JPH107477A - Protection coating film structure of ceramic part, gas turbine blade, ball bearing and inspection of coating film - Google Patents

Protection coating film structure of ceramic part, gas turbine blade, ball bearing and inspection of coating film

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JPH107477A
JPH107477A JP15854596A JP15854596A JPH107477A JP H107477 A JPH107477 A JP H107477A JP 15854596 A JP15854596 A JP 15854596A JP 15854596 A JP15854596 A JP 15854596A JP H107477 A JPH107477 A JP H107477A
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Japan
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ceramic member
gas turbine
ceramic
amorphous
coating layer
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Hiroshige Itou
洋茂 伊藤
Nagatoshi Okabe
永年 岡部
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Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To suppress the frictional force to a low level and prevent the breakage or cracking of a ceramic part by applying an ion implantation treatment to a ceramic part to be brought into contact with a metallic part. SOLUTION: This gas turbine blade is composed of a metallic core 31 attached to a core part 29, a ceramic sleeve 32 encircling the outer side of the core metal 31 and a metallic blade cover 33 covering the core metal 31 and the sleeve 32. The sleeve 32 contacting with the blade cover 33 is covered with a coating layer 37 subjected to ion implantation treatment to modify the crystalline texture of the ceramic part into amorphous texture.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば金属部材に
接触するセラミックス部材にイオン注入処理を施したセ
ラミックス部材の保護被膜構造、この保護被膜構造を備
えたガスタービン翼、この保護被膜構造を備えたボール
ベアリングおよび被膜検査方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to, for example, a protective coating structure for a ceramic member in which a ceramic member in contact with a metal member is subjected to ion implantation, a gas turbine blade having the protective coating structure, and a protective coating structure having the protective coating structure. Ball bearings and coating inspection methods.

【0002】[0002]

【従来の技術】例えば、ガスタービンプラントでは、高
出力、高熱効率を目指し、ガスタービン入口燃焼ガス温
度を1000℃から1500℃以上に高める研究開発が
進められている。ガスタービン入口燃焼ガス温度を15
00℃以上に高める場合、従来のガスタービン翼では、
強度上、耐熱性上限界をきたしている。
2. Description of the Related Art For example, in a gas turbine plant, research and development for increasing the temperature of a combustion gas at the inlet of a gas turbine from 1000 ° C. to 1500 ° C. or higher in order to achieve high output and high thermal efficiency have been promoted. Gas turbine inlet combustion gas temperature 15
When the temperature is increased to 00 ° C. or higher, in a conventional gas turbine blade,
There is a limit in strength and heat resistance.

【0003】従来のガスタービン翼は、翼母材にコバル
ト基合金鋼,またはニッケル基合金鋼を使用していた
が、ガスタービン入口燃焼ガス温度を1500℃以上に
高めると、材料自身の許容応力値を越え、安全な運転が
難しくなってきている。このため、最近では、耐熱鋼を
用いたガスタービン翼の代替として空気や蒸気を用いて
ガスタービン翼を冷却する冷却翼の提案が数多くなされ
ている。
[0003] Conventional gas turbine blades use cobalt-based alloy steel or nickel-based alloy steel as a blade base material. However, if the temperature of the combustion gas at the inlet of the gas turbine is increased to 1500 ° C or more, the allowable stress of the material itself is increased. Beyond the value, safe driving is becoming difficult. For this reason, recently, there have been many proposals of cooling blades for cooling gas turbine blades using air or steam as an alternative to gas turbine blades using heat-resistant steel.

【0004】ガスタービン翼に、空気や蒸気を冷却媒体
として使用する場合、その媒体を空気圧縮機やボイラ等
から求めているが、その媒体の消費量が極めて多量であ
るため、発電所全体の熱精算を勘案すると熱効率の向上
には結び付かず、ガスタービン入口燃焼ガス温度100
0℃のガスタービンプラントに較べむしろ低下する問題
点があった。
When air or steam is used as a cooling medium for gas turbine blades, the medium is obtained from an air compressor, a boiler, or the like. However, the consumption of the medium is extremely large. In consideration of heat settlement, it does not lead to improvement in thermal efficiency, and the combustion gas temperature at the gas turbine inlet 100
There is a problem that the temperature is lowered as compared with the gas turbine plant at 0 ° C.

【0005】最近では、ガスタービン自身の熱効率の向
上と相まって発電所全体の熱効率の向上を目指す研究が
進められており、その一つに空気や蒸気等の冷却媒体を
使用せずに耐熱性に富むセラミックスを用いたガスター
ビン翼の研究開発が進められている。
[0005] Recently, studies have been made to improve the thermal efficiency of the entire power plant in combination with the thermal efficiency of the gas turbine itself. One of them is to improve heat resistance without using a cooling medium such as air or steam. Research and development of gas turbine blades using rich ceramics are in progress.

【0006】セラミックスを用いたガスタービン翼は、
セラミックス自身が引張荷重、剪断荷重、衝撃力に脆い
性質を備えているが、この点を考慮して最近、翼素のコ
ア部を耐熱鋼を用いた芯金にし、その外側の翼素をスリ
ーブ状にしたセラミックスで包囲形成し、両材料の長所
をいかしつつ巧みに組合せた技術が、例えば特開平2−
140402号公報に公表されている。
Gas turbine blades using ceramics
Ceramics themselves have the fragility of tensile load, shear load and impact force.In view of this point, recently the core of blade element is made of core metal using heat-resistant steel, and the outer blade element is sleeved. A technique in which the surroundings are formed of shaped ceramics and skillfully combined while taking advantage of both materials is disclosed in, for example,
Published in 140402.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】特開平2−14040
2号公報に示すガスタービン動翼は、図13および図1
4に示すように、翼素1のコアー部2をニッケル基合金
製の芯金3にし、その外側をセラミックス製のスリーブ
4で包囲形成し、芯金3に冷却孔5を設け、芯金3のチ
ップ(頂部)線Aにニッケル基合金製の翼カバー6を加
圧成形したものである。
Problems to be Solved by the Invention
No. 2 discloses a gas turbine rotor blade shown in FIGS.
As shown in FIG. 4, the core part 2 of the blade element 1 is made of a core metal 3 made of a nickel-based alloy, the outside of which is surrounded by a sleeve 4 made of ceramics. The tip (top) wire A is formed by pressure molding a wing cover 6 made of a nickel-based alloy.

【0008】このガスタービン動翼は、回転中に発生す
る遠心力を翼カバー6で受け持ち、その反力(圧縮力)
をスリーブ4で対拠し、スリーブ4に引張荷重、剪断荷
重が作用しないよう図っている。また、芯金3には、回
転軸(図示せず)に植設される植込部7から翼カバー6
に向って穿設された冷却孔5に冷却空気が供給されてお
り、この冷却空気により植込部7、芯金3、および翼カ
バー6を冷却することにより燃焼ガスの熱衝撃に対する
熱の保護を図っている。
In the gas turbine blade, the centrifugal force generated during rotation is received by the blade cover 6, and the reaction force (compression force) is generated.
In order to prevent a tensile load and a shear load from acting on the sleeve 4. In addition, the metal core 3 is provided with a wing cover 6 from an implanted portion 7 implanted on a rotating shaft (not shown).
The cooling air is supplied to the cooling holes 5 formed toward the fins, and the cooling air cools the implanted part 7, the metal core 3, and the wing cover 6, thereby protecting the combustion gas against thermal shock. Is being planned.

