JPH0598316A - 超合金複合材の製造法 - Google Patents
超合金複合材の製造法Info
- Publication number
- JPH0598316A JPH0598316A JP25672291A JP25672291A JPH0598316A JP H0598316 A JPH0598316 A JP H0598316A JP 25672291 A JP25672291 A JP 25672291A JP 25672291 A JP25672291 A JP 25672291A JP H0598316 A JPH0598316 A JP H0598316A
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- Japan
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- superalloy
- treatment
- composite material
- characteristic
- creep
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 優れたクリープ特性とＬＣＦ特性とを兼備し
た超合金複合材を提供する。 【構成】 クリープ特性の優れた超合金からなる第一部
材1 に高温で溶体化処理を施して結晶粒を粗大化する。
ＬＣＦ特性の優れた超合金粉末の焼結材からなる第二部
材2 をＨＩＰにより成形すると共に第一部材に拡散接合
する。得られた複合素材7 に直接又はこれに超塑性加工
後、第一部材1 の溶体化温度未満の低温で溶体化処理を
施して第二部材の結晶粒の粗大化を抑止して高強度化す
る。
た超合金複合材を提供する。 【構成】 クリープ特性の優れた超合金からなる第一部
材1 に高温で溶体化処理を施して結晶粒を粗大化する。
ＬＣＦ特性の優れた超合金粉末の焼結材からなる第二部
材2 をＨＩＰにより成形すると共に第一部材に拡散接合
する。得られた複合素材7 に直接又はこれに超塑性加工
後、第一部材1 の溶体化温度未満の低温で溶体化処理を
施して第二部材の結晶粒の粗大化を抑止して高強度化す
る。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、高温で熱疲労を受け易
い部品、例えばジェットエンジンのタービン部品に使用
される超合金（超耐熱合金）複合材に関する。
い部品、例えばジェットエンジンのタービン部品に使用
される超合金（超耐熱合金）複合材に関する。
【０００２】
【従来の技術】ジェットエンジンのタービンディスク
は、タービンブレードを取り付ける必要がある外周部に
はクリープ強度が要求され、一方コアとなる内周部には
低サイクル疲労特性（ＬＣＦ特性）が要求される。かか
るディスクに使用される超合金材料は、以下のようにし
て製造されていた。すなわち、疲労特性の良い超合金粉
末を熱間等方圧加圧（ＨＩＰ）により焼結固化した後、
該焼結材の外周面を機械加工し、図５に示すように、内
周部材21の外周側面を内面の一部として構成したＨＩＰ
用カプセル22を製作し、該カプセル中にＬＣＦ特性の良
好な超合金粉末23を充填して脱気密封し、ＨＩＰ処理を
施し、粉末を焼結すると共に焼結された外周部材を内周
部材21に拡散接合して複合化し、この複合素材をそのま
ま、又は超塑性加工後、溶体化処理を施して、所期の特
性を付与する。
は、タービンブレードを取り付ける必要がある外周部に
はクリープ強度が要求され、一方コアとなる内周部には
低サイクル疲労特性（ＬＣＦ特性）が要求される。かか
るディスクに使用される超合金材料は、以下のようにし
て製造されていた。すなわち、疲労特性の良い超合金粉
末を熱間等方圧加圧（ＨＩＰ）により焼結固化した後、
該焼結材の外周面を機械加工し、図５に示すように、内
周部材21の外周側面を内面の一部として構成したＨＩＰ
用カプセル22を製作し、該カプセル中にＬＣＦ特性の良
好な超合金粉末23を充填して脱気密封し、ＨＩＰ処理を
施し、粉末を焼結すると共に焼結された外周部材を内周
部材21に拡散接合して複合化し、この複合素材をそのま
ま、又は超塑性加工後、溶体化処理を施して、所期の特
