JPH10195565A

JPH10195565A - 高強度、かつ高い耐酸化性を有する低Ｃｒ含有単結晶用超合金組成物及び単結晶超合金物体

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Publication number: JPH10195565A
Application number: JP9338324A
Authority: JP
Inventors: D Setel Alan; ディー．セテルアラン; N Duerr David; エヌ．デュールデイヴィッド
Original assignee: United Technologies Corp
Current assignee: Raytheon Technologies Corp
Priority date: 1996-12-11
Filing date: 1997-12-09
Publication date: 1998-07-28
Anticipated expiration: 2017-12-09
Also published as: EP0848071B1; DE69711724D1; JP3958850B2; EP0848071A1; KR100391736B1; KR19980063623A; DE69711724T2; US6007645A

Abstract

(57)【要約】【課題】高強度、かつ高い耐酸化性を有する低Ｃｒ含
有単結晶用超合金組成物及び単結晶超合金物体を提供す
る。【解決手段】超合金組成部と及び該組成の単結晶物体
が開示されている。上記組成は、広い組成範囲を有して
おり、３．０〜２０．０％Ｃｏ，５．０〜１０．０％
Ｗ，５．０〜７．０％Ａｌ，０．４〜２．９％Ｃｒ，
４．０〜８．０％Ｔａ，０〜１．０％Ｖ，０〜８．５％
Ｒｅ，０〜１．５％Ｔｉ，０〜３．０％Ｈｆ，０〜４．
０％Ｍｏ，０〜２．０％Ｎｂ，０〜１０．０％のＲｕ，
Ｒｈ，Ｐｄ，Ｏｓ，Ｉｒ，Ｐｔから構成される一群から
任意に選択される１つ以上の元素、０〜１．０％のＹ，
Ｌａ，Ｓｃ，Ａｃ，ランタニド系列又はアクチニド系列
の元素、その他バランス成分としてのＮｉで表される。
最も有効な特定組成は、上記範囲のうち、特定の関係で
表されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、単結晶形態として
鋳造するに適したニッケル基超合金組成物及び単結晶物
体に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】ニッケル基超合金は、高温下で高応力に
耐える必要のある用途に広く使用されている。この様な
用途の１つとして、特にガスタービンエンジン工業での
タービンブレードと、タービンベーンと、を挙げること
ができる。効率及び性能を向上させる必要があることか
ら、ガスタービンエンジンの運転温度が高温化され、そ
の内部で用いられている上記超合金物体には究極的な要
求がなされている。

【０００３】従来製造されている金属材料は、結晶粒界
で分離された複数の粒子から構成されている。この結晶
粒界は、その粒子内部の材料自体よりも高温下で脆弱で
ある。この粒界は、高温下でのクラック開始の際の重要
なサイトとなる。従って、鋭い角度の粒界を取り除くこ
とによって、クラック発生の傾向を低減することができ
ると共に、高温下での部品寿命を延ばすことが可能とな
る。

