JPH08176767A - （α／β）−チタンをベースとした合金からタービン羽根を造るための方法 - Google Patents
（α／β）−チタンをベースとした合金からタービン羽根を造るための方法Info
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- JPH08176767A JPH08176767A JP7207201A JP20720195A JPH08176767A JP H08176767 A JPH08176767 A JP H08176767A JP 7207201 A JP7207201 A JP 7207201A JP 20720195 A JP20720195 A JP 20720195A JP H08176767 A JPH08176767 A JP H08176767A
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- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C8/00—Solid state diffusion of only non-metal elements into metallic material surfaces; Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive gas, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals
- C23C8/06—Solid state diffusion of only non-metal elements into metallic material surfaces; Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive gas, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals using gases
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
- F01D5/00—Blades; Blade-carrying members; Heating, heat-insulating, cooling or antivibration means on the blades or the members
- F01D5/12—Blades
- F01D5/28—Selecting particular materials; Particular measures relating thereto; Measures against erosion or corrosion
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 羽根先端の領域内に存在しており羽根入口縁
部を囲繞している羽根部分を、ほう素、炭素および／ま
たは窒素含有ガス雰囲気内で、硼化チタン、炭化チタン
および／または窒化チタンをベースとした、チタンベー
ス合金に比して腐食強度を有する保護層の形成の下に、
再融合金することにより、バナジウムを含有している
（α／β）−チタンをベースとした合金から腐食強度を
有するタービン羽根を造るための方法を提供すること 【解決手段】 再融合金した羽根部分をバナジウムに富
んだβ−チタン−相の形成の下に６００〜７５０℃の温
度で熱処理する。
部を囲繞している羽根部分を、ほう素、炭素および／ま
たは窒素含有ガス雰囲気内で、硼化チタン、炭化チタン
および／または窒化チタンをベースとした、チタンベー
ス合金に比して腐食強度を有する保護層の形成の下に、
再融合金することにより、バナジウムを含有している
（α／β）−チタンをベースとした合金から腐食強度を
有するタービン羽根を造るための方法を提供すること 【解決手段】 再融合金した羽根部分をバナジウムに富
んだβ−チタン−相の形成の下に６００〜７５０℃の温
度で熱処理する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、羽根先端の領域内
に存在しており羽根入口縁部を囲繞している羽根部分
を、ほう素、炭素および／または窒素含有ガス雰囲気内
で、硼化チタン、炭化チタンおよび／または窒化チタン
をベースとした、チタンベース合金に比して腐食強度を
