JPH11323457A - 繊維強化金属部品及びその製造方法 - Google Patents
繊維強化金属部品及びその製造方法Info
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- JPH11323457A JPH11323457A JP12795598A JP12795598A JPH11323457A JP H11323457 A JPH11323457 A JP H11323457A JP 12795598 A JP12795598 A JP 12795598A JP 12795598 A JP12795598 A JP 12795598A JP H11323457 A JPH11323457 A JP H11323457A
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- reinforced
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- Laminated Bodies (AREA)
- Manufacture Of Alloys Or Alloy Compounds (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 金属部品の表面の任意の部位について任意の
方向の応力に対して補強する。 【解決手段】 金属部品の表面に強化用繊維を貼付する
工程と、強化用繊維の上に金属箔を貼付する工程と、金
属部品と金属箔を強化用繊維を挟んだ状態で拡散接合す
る工程とからなる。
方向の応力に対して補強する。 【解決手段】 金属部品の表面に強化用繊維を貼付する
工程と、強化用繊維の上に金属箔を貼付する工程と、金
属部品と金属箔を強化用繊維を挟んだ状態で拡散接合す
る工程とからなる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、繊維を用いて強度
が強化された繊維強化金属部品及びその製造方法に関す
る。
が強化された繊維強化金属部品及びその製造方法に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】金属に繊維を加えることによりその強度
を強化した繊維強化型金属基複合材料が知られている。
例えば、特願平８−４４９号又は特願平８−３３６０７
５号には、このような繊維強化型金属基複合材料を用い
た翼（タービンエンジンを構成する動翼）及びその製造
方法が記載されている。
を強化した繊維強化型金属基複合材料が知られている。
例えば、特願平８−４４９号又は特願平８−３３６０７
５号には、このような繊維強化型金属基複合材料を用い
た翼（タービンエンジンを構成する動翼）及びその製造
方法が記載されている。
【０００３】上記各出願に記載された従来技術では、所
定形状の金属箔と強化用繊維とを積層状態として外側金
属材内に装填し、外側金属材をＨＩＰ（Hot Isostatic
Press;熱間静水圧プレス）処理することにより、金属箔
及び外側金属材を相互に拡散接合させて繊維強化型金属
基複合材料を形成する。そして、このようにして得られ
た繊維強化型金属基複合材料に曲げ加工及び表面処理を
施すことにより、引張強度を強化した翼（繊維強化金属
部品）を形成する。
定形状の金属箔と強化用繊維とを積層状態として外側金
属材内に装填し、外側金属材をＨＩＰ（Hot Isostatic
Press;熱間静水圧プレス）処理することにより、金属箔
及び外側金属材を相互に拡散接合させて繊維強化型金属
基複合材料を形成する。そして、このようにして得られ
た繊維強化型金属基複合材料に曲げ加工及び表面処理を
施すことにより、引張強度を強化した翼（繊維強化金属
部品）を形成する。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】ところで、上記従来の
繊維強化金属部品は、その内部に金属箔と強化用繊維と
からなる繊維強化型金属基複合材料が存在し、該繊維強
化型金属基複合材料の外周を外側金属材が覆う形態を有
する。すなわち、強化用繊維の装填方向やその位置を確
認することが困難であると共に、複雑な形状の繊維強化
金属部品を形成しようとした場合に任意の位置に強化用
繊維を装填することが困難である。また、強化用繊維に
よって繊維強化金属部品の内部の引張強度が強化される
