JP2009520877A - ガスタービン構成部品の材料 - Google Patents
ガスタービン構成部品の材料 Download PDFInfo
- Publication number
- JP2009520877A JP2009520877A JP2008546110A JP2008546110A JP2009520877A JP 2009520877 A JP2009520877 A JP 2009520877A JP 2008546110 A JP2008546110 A JP 2008546110A JP 2008546110 A JP2008546110 A JP 2008546110A JP 2009520877 A JP2009520877 A JP 2009520877A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- iron
- gas turbine
- matrix
- laves phase
- materials
- 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
- 239000000463 material Substances 0.000 title claims abstract description 45
- 239000000956 alloy Substances 0.000 claims abstract description 16
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 claims abstract description 16
- 229910001068 laves phase Inorganic materials 0.000 claims abstract description 14
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 34
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 claims description 16
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 claims description 8
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- 239000011651 chromium Substances 0.000 claims description 5
- 239000010955 niobium Substances 0.000 claims description 5
- VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N Chromium Chemical compound [Cr] VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 229910052735 hafnium Inorganic materials 0.000 claims description 4
- VBJZVLUMGGDVMO-UHFFFAOYSA-N hafnium atom Chemical compound [Hf] VBJZVLUMGGDVMO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 229910052758 niobium Inorganic materials 0.000 claims description 4
- GUCVJGMIXFAOAE-UHFFFAOYSA-N niobium atom Chemical compound [Nb] GUCVJGMIXFAOAE-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 229910052715 tantalum Inorganic materials 0.000 claims description 4
- GUVRBAGPIYLISA-UHFFFAOYSA-N tantalum atom Chemical compound [Ta] GUVRBAGPIYLISA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 229910052727 yttrium Inorganic materials 0.000 claims description 4
- VWQVUPCCIRVNHF-UHFFFAOYSA-N yttrium atom Chemical compound [Y] VWQVUPCCIRVNHF-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 4
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 4
- 229910000990 Ni alloy Inorganic materials 0.000 description 2
- NPXOKRUENSOPAO-UHFFFAOYSA-N Raney nickel Chemical compound [Al].[Ni] NPXOKRUENSOPAO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910001069 Ti alloy Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 2
- 229910000943 NiAl Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910010038 TiAl Inorganic materials 0.000 description 1
- UQZIWOQVLUASCR-UHFFFAOYSA-N alumane;titanium Chemical compound [AlH3].[Ti] UQZIWOQVLUASCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000011153 ceramic matrix composite Substances 0.000 description 1
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 description 1
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 1
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 230000018109 developmental process Effects 0.000 description 1
- 229910001175 oxide dispersion-strengthened alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000007789 sealing Methods 0.000 description 1