有する材料から成る保護層の形成の下に高出力−エネル
ギー源を使用して、溶融合金化することにより、バナジ
ウムを含有している（α／β）−チタンをベースとした
合金から腐食強度を有するタービン羽根を造るための方
法に関する。
に存在しており羽根入口縁部を囲繞している羽根部分
を、ほう素、炭素および／または窒素含有ガス雰囲気内
で、硼化チタン、炭化チタンおよび／または窒化チタン
をベースとした、チタンベース合金に比して腐食強度を
有する材料から成る保護層の形成の下に高出力−エネル
ギー源を使用して、溶融合金化することにより、バナジ
ウムを含有している（α／β）−チタンをベースとした
合金から腐食強度を有するタービン羽根を造るための方
法に関する。
【０００２】このような方法で造られた羽根は特に蒸気
タービンの負圧段において使用される。何故ならこの羽
根は、その密度僅かであることから、比較的大きな構造
長さにあってすら、約１５０℃以下の温度にあって機械
的な負荷能に対して課せられた要件を充足するからであ
る。この温度範囲にあって、タービン内に進入する水蒸
気は滴を含んでおり、この滴は大きな速度で、進入する
水蒸気に曝されるタービン羽根の面に、特に羽根入口縁
部とこの羽根入口縁部に吸込み側で連なっている羽根表
面の部分に突き当たる。この際、これらの滴は腐食によ
る損傷を誘起する。その際、特に羽根先端の領域内に存
在している羽根部分が阻害される。何故なら、そこにお
いて羽根の周速度が最も大きいからである。
タービンの負圧段において使用される。何故ならこの羽
根は、その密度僅かであることから、比較的大きな構造
長さにあってすら、約１５０℃以下の温度にあって機械
的な負荷能に対して課せられた要件を充足するからであ
る。この温度範囲にあって、タービン内に進入する水蒸
気は滴を含んでおり、この滴は大きな速度で、進入する
水蒸気に曝されるタービン羽根の面に、特に羽根入口縁
部とこの羽根入口縁部に吸込み側で連なっている羽根表
面の部分に突き当たる。この際、これらの滴は腐食によ
る損傷を誘起する。その際、特に羽根先端の領域内に存
在している羽根部分が阻害される。何故なら、そこにお
いて羽根の周速度が最も大きいからである。
【０００３】
【従来の技術】冒頭に記載した様式の方法はヨーロッパ
特許第０ ４９１ ０７５号に記載されている。この方
法により、羽根先端領域内において（α／β）−チタン
をベースとした合金から成るタービン羽根上に高い腐食
強度を備えた保護層を造ることが可能である。この場
合、この保護層は、表面における（α／β）−チタンを
ベースとした合金を、ほう素、炭素および／または窒素
含有ガス雰囲気内で、レーザにより再融合金することに
より形成される。このような層は、羽根の未処理の領域
に比して大きな硬度を備えており、その下側に存在して
いるチタンをベースとした合金を滴下腐食に対して有効
に保護する。しかし、このような腐食に対して保護処理
された羽根材料は、保護されていない羽根材料よりも疲
労強度が僅かであることがわかった。
特許第０ ４９１ ０７５号に記載されている。この方
法により、羽根先端領域内において（α／β）−チタン
をベースとした合金から成るタービン羽根上に高い腐食
強度を備えた保護層を造ることが可能である。この場
合、この保護層は、表面における（α／β）−チタンを
ベースとした合金を、ほう素、炭素および／または窒素
含有ガス雰囲気内で、レーザにより再融合金することに
より形成される。このような層は、羽根の未処理の領域
に比して大きな硬度を備えており、その下側に存在して
いるチタンをベースとした合金を滴下腐食に対して有効
に保護する。しかし、このような腐食に対して保護処理
された羽根材料は、保護されていない羽根材料よりも疲
労強度が僅かであることがわかった。
【０００４】
【発明を解決しようとする課題】特許請求の範囲の請求
項１に記載に定義したような本発明の根底をなす課題
は、経費が適切でありかつ大量生産可能に適している様
式により、絶えず交番される応力下にあっても長い寿命
を維持する点で優れている、腐食強度を有するタービン
羽根を造ることを可能にする、冒頭に記載した様式の方
法を提供することである。
項１に記載に定義したような本発明の根底をなす課題
は、経費が適切でありかつ大量生産可能に適している様
式により、絶えず交番される応力下にあっても長い寿命
を維持する点で優れている、腐食強度を有するタービン
羽根を造ることを可能にする、冒頭に記載した様式の方