【０００４】このためにこれまで良好に用いられてきた
１つの方法は、単結晶形態で上記金属材料を製造すえう
ものである。特定の鋳造技術によってニッケル基超合金
は、内部粒界を有しない物体形状の単結晶形態として製
造できる。米国特許第３，２６０，５０５号は、ニッケ
ル基単結晶超合金物体を開示している。また、米国特許
第４，１１６，７２３号は、ニッケル基単結晶物体の種
類に応じて適用可能な熱処理方法を開示している。米国
特許第４，２０９，３４８号は、より特定の単結晶種を
開示していると共に、上記物体を熱処理して、高温機械
特性を改善するための方法を開示している。上記米国特
許第４，２０９，３４８号に開示の公称組成は、重量
％、すなわちｗｔ％で言えば、１０％Ｃｒ，５％Ａｌ，
１．５％Ｔｉ，４％Ｗ，１２％Ｔａ，５％Ｃｏ，の他、
バランス成分としての主要成分であるＮｉである。別の
単結晶超合金組成物は、米国特許第４，４０２，７７２
号に開示されており、この公称組成はｗｔ％で言うと６
％Ｔａ，９％Ｃｒ，５％Ｃｏ，１％Ｔｉ，１％Ｍｏ，７
％Ｗ，５．５％Ａｌ，０．１５％Ｈｆ，の他、主要成分
であるバランス成分のＮｉである。さらに別の組成が米
国特許第４，２２２，７９４号に開示されており、これ
は公称組成ではｗｔ％で、５．２％Ｃｒ，５．４％Ａ
ｌ，１．１％Ｔｉ，２％Ｍｏ，４．９％Ｗ，６．４％Ｔ
ａ，３％Ｒｅ，０．４％Ｖ，の他、主要成分であるバラ
ンス成分としてのＮｉである。これらとは別の組成が、
米国特許第４，７１９，０８０号に開示されており、そ
の例示的好適組成は、ｗｔ％として、５％Ｃｒ，２％Ｍ
ｏ，６％Ｗ，３％Ｒｅ，９％Ｔａ，５．６％Ａｌ，１０
％Ｃｏ，０．１％Ｈｆ，の他、バランス成分としての主
要成分であるニッケル（Ｎｉ）とされている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】従って、本発明は、新
規なニッケル基超合金、すなわち新規な組成を有するニ
ッケル基超合金組成物及び単結晶超合金物体を提供する
ことにある。本発明の新規な組成の超合金によれば、他
には見られないような特性が組み合わされた単結晶物体
が製造可能とされる。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記ニッケル基超合金
は、広い組成範囲を有し、ｗｔ％で言えば、３．０〜２
０，０％Ｃｏ，５．０〜１０．０％Ｗ，５．０〜７．０
％Ａｌ，０．４〜２．９％Ｃｒ，４．０〜８．０％Ｔ
ａ，０〜１．０％Ｖ，０〜８．５％Ｒｅ，０〜１．５％
Ｔｉ，０〜３．０％Ｈｆ，０〜４．０％Ｍｏ，０〜２．
０％Ｎｂ，０〜１０．０％のＩＩＩ族遷移金属元又は素
第２周期び第３周期の遷移金属元素、具体的には、ルテ
ニウム（Ｒｕ），パラジウム（Ｐｄ），プラチナ（Ｐ
ｔ），ロジウム（Ｒｈ），イリジウム（Ｉｒ），オスミ
ウム（Ｏｓ）と言った元素を含んだ一群から任意に選択
される１つ以上の元素，０〜０．１％のイットリウム
（Ｙ），ランタン（Ｌａ），スカンジウム（Ｓｃ），セ
リウム（Ｃｅ），ランタニド系列又はアクチニド系列の
元素を含んだ群から任意に選択される１種以上の元素、
及び主要成分であるバランス成分としてのニッケル（Ｎ
ｉ）を有している。また、当業者によれば最適組成とし
て広い範囲から選択して、組成的に最適化させることを
可能とする関係が開示されている。

【０００７】本願明細書で開示の合金の特定の特性によ
れば、低Ｃｒ含有量にも拘わらず、良好な耐酸化性と、
良好な高温耐浸食性が実現される。上記低Ｃｒ含有量
は、また上記合金の良好な高温クリープ破断強度と良好
な微結晶安定性の提供を可能とする。従って、本発明
は、特にブレード及びベーンと言ったガスタービンエン
ジン部品に特に好適である。

【０００８】本発明の他の特徴及び効果については、図
面をもってする最良の実施形態の説明から明らかとなろ
う。

【０００９】

【発明の実施の形態】表１には、本発明の単結晶ニッケ
ル基超合金のいくつかの組成範囲をリストしてある。本
発明の新規組成の上記超合金は、ガスタービンエンジン
の運転下における過酷な環境に耐えるように物体を製造
することができることを可能とするべく、耐酸化性、耐
浸食性、機械的特性といった所定の要求を満たすために
開発されたものである。

【００１０】

【表１】

【００１１】耐酸化性、耐浸食性は、上記超合金表面に
形成される酸化層の特性に大きく依存する。この酸化層
は、高温下でのエンジン運転中に形成される外側アルミ
ナスケールを形成するためのＡｌ（アルミニウム）を実
質的に含有している。上記アルミナは、試験条件に応じ
て別の酸化物と混合されていても良い。耐酸化性を向上
させるために、上記アルミナスケールの一体性を向上さ
せるようなイットリウム（Ｙ）又はこれとは別の元素が
本発明の合金に含有されていても良い。

【００１２】耐酸化性及び耐浸食性を与えることに加
え、上記アルニウムは、上記合金組成中で主要なガンマ
プライム相（γ′相）を形成する元素である。上記ガン
マプライム相は、Ｎｉ₃Ａｌ組成で示され、ニッケル基
超合金の強度に著しく寄与する相である。

【００１３】ガンマプライム相形成体としてのアルミナ
に加えて、本発明の超合金では、別のガンマプライム相
形成体であるタンタル（Ｔａ）を含有している。これら
ガンマプライム相形成体は、主にタンタルとアルミニウ
ムであり、ガンマプライム強化相を約６０〜７０容量％
（ｖｏｌ％）で形成するために充分な量で含有されてい
る。

【００１４】チタン、バナジウム、と言った別の元素も
ガンマプライム相形成物であるが、本発明の合金におい
てはこれらの量は最低に抑えてある。チタンとバナジウ
ムを用いると、上記ガンマプライム形成物としてのアル
ミニウムの量を制限してしまい、上記超合金材料の耐酸
化性を低下させることとなるためである。本発明におい
て用いられる上記バナジウムと上記チタンの量は、最低
限に抑えられるが、この理由としては、バナジウムは、
高温耐浸食性に悪影響を与え、又、チタンは、耐酸化性
に悪影響を有しているためである。