性を付与する。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、高いク
リープ強度を確保するためには溶体化温度を高くして結
晶粒を粗大化する必要があり、一方高いＬＣＦ強度を確
保するためには溶体化温度を低くして結晶粒を微細化す
る必要があり、複合材の各部に所期特性を発現しうる超
合金を配置したにも拘らず、一定温度で溶体化処理を行
わなければならないため、良好な特性を兼備した超合金
複合材が得られていないのが実情である。
リープ強度を確保するためには溶体化温度を高くして結
晶粒を粗大化する必要があり、一方高いＬＣＦ強度を確
保するためには溶体化温度を低くして結晶粒を微細化す
る必要があり、複合材の各部に所期特性を発現しうる超
合金を配置したにも拘らず、一定温度で溶体化処理を行
わなければならないため、良好な特性を兼備した超合金
複合材が得られていないのが実情である。
【０００４】本発明はかかる問題に鑑みなされたもの
で、優れたクリープ特性とＬＣＦ特性とを兼備した超合
金複合材を提供することを目的とする。
で、優れたクリープ特性とＬＣＦ特性とを兼備した超合
金複合材を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明の超合金複合材の
製造法は、クリープ特性の優れた超合金からなる第一部
材に結晶粒を粗大化すべく高温で溶体化処理を施した
後、低サイクル疲労特性の優れた超合金粉末の焼結材か
らなる第二部材を熱間等方圧加圧により成形すると共に
第一部材に拡散接合し、得られた複合素材に直接又はこ
れに超塑性加工を施した後、第二部材の結晶粒の粗大化
を抑止して高強度を得るべく第一部材の溶体化温度未満
の低温で溶体化処理を施すことを発明の構成とするもの
である。
製造法は、クリープ特性の優れた超合金からなる第一部
材に結晶粒を粗大化すべく高温で溶体化処理を施した
後、低サイクル疲労特性の優れた超合金粉末の焼結材か
らなる第二部材を熱間等方圧加圧により成形すると共に
第一部材に拡散接合し、得られた複合素材に直接又はこ
れに超塑性加工を施した後、第二部材の結晶粒の粗大化
を抑止して高強度を得るべく第一部材の溶体化温度未満
の低温で溶体化処理を施すことを発明の構成とするもの
である。
【０００６】
【作用】クリープ特性に優れた超合金は、ＬＣＦ特性に
優れた超合金と複合化する前に単独で溶体化処理が施さ
れるので、専ら結晶粒を粗大化すべく高温の溶体化温度
で加熱することができ、もって高いクリープ強度を具備
させることができる。この溶体化処理により得られた第
一部材にはＨＩＰにより低サイクル疲労特性に優れた超
合金粉末の焼結体すなわち第二部材が親密に拡散接合さ
れる。この際、ＨＩＰ処理温度は前記溶体化温度より相
当低い温度で行うことができるので、第一部材のクリー
プ強度を劣化させることがない。第一部材と第二部材と
が親密に接合した複合素材は、そのまま又は適宜の超塑
性加工が施された後、第二部材の結晶粒の粗大化を抑止
して高強度を得るべく溶体化処理が施されるが、高強度
を得るための溶体化温度は粗大化のための溶体化温度よ
りも相当低温で行うことができるため、第一部材の結晶
粒すなわちクリープ強度に影響を与えることなく、第二
部材の結晶粒を微細化し、高いＬＣＦ強度を具備させる
ことができ、もって優れたクリープ特性とＬＣＦ特性と
を兼備した超合金複合材が得られる。
優れた超合金と複合化する前に単独で溶体化処理が施さ
れるので、専ら結晶粒を粗大化すべく高温の溶体化温度
で加熱することができ、もって高いクリープ強度を具備
させることができる。この溶体化処理により得られた第
一部材にはＨＩＰにより低サイクル疲労特性に優れた超
合金粉末の焼結体すなわち第二部材が親密に拡散接合さ
れる。この際、ＨＩＰ処理温度は前記溶体化温度より相
当低い温度で行うことができるので、第一部材のクリー
プ強度を劣化させることがない。第一部材と第二部材と
が親密に接合した複合素材は、そのまま又は適宜の超塑
性加工が施された後、第二部材の結晶粒の粗大化を抑止
して高強度を得るべく溶体化処理が施されるが、高強度
を得るための溶体化温度は粗大化のための溶体化温度よ
りも相当低温で行うことができるため、第一部材の結晶
粒すなわちクリープ強度に影響を与えることなく、第二
部材の結晶粒を微細化し、高いＬＣＦ強度を具備させる
