JP2002283043A - 一方向凝固柱状晶組織を有するタービンブレードの製造方法およびその製造方法で作製したタービンブレード - Google Patents
一方向凝固柱状晶組織を有するタービンブレードの製造方法およびその製造方法で作製したタービンブレードInfo
- Publication number
- JP2002283043A JP2002283043A JP2001092593A JP2001092593A JP2002283043A JP 2002283043 A JP2002283043 A JP 2002283043A JP 2001092593 A JP2001092593 A JP 2001092593A JP 2001092593 A JP2001092593 A JP 2001092593A JP 2002283043 A JP2002283043 A JP 2002283043A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- turbine blade
- columnar crystal
- solidified columnar
- mold
- crystal structure
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Landscapes
- Turbine Rotor Nozzle Sealing (AREA)
- Molds, Cores, And Manufacturing Methods Thereof (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】一方向凝固柱状晶の成長方向に対して垂直な断
面の組織が微細な一方向凝固柱状晶組織を有するタービ
ンブレードの製造方法を提供する。 【解決手段】鋳型内に装入した溶湯を下部から上部に向
かって凝固させながら鋳型に水平回転振動を与え、それ
によって一方向凝固柱状晶の成長方向に対する垂直な断
面の組織が微細な一方向凝固柱状晶組織を有するタービ
ンブレードを製造する方法であって、前記鋳型の水平回
転振動は、最大角加速度：５πｒａｄ／ｓｅｃ2以上で
ありかつ回転角度が４５度以上である連続反復振動また
は断続正転振動であることを特徴とする。
面の組織が微細な一方向凝固柱状晶組織を有するタービ
ンブレードの製造方法を提供する。 【解決手段】鋳型内に装入した溶湯を下部から上部に向
かって凝固させながら鋳型に水平回転振動を与え、それ
によって一方向凝固柱状晶の成長方向に対する垂直な断
面の組織が微細な一方向凝固柱状晶組織を有するタービ
ンブレードを製造する方法であって、前記鋳型の水平回
転振動は、最大角加速度：５πｒａｄ／ｓｅｃ2以上で
ありかつ回転角度が４５度以上である連続反復振動また
は断続正転振動であることを特徴とする。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、一方向凝固柱状
晶の成長方向に対して垂直な断面の組織が微細な一方向
凝固柱状晶組織を有するタービンブレードの製造方法お
よびその製造方法で製造したタービンブレードに関する
ものである。
晶の成長方向に対して垂直な断面の組織が微細な一方向
凝固柱状晶組織を有するタービンブレードの製造方法お
よびその製造方法で製造したタービンブレードに関する
ものである。
【０００２】
【従来の技術】一般に、産業用ガスタービン、航空機用
のタービンなどに使用するタービンブレードは耐熱性に
優れたNｉ基合金が使用されており、その組織は一方向
凝固組織を持つことが望ましいことが知られている。こ
の一方向凝固柱状晶組織を有するタービンブレードは、
鋳型とは別の個所で溶解したＮｉ基耐熱合金溶湯を、加
熱炉内でＮｉ基耐熱合金の融点以上の温度に加熱した鋳
型に注ぎ込み、鋳型を徐々に加熱炉内から引き下げるか
または加熱炉を徐々に引き上げることにより鋳型内の溶
湯を下部から上部に向かって徐々に冷却し、鋳型内のＮ
ｉ基耐熱合金溶湯を底部から上方に向かって一方向凝固
させるブリッジマン法と呼ばれる方法により製造される
ことは広く知られている。このブリッジマン法により製
造される一方向凝固柱状晶組織を有するタービンブレー
ドは、図２の矢印１４に示されるように、ブレードの付
根部分から先端部分に向かって一方向凝固柱状晶が成長
しており、この一方向凝固柱状晶は太さが太いために、
一方向凝固柱状晶の成長方向に対して垂直な断面Ａの結
晶粒は粗大であり、一方向凝固柱状晶の成長方向に対し
て垂直な断面における長さ１ｃｍの線分と交差する結晶
粒界は２個以下であると言われている。
のタービンなどに使用するタービンブレードは耐熱性に
優れたNｉ基合金が使用されており、その組織は一方向
凝固組織を持つことが望ましいことが知られている。こ
の一方向凝固柱状晶組織を有するタービンブレードは、
鋳型とは別の個所で溶解したＮｉ基耐熱合金溶湯を、加
熱炉内でＮｉ基耐熱合金の融点以上の温度に加熱した鋳