【0009】しかし、このような構造のガスタービン動
翼では、燃焼ガスの高温熱をまともに受けとめているた
め、各部材に熱膨張による熱伸びが出る。各部材の熱伸
びのうち、ニッケル基合金製の芯金3や翼カバー6の熱
膨張係数が1.5×10-5/℃であるのに対し、セラミ
ックス製のスリーブ4のそれが3.5〜4×10-6/℃
であり、その差が1/4〜1/5になっている。このた
め、スリーブ4は、回転中、翼カバー6から離れまいと
して翼カバー6の接触部6aに摩擦力が発生し、この摩
擦力の発生に伴ってその横断面に引張応力や剪断応力が
発生するため、破損やき裂の危険性にさらされている。
However, in the gas turbine blade having such a structure, since the high-temperature heat of the combustion gas is received directly, each member undergoes thermal expansion due to thermal expansion. Among the thermal expansion of each member, the thermal expansion coefficient of the core metal 3 and the blade cover 6 made of the nickel-based alloy is 1.5 × 10 −5 / ° C., whereas that of the ceramic sleeve 4 is 3. 5-4 × 10 -6 / ° C
And the difference is 4 to 5. For this reason, during the rotation, the sleeve 4 keeps away from the wing cover 6 and generates a frictional force at the contact portion 6a of the wing cover 6, and along with the generation of the frictional force, a tensile stress or a shearing stress is generated on the cross section thereof. Therefore, there is a risk of breakage and cracking.

【0010】このような問題点を解決した一例として、
例えば特開平6−307201号公報が開示されてい
る。この公報の概略内容は、図15および図16に示す
ように、スリーブ4および芯金3に被冠する翼カバー6
のうち、脚部12を芯金3に加圧し、スリーブ4の接触
部8に可撓性材の突き出し片9,9を設け、突き出し片
9,9の間にニッケル基合金製のシール片10を装着
し、突き出し片9,9の横断面に、図15で示す切り込
み部11を形成したものである。
As an example of solving such a problem,
For example, JP-A-6-307201 is disclosed. The outline of this publication is, as shown in FIGS. 15 and 16, a wing cover 6 covering the sleeve 4 and the core 3.
Of these, the leg 12 is pressed against the metal core 3, and the protruding pieces 9, 9 made of a flexible material are provided on the contact portion 8 of the sleeve 4, and the nickel base alloy sealing piece 10 is provided between the protruding pieces 9, 9. And a cutout 11 shown in FIG. 15 is formed in the cross section of the protruding pieces 9, 9.

【0011】このガスタービン動翼は、回転中、スリー
ブ4と翼カバー6との接触部8に発生する摩擦力を、可
撓性材の突き出し片9,9の弾性変形と切り込み部11
とにより和らげるようにし、スリーブ4と翼カバー6の
摩擦力に伴う引張応力や剪断力が高くならないように図
っている。
In the gas turbine blade, the frictional force generated at the contact portion 8 between the sleeve 4 and the blade cover 6 during rotation is changed by the elastic deformation of the protruding pieces 9, 9 of the flexible material and the cut portion 11.
Thus, tensile stress and shearing force associated with the frictional force between the sleeve 4 and the wing cover 6 are prevented from increasing.

【0012】しかし、この構造のガスタービン動翼で
は、スリーブ4と芯金3との接触部8に発生する摩擦力
に伴う引張応力や剪断応力を、可撓性材の突き出し片
9,9の弾性変形によって吸収しているため、運転が短
時間の場合、あるいは起動、停止の繰り返し回数が少な
い場合、引張応力や剪断応力を効果的に吸収できる反
面、運転が長時間にわたる場合、起動・停止が頻発に繰
り返される場合、可撓性材の突き出し片9,9は、長時
間にわたる熱衝撃による熱疲労や高温・高応力下でのク
リープのために塑性域に達し、摩擦力に伴う引張応力を
吸収できなくなり、スリーブ4を破損またはき裂を生じ
させることがあった。
However, in the gas turbine rotor blade having this structure, the tensile stress and the shear stress caused by the frictional force generated in the contact portion 8 between the sleeve 4 and the metal core 3 are applied to the projecting pieces 9 of the flexible material. Because it is absorbed by elastic deformation, it can effectively absorb tensile stress and shear stress when the operation is short or when the number of start and stop cycles is small, but when the operation is long, it starts and stops. Is repeated frequently, the protruding pieces 9, 9 of the flexible material reach the plastic region due to thermal fatigue due to thermal shock over a long period of time and creep under high temperature and high stress, and the tensile stress accompanying the frictional force is increased. In some cases, the sleeve 4 could be damaged or cracked.

【0013】また、最近のように、燃焼ガスの高温化に
伴って翼高が増加してくると、翼カバー6との熱伸び差
に伴うスリーブ4の熱応力は、図17の斜線で示すよう
に、翼素1の腹側12、後縁13の一部、あるいは背側
14の広い領域に亘って高応力値が分布し、翼高が低い
場合に許容されていた熱応力値も翼高の増加につれて許
容熱応力値を越えており、高熱応力値から引き起こされ
るスリーブ4の破損またはき裂の対策も必要になってい
る。
Further, as recently, when the blade height increases as the temperature of the combustion gas increases, the thermal stress of the sleeve 4 due to the difference in thermal expansion between the blade cover 6 and the blade cover 6 is shown by hatching in FIG. As described above, the high stress value is distributed over a wide area of the ventral side 12, the trailing edge 13 or the back side 14 of the blade element 1, and the thermal stress value allowed when the blade height is low is also reduced. As the height increases, the allowable thermal stress value exceeds the allowable thermal stress value, and it is necessary to take measures against breakage or cracking of the sleeve 4 caused by the high thermal stress value.

【0014】一方、ガスタービン動翼に限らず、ガスタ
ービン静翼も、図18に示すように、翼部15(ノズ
ル)にセラミックスを適用し、両端をコバルト基合金ま
たはニッケル基合金製のホルダ16,16で保持し、翼
部15とホルダ16,16の間に断熱材17およびしゃ
熱層18(耐熱塗料)を設け、燃焼ガスの高温化に対拠
しているが、翼部15とホルダ16,16との熱伸び差
に伴う高熱応力値が翼部15に発生しており、翼部15
の破損またはき裂の対策が必要になっている。
On the other hand, not only gas turbine rotor blades but also gas turbine stationary blades have ceramics applied to blade portions 15 (nozzles) and both ends are made of a cobalt-based alloy or a nickel-based alloy holder as shown in FIG. 16 and 16, a heat insulating material 17 and a heat insulating layer 18 (heat-resistant paint) are provided between the wing portion 15 and the holders 16 and 16 to cope with the high temperature of the combustion gas. A high thermal stress value due to a difference in thermal elongation between the holders 16 and 16 is generated in the wing 15, and the wing 15
It is necessary to take measures against breakage or cracks.

