JP2002331352A - Manufacturing method for turbine blade - Google Patents
Manufacturing method for turbine bladeInfo
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】この発明は、図５の斜視図に
示されるように、一方向凝固柱状晶の成長方向に対して
垂直な断面１６の組織が一層微細な一方向凝固柱状晶組
織（以下、微細な一方向凝固柱状晶組織という）を有す
る翼部分１７および微細な等軸晶組織を有する根元部分
１５からなるタービンブレードの製造方法およびその方
法で作製したにタービンブレードに関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION As shown in the perspective view of FIG. 5, the present invention relates to a unidirectionally solidified columnar crystal structure (section 16 perpendicular to the direction of growth of the unidirectionally solidified columnar crystals). The present invention relates to a method of manufacturing a turbine blade including a blade portion 17 having a fine unidirectionally solidified columnar crystal structure and a root portion 15 having a fine equiaxed crystal structure, and a turbine blade manufactured by the method.
【０００２】[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、このタービンブレ
ードは翼部分および根元部分で構成されており、翼部分
は１０００℃以上の高温に曝されるために高温クリープ
強度が必要であるところから、応力付加軸に垂直な粒界
を持たない一方向凝固柱状晶組織または単結晶組織を有
することが必要であり、一方、根元部分は高温に曝され
ることはないが、翼部分の振動により疲労破壊を起こし
やすく、したがって疲労強度が必要とされることから等
軸晶組織とすることが必要であるとされている。このタ
ービンブレードは、Ｎｉ基耐熱合金溶湯を加熱炉内でＮ
ｉ基耐熱合金の融点以上の温度に加熱した翼部分キャビ
ティおよび根元部分キャビティを有する鋳型に注ぎ込
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翼部分キャビティ内の
溶湯を下部から上部に向かって徐々に冷却し、それによ
って凝固界面を底部から上方に向かって上昇させるブリ
ッジマン法と呼ばれる方法により一方向凝固柱状晶組織
または単結晶組織を有する翼部分を形成し、その後、根
元部分キャビティ内の溶湯を電磁撹拌することにより微
細な等軸晶組織を有する根元部分を形成することにより
製造される（特開昭６１−７１１６８号公報参照）。こ
の方法で得られたタービンブレードの根元部分は、平均
結晶粒径：１０００μｍ未満の微細な等軸晶組織を有
し、翼部分における一方向凝固柱状晶組織はその成長方
向に対して垂直な断面（図５において、１６で示される
断面）の組織が平均結晶粒径：５ｍｍを越える粗大組織
または単結晶組織となっている。2. Description of the Related Art Generally, Ni-base alloys having excellent heat resistance are used for turbine blades used for industrial gas turbines, aircraft turbines, and the like. These turbine blades are composed of a blade portion and a root portion. Since the wing portion is required to have a high temperature creep strength because it is exposed to a high temperature of 1000 ° C or more, it must have a unidirectionally solidified columnar crystal structure or single crystal structure without a grain boundary perpendicular to the stress applying axis. On the other hand, the root part is not exposed to high temperature, but it is liable to cause fatigue fracture due to vibration of the wing part, and therefore it is necessary to have an equiaxed crystal structure because fatigue strength is required. It is supposed to be. This turbine blade uses a molten Ni-base heat-resistant alloy
Pour into a mold having a wing part cavity and a root part cavity heated to a temperature equal to or higher than the melting point of the i-base heat-resistant alloy, and gradually lower the mold from the heating furnace or gradually raise the heating furnace to melt the molten metal in the wing part cavity. Is gradually cooled from the bottom to the top, thereby forming a wing portion having a unidirectionally solidified columnar crystal structure or a single crystal structure by a method called the Bridgman method of raising the solidification interface upward from the bottom, Thereafter, the melt is manufactured by electromagnetically stirring the molten metal in the root portion cavity to form a root portion having a fine equiaxed crystal structure (see JP-A-61-71168). The root portion of the turbine blade obtained by this method has a fine equiaxed crystal structure with an average crystal grain size of less than 1000 μm, and the directionally solidified columnar crystal structure in the blade portion has a cross section perpendicular to the growth direction. The structure (cross section indicated by 16 in FIG. 5) is a coarse structure or a single crystal structure having an average crystal grain size of more than 5 mm.
【０００３】[0003]
【発明が解決しようとする課題】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
れるようになっており、そのために高温クリープ特性に
対する改善要求とともに高温靭性に対する改善要求は年
々高くなっているが、従来のブリッジマン法により形成
されたタービンブレードの翼部分の一方向凝固柱状晶は
太さが太いために高温クリープ特性には優れるものの十
分な高温靭性が得られない。そのために、図５に示され
るように、タービンブレードの根元部分１５における組
織を従来と同じ微細な等軸晶に保つと共にタービンブレ
ードの翼部分１４における組織を一方向凝固柱状晶の成
長方向に対して垂直な断面１６における結晶粒が一層微
細化した一方向凝固柱状晶（すなわち、一層細長い一方
向凝固柱状晶）が多く集まった組織を形成して高温クリ
ープ特性を確保すると共に高温靭性を一層向上させる必
要がある。さらに、溶湯を電磁撹拌することにより微細
な等軸晶組織を有する根元部分を形成すると、マイクロ
ポロシティ欠陥が多発するために、信頼性のある微細な
等軸晶組織を有する根元部分を形成することができな
い。In recent years, turbine blades have been used under severe conditions of high temperature and high load, and therefore, there is a demand for improvement in high temperature creep properties and high temperature toughness. Although increasing year by year, the unidirectionally solidified columnar crystals of the blade portion of the turbine blade formed by the conventional Bridgman method have a large thickness, and therefore have high temperature creep properties but do not have sufficient high temperature toughness. For this purpose, as shown in FIG. 5, the structure at the root portion 15 of the turbine blade is maintained at the same fine equiaxed crystal as before, and the structure at the blade portion 14 of the turbine blade is changed with respect to the growth direction of the unidirectionally solidified columnar crystal. The structure in which a large number of unidirectional solidified columnar crystals in which the crystal grains in the vertical cross section 16 are further refined (that is, elongated unidirectional solidified columnar crystals) is formed to secure high temperature creep properties and further improve high temperature toughness. Need to be done. Furthermore, when a root having a fine equiaxed crystal structure is formed by electromagnetically stirring the molten metal, microporosity defects occur frequently, so that a root having a reliable fine equiaxed crystal structure is formed. Can not.
【０００４】[0004]
【課題を解決するための手段】そこで、本発明者らは、
タービンブレードの翼部分の組織を従来の翼部分の組織
よりも一層微細な一方向凝固柱状晶組織とし、それによ
って高温クリープ特性および高温靭性が共に優れた翼部
分を形成し、さらにマイクロポロシティ欠陥が発生する
ことのない根元部分を有するタービンブレードを作製す
べく研究を行なった。その結果、タービンブレードの製
造方法において、 （イ）鋳型内に充填した溶湯を下部から上部に向かって
冷却することにより凝固界面を徐々に上方に移動させな
がら、前記溶湯を充填した鋳型に、最大角加速度：５π
ｒａｄ／ｓｅｃ2以上、回転角度：４５度以上の正回転
を加えたのち引き続いて同じ条件の逆回転を加える正逆
回転を繰り返す水平連続反転振動を施すと、微細な一方
向凝固柱状晶組織を形成することができる、 （ロ）鋳型内に充填した溶湯を下部から上部に向かって
冷却することにより凝固界面を徐々に上方に移動させな
がら、前記溶湯を充填した鋳型に、最大角加速度：５π
ｒａｄ／ｓｅｃ2以上、回転角度：４５度以上の回転を
加えたのち停止し引き続いて同じ条件で同一方向に回転
する回転と停止を繰り返す水平断続正転振動を施すと、
微細な一方向凝固柱状晶組織を形成することができる、 （ハ）鋳型内に充填した溶湯を下部から上部に向かって
冷却することにより凝固界面を徐々に上方に移動させな
がら、前記溶湯を充填した鋳型に、最大角加速度：５π
ｒａｄ／ｓｅｃ2以上、回転角度：４５度未満の正回転
を加えたのち引き続いて同じ条件で逆回転を加える正逆
回転を繰り返す水平連続反転振動を施すと、マイクロポ
ロシティ欠陥が発生することなく微細な等軸晶組織を形
成することができる、 （ニ）鋳型内に充填した溶湯を下部から上部に向かって
冷却することにより凝固界面を徐々に上方に移動させな
がら、前記鋳型内に充填した溶湯に、最大角加速度：５
πｒａｄ／ｓｅｃ2以上、回転角度：４５度未満の回転
を加えたのち停止し引き続いて同じ条件で同一方向に回
転する回転と停止を繰り返す水平断続正転振動を施す
と、マイクロポロシティ欠陥が発生することなく微細な
等軸晶組織を形成することができる、という研究結果が
得られ、前記（イ）および（ロ）記載の方法で微細な一
方向凝固柱状晶組織を有するタービンブレードの翼部分
を形成し、前記（ハ）および（ニ）記載の方法で微細な
等軸晶組織を有するタービンブレードの根元部分を形成
すると、微細な一方向凝固柱状晶組織を有する翼部分お
よび微細な等軸晶組織を有する根元部分を有するタービ
ンブレードが得られるという研究結果を得たのである。Means for Solving the Problems Accordingly, the present inventors have:
The structure of the blade portion of the turbine blade is made to be a finer unidirectional solidified columnar crystal structure than that of the conventional blade portion, thereby forming a blade portion excellent in both high-temperature creep characteristics and high-temperature toughness, and microporosity defects are further reduced. Research was conducted to produce turbine blades with roots that did not occur. As a result, in the method of manufacturing a turbine blade, (a) the molten metal charged in the mold is cooled from the lower part to the upper part to gradually move the solidification interface upward, and the molten metal filled in the molten metal is Angular acceleration: 5π
rad / sec 2 or more, rotation angle: 45 degrees or more, and then a continuous continuous reversal vibration that repeats a forward / reverse rotation to apply a reverse rotation under the same conditions, to produce a fine unidirectionally solidified columnar crystal structure. (B) While gradually moving the solidification interface upward by cooling the molten metal filled in the mold from the lower part to the upper part, the mold filled with the molten metal has a maximum angular acceleration of 5π.
rad / sec 2 or more, rotation angle: 45 degrees or more, stop, and then apply horizontal horizontal intermittent forward vibration that repeats rotation and stop rotating in the same direction under the same conditions.