【００１５】Ｐｔ，Ｐｄ，Ｒｕ（ルテニウム），Ｏｓが
添加されている場合には、上記超合金材料のクリープ破
断強度、耐酸化性、耐浸食性を向上させる効果を有す
る。

【００１６】本発明の合金の特徴は、優秀な耐酸化性の
他にも、低Ｃｒ含有量であるにも拘わらず良好な耐浸食
性をも備えていることにある。０．４ｗｔ％程度といっ
た低Ｃｒ含有量の単結晶合金は、本願以前には知られて
いない。上記Ｃｒ含有量は、本願ではｗｔ％で言えば約
０．４％〜２．９％の範囲で可能であり、約１．０％〜
１．７５％までが最も好ましい。上述のように低Ｃｒ含
有量とすることの著しい効果は、より耐熱性の元素、例
えばタングステン（Ｗ）、レニウム（Ｒｅ）、モリブデ
ン（Ｍｏ）といった高温耐クリープ性を付与しつつ、微
結晶構造の安定性を保持するために必要な元素を添加す
ることを可能とすることである。上記耐熱性元素Ｍｏ，
Ｗ，Ｒｅの添加は、高温クリープ強度を改善する上記ガ
ンママトリックス相の溶体化強度を向上させることがで
きる。

【００１７】本発明の超合金組成物は、種々の従来技術
に従って単結晶として鋳造することが可能である。これ
らの従来技術としては、米国特許第３，７００，０２３
号；米国特許第３，７６３，９２６号；米国特許第４，
１９０，０９４号に記載のものを挙げることができる。
本発明のこれらの組成及び単結晶物体は、米国特許第
４，１１６，７２３号に開示の熱処理方法に従って行う
ことが可能であり、本願においては、その内容を参照す
ることができる。好適な熱処理は、約０．５時間〜約４
時間約２３７５゜Ｆ〜約２４２５゜Ｆ（１３０１．２℃
〜１３２９．４℃）の間で溶体化処理を行い、ついで、
迅速に室温まで冷却し、その後１９７５゜Ｆ（１０７９
℃）で４時間熱処理するものである。さらに最後の熱処
理を、約１３００゜Ｆ（７０４．４℃）で約２４時間行
う。なお、華氏温度（ｂで示す）からセ氏温度（ａで示
す）への換算は、下記式に基づいて行うことができる。

【００１８】

【数９】

【００１９】上記表１に示された広い範囲内で、最適特
性を得るために特定の関係を用いることが可能である。
この関係としては、下記式の関係を挙げることができ
る。

【００２０】

【数１０】

【００２１】上記式中のすべての元素値は、ｗｔ％で表
した量である。上記式により与えられる上記値Ｐは、上
記組成の全体的な効果、特に高温クリープ破断強度を予
測するためのパラメータとして機能する。４５００以上
のＰ値の組成で、上述の表１の範囲にある組成は、安定
性、熱処理性、耐酸化性、耐浸食性と言った特性の他、
高いクリープ強度を併せ持つ優れた性能を有している。
その中間的範囲Ａの組成であって、４７００以上のＰ値
を有する合金は、特に有効である。同様に、中間的範囲
Ｂであって４８００以上のＰ値、さらには４９００以上
のＰ値を有する合金は、好適な範囲の合金として特に有
効である。

【００２２】表２は、本発明の上記広い組成範囲の代表
例のうち、単結晶形態として評価した組成を示したもの
である。表２には、上述した代表的な組成について上記
式から得られたＰ値を併記してある。なお、表中、記号
Ｂａｌ．は、バランス成分であることを示す。

【００２３】

【表２】

【００２４】表３は、上記表２で示した単結晶組成のい
くつかの特徴的な特性を示す。

【００２５】

【表３】

【００２６】表１に示した最も好適な組成範囲の本発明
の合金を、米国特許第４，７１９，０８０号に開示従来
の合金と比較を行った。この従来技術による合金は、
５．０Ｃｒ，１０．０Ｃｏ，１．９Ｍｏ，５．９Ｗ，
３．０Ｒｅ，８．７Ｔａ，５．６５Ａｌ，０．１０Ｈ
ｆ，その他はバランス成分としてのＮｉを有しており、
上記特性のすべての点について従来では最良の単結晶合
金とされている。

