JPH0446062A - サイアロン焼結体およびその製造方法ならびにこれを用いたガスタービン翼 - Google Patents
サイアロン焼結体およびその製造方法ならびにこれを用いたガスタービン翼Info
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Abstract
め要約のデータは記録されません。
Description
ン焼結体およびその製造方法ならびにこれを用いたガス
タービン翼に関するものである。
かつ熱膨張系数が小さく、耐熱衝撃性が非常に大きい等
の利点があるため、近年各方面の分野に利用されている
。
□N * −z (0< z≦4.2)で示されるβサ
イアロン焼結体が広く実用化されている。最近、Mx(
Si。
i + Ca + M gおよびLa、Ceを除く希土
類元素)の一般式で示されるαサイアロン焼結体あるい
は上記βサイアロンとαサイアロンの混相を有するα/
β混相サイアロン焼結体も切削工具等に利用できること
が特公昭56−51153号公報、特開昭58−204
875号公報等に開示され、各分野で用いられるように
なってきた。
は、単一相のサイアロン焼結体に比べ、高強度となると
いう利点を有していることが特開昭61−91065号
等により知られている。
系の焼結体を得る方法として、特開昭62−78157
号公報には、AIN+A1.○、/ S l、 N 4
を0.08%未満、At、C)、/AINを2%未満と
限定した混合物を焼結後、粒界相を高融点の結晶質に換
えルコト、特開昭62−207766号公報には、Al
、O,/AINを0.2〜2とし、(AlヨO,/AI
N)/希土類酸化物を0.8以下と限定した混合物を焼
結することが開示されている。
207766号公報では、AIN +Al!O,が8重
量%を越える焼結体では、高温での耐酸化性および靭性
が劣化するものとされていた。
分ではなく、現在のサイアロン焼結体では、ガスタービ
ン静翼に要求される1350℃での最低強度400MP
a、タービン動翼に要求される1250℃での最低強度
600MPaの条件を満足できるものは得られていない
(ガスタービン翼の要求特性については、セラミックス
ガスタービン調査報告書、日本ファインセラミックス協
会編、1988.3参照)。
されたもので、本発明の目的は強度の優れたα/β混相
サイアロン焼結体の高温強度をさらに高めたサイアロン
焼結体およびその製造方法ならびにこれを用いたガスタ
ービン翼を提供することである。
)+m (0< x <2.MはY、Er、Ybの1種
または2種以上)の一般式で示されるαサイアロン相、
Si、−エA l z Oz N * −z (0<
Z≦4.2)の一般式で示されるβサイアロン相および
Si、Al、OINtM(MはY。
上よりなる粒界相で構成されるサイアロン焼結体であっ
て、前記焼結体は、 8 < A I N +A I= Os <16 〔
wt%]1.2≦AlN/Al2O3≦3 3 < M * O−< 10 [w t%
]74(S i、 N 、 <89 〔wt
%]を満たす成形体が焼結され−でなることを特徴とす
るサイアロン焼結体である。
合が重要で、AIN、A1.O,、M、O,(M=Y、
Er、Yb)TSi3N4の4つの化合物を特定の関係
を有する組成割合とすることで、本発明の焼結体をα/
β混相のサイアロンとし、特に高温強度の高いものにす
ることができる。特にAINとAl、O,の量、混合比
、および焼結性を改善するために添加するM、O,のM
が特定の元素であることが必要である。
ロン焼結体にすること、および特に高温強度を高めるた
めに、従来の成形体に配合される割合よりも多口にする
ことが必須である。その適正範囲は、8<AIN+A1
.○、<16である。AIN+Al、O,量が8wt%
、および16%以上であると高温強度が低下し好ましく
ない。
越えると高温強度が低下するのでAIN/Al、○。
なく、10%を越えると粒界相の高温強度以下の原因と
なるため好ましくない。
限定したのは、これらの三元素は他の希土類元素に比べ
室温から高温までの曲げ強度の劣化が少ないことを見出
したためである。
0.粉末、M、0.粉末(MはY、Er、Ybの1種ま
たは2種以上)を、 8<AlN+Al2O3<16 〔wt%]1.2≦
AlN/Al2O3≦3 3<M、 O,<10 〔wt%]74 <
S 1. N −<89 〔wt%]を満
たすように混合して成形体となし、該成形体を1500
〜2000℃で焼結することを特徴とするサイアロン焼
結体の製造方法である。
由は上述した通りである。
、1500℃末溝では、貰圧力をかけたり、高圧のガス
中で焼結しても十分に緻密な焼結体が得られないためで
あり、2000℃を越えるとたとえ加圧N、雰囲気中で
焼結する場合でも5i2N4の分解を抑制できなくなる
からである。なお、焼結の雰囲気については、窒素ガス