A fine unidirectionally solidified columnar crystal structure can be formed. (C) Filling the molten metal while cooling the molten metal filled in the mold from the lower part to the upper part to gradually move the solidification interface upward. The maximum angular acceleration: 5π
By applying a horizontal continuous reversal vibration in which a normal rotation of rad / sec 2 or more and a rotation angle of less than 45 degrees is applied and then a reverse rotation is applied under the same conditions and then a reverse rotation is applied, microscopic porosity defects do not occur. (D) The molten metal charged in the mold is cooled from the lower part to the upper part to gradually move the solidification interface upward while cooling the molten metal filled in the mold. And the maximum angular acceleration: 5
A microporosity defect occurs when a horizontal intermittent forward vibration in which rotation is stopped after applying a rotation of πrad / sec 2 or more and a rotation angle of less than 45 degrees, and then repeated rotation and stop in the same direction under the same conditions is applied. A study result was obtained that a fine equiaxed crystal structure can be formed without using the method described in the above (a) and (b). When the root portion of a turbine blade having a fine equiaxed crystal structure is formed by the method described in (c) and (d) above, a blade portion having a fine unidirectionally solidified columnar crystal structure and a fine equiaxed crystal Research results have shown that a turbine blade having a root with texture can be obtained.
【０００５】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）微細な一方向凝固柱状晶組
織を有する翼部分および微細な等軸晶組織を有する根元
部分を有するタービンブレードを製造する方法であっ
て、前記翼部分は、鋳型内に充填した溶湯を下部から上
部に向かって冷却することにより凝固界面を徐々に上方
に移動させながら、前記溶湯を充填した鋳型に、最大角
加速度：５πｒａｄ／ｓｅｃ2以上、回転角度：４５度
以上の正回転を加えたのち引き続いて同じ条件の逆回転
を加える正逆回転を繰り返す水平連続反転振動を付加す
ることにより形成し、前記根元部分は、鋳型内に充填し
た溶湯を下部から上部に向かって冷却することにより凝
固界面を徐々に上方に移動させながら、前記溶湯を充填
した鋳型に、最大角加速度：５πｒａｄ／ｓｅｃ2以
上、回転角度：４５度未満の正回転を加えたのち引き続
いて同じ条件で逆回転を加える正逆回転を繰り返す水平
連続反転振動を付加することにより形成するタービンブ
レードの製造方法、（２）微細な一方向凝固柱状晶組織
を有する翼部分および微細な等軸晶組織を有する根元部
分を有するタービンブレードを製造する方法であって、
前記翼部分は、鋳型内に充填した溶湯を下部から上部に
向かって冷却することにより凝固界面を徐々に上方に移
動させながら、前記溶湯を充填した鋳型に、最大角加速
度：５πｒａｄ／ｓｅｃ2以上、回転角度：４５度以上
の回転を加えたのち停止し引き続いて同じ条件で同一方
向に回転する回転と停止を繰り返す水平断続正転振動を
付加することによりを形成し、前記根元部分は、鋳型内
に充填した溶湯を下部から上部に向かって冷却すること
により凝固界面を徐々に上方に移動させながら、前記鋳
型内に充填した溶湯に、最大角加速度：５πｒａｄ／ｓ
ｅｃ2以上、回転角度：４５度未満の回転を加えたのち
停止し引き続いて同じ条件で同一方向に回転する回転と
停止を繰り返す水平断続正転振動を付加することにより
形成するタービンブレードの製造方法、（３）微細な一
方向凝固柱状晶組織を有する翼部分および微細な等軸晶
組織を有する根元部分を有するタービンブレードを製造
する方法であって、前記翼部分は、鋳型内に充填した溶
湯を下部から上部に向かって冷却することにより凝固界
面を徐々に上方に移動させながら、前記溶湯を充填した
鋳型に、最大角加速度：５πｒａｄ／ｓｅｃ2以上、回
転角度：４５度以上の正回転を加えたのち引き続いて同
じ条件の逆回転を加える正逆回転を繰り返す水平連続反
転振動を付加することにより形成し、前記根元部分は、
鋳型内に充填した溶湯を下部から上部に向かって冷却す
ることにより凝固界面を徐々に上方に移動させながら、
前記鋳型内に充填した溶湯に、最大角加速度：５πｒａ
ｄ／ｓｅｃ2以上、回転角度：４５度未満の回転を加え
たのち停止し引き続いて同じ条件で同一方向に回転する
回転と停止を繰り返す水平断続正転振動を付加すること
により形成するタービンブレードの製造方法、（４）微
細な一方向凝固柱状晶組織を有する翼部分および微細な
等軸晶組織を有する根元部分を有するタービンブレード
を製造する方法であって、前記翼部分は、鋳型内に充填
した溶湯を下部から上部に向かって冷却することにより
凝固界面を徐々に上方に移動させながら、前記溶湯を充
填した鋳型に、最大角加速度：５πｒａｄ／ｓｅｃ2以
上、回転角度：４５度以上の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に回転する回転と停止を繰
り返す水平断続正転振動を付加することによりを形成
し、前記根元部分は、鋳型内に充填した溶湯を下部から
上部に向かって冷却することにより凝固界面を徐々に上
方に移動させながら、前記溶湯を充填した鋳型に、最大
角加速度：５πｒａｄ／ｓｅｃ2以上、回転角度：４５
度未満の正回転を加えたのち引き続いて同じ条件で逆回
転を加える正逆回転を繰り返す水平連続反転振動を付加
することにより形成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。[0005] The present invention has been made based on the results of such research, and (1) a turbine blade having a blade portion having a fine unidirectional solidified columnar crystal structure and a root portion having a fine equiaxed crystal structure. The wing portion, while gradually moving the solidification interface upward by cooling the molten metal filled in the mold from the lower part to the upper part, while the mold filled with the molten metal, the maximum Angular acceleration: 5πrad / sec 2 or more, rotation angle: 45 ° or more, and then a horizontal continuous reversing vibration that repeats a forward / reverse rotation in which a reverse rotation is applied under the same conditions and then a reverse rotation is applied. The part is heated by cooling the molten metal filled in the mold from the lower part to the upper part, so that the solidification interface is gradually moved upward, and the mold filled with the molten metal is subjected to maximum angular addition. Manufacture of a turbine blade formed by applying horizontal continuous reversing vibration in which a forward rotation of at least 5πrad / sec 2 and a rotation angle of less than 45 ° is applied, and then a reverse rotation is applied under the same conditions and then a reverse rotation is applied under the same conditions. (2) A method for producing a turbine blade having a blade portion having a fine unidirectionally solidified columnar crystal structure and a root portion having a fine equiaxed crystal structure,
The wing portion cools the molten metal filled in the mold from the lower part to the upper part to gradually move the solidification interface upward, and applies a maximum angular acceleration of 5πrad / sec 2 or more to the molten metal filled mold. A rotation angle of 45 degrees or more, and then stopping, and then applying a horizontal intermittent forward rotation in which the rotation is repeated in the same direction under the same conditions and the rotation is repeatedly stopped, and the root portion is formed by a mold. The molten metal filled in the mold is cooled from the lower part to the upper part to gradually move the solidification interface upward, and the molten metal filled in the mold is subjected to a maximum angular acceleration of 5πrad / s.
A method for manufacturing a turbine blade formed by applying a horizontal intermittent normal rotation in which rotation is stopped at a rotation angle of less than 45 degrees after applying ec 2 or more and then continuously rotates in the same direction under the same conditions. (3) A method for producing a turbine blade having a blade portion having a fine unidirectionally solidified columnar crystal structure and a root portion having a fine equiaxed crystal structure, wherein the blade portion includes a molten metal filled in a mold. While the solidification interface is gradually moved upward by cooling from the lower part to the upper part, the mold filled with the molten metal is subjected to a positive rotation with a maximum angular acceleration of 5πrad / sec 2 or more and a rotation angle of 45 ° or more. It is formed by adding a horizontally continuous reversing vibration that repeats forward and reverse rotation to apply reverse rotation of the same condition after addition, and the root portion is
While gradually moving the solidification interface upward by cooling the molten metal filled in the mold from the bottom to the top,
Maximum angular acceleration: 5πra is applied to the molten metal filled in the mold.