ことができ、もって優れたクリープ特性とＬＣＦ特性と
を兼備した超合金複合材が得られる。
【０００７】
【実施例】タービンディスク用素材として好適な、外周
部に優れたクリープ特性、内周部（コア部）に優れたＬ
ＣＦ特性を兼備する超合金複合材の製造例について説明
する。まず、高クリープ強度を発現させるため、高温で
の溶体化処理が必要なクリープ特性の優れた超合金（例
えば、AF115,MA6000,MAR・M200,MAR・M246）によってド
ーナツ状の第一部材を製作する。該第一部材は、鋳造に
よって形成してもよく、また中空のドーナツ状のＨＩＰ
用カプセルに所期の超合金粉末を充填し、脱気密封し
て、例えば1050〜1150℃、1000〜2000atm でＨＩＰ処理
を施して、粉末を焼結一体化することによっても得るこ
とができる。尚、前記AF115 およびMA6000は粉末材とし
て適しており、 MAR・M200および MAR・M246は鋳造材と
して適した材質である。
部に優れたクリープ特性、内周部（コア部）に優れたＬ
ＣＦ特性を兼備する超合金複合材の製造例について説明
する。まず、高クリープ強度を発現させるため、高温で
の溶体化処理が必要なクリープ特性の優れた超合金（例
えば、AF115,MA6000,MAR・M200,MAR・M246）によってド
ーナツ状の第一部材を製作する。該第一部材は、鋳造に
よって形成してもよく、また中空のドーナツ状のＨＩＰ
用カプセルに所期の超合金粉末を充填し、脱気密封し
て、例えば1050〜1150℃、1000〜2000atm でＨＩＰ処理
を施して、粉末を焼結一体化することによっても得るこ
とができる。尚、前記AF115 およびMA6000は粉末材とし
て適しており、 MAR・M200および MAR・M246は鋳造材と
して適した材質である。
【０００８】前記第一部材は、所期のクリープ強度を発
現させるために、例えば1190℃程度の高温で溶体化処理
を施し、結晶粒を粗大化させる。尚、溶体化処理後に部
材表面に機械加工が施されて地肌が露出されるが、第一
部材をＨＩＰ処理により製作する場合、溶体化処理の際
にはカプセルを付けておき、熱処理後に除去すればよ
い。
現させるために、例えば1190℃程度の高温で溶体化処理
を施し、結晶粒を粗大化させる。尚、溶体化処理後に部
材表面に機械加工が施されて地肌が露出されるが、第一
部材をＨＩＰ処理により製作する場合、溶体化処理の際
にはカプセルを付けておき、熱処理後に除去すればよ
い。
【０００９】次に、図１に示すように、リング状の第一
部材1 の上下面に軟鋼板等によって蓋板2,2 を溶接し、
第一部材1 の内側空間部を閉塞状とし、内面の一部が第
一部材の内周面で構成されたＨＩＰ用カプセル3 を形成
し、該カプセル3 内にＬＣＦ特性の良好な超合金（例え
ば、IN100 、Rene95、MARL76）の粉末4 を短管5 を介し
て充填し、その後カプセル3 内のガスを短管5 より脱気
し、密封してＨＩＰ処理に供する。ＨＩＰ処理条件は、
第一部材1 の溶体化温度より低温（例えば第一部材の溶
体化温度を1190℃とすれば1100〜1130℃程度）で、1000
〜2000atm で行えばよい。
部材1 の上下面に軟鋼板等によって蓋板2,2 を溶接し、
第一部材1 の内側空間部を閉塞状とし、内面の一部が第
一部材の内周面で構成されたＨＩＰ用カプセル3 を形成
し、該カプセル3 内にＬＣＦ特性の良好な超合金（例え
ば、IN100 、Rene95、MARL76）の粉末4 を短管5 を介し
て充填し、その後カプセル3 内のガスを短管5 より脱気
し、密封してＨＩＰ処理に供する。ＨＩＰ処理条件は、
第一部材1 の溶体化温度より低温（例えば第一部材の溶
体化温度を1190℃とすれば1100〜1130℃程度）で、1000
〜2000atm で行えばよい。
【００１０】図２は、ＨＩＰ処理後のカプセルを荒加工
した後の複合素材7 を示しており、ＨＩＰカプセル内の
粉末は焼結一体化し、第二部材6 となり、第一部材1 と
第二部材6 とが拡散接合している。荒加工後の複合素材
7 は超塑性鍛造が施されて所定形状とされた後、第一部
材1 の溶体化温度未満の低温（前記例では1130℃程度）
で溶体化処理が行われ、第二部材6 の高強度化が図られ