【0015】また、軸受、例えばボールベアリングにお
いてもセラミックス部材と金属部材とを組み合わせて使
用されているが、セラミックス部材と金属部材との接触
部には摩擦力が作用しており、この摩擦力の増加に伴っ
てセラミックス部に高い引張応力等が発生し、セラミッ
クス部材の破損またはき裂の危険性があり、その早期解
決策が望まれている。
Further, in a bearing, for example, a ball bearing, a ceramic member and a metal member are used in combination. However, a frictional force acts on a contact portion between the ceramics member and the metal member. With the increase, a high tensile stress or the like is generated in the ceramic part, and there is a risk of breakage or cracking of the ceramic member, and an early solution is desired.

【0016】本発明は、このような事情に照してなされ
たもので、セラミックス部材と金属部材との接触部にイ
オン注入処理を施すことにより摩擦力を低く抑え、セラ
ミックス部材の破損またはき裂の防止を図ったセラミッ
クス部材の保護被膜構造を提供することを目的とする。
The present invention has been made in view of the above circumstances, and a frictional force is suppressed by performing ion implantation on a contact portion between a ceramic member and a metal member, so that the ceramic member may be damaged or cracked. It is an object of the present invention to provide a protective coating structure of a ceramic member in which the prevention of the occurrence of cracks is achieved.

【0017】本発明の他の目的は、金属部材と接触する
セラミックス部材にイオン注入処理を施すことにより被
膜層を形成し、この被膜層により金属部材の摩擦力に伴
う引張応力等の発生を低く抑えて破損またはき裂からセ
ラミックス部材を保護する、保護被膜構造とを備えたガ
スタービン翼を提供することにある。
Another object of the present invention is to form a coating layer by subjecting a ceramic member in contact with a metal member to ion implantation, and to reduce the occurrence of tensile stress and the like due to frictional force of the metal member by the coating layer. It is an object of the present invention to provide a gas turbine blade having a protective coating structure for protecting a ceramic member from damage or cracks while suppressing the damage.

【0018】本発明のさらに他の目的は、金属製のボー
ルと接触するセラミックス製の軸受本体にイオン注入処
理を施すことにより被膜層を形成し、この被膜層により
ボールの回転中発生する摩擦力に伴う引張応力を低く抑
えて破損またはき裂から軸受体を保護する、保護被膜構
造を備えたボールベアリングを提供することにある。
Still another object of the present invention is to form a coating layer by subjecting a ceramic bearing body in contact with a metal ball to an ion implantation treatment, and the frictional force generated during rotation of the ball by the coating layer. An object of the present invention is to provide a ball bearing provided with a protective coating structure that protects the bearing body from breakage or cracks while suppressing the tensile stress associated therewith.

【0019】本発明の別の目的は、金属部材と接触する
セラミックス部材にイオン注入処理を施すことにより被
膜層を形成し、この被膜層の厚みを容易に測定するセラ
ミックス部材の被膜検査方法を提供することにある。
Another object of the present invention is to provide a method for inspecting the coating of a ceramic member in which a coating layer is formed by subjecting a ceramic member in contact with a metal member to ion implantation, and the thickness of the coating layer is easily measured. Is to do.

【0020】[0020]

【課題を解決するための手段】本発明に係るセラミック
ス部材の保護被膜構造は、上記目的を達成するために、
請求項1に記載したように、セラミックス部材の結晶組
織を非晶質に改質させるイオン注入処理を施した被膜層
を、セラミックス部材に形成したことを特徴とする。
SUMMARY OF THE INVENTION The protective coating structure for a ceramic member according to the present invention has the following objects.
As described in claim 1, the ceramic member is provided with a coating layer that has been subjected to ion implantation for modifying the crystal structure of the ceramic member to be amorphous.

【0021】本発明に係るセラミックス部材の保護被膜
構造は、上記目的を達成するために、請求項2に記載し
たように、セラミックス部材の結晶組織を非晶質に改質
させるイオンは、窒素イオンであることを特徴とする。
In order to achieve the above object, in the protective coating structure for a ceramic member according to the present invention, the ion for modifying the crystal structure of the ceramic member to be amorphous is nitrogen ion. It is characterized by being.

【0022】本発明に係るセラミックス部材の保護被膜
構造は、上記目的を達成するために、請求項3に記載し
たように、セラミックス部材の結晶組織を非晶質に改質
させるイオン注入量は2×1017イオン/cm2 以上であ
ることを特徴とする。
In order to achieve the above object, the protective coating structure of a ceramic member according to the present invention has an ion implantation amount of 2 to modify the crystal structure of the ceramic member to be amorphous. × 10 17 ions / cm 2 or more.

【0023】本発明に係るセラミックス部材の保護被膜
構造を備えたガスタービン翼は、上記目的を達成するた
めに、請求項4に記載したように、コア部に金属製の芯
金を設け、芯金の外側をセラミックス製のスリーブで包
囲形成する一方、上記芯金およびスリーブに金属製の翼
カバーを被冠したガスタービン翼において、上記翼カバ
ーが接触するスリーブに、セラミックス部材の結晶組織
を非晶質に改質させるイオン注入処理を施した被膜層を
形成したことを特徴とする。
According to a fourth aspect of the present invention, there is provided a gas turbine blade having a ceramic member protective coating structure according to the present invention, wherein a metal core is provided on a core portion of the gas turbine blade. On the other hand, in a gas turbine blade in which the outer surface of gold is surrounded by a ceramic sleeve, and the metal core and the sleeve are covered with a metal blade cover, the crystal structure of the ceramic member is not changed by the sleeve in contact with the blade cover. It is characterized in that a coating layer subjected to an ion implantation treatment for reforming into a crystalline state is formed.

【0024】本発明に係るセラミックス部材の保護被膜
構造を備えたガスタービン翼は、上記目的を達成するた
めに、請求項5に記載したように、セラミックス製の翼
部の両端を金属製のホルダで保持し、翼部とホルダとの
間に断熱材を装着したガスタービン翼において、上記翼
部にセラミックス部材の結晶組織を非晶質に改質させる
イオン注入処理を施した被膜層を形成したことを特徴と
する。
According to a fifth aspect of the present invention, there is provided a gas turbine blade having a protective coating structure for a ceramic member according to the present invention. In a gas turbine blade having a heat insulating material mounted between the blade portion and the holder, a coating layer was formed on the blade portion by performing an ion implantation process for modifying the crystal structure of the ceramic member to be amorphous. It is characterized by the following.

【0025】本発明に係るセラミックス部材の保護被膜
構造を備えたボールベアリングは、上記目的を達成する
ために、請求項6に記載したように、セラミックス製の
軸受本体と回転筒との間に回転自在な金属製ボールを備
えたボールベアリングにおいて、上記軸受本体にセラミ
ックス部材の結晶組織を非晶質に改質させるイオン注入
処理を施した被膜層を形成したことを特徴とする。
According to the present invention, there is provided a ball bearing provided with a protective coating structure for a ceramic member according to the present invention. In a ball bearing provided with a flexible metal ball, a film layer on which an ion implantation process for modifying a crystal structure of a ceramic member to be amorphous is formed on the bearing body.