A turbine blade formed by applying a horizontal intermittent normal vibration in which rotation is stopped after applying a rotation of d / sec 2 or more and a rotation angle of less than 45 degrees, and then continuously rotates and stops in the same direction under the same conditions. (4) A method for manufacturing a turbine blade having a blade portion having a fine unidirectionally solidified columnar crystal structure and a root portion having a fine equiaxed crystal structure, wherein the blade portion is filled in a mold. The molten metal is cooled from the lower part to the upper part so that the solidification interface is gradually moved upward, and the mold filled with the molten metal is rotated at a maximum angular acceleration of 5πrad / sec 2 or more and a rotation angle of 45 ° or more. Is formed by adding horizontal intermittent normal rotation that repeats rotation and stop after stopping and subsequently rotating in the same direction under the same conditions, and the root portion is While gradually moving upward the solidification interface by cooling towards the top of the molten metal filled into the mold from the bottom, the mold filled with the molten metal, the maximum angular acceleration: 5πrad / sec 2 or more, the rotation angle: 45
A method of manufacturing a turbine blade formed by adding horizontal continuous reversing vibration that repeats forward and reverse rotation to apply reverse rotation under the same conditions after adding forward rotation of less than degree,
It is characterized by the following.
【０００６】本発明者らは、前記（１）〜（４）記載の
タービンブレードの製造方法における鋳造条件につい
て、さらに研究を行なった。その結果、前記（１）〜
（４）記載のタービンブレードの製造方法において、鋳
型内に充填した溶湯を下部から上部に向かって冷却する
ことにより凝固界面を徐々に上方に移動させる時の前記
凝固界面における溶湯の温度勾配は、翼部分と根元部分
とで異なることが一層好ましく、翼部分は温度勾配が２
０〜１０００℃／ｃｍであり、根元部分は温度勾配が１
〜２０未満℃／ｃｍであることが一層好ましい、という
研究結果が得られたのである。The present inventors have further studied the casting conditions in the method for manufacturing a turbine blade described in the above (1) to (4). As a result, the above (1) to
In the method for manufacturing a turbine blade according to (4), the temperature gradient of the molten metal at the solidification interface when the solidification interface is gradually moved upward by cooling the molten metal filled in the mold from a lower portion to an upper portion, More preferably, the wing portion and the root portion are different, and the wing portion has a temperature gradient of two.
0 to 1000 ° C./cm, and the root has a temperature gradient of 1
Research results have shown that it is more preferable that the temperature be less than ２０20 ° C./cm.
【０００７】したがって、この発明は、（５）微細な一
方向凝固柱状晶組織を有する翼部分および微細な等軸晶
組織を有する根元部分を有するタービンブレードを製造
する方法であって、前記翼部分は、鋳型内に充填した溶
湯を下部から上部に向かって冷却することにより凝固界
面における溶湯の温度勾配が２０〜１０００℃／ｃｍと
なるように凝固界面を徐々に上方に移動させながら、前
記溶湯を充填した鋳型に、最大角加速度：５πｒａｄ／
ｓｅｃ2以上、回転角度：４５度以上の正回転を加えた
のち引き続いて同じ条件の逆回転を加える正逆回転を繰
り返す水平連続反転振動を付加することにより形成し、
前記根元部分は、鋳型内に充填した溶湯を下部から上部
に向かって冷却することにより凝固界面における溶湯の
温度勾配が１〜２０未満℃／ｃｍとなるように凝固界面
を徐々に上方に移動させながら、前記溶湯を充填した鋳
型に、最大角加速度：５πｒａｄ／ｓｅｃ2以上、回転
角度：４５度未満の正回転を加えたのち引き続いて同じ
条件で逆回転を加える正逆回転を繰り返す水平連続反転
振動を付加することにより形成するタービンブレードの
製造方法、（６）微細な一方向凝固柱状晶組織を有する
翼部分および微細な等軸晶組織を有する根元部分を有す
るタービンブレードを製造する方法であって、前記翼部
分は、鋳型内に充填した溶湯を下部から上部に向かって
冷却することにより凝固界面における溶湯の温度勾配が
２０〜１０００℃／ｃｍとなるように凝固界面を徐々に
上方に移動させながら、前記溶湯を充填した鋳型に、最
大角加速度：５πｒａｄ／ｓｅｃ2以上、回転角度：４
５度以上の回転を加えたのち停止し引き続いて同じ条件
で同一方向に回転する回転と停止を繰り返す水平断続正
転振動を付加することによりを形成し、前記根元部分
は、鋳型内に充填した溶湯を下部から上部に向かって冷
却することにより凝固界面における溶湯の温度勾配が１
〜２０未満℃／ｃｍとなるように凝固界面を徐々に上方
に移動させながら、前記鋳型内に充填した溶湯に、最大
角加速度：５πｒａｄ／ｓｅｃ2以上、回転角度：４５
度未満の回転を加えたのち停止し引き続いて同じ条件で
同一方向に回転する回転と停止を繰り返す水平断続正転
振動を付加することにより形成するタービンブレードの
製造方法、（７）微細な一方向凝固柱状晶組織を有する
翼部分および微細な等軸晶組織を有する根元部分を有す
るタービンブレードを製造する方法であって、前記翼部
分は、鋳型内に充填した溶湯を下部から上部に向かって
冷却することにより凝固界面における溶湯の温度勾配が
２０〜１０００℃／ｃｍとなるように凝固界面を徐々に
上方に移動させながら、前記溶湯を充填した鋳型に、最
大角加速度：５πｒａｄ／ｓｅｃ2以上、回転角度：４
５度以上の正回転を加えたのち引き続いて同じ条件の逆
回転を加える正逆回転を繰り返す水平連続反転振動を付
加することにより形成し、前記根元部分は、鋳型内に充
填した溶湯を下部から上部に向かって冷却することによ
り凝固界面における溶湯の温度勾配が１〜２０未満℃／
ｃｍとなるように凝固界面を徐々に上方に移動させなが
ら、前記鋳型内に充填した溶湯に、最大角加速度：５π
ｒａｄ／ｓｅｃ2以上、回転角度：４５度未満の回転を
加えたのち停止し引き続いて同じ条件で同一方向に回転
する回転と停止を繰り返す水平断続正転振動を付加する
ことにより形成するタービンブレードの製造方法、
（８）微細な一方向凝固柱状晶組織を有する翼部分およ
び微細な等軸晶組織を有する根元部分を有するタービン
ブレードを製造する方法であって、前記翼部分は、鋳型
内に充填した溶湯を下部から上部に向かって冷却するこ
とにより凝固界面における溶湯の温度勾配が２０〜１０
００℃／ｃｍとなるように凝固界面を徐々に上方に移動
させながら、前記溶湯を充填した鋳型に、最大角加速
度：５πｒａｄ／ｓｅｃ2以上、回転角度：４５度以上
の回転を加えたのち停止し引き続いて同じ条件で同一方
向に回転する回転と停止を繰り返す水平断続正転振動を
付加することによりを形成し、前記根元部分は、鋳型内
に充填した溶湯を下部から上部に向かって冷却すること
により凝固界面における溶湯の温度勾配が１〜２０未満
℃／ｃｍとなるように凝固界面を徐々に上方に移動させ
ながら、前記溶湯を充填した鋳型に、最大角加速度：５
πｒａｄ／ｓｅｃ2以上、回転角度：４５度未満の正回
転を加えたのち引き続いて同じ条件で逆回転を加える正
逆回転を繰り返す水平連続反転振動を付加することによ
り形成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。Therefore, the present invention provides (5) a method for producing a turbine blade having a blade portion having a fine unidirectionally solidified columnar crystal structure and a root portion having a fine equiaxed crystal structure. Cooling the molten metal filled in the mold from the lower part to the upper part, while gradually moving the solidification interface upward so that the temperature gradient of the molten metal at the solidification interface becomes 20 to 1000 ° C./cm, In the mold filled with, the maximum angular acceleration: 5πrad /
sec 2 or more, rotation angle: formed by applying a horizontal continuous reversing vibration that repeats a normal rotation of 45 degrees or more and then repeats a normal rotation of the same condition followed by a normal rotation,
The root portion gradually moves the solidification interface upward so that the temperature gradient of the melt at the solidification interface becomes 1 to less than 20 ° C./cm by cooling the molten metal filled in the mold from the lower part to the upper part. Horizontal continuous reversal of repetition of forward and reverse rotations in which a forward rotation with a maximum angular acceleration of 5πrad / sec 2 or more and a rotation angle of less than 45 degrees is applied to the mold filled with the molten metal, and then reverse rotation is performed under the same conditions. A method of manufacturing a turbine blade formed by applying vibration, and (6) a method of manufacturing a turbine blade having a blade portion having a fine unidirectionally solidified columnar crystal structure and a root portion having a fine equiaxed crystal structure. The wing portion cools the molten metal filled in the mold from the lower part to the upper part, so that the temperature gradient of the molten metal at the solidification interface is 20 to 1000 ° C. / cm, while gradually moving the solidification interface upward, the maximum angular acceleration: 5πrad / sec 2 or more, the rotation angle: 4
By applying a horizontal intermittent forward rotation that repeats rotation and stop rotating in the same direction under the same conditions after stopping after applying rotation of 5 degrees or more, the root portion was filled in a mold. By cooling the molten metal from the lower part to the upper part, the temperature gradient of the molten metal at the solidification interface becomes 1
While gradually moving the solidification interface upward so as to be less than ℃ 20 ° C./cm, the molten metal filled in the mold is subjected to a maximum angular acceleration of 5πrad / sec 2 or more, and a rotation angle of 45 °.