型に注ぎ込み、鋳型を徐々に加熱炉内から引き下げるか
または加熱炉を徐々に引き上げることにより鋳型内の溶
湯を下部から上部に向かって徐々に冷却し、鋳型内のＮ
ｉ基耐熱合金溶湯を底部から上方に向かって一方向凝固
させるブリッジマン法と呼ばれる方法により製造される
ことは広く知られている。このブリッジマン法により製
造される一方向凝固柱状晶組織を有するタービンブレー
ドは、図２の矢印１４に示されるように、ブレードの付
根部分から先端部分に向かって一方向凝固柱状晶が成長
しており、この一方向凝固柱状晶は太さが太いために、
一方向凝固柱状晶の成長方向に対して垂直な断面Ａの結
晶粒は粗大であり、一方向凝固柱状晶の成長方向に対し
て垂直な断面における長さ１ｃｍの線分と交差する結晶
粒界は２個以下であると言われている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかし、近年、タービ
ンブレードはますます高温で高負荷のかかる過酷な条件
で使用されるようになっているために高温靭性および高
温クリープ特性に対する改善要求は年々高くなってい
る。しかし、通常のブリッジマン法と呼ばれる方法によ
り製造されるタービンブレードの一方向凝固柱状晶組織
は、一方向凝固柱状晶の成長方向に対して垂直な断面に
見られる結晶粒が大きいために高温靭性は未だ不十分な
ものであった。また、単結晶化し、高温クリープ特性を
向上させることが行なわれているが、生産性およびコス
トの面で課題が多い。
ンブレードはますます高温で高負荷のかかる過酷な条件
で使用されるようになっているために高温靭性および高
温クリープ特性に対する改善要求は年々高くなってい
る。しかし、通常のブリッジマン法と呼ばれる方法によ
り製造されるタービンブレードの一方向凝固柱状晶組織
は、一方向凝固柱状晶の成長方向に対して垂直な断面に
見られる結晶粒が大きいために高温靭性は未だ不十分な
ものであった。また、単結晶化し、高温クリープ特性を
向上させることが行なわれているが、生産性およびコス
トの面で課題が多い。
【０００４】そのために高温靭性および高温クリープ特
性の一層優れたタービンブレードが求められており、タ
ービンブレードの高温靭性および高温クリープ特性を共
に向上させるには、応力付加方向に対し直角方向の結晶
粒界を排除するために、一方向凝固柱状晶の成長方向に
対して垂直な断面における結晶粒を微細化し、細い一方
向凝固柱状晶が多く集まった組織を形成して高温靭性お
よび高温クリープ特性を一層向上させる必要がある。
性の一層優れたタービンブレードが求められており、タ
ービンブレードの高温靭性および高温クリープ特性を共
に向上させるには、応力付加方向に対し直角方向の結晶
粒界を排除するために、一方向凝固柱状晶の成長方向に
対して垂直な断面における結晶粒を微細化し、細い一方
向凝固柱状晶が多く集まった組織を形成して高温靭性お
よび高温クリープ特性を一層向上させる必要がある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】そこで、本発明者らは、
一方向凝固柱状晶の成長方向に対して垂直な断面の組織
が微細な一方向凝固柱状晶組織を形成することによって
高温靭性および高温クリープ特性が一層優れたタービン
ブレードを製造すべく研究を行なった。その結果、
（イ）通常のブリッジマン法によりタービンブレードを
製造する過程において、溶湯の入った鋳型を最大角加速
度：５πｒａｄ／ｓｅｃ2以上であって回転角度が４５
度以上の条件で回転を加えたのち停止し、引き続いて同
じ条件で逆方向の回転を加える連続反転振動をさせる
と、生成する一方向凝固柱状晶が一層細長くなり、一方
向凝固柱状晶の成長方向に対して垂直な断面における結
晶粒が微細化して一方向凝固柱状晶の成長方向に対して
垂直な断面における長さ１ｃｍの線分と交差する結晶粒
界が５個以上存在するようになる、（ロ）通常のブリッ
ジマン法によりタービンブレードを製造する過程におい
て、溶湯の入った鋳型に最大角加速度：５πｒａｄ／ｓ
ｅｃ2以上であって回転角度が４５度以上の条件で回転
を行ったのち停止し、引き続いて同じ条件で同一方向の
回転と停止を繰り返す断続正転振動を加えると、生成す
る一方向凝固柱状晶が一層細長くなり、一方向凝固柱状
晶の成長方向に対して垂直な断面における結晶粒が微細
化して一方向凝固柱状晶の成長方向に対して垂直な断面
における長さ１ｃｍの線分と交差する結晶粒界が５個以
上存在するようになる、という研究結果が得られたので
ある。
一方向凝固柱状晶の成長方向に対して垂直な断面の組織
が微細な一方向凝固柱状晶組織を形成することによって
高温靭性および高温クリープ特性が一層優れたタービン
ブレードを製造すべく研究を行なった。その結果、
（イ）通常のブリッジマン法によりタービンブレードを
製造する過程において、溶湯の入った鋳型を最大角加速
度：５πｒａｄ／ｓｅｃ2以上であって回転角度が４５
度以上の条件で回転を加えたのち停止し、引き続いて同