【0026】本発明に係るセラミックス部材の被膜検査
方法は、上記目的を達成するために、請求項7に記載し
たように、セラミックス部材の結晶組織を非晶質に改質
させるイオン注入処理を施した被膜層に硬度計の圧子を
押圧し、圧子の深さが上記被膜層の所定厚になっている
かを確認することを特徴とする。
According to a seventh aspect of the present invention, there is provided a method for inspecting a coating film on a ceramic member, wherein the ion implantation treatment for modifying the crystal structure of the ceramic member to be amorphous is performed. The indenter of the hardness tester is pressed against the formed coating layer to check whether the depth of the indenter is a predetermined thickness of the coating layer.

【0027】[0027]

【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施の形態につ
いて添付図を参照して説明する。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS One embodiment of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings.

【0028】図1は、本発明をガスタービン動翼に適用
した一実施形態を示す概略部分図である。このガスター
ビン動翼の実施形態の説明に先立ち、ガスタービンプラ
ントの代表例を図2を用いて説明する。
FIG. 1 is a schematic partial view showing an embodiment in which the present invention is applied to a gas turbine blade. Prior to the description of the embodiment of the gas turbine rotor blade, a typical example of a gas turbine plant will be described with reference to FIG.

【0029】ガスタービンプラント19は、ガスタービ
ン20と同軸に空気圧縮機21を備えている。このガス
タービンプラント19は、空気圧縮機21の駆動により
生成される圧縮空気を、ガスタービン燃焼器22に案内
し、ガスタービン燃焼器22の燃焼器ライナ23内に形
成される燃焼室24で燃料とともに燃焼させ、その燃焼
ガスを尾筒25を経てガスタービン20に案内し、この
ガスタービン20を駆動させて仕事をし、ガスタービン
20に連結された発電機(図示せず)を回転駆動させる
ようになっている。
The gas turbine plant 19 has an air compressor 21 coaxially with the gas turbine 20. The gas turbine plant 19 guides the compressed air generated by driving the air compressor 21 to the gas turbine combustor 22, and fuels the fuel in a combustion chamber 24 formed in a combustor liner 23 of the gas turbine combustor 22. The combustion gas is guided to the gas turbine 20 via the transition piece 25, and the gas turbine 20 is driven to perform work, and the generator (not shown) connected to the gas turbine 20 is rotationally driven. It has become.

【0030】ガスタービン20は、軸方向に沿って複数
列の段落28を備え、段落28はガスタービン静翼2
6、ガスタービン動翼27により構成されている。
The gas turbine 20 has a plurality of rows 28 along the axial direction.
6. Gas turbine blades 27.

【0031】ガスタービン動翼27は、図1に示すよう
に、コアー部29に冷却孔30を備えたニッケル基合金
製の芯金31で形成し、芯金31の外側にセラミックス
製のスリーブ32で包囲した翼素が形成されている。芯
金31およびスリーブ32のチップ(頂部)には、冷却
孔30を備えた翼カバー33が被冠され、翼カバー33
の脚部34と芯金31とは拡散接合により一体結合させ
る一方、翼カバー33の脚部35とスリーブ32との間
にはスリーブ32にイオン注入処理を施した被膜層37
が設けられている。また、翼カバー33の脚部35に
は、スリーブ32を振動等の変動に対し適正位置に保持
する位置決め片36が設けられている。
As shown in FIG. 1, the gas turbine rotor blade 27 is formed of a nickel-based alloy core bar 31 having a cooling hole 30 in a core portion 29, and a ceramic sleeve 32 is provided outside the core bar 31. A blade element surrounded by is formed. A wing cover 33 having a cooling hole 30 is covered on the tip (top) of the cored bar 31 and the sleeve 32.
Of the wing cover 33 and the sleeve 32, and a coating layer 37 obtained by ion-implanting the sleeve 32 between the leg 35 and the sleeve 32.
Is provided. The leg 35 of the wing cover 33 is provided with a positioning piece 36 for holding the sleeve 32 at an appropriate position against fluctuations such as vibration.

【0032】セラミックス製のスリーブ32に被覆した
被膜層37は、真空蒸着法またはイオンプレーティング
法により蒸発した原子、例えば窒素をプラズマ中でイオ
ン化してスリーブ32の表面に皮膜を析出させたもので
ある。
The coating layer 37 coated on the ceramic sleeve 32 is obtained by ionizing atoms, for example, nitrogen evaporated by a vacuum evaporation method or an ion plating method in plasma to deposit a film on the surface of the sleeve 32. is there.

【0033】スリーブ32に皮膜を析出させるにあた
り、セラミックス基材の結晶構造を改質させて非晶質
(アモルファス層)にし、その硬度をセラミックス基材
の60〜70%にするため、窒素イオンは、注入量とし
て2×1017イオン/cm2 以上が注入されており、窒素
イオン未注入のセラミックス部材の摩擦係数を1とした
場合、摩擦係数が0.2に低減するまで窒素イオンが注
入される。
In depositing a film on the sleeve 32, nitrogen ions are modified in order to modify the crystal structure of the ceramic base material to make it amorphous (amorphous layer) and to make its hardness 60-70% of that of the ceramic base material. If the injection amount is 2 × 10 17 ions / cm 2 or more, and the friction coefficient of the ceramic member not implanted with nitrogen ions is 1, the nitrogen ions are implanted until the friction coefficient decreases to 0.2. You.

【0034】セラミックス部材への窒素イオンの注入量
を2×1017イオン/cm2 とし、この注入量を基準1と
した場合、図3に示すように、セラミックス部材の摩擦
係数0.2となり、窒素イオン未注入のセラミックス部
材の摩擦係数1に較べて大幅に低下したことが実験によ
り確認された。
When the amount of nitrogen ions implanted into the ceramic member is 2 × 10 17 ions / cm 2 and the amount of implantation is the reference 1, the coefficient of friction of the ceramic member becomes 0.2 as shown in FIG. Experiments confirmed that the coefficient of friction was significantly lower than that of the ceramic member to which nitrogen ions had not been implanted.