A method of manufacturing a turbine blade formed by applying horizontal intermittent forward rotation in which rotation is stopped after applying a rotation of less than one degree and subsequently rotating in the same direction under the same conditions, and (7) a fine direction A method for manufacturing a turbine blade having a blade portion having a solidified columnar crystal structure and a root portion having a fine equiaxed crystal structure, wherein the blade portion cools a molten metal filled in a mold from a lower portion to an upper portion. While gradually moving the solidification interface upward so that the temperature gradient of the molten metal at the solidification interface becomes 20 to 1000 ° C./cm, the mold filled with the molten metal has a maximum angular acceleration of 5πrad / sec 2 or more, Rotation angle: 4
Formed by applying horizontal continuous reversal vibration that repeats forward and reverse rotation applying reverse rotation under the same conditions after applying forward rotation of 5 degrees or more, and the base portion is formed by melting the molten metal filled in the mold from the bottom. By cooling toward the upper part, the temperature gradient of the molten metal at the solidification interface is 1 to less than 20 ° C /
cm, while gradually moving the solidification interface upward, the maximum angular acceleration: 5π is applied to the molten metal filled in the mold.
rad / sec 2 or more, rotation angle: less than 45 degrees, and then stopping, then applying horizontal intermittent normal rotation in which rotation and rotation are repeated in the same direction under the same conditions, and then the turbine blade is formed. Production method,
(8) A method for manufacturing a turbine blade having a blade portion having a fine unidirectionally solidified columnar crystal structure and a root portion having a fine equiaxed crystal structure, wherein the blade portion includes a molten metal filled in a mold. By cooling from the lower part to the upper part, the temperature gradient of the molten metal at the solidification interface becomes 20 to 10
While gradually moving the solidification interface upward at a temperature of 00 ° C./cm, the mold filled with the molten metal is subjected to a rotation with a maximum angular acceleration of 5πrad / sec 2 or more and a rotation angle of 45 ° or more and then stopped. Then, by applying horizontal intermittent normal rotation that repeats rotation and stop rotating in the same direction under the same conditions, the root portion cools the molten metal filled in the mold from the lower part to the upper part. Thus, while gradually moving the solidification interface upward so that the temperature gradient of the molten metal at the solidification interface becomes 1 to less than 20 ° C./cm, the maximum angular acceleration: 5
a method for manufacturing a turbine blade formed by applying a horizontal continuous inversion vibration in which a normal rotation of π rad / sec 2 or more and a rotation angle of less than 45 degrees is applied, and then a normal / reverse rotation of applying a reverse rotation under the same conditions is repeated. It is characterized by the following.
【０００８】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方法において、鋳型に水平回転
振動を与えながら鋳型内に装入した溶湯を下部から上部
に向かって冷却することにより凝固界面を徐々に上方に
移動させると共に、溶湯の入った鋳型の水平回転振動を
最大角加速度：５πｒａｄ／ｓｅｃ2以上の回転を加え
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
る連続反転振動または同一方向の回転を間欠的に付与す
る断続正転振動を加える理由は、鋳型の最大角加速度が
５πｒａｄ／ｓｅｃ2未満では結晶が粗大になって微細
な一方向凝固柱状晶または等軸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、最大角加
速度が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。したがって、最大角加速度
は５πｒａｄ／ｓｅｃ2〜１００πｒａｄ／ｓｅｃ2の範
囲内とすることが好ましく、最大角加速度は１０π〜５
０πｒａｄ／ｓｅｃ2の範囲内とすることが一層好まし
い。また、前記最大角加速度を保ちつつ回転角度を４５
度未満とすると微細な等軸晶となって一方向凝固柱状晶
とならないのでタービンブレードの翼部分の鋳造時は回
転角度を４５度以上として微細な一方向凝固柱状晶を形
成する。しかし、回転角度を極端に大きくし、５回転
（１８００度）を越えると、振動周期が長くなって鋳型
を回転させる効果が少なくなり、一定速度の回転と大差
がなくなるので好ましくない。翼部分の鋳造時における
回転角度は９０〜３６０度が一層好ましい。一方、前記
最大角加速度を保ちつつ回転角度を４５度未満とすると
微細な等軸晶となるのでタービンブレードの根元部分の
鋳造時は回転角度を４５度未満とする。根元部分の鋳造
時における回転角度は５〜３０度が一層好ましい。In the method of manufacturing a turbine blade having a columnar crystal structure of one-way solidification according to the present invention, the solidification interface is formed by cooling the molten metal charged in the mold from the lower part to the upper part while applying horizontal rotational vibration to the mold. While gradually moving upward, the horizontal rotation vibration of the mold containing the molten metal is stopped after applying a rotation of the maximum angular acceleration: 5πrad / sec 2 or more, and then the rotation is continuously inverted in the opposite direction under the same conditions. The reason for applying the intermittent forward vibration that intermittently imparts rotation in the same direction is that when the maximum angular acceleration of the mold is less than 5πrad / sec 2 , the crystal becomes coarse and does not become a fine unidirectionally solidified columnar crystal or equiaxed crystal. Therefore, it is not preferable. However, it is not preferable that the maximum angular acceleration exceeds 100πrad / sec 2 because the mold itself cannot withstand vibration and is often damaged. Therefore, the maximum angular acceleration is preferably in the range of 5πrad / sec 2 to 100πrad / sec 2 , and the maximum angular acceleration is 10π to 5
More preferably, it is within the range of 0πrad / sec 2 . Further, while maintaining the maximum angular acceleration, the rotation angle is set to 45.
If the angle is less than the degree, fine uniaxial solidified columnar crystals are formed at a rotation angle of 45 degrees or more during casting of the blade portion of the turbine blade because fine equiaxed crystals do not become unidirectional solidified columnar crystals. However, when the rotation angle is extremely large and exceeds 5 rotations (1800 degrees), the vibration cycle becomes longer, the effect of rotating the mold is reduced, and there is no great difference from rotation at a constant speed, which is not preferable. The rotation angle during casting of the wing portion is more preferably 90 to 360 degrees. On the other hand, if the rotation angle is set to less than 45 degrees while maintaining the maximum angular acceleration, a fine equiaxed crystal is formed. Therefore, the rotation angle is set to less than 45 degrees when casting the root portion of the turbine blade. The rotation angle at the time of casting the root portion is more preferably 5 to 30 degrees.
【０００９】さらに、タービンブレード翼部分の鋳造時
における凝固界面における溶湯の温度勾配は２０〜１０
００℃／ｃｍであることが一層好ましく、タービンブレ
ード根元部分の鋳造時における凝固界面における溶湯の
温度勾配は１〜２０未満℃／ｃｍであることが一層好ま
しい。タービンブレード根元部分の鋳造時の凝固界面に
おける溶湯の温度勾配を１℃／ｃｍ以上にした理由は、
温度勾配が１℃／ｃｍ未満ではマイクロポロシティが発
生するので好ましくないことによるものである。Further, the temperature gradient of the molten metal at the solidification interface during casting of the turbine blade blade portion is 20 to 10
The temperature gradient is more preferably 00 ° C / cm, and the temperature gradient of the molten metal at the solidification interface during casting of the root portion of the turbine blade is more preferably 1 to less than 20 ° C / cm. The reason why the temperature gradient of the molten metal at the solidification interface at the time of casting of the root portion of the turbine blade is 1 ° C./cm or more is as follows.
If the temperature gradient is less than 1 ° C./cm, microporosity is generated, which is not preferable.
【００１０】[0010]
【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は鋳型固定具である。エレベータシ
ャフト２は、昇降可能であり、正逆回転および断続回転
が可能であり、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。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS A method for manufacturing a turbine blade having a fine directionally solidified columnar crystal structure according to the present invention will be described with reference to the drawings. A casting apparatus for carrying out this method is shown in the schematic sectional view of FIG. In FIG. 1, 1 is a mold, 2 is an elevator shaft, 3 is a chill plate, 4
Is a heating furnace, 5 is a heat-resistant cover, 6 is a cooling water circulation cavity, 7 is a holding plate, and 8 is a mold fixture. The elevator shaft 2 can move up and down, can rotate forward and reverse and intermittently, and can apply a rotational acceleration. Further, the elevator shaft 2 is provided with a cooling water supply hole 10 for supplying cooling water to the chill plate 3. The chill plate 3 is provided at an upper end of the elevator shaft 2, and a cooling water circulation cavity 6 for cooling with cooling water is provided inside the chill plate 3. The cooling water supplied to the cooling water circulation cavity 6 is supplied from a cooling water supply hole 10. The heating furnace 4 has a cylindrical structure, and covers the mold 1 so that the molten metal 9 in the mold 1 can be maintained in a molten state. The heating furnace 4 may be either a resistance furnace or an induction furnace. A heat-resistant cover 5 is provided on the upper part of the heating furnace 4, and the temperature inside the heating furnace 4 can be maintained at a high temperature by covering with the heat-resistant cover 5. The heating furnace 4 and the heat-resistant cover 5 are supported by a holding plate 7. A water cooling coil 13 is provided directly below the holding plate 7.
