JP2001071410A - Composite material and manufacture thereof - Google Patents

Composite material and manufacture thereof

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JP2001071410A
JP2001071410A JP25074599A JP25074599A JP2001071410A JP 2001071410 A JP2001071410 A JP 2001071410A JP 25074599 A JP25074599 A JP 25074599A JP 25074599 A JP25074599 A JP 25074599A JP 2001071410 A JP2001071410 A JP 2001071410A
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alloy
powder
composite
composite material
ceramic
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Takahiro Hamada
孝浩 浜田
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Toshiba Corp
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To enhance oxidation resistance and heat resistance without use of an anti-oxidation coating by joining an alloy and a ceramic dispersed/reinforced alloy together through an alloy foil. SOLUTION: First alloy powder 3 and ceramic powder 4 are compounded by a mechanical alloying treatment to obtain composite powder 5. Further, the composite powder 5 and an alloy 7 not containing a ceramic with an alloy foil 6 as an insert material sandwiched in between are sealed in a metallic pipe 8 and are subjected to a HIP method to obtain a monolithic composite material 9. In addition, the composite material 9 is stable even in the high temperature region because ceramic particles dispersed in a metallic matrix are not dissolved as solids in the metallic matrix and therefore, is a highly reliable material in terms of oxidation resistance and heat resistance. Thus a stress generated by the difference in thermal expansion between the alloy 7 and a ceramic dispersed/reinforced alloy is absorbed by the alloy foil 6, so that the joined part is not separated and the composite material 9 obtained shows an outstanding joining strength.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、合金とセラミック
分散強化型合金とからなる複合材料及びその製造方法に
関し、特に高温化が進むガスタービン用シュラウドセグ
メント等の高温部品用材料として好適な複合材料及びそ
の製造方法に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a composite material comprising an alloy and a ceramic dispersion-strengthened alloy and a method for producing the same, and more particularly to a composite material suitable as a material for high-temperature components such as a shroud segment for a gas turbine whose temperature is increasing. And a method of manufacturing the same.

【0002】[0002]

【従来の技術】発電用ガスタービンにおいては、ガスタ
ービン燃焼器出口ガス温度が高いほど発電効率が向上す
るため、ガスタービン入口温度の高温化が推進されてい
る。
2. Description of the Related Art In a power generation gas turbine, the higher the gas temperature at the gas turbine combustor outlet, the higher the power generation efficiency.

【0003】しかし、このような高温化はガスタービン
を構成する動・静翼、燃焼器等の部品にとって極めて過
酷な環境となっており、これらの部品の強度低下、腐食
及び酸化の発生が問題となっている。
[0003] However, such a high temperature is an extremely severe environment for components such as moving and stationary blades and a combustor that constitute a gas turbine, and there is a problem that the strength of these components is reduced, and corrosion and oxidation are generated. It has become.

【0004】現在、ガスタービンを構成する動・静翼、
燃焼器等の部品に適用されているNi基超合金は、γ′
析出相を強化因子としているが、γ′相が安定して存在
できるのは1000℃以下であるため、Ni基超合金の
使用温度は1000℃以下に制限されている。
At present, moving and stationary blades constituting a gas turbine,
Ni-base superalloys applied to components such as combustors are γ '
Although the precipitated phase is used as a strengthening factor, the usable temperature of the Ni-base superalloy is limited to 1000 ° C. or lower because the γ ′ phase can be stably present at 1000 ° C. or lower.

【0005】そこで、高温でも安定なセラミック粒子を
合金中に分散導入することによって、マトリックス金属
の融点近い高温まで優れた強度を有する酸化物分散強化
型(以下、ODS=Oxide Dispersion Strengthed )合金の
開発・研究が検討されている。
[0005] Therefore, development of an oxide dispersion-strengthened (ODS) alloy having excellent strength up to a high temperature close to the melting point of the matrix metal by dispersing and introducing ceramic particles that are stable even at a high temperature into the alloy.・ Research is being considered.

【0006】ガスタービン用シュラウドセグメントを例
に挙げると、現在の1100℃〜1300℃級ガスター
ビンでは、第1段シュラウドセグメント基材温度が約8
00℃近くとなり、従来のFe基合金では耐酸化性、耐
熱性に問題があった。
Taking a shroud segment for a gas turbine as an example, in a current 1100 ° C. to 1300 ° C. class gas turbine, the first stage shroud segment base material temperature is about 8
The temperature was close to 00 ° C., and the conventional Fe-based alloy had problems in oxidation resistance and heat resistance.

【0007】そこで、耐熱性に優れたNi基鋳造合金で
構成されたガスタービン用シュラウドセグメントが、特
願平4-202313号公報に掲載された。
A gas turbine shroud segment made of a Ni-base cast alloy having excellent heat resistance has been disclosed in Japanese Patent Application No. 4-202313.

【0008】図13は、上記公報に記載された従来技術
のガスタービン用シュラウドセグメントの製造方法を示
したものである。上記公報記載の発明は、Ni:20〜
40%、Cr:20〜35%、C:0.15〜0.35
%、Si:0.2〜2%、Mn:0.4〜1.5%及び
残部がFeからなる基本組成を有するシュラウドセグメ
ント用鋳造基材1を作製し、機械加工によって耐熱性に
優れたガスタービン用シュラウドセグメント2を作製す
るものである。
FIG. 13 shows a method of manufacturing a shroud segment for a gas turbine according to the prior art described in the above publication. The invention described in the above publication is characterized by Ni:
40%, Cr: 20-35%, C: 0.15-0.35
%, Si: 0.2 to 2%, Mn: 0.4 to 1.5%, and a cast base 1 for a shroud segment having a basic composition consisting of the balance of Fe and having excellent heat resistance by machining. This is for producing a shroud segment 2 for a gas turbine.

【0009】[0009]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、Ni基
鋳造合金製の高温部品では、耐酸化性に問題がある。代
表的なNi基精鋳合金について、大気中で高温酸化試験
を行った結果、基材表面が酸化によって大きく減肉する
ことが明らかとなっている。
However, high-temperature components made of a Ni-base cast alloy have a problem in oxidation resistance. As a result of performing a high-temperature oxidation test on a representative Ni-based cast alloy in the air, it has been clarified that the base material surface is greatly reduced in thickness by oxidation.

【0010】例えば、シュラウドセグメント表面が減肉
した場合、ガスタービン出力が低下するため、上記Ni
基鋳造合金製のような高温酸化及び高温腐食が激しい基
材をガスタービン用シュラウドセグメントに適用するこ
とは好ましくない。
For example, when the shroud segment surface is reduced in thickness, the output of the gas turbine is reduced.
It is not preferable to apply a base material having high temperature oxidation and high temperature corrosion, such as a base cast alloy, to the gas turbine shroud segment.

【0011】現在、耐酸化コーティングの適用も検討さ
れているが、実機運転中にシュラウドセグメントと動翼
が接触した時に、コーティング材が剥離・欠損する場合
があるため、耐酸化コーティングを用いることは好まし
くない。
At present, the application of an oxidation-resistant coating is also being studied. However, when the shroud segment comes into contact with the moving blade during operation of the actual machine, the coating material may be peeled off or chipped. Not preferred.

【0012】また、将来的にはガスタービンの効率化の
ため運用温度を上昇させることが考えられ、さらに基材
温度が上昇するものと予測される。Ni基鋳造合金の多
くはγ′析出相を強化因子としているが、900℃以上
の高温になるとγ′相が安定して存在できなくなり著し
い強度低下が生じると考えられる。従って、将来的なガ
スタービン用高温部品にNi基鋳造合金を適用すること
は難しく、前述したようなODS合金を適用することが
考えられる。
In the future, it is conceivable to raise the operating temperature in order to increase the efficiency of the gas turbine, and it is expected that the temperature of the base material will further increase. Many Ni-based cast alloys use the γ 'precipitated phase as a strengthening factor. However, when the temperature becomes 900 ° C. or higher, the γ' phase cannot be stably present, and it is considered that a remarkable decrease in strength occurs. Therefore, it is difficult to apply a Ni-based casting alloy to future high-temperature components for gas turbines, and it is conceivable to apply the ODS alloy as described above.