雰囲気が望ましく、窒素ガスの圧力は常圧でも高圧でも
構わない。
上での高温強度が優れ、特にガスタービン翼の材料とし
て好ましい。
。
IN粉末(粒径1μm、純度99%)、A11IO,粉
末(粒径0.5μ論、純度99.5%)、Yb、0.粉
末(粒径1.5μm、純度99.9%)を用いて、第1
表に示すような種々の組成の配合を行なった。これら粉
末を混合して成形体に成形の後、9気圧の窒素雰囲気中
において、1780℃X 7Hrの条件で焼結を行なっ
た。
の曲げ強度の特性を第1表に示す。
影響を明らかにするために、yb、o、の量は一定(6
,0wt%)にしである。第1表の比較例とは、AIN
+A1.○、の合計量または/およびAIN/Al、○
、の比が本発明の範囲外にあるものである。
がA、1N/At、0.1.2〜3を満たし、かつAI
N+Al、○、の合計量が8wt%を越え、16wt%
を満たすときに高温時の強度劣化が少なく、高い高温強
度が得られることがわかる。
径1.0(,5μm、純度99.9%)を用いて、種々
の組成の配合を行なった。ここでAIN量、A1、O1
量はそれぞれ7.0.4.0wt%一定とした。これら
粉末を混合、成形の後、1800℃X5Hr、常圧窒素
雰囲気中で焼結した。得られた焼結体の特性を第2表に
示す。
たは2種以上を選び、かつ希土類酸化物量が3wt%を
越え10wt%未溝のときに高い高温強度が得られガス
タービン翼等に好適であることがわかる。
d、Sn、Eu、Dyの酸化物を添加した場合より、高
温における曲げ強度の低下が少ないことがわかる。
r、Ybの1種または2種以上を固溶したβサイアロン
相、βサイアロン相および粒界相からなるサイアロン焼
結体は、特定の組成範囲の成形体を焼結したことを特徴
としており、著しく優−れた高温強度が得られることが
明らかである。
HIPなどによっても同等の特性を得ることができる。
イアロン中への固溶元素として、Y、Er。
時のAIN、Al、O,の量および比率を選ぶことによ
り、従来より著しく高温強度の高いサイアロン焼結体が
得られる。これにより、ガスタービン翼をはじめとする
高温伺途へのα/β混相サイアロンの適用が可能となる
。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1 原子量比がM_x(Si,Al)_1_2(O,N
)_1_6(0<x<2,MはY,Er,Ybの1種ま
たは2種以上)の一般式で示されるαサイアロン相、S
i_8_−_zAl_zO_zN_2_−_z(0<z
≦4.2)の一般式で示されるβサイアロン相およびS
i,Al,O,N,M(MはY,Er,Ybの1種また
は2種以上)の少なくとも1種以上よりなる粒界相で構
成されるサイアロン焼結体であって、前記焼結体は、 8<AlN+Al_2O_2<16〔wt%〕 1.2≦AlN/Al_2O_3≦3 3<M_2O_3<10〔wt%〕 74<Si_2N_4<89〔wt%〕 を満たす成形体が焼結されてなることを特徴とするサイ
アロン焼結体。 2 Si_3N_4粉末、AlN粉末、Al_2O_3
粉末、M_2O_3粉末(MはY,Er,Ybの1種ま
たは2種以上)を、 8<AlN+Al_2O_3<16〔wt%〕 1.2≦AlN/Al_2O_3≦3 3<M_2O_3<10〔wt%〕 74<Si_2N_4<89〔wt%〕 を満たすように混合して成形体となし、該成形体を15
00〜2000℃で焼結することを特徴とするサイアロ
ン焼結体の製造方法。 3 請求項1に記載のサイアロン焼結体で構成したこと
を特徴とするガスタービン翼。
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JP2152229A JP2988966B2 (ja) | 1990-06-11 | 1990-06-11 | サイアロン焼結体およびその製造方法ならびにこれを用いたガスタービン翼 |
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Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
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JP2988966B2 JP2988966B2 (ja) | 1999-12-13 |
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-
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- 1990-06-11 JP JP2152229A patent/JP2988966B2/ja not_active Expired - Lifetime
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