微量元素添加物。有用的是，使這些合金和合金G比較，其中 合金G類似于這兩種合金，但是不具有鎢或鈮添加物。發(fā)現(xiàn)合金G具有可接受的蠕變-斷 裂壽命。因此，當(dāng)這類合金在其鐵范圍的上端點(diǎn)（~l〇wt. % )時(shí)，元素媽和銀看起來對(duì)懦 變-斷裂壽命具有不利影響。然而，當(dāng)鐵含量較低時(shí)，例如合金I和T，鎢添加物不會(huì)導(dǎo)致不 可接受的蠕變-斷裂壽命。類似地，當(dāng)鐵含量較低時(shí)（合金T)，鈮添加物不會(huì)導(dǎo)致不可接受 的蠕變-斷裂壽命。出于這些原因，當(dāng)鎢或鈮作為微量元素添加物存在時(shí)，本發(fā)明的合金限 于5wt. %的鐵或更低。對(duì)于具有大于5wt. %的鐵的合金來說，應(yīng)當(dāng)控制銀和媽僅為雜質(zhì)水 平（鈮和鎢分別為約〇? 2wt. %和0? 5wt. % )。
[0055] 還如上所述的，合金AA、CC和DD不能滿足蠕變-斷裂要求。合金AA具有低于本 發(fā)明所要求的Mo含量，而所有其它元素均在其可接受的范圍內(nèi)。因此，發(fā)現(xiàn)臨界最低Mo含 量對(duì)于必要的蠕變-斷裂強(qiáng)度為必要的。類似地，合金CC和DD均具有在本發(fā)明范圍之外 的A1含量，而所有其它元素在其可接受的范圍內(nèi)。當(dāng)A1含量在由本發(fā)明所定義的范圍之 外時(shí)，造成低蠕變_斷裂強(qiáng)度的機(jī)制尚不清楚。
[0056] 熱穩(wěn)宙件在1400°F(760°C)下熱暴露100小時(shí)后使用室溫拉伸測(cè)試來測(cè)試實(shí) 驗(yàn)合金的熱穩(wěn)定性?？蓪⒃跓岜┞逗笫覝乩煅由炻实牧浚埩粞诱剐裕┮暈楹辖馃岱€(wěn)定 性的量度。選擇1400°F(760°C)的暴露溫度，因?yàn)樵S多鎳基合金在該溫度范圍附近具有 最低熱穩(wěn)定性。為了具有對(duì)于所關(guān)注應(yīng)用而言可接受的熱穩(wěn)定性，確定大于10%的殘留延 展性為必要的。優(yōu)選地，殘留延展性應(yīng)大于15%。在這里所描述的30種實(shí)驗(yàn)合金中，其中 28種具有17%或更大的殘留延展性，其完全高于優(yōu)選的最小值。合金B(yǎng)B和DD為例外，二 者均具有低于10%的殘留延展性。合金B(yǎng)B具有大于本發(fā)明合金的最大值的Mo含量，而所 有其它元素落在其可接受的范圍內(nèi)。因此，據(jù)認(rèn)為這種高M(jìn)o含量造成不良的熱穩(wěn)定性。類 似地，合金DD具有大于本發(fā)明合金的最大值的A1含量，而所有其它元素落在其可接受的范 圍內(nèi)。因此，認(rèn)為尚A1含量造成不良的熱穩(wěn)定性。
[0057] 表 7
[0058] 熱穩(wěn)定性測(cè)試
[0059]

[0060] 總結(jié)了四種關(guān)鍵性質(zhì)（抗氧化性、可制作性、蠕變-斷裂強(qiáng)度和熱穩(wěn)定性)的測(cè)試 結(jié)果，發(fā)現(xiàn)合金A至N、合金R至X和合金Z(共22種）通過所有四種關(guān)鍵性質(zhì)測(cè)試，并且因 此被認(rèn)為是本發(fā)明的合金。合金Y也被認(rèn)為是本發(fā)明的一部分，其通過了蠕變-斷裂、改進(jìn) CHRT和熱穩(wěn)定性測(cè)試，但是未測(cè)試抗氧化性（根據(jù)本說明書的教導(dǎo)其鋁含量表明合金Y也 會(huì)具有極佳的抗氧化性）。