【００１１】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、鋳型固定具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、タービンブレードの翼部分形
状キャビティ１２およびタービンブレードの根元部分形
状キャビティ１４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の翼部分形状キャビティ１２および
根元部分形状キャビティ１４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
により連続反転振動またはインターバルな同一方向回転
の断続正転振動を付与し、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２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の翼部分が得られる。
翼部分の鋳造時に鋳型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するには、
凝固界面における溶湯の温度勾配を２０〜１０００℃／
ｃｍとなるように冷却させることが一層好ましい。In order to manufacture a turbine blade having a fine unidirectionally solidified columnar crystal structure using the casting apparatus, the elevator shaft 2 is lowered, the mold 1 is placed on the chill plate 3, and the mold fixture 8 is used. The mold 1 is fixed to the chill plate 3, and then the elevator shaft 2 is raised and inserted into the heating furnace 4 to be installed. Inside the mold 1, a runner 11, a blade-shaped cavity 12 of a turbine blade and a root-shaped cavity 14 of a turbine blade are formed. Heated mold 1
When the previously prepared molten metal 9 is injected into the blade-shaped cavity 12 and the root-shaped cavity 14 of the turbine blade, the injected molten metal 9 is cooled by the cooling water supplied from the cooling water supply hole 10 in advance. 3 to form a chilled crystal layer with fine crystal grains at the bottom of the mold 1. Subsequently, the mold 1 and the chill plate 3 are horizontally rotated and vibrated under the condition that the maximum angular acceleration is 5πrad / sec 2 or more and the rotation angle is 45 ° or more, so that the continuous inversion vibration or the intermittent normal rotation of the same direction rotation at intervals. At the same time, the heating furnace 4 is gradually raised, or the elevator shaft 2 is gradually lowered, and the molten metal in the mold is cooled from the lower part to the upper part while the mold 1 is extracted from the heating furnace 4 and is unidirectionally solidified. By growing the columnar crystals in the upward direction, a blade portion of a turbine blade having a fine unidirectionally solidified columnar crystal structure (that is, a structure in which elongated unidirectionally solidified columnar crystals are aggregated) is obtained.
In order to cool the molten metal in the mold from the lower part to the upper part while extracting the mold 1 from the heating furnace 4 during casting of the wing portion,
The temperature gradient of the molten metal at the solidification interface is 20 to 1000 ° C /
cm.
【００１２】このようにして微細な一方向凝固柱状晶組
織を有する翼部分を形成したのち、引き続いて図２に示
されるように根元部分形状キャビティ１４内の溶湯を水
冷コイル１３のレベルまで徐々に下げながら最大角加速
度：５πｒａｄ／ｓｅｃ2以上、回転角度：４５度未満
の条件で正逆転する水平連続反転振動または同一方向に
断続回転する水平断続正転振動を付与することにより微
細な等軸晶組織を有する根元部分を形成する。根元部分
の鋳造時に鋳型を加熱炉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するには、凝固界面に
おける溶湯の温度勾配を１〜２０未満℃／ｃｍとなるよ
うに冷却させることが一層好ましい。After forming a blade portion having a fine directionally solidified columnar crystal structure in this manner, the molten metal in the root portion-shaped cavity 14 is gradually cooled to the level of the water-cooled coil 13 as shown in FIG. Fine equiaxed crystal by applying horizontal continuous reversal vibration that rotates forward and reverse or horizontal intermittent normal rotation that rotates intermittently in the same direction under the condition of maximum angular acceleration: 5πrad / sec 2 or more and rotation angle: less than 45 degrees while lowering Form a root with tissue. In order to cool the molten metal in the mold from the lower part to the upper part while extracting the mold from the heating furnace at the time of casting the root part, the molten metal is cooled so that the temperature gradient of the molten metal at the solidification interface is 1 to less than 20 ° C / cm. Is more preferred.
【００１３】図１および図２では、微細な一方向凝固柱
状晶組織を有する翼部分を形成したのち、引き続いて微
細な等軸晶組織を有する根元部分を形成したが、図３お
よび図４に示されるように、微細な等軸晶組織を有する
根元部分を水平連続反転振動または水平断続正転振動に
より先に形成し、引き続いて微細な一方向凝固柱状晶組
織を有する翼部分を形成することもできる。すなわち、
図３に示されるように、湯道１１に接続して翼部分形状
キャビティ１２を設け、翼部分形状キャビティ１２の下
に根元部分形状キャビティ１４を設けた鋳型１を用意
し、この鋳型１をチルプレート３の上に載せ、鋳型固定
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。加熱された鋳型１に予め用
意された溶湯９を注入すると、根元部分形状キャビティ
１４および翼部分形状キャビティ１２に溶湯９が充填さ
れ、チルプレート３により冷却しながら鋳型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度未満の条件で正逆回転する
水平連続反転振動または水平断続正転振動を付与し、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２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
して微細な等軸晶組織を有する根元部分を形成する。根
元部分の鋳造時に鋳型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するときの
凝固界面における溶湯の温度勾配は１〜２０未満℃／ｃ
ｍとなるように冷却させることが一層好ましい。In FIG. 1 and FIG. 2, after forming a blade portion having a fine unidirectionally solidified columnar crystal structure, and subsequently forming a root portion having a fine equiaxed crystal structure, FIG. 3 and FIG. As shown, forming a root portion having a fine equiaxed crystal structure first by horizontal continuous inversion vibration or horizontal intermittent normal vibration, and subsequently forming a blade portion having a fine unidirectionally solidified columnar crystal structure. Can also. That is,
As shown in FIG. 3, a mold 1 having a wing portion-shaped cavity 12 connected to the runner 11 and a root portion-shaped cavity 14 provided below the wing portion-shaped cavity 12 is prepared. The mold 1 is placed on the plate 3, and the mold 1 is fixed to the chill plate 3 by the mold fixture 8. Then, the elevator shaft 2 is raised and inserted into the heating furnace 4, and the mold 1 is heated. When the molten metal 9 prepared in advance is poured into the heated mold 1, the molten metal 9 is filled into the root portion shaped cavity 14 and the wing portion shaped cavity 12, and the mold 1 and the chill plate 3 are cooled to the maximum angle by the chill plate 3. Acceleration: Horizontal continuous reversing vibration or horizontal intermittent normal vibration that rotates forward and reverse under the condition that the rotation angle is 5πrad / sec 2 or more and the rotation angle is less than 45 degrees is given, and at the same time, the heating furnace 4 is gradually raised or the elevator shaft is rotated. The molten metal in the mold is cooled from the lower part to the upper part while the mold 1 is extracted from the heating furnace 4 by gradually lowering the mold 2 to form a root having a fine equiaxed crystal structure. The temperature gradient of the molten metal at the solidification interface when cooling the molten metal in the mold from the lower part to the upper part while extracting the mold 1 from the heating furnace 4 while casting the root part is less than 1 to 20 ° C./c.
It is more preferable to cool to m.
【００１４】次に、引き続いて、図４に示されるよう
に、鋳型１を加熱炉４から徐々に抜き出して翼部分形状
キャビティ１２内の溶湯を水冷コイル１３により冷却し
ながら最大角加速度：５πｒａｄ／ｓｅｃ2以上、回転
角度：４５度以上の条件で正逆転する水平連続反転振動
または同一方向に断続回転する水平断続正転振動を付与
することにより微細な一方向凝固柱状晶組織を有する翼
部分を形成する。翼部分の鋳造時に鋳型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
て冷却するときの凝固界面における溶湯の温度勾配を２
０〜１０００℃／ｃｍとなるように冷却させることが一
層好ましい。Subsequently, as shown in FIG. 4, the mold 1 is gradually extracted from the heating furnace 4 and the molten metal in the wing-shaped cavity 12 is cooled by the water cooling coil 13 while the maximum angular acceleration: 5πrad /. sec 2 or more, the rotation angle: an airfoil portion having a fine directionally solidified columnar crystal structure by the horizontal continuous inversion vibration or the same direction to forward and reverse rotation of 45 degrees or more conditions applying a horizontal intermittent forward vibrations intermittently rotated Form. The temperature gradient of the molten metal at the solidification interface when cooling the molten metal in the mold from the lower part to the upper part while extracting the mold 1 from the heating furnace 4 at the time of casting the wing portion is 2
More preferably, the cooling is performed at 0 to 1000 ° C./cm.
【００１５】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Ｎｉ−１０％Ｃｏ−１０％Ｗ−８．３％Ｃｒ−
５．５％Ａｌ−３．０％Ｔａ−１．５％Ｈｆ−１．０％
Ｔｉ−０．７％Ｍｏ−０．１５％Ｃ−０．０５％Ｚｒ−
０．００５％Ｂからなる組成のＮｉ基合金（以下、Ｍａ
ｒ−Ｍ２４７合金という）の融点以上の温度に加熱保持
し、Ｍａｒ−Ｍ２４７合金を溶解して得られた溶湯を翼
部分形状キャビティおよびタービンブレード形状キャビ
ティを有する鋳型に注入した。Example 1 An apparatus shown in FIG. 1 was prepared, a mold having a turbine blade-shaped cavity was set on a chill plate of the apparatus, and the mold was fixed to the chill plate by a fixing jig.