法を提供することである。
【０００５】本発明による方法により、容易に実施可能
な僅かな方法工程で、即ち保護されていない（α／β）
−チタンをベースとした合金を高出力−エネルギー源に
より再融合金により、並びにこの再融合金に引続いて熱
処理処理することにより、羽根先端部の領域内において
高い腐食強度と良好な疲労強度を有していることにより
優れているタービン羽根を造ることが可能である。
な僅かな方法工程で、即ち保護されていない（α／β）
−チタンをベースとした合金を高出力−エネルギー源に
より再融合金により、並びにこの再融合金に引続いて熱
処理処理することにより、羽根先端部の領域内において
高い腐食強度と良好な疲労強度を有していることにより
優れているタービン羽根を造ることが可能である。
【０００６】腐食強度の利点は本質的に適当なガス雰囲
気における再融合金により誘起されるが、他方外部の応
力が存在している際の保護層内の不都合な亀裂の形成と
早期の材料疲労は、６００〜７５０℃の温度における熱
処理によって回避される。この比較的僅かな温度で、全
く著しい組織変化が（α／β）−チタンをベースとした
合金の再融合金された保護層においては生じるが、しか
しこの層に連なっている、処理されていない領域内にお
いては生じない。
気における再融合金により誘起されるが、他方外部の応
力が存在している際の保護層内の不都合な亀裂の形成と
早期の材料疲労は、６００〜７５０℃の温度における熱
処理によって回避される。この比較的僅かな温度で、全
く著しい組織変化が（α／β）−チタンをベースとした
合金の再融合金された保護層においては生じるが、しか
しこの層に連なっている、処理されていない領域内にお
いては生じない。
【０００７】疲労強度に対して特別好都合に影響する組
織変更は、熱処理を６５０〜７００℃の温度で行った際
に生じる。熱処理を少なくとも一時間を越える時間で、
特に２〜６時間行った際、拡散工程に基づいてα安定さ
れた相間に均質化が行われる。同時に再結晶化が再融合
金された保護層とこれに連なっている（α／β）−チタ
ンをベースとした合金の熱処理の影響を受けた帯域内に
生じ、この際２０〜１００μｍの直径を有する粒径が形
成される。しかし、均一に配分されたバナジウムに富ん
だβ−析出物が生じることは特別重要である。これはバ
ナジウムのα−チタン内での低い溶解性により特に促進
される。
織変更は、熱処理を６５０〜７００℃の温度で行った際
に生じる。熱処理を少なくとも一時間を越える時間で、
特に２〜６時間行った際、拡散工程に基づいてα安定さ
れた相間に均質化が行われる。同時に再結晶化が再融合
金された保護層とこれに連なっている（α／β）−チタ
ンをベースとした合金の熱処理の影響を受けた帯域内に
生じ、この際２０〜１００μｍの直径を有する粒径が形
成される。しかし、均一に配分されたバナジウムに富ん
だβ−析出物が生じることは特別重要である。これはバ
ナジウムのα−チタン内での低い溶解性により特に促進
される。
【０００８】疲労強度は熱処理された羽根部分を機械的
に強化することにより、特に調整されたショットピーニ
ング処理を行うことにより付加的に更に改善される。疲
労強度のより以上の改善は、再融合金化を、ほう素、炭
素および／または窒素含有ガス以外に、不活性のキャリ
ヤーガスを含んでいるガス雰囲気内で行い、その際キャ
リヤーガスのほう素、炭素および／または窒素含有ガス
に対する分圧の比率が少なくとも２：１であるようにす
ることによって達せられる。この際、２：１よりも大き
な、最高４：１の比率を有し、かつガスとして、特にア
ルゴンのような貴ガスと窒素とが使用されているガス雰
囲気が特に優れている。
に強化することにより、特に調整されたショットピーニ
ング処理を行うことにより付加的に更に改善される。疲
労強度のより以上の改善は、再融合金化を、ほう素、炭
素および／または窒素含有ガス以外に、不活性のキャリ
ヤーガスを含んでいるガス雰囲気内で行い、その際キャ
リヤーガスのほう素、炭素および／または窒素含有ガス
に対する分圧の比率が少なくとも２：１であるようにす
ることによって達せられる。この際、２：１よりも大き
な、最高４：１の比率を有し、かつガスとして、特にア
ルゴンのような貴ガスと窒素とが使用されているガス雰
囲気が特に優れている。
【０００９】以下に面に図示した発明の実施の形態につ
いて本発明を詳細に説明する。
いて本発明を詳細に説明する。
【００１０】