- 239000010421 standard material Substances 0.000 description 1
- 238000010561 standard procedure Methods 0.000 description 1
- 229910000601 superalloy Inorganic materials 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
- C22C38/18—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
- C22C38/002—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing In, Mg, or other elements not provided for in one single group C22C38/001 - C22C38/60
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
- C22C38/005—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing rare earths, i.e. Sc, Y, Lanthanides
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
- C22C38/06—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing aluminium
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
- C22C38/12—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing tungsten, tantalum, molybdenum, vanadium, or niobium
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Turbine Rotor Nozzle Sealing (AREA)
Abstract
本発明は、ガスタービンの構成部品の材料、特に、鉄基合金材料のマトリックスを有し、その鉄基合金材料マトリックスがラーベス相の金属間材料で硬化される、ガスタービン航空機エンジン構成部品の材料に関する。
Description
本発明は、ガスタービン構成部品の材料に関する。
最新のガスタービン、特に航空機の推進システムは、安定性、重量、性能、効率および耐久性に関して、きわめて厳しい要求条件を満たさなければならない。ガスタービンの開発に当たっては、材料を選択すること、好適な新規材料を探すこと、および新しい製造方法を探求することが不可欠である。現在、航空機の推進システムやその他のガスタービンに使用されている最も重要な材料はチタン合金、ニッケル合金および高強度鋼である。高強度鋼は、シャフトおよびギアの部品、コンプレッサーおよびタービンのハウジングに使用されている。チタン合金はコンプレッサー部品の標準的な材料である。ニッケル合金は航空機推進システムの高温タービン部品として適している。
標準手順書によれば、ガスタービンの運転時に、ガスタービンの構成部品が、約９００℃を超える温度に曝される場合、そのような構成部品の材料として、いわゆるＯＤＳ材料（酸化物分散強化超合金）、ＣＭＣ材料（セラミック基複合材料）、またはＮｉＡｌ（ニッケルアルミニウム）金属間材料および／またはＴｉＡｌ（チタンアルミニウム）金属間材料が使用される。しかし、これらの材料は比較的高価であるため、約９００℃を超える温度に曝されるガスタービン構成部品に適する新規材料が望まれている。
本発明は、こうした背景の中で、ガスタービン構成部品の新規材料を提供する需要に応えようとするものである。
この需要は、材料、たとえばマトリックス材料によって解決が図られる。具体的には、そうした複合材料は、ラーベス（Ｌａｖｅｓ）相の金属間材料で硬化される鉄基合金材料で構成される。
マトリックス材料は、従来技術の材料に代わる、コスト的に有利な代替材料であり、とりわけ、ほぼ９００℃を超える温度に曝されるガスタービン構成部品に適している。ガスタービン構成部品のコストは、ここに記載するマトリックス材料を使用することにより削減可能である。
マトリックス材料は、好ましくは、７０．０〜９９．９体積％の鉄基合金材料と、０．１〜３０．０体積％のラーベス相金属間材料とを含む。
本発明の好ましいさらなる展開は、従属クレームおよび以下の記述で明らかにされる。以下に本発明の一つの実施例を詳しく述べるが、それによって本発明が制限されるものではない。
ここに述べる本発明は、ガスタービン構成部品、特に、運転中に、好ましくは９００℃を超える温度に曝されるガスタービン航空機推進システム構成部品に使用される新規材料に関する。その材料は、鉄基合金材料からなるマトリックスを有し、その鉄基合金材料からなるマトリックスはラーベス相の金属間材料で硬化される。ラーベス相は６角形の金属間相である。
ラーベス相の金属間材料は、鉄基合金材料からなるマトリックスに混ぜ込まれ、かつ／または鉄基合金材料からなるマトリックスに埋め込まれる。その場合、材料は、好ましくは次の組成、すなわち、
７０．０〜９９．９体積％の鉄基合金材料と、
０．１〜３０．０体積％のラーベス相の金属間材料と、を有する。
７０．０〜９９．９体積％の鉄基合金材料と、
０．１〜３０．０体積％のラーベス相の金属間材料と、を有する。
ここに記載する材料のマトリックス鉄基合金材料は、少なくとも鉄（Ｆｅ）、アルミニウム（Ａｌ）、クロム（Ｃｒ）、イットリウム（Ｙ）、および／またはハフニウム（Ｈｆ）を含む。ここに記載する材料のマトリックス鉄基合金材料は、好ましくは次の組成、すなわち、
３１．０〜９１．９重量％の鉄と、
６．０〜４０．０重量％のアルミニウムと、
２．０〜２５．０重量％のクロムと、
０．１〜２．０重量％のイットリウムおよび／または、
０．１〜２．０重量％のハフニウムと、を有する（その場合、上記成分は、その合計が１００重量％になるように選択される）。
３１．０〜９１．９重量％の鉄と、
６．０〜４０．０重量％のアルミニウムと、
２．０〜２５．０重量％のクロムと、
０．１〜２．０重量％のイットリウムおよび／または、
０．１〜２．０重量％のハフニウムと、を有する（その場合、上記成分は、その合計が１００重量％になるように選択される）。
マトリックスを硬化させるために使用されるラーベス相の金属間材料は、少なくとも鉄（Ｆｅ）、アルミニウム（Ａｌ）、ニオブ（Ｎｂ）、および／またはタンタル（Ｔａ）を含む。ラーベス相の金属間材料は、好ましくは次の組成、すなわち、
１５．０〜６５．０重量％の鉄と、
１．０〜１５．０重量％のアルミニウムと、
０．５〜５５．０重量％のニオブおよび／または、
０．５〜６５．０重量％のタンタルと、を有する（その場合、上記成分は、その合計が１００重量％になるように、マトリックスの組成に応じて調節される）。
１５．０〜６５．０重量％の鉄と、