じ条件で逆方向の回転を加える連続反転振動をさせる
と、生成する一方向凝固柱状晶が一層細長くなり、一方
向凝固柱状晶の成長方向に対して垂直な断面における結
晶粒が微細化して一方向凝固柱状晶の成長方向に対して
垂直な断面における長さ１ｃｍの線分と交差する結晶粒
界が５個以上存在するようになる、（ロ）通常のブリッ
ジマン法によりタービンブレードを製造する過程におい
て、溶湯の入った鋳型に最大角加速度：５πｒａｄ／ｓ
ｅｃ2以上であって回転角度が４５度以上の条件で回転
を行ったのち停止し、引き続いて同じ条件で同一方向の
回転と停止を繰り返す断続正転振動を加えると、生成す
る一方向凝固柱状晶が一層細長くなり、一方向凝固柱状
晶の成長方向に対して垂直な断面における結晶粒が微細
化して一方向凝固柱状晶の成長方向に対して垂直な断面
における長さ１ｃｍの線分と交差する結晶粒界が５個以
上存在するようになる、という研究結果が得られたので
ある。
【０００６】この発明は、かかる研究結果に基づいてな
されたものであって、（１）鋳型内に装入した溶湯を下
部から上部に向かって凝固させながら鋳型に水平回転振
動を与え、それによって一方向凝固柱状晶の成長方向に
対する垂直な断面の組織が微細な一方向凝固柱状晶組織
を有するタービンブレードを製造する方法であって、前
記鋳型の水平回転振動は、最大角加速度：５πｒａｄ／
ｓｅｃ2以上でありかつ回転角度が４５度以上である回
転を加えたのち停止し、引き続いて同じ条件で逆方向の
回転を加える連続反転振動である一方向凝固柱状晶組織
を有するタービンブレードの製造方法、（２）鋳型内に
装入した溶湯を下部から上部に向かって凝固させながら
鋳型に水平回転振動を与え、それによって一方向凝固柱
状晶の成長方向に対する垂直な断面の組織が微細な一方
向凝固柱状晶組織を有するタービンブレードを製造する
方法であって、前記鋳型の水平回転振動は、最大角加速
度：５πｒａｄ／ｓｅｃ2以上でありかつ回転角度が４
５度以上である回転を加えたのち停止し、引き続いて同
じ条件で同一方向の回転と停止を繰り返す断続正転振動
である一方向凝固柱状晶組織を有するタービンブレード
の製造方法、に特徴を有するものである。
されたものであって、（１）鋳型内に装入した溶湯を下
部から上部に向かって凝固させながら鋳型に水平回転振
動を与え、それによって一方向凝固柱状晶の成長方向に
対する垂直な断面の組織が微細な一方向凝固柱状晶組織
を有するタービンブレードを製造する方法であって、前
記鋳型の水平回転振動は、最大角加速度：５πｒａｄ／
ｓｅｃ2以上でありかつ回転角度が４５度以上である回
転を加えたのち停止し、引き続いて同じ条件で逆方向の
回転を加える連続反転振動である一方向凝固柱状晶組織
を有するタービンブレードの製造方法、（２）鋳型内に
装入した溶湯を下部から上部に向かって凝固させながら
鋳型に水平回転振動を与え、それによって一方向凝固柱
状晶の成長方向に対する垂直な断面の組織が微細な一方
向凝固柱状晶組織を有するタービンブレードを製造する
方法であって、前記鋳型の水平回転振動は、最大角加速
度：５πｒａｄ／ｓｅｃ2以上でありかつ回転角度が４
５度以上である回転を加えたのち停止し、引き続いて同
じ条件で同一方向の回転と停止を繰り返す断続正転振動
である一方向凝固柱状晶組織を有するタービンブレード
の製造方法、に特徴を有するものである。
【０００７】この発明の微細な一方向凝固柱状晶組織を
有するタービンブレードの製造方法において、溶湯の入
った鋳型の水平回転振動を最大角加速度：５πｒａｄ／
ｓｅｃ2以上とした理由は、最大角加速度が５πｒａｄ
／ｓｅｃ2未満では、結晶粒を十分に細くすることがで
きず、柱状晶が太く成長してしまい、１ｃｍ当り結晶粒
界と５個以上交差するという条件を満たさないことによ
るものである。しかし、最大角加速度は１００πｒａｄ
／ｓｅｃ2を越えるようになると、鋳型そのものが振動
に耐えきれず、破損することが多くなるので好ましくな
い。また、鋳型の回転角度を４５度以上に限定した理由
は、回転角度を４５度未満では微細な等軸晶となって柱
状晶とならないので好ましくないという理由によるもの
である。しかし、回転角度が極端に大きくなり、５回転
（１８００度）を越えると、振動周期が長くなって結晶
粒が十分に細くなり難いので好ましくない。この発明の
微細な一方向凝固柱状晶組織を有するタービンブレード
の製造方法における鋳型の水平回転振動は、連続反転振
動であることが好ましいが、同一方向の回転をインター
バルを与えながら間欠的に付与する断続正転振動であっ
てもよい。
有するタービンブレードの製造方法において、溶湯の入
った鋳型の水平回転振動を最大角加速度：５πｒａｄ／
ｓｅｃ2以上とした理由は、最大角加速度が５πｒａｄ
／ｓｅｃ2未満では、結晶粒を十分に細くすることがで
きず、柱状晶が太く成長してしまい、１ｃｍ当り結晶粒
界と５個以上交差するという条件を満たさないことによ
るものである。しかし、最大角加速度は１００πｒａｄ
／ｓｅｃ2を越えるようになると、鋳型そのものが振動