合金〇和DD沒有通過改進(jìn)CHRT測(cè)試，并且因此被確定具有不 充足的可制作性（由于對(duì)應(yīng)變時(shí)效開裂的不良抵抗性）。發(fā)現(xiàn)合金P、Q、AA、CC和DD不滿 足蠕變-斷裂強(qiáng)度要求。合金CC不滿足氧化要求。最后，合金B(yǎng)B和DD不滿足熱穩(wěn)定性要 求。因此，合金〇、P、Q、AA、BB、CC和DD(共7種）不被認(rèn)為是本發(fā)明的合金。在表8中總 結(jié)了這些結(jié)果。另外，與所述實(shí)驗(yàn)合金一起考慮了七種不同的商業(yè)合金。發(fā)現(xiàn)所有七種商 業(yè)合金不能通過一個(gè)或多個(gè)關(guān)鍵性質(zhì)測(cè)試。
[0061] 表 8
[0062] 實(shí)驗(yàn)合金總結(jié)
[0063]

[0064] 可接受的實(shí)驗(yàn)合金包含（以重量百分比計(jì)）：15. 3至19. 9的鉻，9. 7至20.0 的鈷，7. 5至10. 0的鉬，2. 72至3. 78的鋁，少于0. 1最高至10. 4的鐵，0.085至0. 120 的碳，以及微量元素和雜質(zhì)?？山邮艿暮辖疬M(jìn)一步具有范圍為從2. 93至3. 89的Al+O. 56Ti+0. 29Nb+0. 15Ta項(xiàng)值。
[0065] 可能本發(fā)明的最關(guān)鍵方面為元素鋁的非常窄的窗口。在這些合金中需要至少 2. 72wt. %的臨界鋁含量以促進(jìn)形成保護(hù)性氧化鋁皮，這對(duì)于其極佳的抗氧化性是必需的。 然而，如部分地由合金對(duì)于應(yīng)變時(shí)效開裂的抵抗性所定義的，鋁含量必須控制在3. 9wt. % 或更低以維持合金的可制作性。鋁含量的這種小心控制對(duì)于本發(fā)明的合金是必要的。還 發(fā)現(xiàn)窄的鋁窗口對(duì)于這些合金的蠕變強(qiáng)度以及熱穩(wěn)定性是重要的。除了窄的鋁窗口之外， 還存在對(duì)于本發(fā)明至關(guān)重要的其它因素。這些因素包括鈷和鉬添加物，其極大地有助于蠕 變-斷裂強(qiáng)度，即這些合金的關(guān)鍵性質(zhì)。特別地，發(fā)現(xiàn)在這種特定種類的合金中對(duì)于確保足 夠的蠕變強(qiáng)度來說臨界最低含量的鉬為必要的。鉻也因其有助于抗氧化性而為至關(guān)重要 的。某些微量元素添加物可對(duì)本發(fā)明的合金提供顯著益處。這包括碳，其為用于賦予蠕變 強(qiáng)度、晶粒細(xì)化等的關(guān)鍵（且所需）的元素。另外，硼和鋯雖然不需要存在，但因其對(duì)于蠕 變-斷裂強(qiáng)度的有益影響而優(yōu)選存在。同樣地，稀土元素例如釔、鑭、鈰等因其對(duì)于抗氧化 性的有益影響而優(yōu)選存在。最后，雖然本發(fā)明的所有合金均具有高蠕變-斷裂強(qiáng)度，但已發(fā) 現(xiàn)具有鉿和/或鉭添加物的合金具有出乎預(yù)料的顯著的蠕變-斷裂強(qiáng)度。
[0066] 某些元素對(duì)于本發(fā)明的合金滿足四種關(guān)鍵材料性質(zhì)的組合的能力的關(guān)鍵程度藉 由本發(fā)明與Gresham在美國(guó)專利第2, 712, 498號(hào)中所描述的比較來說明，該美國(guó)專利與本 發(fā)明部分一致。在Gresham專利中，描述了寬的元素范圍，其涵蓋了廣闊的組成空間。沒有 嘗試描述具有本發(fā)明所需的四種關(guān)鍵材料性質(zhì)的組合的合金。實(shí)際上，Gresham專利描述 了許多不滿足本發(fā)明要求的合金。