The mold was made of Ni-10% Co-10% W-8.3% Cr-
5.5% Al-3.0% Ta-1.5% Hf-1.0%
Ti-0.7% Mo-0.15% C-0.05% Zr-
Ni-base alloy having a composition of 0.005% B (hereinafter referred to as Ma)
r-M247 alloy), and the molten metal obtained by melting the Mar-M247 alloy was poured into a mold having a blade shaped cavity and a turbine blade shaped cavity.
【００１６】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溶湯を鋳型と共に連続反転振動
させ、同時に凝固界面における温度勾配が表１に示され
る値となるように加熱炉および冷却コイルを引き上げ、
それによって翼部分および根元部分からなるタービンブ
レードを形成する本発明法１〜６および比較法１〜４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タービンブレード
の翼部分を形成し、さらにタービンブレードの根元部分
の溶湯を電磁撹拌することによりタービンブレードを作
製して従来法を実施した。Subsequently, while flowing cooling water through the chill plate, the elevator shaft is rotated at the angular acceleration shown in Table 1,
The molten metal is continuously inverted and vibrated together with the mold at the rotation angle and the frequency, and simultaneously, the heating furnace and the cooling coil are pulled up so that the temperature gradient at the solidification interface becomes a value shown in Table 1,
The methods 1 to 6 of the present invention and the comparative methods 1 to 4 for forming a turbine blade composed of a wing portion and a root portion were thereby carried out. Furthermore, the turbine blade was formed by the usual Bridgman method without rotating and oscillating the elevator shaft, and the molten metal at the root portion of the turbine blade was electromagnetically stirred to produce a turbine blade, and the conventional method was implemented.
【００１７】これら本発明法１〜６、比較法１〜４およ
び従来法で得られたタービンブレードについて、図５に
示されるように、タービンブレード翼部分を一方向凝固
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１６の組織を１０倍の金属顕微鏡写真に撮り、
それぞれの写真から平均結晶粒径を求め、その結果を表
１に示した。さらに、タービンブレード根元部分の任意
個所の一部を切断し、その断面の組織を１０倍の金属顕
微鏡写真に撮り、それぞれの写真から等軸晶の平均結晶
粒径を求め、その結果を表１に示した。また、本発明法
１〜６で得られたタービンブレード根元部分の金属顕微
鏡写真にはマイクロポロシティ欠陥はみられなかった
が、従来法の電磁撹拌を施した根元部分にはマイクロポ
ロシティ欠陥が発生していた。With respect to the turbine blades obtained by the methods 1 to 6 of the present invention, the comparative methods 1 to 4 and the conventional method, as shown in FIG. Cut perpendicularly, and take a tissue of section 16 obtained by cutting into a metal microscope photograph of 10 times,
The average crystal grain size was determined from each photograph, and the results are shown in Table 1. Further, a part of an arbitrary portion of the root portion of the turbine blade was cut, and the structure of the cross section was taken with a metal microscope photograph of 10 times, and the average crystal grain size of equiaxed crystals was obtained from each photograph. It was shown to. Microporosity defects were not found in the metal micrographs of the root portions of the turbine blades obtained by the methods 1 to 6 of the present invention, but microporosity defects were generated in the root portions subjected to the conventional electromagnetic stirring. I was
【００１８】[0018]
【表１】 [Table 1]
【００１９】表１に示される結果から、本発明法１〜６
で得られたタービンブレード翼部分の断面における平均
結晶粒径は、従来法で得られたタービンブレード翼部分
の断面における平均結晶粒径よりも微細であるところか
ら、本発明法１〜６で得られたタービンブレード翼部分
は一層細長い一方向凝固柱状晶組織で構成されており、
したがって、本発明法１〜６で得られたタービンブレー
ド翼部分は従来法で得られたタービンブレード翼部分に
比べて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１〜４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。From the results shown in Table 1, the methods 1 to 6 of the present invention are shown.
The average crystal grain size in the cross section of the turbine blade blade portion obtained in the step is smaller than the average crystal grain size in the cross section of the turbine blade blade portion obtained by the conventional method. The turbine blade blade portion is composed of a more elongated unidirectional solidified columnar crystal structure,
Accordingly, it can be seen that the turbine blade blades obtained by the methods 1 to 6 of the present invention are superior in high-temperature toughness and high-temperature creep characteristics as compared with the turbine blade blades obtained by the conventional method. However, it can be seen that undesirable phenomena appear in turbine blades manufactured by the comparative methods 1 to 4 under conditions deviating from the conditions of the present invention.
【００２０】実施例２ 実施例１で用意した鋳型にＭａｒ−Ｍ２４７合金の溶湯
を充填し、表２に示される最大角加速度および回転角度
で回転させ、表２に示される時間停止させたのち同一方
向に再び表２に示される最大角加速度および回転角度で
回転させるインターバルな断続正転振動を付与し、同時
に表２に示される凝固界面の温度勾配となるように加熱
炉および冷却コイルを引き上げることにより本発明法７
〜１２および比較法５〜８を実施した。Example 2 The mold prepared in Example 1 was filled with molten metal of the Mar-M247 alloy, rotated at the maximum angular acceleration and rotation angle shown in Table 2, stopped for the time shown in Table 2, and then the same. In the same direction, apply intermittent forward rotation to rotate at the maximum angular acceleration and rotation angle shown in Table 2 again, and simultaneously raise the heating furnace and cooling coil so that the temperature gradient of the solidification interface shown in Table 2 is obtained. According to the method 7 of the present invention,
-12 and comparative methods 5-8.
【００２１】これら本発明法７〜１２および比較法５〜
８で得られたタービンブレードについて、実施例１と同
様にして、図５に示されるように、タービンブレード翼
部分を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１６の組織を１０倍の金属顕
微鏡写真に撮り、それぞれの写真から平均結晶粒径を求
め、その結果を表２に示し、さらにタービンブレード根
元部分の切断面における等軸晶の平均結晶粒径を求め、
その結果を表２に示した。本発明法７〜１２で得られた
タービンブレード根元部分の金属顕微鏡写真にはマイク
ロポロシティ欠陥はみられなかった。These methods 7 to 12 of the present invention and comparative methods 5 to
As shown in FIG. 5, the turbine blade obtained in Step 8 was cut perpendicularly to the growth direction of the unidirectionally solidified columnar crystal as shown in FIG. The structure of the obtained cross section 16 was photographed with a metal microscope photograph of 10 times, and the average crystal grain size was determined from each photograph. The results are shown in Table 2, and the average crystal of equiaxed crystal at the cut surface at the root portion of the turbine blade was further shown. Find the particle size,
The results are shown in Table 2. No microporosity defects were found in the metallographic micrographs of the root portions of the turbine blades obtained by methods 7 to 12 of the present invention.
【００２２】[0022]
【表２】 [Table 2]
【００２３】表２に示される結果から、本発明法７〜１
２で得られたタービンブレード翼部分の断面における平
均結晶粒径は、実施例１の表１に示される従来法で得ら
れたタービンブレード翼部分の断面における平均結晶粒
径よりも微細であるところから、本発明法７〜１２で得
られたタービンブレード翼部分は一層細長い一方向凝固
柱状晶組織で構成されており、したがって、本発明法７
〜１２で得られたタービンブレード翼部分は従来法で得
られたタービンブレード翼部分に比べて高温靭性および
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５〜８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。From the results shown in Table 2, the method of the present invention 7-1
Where the average crystal grain size in the cross section of the turbine blade blade portion obtained in 2 is smaller than the average crystal grain size in the cross section of the turbine blade blade portion obtained by the conventional method shown in Table 1 of Example 1. Therefore, the turbine blade blade portions obtained by the methods 7 to 12 of the present invention are constituted by a more elongated unidirectionally solidified columnar crystal structure.
It can be seen that the turbine blade blades obtained in Nos. 1 to 12 have better high-temperature toughness and high-temperature creep characteristics than the turbine blade blades obtained by the conventional method. But,
It can be seen that undesired phenomena appear in turbine blades manufactured by Comparative Methods 5 to 8 under conditions deviating from the conditions of the present invention.
