JPH0144435B2 - - Google Patents
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- JPH0144435B2 JPH0144435B2 JP56189197A JP18919781A JPH0144435B2 JP H0144435 B2 JPH0144435 B2 JP H0144435B2 JP 56189197 A JP56189197 A JP 56189197A JP 18919781 A JP18919781 A JP 18919781A JP H0144435 B2 JPH0144435 B2 JP H0144435B2
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Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K20/00—Non-electric welding by applying impact or other pressure, with or without the application of heat, e.g. cladding or plating
- B23K20/22—Non-electric welding by applying impact or other pressure, with or without the application of heat, e.g. cladding or plating taking account of the properties of the materials to be welded
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Pressure Welding/Diffusion-Bonding (AREA)
- Laminated Bodies (AREA)
- Turbine Rotor Nozzle Sealing (AREA)
Description
本発明は、特に高温ガスタービンのタービン動
翼及び静翼に使用するのに好適なガスタービン翼
の製造法に関する。 ガスタービン或はジエツトエンジンなどにおい
て、高温に加熱され、且つ腐食性のガスにさらさ
れるところは、従来、ニツケル（Ni）基或はコ
バルト（Co）基の耐熱超合金が使用されてきた。 Ni或はCoを主成分とする合金は、耐熱超合金
と呼ばれ高温強度には優れているが高温耐腐食性
に劣る。たとえば前記したガスタービン或はジエ
ツトエンジンは、硫黄（Ｓ）、塩素（Cl）、バナジ
ウム（Ｖ）、ナトリウム（Na）、鉛（Pb）などを
含有する腐食性、酸化性の燃焼ガス雰囲気中で運
転されるため、Ni基、Co基合金は腐食を受けて
しまう。 耐熱超合金の耐酸化性を向上させるためには、
クロム（Cr）、アルミニウム（Al）などの添加が
有効であるといわれているが、高温強度の低下な
どを生ずるために、Ni基、Co基超合金に添加で
きるCr、Alの量はおのずから制限を受ける。そ
のため、現状では耐熱超合金を高温腐食から保護
するため各種の表面処理が施されている。 各種表面処理のうち、一般に行われている方法
にAl、Cr、あるいはそれらを主体としたコーテ
イング元素を母材表面に拡散滲透させる方法があ
る。これらは通常、化学気相蒸着法、パツク法、
溶融塩法などで実施される。しかし、これらの方
法では複数のコーテイング成分を同時にコーテイ
ングすることは困難であり、実用上はせいぜい二
成分であるため、高温での耐食性が不十分であ
る。また、コーテイング層が脆く、割れ、剥離の
問題を生ずる。 一方、それらの欠点を補う方法として耐食性合
金をコーテイングする方法がある。それらの方法
としては溶射法、スパッタ法およびラツド法が一
般的である。耐食性合金としてはNi−Cr−Al−
Ｙ合金、Ni−Co−Cr−Al−Ｙ、Co−Cr−Al−
Ｙ、Ni−Cr−Si−AlおよびFe−Cr−Al−Ｙなど
があげられる。これらの合金を溶射法でコーテイ
ングする場合、多孔質となりまた密着性が悪く、
不活性雰囲気中で行つたとしても不十分であり、
耐食性に悪影響を及ぼす。スパツタ法ではコーテ
イング時間が長くまたコーテイング層中の成分変
動や厚さの変動を生ずる。一方、クラツド法はコ
ーテイング層のち密化、成分の均一化の点では最
も望ましい方法であるが、圧延により薄板にしな
ければならない。前記耐食合金はCr、Alが多く
脆いため圧延加工が困難で一般的にはFe−Cr−
Al−Ｙのみが加工可能である。しかし、この合
金は耐食性の点で劣る。 本発明の目的は、高温耐食性に優れたコーテイ
ング層を有するガスタービン翼の製造法を提供す
るにある。 本発明は、従来の溶解、鍜造法では板もしくは
箔にならないNiおよび／又はCo−Cr−Al−Ｙ合
金の適正成分を選び、かつ溶湯急冷法により製造
した箔もしくはアルゴンあるいはヘリウムなどの