【００２７】図１及び図２は、１％のクリープを発生さ
せ、又は３００時間で破断が生じるのに必要とされる応
力をそれぞれ温度の関数として示した。図１及び図２に
は、本発明の合金が約３５〜４０゜Ｆ（１９．４〜２
２．２℃）だけ従来組成の合金よりも温度が高くなって
いることがわかる。これは、破断までの寿命又はクリー
プが制限的な要因となる用途においては、本発明の合金
が約３５〜４０゜Ｆ（１９．４〜２２．２℃）だけ従来
の合金よりも同一の寿命を維持しつつ、高温で使用でき
ることを意味する。温度特性におけるこの改善は、種々
の方面に利用できる。例えば、高温で運転できること
は、推力を向上させ又は効率を改善することになる。ま
た、所定の運転温度においては、従来の合金よりも著し
く寿命を改善することが可能となる。例えば、表３に掲
載した条件（１９００゜Ｆ（１０３７．８℃）／３６ｋ
ｓｉ（１００ｋｓｉは、約６９０ＭＰａである））で
は、従来の合金は、４０時間で破断し１％クリープ寿命
が、約１４時間である。従って、表３に掲載の本発明の
合金は、従来の合金に比較して１％クリープ時間におい
て約３倍改善され、破断寿命が約２．５倍改善されてい
る。これらの結果は、特にすべての特性において最良で
あると考えられている従来組成の合金を超えた改善をも
たらしているため著しい効果といえる。

【００２８】図３及び図４は、１％のクリープ、又は１
００時間での破断を生じさせる際に必要とされる応力を
それぞれ温度の関数として示したものである。図３にお
いては、本発明の合金は、従来の合金に比べて約４５゜
Ｆ（２５℃）温度が高くなっていることが理解される。
また、図４では、本発明の合金は、従来の組成の合金に
比べて破断までの温度が、約４０゜Ｆ（２２．２℃）だ
け高くなっていることが理解されよう。これは、破断ま
での寿命又はクリープが制限的な要因となっている用途
においては本発明の合金は、従来の合金に比べて約４０
〜４５゜Ｆ（２２．２〜２５℃）だけ高温度であっても
同一の寿命を維持することができることを示している。

【００２９】上記各図から理解されることであるが、当
業者によれば、上記温度における効果は、比較がなされ
る温度に依存することが認識されよう。

【００３０】図５は、ラーソン−ミラーパラメータの関
数として１％のクリープを発生させるために必要な応力
をプロットしたものである。当業者によれば、本発明
は、１７５０゜Ｆ〜１９００゜Ｆ（９５４．４〜１０３
７．８℃）の温度範囲で最も温度効果があることが解
る。温度効果は１６５０゜Ｆ〜２０００゜Ｆ（８９８．
９℃〜１０９３．３℃）の範囲でもみられるが、１７５
０゜Ｆ〜１９００゜Ｆ（９５４．４〜１０３７．８℃）
の温度範囲が顕著である。図１〜図４は、又、この温度
効果を示している。同様な効果は、図６においても見ら
れ、上述のラーソン−ミラーパラメータの関数として破
断に必要な応力が変化しているのがわかる。

【００３１】図７は、従来の組成の未コート合金と本発
明の合金の耐酸化性を比較した図である。上記チャート
は、２１００゜Ｆ（１１４８．９℃）で試験した際の、
３ｍｉｌ（ｍｉｌは、ミリインチであり、２５．４ｘ１
０^-6ｍである。）の深まで、酸化による攻撃を受ける時
間を示したものである。上記チャート上のデータは、サ
イクルバーナリグ試験から得られたものであり、このサ
イクルバーナリグ試験では、サンプルは、ジェット燃料
の燃焼による高温フレームに晒された後、冷却が交互に
行われるようにされている。この手法は、ガスタービン
エンジンの運転中のタービンブレードの苛酷な環境を表
すようになっている。図７から、本発明の合金は、同一
の金属の減少が観測される温度において約２２５゜Ｆ
（１２５℃）だけ従来の合金より高いことが観測され
た。これとは別に、所定の温度すなわち、２１００゜Ｆ
（１１４８．９℃）では、従来組成の合金は、約７０〜
７５時間で約３ｍｉｌの金属が減少したが、本発明の合
金組成では、約４００時間で同量の材料が減少したのみ
であった。すなわち、本発明の合金寿命は、耐酸化性に
関していえば約５倍従来の合金よりも向上されていると
言える。この様な優秀な耐酸化性は、保護コーティング
を用いずとも所定の用途に提供することが可能となるこ
とを意味する。

【００３２】さらに、これとは別の材料特性として、高
温耐浸食性を挙げることができる。この点について言え
ば、本発明の合金は、従来の合金組成のものと同一の特
性を保有している。表３に示したバーナリグ試験での１
６５０゜Ｆ（８９８．９℃）でのいくつかの実施例で
は、合成食塩が燃焼フレーム内に導入された。

【００３３】上述した領域のすべてにおいて満足できる
水準の特性を得るために、今日の上記ニッケル基超合金
（従来技術によるもの）は、典型的には、アルミナイド
コーティング、すなわちＭＣｒＡｌＹコーティングが施
されて、上記超合金の耐酸化性及び高温耐浸食性が改善
されている。しかしながら、上記コーティングは、基体
となる単結晶超合金よりも柔軟性が低く、上記部品の疲
労寿命に悪影響をもたらしていまうので、上記コーティ
ングを施すことによる改善とトレードオフの関係にあ
る。