【００２４】実施例３ 実施例１で用意した鋳型にＭａｒ−Ｍ２４７合金の溶湯
を充填し、表３に示される角加速度、回転角度および周
波数で溶湯を鋳型と共に連続反転振動させ、同時に凝固
界面における温度勾配が表３に示される値となるように
加熱炉および冷却コイルを引き上げることにより翼部分
を形成し、さらに表３に示される最大角加速度および回
転角度で回転させ、表３に示される時間停止させたのち
同一方向に再び表３に示される最大角加速度および回転
角度で回転させるインターバルな断続正転振動をさせ、
同時に表３に示される凝固界面の温度勾配となるように
加熱炉および冷却コイルを引き上げることにより本発明
法１３〜１８を実施した。Example 3 The mold prepared in Example 1 was filled with the molten metal of the Mar-M247 alloy, and the molten metal was continuously inverted and vibrated together with the mold at the angular acceleration, rotation angle and frequency shown in Table 3, and simultaneously at the solidification interface. The wing portion is formed by raising the heating furnace and the cooling coil so that the temperature gradient becomes the value shown in Table 3, and further rotated at the maximum angular acceleration and rotation angle shown in Table 3, and the time shown in Table 3 After stopping, the motor is rotated in the same direction again at the maximum angular acceleration and the rotation angle shown in Table 3 to perform an intermittent forward rotation vibration,
At the same time, the methods 13 to 18 of the present invention were carried out by raising the heating furnace and the cooling coil so that the temperature gradient at the solidification interface shown in Table 3 was obtained.
【００２５】これら本発明法１３〜１８で得られたター
ビンブレードについて、実施例１と同様にして、図５に
示されるように、タービンブレード翼部分を一方向凝固
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１６の組織を１０倍の金属顕微鏡写真に撮り、
それぞれの写真から平均結晶粒径を求め、その結果を表
３に示し、さらにタービンブレード根元部分の断面にお
ける等軸晶の平均結晶粒径を求め、その結果を表３に示
した。本発明法１３〜１８で得られたタービンブレード
根元部分の金属顕微鏡写真にはマイクロポロシティ欠陥
はみられなかった。With respect to the turbine blades obtained by the methods 13 to 18 of the present invention, as shown in FIG. It was cut vertically, and the structure of section 16 obtained by cutting was taken with a 10-fold metallographic micrograph.
The average grain size was determined from each photograph, and the results are shown in Table 3. Further, the average grain size of equiaxed crystals in the cross section of the root portion of the turbine blade was determined. The results are shown in Table 3. No microporosity defects were found in the metallographic micrographs of the root portions of the turbine blades obtained by the methods 13 to 18 of the present invention.
【００２６】[0026]
【表３】 [Table 3]
【００２７】実施例４ 実施例１で用意した鋳型にＭａｒ−Ｍ２４７合金の溶湯
を充填し、表４に示される最大角加速度および回転角度
で回転させ、表４に示される時間停止させたのち同一方
向に再び表４に示される最大角加速度および回転角度で
回転させるインターバルな断続正転振動をさせ、同時に
表３に示される凝固界面の温度勾配となるように加熱炉
および冷却コイルを引き上げることにより翼部分を形成
し、さらに角加速度、回転角度および周波数で溶湯を鋳
型と共に連続反転振動させ、同時に凝固界面における温
度勾配が表４に示される値となるように加熱炉および冷
却コイルを引き上げることにより根元部分を形成し、本
発明法１９〜２４を実施した。Example 4 The mold prepared in Example 1 was filled with the molten metal of the Mar-M247 alloy, rotated at the maximum angular acceleration and rotation angle shown in Table 4, stopped for the time shown in Table 4, and the same. In the same direction, an intermittent forward rotation is performed to rotate the sample at the maximum angular acceleration and rotation angle shown in Table 4 again, and at the same time, the heating furnace and the cooling coil are pulled up so that the temperature gradient of the solidification interface shown in Table 3 is obtained. The wing portion is formed, and the molten metal is continuously inverted and vibrated with the mold at the angular acceleration, rotation angle and frequency, and simultaneously, the heating furnace and the cooling coil are pulled up so that the temperature gradient at the solidification interface becomes a value shown in Table 4. A root portion was formed, and the present methods 19 to 24 were performed.
【００２８】これら本発明法１９〜２４で得られたター
ビンブレードについて、実施例１と同様にして、図５に
示されるように、タービンブレード翼部分を一方向凝固
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１６の組織を１０倍の金属顕微鏡写真に撮り、
それぞれの写真から平均結晶粒径を求め、その結果を表
３に示し、さらにタービンブレード根元部分の断面にお
ける等軸晶の平均結晶粒径を求め、その結果を表４に示
した。本発明法１９〜２４で得られたタービンブレード
根元部分の金属顕微鏡写真にはマイクロポロシティ欠陥
はみられなかった。With respect to the turbine blades obtained by the methods 19 to 24 of the present invention, as shown in FIG. It was cut vertically, and the structure of section 16 obtained by cutting was taken with a 10-fold metallographic micrograph.
The average crystal grain size was obtained from each of the photographs, and the results are shown in Table 3. Further, the average crystal grain size of equiaxed crystals in the cross section of the root portion of the turbine blade was obtained, and the results are shown in Table 4. No microporosity defects were observed in the metallographic micrographs of the root portions of the turbine blades obtained by the methods 19 to 24 of the present invention.
【００２９】[0029]
【表４】 [Table 4]
【００３０】表３〜４に示される結果から、本発明法１
３〜２４で得られたタービンブレード翼部分の断面にお
ける平均結晶粒径は、実施例１の表１に示される従来法
で得られたタービンブレード翼部分の断面における平均
結晶粒径よりも微細であるところから、本発明法１３〜
２４で得られたタービンブレード翼部分は一層細長い一
方向凝固柱状晶組織で構成されており、したがって、本
発明法１３〜２４で得られたタービンブレード翼部分は
従来法で得られたタービンブレード翼部分に比べて高温
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。From the results shown in Tables 3 and 4, the method of the present invention 1
The average crystal grain size in the cross section of the turbine blade blade portion obtained in 3 to 24 is smaller than the average crystal grain size in the cross section of the turbine blade blade portion obtained by the conventional method shown in Table 1 of Example 1. From a certain point, the present invention method 13-
The turbine blade blade portion obtained by the method 24 is composed of a more elongated unidirectionally solidified columnar crystal structure. Therefore, the turbine blade blade portion obtained by the method of the present invention 13 to 24 is the same as the turbine blade blade obtained by the conventional method. It can be seen that the high-temperature toughness and the high-temperature creep characteristics are superior to those of the portion.
【００３１】[0031]
【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。According to the turbine blade manufactured by the method of the present invention, the structure of the cross section perpendicular to the growth direction of the unidirectionally solidified columnar crystals has a fine unidirectionally solidified columnar crystal structure. As a result, it is possible to provide a turbine blade that is more excellent in high-temperature toughness and high-temperature creep characteristics, and brings about an industrially superior effect.
【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方法を説明するための断面概略説明
図である。FIG. 1 is a schematic sectional view for explaining a method for manufacturing a turbine blade having a directionally solidified columnar crystal structure of the present invention.
【図２】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方法を説明するための断面概略説明
図である。FIG. 2 is a schematic sectional view for explaining a method for manufacturing a turbine blade having a directionally solidified columnar crystal structure of the present invention.
【図３】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方法を説明するための断面概略説明
図である。FIG. 3 is a schematic sectional view for explaining a method of manufacturing a turbine blade having a directionally solidified columnar crystal structure of the present invention.
【図４】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方法を説明するための断面概略説明
図である。FIG. 4 is a schematic sectional view for explaining a method for manufacturing a turbine blade having a directionally solidified columnar crystal structure of the present invention.
【図５】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。FIG. 5 is an explanatory view of a directionally solidified columnar crystal structure of a cross section cut perpendicularly to a growth direction of the directionally solidified columnar crystals in a turbine blade.
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：鋳型固定具、
９：溶湯、 １０：冷却水供給孔、 １１：湯道、 １
２：翼部分形状キャビティ、 １３：水冷コイル、 １
４：根元部分形状キャビティ、 １５：根元部分、 １
６：一方向凝固柱状晶の成長方向に対して垂直な断面、
１７：翼部分。1: mold, 2: elevator shaft, 3: chill plate, 4: heating furnace, 5: heat-resistant cover, 6: cooling water circulation cavity, 7: holding plate, 8: mold fixture,
9: molten metal, 10: cooling water supply hole, 11: runner, 1
2: Wing part shape cavity, 13: Water cooling coil, 1
4: Root portion shape cavity, 15: Root portion, 1
6: a cross section perpendicular to the growth direction of the unidirectionally solidified columnar crystals,
17: Wing part.