る。続いて、この複合素材7に時効処理、仕上加工が施
されて、製品とされる。
した後の複合素材7 を示しており、ＨＩＰカプセル内の
粉末は焼結一体化し、第二部材6 となり、第一部材1 と
第二部材6 とが拡散接合している。荒加工後の複合素材
7 は超塑性鍛造が施されて所定形状とされた後、第一部
材1 の溶体化温度未満の低温（前記例では1130℃程度）
で溶体化処理が行われ、第二部材6 の高強度化が図られ
る。続いて、この複合素材7に時効処理、仕上加工が施
されて、製品とされる。
【００１１】上記実施例は、円盤形複合材の製造例であ
るが、図３に示すような板状のものも同様にして製造さ
れる。また、図４に示すようなリング状のものも、内外
２重の第一部材1,1Aを用いて同様にして製作することが
できる。尚、リングの幅方向の中間部（６相当部）を高
クリープ強度の超合金で形成したい場合は、中間部に相
当するリング状の第一部材を製作し、この外周面および
内周面側に断面コの字形のカバーを溶接してカプセルを
形成し、その中にＬＣＦ特性の優れた超合金粉末を充填
し、ＨＩＰ処理後、所定の溶体化処理を行えばよい。
るが、図３に示すような板状のものも同様にして製造さ
れる。また、図４に示すようなリング状のものも、内外
２重の第一部材1,1Aを用いて同様にして製作することが
できる。尚、リングの幅方向の中間部（６相当部）を高
クリープ強度の超合金で形成したい場合は、中間部に相
当するリング状の第一部材を製作し、この外周面および
内周面側に断面コの字形のカバーを溶接してカプセルを
形成し、その中にＬＣＦ特性の優れた超合金粉末を充填
し、ＨＩＰ処理後、所定の溶体化処理を行えばよい。
【００１２】また、ＨＩＰ処理後の複合素材は、場合に
よりそのまま、あるいは押出加工後に超塑性鍛造を施し
た後、第二部材に所期の結晶粒を形成するための溶体化
処理を施してもよい。
よりそのまま、あるいは押出加工後に超塑性鍛造を施し
た後、第二部材に所期の結晶粒を形成するための溶体化
処理を施してもよい。
【００１３】
【発明の効果】本発明の超合金複合材の製造法によれ
ば、第二部材の結晶粒の粗大化を抑止して高強度を得る
ための、比較的低温で行われる溶体化処理は、予め高温
で溶体化処理されて粗粒化された第一部材の結晶粒に影
響を与えず、粗粒ゆえクリープ特性に優れた第一部材
と、微細粒ゆえＬＣＦ特性に優れた第二部材とが親密に
結合した超合金複合材が容易に得られる。
ば、第二部材の結晶粒の粗大化を抑止して高強度を得る
ための、比較的低温で行われる溶体化処理は、予め高温
で溶体化処理されて粗粒化された第一部材の結晶粒に影
響を与えず、粗粒ゆえクリープ特性に優れた第一部材
と、微細粒ゆえＬＣＦ特性に優れた第二部材とが親密に
結合した超合金複合材が容易に得られる。
【図１】実施例に係るＨＩＰ用カプセルの断面図であ
る。
る。
【図２】実施例に係る複合素材の断面図である。
【図３】板状超合金複合材の外観斜視図である。
【図４】リング状超合金複合材の断面図である。
【図５】従来のＨＩＰ用カプセルの断面図である。
１ 第一部材 ３ ＨＩＰ用カプセル ４ ＬＣＦ特性の優れた超合金粉末 ６ 第二部材 ７ 複合素材
Claims (1)
- 【請求項１】 クリープ特性の優れた超合金からなる第
一部材に結晶粒を粗大化すべく高温で溶体化処理を施し
た後、低サイクル疲労特性の優れた超合金粉末の焼結材
からなる第二部材を熱間等方圧加圧により成形すると共
に第一部材に拡散接合し、得られた複合素材に直接又は
これに超塑性加工を施した後、第二部材の結晶粒の粗大
化を抑止して高強度を得るべく第一部材の溶体化温度未
満の低温で溶体化処理を施すことを特徴とする超合金複
合材の製造法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25672291A JPH0598316A (ja) | 1991-10-03 | 1991-10-03 | 超合金複合材の製造法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25672291A JPH0598316A (ja) | 1991-10-03 | 1991-10-03 | 超合金複合材の製造法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0598316A true JPH0598316A (ja) | 1993-04-20 |