【００３４】図８及び図９は、高温において、酸化防止
コートを必要とする従来合金に比較した場合の本発明の
合金の未コート状態における優れた熱疲労特性を示すも
のである。試験は、サンプルを最大サイクル温度におい
て圧縮し、最低サイクル温度８００゜Ｆ（４２６．７
℃）において張力を加えると言ったアウトオブフェーズ
(out of phase)サイクルを用いて行った。従来の合金に
は、その外表面に２．５ｍｉｌのアルミナイドコーティ
ング（アルミニウム含有量は、約２５ｗｔ％であっ
た。）を、米国特許第４，１３２，８１６号のようにし
て施した。上記米国特許第４，１３２，８１６号の内容
は、本願においても参照することができる。アルミナイ
ドコーティングは、本来的にはこれ以外の金属コーティ
ングよりも良好な疲労耐久性を有していることに注意す
るべきである。

【００３５】図８及び図９は、上記試験サンプルに加え
られた全歪み範囲を示すが、これらのそれぞれのサイク
ルは、欠陥を生じさせるに必要であったサイクルの関数
として表されている。上記図８及び図９から、８００゜
Ｆ（４２６．７℃）と上記最大温度の間におけるサイク
ルによって、本発明の合金では、１９００゜及び２００
０゜Ｆにおいて、従来組成の合金との比較において欠陥
が生じるまでに約４０％以上の余分なサイクルを必要と
した。これは、図１０に示すように一定の歪み（０．５
％）範囲の欠陥が生じるまでのサイクルと最大試験温度
に基づいたプロットによれば、従来組成の合金に比較し
て約４０〜４５゜Ｆ（２２．２〜２５℃）の温度分だけ
優れていることに対応する。従って、本発明の超合金
は、耐酸化性、クリープ−破断強度、疲労強度、を有し
ている他、例えば約１８００゜Ｆから約２１００゜Ｆ
（１０１７．２℃〜１１４８．９℃）の高温下の運転温
度において、金属耐酸化性コーティングを外面に施さな
くとも、本発明の合金から形成された部品が良好な耐高
温浸食性を併せ持つと言った、最適な構成を有するもの
である。

【００３６】本発明の合金の別の効果は、低Ｃｒ含有量
に係わらず良好な高温耐浸食性を有しつつ、未コート状
態における優秀な耐酸化性を有することにある。図１１
にも示されているように、Ｃｒを添加していない基体合
金（Ｂ９４及びＢ９６）に対して、２．８％までのＣｒ
を添加すると、著しく上記各合金の耐酸化性が向上す
る。Ｃｒ含有量が０．４％と言った最低の含有量であっ
ても、他の組成との相乗的な効果により、著しい耐酸化
性の向上が認められるのである。いくつかの実施例を、
表４に示す。これらの合金は、２１００゜Ｆ（１１４
８．９℃）で酸化による影響を受け始めるまでの時間
（ｈｒ）を比較したものである（すべての元素値は、特
に指定しない限りｗｔ％を示す。）。

【００３７】

【表４】

【００３８】さらに本発明の効果は、本発明の超合金物
体が約１９００゜Ｆ（１０３７．８℃）といった高温下
に長時間晒されていても、良好な微細結晶構造の安定性
を示すことにある。

【００３９】これまで本発明について説明を加えてきた
が、本発明は、上述した特定の実施例に限定されるもの
ではなく、種々の変更及び適合化が、本発明の趣旨及び
範囲内においてなされることが可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の合金と従来の合金の３００時間で１％
のクリープを生じさせる応力を、温度の関数として示し
たグラフ。

【図２】本発明の合金と従来の合金の３００時間で破断
させるに必要な応力を、温度の関数として示したグラ
フ。

【図３】本発明の合金と従来の合金の１００時間で１％
のクリープを生じさせるに必要な応力を、温度の関数と
して示したグラフ。

【図４】本発明の合金と従来の合金の１００時間で破談
させるに必要な応力を温度の関数として示したグラフ。

【図５】従来の合金と比較した１％クリープを生じさせ
るに必要な時間のラーソン−ミラープロット。

【図６】従来の合金と比較した破断までに必要な時間の
ラーソン−ミラープロット。

【図７】本発明の合金と従来の合金の酸化特性を比較し
たチャート。

【図８】本発明の合金（未コート）を従来の合金（コー
ト）と対比させた、１９００゜Ｆでの熱−機械疲労特性
を示したプロット。

【図９】本発明の合金（未コート）を従来の合金（コー
ト）と対比させた２０００゜Ｆでの熱−機械疲労特性を
示したプロット。

【図１０】本発明の合金（未コート）を従来の合金（コ
ート）と対比させた熱−機械的疲労試験の温度における
効果を示したプロット。

【図１１】耐酸化特性に対するＣｒ含有量の影響を示し
たプロット。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者デイヴィッドエヌ．デュールアメリカ合衆国，コネチカット，ニューウィングトン，ベーコンストリート 31