例如，商業(yè)263合金由Rolls-RoyceLimited(該專利轉(zhuǎn) 讓于其）開發(fā)且已用于航空航天產(chǎn)業(yè)數(shù)十年。然而，這種合金不具有本發(fā)明所需的極佳的 抗氧化性一如在上文的表2中所示的。此外，Gresham等人沒有教導(dǎo)臨界最低鋁含量對(duì)于 抗氧化性為必要的。另一個(gè)例子為表1中描述的合金DD。這種合金落入Gresham專利的范 圍內(nèi)。然而，這種合金不滿足本發(fā)明的四種要求中的三種：蠕變-斷裂、對(duì)于應(yīng)變時(shí)效開裂 的抵抗性（如通過改進(jìn)CHRT測(cè)試所測(cè)量的）和熱穩(wěn)定性。例如，合金DD不能通過應(yīng)變時(shí) 效開裂要求已于本說明書中示出為鋁含量過高的結(jié)果。Gresham等人沒有教導(dǎo)存在臨界最 大鋁含量（或元素Al、Ti、Nb和Ta的最大組合含量）以避免易受應(yīng)變時(shí)效開裂。第三個(gè)例 子為Gresham沒有描述需要限制最大鉬含量以避免不良熱穩(wěn)定性。簡(jiǎn)言之，Gresham描述 了不滿足本文所描述的四種關(guān)鍵材料性質(zhì)的組合的合金，并且沒有教導(dǎo)關(guān)于組合這四種性 質(zhì)所必要的臨界組成要求（例如包括極窄的可接受的鋁范圍）的任何內(nèi)容。
[0067] 本發(fā)明的合金必須含有（以重量百分比計(jì)）：15至20的鉻，9. 5至20的鈷，7. 25 至10的鉬，2. 72至3. 9的錯(cuò)，最高至0. 15的碳量，以及余量的鎳和雜質(zhì)、微量元素添加物。 主要元素的范圍總結(jié)于表9中。除碳以外，微量元素添加物還可包括鐵、硅、錳、鈦、鈮、鉭、 鉿、鋯、硼、鎢、鎂、鈣以及一種或多種稀土元素（包括但不限于釔、鑭和鈰）。微量元素的可 接受范圍描述于下文并總結(jié)于表10中。
[0068] 表 9
[0069] 主要元素范圍（以wt. %計(jì)）
[0070]
[0071] 元素鈦和鈮可存在，例如用以提供強(qiáng)化，但是由于對(duì)可制作性的某些方面具有不 利影響因而其數(shù)量應(yīng)受到限制。特別地，這些元素的充足可增加合金應(yīng)變時(shí)效開裂的傾向。 如果存在的話，那么鈦應(yīng)當(dāng)限制在不大于〇.75wt. %，并且鈮應(yīng)當(dāng)限制在不大于lwt. %。如 果不作為有意添加物存在，那么鈦和鈮可各自作為最高至約〇. 2wt. %的雜質(zhì)存在。
[0072] 出乎預(yù)料地發(fā)現(xiàn)元素鉿和/或鉭的存在與這些合金中甚至更長(zhǎng)的蠕變-斷裂壽命 相關(guān)。因此，可任選將這一種或兩種元素添加至這些合金以進(jìn)一步改進(jìn)蠕變-斷裂強(qiáng)度。 鉿可以以最高至約lwt. %的含量添加，而鉭可以以最高至約1. 5wt. %的含量添加。為了最 為有效，鉭和鉿含量的總和應(yīng)當(dāng)介于〇. 2wt. %和1. 5wt. %之間。如果不作為有意添加物存 在，那么鉿和鉭可各自作為最高至約0. 2wt. %的雜質(zhì)存在。
[0073] 為了維持可制作性，可存在或不存在的某些元素（特別是鋁、鈦、鈮和鉭）的數(shù)量 應(yīng)當(dāng)以滿足以下的額外關(guān)系（其中元素含量以wt. %計(jì)）的方式受到限制：
[0074] Al+0. 56Ti+0. 29Nb+0. 15Ta^ 3. 9 [1]
[0075] 另外，硼可以以最高至0.015wt. %的少量但有效的痕量含量存在，從而獲得本領(lǐng) 域中已知的某些益處