【0013】しかし、ODS合金は非常に高価であるこ
とから、ODS合金単体でガスタービン用高温部品を作
製することは経済的に困難である。また、安価なセラミ
ックを含まないODS合金を、溶接などにより複合化し
て部品を作製する方法も考えられるが、電子ビーム溶接
(EB)溶接やTIG溶接のように、素材の溶融を伴う
接合を施した場合、接合部において強化因子である金属
酸化物とマトリクス金属とが遊離してしまうために、接
合部の強度が著しく低下してしまう。
However, since the ODS alloy is very expensive, it is economically difficult to manufacture a high-temperature component for a gas turbine using the ODS alloy alone. In addition, it is conceivable to produce parts by combining inexpensive ODS alloys that do not contain ceramics by welding or the like. However, joining such as fusion with the material, such as electron beam welding (EB) welding or TIG welding, is considered. In such a case, the metal oxide and the matrix metal, which are reinforcing factors, are separated from each other at the joint, so that the strength of the joint significantly decreases.

【0014】また、セラミックを含まない合金とODS
合金では、熱膨張係数の差が大きいため密着性が悪く、
高温での使用時に割れ等が発生する場合がある。
An alloy containing no ceramic and an ODS
Alloys have poor adhesion due to the large difference in coefficient of thermal expansion.
Cracks may occur when used at high temperatures.

【0015】本発明は、このような課題に対処するため
になされたものであり、耐酸化コーティングを必要とせ
ず、優れた耐酸化性及び耐熱性を有する複合材料及びそ
の製造方法に関するのもであり、特に高温特性に優れた
ガスタービン用シュラウドセグメント等の高温部品用複
合材料及びその製造方法の提供を目的としている。
The present invention has been made in order to solve such problems, and relates to a composite material which does not require an oxidation-resistant coating and has excellent oxidation resistance and heat resistance, and a method for producing the same. In particular, an object of the present invention is to provide a composite material for a high-temperature component such as a shroud segment for a gas turbine, which has excellent high-temperature characteristics, and a method for producing the same.

【0016】[0016]

【課題を解決するための手段】本発明の複合材料は、合
金とセラミック分散強化型合金とが合金箔を介して接合
されていることを特徴とするものである。
The composite material according to the present invention is characterized in that the alloy and the ceramic dispersion strengthened alloy are joined via an alloy foil.

【0017】このときセラミック分散強化型合金は、A
2 3 及びY2 3 のうちの少なくとも1種を含有し
ていることが好ましい。また、セラミック分散強化型合
金は、主としてFe又はNiからなることが好ましい。
At this time, the ceramic dispersion strengthened alloy is A
It preferably contains at least one of l 2 O 3 and Y 2 O 3 . Further, it is preferable that the ceramic dispersion strengthened alloy is mainly made of Fe or Ni.

【0018】さらに、本発明に用いられる合金箔は主と
してNi、Cu、Al又はAuのいずれか1種からなる
ものであることが好ましい。
Further, it is preferable that the alloy foil used in the present invention is mainly composed of any one of Ni, Cu, Al and Au.

【0019】本発明の複合材料の製造方法は、複合化用
合金粉末とセラミック粉末とを機械的合金化処理により
複合化して複合粉末を作製する工程と、金属管内に合金
と前記複合粉末とを合金箔を介して設置し、HIP法
(hot isostatic pressing)により一体化させる工程と
からなることを特徴とするものである。
The method for producing a composite material according to the present invention comprises the steps of: preparing a composite powder by compounding an alloy powder for composite use and a ceramic powder by mechanical alloying; and placing the alloy and the composite powder in a metal tube. A step of disposing them via an alloy foil and integrating them by a hot isostatic pressing (HIP) method.

【0020】また、本発明の複合材料の製造方法は複合
化用合金粉末とセラミック粉末とを機械的合金化処理に
より複合化して複合粉末を作製する工程と、金属管内に
合金粉末と前記複合粉末とを合金箔を介して設置し、H
IP法(hot isostatic pressing )により一体化させ
る工程とからなることを特徴とするものである。
Further, the method for producing a composite material according to the present invention comprises the steps of preparing a composite powder by compounding an alloy powder for composite use and a ceramic powder by a mechanical alloying treatment, and placing the alloy powder and the composite powder in a metal tube. Is set through an alloy foil, and H
And a step of integrating by an IP method (hot isostatic pressing).

【0021】このとき、合金箔を介して設置される合金
粉末及び複合粉末は、金属管の軸方向と平行、垂直又は
円周方向に層状に設置されることが好ましい。
At this time, the alloy powder and the composite powder provided via the alloy foil are preferably provided in layers in a direction parallel, perpendicular or circumferential to the axial direction of the metal tube.

【0022】また、本発明の複合材料の製造方法は複合
化用合金粉末とセラミック粉末とを機械的合金化処理に
より複合化して複合粉末を作製する工程と、金属容器内
に合金粉末と前記複合粉末とを合金箔を介して真空封入
し、熱間押出し法を用いて一体化させる工程とからなる
ことを特徴とするものである。
Further, the method for producing a composite material according to the present invention comprises a step of preparing a composite powder by compounding an alloy powder for composite and a ceramic powder by mechanical alloying, and a step of preparing the composite powder in a metal container. And vacuum-encapsulating the powder and the alloy via an alloy foil, and integrating them using a hot extrusion method.

【0023】このとき、合金箔を介して真空封入される
前記合金粉末及び前記複合粉末は、前記金属容器の押出
し方向と平行、垂直又は外周方向に層状に挿入されるこ
とが好ましい。
At this time, it is preferable that the alloy powder and the composite powder, which are vacuum-sealed through the alloy foil, are inserted in layers in a direction parallel to, perpendicular to, or in the outer peripheral direction of the metal container in the extrusion direction.

【0024】このような本発明の複合材料の製造方法に
おいては、セラミック粉末は主としてAl2 3 及びY
2 3 等から選ばれる少なくとも1種の酸化物からなる
ことが好ましい。
In the method for producing a composite material according to the present invention, the ceramic powder is mainly composed of Al 2 O 3 and Y.
It is preferable that it be made of at least one oxide selected from 2 O 3 and the like.

【0025】また、複合化用合金粉末としては、主とし
てFe又はNiからなるものを用いることが好ましい。
It is preferable to use an alloy powder mainly composed of Fe or Ni as the composite alloy powder.

【0026】さらに、合金箔としては、主としてNi、
Cu、Al又はAuのいずれか1種からなるものを用い
ることが好ましい。
Further, alloy foils mainly include Ni,
It is preferable to use any one of Cu, Al and Au.

【0027】上記したような本発明の複合材料又は複合
材料の製造方法は、例えばガスタービン用シュラウドセ
グメント、ガスタービン用動・静翼の製造に用いられる
ことが好ましい。
The composite material of the present invention or the method for producing a composite material as described above is preferably used for producing, for example, a shroud segment for a gas turbine and a moving / static blade for a gas turbine.