に耐えきれず、破損することが多くなるので好ましくな
い。また、鋳型の回転角度を４５度以上に限定した理由
は、回転角度を４５度未満では微細な等軸晶となって柱
状晶とならないので好ましくないという理由によるもの
である。しかし、回転角度が極端に大きくなり、５回転
（１８００度）を越えると、振動周期が長くなって結晶
粒が十分に細くなり難いので好ましくない。この発明の
微細な一方向凝固柱状晶組織を有するタービンブレード
の製造方法における鋳型の水平回転振動は、連続反転振
動であることが好ましいが、同一方向の回転をインター
バルを与えながら間欠的に付与する断続正転振動であっ
てもよい。
【０００８】
【発明の実施の形態】この発明の微細な一方向凝固柱状
晶組織を有するタービンブレードの製造方法を図面に基
づいて説明する。この方法を実施するための鋳造装置が
図１の断面概略図に示されている。図１において、１は
鋳型、２はエレベータシャフト、３はチルプレート、４
は加熱炉、５は耐熱カバー、６は冷却水流通キャビテ
ィ、７は保持板、８は鋳型保持具である。エレベータシ
ャフト２は、昇降可能であり、正逆回転可能であり、か
つ回転加速度を付与することが可能となっている。さら
にエレベータシャフト２にはチルプレート３に冷却水を
供給する冷却水供給孔１０が設けられている。チルプレ
ート３はこのエレベータシャフト２の上端に設けられて
おり、チルプレート３の内部には冷却水で冷却するため
の冷却水流通キャビティ６が設けられている。冷却水流
通キャビティ６に供給する冷却水は冷却水供給孔１０か
ら供給される。加熱炉４は円筒状構造を有しており、鋳
型１を覆って鋳型１内の溶湯９を溶融状態に保つことが
できるようになっている。加熱炉４は抵抗炉または誘導
炉のいずれでも良い。加熱炉４の上部には耐熱カバー５
が設けられており、耐熱カバー５で覆うことにより加熱
炉４内の温度を高温に維持できるようになっている。こ
の加熱炉４および耐熱カバー５は保持板７で支持されて
いる。保持板７の直下には水冷コイル１３が設けられて
いる。
晶組織を有するタービンブレードの製造方法を図面に基
づいて説明する。この方法を実施するための鋳造装置が
図１の断面概略図に示されている。図１において、１は
鋳型、２はエレベータシャフト、３はチルプレート、４
は加熱炉、５は耐熱カバー、６は冷却水流通キャビテ
ィ、７は保持板、８は鋳型保持具である。エレベータシ
ャフト２は、昇降可能であり、正逆回転可能であり、か
つ回転加速度を付与することが可能となっている。さら
にエレベータシャフト２にはチルプレート３に冷却水を
供給する冷却水供給孔１０が設けられている。チルプレ
ート３はこのエレベータシャフト２の上端に設けられて
おり、チルプレート３の内部には冷却水で冷却するため
の冷却水流通キャビティ６が設けられている。冷却水流
通キャビティ６に供給する冷却水は冷却水供給孔１０か
ら供給される。加熱炉４は円筒状構造を有しており、鋳
型１を覆って鋳型１内の溶湯９を溶融状態に保つことが
できるようになっている。加熱炉４は抵抗炉または誘導
炉のいずれでも良い。加熱炉４の上部には耐熱カバー５
が設けられており、耐熱カバー５で覆うことにより加熱
炉４内の温度を高温に維持できるようになっている。こ
の加熱炉４および耐熱カバー５は保持板７で支持されて
いる。保持板７の直下には水冷コイル１３が設けられて
いる。
【０００９】前記鋳造装置を用いて微細な一方向凝固柱
状晶組織を有するタービンブレードを製造するには、エ
レベータシャフト２を下降させ、鋳型１をチルプレート
３の上に載せ、鋳型保持具８により鋳型１をチルプレー
ト３に固定し、次にエレベータシャフト２を上昇させて
加熱炉４内に挿入し設置したのち鋳型１を加熱する。鋳
型１の内部には湯道１１およびタービンブレード形状の
キャビティ１２が形成されている。加熱された鋳型１の
タービンブレード形状のキャビティ１２に予め用意され
た溶湯９を注入すると、注入した溶湯９は冷却水供給孔
１０から供給された冷却水により予め冷却されているチ
ルプレート３により冷却され、鋳型１の底部に結晶粒の
微細なチル晶層が生成する。引き続いて鋳型１およびチ
ルプレート３を最大角加速度：５πｒａｄ／ｓｅｃ2以
上であって回転角度が４５度以上の条件で水平回転振動
させることにより連続反復振動またはインターバルな同
一方向回転を付与し、同時に加熱炉４を徐々に上昇させ
るかまたはエレベータシャフトを徐々に降下させて鋳型
１を加熱炉４から抜き出しながら鋳型内の溶湯を下部か
ら上部に向かって冷却し、一方向凝固柱状晶を上向き方
向に生長させることにより微細な一方向凝固柱状晶組織
（すなわち、細長い一方向凝固柱状晶が集合した組織）
を有するタービンブレードが得られる。
状晶組織を有するタービンブレードを製造するには、エ
レベータシャフト２を下降させ、鋳型１をチルプレート
３の上に載せ、鋳型保持具８により鋳型１をチルプレー
ト３に固定し、次にエレベータシャフト２を上昇させて
加熱炉４内に挿入し設置したのち鋳型１を加熱する。鋳