Family
ID=17296544
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP25672291A Pending JPH0598316A (ja) | 1991-10-03 | 1991-10-03 | 超合金複合材の製造法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0598316A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101312317B1 (ko) * | 2011-11-16 | 2013-09-27 | 국방과학연구소 | 이종 특성을 가진 부재들을 포함하는 일체형 부품 및 그 제조 방법 |
| US8703045B2 (en) | 2009-11-26 | 2014-04-22 | Rolls-Royce Plc | Method of manufacturing a multiple composition component |
| JP2016069729A (ja) * | 2014-09-25 | 2016-05-09 | ゼネラル・エレクトリック・カンパニイ | 物品及び物品の製造方法 |
| JP2017517635A (ja) * | 2014-05-30 | 2017-06-29 | ヌオーヴォ ピニォーネ ソチエタ レスポンサビリタ リミタータＮｕｏｖｏ Ｐｉｇｎｏｎｅ Ｓ．Ｒ．Ｌ． | ターボ機械の構成部品を製造する方法、ターボ機械の構成部品、およびターボ機械 |
| WO2021123576A1 (fr) * | 2019-12-20 | 2021-06-24 | Safran | Solution de fabrication d'un disque aubage monobloc |
-
1991
- 1991-10-03 JP JP25672291A patent/JPH0598316A/ja active Pending
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8703045B2 (en) | 2009-11-26 | 2014-04-22 | Rolls-Royce Plc | Method of manufacturing a multiple composition component |
| KR101312317B1 (ko) * | 2011-11-16 | 2013-09-27 | 국방과학연구소 | 이종 특성을 가진 부재들을 포함하는 일체형 부품 및 그 제조 방법 |
| JP2017517635A (ja) * | 2014-05-30 | 2017-06-29 | ヌオーヴォ ピニォーネ ソチエタ レスポンサビリタ リミタータＮｕｏｖｏ Ｐｉｇｎｏｎｅ Ｓ．Ｒ．Ｌ． | ターボ機械の構成部品を製造する方法、ターボ機械の構成部品、およびターボ機械 |
| JP2016069729A (ja) * | 2014-09-25 | 2016-05-09 | ゼネラル・エレクトリック・カンパニイ | 物品及び物品の製造方法 |
| WO2021123576A1 (fr) * | 2019-12-20 | 2021-06-24 | Safran | Solution de fabrication d'un disque aubage monobloc |
| FR3105048A1 (fr) * | 2019-12-20 | 2021-06-25 | Safran | Solution de fabrication d'un disque aubage monobloc |
| US11964326B2 (en) | 2019-12-20 | 2024-04-23 | Safran | Solution for manufacturing a one-piece bladed disc |
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