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】単結晶物体を製造するために特に好適な
ニッケル基超合金組成物であって、該組成物は、ｗｔ％
で３．０〜２０．０％コバルト（Ｃｏ），５．０〜１
０．０％タングステン（Ｗ），５．０〜７．０％アルミ
ニウム（Ａｌ），０．４〜２．９％クロム（Ｃｒ），
４．０〜８．０％タンタル（Ｔａ），０〜１．０％バナ
ジウム（Ｖ），０〜８．５％レニウム（Ｒｅ），０〜
１．５％チタン（Ｔｉ），０〜３．０％ハフニウム（Ｈ
ｆ），０〜４．０％モリブデン（Ｍｏ），０〜２．０％
ニオブ（Ｎｂ），０〜１０．０％のＩＩＩ族遷移金属元
素又は第２列目及び第３列目の遷移金属元素であるルテ
ニウム（Ｒｕ），パラジウム（Ｐｄ），プラチナ（Ｐ
ｔ），ロジウム（Ｒｈ），イリジウム（Ｉｒ），オスミ
ウム（Ｏｓ）を含んだ一群から任意に選択される１つ以
上の元素，０〜０．１％のイットリウム（Ｙ），ランタ
ン（Ｌａ），スカンジウム（Ｓｃ），セリウム（Ｃ
ｅ），ランタニド系列又はアクチニド系列の元素を含ん
だ一群から任意に選択される１種以上の元素、及び主要
成分であるバランス成分としてのニッケル（Ｎｉ）を有
していることを特徴とする組成物。
【請求項２】前記組成が、下記式【数１】で表され（上式中、元素記号は、当該元素のｗｔ％を示
す。）、かつ、Ｐが、４５００以上であることを特徴と
する請求項１に記載の組成物。
【請求項３】単結晶物体を製造するために特に好適な
ニッケル基超合金組成物であって、該組成物は、ｗｔ％
で５．０〜１５．０％コバルト（Ｃｏ），６．０〜８．
０％タングステン（Ｗ），５．３〜６．３％アルミニウ
ム（Ａｌ），０．８〜２．５％クロム（Ｃｒ），５．０
〜７．０％タンタル（Ｔａ），０〜１．０％バナジウム
（Ｖ），５．０〜７．５％レニウム（Ｒｅ），０〜１．
０％チタン（Ｔｉ），０．１〜１．５％ハフニウム（Ｈ
ｆ），０．５〜３．０％モリブデン（Ｍｏ），０〜１．
０％ニオブ（Ｎｂ），０〜１０．０％のＩＩＩ族遷移金
属元素又は第２列目及び第３列目の遷移金属元素である
ルテニウム（Ｒｕ），パラジウム（Ｐｄ），プラチナ
（Ｐｔ），ロジウム（Ｒｈ），イリジウム（Ｉｒ），オ
スミウム（Ｏｓ）を含んだ一群から任意に選択される１
つ以上の元素，０〜０．１％のイットリウム（Ｙ），ラ
ンタン（Ｌａ），スカンジウム（Ｓｃ），セリウム（Ｃ
ｅ），ランタニド系列又はアクチニド系列の元素を含ん
だ一群から任意に選択される１種以上の元素、及び主要
成分であるバランス成分としてのニッケル（Ｎｉ）を有
していることを特徴とする組成物。
【請求項４】前記組成が、下記式【数２】で表され（上式中、元素記号は、当該元素のｗｔ％を示
す。）、かつ、Ｐが、４５００以上であることを特徴と
する請求項３に記載の組成物。
【請求項５】単結晶物体を製造するために特に好適な
ニッケル基超合金組成物であって、該組成物は、ｗｔ％
で７．０〜１３．０％コバルト（Ｃｏ），６．３〜７．
３％タングステン（Ｗ），５．７〜６．３％アルミニウ
ム（Ａｌ），１．０〜２．０％クロム（Ｃｒ），５．５
〜６．５％タンタル（Ｔａ），０〜０．５％バナジウム
（Ｖ），６．０〜７．０％レニウム（Ｒｅ），０〜１．
０％チタン（Ｔｉ），０．３〜０．５％ハフニウム（Ｈ
ｆ），１．５〜２．５％モリブデン（Ｍｏ），０〜１．
０％ニオブ（Ｎｂ），０〜１０．０％のＩＩＩ族遷移金
属元素又は第２列目及び第３列目の遷移金属元素である
ルテニウム（Ｒｕ），パラジウム（Ｐｄ），プラチナ
（Ｐｔ），ロジウム（Ｒｈ），イリジウム（Ｉｒ），オ
スミウム（Ｏｓ）を含んだ一群から任意に選択される１
つ以上の元素，０〜０．１％のイットリウム（Ｙ），ラ
ンタン（Ｌａ），スカンジウム（Ｓｃ），セリウム（Ｃ
ｅ），ランタニド系列又はアクチニド系列の元素を含ん
だ一群から任意に選択される１種以上の元素、及び主要