１．０〜１５．０重量％のアルミニウムと、
０．５〜５５．０重量％のニオブおよび／または、
０．５〜６５．０重量％のタンタルと、を有する（その場合、上記成分は、その合計が１００重量％になるように、マトリックスの組成に応じて調節される）。
さらに、本発明は、そのような材料で作られるガスタービン構成部品、好ましくはガスタービン航空機推進システム構成部品に関する。したがって、本発明の材料は、特に各種ハウジングの製造、たとえば燃焼室のハウジング、高圧コンプレッサーのハウジング、または低圧タービンのハウジングの製造に適する。さらに、ここに記載する材料は、たとえば排ガス排出管、デフューザー構成部品、ガスタービン航空機推進システムのタービン、特に低圧タービンおよび／またはコンプレッサーの室内空気シール領域および室外空気シール領域に使用されるブラシシールおよびシーリングエレメントの製造に適する。
Claims (8)
- 鉄基合金材料のマトリックスを含み、その鉄基合金材料のマトリックスがラーベス（Ｌａｖｅｓ）相金属間材料で硬化される、ガスタービン構成部品の材料、特にガスタービン航空機推進システム構成部品の材料。
- 前記ラーベス相金属間材料が、前記鉄基合金材料のマトリックス内に組み込まれるか、または埋め込まれることを特徴とする請求項１に記載の材料。
- ７０．０〜９９．９体積％の前記鉄基合金材料と、０．１〜３０．０体積％の前記ラーベス相金属間材料とを特徴とする請求項１または２に記載の材料。
- 前記鉄基合金材料が、少なくとも鉄、アルミニウム、クロム、イットリウムおよびハフニウムを含むことを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載の材料。
- 前記鉄基合金材料が、
３１．０〜９１．９重量％の鉄と、
６．０〜４０．０重量％のアルミニウムと、
２．０〜２５．０重量％のクロムと、
０．１〜２．０重量％のイットリウムおよび／または
０．１〜２．０重量％のハフニウムと、を含むことを特徴とする請求項４に記載の材料。 - 前記ラーベス相金属間材料が、少なくとも鉄、アルミニウム、ニオブおよび／またはタンタルを含むことを特徴とする請求項１ないし５のいずれか１項に記載の材料。
- 前記ラーベス相金属間材料が、
１５．０〜６５．０重量％の鉄と、
１．０〜１５．０重量％のアルミニウムと、
０．５〜５５．０重量％のニオブおよび／または
０．５〜６５．０重量％のタンタルと、を含むことを特徴とする請求項６に記載の材料。 - 請求項１ないし７の少なくとも１項に記載の材料からなることを特徴とするガスタービン構成部品、特にガスタービン航空機推進システム構成部品。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE102005061790A DE102005061790A1 (de) | 2005-12-23 | 2005-12-23 | Werkstoff für Bauteile einer Gasturbine |
| PCT/DE2006/002239 WO2007076805A1 (de) | 2005-12-23 | 2006-12-15 | Werkstoff für bauteile einer gasturbine |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2009520877A true JP2009520877A (ja) | 2009-05-28 |
Family
ID=37890904
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2008546110A Pending JP2009520877A (ja) | 2005-12-23 | 2006-12-15 | ガスタービン構成部品の材料 |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US8012271B2 (ja) |
| EP (1) | EP1966405A1 (ja) |
| JP (1) | JP2009520877A (ja) |
| DE (1) | DE102005061790A1 (ja) |
| WO (1) | WO2007076805A1 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP2840154A1 (de) * | 2013-08-21 | 2015-02-25 | MTU Aero Engines GmbH | Verfahren zur Herstellung von Bauteilen aus und mit Laves-Phasen |
| EP2840158A1 (de) | 2013-08-21 | 2015-02-25 | MTU Aero Engines GmbH | Ferritische FeAlCr-Legierung mit ternären Laves-Phasen und Oxiden und/oder Karbiden für Bauteile einer Gasturbine |
| EP2876177B1 (de) | 2013-11-22 | 2017-07-12 | MTU Aero Engines GmbH | Werkstoff aus laves-phase und ferritischer fe-al-phase |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH05209249A (ja) * | 1991-09-19 | 1993-08-20 | Hitachi Metals Ltd | 低熱膨張超耐熱合金 |
| JPH06228714A (ja) * | 1993-02-05 | 1994-08-16 | Hitachi Metals Ltd | 耐酸化性に優れた低熱膨張超耐熱合金 |
| JP2001234292A (ja) * | 2000-02-28 | 2001-08-28 | Hitachi Metals Ltd | 高温強度に優れた低熱膨張Ｆｅ基耐熱合金 |
Family Cites Families (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR920010422B1 (ko) * | 1987-05-15 | 1992-11-27 | 마쯔시다덴기산교 가부시기가이샤 | 수소흡수저장전극 및 그 제조법 |
| DE69216334T2 (de) | 1991-09-19 | 1997-04-24 | Hitachi Metals Ltd | Superlegierung mit niedrigem Ausdehnungskoeffizient |
| JP3982069B2 (ja) * | 1998-07-08 | 2007-09-26 | 住友金属工業株式会社 | 高Ｃｒフェライト系耐熱鋼 |
| DE19928842C2 (de) * | 1999-06-24 | 2001-07-12 | Krupp Vdm Gmbh | Ferritische Legierung |