【0035】このように、セラミックス部材の結晶組織
を改質させる窒素イオンを注入し、その基材表面の被膜
の滑り作用により摩擦係数を低くなるよう抑えておけ
ば、セラミックス部材に高い荷重が作用し、高い荷重に
伴って引張応力等が発生してもセラミックス部材を破損
またはき裂から保護することができる。もっとも、セラ
ミックス部材の結晶組織を改質させる被膜に、滑り作用
を充分に与えるには、窒素イオンの注入量と基材の改質
深さいかんにより影響が出る。図4は、窒素イオンの注
入量とセラミックス部材の結晶組織変化との関係を模式
化したものであるが、窒素イオン注入量が2×1017
オン/cm2 未満であると、領域(I)に示すようにセラ
ミックス部材の結晶組織の変化はあらわれない。しか
し、窒素イオン投入量が2×1017イオン/cm2 以上に
なると、領域(II)に示すように、セラミックス部材の
表面深さ0.5μmの部分に非晶質に変化し、さらに窒
素イオン注入量を増加させると、領域(III)に示すよう
にセラミックス部材の表面まで非晶質に変化する。この
ように、セラミックス部材を非晶質にし、摩擦係数を低
く抑えるには、窒素イオンの投入量を2×1017イオン
/cm2 以上にすることが望ましい。
As described above, if nitrogen ions for modifying the crystal structure of the ceramic member are implanted and the coefficient of friction is suppressed to be low by the sliding action of the coating on the surface of the base material, a high load acts on the ceramic member. However, the ceramic member can be protected from breakage or cracking even if tensile stress or the like is generated with a high load. However, in order to sufficiently impart a slipping effect to the coating for modifying the crystal structure of the ceramic member, the effect is influenced by the amount of nitrogen ions injected and the modification depth of the base material. FIG. 4 schematically illustrates the relationship between the amount of implanted nitrogen ions and the change in the crystal structure of the ceramic member. If the amount of implanted nitrogen ions is less than 2 × 10 17 ions / cm 2 , the region (I) As shown in (1), there is no change in the crystal structure of the ceramic member. However, when the input amount of nitrogen ions is 2 × 10 17 ions / cm 2 or more, as shown in a region (II), the ceramic member changes to an amorphous part at a surface depth of 0.5 μm, When the injection amount is increased, as shown in a region (III), the surface of the ceramic member changes to amorphous. As described above, in order to make the ceramic member amorphous and keep the friction coefficient low, it is desirable that the input amount of nitrogen ions be 2 × 10 17 ions / cm 2 or more.

【0036】なお、セラミックス部材に窒素イオンを注
入してその結晶組織を非晶質に改質する場合の条件は、
イオンのエネルギ400KeV 、温度185〜210℃、
真空度10-6Torrである。
The conditions for implanting nitrogen ions into the ceramic member to modify its crystal structure to amorphous are as follows:
Ion energy of 400 KeV, temperature of 185 to 210 ° C,
The degree of vacuum is 10 -6 Torr.

【0037】次にガスタービン動翼の作用を説明する。Next, the operation of the gas turbine blade will be described.

【0038】ガスタービンプラントの停止時、ガスター
ビン動翼には遠心力が発生していないので、スリーブ3
2は、図5に示すように、翼カバー33の脚部35に作
用する接触荷重W(押圧力)および翼カバー33の脚部
35との相対移動に伴う接線力(摩擦力)がゼロであ
り、翼カバー33の脚部35の自重のみを受けている。
When the gas turbine plant is stopped, no centrifugal force is generated in the gas turbine rotor blades.
2, the contact load W (pressing force) acting on the leg 35 of the wing cover 33 and the tangential force (frictional force) associated with the relative movement of the wing cover 33 with the leg 35 are zero, as shown in FIG. Yes, only the weight of the leg 35 of the wing cover 33 is received.

【0039】ガスタービンプラントが起動運転を開始
し、ガスタービン動翼が回転上昇し、燃焼ガスの高温熱
を受けると、スリーブ32および翼カバー33は、遠心
力を受けると同時に熱膨張による熱伸びが出る。この場
合、スリーブ32は、遠心力を受けた翼カバー33から
離れまいとして脚部35に対し接触荷重Wが発生する。
さらに、スリーブ32は、熱膨張による熱伸びのため、
脚部35との相対移動に伴う接線力Fが発生する。この
接線力Fは、図6に示すように接触荷重Wと比例関係に
あり、接触荷重Wが増加すると、直線Rのように増加す
る。なお、接触荷重Wの最大値は、スリーブ32が遠心
力を受けて発生する遠心荷重に相当する。
When the gas turbine plant starts the start-up operation and the gas turbine rotor blades rotate and receive the high temperature heat of the combustion gas, the sleeve 32 and the blade cover 33 receive the centrifugal force and the thermal expansion due to the thermal expansion. coming out. In this case, the sleeve 32 stays away from the wing cover 33 subjected to the centrifugal force, and a contact load W is generated on the leg 35.
Further, the sleeve 32 is thermally expanded due to thermal expansion.
A tangential force F is generated due to the relative movement with the leg 35. The tangential force F is proportional to the contact load W as shown in FIG. The maximum value of the contact load W corresponds to a centrifugal load generated when the sleeve 32 receives a centrifugal force.

【0040】本実施形態は、図5に示すように、スリー
ブ32のセラミックス部材の結晶組織を改質させて非晶
質にする窒素イオンによるイオン注入処理を施した被膜
層35を設けているので、この被膜層35の滑り作用に
よりガスタービン動翼の回転中、スリーブ32から翼カ
バー33の脚部35に作用する接触荷重Wが図6の直線
Rで増加しようとも、この間実線5で示すように、接線
力の増加、ゼロを蛇行状に繰り返しており、その増加の
最大が0.2以下の範囲に抑えている。
In the present embodiment, as shown in FIG. 5, a coating layer 35 is provided which has been subjected to an ion implantation process using nitrogen ions to modify the crystal structure of the ceramic member of the sleeve 32 to make it amorphous. During the rotation of the gas turbine blade due to the sliding action of the coating layer 35, even if the contact load W acting on the leg 35 of the blade cover 33 from the sleeve 32 increases along the straight line R in FIG. In addition, the increase of the tangential force and zero are repeated in a meandering manner, and the maximum increase is suppressed to a range of 0.2 or less.

【0041】したがって、本実施形態では、遠心荷重お
よび熱膨張によりスリーブ32から脚部35に作用する
接触荷重Wが増加しても、被膜層35により接線力Fを
低く抑えているので、その接線力に伴ってスリーブ32
に発生する引張応力、剪断応力を低く抑えることがで
き、スリーブ32を引張応力等に伴う破損またはき裂か
ら保護することができる。
Therefore, in the present embodiment, even if the contact load W acting on the leg 35 from the sleeve 32 due to the centrifugal load and the thermal expansion increases, the tangential force F is suppressed by the coating layer 35. Sleeve 32 with force
The sleeve 32 can be protected from breakage or cracks caused by the tensile stress and the like, because the tensile stress and the shear stress generated in the sleeve 32 can be kept low.

【0042】図7は、本発明をガスタービン静翼に適用
した第2実施形態を示す概略図である。
FIG. 7 is a schematic view showing a second embodiment in which the present invention is applied to a gas turbine stationary blade.

【0043】ガスタービン静翼38は、湾状曲面に形成
されたセラミックス製の翼部38aの両端を、コバルト
基合金またはニッケル基合金製のホルダ39,39で保
持し、翼部38aとホルダ39,39の間に断熱材40
およびしゃ熱層41(耐熱塗料)を設け、翼部38aと
断熱材40との間に窒素イオン注入処理を施した被膜層
42が設けられている。
The gas turbine stationary blade 38 holds both ends of a ceramic blade 38 a formed in a bay-shaped curved surface with holders 39, 39 made of a cobalt-based alloy or a nickel-based alloy, and the blade 38 a and the holder 39. , 39 insulation 40
Further, a heat-insulating layer 41 (heat-resistant paint) is provided, and a coating layer 42 that has been subjected to a nitrogen ion implantation process is provided between the wing portion 38 a and the heat insulating material 40.