不活性ガスによるアトマイズ法により製造した合
金粉を熱間で圧密化後熱間加工で製造した薄板か
ら採取した合金箔を翼全表面に形成し、静水圧に
よる加圧下で高温に加熱し、翼表面に合金箔を拡
散接合することを特徴とするガスタービン翼の製
造法にある。 Niおよび／又はCo−Cr−Al−Ｙ合金は一般に
はCr18〜30％、Al6〜20％、Y0.1〜１％、残Co
及びNiの１種以上からなる合金である。この合
金は、脆いため通常の溶解、鍜造、圧延法では板
や箔にならない。本発明では双ロール又は片ロー
ル法を用いた溶湯急冷法で製造した箔またはアル
ゴン、ヘリウムなどの不活性ガスによるアトマイ
ズ法で製造した合金箔を熱間で圧密化後熱間加工
する方法で製造した薄板から採取した箔を熱間圧
接によつてタービン翼にはりつけることを特徴に
している。特に、本方法により製造されたCo−
Cr−Al−Ｙ合金箔はその中でもNi基合金、Co基
合金、Fe基合金に対する接合性が高温で変形し
やすく延性が高いことから良好で高温耐食性にす
ぐれた成分範囲を選んでいる。一方、溶湯急冷法
やアトマイズ合金粉を原料とする方法で製造され
た箔は結晶粒が非常に微細なため、(イ)高温プレス
法で短時間、低応力で容易に接合できる。(ロ)靭性
が高く可撓性に富むため扱いやすい、(ハ)延性が大
きいのでコーテイング層にクラツクが入りにく
い、(ニ)ち密組織を有し、耐食性にすぐれる。等の
多くの特長を有する。 なお、本発明のコーテイング層はNiとCoの少
なくとも１つを主成分とし、Alを５〜25重量％、
Crを30重量％以下およびＹを10重量％以下含む
ことができる。 実施例 １ 第１表（重量％）に示す成分について溶湯を高
速回転するロール面に注湯する溶湯急冷法により
厚さ80μの箔を製造した。No.１〜４は本発明材、
翼及び静翼に使用するのに好適なガスタービン翼
の製造法に関する。 ガスタービン或はジエツトエンジンなどにおい
て、高温に加熱され、且つ腐食性のガスにさらさ
れるところは、従来、ニツケル（Ni）基或はコ
バルト（Co）基の耐熱超合金が使用されてきた。 Ni或はCoを主成分とする合金は、耐熱超合金
と呼ばれ高温強度には優れているが高温耐腐食性
に劣る。たとえば前記したガスタービン或はジエ
ツトエンジンは、硫黄（Ｓ）、塩素（Cl）、バナジ
ウム（Ｖ）、ナトリウム（Na）、鉛（Pb）などを
含有する腐食性、酸化性の燃焼ガス雰囲気中で運
転されるため、Ni基、Co基合金は腐食を受けて
しまう。 耐熱超合金の耐酸化性を向上させるためには、
クロム（Cr）、アルミニウム（Al）などの添加が
有効であるといわれているが、高温強度の低下な
どを生ずるために、Ni基、Co基超合金に添加で
きるCr、Alの量はおのずから制限を受ける。そ
のため、現状では耐熱超合金を高温腐食から保護
するため各種の表面処理が施されている。 各種表面処理のうち、一般に行われている方法
にAl、Cr、あるいはそれらを主体としたコーテ
イング元素を母材表面に拡散滲透させる方法があ
る。これらは通常、化学気相蒸着法、パツク法、
溶融塩法などで実施される。しかし、これらの方
法では複数のコーテイング成分を同時にコーテイ
ングすることは困難であり、実用上はせいぜい二
成分であるため、高温での耐食性が不十分であ
る。また、コーテイング層が脆く、割れ、剥離の
問題を生ずる。 一方、それらの欠点を補う方法として耐食性合
金をコーテイングする方法がある。それらの方法
としては溶射法、スパッタ法およびラツド法が一
般的である。耐食性合金としてはNi−Cr−Al−
Ｙ合金、Ni−Co−Cr−Al−Ｙ、Co−Cr−Al−
Ｙ、Ni−Cr−Si−AlおよびFe−Cr−Al−Ｙなど
があげられる。これらの合金を溶射法でコーテイ
ングする場合、多孔質となりまた密着性が悪く、
不活性雰囲気中で行つたとしても不十分であり、
耐食性に悪影響を及ぼす。スパツタ法ではコーテ
イング時間が長くまたコーテイング層中の成分変
動や厚さの変動を生ずる。一方、クラツド法はコ
ーテイング層のち密化、成分の均一化の点では最
も望ましい方法であるが、圧延により薄板にしな
ければならない。前記耐食合金はCr、Alが多く
脆いため圧延加工が困難で一般的にはFe−Cr−
Al−Ｙのみが加工可能である。しかし、この合
金は耐食性の点で劣る。 本発明の目的は、高温耐食性に優れたコーテイ
ング層を有するガスタービン翼の製造法を提供す
るにある。 本発明は、従来の溶解、鍜造法では板もしくは
箔にならないNiおよび／又はCo−Cr−Al−Ｙ合
金の適正成分を選び、かつ溶湯急冷法により製造
した箔もしくはアルゴンあるいはヘリウムなどの
不活性ガスによるアトマイズ法により製造した合
金粉を熱間で圧密化後熱間加工で製造した薄板か
ら採取した合金箔を翼全表面に形成し、静水圧に
よる加圧下で高温に加熱し、翼表面に合金箔を拡
散接合することを特徴とするガスタービン翼の製
造法にある。 Niおよび／又はCo−Cr−Al−Ｙ合金は一般に
はCr18〜30％、Al6〜20％、Y0.1〜１％、残Co