型１の内部には湯道１１およびタービンブレード形状の
キャビティ１２が形成されている。加熱された鋳型１の
タービンブレード形状のキャビティ１２に予め用意され
た溶湯９を注入すると、注入した溶湯９は冷却水供給孔
１０から供給された冷却水により予め冷却されているチ
ルプレート３により冷却され、鋳型１の底部に結晶粒の
微細なチル晶層が生成する。引き続いて鋳型１およびチ
ルプレート３を最大角加速度：５πｒａｄ／ｓｅｃ2以
上であって回転角度が４５度以上の条件で水平回転振動
させることにより連続反復振動またはインターバルな同
一方向回転を付与し、同時に加熱炉４を徐々に上昇させ
るかまたはエレベータシャフトを徐々に降下させて鋳型
１を加熱炉４から抜き出しながら鋳型内の溶湯を下部か
ら上部に向かって冷却し、一方向凝固柱状晶を上向き方
向に生長させることにより微細な一方向凝固柱状晶組織
（すなわち、細長い一方向凝固柱状晶が集合した組織）
を有するタービンブレードが得られる。
【００１０】実施例１ 図１に示される装置を用意し、この装置のチルプレート
にタービンブレード形状のキャビティを有する鋳型をセ
ットし、固定治具により鋳型をチルプレートに固定し、
鋳型をインコネル６００（Ｎｉ−１４％Ｃｒ−６％Ｆ
ｅ）の融点以上の温度に加熱保持し、インコネル６００
を溶解して得られた溶湯をタービンブレード形状のキャ
ビティを有する鋳型に注入した。
にタービンブレード形状のキャビティを有する鋳型をセ
ットし、固定治具により鋳型をチルプレートに固定し、
鋳型をインコネル６００（Ｎｉ−１４％Ｃｒ−６％Ｆ
ｅ）の融点以上の温度に加熱保持し、インコネル６００
を溶解して得られた溶湯をタービンブレード形状のキャ
ビティを有する鋳型に注入した。
【００１１】引き続いて、チルプレートに冷却水を流し
ながらエレベータシャフトを表１に示される角加速度、
回転角度および周波数で鋳型と共に連続反復振動させ、
同時に加熱炉および冷却コイルを表１に示される速度で
引き上げることにより本発明タービンブレードの製造法
(以下、本発明法という)１〜４および比較タービンブレ
ードの製造法(以下、比較法という)１〜２を実施した。
さらにエレベータシャフトを回転振動させることなく通
常のブリッジマン法により従来タービンブレードの製造
法(以下、従来法という)を実施した。
ながらエレベータシャフトを表１に示される角加速度、
回転角度および周波数で鋳型と共に連続反復振動させ、
同時に加熱炉および冷却コイルを表１に示される速度で
引き上げることにより本発明タービンブレードの製造法
(以下、本発明法という)１〜４および比較タービンブレ
ードの製造法(以下、比較法という)１〜２を実施した。
さらにエレベータシャフトを回転振動させることなく通
常のブリッジマン法により従来タービンブレードの製造
法(以下、従来法という)を実施した。
【００１２】これら本発明法１〜４、比較法１〜２およ
び従来法で得られたタービンブレードについて、図２に
示されるように、タービンブレードの一方向凝固柱状晶
の成長方向に対して垂直に切断し、切断して得られた断
面Ａの組織を１０倍の金属顕微鏡写真に撮り、それぞれ
の写真に長さ１０ｃｍの線を引いて、長さ１０ｃｍの線
分と交差した結晶粒界の個数を測定し、それを該タービ
ンブレード１ｃｍ当りの結晶粒界の個数として表１に示
した。
び従来法で得られたタービンブレードについて、図２に
示されるように、タービンブレードの一方向凝固柱状晶
の成長方向に対して垂直に切断し、切断して得られた断
面Ａの組織を１０倍の金属顕微鏡写真に撮り、それぞれ
の写真に長さ１０ｃｍの線を引いて、長さ１０ｃｍの線
分と交差した結晶粒界の個数を測定し、それを該タービ
ンブレード１ｃｍ当りの結晶粒界の個数として表１に示
した。
【００１３】
【表１】
【００１４】表１に示される結果から、本発明法１〜４
で得られたタービンブレードの断面Ａにおける長さ１ｃ
ｍの線分と交差する結晶粒界個数が、従来法で得られた
タービンブレードの断面Ａにおける長さ１ｃｍの線分と
交差する結晶粒界個数に比べて格段に多いところから、
一方向凝固柱状晶の断面組織は微細であり、高温靭性お
よび高温クリープ特性に優れていることが分かる。しか
し、この発明の条件から外れた条件の比較法１〜２で製
造したタービンブレードは、好ましくない現象が現れる
ことが分かる。
で得られたタービンブレードの断面Ａにおける長さ１ｃ
ｍの線分と交差する結晶粒界個数が、従来法で得られた
タービンブレードの断面Ａにおける長さ１ｃｍの線分と
交差する結晶粒界個数に比べて格段に多いところから、
一方向凝固柱状晶の断面組織は微細であり、高温靭性お
よび高温クリープ特性に優れていることが分かる。しか
し、この発明の条件から外れた条件の比較法１〜２で製
造したタービンブレードは、好ましくない現象が現れる
ことが分かる。
【００１５】実施例２ 実施例１において、鋳型の回転を表２に示される角加速
度、回転角度および周波数で回転させ、停止させたのち
同一方向に再び表２に示される角加速度、回転角度およ