成分であるバランス成分としてのニッケル（Ｎｉ）を有
していることを特徴とする組成物。
【請求項６】前記組成が、下記式【数３】で表され（上式中、元素記号は、当該元素のｗｔ％を示
す。）、かつ、Ｐが、４５００以上であることを特徴と
する請求項５に記載の組成物。
【請求項７】単結晶物体を製造するために特に好適な
ニッケル基超合金組成物であって、該組成物は、ｗｔ％
で７．０〜１３．０％コバルト（Ｃｏ），６．３〜７．
３％タングステン（Ｗ），５．７〜６．３％アルミニウ
ム（Ａｌ），１．０〜１．７５％クロム（Ｃｒ），５．
５〜６．５％タンタル（Ｔａ），０％バナジウム
（Ｖ），６．０〜７．０％レニウム（Ｒｅ），０％チタ
ン（Ｔｉ），０．３〜０．５％ハフニウム（Ｈｆ），
１．５〜２．５％モリブデン（Ｍｏ），０％ニオブ（Ｎ
ｂ），０〜１０．０％のＩＩＩ族遷移金属元素又は第２
列目及び第３列目の遷移金属元素であるルテニウム（Ｒ
ｕ），パラジウム（Ｐｄ），プラチナ（Ｐｔ），ロジウ
ム（Ｒｈ），イリジウム（Ｉｒ），オスミウム（Ｏｓ）
を含んだ一群から任意に選択される１つ以上の元素，０
〜０．１％のイットリウム（Ｙ），ランタン（Ｌａ），
スカンジウム（Ｓｃ），セリウム（Ｃｅ），ランタニド
系列又はアクチニド系列の元素を含んだ群から任意に選
択される１種以上の元素、及び主要成分であるバランス
成分としてのニッケル（Ｎｉ）を有していることを特徴
とする組成物。
【請求項８】前記組成が、下記式【数４】で表され（上式中、元素記号は、当該元素のｗｔ％を示
す。）、かつ、Ｐが、４５００以上であることを特徴と
する請求項７に記載の組成物。
【請求項９】ニッケル基超合金単結晶物体であって、
該物体は、ｗｔ％で３．０〜２０．０％コバルト（Ｃ
ｏ），５．０〜１０．０％タングステン（Ｗ），５．０
〜７．０％アルミニウム（Ａｌ），０．４〜２．９％ク
ロム（Ｃｒ），４．０〜８．０％タンタル（Ｔａ），０
〜１．０％バナジウム（Ｖ），０〜８．５％レニウム
（Ｒｅ），０〜１．５％チタン（Ｔｉ），０〜３．０％
ハフニウム（Ｈｆ），０〜４．０％モリブデン（Ｍ
ｏ），０〜２．０％ニオブ（Ｎｂ），０〜１０．０％の
ＩＩＩ族遷移金属元素又は第２列目及び第３列目の遷移
金属元素であるルテニウム（Ｒｕ），パラジウム（Ｐ
ｄ），プラチナ（Ｐｔ），ロジウム（Ｒｈ），イリジウ
ム（Ｉｒ），オスミウム（Ｏｓ）を含んだ一群から任意
に選択される１つ以上の元素，０〜０．１％のイットリ
ウム（Ｙ），ランタン（Ｌａ），スカンジウム（Ｓ
ｃ），セリウム（Ｃｅ），ランタニド系列又はアクチに
ド系列の元素を含んだ一群から任意に選択される１種以
上の元素、及び主要成分であるバランス成分としてのニ
ッケル（Ｎｉ）の組成を有していることを特徴とする物
体。
【請求項１０】前記物体は、ガスタービンエンジンの
運転に用いられるガスタービンエンジン部品であって、
耐酸化性金属コーティングが外側面に施されていないこ
とを特徴とする請求項９に記載の物体。
【請求項１１】前記組成が、下記式【数５】で表され（上式中、元素記号は、当該元素のｗｔ％を示
す。）、かつ、Ｐが、４５００以上であることを特徴と
する請求項９に記載の物体。
【請求項１２】ニッケル基超合金単結晶物体であっ
て、該物体は、ｗｔ％で５．０〜１５．０％コバルト
（Ｃｏ），６．０〜８．０％タングステン（Ｗ），５．
３〜６．３％アルミニウム（Ａｌ），０．８〜２．５％
クロム（Ｃｒ），５．０〜７．０％タンタル（Ｔａ），
０〜１．０％バナジウム（Ｖ），５．０〜７．５％レニ
ウム（Ｒｅ），０〜１．０％チタン（Ｔｉ），０．１〜
１．５％ハフニウム（Ｈｆ），０．５〜３．０％モリブ
デン（Ｍｏ），０〜１．０％ニオブ（Ｎｂ），０〜１
０．０％のＩＩＩ族遷移金属元素又は第２列目及び第３
列目の遷移金属元素であるルテニウム（Ｒｕ），パラジ
ウム（Ｐｄ），プラチナ（Ｐｔ），ロジウム（Ｒｈ），