| JP4304109B2 (ja) * | 2004-04-02 | 2009-07-29 | 新日鐵住金ステンレス株式会社 | 熱疲労特性に優れた自動車排気系部材用フェライト系ステンレス鋼 |
-
2005
- 2005-12-23 DE DE102005061790A patent/DE102005061790A1/de not_active Withdrawn
-
2006
- 2006-12-15 US US12/158,202 patent/US8012271B2/en not_active Expired - Fee Related
- 2006-12-15 WO PCT/DE2006/002239 patent/WO2007076805A1/de active Application Filing
- 2006-12-15 EP EP06828670A patent/EP1966405A1/de not_active Ceased
- 2006-12-15 JP JP2008546110A patent/JP2009520877A/ja active Pending
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH05209249A (ja) * | 1991-09-19 | 1993-08-20 | Hitachi Metals Ltd | 低熱膨張超耐熱合金 |
| JPH06228714A (ja) * | 1993-02-05 | 1994-08-16 | Hitachi Metals Ltd | 耐酸化性に優れた低熱膨張超耐熱合金 |
| JP2001234292A (ja) * | 2000-02-28 | 2001-08-28 | Hitachi Metals Ltd | 高温強度に優れた低熱膨張Ｆｅ基耐熱合金 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EP1966405A1 (de) | 2008-09-10 |
| US20090202381A1 (en) | 2009-08-13 |
| US8012271B2 (en) | 2011-09-06 |
| WO2007076805A1 (de) | 2007-07-12 |
| DE102005061790A1 (de) | 2007-07-05 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN100572601C (zh) | 防止部件在高温下腐蚀和氧化的防护层和其制备方法以及部件 | |
| CN102149910B (zh) | 用于对此涡轮机壳体中旁路控制的涡轮增压器和子组件 | |
| RU2562175C2 (ru) | Чугун, содержащий ниобий, и конструктивный элемент | |
| JP2012503718A (ja) | ターボチャージャ及びそのブレード軸受リング | |
| JP2012503719A (ja) | ターボチャージャおよびその調節可能なブレード | |
| JP5319871B2 (ja) | ダクタイル鋳鉄合金 | |
| WO2013059104A1 (en) | Turbocharger and a component therefor | |
| CN105316598A (zh) | 不锈钢合金、由所述不锈钢合金制成的涡轮增压器涡轮壳体及其制造方法 | |
| EP2434100A1 (en) | Turbine engine apparatus with protective coating | |
| WO2012170210A2 (en) | Turbocharger and component therefor | |
| JP2009520877A (ja) | ガスタービン構成部品の材料 | |
| US20110194969A1 (en) | Ductile Iron Having Cobalt | |
| US20050042474A1 (en) | High-temperature protection layer | |
| EP3168318B1 (en) | Stainless steel alloys and turbocharger turbine housings formed from the stainless steel alloys | |
| JP2012503744A (ja) | ターボチャージャおよびその調整リング | |
| JP2020059920A (ja) | ターボチャージャー用の新規オーステナイト合金 | |
| JP4583894B2 (ja) | 耐熱性超合金及びその使用 | |
| WO2015018017A1 (en) | Precipitation-hardened stainless steel alloys | |
| CN100535166C (zh) | 金属保护层 | |
| CN102031461A (zh) | 一种高屈强比高韧性长期弹性稳定性耐热合金 | |
| US20210254232A1 (en) | Thermally stable nickel-phosphorus alloy for high temperature applications | |
| KR101551961B1 (ko) | 크리프 저항성이 우수한 티타늄(Ti)-알루미늄(Al) 합금 | |
| CN112746227A (zh) | 不锈钢合金、由不锈钢合金形成的涡轮增压器部件及其制造方法 | |
| US20110164988A1 (en) | Turbocharger and compressor impeller therefor | |
| JPS6283451A (ja) | ガスタ−ビンデイスク |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20091204 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20120814 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20121005 |
|
| A601 | Written request for extension of time |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A601 Effective date: 20130107 |
|
| A602 | Written permission of extension of time |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A602 Effective date: 20130115 |
|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20130205 |
|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20130628 |
|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20131028 |