び周波数で回転させるインターバルな断続正転振動をさ
せ、同時に加熱炉および冷却コイルを表２に示される速
度で引き上げることにより本発明法５〜８および比較法
３〜４を実施した。
度、回転角度および周波数で回転させ、停止させたのち
同一方向に再び表２に示される角加速度、回転角度およ
び周波数で回転させるインターバルな断続正転振動をさ
せ、同時に加熱炉および冷却コイルを表２に示される速
度で引き上げることにより本発明法５〜８および比較法
３〜４を実施した。
【００１６】これら本発明法５〜８および比較法３〜４
で得られたタービンブレードについて、図２に示される
ように、タービンブレードの一方向凝固柱状晶の成長方
向に対して垂直に切断し、切断して得られた断面Ａの組
織を１０倍の金属顕微鏡写真に撮り、それぞれの写真に
長さ１０ｃｍの線を引いて、長さ１０ｃｍの線分と交差
した結晶粒界の個数を測定し、それを該タービンブレー
ド１ｃｍ当りの結晶粒界の個数として表２に示した。
で得られたタービンブレードについて、図２に示される
ように、タービンブレードの一方向凝固柱状晶の成長方
向に対して垂直に切断し、切断して得られた断面Ａの組
織を１０倍の金属顕微鏡写真に撮り、それぞれの写真に
長さ１０ｃｍの線を引いて、長さ１０ｃｍの線分と交差
した結晶粒界の個数を測定し、それを該タービンブレー
ド１ｃｍ当りの結晶粒界の個数として表２に示した。
【００１７】
【表２】
【００１８】表２に示される結果から、本発明法５〜８
で得られたタービンブレードの断面Ａにおける長さ１ｃ
ｍの線分と交差する結晶粒界個数が、実施例１の従来法
で得られたタービンブレードの断面Ａにおける長さ１ｃ
ｍの線分と交差する結晶粒界個数に比べて格段に多いと
ころから、一方向凝固柱状晶の断面組織は微細であり、
高温靭性および高温クリープ特性に優れていることが分
かる。しかし、この発明の条件から外れた条件の比較法
３〜４で製造したタービンブレードは、好ましくない現
象が現れることが分かる。
で得られたタービンブレードの断面Ａにおける長さ１ｃ
ｍの線分と交差する結晶粒界個数が、実施例１の従来法
で得られたタービンブレードの断面Ａにおける長さ１ｃ
ｍの線分と交差する結晶粒界個数に比べて格段に多いと
ころから、一方向凝固柱状晶の断面組織は微細であり、
高温靭性および高温クリープ特性に優れていることが分
かる。しかし、この発明の条件から外れた条件の比較法
３〜４で製造したタービンブレードは、好ましくない現
象が現れることが分かる。
【００１９】
【発明の効果】この発明の方法により製造したタービン
ブレードは、全体に一方向凝固柱状晶の成長方向に対し
て垂直な断面の組織が微細な一方向凝固柱状晶組織を有
するところから、従来に比べて高温靭性および高温クリ
ープ特性に一層優れたタービンブレードを提供すること
ができ、産業上優れた効果をもたらすものである。
ブレードは、全体に一方向凝固柱状晶の成長方向に対し
て垂直な断面の組織が微細な一方向凝固柱状晶組織を有
するところから、従来に比べて高温靭性および高温クリ
ープ特性に一層優れたタービンブレードを提供すること
ができ、産業上優れた効果をもたらすものである。
【図１】この発明の一方向凝固柱状晶組織を有するター
ビンブレードの製造装置を示す断面概略説明図である。
ビンブレードの製造装置を示す断面概略説明図である。
【図２】タービンブレードにおける一方向凝固柱状晶の
成長方向に対して垂直に切断した断面の一方向凝固柱状
晶組織の説明図である。
成長方向に対して垂直に切断した断面の一方向凝固柱状
晶組織の説明図である。
１：鋳型、 ２：エレベータシャフト、 ３：チルプレ
ート、 ４：加熱炉、５：耐熱カバー、 ６：冷却水流
通キャビティ、 ７：保持板、 ８：鋳型保持具、
９：溶湯、 １０：冷却水供給孔、 １１：湯道、 １
２：タービンブレード形状のキャビティ、 １３：水冷
コイル、 １４：一方向凝固柱状晶の成長方向、 Ａ：
一方向凝固柱状晶の成長方向に対して垂直な断面。
ート、 ４：加熱炉、５：耐熱カバー、 ６：冷却水流
通キャビティ、 ７：保持板、 ８：鋳型保持具、
９：溶湯、 １０：冷却水供給孔、 １１：湯道、 １
２：タービンブレード形状のキャビティ、 １３：水冷
コイル、 １４：一方向凝固柱状晶の成長方向、 Ａ：
一方向凝固柱状晶の成長方向に対して垂直な断面。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｂ２２Ｄ 27/08 Ｂ２２Ｄ 27/08 Ｆ０１Ｄ 5/28 Ｆ０１Ｄ 5/28 Ｆ０２Ｃ 7/00 Ｆ０２Ｃ 7/00 Ｄ (72)発明者 脇田 三郎 埼玉県大宮市北袋町１−297 三菱マテリ アル株式会社総合研究所内 Ｆターム(参考） 3G002 EA06 4E093 KA10 TA10
Claims (3)
- 【請求項１】鋳型内に装入した溶湯を下部から上部に向
かって凝固させながら鋳型に水平回転振動を与え、それ
によって一方向凝固柱状晶の成長方向に対する垂直な断
面の組織が微細な一方向凝固柱状晶組織を有するタービ