及びNiの１種以上からなる合金である。この合
金は、脆いため通常の溶解、鍜造、圧延法では板
や箔にならない。本発明では双ロール又は片ロー
ル法を用いた溶湯急冷法で製造した箔またはアル
ゴン、ヘリウムなどの不活性ガスによるアトマイ
ズ法で製造した合金箔を熱間で圧密化後熱間加工
する方法で製造した薄板から採取した箔を熱間圧
接によつてタービン翼にはりつけることを特徴に
している。特に、本方法により製造されたCo−
Cr−Al−Ｙ合金箔はその中でもNi基合金、Co基
合金、Fe基合金に対する接合性が高温で変形し
やすく延性が高いことから良好で高温耐食性にす
ぐれた成分範囲を選んでいる。一方、溶湯急冷法
やアトマイズ合金粉を原料とする方法で製造され
た箔は結晶粒が非常に微細なため、(イ)高温プレス
法で短時間、低応力で容易に接合できる。(ロ)靭性
が高く可撓性に富むため扱いやすい、(ハ)延性が大
きいのでコーテイング層にクラツクが入りにく
い、(ニ)ち密組織を有し、耐食性にすぐれる。等の
多くの特長を有する。 なお、本発明のコーテイング層はNiとCoの少
なくとも１つを主成分とし、Alを５〜25重量％、
Crを30重量％以下およびＹを10重量％以下含む
ことができる。 実施例 １ 第１表（重量％）に示す成分について溶湯を高
速回転するロール面に注湯する溶湯急冷法により
厚さ80μの箔を製造した。No.１〜４は本発明材、
【表】
又No.５は比較材であり従来の溶解一鍜造一圧延法
により80μの箔としたものである。溶湯急冷法は
双ロール法と片ロール法とを比較したが、表面状
況は双ロール法が両表面において優れていた。
又、タービン動翼及び静翼材として用いられてい
る合金組織を第２表（重量％）に示す。
により80μの箔としたものである。溶湯急冷法は
双ロール法と片ロール法とを比較したが、表面状
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又、タービン動翼及び静翼材として用いられてい
る合金組織を第２表（重量％）に示す。
【表】
溶湯急冷法により得られた箔を用い、試験片の
表面にホツト アイソスタテイツク プレツシン
グ（Hot Isostatic Pressing）法いわゆるHIP法
によつて熱間圧接した。HIPは不活性雰囲気下で
1000〜1225℃、0.01〜0.1Kg／mm2、30分間の条件
を選んで行つたが、この範囲内で十分な接合面が
得られることが分つた。一方、比較材は同じ接合
面を得るには、同上温度で、約３〜５Kg／mm2、１
時間も必要とした。 以上により得たコーテイング材は高温耐食性、
密着性にも優れ、ガスタービン動翼、静翼に適用
できることを確認した。 実施例 ２ 第１表に記したNo.１〜４の合金についてアルゴ
ンガスアトマイズ法により合金粉末を造つた。合
金粉末は肉厚約２mmの鋼管の中へ入れ、真空封入
後、約1000℃ですいこんで圧密化し、900〜1100
℃にて熱間加工を施した。この時の最終断面減少
率は1/6〜1/10で被覆鋼の皮むきを行ない、さら
に機械切削で約150μ厚さの箔を採取した。この
時の粒径はmax2μｍで、ほとんど0.5〜1μｍとな
り、可撓性に富んでいることが確認できた。箔に
した後は、実施例１と同様にHIP法により熱間圧
接した。結果は実施例１の溶湯急冷法による箔を
熱間圧接したものとほゞ同じであることが確認で
きた。 本発明によれば、従来の溶解・鍜造法では箔に
ならなかつたNi及び／又はCo−Cr−Al−Ｙ合金
を箔にしてガスタービン用動翼、静翼表面にはり
付けることができる。これにより高温耐食性及び
耐クラツク性にすぐれたコーテイング翼が得られ
ガスタービンの運転温度を上昇させることが出
来、効率向上に大きな効果がある。
表面にホツト アイソスタテイツク プレツシン
グ（Hot Isostatic Pressing）法いわゆるHIP法
によつて熱間圧接した。HIPは不活性雰囲気下で
1000〜1225℃、0.01〜0.1Kg／mm2、30分間の条件
を選んで行つたが、この範囲内で十分な接合面が
得られることが分つた。一方、比較材は同じ接合
面を得るには、同上温度で、約３〜５Kg／mm2、１
時間も必要とした。 以上により得たコーテイング材は高温耐食性、
密着性にも優れ、ガスタービン動翼、静翼に適用
できることを確認した。 実施例 ２ 第１表に記したNo.１〜４の合金についてアルゴ
ンガスアトマイズ法により合金粉末を造つた。合
金粉末は肉厚約２mmの鋼管の中へ入れ、真空封入
後、約1000℃ですいこんで圧密化し、900〜1100
℃にて熱間加工を施した。この時の最終断面減少
率は1/6〜1/10で被覆鋼の皮むきを行ない、さら
に機械切削で約150μ厚さの箔を採取した。この
時の粒径はmax2μｍで、ほとんど0.5〜1μｍとな
り、可撓性に富んでいることが確認できた。箔に
した後は、実施例１と同様にHIP法により熱間圧
接した。結果は実施例１の溶湯急冷法による箔を
