2 にこの合金の標準組成範囲を示します。 IN 706 合金が人々に好まれる理由は、組成と直接切り離すことのできない良好な冶金的特性と加工特性を備えているためです。 IN 718 合金と比較して、Nb および Ni の含有量が低減されています。 Mo元素を除去し、Ti含有量を増加させた。 これらすべての組成変化は、合金の冶金学、加工および機械的特性に直接影響します。 このため、合金組成を検討する必要があります。
Nb および Ti 元素: これらは Taijin の主要な強化相形成元素であり、合金の性能において重要な役割を果たします。 テストにより、(Ti+Nb) 含有量と Ti/Nb 比を適切に制御する必要があることが証明されました。 (Ti+Nb) の合計量が 3.99% から 4.77wt% に増加すると、合金の硬度と強度が増加し、耐久性と破壊靱性も増加します。 しかし、（Ｔｉ＋Ｎｂ）の合計量が４．８１％を超えると、室温塑性が低下する。 Ti/Nb 比が小さいため耐久破壊靱性も低下し、析出物の形状、サイズ、分布に影響を及ぼし、性能に影響を与えます。 この目的を達成するには、(Ti+Nb) の総量を約 4.7% に制御し、Ti/Nb 比を約 0.68 に制御して、全体的な性能を向上させる必要があります。 IN 706 合金中の Nb 含有量を減らす必要がある理由は、Nb が強力な点バイアス形成元素であるためです。 これは、点バイアスが Nb および Mo に富むラーベス相によって引き起こされるという事実に基づいています。
Al 元素: Ni3 (Al、Ti、Nb) 相 (' 相とも呼ばれます) の主要な形成元素の 1 つです。 IN 706 合金は、IN 718 に比べて Al 含有量が約 0.2% 低減されており、その目的は加工性と溶接性を向上させることです。 Al 含有量の減少により、さまざまな熱処理中に Y 相の組織構造が変化します。 たとえば、Al 含有量が {{10}}.2% 未満の場合、合金がわずかに時効状態にあるとき、Y 構造は体心正方形となり、通常は Y" で表されます。面心立方晶Y相よりも転位の阻害が強く、析出時の臨界粒子サイズが小さいため室温強度が高い 合金中のAl含有量が増加するにつれて、面心立方晶Y組織はが析出相の主構造となり、この場合Yの格子定数と最密充填構造が変化するとともに析出粒子の臨界サイズが増大し、転位の移動が阻害され強度が低下します。 IN 706 合金には 0.2 ～ 0.4% の範囲の Al 含有量が適していることが証明されています。
Si元素：ラーベス相に直接影響を与えます。 規格に記載されているSi含有量は{{0}}.35wt%未満ですが、この範囲の上限ではラーベス相が形成されます。 このとき、粒界にラーベス相のネットワークが形成されることが多く、シャルピー衝撃靱性が大幅に低下する。 このため、Si含有量は0.1%未満に制御する必要があり、これによりラーベス相の形成が効果的に防止されます。
C元素：C元素の含有量は材料の靭性や加工性に影響を与えます。 試験により、C 含有量が {{0}.03% から 0.01wt% に減少すると、シャルピー衝撃靱性値が増加することが判明しました [1]。 C 含有量を減らすと、炭化物の生成が減り、加工性も向上します。
O および N 元素: ホワイト スポットは Nb および Ti が欠乏した領域であり、これらの領域には常に大量の O および N 元素が豊富に存在するため、これらは合金内のホワイト スポットの形成に直接影響します。 テストにより、O および N 含有量を減らすとホワイト スポットの形成が減少し、それによって低サイクル疲労性能が向上することが証明されました。 さらに、O と N の含有量を減らすと、酸化物と窒化物の不純物グループの形成も制限されます。 これらの影響を軽減するには、その含有量を 50wt ppm 未満にする必要があります。
IN 706 合金の主な析出相を表 3 に示します。それらの転移温度と時間と変態量の関係曲線を図 1 に示します。MC の析出線は材料の焼鈍プロセスに関連します。