ンブレードを製造する方法であって、前記鋳型の水平回
転振動は、最大角加速度：５πｒａｄ／ｓｅｃ2以上で
ありかつ回転角度が４５度以上である回転を加えたのち
停止し、引き続いて同じ条件で逆方向の回転を加える連
続反転振動であることを特徴とする一方向凝固柱状晶組
織を有するタービンブレードの製造方法。 - 【請求項２】鋳型内に装入した溶湯を下部から上部に向
かって凝固させながら鋳型に水平回転振動を与え、それ
によって一方向凝固柱状晶の成長方向に対する垂直な断
面の組織が微細な一方向凝固柱状晶組織を有するタービ
ンブレードを製造する方法であって、前記鋳型の水平回
転振動は、最大角加速度：５πｒａｄ／ｓｅｃ2以上で
ありかつ回転角度が４５度以上である回転を加えたのち
停止し、引き続いて同じ条件で同一方向の回転と停止を
繰り返す断続正転振動であることを特徴とする一方向凝
固柱状晶組織を有するタービンブレードの製造方法。 - 【請求項３】一端部から他端部に向かって成長した一方
向凝固柱状晶の成長方向に対して垂直な断面の組織が微
細な一方向凝固柱状晶組織を有するタービンブレードで
あって、該一方向凝固柱状晶の成長方向に対して垂直な
断面における長さ１ｃｍの線分と交差する結晶粒界が５
個以上存在する組織を有することを特徴とする一方向凝
固柱状晶組織を有するタービンブレード。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001092593A JP2002283043A (ja) | 2001-03-28 | 2001-03-28 | 一方向凝固柱状晶組織を有するタービンブレードの製造方法およびその製造方法で作製したタービンブレード |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001092593A JP2002283043A (ja) | 2001-03-28 | 2001-03-28 | 一方向凝固柱状晶組織を有するタービンブレードの製造方法およびその製造方法で作製したタービンブレード |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002283043A true JP2002283043A (ja) | 2002-10-02 |
Family
ID=18947030
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001092593A Pending JP2002283043A (ja) | 2001-03-28 | 2001-03-28 | 一方向凝固柱状晶組織を有するタービンブレードの製造方法およびその製造方法で作製したタービンブレード |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2002283043A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1317095C (zh) * | 2004-02-25 | 2007-05-23 | 中国科学院金属研究所 | 单晶与定向柱晶复合结晶叶片及其制造方法 |
| CN103894547A (zh) * | 2014-03-26 | 2014-07-02 | 东方电气集团东方汽轮机有限公司 | 带缘板叶片铸件的精密铸造方法 |
| JP2017031974A (ja) * | 2015-07-29 | 2017-02-09 | 日立金属株式会社 | 鋳造羽根車およびその製造方法 |
| WO2020203868A1 (ja) * | 2019-04-01 | 2020-10-08 | 株式会社Ihi | タービンホイール及びその製造方法 |
| CN112916806A (zh) * | 2021-01-26 | 2021-06-08 | 王晓寅 | 一种微波炉旋转台制作方法 |
-
2001
- 2001-03-28 JP JP2001092593A patent/JP2002283043A/ja active Pending
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1317095C (zh) * | 2004-02-25 | 2007-05-23 | 中国科学院金属研究所 | 单晶与定向柱晶复合结晶叶片及其制造方法 |
| CN103894547A (zh) * | 2014-03-26 | 2014-07-02 | 东方电气集团东方汽轮机有限公司 | 带缘板叶片铸件的精密铸造方法 |
| JP2017031974A (ja) * | 2015-07-29 | 2017-02-09 | 日立金属株式会社 | 鋳造羽根車およびその製造方法 |
| WO2020203868A1 (ja) * | 2019-04-01 | 2020-10-08 | 株式会社Ihi | タービンホイール及びその製造方法 |