【発明の実施の形態】ヨーロッパ特許第０ ４９１ ０
７５号による公知技術が示しているように、未積層のタ
ービン羽根を水平方向で摺動可能な載置テーブルに載置
する。羽根先端部分を羽根流入縁部の領域内で酸素を含
有していない、ほう素、炭素および／または窒素含有す
るガス雰囲気中に曝し、同時に高出力−エネルギー源、
特にレーザで照射する。
７５号による公知技術が示しているように、未積層のタ
ービン羽根を水平方向で摺動可能な載置テーブルに載置
する。羽根先端部分を羽根流入縁部の領域内で酸素を含
有していない、ほう素、炭素および／または窒素含有す
るガス雰囲気中に曝し、同時に高出力−エネルギー源、
特にレーザで照射する。
【００１１】優れた発明の実施の形態にあっては、ター
ビン羽根は、６重量％のアルミニウムと４重量％のバナ
ジウム（Ｔｉ−６Ａｌ−４Ｖ）から成り、出力１，５ｋ
ｗとガウス−分布によるエネルギースペクトルを有する
ＣＯ2 −ガスレーザが使用される。レーザ光線の有利な
幅は１，３ｍｍである。再融合金の際に羽根表面に形成
される溶融痕跡は約５０％に重なり、約０，５ｍｍの溶
融深さを有している。ガス雰囲気は窒素とアルゴンを含
んでおり、ガス流の形で羽根表面のレーザの照射点の傍
らを案内される。この際、放射流形の窒素流がアルゴン
ガスによって周囲を囲繞される。このようにして、酸素
と他の不都合な物質が照射点から、即ち再融合金工程か
ら離間された状態に置かれる。再融合金の際の窒素吸収
は向流での窒素の分圧に依存している。アルゴン対窒素
の分圧の比率は２：１〜４：１で変えられる。
ビン羽根は、６重量％のアルミニウムと４重量％のバナ
ジウム（Ｔｉ−６Ａｌ−４Ｖ）から成り、出力１，５ｋ
ｗとガウス−分布によるエネルギースペクトルを有する
ＣＯ2 −ガスレーザが使用される。レーザ光線の有利な
幅は１，３ｍｍである。再融合金の際に羽根表面に形成
される溶融痕跡は約５０％に重なり、約０，５ｍｍの溶
融深さを有している。ガス雰囲気は窒素とアルゴンを含
んでおり、ガス流の形で羽根表面のレーザの照射点の傍
らを案内される。この際、放射流形の窒素流がアルゴン
ガスによって周囲を囲繞される。このようにして、酸素
と他の不都合な物質が照射点から、即ち再融合金工程か
ら離間された状態に置かれる。再融合金の際の窒素吸収
は向流での窒素の分圧に依存している。アルゴン対窒素
の分圧の比率は２：１〜４：１で変えられる。
【００１２】照射の際、レーザはタービン羽根に対して
蛇行形の軌道上を運動される。この際、（α／β）−チ
タンをベースとした合金の表面の、照射点内に存在して
いる部分は溶融され、溶融物内に窒素が侵入して合金さ
れ、この窒素は溶融されているベース合金のチタンと固
い窒化チタンを形成する。供給されるガスの組成を適切
に選択した際、相応してほう化チタンおよび／または炭
化チタンを形成することが可能である。
蛇行形の軌道上を運動される。この際、（α／β）−チ
タンをベースとした合金の表面の、照射点内に存在して
いる部分は溶融され、溶融物内に窒素が侵入して合金さ
れ、この窒素は溶融されているベース合金のチタンと固
い窒化チタンを形成する。供給されるガスの組成を適切
に選択した際、相応してほう化チタンおよび／または炭
化チタンを形成することが可能である。
【００１３】レントゲン線回折ダイヤグラム、微小硬度
試験器、格子−および照射−電子顕微鏡による検査並び
にマイクロゾンデ評価から、この際形成された典型的
な、０，４〜１ｍｍの厚みを有する保護層が大体窒化チ
タンを含有しており、この窒化チタンはα−チタンから
成るマトリックス内に埋設されている。これらの窒化チ
タンの形態と分布は再融合金の際の方法パラメータとガ
ス雰囲気内の窒素の濃度に依存している。ガス雰囲気内
の窒素の濃度に応じて、窒化チタンは板状に或いは樹枝
状に形成される。形成された保護層は再融合金の際の条
件に応じて、（α／β）−チタンをベースとした合金の
３５０〜３７０ＨＶのビッカース硬度に比して、６００
〜８００ＨＶのビッカース硬度を有している。
試験器、格子−および照射−電子顕微鏡による検査並び
にマイクロゾンデ評価から、この際形成された典型的
な、０，４〜１ｍｍの厚みを有する保護層が大体窒化チ
タンを含有しており、この窒化チタンはα−チタンから
成るマトリックス内に埋設されている。これらの窒化チ
タンの形態と分布は再融合金の際の方法パラメータとガ
ス雰囲気内の窒素の濃度に依存している。ガス雰囲気内
の窒素の濃度に応じて、窒化チタンは板状に或いは樹枝