【0028】本発明の複合材料は、合金とセラミック分
散強化型合金とが合金箔を介して接合されているため、
合金とセラミック分散強化型合金との熱膨張の差により
発生する応力を合金箔が吸収し、接合部での剥離等が起
こらず接合強度に優れるものである。また、本発明の複
合材料では、セラミックス粒子が金属マトリックスに固
溶しないため、高温領域においても非常に安定であり、
耐酸化性及び耐熱性に優れるものである。さらに、本発
明の複合材料は合金とセラミック分散強化型合金とから
なるものであり、従来のセラミック分散強化型合金のみ
からなるものに比較して安価に製造することが可能とな
る。
In the composite material of the present invention, since the alloy and the ceramic dispersion strengthened alloy are joined via an alloy foil,
The alloy foil absorbs the stress generated due to the difference in thermal expansion between the alloy and the ceramic dispersion strengthened alloy, and does not cause peeling or the like at the joint, and has excellent joint strength. Further, in the composite material of the present invention, since the ceramic particles do not form a solid solution in the metal matrix, they are very stable even in a high temperature region,
It has excellent oxidation resistance and heat resistance. Furthermore, the composite material of the present invention is composed of an alloy and a ceramic dispersion strengthened alloy, and can be manufactured at a lower cost than a conventional material composed of only a ceramic dispersion strengthened alloy.

【0029】このような複合材料に用いられるセラミッ
ク分散強化型合金は、金属マトリックスに固溶しないA
2 3 又はY2 3 等の酸化物セラミックを含有する
ことで、溶融温度付近の超高温においても十分な高温強
度を維持し、耐酸化性、耐熱性等を向上させることがで
きる。
The ceramic dispersion-strengthened alloy used for such a composite material has an A which does not form a solid solution
By containing an oxide ceramic such as l 2 O 3 or Y 2 O 3 , sufficient high-temperature strength can be maintained even at an extremely high temperature near the melting temperature, and oxidation resistance and heat resistance can be improved.

【0030】また、セラミック分散強化型合金を主とし
てFeからなるものとすることで、高温での耐酸化性を
向上させ、かつ低コスト化が可能となる。また、セラミ
ック分散強化型合金を主としてNiからなるものとする
ことで、高温強度を向上させることができる。従って、
これらのものを適切に使用することによって、機器の使
用環境や要求特性を満足する複合材料を提供することが
できる。
Further, by making the ceramic dispersion strengthened alloy mainly composed of Fe, the oxidation resistance at high temperatures can be improved and the cost can be reduced. In addition, when the ceramic dispersion strengthened alloy is mainly composed of Ni, the high-temperature strength can be improved. Therefore,
By properly using these materials, it is possible to provide a composite material that satisfies the use environment and required characteristics of the device.

【0031】このような複合材料に用いられる合金箔と
して、変形性に優れる主としてNi、Cu、Al又はA
uからなる合金を用いることによって、接合部のミクロ
な凹凸を埋め接合部の密着性を高め、複合材料の接合強
度向上が可能となる。
As an alloy foil used for such a composite material, Ni, Cu, Al or A having excellent deformability is mainly used.
By using an alloy made of u, it is possible to fill the micro unevenness of the joint and to enhance the adhesion of the joint, thereby improving the joint strength of the composite material.

【0032】本発明の複合材料の製造方法は、例えば金
属管内に合金と複合粉末とを合金箔を介して設置し、H
IP法(hot isostatic pressing)により一体化するた
め、素材の溶融を伴う溶接などを必要せず、セラミック
を含む複合粉末とセラミックを含まない合金との接合強
度を向上させることができる。また、変形性に優れる合
金箔を用いることにより、被接合部のミクロな凹凸が埋
められるので、接合部の密着性をより向上させた複合材
料を提供することができる。
In the method for producing a composite material of the present invention, for example, an alloy and a composite powder are placed in a metal tube via an alloy foil,
Since the integration is performed by the IP method (hot isostatic pressing), the joining strength between the composite powder containing ceramic and the alloy not containing ceramic can be improved without the necessity of welding accompanied by melting of the material. In addition, by using the alloy foil having excellent deformability, the micro unevenness of the portion to be joined is filled, so that a composite material with further improved adhesion at the joint can be provided.

【0033】また、本発明の複合材料の製造方法は、例
えば金属管内に合金粉末と複合粉末とを合金箔を介して
設置し、HIP法(hot isostatic pressing)により一
体化するため、素材の溶融を伴う溶接などを必要とせ
ず、セラミックを含む複合粉末とセラミックを含まない
合金との接合強度を向上させることができる。また、変
形性に優れる合金箔を用いることにより、被接合部のミ
クロな凹凸が埋められるので、接合部の密着性をより向
上させた複合材料を提供することができる。
In the method for producing a composite material of the present invention, for example, an alloy powder and a composite powder are placed in a metal tube via an alloy foil and integrated by a hot isostatic pressing (HIP) method. Therefore, the bonding strength between the composite powder containing ceramic and the alloy not containing ceramic can be improved without the need for welding or the like. In addition, by using an alloy foil having excellent deformability, the micro unevenness of the portion to be joined is filled, so that it is possible to provide a composite material in which the adhesion of the joining portion is further improved.

【0034】さらに、本発明の複合材料の製造方法は金
属容器内に合金粉末と前記複合粉末とを合金箔を介して
真空封入し、熱間押出し法を用いて一体化させることに
よって、HIP法(hot isostatic pressing)を用いた
製造方法よりも経済的に有利に複合材料を作製すること
ができる。
Further, in the method for producing a composite material according to the present invention, the alloy powder and the composite powder are vacuum-enclosed in a metal container through an alloy foil, and are integrated by hot extrusion to thereby form a HIP method. (Hot isostatic pressing) The composite material can be produced more economically than the production method using hot isostatic pressing.

【0035】このような本発明の複合材料の製造方法に
おいては、金属マトリックスに固溶しないAl2 3
2 3 等の酸化物をセラミック粉末として用いること
で、溶融温度付近の超高温においても十分な高温強度を
維持することができる。
In the method for producing a composite material according to the present invention, Al 2 O 3 , which does not form a solid solution in the metal matrix,
By using an oxide such as Y 2 O 3 as the ceramic powder, sufficient high-temperature strength can be maintained even at an extremely high temperature near the melting temperature.

【0036】また、主としてFeからなる複合化用合金
粉末を用いることによって、高温での耐酸化性を向上さ
せることができ、かつ低コスト化できる。さらに、主と
してNiからなる複合化用合金粉末を用いることによっ
て、高温強度を向上させることができる。従って、これ
らのものを適切に使用することによって、機器の使用環
境や要求特性を満足する複合材料を提供することができ
る。
Further, by using a composite alloy powder mainly composed of Fe, the oxidation resistance at high temperatures can be improved and the cost can be reduced. Further, by using a composite alloy powder mainly composed of Ni, the high-temperature strength can be improved. Therefore, by appropriately using these materials, it is possible to provide a composite material that satisfies the use environment and required characteristics of the device.

【0037】本発明の複合材料の製造方法においては、
合金箔として変形性に優れる主としてNi、Cu、Al
又はAuからなる合金を用いることによって、被接合部
のミクロな凹凸を埋め、接合部の密着性を向上させ、接
合強度に優れる複合材料を作製することができる。
In the method for producing a composite material of the present invention,
Mainly Ni, Cu, Al with excellent deformability as alloy foil
Alternatively, by using an alloy made of Au, it is possible to fill the micro unevenness of the portion to be bonded, improve the adhesion of the bonded portion, and produce a composite material having excellent bonding strength.

