特許文献1に記載の超塑性加工は、高温に 保持しながらの低歪速度での塑性加工である ので、生産性が低く工業的な実用性は低い。

 一方、特許文献2に記載される熱間鍛造は、 汎用設備にて一般鋼材とほぼ同様の鍛造加工 が可能であるため、生産性が高く実用的であ る。
 しかし、特許文献2に記載されるTiAl基合金� �、熱間鍛造によりラメラ組織粒を析出させ� �高温強度を向上させているが、鋳造TiAl基合� ��に比べてクリープ強度が低く、耐酸化性も� ��十分であった。このため、TiAl基合金の適用 可能温度は650℃以下となっていた。

 本発明は、耐酸化性に優れ、且つ、高温� ��度の高い熱間鍛造TiAl基合金及びその製造方 法を提供することを目的とする。

 上記課題を解決するために、本発明は、Al:( 40+a)原子%と、Nb:b原子%とを含有し、残部がTi� �び不可避的不純物からなるTiAl基合金であっ� ��、前記a及びbが以下の式(1)及び(2):
   0≦a≦2   (1)
   3+a≦b≦7+a   (2)
を満たすTiAl基合金を提供する。

 また、本発明は、Al:(40+a)原子%と、Nb:b原子%� ��を含有し、更にV:c原子%、Cr:d原子%、及びMo:e 原子%から選択される1種以上の元素を含有し� ��残部がTi及び不可避的不純物からなるTiAl基� ��金であって、前記a乃至eが以下の式(3)乃至(9 ):
   0≦a≦2   (3)
   3+a≦b+1.0c+1.8d+3.8e≦7+a   (4)
   b≧2   (5)
   c≧0   (6)
   d≧0   (7)
   e≧0   (8)
   c+d+e>0   (9)
を満たすTiAl基合金を提供する。

 Al含有量が高くなると高温強度は向上す� �。しかし、Al含有量が高いと、高温での変形 能に優れるβ相が析出しない、あるいは、析� ��温度域が高いために、鍛造性が悪くなる。� ��発明のTiAl基合金は、汎用の鍛造設備で実現 可能な温度範囲の高温でα相とβ相の2相領域� ��なる温度領域を有し、この温度領域での熱� ��鍛造が可能である。本発明のTiAl基合金は、 β相安定化元素としてNbを上記範囲で含有し� �Al含有量が40原子%以上42原子%以下と従来のTiA l基合金よりも低くすることにより、鍛造性� �維持しつつ高い高温強度を有する。また、Nb を添加することにより、従来の熱間鍛造TiAl� �合金よりも耐酸化性を向上させることが可� �となる。

 V,Cr及びMoは、Nbと同様にβ相を形成させや すく、TiAl基合金の鍛造性を向上させる効果� �高い元素である。Nbの他にV,Cr及びMoから選択 される1種以上の元素を上記の割合で含有す� �ことで、鍛造性に優れたTiAl基合金となる。� ��に、Vは高温での引張強度向上に寄与する。 Crは、TiAl基合金の変形抵抗を低下させる。Mo� ��クリープ強度向上に寄与する。V,Cr及びMoか� ��選択される1種以上の元素を含有することに より、合金性能を更に向上させることが可能 となる。

 上記発明において、TiAl基合金が、α ₂ 相とγ相とが交互に積層されたラメラ粒が配� ��してなる金属組織を有することが好ましい� ��ラメラ粒が配列した金属組織を有すること� ��、高温強度の高いTiAl基合金となる。

 本発明は、Al:(40+a)原子%と、Nb:b原子%とを含� ��し、残部がTi及び不可避的不純物からなるTi Al基合金素材であって、前記a及びbが以下の� �(1)及び(2):
   0≦a≦2   (1)
   3+a≦b≦7+a   (2)
を満たすTiAl基合金素材を、(α+β)相の平衡温� ��領域内の保持温度に保持する工程と、該保� ��温度に保持したTiAl基合金素材を、所定の最 終加工温度まで冷却しながら高速塑性加工す る工程とを備えるTiAl基合金の製造方法を提� �する。

 また、本発明は、Al:(40+a)原子%と、Nb:b原子%� ��を含有し、更にV:c原子%、Cr:d原子%、及びMo:e 原子%から選択される1種以上の元素を含有し� ��残部がTi及び不可避的不純物からなるTiAl基� ��金素材であって、前記a乃至eが以下の式(3)� �至(9):
   0≦a≦2   (3)
   3+a≦b+1.0c+1.8d+3.8e≦7+a   (4)
   b≧2   (5)
   c≧0   (6)
   d≧0   (7)
   e≧0   (8)
   c+d+e>0   (9)
を満たすTiAl基合金素材を、(α+β)相の平衡温� ��領域内の保持温度に保持する工程と、該保� ��温度に保持したTiAl基合金素材を、所定の最 終加工温度まで冷却しながら高速塑性加工す る工程とを備えるTiAl基合金の製造方法を提� �する。

 上記組成のTiAl基合金は、高温において(α +β)相の平衡領域を有するとともに、V,Cr及びM oから選択される1種以上の元素及びNbを含有� �るので、β相が安定して析出する。TiAl基合� �素材を(α+β)相の平衡温度領域保持して、高� ��変形能の高いβ相が安定して存在する状態� �、高速にて塑性加工を施すので、加工性が� �好である。また、(α+β)相の平衡温度領域の� ��持温度から最終加工温度まで冷却する間に� ��速塑性加工を施すことにより、合金中に歪� ��が多数導入される。この歪みを起点として� ��的再結晶が誘起され、最終的に微細なラメ� ��粒が配列する金属組織が形成される。この� ��メラ粒が存在する金属組織とすることで、T iAl基合金は高い高温強度を示す。

 上記発明において、前記保持温度が、1150 ℃以上1350℃以下であれば、金属組織内に(α+� �)相が安定して析出させることができる。

 上記発明において、前記最終加工温度が� ��1150℃以上であれば、高速塑性加工が可能な 高い変形能を維持できる。1150℃未満である� �、変形能が低下してTiAl基合金素材に割れが� ��生する恐れがある。

 上記発明において、前記高速塑性加工と� ��て鍛造法を用いることができる。

 上記のTiAl基合金を用いた動翼は、高温強 度と耐酸化性に優れ、650℃以上での使用に耐 え得る動翼となる。

 本発明によれば、高温強度と耐酸化性が� ��く、鍛造性に優れたTiAl基合金とすることが できる。本発明のTiAl基合金を用いた動翼は� �高温強度と耐酸化性に優れるため、650℃以� �の使用環境においても適用可能である。ま� �、鍛造性が良好であるため、短時間での成� �が可能である。