状に形成される。形成された保護層は再融合金の際の条
件に応じて、（α／β）−チタンをベースとした合金の
３５０〜３７０ＨＶのビッカース硬度に比して、６００
〜８００ＨＶのビッカース硬度を有している。
【００１４】このようにして造られた羽根材料におい
て、保護層の研磨の後腐食強度と疲労強度が測定され
た。疲労強度の測定は、本質的に回転する二重アームを
備ている試験機で、これらの二重アームの自由端に検査
される羽根材料の矩形に形成されている試料を取付けて
行った。二重アームは約２５ｍバールの真空状態にされ
た室内に設けられていて、これにより空気摩擦が避けら
れ、かつ高い速度が達せられる。この室の周囲には滴発
生機が設けられており、この滴発生機はぞれぞれ等しい
大きさの水滴を有する三つの放射流を形成する。これら
の水滴は試料の表面に対して垂直に衝突する。衝突の各
々の強度は、衝突場所における回転するアームの周速度
の得体によって定まる。この滴発生機によって形成され
て滴は、典型的に約０，２ｍｍの直径を有している。検
査すべき試料が存在する場所におけるアームの周速度は
一定であり、かつ試料によって３００〜５００ｍ／秒で
変えられる。腐食強度に関する尺度として、検査された
試料の容量損失〔ｍｍ3 〕は所定の周速度にあって衝突
する滴の数に依存している（図１参照）。
て、保護層の研磨の後腐食強度と疲労強度が測定され
た。疲労強度の測定は、本質的に回転する二重アームを
備ている試験機で、これらの二重アームの自由端に検査
される羽根材料の矩形に形成されている試料を取付けて
行った。二重アームは約２５ｍバールの真空状態にされ
た室内に設けられていて、これにより空気摩擦が避けら
れ、かつ高い速度が達せられる。この室の周囲には滴発
生機が設けられており、この滴発生機はぞれぞれ等しい
大きさの水滴を有する三つの放射流を形成する。これら
の水滴は試料の表面に対して垂直に衝突する。衝突の各
々の強度は、衝突場所における回転するアームの周速度
の得体によって定まる。この滴発生機によって形成され
て滴は、典型的に約０，２ｍｍの直径を有している。検
査すべき試料が存在する場所におけるアームの周速度は
一定であり、かつ試料によって３００〜５００ｍ／秒で
変えられる。腐食強度に関する尺度として、検査された
試料の容量損失〔ｍｍ3 〕は所定の周速度にあって衝突
する滴の数に依存している（図１参照）。
【００１５】疲労強度の測定のため、試料はサーボ液圧
検査機内で、３０Ｈｚの周波数でかつ１０7 サイクル以
上の０，２の電圧比Ｒ（σmin ／σmax ）の下での四点
−曲げ−荷重の下に曲げ交番応力の作用下に置かれた。
この際、試料が折損することなく受容できた、検出され
た最大電圧振幅σmax 〔ＭＰａ〕は、疲労強度に関する
尺度として使用される（図２参照）。
検査機内で、３０Ｈｚの周波数でかつ１０7 サイクル以
上の０，２の電圧比Ｒ（σmin ／σmax ）の下での四点
−曲げ−荷重の下に曲げ交番応力の作用下に置かれた。
この際、試料が折損することなく受容できた、検出され
た最大電圧振幅σmax 〔ＭＰａ〕は、疲労強度に関する
尺度として使用される（図２参照）。
【００１６】図１から、（α／β）−チタンをベースと
した合金が、アルゴン対窒素の分圧の比率、例えば２：
１の比率で再融合金により造られた保護層に比較して、
極めて僅かな腐食強度を有していることが明瞭である。
未処理の（α／β）−チタンをベースとした合金は大体
比較的延性であり、水滴が衝突されることにより実際に
変形する。従って、極めて早い時期にもう腐食クレータ
が現れ、この腐食クレータは後に重塁され、最後には亀
裂を招くか、或いは板状の領域の剥離を起こす。これと
異なり、再融合金化により形成された保護層は高い硬度
を有し、かつ望ましくないクレータの形成を十分に回避
する。しかし、この保護層の高い硬度、従って僅かな延
性は、（α／β）−チタンをベースとした合金と比較し
て保護層の疲労強度の約７０％減少を伴う（図２参
照）。
した合金が、アルゴン対窒素の分圧の比率、例えば２：
１の比率で再融合金により造られた保護層に比較して、
極めて僅かな腐食強度を有していることが明瞭である。
未処理の（α／β）−チタンをベースとした合金は大体
比較的延性であり、水滴が衝突されることにより実際に
変形する。従って、極めて早い時期にもう腐食クレータ
が現れ、この腐食クレータは後に重塁され、最後には亀