【0038】本発明の複合材料又は複合材料の製造方法
を用いてガスタービン用シュラウドセグメント等を作製
することによって、耐酸化性、耐熱性に優れるものを作
製することができる。また、本発明では素材の溶融を伴
う溶接などを必要としないことから、セラミックを含む
合金とセラミックを含まない合金との接合部での強度低
下を抑制することができる。さらに、インサート材であ
る合金箔が容易に変形可能なため、被接合部のミクロな
凹凸を埋めることができ、接合部の密着性に優れるガス
タービン用シュラウドセグメント等を作製することがで
きる。
By producing a shroud segment for a gas turbine or the like using the composite material or the method for producing a composite material of the present invention, a material having excellent oxidation resistance and heat resistance can be produced. Further, in the present invention, since welding or the like accompanied by melting of the material is not required, it is possible to suppress a decrease in strength at a joint between an alloy containing ceramic and an alloy not containing ceramic. Further, since the alloy foil as the insert material can be easily deformed, it is possible to fill the micro unevenness of the portion to be joined, and to produce a shroud segment for a gas turbine having excellent adhesion at the joint.

【0039】[0039]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て説明する。
Embodiments of the present invention will be described below.

【0040】[第1の実施の形態]本実施の形態におい
ては、合金と複合粉末とを合金箔を用いて一体化する方
法の一例について説明する。
[First Embodiment] In the present embodiment, an example of a method of integrating an alloy and a composite powder using an alloy foil will be described.

【0041】図1は本実施の形態における複合材料の作
製方法を示したものである。
FIG. 1 shows a method for manufacturing a composite material according to this embodiment.

【0042】合金粉末3及びセラミック粉末4を機械的
合金化処理を施すことによって複合化し複合粉末5を作
製する。さらに、インサート材である合金箔6を間に介
して上記複合粉末5とセラミックを含まない合金7とを
金属管8に封入した後、HIP法を施すことによって、
一体化した複合材料9を作製する。
The alloy powder 3 and the ceramic powder 4 are compounded by subjecting them to a mechanical alloying treatment to produce a composite powder 5. Furthermore, after enclosing the composite powder 5 and the ceramic-free alloy 7 in a metal tube 8 via an alloy foil 6 as an insert material, a HIP method is performed.
An integrated composite material 9 is produced.

【0043】本実施の形態によれば、金属マトリックス
中に分散させたセラミック粒子が、金属マトリクスに固
溶しないため、高温度域においても安定であり、耐酸化
性及び耐熱性に優れた複合材料9を提供することができ
る。
According to the present embodiment, since the ceramic particles dispersed in the metal matrix do not form a solid solution in the metal matrix, the composite material is stable even in a high temperature range and has excellent oxidation resistance and heat resistance. 9 can be provided.

【0044】また、本実施の形態によれば、合金とセラ
ミック分散強化型合金との熱膨張の差により発生する応
力を合金箔が吸収するため、接合部での剥離等が起こら
ず接合強度に優れた複合材料9を提供することができ
る。
Further, according to the present embodiment, since the alloy foil absorbs the stress generated due to the difference in thermal expansion between the alloy and the ceramic dispersion strengthened alloy, peeling at the joint does not occur and the joint strength is improved. An excellent composite material 9 can be provided.

【0045】さらに、本複合材料9は、素材の溶融を伴
う溶接などを必要としないことから、複合粉末5と合金
7との接合部の強度低下を抑制することができる。ま
た、インサート材である合金箔6は非常に変形し易く、
被接合部のミクロな凹凸が埋められるので、接合部の密
着性が良好な複合材料9を作製することができる。
Further, since the present composite material 9 does not require welding or the like accompanied by melting of the material, it is possible to suppress a decrease in the strength of the joint between the composite powder 5 and the alloy 7. Also, the alloy foil 6 as an insert material is very easily deformed,
Since the micro unevenness of the portion to be joined is filled, a composite material 9 having good adhesion at the portion to be joined can be manufactured.

【0046】[第2の実施の形態]本実施の形態におい
ては、合金粉末と複合化粉末とを合金箔を介して一体化
する一例について説明する。
[Second Embodiment] In this embodiment, an example in which an alloy powder and a composite powder are integrated via an alloy foil will be described.

【0047】図2は本実施の形態における複合材料の作
製方法を示したものである。
FIG. 2 shows a method for manufacturing a composite material according to the present embodiment.

【0048】複合化用合金粉末3及びセラミック粉末4
を機械的合金化処理を施すことによって複合化し複合粉
末5を作製する。さらに、インサート材である合金箔6
を間に介して上記複合粉末5とセラミックを含まない合
金粉末10とを金属管8に封入した後、HIP法を施す
ことによって一体化した複合材料9を作製する。
The composite alloy powder 3 and the ceramic powder 4
Are subjected to a mechanical alloying process to produce a composite powder 5. Furthermore, alloy foil 6 as an insert material
After the composite powder 5 and the alloy powder 10 containing no ceramic are enclosed in the metal tube 8 with the intermediary of the above, the HIP method is performed to produce an integrated composite material 9.

【0049】本実施の形態によれば、金属マトリックス
中に分散させたセラミック粒子が、金属マトリクスに固
溶しないため、高温度域においても安定であり、耐酸化
性及び耐熱性に優れた複合材料9を提供することができ
る。
According to the present embodiment, since the ceramic particles dispersed in the metal matrix do not form a solid solution in the metal matrix, the composite material is stable even in a high temperature range and has excellent oxidation resistance and heat resistance. 9 can be provided.

【0050】また、本実施の形態によれば、合金とセラ
ミック分散強化型合金との熱膨張の差により発生する応
力を合金箔が吸収するため、接合部での剥離等が起こら
ず接合強度に優れた複合材料9を提供することができ
る。
According to the present embodiment, the alloy foil absorbs the stress generated due to the difference in thermal expansion between the alloy and the ceramic dispersion strengthened alloy. An excellent composite material 9 can be provided.

【0051】さらに、本複合材料9は、素材の溶融を伴
う溶接などを必要としないことから、複合粉末5と合金
7との接合部の強度低下を抑制することができる。ま
た、インサート材である合金箔6は非常に変形し易く、
被接合部のミクロな凹凸が埋められるので、接合部の密
着性が良好な複合材料9を作製することができる。
Further, since the present composite material 9 does not require welding or the like accompanied by melting of the raw material, it is possible to suppress a decrease in the strength of the joint between the composite powder 5 and the alloy 7. Also, the alloy foil 6 as an insert material is very easily deformed,
Since the micro unevenness of the portion to be joined is filled, a composite material 9 having good adhesion at the portion to be joined can be manufactured.

【0052】[第3の実施の形態]本実施の形態におい
ては、合金粉末と複合粉末とを合金箔を介して接合する
際に押出し法を用いた場合の一例を示したものである。
[Third Embodiment] In this embodiment, an example is shown in which an extrusion method is used when joining an alloy powder and a composite powder via an alloy foil.

【0053】図3は本実施の形態における複合材料の作
製方法を示したものである。
FIG. 3 shows a method of manufacturing a composite material according to the present embodiment.

【0054】合金粉末3及びセラミック粉末4を機械的
合金化処理を施すことによって複合化し複合粉末5を作
製する。さらに、インサート材である合金箔6を間に介
して上記複合粉末5とセラミックを含まない合金粉末1
0とを金属容器11に封入した後、熱間押出し法によ
り、一体化した複合材料9を作製する。
The alloy powder 3 and the ceramic powder 4 are compounded by subjecting them to a mechanical alloying process to produce a composite powder 5. Further, the composite powder 5 and the ceramic-free alloy powder 1 are inserted through an alloy foil 6 as an insert material.
After enclosing 0 in a metal container 11, an integrated composite material 9 is produced by hot extrusion.

【0055】本実施の形態によれば、金属マトリックス
中に分散させたセラミック粒子が、金属マトリクスに固
溶しないため、高温度域においても安定であり、耐酸化
性及び耐熱性に優れた複合材料9を提供することができ
る。
According to the present embodiment, since the ceramic particles dispersed in the metal matrix do not form a solid solution in the metal matrix, the composite material is stable even in a high temperature range and has excellent oxidation resistance and heat resistance. 9 can be provided.