熱間圧接したものとほゞ同じであることが確認で
きた。 本発明によれば、従来の溶解・鍜造法では箔に
ならなかつたNi及び／又はCo−Cr−Al−Ｙ合金
を箔にしてガスタービン用動翼、静翼表面にはり
付けることができる。これにより高温耐食性及び
耐クラツク性にすぐれたコーテイング翼が得られ
ガスタービンの運転温度を上昇させることが出
来、効率向上に大きな効果がある。
Claims (1)
- １ ニツケル及びコバルトの少なくとも１つを主
成分とする耐熱超合金よりなるタービン翼の全表
面を、ニツケルとコバルトの少なくとも１つを主
成分とし、アルミニウムを５〜25重量％、クロム
を30重量％以下およびイツトリウムを10重量％以
下含む被覆用合金からなる溶湯を高速回転するロ
ール面に注湯して急冷して製造した合金箔又は前
記被覆用合金のアトマイズ粉末を用いて得た焼結
材の塑性加工合金箔によつて被覆し、次いで静水
圧による加圧下で高温に加熱し、前記合金箔を前
記翼表面に拡散接合することを特徴とするガスタ
ービン翼の製造法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18919781A JPS5893585A (ja) | 1981-11-27 | 1981-11-27 | ガスタービン翼の製造法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18919781A JPS5893585A (ja) | 1981-11-27 | 1981-11-27 | ガスタービン翼の製造法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5893585A JPS5893585A (ja) | 1983-06-03 |
| JPH0144435B2 true JPH0144435B2 (ja) | 1989-09-27 |
Family
ID=16237139
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP18919781A Granted JPS5893585A (ja) | 1981-11-27 | 1981-11-27 | ガスタービン翼の製造法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5893585A (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP2110449A4 (en) * | 2006-09-13 | 2011-04-27 | Nat Inst For Materials Science | HEAT-RESISTANT ELEMENT |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS4829984A (ja) * | 1971-08-23 | 1973-04-20 | ||
| JPS5177899A (ja) * | 1974-11-29 | 1976-07-06 | Allied Chem | |
| JPS5231911A (en) * | 1975-08-22 | 1977-03-10 | Gen Electric | Porous sealing material for use against high temperatures |
| JPS55161041A (en) * | 1979-05-29 | 1980-12-15 | Howmet Turbine Components | Covering material |
-
1981
- 1981-11-27 JP JP18919781A patent/JPS5893585A/ja active Granted
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS4829984A (ja) * | 1971-08-23 | 1973-04-20 | ||
| JPS5177899A (ja) * | 1974-11-29 | 1976-07-06 | Allied Chem | |
| JPS5231911A (en) * | 1975-08-22 | 1977-03-10 | Gen Electric | Porous sealing material for use against high temperatures |
| JPS55161041A (en) * | 1979-05-29 | 1980-12-15 | Howmet Turbine Components | Covering material |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5893585A (ja) | 1983-06-03 |
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