が、その表面については強化することができない。例え
ば、上記従来技術を用いて表面を強化するためには、削
出によって外側金属材を除去する方法等が考えられる
が、この場合、手間が掛かるためコストアップを招くと
いう問題点がある。
繊維強化金属部品は、その内部に金属箔と強化用繊維と
からなる繊維強化型金属基複合材料が存在し、該繊維強
化型金属基複合材料の外周を外側金属材が覆う形態を有
する。すなわち、強化用繊維の装填方向やその位置を確
認することが困難であると共に、複雑な形状の繊維強化
金属部品を形成しようとした場合に任意の位置に強化用
繊維を装填することが困難である。また、強化用繊維に
よって繊維強化金属部品の内部の引張強度が強化される
が、その表面については強化することができない。例え
ば、上記従来技術を用いて表面を強化するためには、削
出によって外側金属材を除去する方法等が考えられる
が、この場合、手間が掛かるためコストアップを招くと
いう問題点がある。
【０００５】さらに、他の問題点として、後工程の曲げ
加工によって強化用繊維が移動したり、折れたりする可
能性があり、十分な補強ができないという問題点があ
る。また、後工程における曲げ加工及び表面処理に時間
が掛かるため、生産性が悪いという問題点もある。
加工によって強化用繊維が移動したり、折れたりする可
能性があり、十分な補強ができないという問題点があ
る。また、後工程における曲げ加工及び表面処理に時間
が掛かるため、生産性が悪いという問題点もある。
【０００６】本発明は、上述する問題点に鑑みてなされ
たもので、以下の点を目的とするものである。 （１）表面の任意の部位について任意の方向の応力に対
して補強する。 （２）強化用繊維の移動や折れを防止して確実に補強す
る。 （３）複雑な形状についても容易に補強する。 （４）生産性を向上させる。
たもので、以下の点を目的とするものである。 （１）表面の任意の部位について任意の方向の応力に対
して補強する。 （２）強化用繊維の移動や折れを防止して確実に補強す
る。 （３）複雑な形状についても容易に補強する。 （４）生産性を向上させる。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明では、繊維強化金属部品の製造方法に係わる
第１の手段として、金属部品の表面に強化用繊維を貼付
する工程と、強化用繊維の上に金属箔を貼付する工程
と、金属部品と金属箔を強化用繊維を挟んだ状態で拡散
接合する工程とからなる手段を採用する。
に、本発明では、繊維強化金属部品の製造方法に係わる
第１の手段として、金属部品の表面に強化用繊維を貼付
する工程と、強化用繊維の上に金属箔を貼付する工程
と、金属部品と金属箔を強化用繊維を挟んだ状態で拡散
接合する工程とからなる手段を採用する。
【０００８】また、繊維強化金属部品の製造方法に係わ
る第２の手段として、上記第１の手段において、予め金
属を付着させた強化用繊維を金属部品の表面に貼付する
という手段を採用する。
る第２の手段として、上記第１の手段において、予め金
属を付着させた強化用繊維を金属部品の表面に貼付する
という手段を採用する。
【０００９】繊維強化金属部品の製造方法に係わる第３
の手段として、上記第１又は第２の手段において、金属
部品がタービンエンジンを構成する動翼であるという手
段を採用する。
の手段として、上記第１又は第２の手段において、金属
部品がタービンエンジンを構成する動翼であるという手
段を採用する。
【００１０】一方、本発明では、繊維強化金属部品に係
わる第１の手段として、金属部品の表面に強化用繊維を
挟んで貼付した金属箔を金属部品と拡散接合して形成さ
れた強化部位を備えるという手段を採用する。
わる第１の手段として、金属部品の表面に強化用繊維を
挟んで貼付した金属箔を金属部品と拡散接合して形成さ
れた強化部位を備えるという手段を採用する。
【００１１】また、繊維強化金属部品に係わる第２の手
段として、上記第１の手段において、強化用繊維として
予め金属を付着させたものを用いるという手段を採用す
る。
段として、上記第１の手段において、強化用繊維として
予め金属を付着させたものを用いるという手段を採用す
る。
【００１２】繊維強化金属部品に係わる第３の手段とし
ては、上記第１又は第２の手段において、金属部品をタ
ービンエンジンを構成する動翼とするという手段を採用
する。
ては、上記第１又は第２の手段において、金属部品をタ