【0056】また、本実施の形態によれば、合金とセラ
ミック分散強化型合金との熱膨張の差により発生する応
力を合金箔が吸収するため、接合部での剥離等が起こら
ず接合強度に優れた複合材料9を提供することができ
る。
Further, according to the present embodiment, since the alloy foil absorbs the stress generated due to the difference in thermal expansion between the alloy and the ceramic dispersion strengthened alloy, the joint strength is improved without peeling at the joint. An excellent composite material 9 can be provided.

【0057】さらに、本複合材料9は、素材の溶融を伴
う溶接などを必要としないことから、複合粉末5と合金
7との接合部の強度低下を抑制することができる。ま
た、インサート材である合金箔6は非常に変形し易く、
被接合部のミクロな凹凸が埋められるので、接合部の密
着性が良好な複合材料9を作製することができる。
Further, since the present composite material 9 does not require welding or the like accompanied by melting of the material, it is possible to suppress a decrease in the strength of the joint between the composite powder 5 and the alloy 7. Also, the alloy foil 6 as an insert material is very easily deformed,
Since the micro unevenness of the portion to be joined is filled, a composite material 9 having good adhesion at the portion to be joined can be manufactured.

【0058】また、熱間押出し法を用いることによっ
て、HIP法よりも低コストで複合材料9を作製するこ
とができる。
Further, by using the hot extrusion method, the composite material 9 can be manufactured at lower cost than the HIP method.

【0059】[第4の実施の形態]本実施の形態におい
ては、本発明を用いたガスタービン用シュラウドセグメ
ントの作製方法についての概略を説明する。
[Fourth Embodiment] In this embodiment, an outline of a method for manufacturing a shroud segment for a gas turbine using the present invention will be described.

【0060】図4は本発明の本実施の形態におけるガス
タービン用シュラウドセグメントの作製方法の一例を示
したものである。
FIG. 4 shows an example of a method for manufacturing a shroud segment for a gas turbine according to this embodiment of the present invention.

【0061】まず、セラミックを含まないFe基合金で
外輪部12を作製した後、これを金属管8内に設置す
る。さらに外輪部12の内輪部形成面12aに、インサ
ート材である合金箔6を設置する。
First, after the outer ring portion 12 is made of an Fe-based alloy containing no ceramic, it is placed in the metal tube 8. Further, an alloy foil 6 as an insert material is provided on the inner ring portion forming surface 12a of the outer ring portion 12.

【0062】一方、合金粉末3及びセラミック粉末4を
機械的合金化処理を施すことによって複合化して複合粉
末5を作製する。この複合粉末5を内輪部13を構成す
るように前記金属管8内に設置された前記外輪部12の
内輪部形成面13a側に封入し、HIP法を用いて複合
粉末5、合金箔6及び外輪部12を一体化する。このよ
うな方法により、内輪部13をセラミック分散強化型合
金で構成したガスタービン用シュラウドセグメント14
を作製する。
On the other hand, the alloy powder 3 and the ceramic powder 4 are compounded by subjecting them to a mechanical alloying process to produce a composite powder 5. The composite powder 5 is sealed on the inner ring portion forming surface 13a side of the outer ring portion 12 installed in the metal tube 8 so as to form the inner ring portion 13, and the composite powder 5, the alloy foil 6, and the The outer ring portion 12 is integrated. By such a method, the shroud segment 14 for a gas turbine in which the inner ring portion 13 is made of a ceramic dispersion strengthened alloy
Is prepared.

【0063】本実施の形態によれば、耐酸化性及び耐熱
性が要求される内輪部13に、高温でも安定なセラミッ
ク粒子を分散することによって、非常に優れた耐酸化性
及び耐熱性を有するガスタービン用シュラウドセグメン
ト14を提供することができる。また、シュラウドセグ
メント全体を比較的高価なセラミック分散強化型合金で
作製するのではなく、外輪部12を比較的に安価なFe
基合金で作製することによって、ガスタービン用シュラ
ウドセグメント14を低コストで提供することができ
る。
According to the present embodiment, very excellent oxidation resistance and heat resistance are obtained by dispersing ceramic particles that are stable even at high temperatures in the inner ring portion 13 where oxidation resistance and heat resistance are required. A gas turbine shroud segment 14 can be provided. Also, instead of making the entire shroud segment from a relatively expensive ceramic dispersion strengthened alloy, the outer ring portion 12 is made of a relatively inexpensive Fe.
By making the base alloy, the gas turbine shroud segment 14 can be provided at low cost.

【0064】[第5の実施の形態]本実施の形態におい
ては、本発明によるガスタービン用動・静翼の作製方法
の一例について説明する。
[Fifth Embodiment] In this embodiment, an example of a method for manufacturing a moving / static vane for a gas turbine according to the present invention will be described.

【0065】図5は本実施の形態に係るガスタービン用
動・静翼の作製方法を示したものである。
FIG. 5 shows a method for manufacturing a moving / static blade for a gas turbine according to the present embodiment.

【0066】まず、セラミックを含まないNi基合金で
動・静翼部材15を作製した後、これを金属管8内に設
置し、動・静翼部材15の表面に合金箔6を設置する。
First, after the moving and stationary blade member 15 is made of a Ni-based alloy containing no ceramic, it is placed in the metal tube 8 and the alloy foil 6 is disposed on the surface of the moving and stationary blade member 15.

【0067】一方、合金粉末3及びセラミック粉末4を
機械的合金化処理を施すことによって複合化した複合粉
末5を作製し、これを前記金属管8内に設置された動・
静翼部材15の周囲に封入し、HIP法を用いて複合粉
末5、合金箔6及び動・静翼部材15を一体化する。こ
のような方法により、翼表面がセラミック分散強化型合
金で構成されたガスタービン用動・静翼16を作製す
る。
On the other hand, a composite powder 5 is prepared by subjecting the alloy powder 3 and the ceramic powder 4 to a mechanical alloying process to produce a composite powder.
The composite powder 5, the alloy foil 6, and the moving and stationary blade member 15 are integrated using the HIP method. By such a method, the moving / static blade 16 for a gas turbine whose blade surface is made of a ceramic dispersion strengthened alloy is manufactured.

【0068】本実施の形態によれば、耐酸化性及び耐熱
性が要求される翼表面に、高温でも安定なセラミック粒
子を分散させた合金を用いることによって、優れた耐酸
化性及び耐熱性を有するガスタービン用動・静翼16を
提供することができる。
According to the present embodiment, excellent oxidation resistance and heat resistance can be obtained by using an alloy in which ceramic particles that are stable even at high temperatures are dispersed on the blade surface where oxidation resistance and heat resistance are required. The moving and stationary blade 16 for a gas turbine having the above configuration can be provided.

【0069】また、動・静翼全体を比較的に高価なセラ
ミック分散強化型合金で作製するのではなく、翼内部を
比較的に安価なNi基合金で作製することによって、ガ
スタービン用動・静翼16を低コストで提供することが
できる。
Further, instead of manufacturing the entire moving and stationary blades with a relatively expensive ceramic dispersion strengthened alloy, but manufacturing the inside of the blades with a relatively inexpensive Ni-based alloy, the moving and stationary blades for gas turbines are manufactured. The stationary blade 16 can be provided at low cost.