裂を招くか、或いは板状の領域の剥離を起こす。これと
異なり、再融合金化により形成された保護層は高い硬度
を有し、かつ望ましくないクレータの形成を十分に回避
する。しかし、この保護層の高い硬度、従って僅かな延
性は、（α／β）−チタンをベースとした合金と比較し
て保護層の疲労強度の約７０％減少を伴う（図２参
照）。
【００１７】保護層の疲労強度を改善するために、積層
処理された羽根部分を、６５０〜７００℃の温度で４時
間以上にわたって熱処理する。この場合、この保護層、
即ち熱処理された帯域の組織の均質化と再結晶化以外
に、特に合金された保護層内にバナジウムに富んだかつ
均一に配分されたβ−折出物が形成された。図１と図２
から明瞭に認められるように、この組織変化は、熱処理
されていない保護層の腐食強度の維持の下に、約１０〜
１５％（図２の試料Ａ）だけの保護層の疲労強度の改善
を誘起する。
処理された羽根部分を、６５０〜７００℃の温度で４時
間以上にわたって熱処理する。この場合、この保護層、
即ち熱処理された帯域の組織の均質化と再結晶化以外
に、特に合金された保護層内にバナジウムに富んだかつ
均一に配分されたβ−折出物が形成された。図１と図２
から明瞭に認められるように、この組織変化は、熱処理
されていない保護層の腐食強度の維持の下に、約１０〜
１５％（図２の試料Ａ）だけの保護層の疲労強度の改善
を誘起する。
【００１８】熱処理されていない保護層の腐食強度の維
持の下での疲労強度のより以上の改善は、付加的に熱処
理された保護層の、調整下でのショットピーニング処理
による機械的な強化によって達せられる。この際適用さ
れるショットピーニング処理の典型的な値は、球直径が
０，３であり、球の加速のための圧縮空気圧力は３〜５
バールである。即ち、０，２ｍｍＡのアルメン−強度
で、保護層の疲労強度は、熱処理およびショットピーニ
ング処理されていない保護層に比して倍加された。
持の下での疲労強度のより以上の改善は、付加的に熱処
理された保護層の、調整下でのショットピーニング処理
による機械的な強化によって達せられる。この際適用さ
れるショットピーニング処理の典型的な値は、球直径が
０，３であり、球の加速のための圧縮空気圧力は３〜５
バールである。即ち、０，２ｍｍＡのアルメン−強度
で、保護層の疲労強度は、熱処理およびショットピーニ
ング処理されていない保護層に比して倍加された。
【００１９】熱処理されていない保護層の良好な腐食強
度の維持の下での疲労強度のより以上の改善は、ガス雰
囲気内においてアルゴン対窒素の分圧の比率を２：１よ
り大きくし、しかし４：１とするにすることによって達
することが可能である。図２の発明の実施の形態のＢか
ら認められるように、この方法により疲労強度が、発明
の実施の形態Ａにより同様に熱処理された保護層に比し
て、約２０％だけ上昇した。
度の維持の下での疲労強度のより以上の改善は、ガス雰
囲気内においてアルゴン対窒素の分圧の比率を２：１よ
り大きくし、しかし４：１とするにすることによって達
することが可能である。図２の発明の実施の形態のＢか
ら認められるように、この方法により疲労強度が、発明
の実施の形態Ａにより同様に熱処理された保護層に比し
て、約２０％だけ上昇した。
【００２０】組織の高い疲労強度に関する特別な利点は
のうち、少なくとも二重の完全なオーバーラップを行う
ショットピーニング処理の実施である。更に、調整され
たショットピーニング処理の際、０，２ｍｍＡより大き
く、０，５ｍｍＡより小さい、強度を選択するのが極め
て好都合である。約０，３ｍｍＡのアルメン−強度での
ショットピーニング処理により、発明の実施の形態Ｂに
よる保護層の疲労強度は、相応する、しかしアレン−強
度０，２ｍｍＡのショットピーニング処理だけで強化し
た保護層に比して約１５〜２０％だけ改善され、これに
より実際に、未処理の保護層と同じ腐食強度を有し、か
つチタンをベースとした合金の疲労強度の約８５％に達
する（図２参照）保護層が得られた。
のうち、少なくとも二重の完全なオーバーラップを行う
ショットピーニング処理の実施である。更に、調整され
たショットピーニング処理の際、０，２ｍｍＡより大き
く、０，５ｍｍＡより小さい、強度を選択するのが極め
て好都合である。約０，３ｍｍＡのアルメン−強度での
ショットピーニング処理により、発明の実施の形態Ｂに
よる保護層の疲労強度は、相応する、しかしアレン−強
度０，２ｍｍＡのショットピーニング処理だけで強化し
た保護層に比して約１５〜２０％だけ改善され、これに