【0044】本実施形態は、セラミックス製の翼部38
aに被膜層42を設け、セラミックス部材の結晶組織を
非晶質に改質し、摩擦係数を低く抑えているので、断熱
材40またはホルダ39との間に熱膨張による接線力が
作用しても被膜層42の滑りによりその接線力を低く抑
えることができる。
In this embodiment, the wings 38 made of ceramics are used.
a, the crystal structure of the ceramic member is modified to be amorphous and the coefficient of friction is kept low. Therefore, a tangential force due to thermal expansion acts between the heat insulating material 40 and the holder 39. Also, the tangential force can be suppressed low due to the sliding of the coating layer 42.

【0045】したがって、本実施形態では、翼部38a
に発生した接線力を被膜層42により低く抑えることが
できるので、その接線力に伴って翼部38aに発生する
引張応力、剪断応力を低く抑えることができ、翼部38
aの破損またはき裂の防止を図ることができる。
Therefore, in this embodiment, the wings 38a
The tangential force generated in the wing portion 38a can be suppressed low by the coating layer 42, so that the tensile stress and shear stress generated in the wing portion 38a due to the tangential force can be suppressed low.
a can be prevented from being damaged or cracked.

【0046】図8は、本発明をセラミックス製のボール
ベアリングに適用した第3実施形態を示す概略図であ
る。
FIG. 8 is a schematic view showing a third embodiment in which the present invention is applied to a ceramic ball bearing.

【0047】ボールベアリング43は、セラミックス製
の軸受本体44と金属製の回転筒45を備えるととも
に、軸受本体44と回転筒45との間にリテイナー等で
結合したボール46を設け、回転筒45に嵌挿した回転
軸(図示せず)の回転力によりボール46が回転するよ
うになっている。
The ball bearing 43 includes a bearing body 44 made of ceramics and a rotating cylinder 45 made of metal. A ball 46 is provided between the bearing body 44 and the rotating cylinder 45 by a retainer or the like. The ball 46 is rotated by the rotational force of a rotating shaft (not shown) fitted.

【0048】本実施形態は、軸受本体44に窒素イオン
注入処理を施した被膜層47を設け、この被膜層47に
より軸受本体44の結晶組織を非晶質に改質させ、ボー
ル46の回転に伴って発生する接線力(摩擦力)を被膜
層47の滑り作用により低く抑えている。
In this embodiment, the bearing body 44 is provided with a coating layer 47 which has been subjected to a nitrogen ion implantation treatment, and the coating layer 47 changes the crystal structure of the bearing body 44 into an amorphous structure. The resulting tangential force (frictional force) is kept low by the sliding action of the coating layer 47.

【0049】したがって、本実施形態では、ボール46
の回転に伴って発生する接線力を被膜層47の滑り作用
により低く抑えているので、軸受本体44に作用する引
張応力等が低くなり、軸受本体44の破損またはき裂を
防止することができる。
Therefore, in this embodiment, the ball 46
Since the tangential force generated due to the rotation of the bearing body 44 is suppressed low by the sliding action of the coating layer 47, the tensile stress or the like acting on the bearing body 44 is reduced, and the damage or crack of the bearing body 44 can be prevented. .

【0050】ところで、セラミックス部材に窒素イオン
注入処理を施し、その基材の結晶組織を非晶質に改質さ
せる場合、改質層が適正深さになっているか、あるいは
長年の使用の結果、その摩耗量がどの程度になっている
か常時確認する必要がある。
By the way, when a ceramic member is subjected to a nitrogen ion implantation treatment to modify the crystal structure of its base material to be amorphous, the modified layer has an appropriate depth or as a result of long-term use, It is necessary to constantly check the amount of wear.

【0051】非晶質の存在は、通常、電子顕微鏡で観察
することができるが、観察件数が多いと個々の観察件数
を電子顕微鏡で観察することが困難である。
The presence of an amorphous substance can be usually observed with an electron microscope. However, if the number of observations is large, it is difficult to observe the number of individual observations with an electron microscope.

【0052】そこで、セラミックス部材の非晶質の存在
有無確認法として本発明に係る被膜検査方法では硬度計
が適用される。
Therefore, a hardness tester is used in the coating inspection method according to the present invention as a method for confirming the presence or absence of an amorphous material in a ceramic member.

【0053】セラミックス部材の非晶質の存在有無を確
認する場合、硬度計の圧子には非晶質に対し負荷1gが
加えられる。圧子には、一定時間Tまで負荷が加えら
れ、その後、一定負荷のまま保持される。負荷が加えら
れた圧子の深さは、図9に示すように、窒素イオン未注
入のセラミックス部材の特性A、窒素イオン1×1017
イオン/cm2 を注入したときのセラミックス部材の特性
B、窒素イオン2×1017イオン/cm2 以上を注入した
ときのセラミックス部材の特性Cとした場合、特性Cが
一番深くあらわれている。
When confirming the presence or absence of the amorphous material in the ceramic member, a load of 1 g is applied to the indenter of the hardness tester. A load is applied to the indenter until a predetermined time T, and thereafter, the load is maintained at a constant load. As shown in FIG. 9, the depth of the indenter to which the load was applied was the characteristic A of the ceramic member into which nitrogen ions had not been implanted, and the nitrogen ions 1 × 10 17
When the ion / cm 2 characteristic B of the ceramic member when injected, a characteristic C of the ceramic member when implanting nitrogen ions 2 × 10 17 ions / cm 2 or more, characteristic C is most deeply appear.

【0054】一方、セラミックス部材の硬度は、図10
に示すように、窒素イオン未注入のセラミックス部材D
の硬度を基準1とした場合、窒素イオン1×1017イオ
ン/cm2 を注入したときのセラミックス部材Eおよび窒
素イオン2×1017イオン/cm2 以上を注入したときの
セラミックス部Fの硬度はそれぞれ低下しており、セラ
ミックス部材Fは、セラミックス部材Dに較べ30%も
低下している。
On the other hand, the hardness of the ceramic member is as shown in FIG.
As shown in FIG.
The hardness of the ceramic member E when nitrogen ions 1 × 10 17 ions / cm 2 are implanted and the hardness of the ceramic portion F when nitrogen ions 2 × 10 17 ions / cm 2 or more are implanted are defined as the hardness 1 as a standard. In each case, the ceramic member F is 30% lower than the ceramic member D.

【0055】このように本発明に係る被膜検査方法で
は、硬度計の圧子によりセラミックス部材の非晶質の存
在有無を容易に確認することができる。
As described above, in the coating inspection method according to the present invention, the presence / absence of the amorphousness of the ceramic member can be easily confirmed by the indenter of the hardness meter.

【0056】なお、セラミックス部材の非晶質層の摩耗
確認法は、目視により確認できる。
The method for confirming the wear of the amorphous layer of the ceramic member can be visually confirmed.