【0070】[0070]

【実施例】[実施例1、比較例1]実施例1は、20w
t%Crを添加したNiを主成分とする合金粉末とセラ
ミック粉末である0.6wt%のY2 3 粉末とを機械
的合金化処理によって複合化して複合粉末を作製し、こ
の複合粉末とセラミックを含まないFe基合金とをイン
サート材としてのNi基合金箔を間に介して金属管内に
挿入し、HIP法を用いて焼結・固化することによって
作製した。
[Example 1 and Comparative Example 1]
An alloy powder containing Ni as a main component to which t% Cr is added and a ceramic powder, 0.6 wt% of Y 2 O 3 powder, are compounded by a mechanical alloying process to produce a composite powder. It was manufactured by inserting a Fe-based alloy containing no ceramic into a metal tube with a Ni-based alloy foil as an insert material interposed therebetween, and sintering and solidifying using a HIP method.

【0071】これに対して比較例1は、セラミックを含
まないNi−20wt%Cr合金粉末と、セラミックを
含まないFe基合金とをHIP法を用いて焼結・固化す
ることによって作製した。
In contrast, Comparative Example 1 was manufactured by sintering and solidifying a ceramic-free Ni-20 wt% Cr alloy powder and a ceramic-free Fe-based alloy using the HIP method.

【0072】以上のようにして得られた実施例1及び比
較例1の各複合材料について、熱処理を実施した後、ま
ずセラミック分散の有効性を確認するために、実施例1
についてはNi−20wt%Cr−0.6wt%Y2
3 の部分から、比較例1についてはNi−20wt%C
rの部分から耐酸化性評価及びクリープ試験片を採取し
た。
After heat treatment was performed on each of the composite materials of Example 1 and Comparative Example 1 obtained as described above, first, in order to confirm the effectiveness of ceramic dispersion, the composite material of Example 1 was used.
Ni-20 wt% for Cr-0.6wt% Y 2 O
From the part of No. 3 , for Comparative Example 1, Ni-20 wt% C
An oxidation resistance evaluation and a creep test piece were collected from the portion of r.

【0073】耐酸化性評価試験は、大気中、900℃で
1000時間加熱した後、酸化による試験片の減肉量及
び最大酸化深さを測定した。また、クリープ試験は、9
00℃でのクリープラプチャー強さを求めた。
In the oxidation resistance evaluation test, after heating in air at 900 ° C. for 1000 hours, the amount of thinning of the test piece due to oxidation and the maximum oxidation depth were measured. The creep test was 9
The creep rupture strength at 00 ° C. was determined.

【0074】図6及び図7に耐酸化性評価試験結果及び
クリープ試験結果を示す。
FIGS. 6 and 7 show the results of the oxidation resistance evaluation test and the creep test.

【0075】図6及び図7から明らかなように、セラミ
ック粉末を複合化した実施例1の方が、酸化の影響が小
さく、高温強度に優れていることがわかる。
As is clear from FIGS. 6 and 7, it can be seen that Example 1 in which the ceramic powder is compounded is less affected by oxidation and has higher strength at high temperatures.

【0076】従って、本発明のようにセラミック粉末を
複合化することによって、耐酸化性及び耐熱性に優れた
機能を有する複合材料を提供することができる。
Therefore, by compounding the ceramic powder as in the present invention, it is possible to provide a composite material having functions excellent in oxidation resistance and heat resistance.

【0077】次に、実施例1及び比較例1の複合材料に
ついて、接合部の密着性を確認するために、接合部が中
心となるように引張試験片を採取し、高温引張試験(試
験温度:900℃)を実施した。図8に高温引張試験の
結果を示す。
Next, with respect to the composite materials of Example 1 and Comparative Example 1, in order to confirm the adhesion of the joint, a tensile test piece was taken so that the joint was the center, and a high-temperature tensile test (test temperature) was performed. : 900 ° C). FIG. 8 shows the results of the high-temperature tensile test.

【0078】図8から明らかなように、Fe基合金と複
合粉末の間に合金箔を挿入した実施例1の方が、接合強
度に優れることがわかる。
As is apparent from FIG. 8, it can be seen that Example 1 in which the alloy foil was inserted between the Fe-based alloy and the composite powder was superior in the bonding strength.

【0079】[実施例3、4、比較例2]本実施例にお
いては、複合化するセラミック粉末を変えた場合の、高
温引張強さの変化について検討した。
[Examples 3, 4 and Comparative Example 2] In this example, the change in the high-temperature tensile strength when the ceramic powder to be composited was changed was examined.

【0080】実施例3は、Niを主成分として、20w
t%Crを添加した合金粉末と、セラミック粉末として
0.6wt%のY2 3 粉末を、機械的合金化処理によ
って複合化した後、押出によって焼結・固化することに
よって、試験用の供試材とした。
In the third embodiment, Ni is used as a main component and 20 w
and alloy powder was added t% Cr, a 0.6 wt% of Y 2 O 3 powder as the ceramic powder, after the composite by mechanical alloying treatment, by sintering and solidifying the extrusion, subjected for testing Samples were used.

【0081】実施例4は、Niを主成分として、20w
t%Crを添加した合金粉末と、セラミック粉末として
0.6wt%のAl2 3 粉末を、機械的合金化処理に
よって複合化した後、押出によって焼結・固化すること
によって、試験用の供試材とした。
In the fourth embodiment, Ni is used as a main component and 20 w
An alloy powder to which t% Cr has been added and Al 2 O 3 powder of 0.6 wt% as a ceramic powder are combined by a mechanical alloying process, and then sintered and solidified by extrusion to provide a test sample. Samples were used.

【0082】比較例2は、Niを主成分として、20w
t%Crを添加した合金粉末と、セラミック粉末として
0.6wt%の炭化物粉末を、機械的合金化処理によっ
て複合化した後、押出によって焼結・固化することによ
って、試験用の供試材とした。
In Comparative Example 2, Ni was used as a main component and 20 w
An alloy powder to which t% Cr is added and a carbide powder of 0.6 wt% as a ceramic powder are combined by a mechanical alloying process, and then sintered and solidified by extrusion to obtain a test sample material. did.

【0083】以上のようにして得られた実施例3、4及
び比較例2の供試材について、熱処理を実施した後、引
張試験片を採取し、高温引張試験(試験温度:900
℃)を実施した。図9に引張試験結果を示す。
The specimens of Examples 3 and 4 and Comparative Example 2 obtained as described above were subjected to a heat treatment, and thereafter, a tensile test specimen was collected and subjected to a high-temperature tensile test (test temperature: 900
° C). FIG. 9 shows the results of the tensile test.

【0084】図9から明らかなように、複合粉末を構成
するセラミック粉末として、Y2 3 またはAl2 3
等の酸化物を用いることによって好適な複合材料を提供
することができる。
As is clear from FIG. 9, the composite powder
Y as a ceramic powderTwoO ThreeOr AlTwoOThree
Providing suitable composite materials by using oxides such as
can do.

【0085】[実施例6、7、比較例3]本実施例にお
いては、複合化する合金粉末の主成分を変えた場合の耐
酸化性及びクリープラプチャー強さの変化について検討
を行った。
[Examples 6, 7 and Comparative Example 3] In this example, the change in oxidation resistance and creep rupture strength when the main component of the composite alloy powder was changed was examined.

【0086】実施例6は、Feを主成分として、20w
t%Crを添加した合金粉末と、セラミック粉末として
0.6wt%のY2 3 粉末を、機械的合金化処理によ
って複合化した後、押出によって焼結・固化することに
よって、試験用の供試材とした。
In the sixth embodiment, Fe is used as a main component and 20 w
and alloy powder was added t% Cr, a 0.6 wt% of Y 2 O 3 powder as the ceramic powder, after the composite by mechanical alloying treatment, by sintering and solidifying the extrusion, subjected for testing Samples were used.