より実際に、未処理の保護層と同じ腐食強度を有し、か
つチタンをベースとした合金の疲労強度の約８５％に達
する（図２参照）保護層が得られた。
【００２１】
【発明の効果】本発明による方法により、経費が適切で
ありかつ大量生産可能に適している様式により、絶えず
交番される応力下にあっても長い寿命を維持する点で優
れている、腐食強度を有するタービン羽根が得られる。
ありかつ大量生産可能に適している様式により、絶えず
交番される応力下にあっても長い寿命を維持する点で優
れている、腐食強度を有するタービン羽根が得られる。
【図１】公知技術によって造られた羽根部分の腐食強度
と疲労強度とを本発明による方法により造られた羽根部
分の腐食強度と疲労強度と比較して提示したダイヤグラ
ムである。
と疲労強度とを本発明による方法により造られた羽根部
分の腐食強度と疲労強度と比較して提示したダイヤグラ
ムである。
【図２】公知技術によって造られた羽根部分の腐食強度
と疲労強度とを本発明による方法により造られた羽根部
分の腐食強度と疲労強度と比較して提示したダイヤグラ
ムである。
と疲労強度とを本発明による方法により造られた羽根部
分の腐食強度と疲労強度と比較して提示したダイヤグラ
ムである。
Claims (10)
- 【請求項０１】 羽根先端の領域内に存在しており羽根
入口縁部を囲繞している羽根部分を、ほう素、炭素およ
び／または窒素含有ガス雰囲気内で、ほう化チタン、炭
化チタンおよび／または窒化チタンをベースとした、チ
タンベース合金に比して腐食強度を有するの材料から成
る保護層の形成の下に高出力−エネルギー源を使用し
て、再融合金することにより、バナジウムを含有してい
る（α／β）−チタンをベースとした合金から腐食強度
を有するタービン羽根を造るための方法において、再融
合金した羽根部分をバナジウムに富んだβ−チタン−相
の形成の下に、６００〜７５０℃の温度で熱処理するこ
とを特徴とする方法。 - 【請求項０２】 熱処理を６５０〜７００℃間で行うこ
とを特徴とする請求項１に記載の方法。 - 【請求項０３】 熱処理を少なくとも一時間行うことを
特徴とする請求項１或いは２に記載の方法。 - 【請求項０４】 熱処理を２時間〜６時間の間に行うこ
とを特徴とすることを特徴とする請求項３に記載の方
法。 - 【請求項０５】 熱処理された羽根部分を機械的に強化
することを特徴とする請求項１から４までのいずれか一
つに記載の方法。 - 【請求項０６】 羽根部分を調節下にショットピーニン
グ処理を行うことを特徴とする請求項５に記載の方法。 - 【請求項０７】 ショットピーニング処理を少なくとも
二重の完全なオーバラップをして行うことを特徴とする
請求項６に記載の方法。 - 【請求項０８】 ショットピーニング処理を０，２ｍｍ
Ａより大きくかつ０，４５ｍｍＡよりも小さなアルメン
−強度で行うことを特徴とする請求項６或いは７に記載
の方法。 - 【請求項０９】 ガス雰囲気が、ほう素、炭素および／
または窒素含有ガス以外に、キャリヤガスを有してお
り、この際キャリヤガスのほう素、炭素および／または
窒素含有ガスに対する分圧の比率が少なくとも２：１で
あることを特徴とする請求項１から８までのいずれか一
つに記載の方法。 - 【請求項１０】 ガス雰囲気が窒素と貴ガス、特にアル
ゴンを含有しており、この際貴ガスの窒素に対する分圧
の比率が２：１より大きく、４：１よりは小さいことを
特徴とする請求項９に記載の方法。
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|---|---|---|---|
| DE94112802:7 | 1994-08-17 | ||
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|---|---|
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|---|---|---|---|
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|---|---|
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| JP (1) | JPH08176767A (ja) |
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