ービンエンジンを構成する動翼とするという手段を採用
する。
【００１３】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して、本発明に
係わる繊維強化金属部品及びその製造方法の一実施形態
について説明する。なお、本実施形態は、タービンエン
ジン等を構成する翼を繊維強化金属部品として製造する
場合に関する。
係わる繊維強化金属部品及びその製造方法の一実施形態
について説明する。なお、本実施形態は、タービンエン
ジン等を構成する翼を繊維強化金属部品として製造する
場合に関する。
【００１４】図１は、本実施形態における繊維強化金属
部品及びその製造工程を示す工程図である。この図にお
いて、符号ａは翼（金属部品）、ｂは表面に金属が付着
した強化用繊維、ｃは金属箔、ｄは強化部位、またＸは
強化翼（繊維強化金属部品）である。翼ａは、例えばタ
ービンエンジン等を構成する動翼であり、略長方形状を
有する。この翼ａにおいて、ａ1は先端部、ａ2は先端部
ａ1に対して比較的肉厚に形成された台座部である。こ
のように成形された翼ａは、台座部ａ2がタービエンジ
ンの回転軸に固定されて回転運動するものである。
部品及びその製造工程を示す工程図である。この図にお
いて、符号ａは翼（金属部品）、ｂは表面に金属が付着
した強化用繊維、ｃは金属箔、ｄは強化部位、またＸは
強化翼（繊維強化金属部品）である。翼ａは、例えばタ
ービンエンジン等を構成する動翼であり、略長方形状を
有する。この翼ａにおいて、ａ1は先端部、ａ2は先端部
ａ1に対して比較的肉厚に形成された台座部である。こ
のように成形された翼ａは、台座部ａ2がタービエンジ
ンの回転軸に固定されて回転運動するものである。
【００１５】強化用繊維ｂは、例えば０．１ｍｍ〜０．
２ｍｍ程度の径を有した炭素繊維又は炭化珪素繊維（Ｓ
ｉＣ）であり、所定の繊維方向を有する。強化用繊維ｂ
に付着される金属は、例えば上記翼ａと同種の金属、す
なわちチタンＴｉである。金属箔ｃは、上記翼ａと同種
の金属つまりチタンＴｉからなるものであり、例えば
０．１ｍｍ〜０．２ｍｍ程度の厚みを有するものであ
る。また、強化部位ｄは、強化翼Ｘにおいて、上記強化
用繊維ｂと金属箔ｃとによって引張強度が強化された部
位である。
２ｍｍ程度の径を有した炭素繊維又は炭化珪素繊維（Ｓ
ｉＣ）であり、所定の繊維方向を有する。強化用繊維ｂ
に付着される金属は、例えば上記翼ａと同種の金属、す
なわちチタンＴｉである。金属箔ｃは、上記翼ａと同種
の金属つまりチタンＴｉからなるものであり、例えば
０．１ｍｍ〜０．２ｍｍ程度の厚みを有するものであ
る。また、強化部位ｄは、強化翼Ｘにおいて、上記強化
用繊維ｂと金属箔ｃとによって引張強度が強化された部
位である。
【００１６】次に、上記強化翼Ｘの製造方法について説
明する。まず、本工程に先立って、チタンＴｉ等の金属
が翼形状に鍛造あるいは鋳造される。
明する。まず、本工程に先立って、チタンＴｉ等の金属
が翼形状に鍛造あるいは鋳造される。
【００１７】〔工程Ｓ1〕このように成形された翼ａに
対し、強度補強したい部位の形状に応じて形状設定され
た強化用繊維ｂが貼付される。この場合、強化用繊維ｂ
の繊維方向は、回転時の翼ａの引張強度を向上させるよ
うに、例えば台座部ａ2から先端部ａ1を臨む方向に設定
される。また、強化用繊維ｂの貼付場所としては、図示
するように翼ａの平面部位でかつ根元（台座部ａ2に近
い部位）に設定される。
対し、強度補強したい部位の形状に応じて形状設定され
た強化用繊維ｂが貼付される。この場合、強化用繊維ｂ
の繊維方向は、回転時の翼ａの引張強度を向上させるよ
うに、例えば台座部ａ2から先端部ａ1を臨む方向に設定
される。また、強化用繊維ｂの貼付場所としては、図示
するように翼ａの平面部位でかつ根元（台座部ａ2に近
い部位）に設定される。
【００１８】〔工程Ｓ2〕続いて、上記強化用繊維ｂの
上に金属箔ｃが貼付され、強化用繊維ｂを完全に覆う。 〔工程Ｓ3〕このようにして強化用繊維ｂと金属箔ｃと
が貼付された翼ａをＳＵＳ製のカプセル内に収納した
後、脱気して真空雰囲気とする。
上に金属箔ｃが貼付され、強化用繊維ｂを完全に覆う。 〔工程Ｓ3〕このようにして強化用繊維ｂと金属箔ｃと
が貼付された翼ａをＳＵＳ製のカプセル内に収納した
後、脱気して真空雰囲気とする。
【００１９】〔工程Ｓ4〕そして、ＨＩＰ（Hot Isostat