| JPWO2020203868A1 (ja) * | 2019-04-01 | 2021-11-25 | 株式会社Ihi | タービンホイール及びその製造方法 |
| JP7156509B2 (ja) | 2019-04-01 | 2022-10-19 | 株式会社Ihi | タービンホイールの製造方法 |
| CN112916806A (zh) * | 2021-01-26 | 2021-06-08 | 王晓寅 | 一种微波炉旋转台制作方法 |
| CN112916806B (zh) * | 2021-01-26 | 2024-03-01 | 王晓寅 | 一种微波炉旋转台制作方法 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Dai et al. | Grain selection in spiral selectors during investment casting of single-crystal turbine blades: Part I. Experimental investigation | |
| JP4659164B2 (ja) | 一方向凝固鋳造品並びにその製造方法 | |
| CN107745093B (zh) | 一种精铸模组及利用其制备可精控晶体取向的镍基单晶导叶的铸造方法 | |
| JP2782340B2 (ja) | 単結晶合金およびその製造方法 | |
| US3847203A (en) | Method of casting a directionally solidified article having a varied composition | |
| US9144842B2 (en) | Unidirectional solidification process and apparatus and single-crystal seed therefor | |
| JPS6171168A (ja) | 方向性固化タビーン羽根の製造方法 | |
| JP2010075999A (ja) | 方向性凝固法及び該方法で製造される鋳造品 | |
| JPH09182950A (ja) | 製品の末端上に延長部分を形成するための方法 | |
| CN103817313A (zh) | 一种整体细晶向心叶轮铸件的制备方法 | |
| WO2016125575A1 (ja) | Ｎｉ合金鋳造品の製造方法及びＮｉ合金鋳造品 | |
| US6343641B1 (en) | Controlling casting grain spacing | |
| JP2003520313A (ja) | タービン翼ならびにタービン翼の製造方法 | |
| JP2002283043A (ja) | 一方向凝固柱状晶組織を有するタービンブレードの製造方法およびその製造方法で作製したタービンブレード | |
| JPH034301B2 (ja) | ||
| JP2002331352A (ja) | タービンブレードの製造方法 | |
| JP2008163419A (ja) | 金属精製方法及び装置、精製金属、鋳造品、金属製品及び電解コンデンサ | |
| JP2002331353A (ja) | 微細な一方向凝固柱状晶組織を有する鋳造体の製造方法 | |
| Dong | Analysis of Grain Selection during Directional Solidification of Gas Turbine Blades. | |
| US3783032A (en) | Method for producing directionally solidified nickel base alloy | |
| JP2003311392A (ja) | 一方向凝固翼の製造方法及び一方向凝固翼 | |
| EP0059550A2 (en) | Method of casting | |
| JP2002331354A (ja) | 微細な等軸晶組織を有する鋳造体の製造方法 | |
| JP3395019B2 (ja) | ガスタービン用単結晶ブレードの製造法 | |
| JP2003048053A (ja) | 方向凝固結晶の補修方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20060331 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20080819 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Effective date: 20080821 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 |
|
| A02 | Decision of refusal |
Effective date: 20090105 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 |