【0057】一般に、非晶質層の摩擦係数、摩耗量と非
晶質層に加えられた繰り返し荷重との相関関係は、図1
1に示すように、繰り返し荷重の回数が一定値を越える
と摩擦係数、摩耗量ともに急増加することが知られてい
る。
Generally, the correlation between the friction coefficient and the amount of wear of the amorphous layer and the repetitive load applied to the amorphous layer is shown in FIG.
As shown in FIG. 1, it is known that when the number of repeated loads exceeds a certain value, both the friction coefficient and the wear amount increase rapidly.

【0058】このように、非晶質の経年使用による摩耗
量は、繰り返し荷重の回数が一定値を越えると、図12
に示すように急激に増加するので、目視により容易に確
認することができる。
As described above, when the number of times of repeated load exceeds a certain value, the amount of abrasion due to the aging of the amorphous material is shown in FIG.
As shown in FIG. 8, the value increases rapidly, so that it can be easily confirmed visually.

【0059】[0059]

【発明の効果】以上説明したように、本発明に係るセラ
ミックス部材の保護被膜構造はセラミックス部材の結晶
組織を非晶質に改質させるイオン注入処理を施した被膜
層を設け、この被膜層の滑り作用により金属部材との接
線力に伴って発生する引張応力、剪断応力を低く抑えて
いるので、セラミックス部材の破損、き裂を防止するこ
とができる。
As described above, the protective coating structure for a ceramic member according to the present invention is provided with a coating layer which has been subjected to an ion implantation process for modifying the crystal structure of the ceramic member to be amorphous, and Since the tensile stress and the shear stress generated due to the tangential force to the metal member due to the sliding action are kept low, breakage and cracking of the ceramic member can be prevented.

【0060】また、本発明に係るセラミックス部材の保
護被膜構造を備えたガスタービン翼は、動翼、静翼とも
にその一部をセラミックス部材で成形加工し、セラミッ
クス部材に窒素イオン注入処理を施して非晶質に改質さ
せる被膜層を設け、この被膜層によりセラミックス部材
に発生する引張応力等を低く抑えているので、セラミッ
クス部材の破損、き裂の防止を図ることができる。
Further, in the gas turbine blade having the ceramic member protective coating structure according to the present invention, both the moving blade and the stationary blade are partially formed by a ceramic member, and the ceramic member is subjected to nitrogen ion implantation. Since a coating layer to be modified to be amorphous is provided and the tensile stress or the like generated in the ceramic member is suppressed by this coating layer, breakage and cracking of the ceramic member can be prevented.

【0061】また、本発明に係るセラミックス部材の保
護被膜構造を備えたボールベアリングは、セラミックス
製の軸受本体に窒素イオン注入処理を施して非晶質に改
質させる被膜層を設けているので、ボールの回転中に発
生する摩擦力が軸受本体に作用してもその摩擦力を被膜
層により低く抑えることができ、摩擦力を低く抑えるこ
とができる結果、セラミックス製の軸受本体の破損・き
裂を防止することができる。
Further, in the ball bearing provided with the protective coating structure of the ceramic member according to the present invention, since the bearing body made of ceramics is provided with a coating layer which is subjected to a nitrogen ion implantation treatment to be modified to be amorphous, Even if the frictional force generated during the rotation of the ball acts on the bearing body, the frictional force can be reduced by the coating layer, and the frictional force can be reduced, resulting in damage and cracking of the ceramic bearing body. Can be prevented.

【0062】また、本発明に係るセラミックス部材の被
膜検査方法は、セラミックス部材に窒素イオン注入処理
を施して改質させた非晶質層を、硬度計の圧子の深さに
よりその存在有無を確認するので、非晶質層の存在有無
を容易に確認することができる。
In the method for inspecting the coating of a ceramic member according to the present invention, the presence or absence of the amorphous layer, which has been modified by subjecting the ceramic member to nitrogen ion implantation, is checked by the depth of an indenter of a hardness meter. Therefore, the presence or absence of the amorphous layer can be easily confirmed.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明に係るセラミックス部材の保護被膜構造
をガスタービン翼に適用した第1実施形態の部分概略
図。
FIG. 1 is a partial schematic view of a first embodiment in which a protective coating structure of a ceramic member according to the present invention is applied to a gas turbine blade.

【図2】図1に示すガスタービン翼を組み込んだガスタ
ービンプラントの概略図。
FIG. 2 is a schematic diagram of a gas turbine plant incorporating the gas turbine blade shown in FIG.

【図3】セラミックス部材にイオン注入処理を施した、
そのイオン注入量比と摩擦係数との関係を示すグラフ。
FIG. 3 shows a ceramic member subjected to an ion implantation process;
4 is a graph showing the relationship between the ion implantation amount ratio and the friction coefficient.

【図4】イオン注入処理を施すことによりセラミックス
部材が非晶質に改質したことを説明する模式図。
FIG. 4 is a schematic view for explaining that a ceramic member has been modified to be amorphous by performing an ion implantation process.

【図5】セラミックス部材と金属部材との間に接線力
(摩擦力)が発生することを説明するガスタービン翼の
部分概略図。
FIG. 5 is a partial schematic view of a gas turbine blade explaining that a tangential force (frictional force) is generated between a ceramic member and a metal member.

【図6】接線力と接触荷重との関係を示すグラフ。FIG. 6 is a graph showing a relationship between a tangential force and a contact load.

【図7】本発明に係るセラミックス部材の保護被膜構造
をガスタービン翼に適用した第2実施形態の概略図。
FIG. 7 is a schematic view of a second embodiment in which the protective coating structure for a ceramic member according to the present invention is applied to a gas turbine blade.

【図8】本発明に係るセラミックス部材の保護被膜構造
をボールベアリングに適用した第3実施形態の概略斜視
図。
FIG. 8 is a schematic perspective view of a third embodiment in which the protective coating structure for a ceramic member according to the present invention is applied to a ball bearing.

【図9】セラミックス部材にイオン注入処理を施して被
膜層を形成し、この被膜層の厚さを硬度計により検出す
ることを説明する図。
FIG. 9 is a view for explaining that a coating layer is formed by performing an ion implantation process on a ceramic member and the thickness of the coating layer is detected by a hardness meter.

【図10】セラミックス部材にイオン注入処理を施して
被膜層を形成し、この被膜層の硬度を説明する図。
FIG. 10 is a view for explaining a hardness of the coating layer by forming a coating layer by performing an ion implantation process on the ceramic member.

【図11】セラミックス部材にイオン注入処理を施して
被膜層を形成し、この被膜層の摩擦係数、摩耗量と繰り
返し荷重の回数との関係を示すグラフ。
FIG. 11 is a graph showing the relationship between the coefficient of friction and the amount of wear and the number of repetitive loads of a coating layer formed by performing ion implantation on a ceramic member.

【図12】セラミックス部材にイオン注入処理を施して
被膜層を形成し、この被膜層の摩耗量を説明する図。
FIG. 12 is a view for explaining a wear amount of the coating layer by forming a coating layer by performing an ion implantation process on a ceramic member.

【図13】従来のガスタービン動翼を示す概略図。FIG. 13 is a schematic view showing a conventional gas turbine blade.