【0087】実施例7は、Niを主成分として、20w
t%Crを添加した合金粉末と、セラミック粉末として
0.6wt%のY2 3 粉末を、機械的合金化処理によ
って複合化した後、押出によって焼結・固化することに
よって、試験用の供試材とした。
In the seventh embodiment, Ni is used as a main component and 20 w
and alloy powder was added t% Cr, a 0.6 wt% of Y 2 O 3 powder as the ceramic powder, after the composite by mechanical alloying treatment, by sintering and solidifying the extrusion, subjected for testing Samples were used.

【0088】比較例3は、セラミックを含まないNi−
20wt%Cr合金粉末を、押出によって焼結・固化す
ることによって、試験用の供試材とした。
Comparative Example 3 shows that Ni-
20 wt% Cr alloy powder was sintered and solidified by extrusion to obtain a test specimen.

【0089】以上のようにして得られた実施例6〜実施
例8の供試材について、熱処理を実施した後、各実施例
より試験片を採取し、耐酸化性評価試験及びクリープ試
験を実施した。耐酸化性評価試験は、大気中、900℃
で1000時間加熱した後、酸化による試験片の減肉量
及び最大酸化深さを測定した。また、クリープ試験は、
900℃におけるクリープラプチャー強さを求めた。図
10及び図11に耐酸化性評価試験結果及びクリープ試
験結果を示す。
The test materials of Examples 6 to 8 obtained as described above were subjected to heat treatment, and thereafter, test specimens were collected from each of the examples and subjected to an oxidation resistance evaluation test and a creep test. did. Oxidation resistance evaluation test: 900 ° C in air
And heated for 1000 hours, the amount of thinning of the test piece due to oxidation and the maximum oxidation depth were measured. The creep test is
The creep rupture strength at 900 ° C. was determined. 10 and 11 show the results of the oxidation resistance evaluation test and the results of the creep test.

【0090】図10及び図11から明らかなように、セ
ラミック粉末を複合化することによって、優れた耐酸化
性及び耐熱性が得られるが、耐酸化性においてはFeを
主成分した場合に顕著であり、耐熱性においてはNiを
主成分した場合に顕著であることがわかる。従って、高
温強度が要求される場合にはNiを主成分とする合金粉
末を適用し、高温の耐酸化性が要求される場合にはFe
を主成分とする合金粉末を適用することが好ましく、機
器の使用環境や要求特性を基準に合金成分を選定するこ
とが好ましい。
As is clear from FIGS. 10 and 11, excellent oxidation resistance and heat resistance can be obtained by compounding the ceramic powder, but the oxidation resistance is remarkable when Fe is the main component. It can be seen that the heat resistance is remarkable when Ni is the main component. Therefore, when high-temperature strength is required, an alloy powder containing Ni as a main component is applied, and when high-temperature oxidation resistance is required, Fe powder is used.
It is preferable to use an alloy powder mainly composed of, and it is preferable to select an alloy component based on the use environment and required characteristics of equipment.

【0091】[実施例9、10、11、12、比較例
4]本実施の形態においては、複合材料を構成する合金
箔を変えた場合の高温引張強さについて検討を行った。
[Examples 9, 10, 11, 12 and Comparative Example 4] In the present embodiment, the high-temperature tensile strength when the alloy foil constituting the composite material was changed was examined.

【0092】実施例9は、Ni−20wt%Cr−0.
6wt%Y2 3 複合粉末と、セラミックを含まないF
e基合金とを、Ni基合金箔をインサート材として間に
介して、HIP法を用いて焼結・固化することによって
作製した。
In Example 9, Ni-20 wt% Cr-0.
6 wt% Y 2 O 3 composite powder and ceramic-free F
An e-base alloy was produced by sintering and solidifying using an HIP method with a Ni-base alloy foil as an insert material therebetween.

【0093】実施例10は、Ni−20wt%Cr−
0.6wt%Y2 3 複合粉末と、セラミックを含まな
いFe基合金とを、Cu基合金箔をインサート材として
間に介して、HIP法を用いて焼結・固化することによ
って作製した。
In Example 10, Ni-20 wt% Cr-
And 0.6wt% Y 2 O 3 composite powder, a Fe-based alloy containing no ceramic, through between the Cu-based alloy foil as the insert material was produced by sintering and solidifying with HIP method.

【0094】実施例11は、Ni−20wt%Cr−
0.6wt%Y2 3 複合粉末と、セラミックを含まな
いFe基合金とを、Al基合金箔をインサート材として
間に介して、HIP法を用いて焼結・固化することによ
って作製した。
In Example 11, Ni-20 wt% Cr-
A 0.6 wt% Y 2 O 3 composite powder and a Fe-based alloy containing no ceramic were sintered and solidified by the HIP method with an Al-based alloy foil interposed therebetween as an insert material.

【0095】実施例12は、Ni−20wt%Cr−
0.6wt%Y2 3 複合粉末と、セラミックを含まな
いFe基合金とを、Au基合金箔をインサート材として
間に介して、HIP法を用いて焼結・固化することによ
って作製した。
In Example 12, Ni-20 wt% Cr-
A 0.6 wt% Y 2 O 3 composite powder and an Fe-based alloy containing no ceramic were sintered and solidified by HIP using an Au-based alloy foil as an insert material.

【0096】比較例4は、Ni−20wt%Cr−0.
6wt%Y2 3 複合粉末と、セラミックを含まないF
e基合金とを、合金箔を介さずに、HIP法を用いて焼
結・固化することによって作製した。
In Comparative Example 4, Ni-20 wt% Cr-0.
6 wt% Y 2 O 3 composite powder and ceramic-free F
An e-base alloy was produced by sintering and solidifying using an HIP method without using an alloy foil.

【0097】以上のようにして得られた実施例9〜1
2、及び比較例4の複合材料について、熱処理を実施し
た後、引張試験片を採取し、高温引張試験(試験温度:
900℃)を実施した。図12に高温引張試験結果を示
す。
Examples 9-1 obtained as described above
After the heat treatment was performed on the composite materials of Comparative Example 2 and Comparative Example 4, a tensile test piece was collected and subjected to a high-temperature tensile test (test temperature:
900 ° C.). FIG. 12 shows the results of the high temperature tensile test.

【0098】図12より明らかなように、複合材料を構
成する合金箔として、Ni基、Cu基、Al基またはA
u基合金箔を用いることによって、好適な複合材料を提
供することができる。
As is apparent from FIG. 12, the alloy foil constituting the composite material may be Ni-based, Cu-based, Al-based or A-based.
By using the u-based alloy foil, a suitable composite material can be provided.

【0099】[0099]

【発明の効果】本発明の複合材料は耐酸化性、耐熱性及
び高温強度に優れるものである。
The composite material of the present invention is excellent in oxidation resistance, heat resistance and high-temperature strength.

【0100】また、本発明の複合材料の製造方法を用い
ることによって、耐酸化性、耐熱性及び高温強度に優れ
る複合材料を作製することがでる。
Further, by using the method for producing a composite material of the present invention, a composite material having excellent oxidation resistance, heat resistance and high-temperature strength can be produced.

【0101】このような本発明の複合材料及びその製造
方法を用いて、例えばガスタービン用シュラウドセグメ
ント等を作製することによって、信頼性、効率に優れる
ガスタービンの提供が可能となる。
By using such a composite material of the present invention and a method for producing the same, for example, by manufacturing a shroud segment for a gas turbine or the like, it is possible to provide a gas turbine having excellent reliability and efficiency.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】 本発明の複合材料の製造方法の一例を示した
概念図。
FIG. 1 is a conceptual diagram showing an example of a method for producing a composite material of the present invention.

【図2】 本発明の複合材料の他の製造方法の一例を示
した概念図。
FIG. 2 is a conceptual diagram showing an example of another method for producing a composite material of the present invention.