イリジウム（Ｉｒ），オスミウム（Ｏｓ）を含んだ一群
から任意に選択される１つ以上の元素，０〜０．１％の
イットリウム（Ｙ），ランタン（Ｌａ），スカンジウム
（Ｓｃ），セリウム（Ｃｅ），ランタニド系列又はアク
チニド系列の元素を含んだ一群から任意に選択される１
種以上の元素、及び主要成分であるバランス成分として
のニッケル（Ｎｉ）の組成を有していることを特徴とす
る物体。
【請求項１３】前記物体は、ガスタービンエンジンの
運転に用いられるガスタービンエンジン部品であって、
耐酸化性金属コーティングが外側面に施されていないこ
とを特徴とする請求項１２に記載の物体。
【請求項１４】前記組成が、下記式【数６】で表され（上式中、元素記号は、当該元素のｗｔ％を示
す。）、かつ、Ｐが、４５００以上であることを特徴と
する請求項１２に記載の物体。
【請求項１５】ニッケル基超合金単結晶物体であっ
て、該物体は、ｗｔ％で７．０〜１３．０％コバルト
（Ｃｏ），６．３〜７．３％タングステン（Ｗ），５．
７〜６．３％アルミニウム（Ａｌ），１．０〜２．０％
クロム（Ｃｒ），５．５〜６．５％タンタル（Ｔａ），
０〜０．５％バナジウム（Ｖ），６．０〜７．０％レニ
ウム（Ｒｅ），０〜１．０％チタン（Ｔｉ），０．３〜
０．５％ハフニウム（Ｈｆ），１．５〜２．５％モリブ
デン（Ｍｏ），０〜１．０％ニオブ（Ｎｂ），０〜１
０．０％のＩＩＩ族遷移金属元素又は第２列目及び第３
列目の遷移金属元素であるルテニウム（Ｒｕ），パラジ
ウム（Ｐｄ），プラチナ（Ｐｔ），ロジウム（Ｒｈ），
イリジウム（Ｉｒ），オスミウム（Ｏｓ）を含んだ一群
から任意に選択される１つ以上の元素，０〜０．１％の
イットリウム（Ｙ），ランタン（Ｌａ），スカンジウム
（Ｓｃ），セリウム（Ｃｅ），ランタニド系列又はアク
チニド系列の元素を含んだ一群から任意に選択される１
種以上の元素、及び主要成分であるバランス成分として
のニッケル（Ｎｉ）の組成を有していることを特徴とす
る物体。
【請求項１６】前記物体は、ガスタービンエンジンの
運転に用いられるガスタービンエンジン部品であって、
耐酸化性金属コーティングが外側面に施されていないこ
とを特徴とする請求項１５に記載の物体。
【請求項１７】前記組成が、下記式【数７】で表され（上式中、元素記号は、当該元素のｗｔ％を示
す。）、かつ、Ｐが、４５００以上であることを特徴と
する請求項１５に記載の物体。
【請求項１８】ニッケル基超合金単結晶物体であっ
て、該物体は、ｗｔ％で７．０〜１３．０％コバルト
（Ｃｏ），６．３〜７．３％タングステン（Ｗ），５．
７〜６．３％アルミニウム（Ａｌ），１．０〜１．７５
％クロム（Ｃｒ），５．５〜６．５％タンタル（Ｔ
ａ），０％バナジウム（Ｖ），６．０〜７．０％レニウ
ム（Ｒｅ），０％チタン（Ｔｉ），０．３〜０．５％ハ
フニウム（Ｈｆ），１．５〜２．５％モリブデン（Ｍ
ｏ），０％ニオブ（Ｎｂ），０〜１０．０％のＩＩＩ族
遷移金属元素又は第２列目及び第３列目の遷移金属元素
であるルテニウム（Ｒｕ），パラジウム（Ｐｄ），プラ
チナ（Ｐｔ），ロジウム（Ｒｈ），イリジウム（Ｉ
ｒ），オスミウム（Ｏｓ）を含んだ一群から任意に選択
される１つ以上の元素，０〜０．１％のイットリウム
（Ｙ），ランタン（Ｌａ），スカンジウム（Ｓｃ），セ
リウム（Ｃｅ），ランタニド系列又はアクチニド系列の
元素を含んだ一群から任意に選択される１種以上の元
素、及び主要成分であるバランス成分としてのニッケル
（Ｎｉ）の組成を有していることを特徴とする物体。
【請求項１９】前記物体は、ガスタービンエンジンの
運転に用いられるガスタービンエンジン部品であって、
耐酸化性コーティングが外側面に施されていないことを
特徴とする請求項１８に記載の物体。
【請求項２０】前記組成が、下記式【数８】で表され（上式中、元素記号は、当該元素のｗｔ％を示
す。）、かつ、Ｐが、４５００以上であることを特徴と
する請求項１８に記載の物体。