【図14】図13のX−X矢視方向切断断面図。FIG. 14 is a sectional view taken in the direction of arrows XX in FIG. 13;

【図15】従来のガスタービン動翼の部分概略図。FIG. 15 is a partial schematic view of a conventional gas turbine blade.

【図16】図15のY−Y矢視方向切断断面図。16 is a sectional view taken in the direction of arrows YY in FIG. 15;

【図17】従来のガスタービン動翼に作用する応力分布
を示す図。
FIG. 17 is a diagram showing a distribution of stress acting on a conventional gas turbine blade.

【図18】従来のガスタービン静翼を示す概略図。FIG. 18 is a schematic view showing a conventional gas turbine stationary blade.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 翼素 2 コアー部 3 芯金 4 スリーブ 5 冷却孔 6 翼カバー 7 植込部 8 接触部 9 突き出し片 10 シール片 11 切り込み部 12 腹側 13 後縁 14 背側 15 翼部 16 ホルダ 17 断熱材 18 しゃ熱層 19 ガスタービンプラント 20 ガスタービン 21 空気圧縮機 22 ガスタービン燃焼器 23 燃焼器ライナ 24 燃焼室 25 尾筒 26 ガスタービン静翼 27 ガスタービン動翼 28 段落 29 コアー部 30 冷却孔 31 芯金 32 スリーブ 33 翼カバー 34 脚部 35 脚部 36 位置決め片 37 被膜層 38 ガスタービン静翼 38a 翼部 39 ホルダ 40 断熱材 41 しゃ熱層 42 被膜層 43 ボールベアリング 44 軸受本体 45 回転筒 46 ボール 47 被膜層 REFERENCE SIGNS LIST 1 blade element 2 core part 3 core metal 4 sleeve 5 cooling hole 6 blade cover 7 stud part 8 contact part 9 protruding piece 10 seal piece 11 notch 12 ventral side 13 trailing edge 14 back side 15 wing 16 holder 17 heat insulating material REFERENCE SIGNS LIST 18 heat shielding layer 19 gas turbine plant 20 gas turbine 21 air compressor 22 gas turbine combustor 23 combustor liner 24 combustion chamber 25 transition piece 26 gas turbine stationary blade 27 gas turbine rotor blade 28 paragraph 29 core part 30 cooling hole 31 core Gold 32 Sleeve 33 Blade cover 34 Leg 35 Leg 36 Positioning piece 37 Coating layer 38 Gas turbine stationary blade 38a Wing 39 Holder 40 Insulation material 41 Heat shielding layer 42 Coating layer 43 Ball bearing 44 Bearing body 45 Rotating cylinder 46 Ball 47 Coating layer

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 F01D 9/02 101 F01D 9/02 101 F02C 7/00 F02C 7/00 C ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuation of the front page (51) Int.Cl. 6 Identification code Agency reference number FI Technical display location F01D 9/02 101 F01D 9/02 101 F02C 7/00 F02C 7/00 C

Claims (7)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 セラミックス部材の結晶組織を非晶質に
改質させるイオン注入処理を施した被膜層を、セラミッ
クス部材に形成したことを特徴とするセラミックス部材
の保護被膜構造。
1. A protective coating structure for a ceramic member, wherein a coating layer subjected to an ion implantation process for modifying the crystal structure of the ceramic member to amorphous is formed on the ceramic member.
【請求項2】 セラミックス部材の結晶組織を非晶質に
改質させるイオンは、窒素イオンであることを特徴とす
る請求項1に記載のセラミックス部材の保護被膜構造。
2. The protective coating structure for a ceramic member according to claim 1, wherein the ions for modifying the crystal structure of the ceramic member to be amorphous are nitrogen ions.
【請求項3】 セラミックス部材の結晶組織を非晶質に
改質させるイオン注入量は2×1017イオン/cm2 以上
であることを特徴とする請求項1または2に記載のセラ
ミックス部材の保護被膜構造。
3. The protection of a ceramic member according to claim 1, wherein the ion implantation amount for modifying the crystal structure of the ceramic member to be amorphous is 2 × 10 17 ions / cm 2 or more. Coating structure.
【請求項4】 コア部に金属製の芯金を設け、芯金の外
側をセラミックス製のスリーブで包囲形成する一方、上
記芯金およびスリーブに金属製の翼カバーを被冠したガ
スタービン翼において、上記翼カバーが接触するスリー
ブに、セラミックス部材の結晶組織を非晶質に改質させ
るイオン注入処理を施した被膜層を形成したことを特徴
とするセラミックス部材の保護被膜構造を備えたガスタ
ービン翼。
4. A gas turbine blade in which a metal core is provided in a core portion and the outside of the core is surrounded by a ceramic sleeve, and a metal blade cover is covered on the core and the sleeve. A gas turbine having a protective coating structure for a ceramic member, wherein a coating layer subjected to an ion implantation process for modifying the crystal structure of the ceramic member to be amorphous is formed on a sleeve with which the blade cover contacts. Wings.
【請求項5】 セラミックス製の翼部の両端を金属製の
ホルダで保持し、翼部とホルダとの間に断熱材を装着し
たガスタービン翼において、上記翼部にセラミックス部
材の結晶組織を非晶質に改質させるイオン注入処理を施
した被膜層を形成したことを特徴とするセラミックス部
材の保護被膜構造を備えたガスタービン翼。
5. A gas turbine blade in which both ends of a ceramic wing are held by metal holders and a heat insulating material is mounted between the wing and the holder, the wing has a non-crystalline structure of a ceramic member. A gas turbine blade provided with a protective coating structure for a ceramic member, wherein a coating layer subjected to an ion implantation treatment for modifying the crystallinity is formed.
【請求項6】 セラミックス製の軸受本体と回転筒との
間に回転自在な金属製ボールを備えたボールベアリング
において、上記軸受本体にセラミックス部材の結晶組織
を非晶質に改質させるイオン注入処理を施した被膜層を
形成したことを特徴とするセラミックス部材の保護被膜
構造を備えたボールベアリング。
6. A ball bearing having a rotatable metal ball between a ceramic bearing main body and a rotary cylinder, wherein an ion implantation process for modifying the crystal structure of the ceramic member into the bearing main body to be amorphous. A ball bearing provided with a protective coating structure for a ceramic member, wherein a coating layer provided with a coating is formed.
【請求項7】 セラミックス部材の結晶組織を非晶質に
改質させるイオン注入処理を施した被膜層に硬度計の圧
子を押圧し、圧子の深さが上記被膜層の所定厚になって
いるかを確認するセラミックス部材の被膜検査方法。
7. An indenter of a hardness meter is pressed against a coating layer which has been subjected to an ion implantation process for modifying a crystal structure of a ceramic member to be amorphous, and whether the depth of the indenter is a predetermined thickness of the coating layer. Inspection method for ceramic members to confirm
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001164901A (en) * 1999-06-30 2001-06-19 General Electric Co <Ge> Turbine engine part improved in heat transfer and method of manufacturing turbine part
CN100395217C (en) * 2006-01-13 2008-06-18 清华大学 Metal ion-injected ceramic cutter surface modification method
CN101886160A (en) * 2010-07-06 2010-11-17 中国矿业大学 Metal surface modification method through emulsion jet

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