【図3】 本発明の複合材料の他の製造方法の一例を示
した概念図。
FIG. 3 is a conceptual diagram showing an example of another method for producing a composite material of the present invention.

【図4】 ガスタービン用シュラウドセグメントの製造
方法の一例を示した概念図。
FIG. 4 is a conceptual diagram showing an example of a method for manufacturing a shroud segment for a gas turbine.

【図5】 ガスタービン用動・静翼の製造方法の一例を
示した概念図。
FIG. 5 is a conceptual diagram showing an example of a method for manufacturing a moving / static vane for a gas turbine.

【図6】 実施例1及び比較例2の耐酸化性評価試験結
FIG. 6 shows the results of an oxidation resistance evaluation test of Example 1 and Comparative Example 2.

【図7】 実施例1及び比較例2のクリープ試験結果FIG. 7 shows creep test results of Example 1 and Comparative Example 2.

【図8】 実施例1及び比較例2の高温引張試験結果FIG. 8 shows the results of a high temperature tensile test of Example 1 and Comparative Example 2.

【図9】 実施例3、4及び比較例2の高温引張試験結
FIG. 9 shows the results of high-temperature tensile tests of Examples 3, 4 and Comparative Example 2.

【図10】 実施例6、7及び比較例3の耐酸化性評価
試験結果
FIG. 10 shows the results of oxidation resistance evaluation tests of Examples 6, 7 and Comparative Example 3.

【図11】 実施例6、7及び比較例3のクリープ試験
結果
FIG. 11 shows results of creep tests of Examples 6, 7 and Comparative Example 3.

【図12】 実施例9〜12及び比較例4の高温引張試
験結果
FIG. 12 shows the results of high-temperature tensile tests of Examples 9 to 12 and Comparative Example 4.

【図13】 従来技術のガスタービン用シュラウドセグ
メントの作製方法
FIG. 13 is a conventional method for manufacturing a shroud segment for a gas turbine.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…従来のガスタービン用シュラウドセグメント用鋳造
基材 2…従来のガスタービン用シュラウドセグメント 3…合金粉末 4…セラミック粉末 5…合金粉末とセラミック粉末とに合金化処理を施し複
合化した複合粉末 6…合金箔 7…セラミックを含まない合金 8…金属管 9…複合材料 10…セラミックを含まない合金粉末 11…金属容器 12…外輪部 13…内輪部 14…ガスタービン用シュラウドセグメント 15…動・静翼部材 16…ガスタービン用動・静翼
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Conventional casting base material for gas turbine shroud segment 2 ... Conventional shroud segment for gas turbine 3 ... Alloy powder 4 ... Ceramic powder 5 ... Composite powder obtained by subjecting alloy powder and ceramic powder to alloying treatment 6 ... alloy foil 7 ... alloy not containing ceramic 8 ... metal tube 9 ... composite material 10 ... alloy powder not containing ceramic 11 ... metal container 12 ... outer ring portion 13 ... inner ring portion 14 ... shroud segment for gas turbine 15 ... moving / static Blade member 16: Moving / static blade for gas turbine

Claims (11)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 合金とセラミック分散強化型合金とが合
金箔を介して接合されていることを特徴とする複合材
料。
1. A composite material wherein an alloy and a ceramic dispersion strengthened alloy are joined via an alloy foil.
【請求項2】 前記セラミック分散強化型合金は、Al
2 3 及びY2 3のうちの少なくとも1種を含有して
いることを特徴とする請求項1記載の複合材料。
2. The ceramic dispersion-strengthened alloy comprises Al
2. The composite material according to claim 1, wherein the composite material contains at least one of 2 O 3 and Y 2 O 3 .
【請求項3】 前記セラミック分散強化型合金は、主と
してFe又はNiからなることを特徴とする請求項1乃
至2のいずれか1項記載の複合材料。
3. The composite material according to claim 1, wherein the ceramic dispersion strengthened alloy is mainly made of Fe or Ni.
【請求項4】 前記合金箔は主としてNi、Cu、Al
又はAuのいずれか1種からなることを特徴とする請求
項1乃至3のいずれか1項記載の複合材料。
4. The alloy foil is mainly composed of Ni, Cu, Al
The composite material according to any one of claims 1 to 3, wherein the composite material is made of any one of Au and Au.
【請求項5】 複合化用合金粉末とセラミック粉末とを
機械的合金化処理により複合化して複合粉末を作製する
工程と、 金属管内に合金と前記複合粉末とを合金箔を介して設置
し、HIP法(hot isostatic pressing )により一体
化させる工程とからなることを特徴とする複合材料の製
造方法。
5. A step of preparing a composite powder by compounding the composite alloy powder and the ceramic powder by a mechanical alloying process; and placing the alloy and the composite powder in a metal tube via an alloy foil; A process of integrating by a HIP method (hot isostatic pressing).
【請求項6】 複合化用合金粉末とセラミック粉末とを
機械的合金化処理により複合化して複合粉末を作製する
工程と、 金属管内に合金粉末と前記複合粉末とを合金箔を介して
設置し、HIP法(hot isostatic pressing )により
一体化させる工程とからなることを特徴とする複合材料
の製造方法。
6. A step of preparing a composite powder by compounding the composite alloy powder and the ceramic powder by mechanical alloying treatment, and placing the alloy powder and the composite powder in a metal tube via an alloy foil. And a step of integrating by a HIP method (hot isostatic pressing).
【請求項7】 複合化用合金粉末とセラミック粉末とを
機械的合金化処理により複合化して複合粉末を作製する
工程と、 金属容器内に合金粉末と前記複合粉末とを合金箔を介し
て真空封入し、熱間押出し法を用いて一体化させる工程
とからなることを特徴とする複合材料の製造方法。
7. A step of preparing a composite powder by compounding the composite alloy powder and the ceramic powder by a mechanical alloying treatment, and vacuuming the alloy powder and the composite powder in a metal container via an alloy foil. Encapsulating and integrating using a hot extrusion method.
【請求項8】 前記合金箔を介して真空封入される前記
合金粉末及び前記複合粉末は、前記金属容器の押出し方
向と平行、垂直又は外周方向に層状に挿入されることを
特徴とする請求項7記載の複合材料の製造方法。
8. The method according to claim 1, wherein the alloy powder and the composite powder vacuum-sealed through the alloy foil are inserted in layers in a direction parallel to, perpendicular to, or circumferentially opposite to the direction in which the metal container is extruded. 8. The method for producing a composite material according to item 7.
【請求項9】 前記セラミック粉末は主としてAl2
3 及びY2 3 等の酸化物からなることを特徴とする請
求項5乃至8のいずれか1項記載の複合材料の製造方
法。
9. The ceramic powder is mainly composed of Al 2 O.
3 and Y 2 O 3, etc. The method of producing a composite material according to any one of claims 5 to 8, characterized in that an oxide of.
【請求項10】 前記合金箔は主としてNi、Cu、A
l又はAuのいずれか1種からなることを特徴とする請
求項5乃至9のいずれか1項記載の複合材料の製造方
法。
10. The alloy foil is mainly composed of Ni, Cu, A
The method for producing a composite material according to any one of claims 5 to 9, wherein the method comprises any one of l and Au.
【請求項11】 ガスタービン用シュラウドセグメント
又はガスタービン用動・静翼の製造に用いられることを
特徴とする請求項1乃至4のいずれか1項記載の複合材
料又は請求項5乃至10のいずれか1項記載の複合材料
の製造方法。
11. The composite material according to claim 1, wherein the composite material is used for manufacturing a shroud segment for a gas turbine or a moving and stationary blade for a gas turbine. The method for producing a composite material according to claim 1.
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