───────────────────────────────────────────────────── 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） Ｆ０１Ｄ 5/28 Ｆ０１Ｄ 5/28 (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 BA06 BB05 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (51) Int.Cl. 7 Identification symbol FI Theme coat ゛ (Reference) F01D 5/28 F01D 5/28 (72) Inventor Saburo Wakita 1-297 Kitabukurocho, Omiya City, Saitama Prefecture Mitsubishi Materia Real 3G002 BA06 BB05
Claims (6)
な断面の組織が微細な一方向凝固柱状晶組織（以下、微
細な一方向凝固柱状晶組織という）を有する翼部分およ
び微細な等軸晶組織を有する根元部分を有するタービン
ブレードを製造する方法であって、 前記翼部分は、鋳型内に充填した溶湯を下部から上部に
向かって冷却することにより凝固界面を徐々に上方に移
動させながら、前記溶湯を充填した鋳型に、最大角加速
度：５πｒａｄ／ｓｅｃ2以上、回転角度：４５度以上
の正回転を加えたのち引き続いて同じ条件の逆回転を加
える正逆回転を繰り返す水平連続反転振動を付加するこ
とにより形成し、 前記根元部分は、鋳型内に充填した溶湯を下部から上部
に向かって冷却することにより凝固界面を徐々に上方に
移動させながら、前記溶湯を充填した鋳型に、最大角加
速度：５πｒａｄ／ｓｅｃ2以上、回転角度：４５度未
満の正回転を加えたのち引き続いて同じ条件で逆回転を
加える正逆回転を繰り返す水平連続反転振動を付加する
ことにより形成することを特徴とするタービンブレード
の製造方法。1. A blade portion having a fine unidirectionally solidified columnar crystal structure (hereinafter, referred to as a fine unidirectionally solidified columnar crystal structure) having a fine structure in a cross section perpendicular to the growth direction of the unidirectionally solidified columnar crystals, and a fine equiaxed structure. A method of manufacturing a turbine blade having a root portion having a crystal structure, wherein the blade portion gradually moves a solidification interface upward by cooling a molten metal filled in a mold from a lower portion to an upper portion. Horizontal continuous reversal vibration in which the mold filled with the molten metal is subjected to a forward rotation with a maximum angular acceleration of 5πrad / sec 2 or more and a rotation angle of 45 ° or more, followed by a reverse rotation of the same condition followed by a reverse rotation. The root portion is formed by cooling the molten metal filled in the mold from the bottom to the top while gradually moving the solidification interface upward, The mold filled with molten metal, the maximum angular acceleration: 5πrad / sec 2 or more, the rotation angle: adding horizontal continuous inversion vibration subsequent After addition of forward rotation of less than 45 degrees repeated forward and reverse rotation to apply a reverse rotation under the same conditions A method for manufacturing a turbine blade, comprising:
分および微細な等軸晶組織を有する根元部分を有するタ
ービンブレードを製造する方法であって、 前記翼部分は、鋳型内に充填した溶湯を下部から上部に
向かって冷却することにより凝固界面を徐々に上方に移
動させながら、前記溶湯を充填した鋳型に、最大角加速
度：５πｒａｄ／ｓｅｃ2以上、回転角度：４５度以上
の回転を加えたのち停止し引き続いて同じ条件で同一方
向に回転する回転と停止を繰り返す水平断続正転振動を
付加することによりを形成し、 前記根元部分は、鋳型内に充填した溶湯を下部から上部
に向かって冷却することにより凝固界面を徐々に上方に
移動させながら、前記鋳型内に充填した溶湯に、最大角
加速度：５πｒａｄ／ｓｅｃ2以上、回転角度：４５度
未満の回転を加えたのち停止し引き続いて同じ条件で同
一方向に回転する回転と停止を繰り返す水平断続正転振
動を付加することにより形成することを特徴とするター
ビンブレードの製造方法。2. A method of manufacturing a turbine blade having a blade portion having a fine directionally solidified columnar crystal structure and a root portion having a fine equiaxed crystal structure, wherein the blade portion is filled in a mold. By cooling the molten metal from the lower part to the upper part and gradually moving the solidification interface upward, the mold filled with the molten metal is rotated at a maximum angular acceleration of 5πrad / sec 2 or more and a rotation angle of 45 ° or more. By adding horizontal intermittent forward rotation that repeats rotation and stop rotating in the same direction under the same conditions after adding and stopping, the root portion is formed by lowering the molten metal filled in the mold from the lower part to the upper part. While gradually moving the solidification interface upward by cooling toward the surface, the molten metal filled in the mold is subjected to a maximum angular acceleration of 5πrad / sec 2 or more and a rotation angle of 45 ° or less. A method for manufacturing a turbine blade, characterized in that the blade is formed by applying a horizontal intermittent normal vibration in which a full rotation is applied, then stopped, and then continuously rotated and stopped in the same direction under the same conditions.
分および微細な等軸晶組織を有する根元部分を有するタ
ービンブレードを製造する方法であって、 前記翼部分は、鋳型内に充填した溶湯を下部から上部に
向かって冷却することにより凝固界面を徐々に上方に移
動させながら、前記溶湯を充填した鋳型に、最大角加速
度：５πｒａｄ／ｓｅｃ2以上、回転角度：４５度以上
の正回転を加えたのち引き続いて同じ条件の逆回転を加
える正逆回転を繰り返す水平連続反転振動を付加するこ
とにより形成し、 前記根元部分は、鋳型内に充填した溶湯を下部から上部
に向かって冷却することにより凝固界面を徐々に上方に
移動させながら、前記鋳型内に充填した溶湯に、最大角
加速度：５πｒａｄ／ｓｅｃ2以上、回転角度：４５度
未満の回転を加えたのち停止し引き続いて同じ条件で同
一方向に回転する回転と停止を繰り返す水平断続正転振
動を付加することにより形成することを特徴とするター
ビンブレードの製造方法。3. A method for producing a turbine blade having a blade portion having a fine directionally solidified columnar crystal structure and a root portion having a fine equiaxed crystal structure, wherein the blade portion is filled in a mold. By cooling the molten metal from the lower part to the upper part, the solidification interface is gradually moved upward, and the mold filled with the molten metal is rotated forward at a maximum angular acceleration of 5πrad / sec 2 or more and a rotation angle of 45 ° or more. Is formed by adding horizontal continuous reversal vibration that repeats forward and reverse rotations that then apply reverse rotation under the same conditions, and the root portion cools the molten metal filled in the mold from the lower part to the upper part. Thus, while gradually moving the solidification interface upward, the molten metal filled in the mold is subjected to rotation with a maximum angular acceleration of 5πrad / sec 2 or more and a rotation angle of less than 45 degrees. A method of manufacturing a turbine blade, comprising: applying horizontal intermittent forward rotation in which rotation is stopped and then continuously rotated in the same direction under the same conditions and repeated stop and rotation.
分および微細な等軸晶組織を有する根元部分を有するタ
ービンブレードを製造する方法であって、 前記翼部分は、鋳型内に充填した溶湯を下部から上部に
向かって冷却することにより凝固界面を徐々に上方に移
動させながら、前記溶湯を充填した鋳型に、最大角加速
度：５πｒａｄ／ｓｅｃ2以上、回転角度：４５度以上
の回転を加えたのち停止し引き続いて同じ条件で同一方
向に回転する回転と停止を繰り返す水平断続正転振動を
付加することによりを形成し、 前記根元部分は、鋳型内に充填した溶湯を下部から上部
に向かって冷却することにより凝固界面を徐々に上方に
移動させながら、前記溶湯を充填した鋳型に、最大角加
速度：５πｒａｄ／ｓｅｃ2以上、回転角度：４５度未
満の正回転を加えたのち引き続いて同じ条件で逆回転を
加える正逆回転を繰り返す水平連続反転振動を付加する
ことにより形成することを特徴とするタービンブレード
の製造方法。4. A method for producing a turbine blade having a blade portion having a fine directionally solidified columnar crystal structure and a root portion having a fine equiaxed crystal structure, wherein the blade portion is filled in a mold. By cooling the molten metal from the lower part to the upper part and gradually moving the solidification interface upward, the mold filled with the molten metal is rotated at a maximum angular acceleration of 5πrad / sec 2 or more and a rotation angle of 45 ° or more. By adding horizontal intermittent forward rotation that repeats rotation and stop rotating in the same direction under the same conditions after adding and stopping, the root portion is formed by lowering the molten metal filled in the mold from the lower part to the upper part. While gradually moving the solidification interface upward by cooling toward the mold, a maximum angular acceleration: 5πrad / sec 2 or more and a rotation angle: less than 45 degrees are applied to the mold filled with the molten metal. A method of manufacturing a turbine blade, characterized in that the blade is formed by applying horizontal continuous reversing vibration in which repetition of forward and reverse rotation of applying reverse rotation under the same conditions is performed after applying the normal rotation.
に向かって冷却することにより凝固界面を徐々に上方に
移動させる時の前記凝固界面における溶湯の温度勾配
は、翼部分形成時の温度勾配が２０〜１０００℃／ｃｍ
の範囲内であり、根元部分形成時の温度勾配が１〜２０
未満℃／ｃｍであることを特徴とする請求項１、２、３
または４記載のタービンブレードの製造方法。5. A temperature gradient of the molten metal at the solidification interface when the solidification interface is gradually moved upward by cooling the molten metal filled in the mold from a lower portion to an upper portion, the temperature at the time of forming a blade portion. The gradient is 20-1000 ° C / cm
And the temperature gradient at the time of forming the root portion is 1 to 20.
4. The method according to claim 1, wherein the temperature is less than ° C./cm.
Or the method for manufacturing a turbine blade according to 4.
な断面における平均結晶粒径が５ｍｍ以下の微細な一方
向凝固柱状晶組織を有する翼部分および平均結晶粒径：
１０００μｍ以下の微細な等軸晶組織を有する根元部分
からなることを特徴とする請求項１、２、３、４または
５記載のタービンブレードの製造方法により作製したタ
ービンブレード。6. A blade portion having a fine directionally solidified columnar crystal structure having an average crystal grain size of 5 mm or less in a cross section perpendicular to the direction of growth of the directionally solidified columnar crystals, and an average crystal grain size:
The turbine blade manufactured by the method for manufacturing a turbine blade according to claim 1, 2, 3, 4, or 5, comprising a root portion having a fine equiaxed crystal structure of 1000 µm or less.
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