ic Press;熱間静水圧プレス）処理を施すことにより、
金属箔ｃと翼ａ並びに強化用繊維ｂに付着した金属を拡
散接合し強化部位ｄを形成する。このＨＩＰ処理では、
例えば圧力が１４５０ａｔｍ、温度が９００゜Ｃ、処理
時間が１時間に設定される。この場合、強化用繊維ｂに
付着した金属の存在により、該金属を介して金属箔ｃと
翼ａとは良好に拡散接合される。
ic Press;熱間静水圧プレス）処理を施すことにより、
金属箔ｃと翼ａ並びに強化用繊維ｂに付着した金属を拡
散接合し強化部位ｄを形成する。このＨＩＰ処理では、
例えば圧力が１４５０ａｔｍ、温度が９００゜Ｃ、処理
時間が１時間に設定される。この場合、強化用繊維ｂに
付着した金属の存在により、該金属を介して金属箔ｃと
翼ａとは良好に拡散接合される。
【００２０】〔工程Ｓ5〕ＨＩＰ処理が終了すると、表
面仕上げが行われる。例えば、ケミカルミーリング又は
研磨によって翼ａの表面を処理することにより、強化翼
Ｘが完成される。なお、翼ａについて、強化用繊維ｂ及
び金属箔ｃの貼付部位を強化用繊維ｂと金属箔ｃの厚み
に応じて予め削っておくことにより、強化部位ｄの出張
りを抑えることが可能である。
面仕上げが行われる。例えば、ケミカルミーリング又は
研磨によって翼ａの表面を処理することにより、強化翼
Ｘが完成される。なお、翼ａについて、強化用繊維ｂ及
び金属箔ｃの貼付部位を強化用繊維ｂと金属箔ｃの厚み
に応じて予め削っておくことにより、強化部位ｄの出張
りを抑えることが可能である。
【００２１】このようにして強化翼Ｘ及びその製造法に
よれば、以下のような効果が得られる。 （１）翼ａの任意の表面における引張強度を向上させる
ことができる。 （２）しかも、予め成形されて形状が設定された翼ａに
対して強化用繊維ｂを貼付するので、繊維方向を任意か
つ正確に設定することが可能であると共に強化用繊維ｂ
の移動や折れが発生することがなく、任意の方向の引張
応力に対して翼ａを的確に補強することができる。 （３）強化部位ｄを形成した後、表面処理のみによって
強化翼Ｘが完成されるので、工程が比較的単純であり、
生産性を向上させることが可能である。 （４）翼ａの表面強度（全体剛性）が向上することによ
って、回転時の振動を抑えることも可能である。
よれば、以下のような効果が得られる。 （１）翼ａの任意の表面における引張強度を向上させる
ことができる。 （２）しかも、予め成形されて形状が設定された翼ａに
対して強化用繊維ｂを貼付するので、繊維方向を任意か
つ正確に設定することが可能であると共に強化用繊維ｂ
の移動や折れが発生することがなく、任意の方向の引張
応力に対して翼ａを的確に補強することができる。 （３）強化部位ｄを形成した後、表面処理のみによって
強化翼Ｘが完成されるので、工程が比較的単純であり、
生産性を向上させることが可能である。 （４）翼ａの表面強度（全体剛性）が向上することによ
って、回転時の振動を抑えることも可能である。
【００２２】なお、上記実施形態では強化翼Ｘの生産に
ついて説明したが、本発明は、これに限定されるもので
はない。様々な金属部品の補強に応用することができ
る。この場合、応力発生部位とその向きに応じて強化用
繊維ｂを貼付することにより、各種金属部品に対して的
確な補強を実現することができる。
ついて説明したが、本発明は、これに限定されるもので
はない。様々な金属部品の補強に応用することができ
る。この場合、応力発生部位とその向きに応じて強化用
繊維ｂを貼付することにより、各種金属部品に対して的
確な補強を実現することができる。
【００２３】また、上記実施形態では、強化用繊維ｂと
して金属が付着したものを用いたが、これは曲面を有す
る翼ａと金属箔ｃとをより良好に拡散接合させるためで
あり、表面が平面状の部品について強化する場合におい
ては、強化用繊維ｂとして必ずしも金属が付着したもの
を用いる必要はない。
して金属が付着したものを用いたが、これは曲面を有す
る翼ａと金属箔ｃとをより良好に拡散接合させるためで
あり、表面が平面状の部品について強化する場合におい
ては、強化用繊維ｂとして必ずしも金属が付着したもの
を用いる必要はない。
【００２４】さらに、上記実施形態では、ＨＩＰ（Hot
Isostatic Press;熱間静水圧プレス）処理を用いて拡散
接合を行っているが、これは曲面を有する翼ａについて
より良好に拡散接合させるためであり、強化対象とする
部品の形状によっては、他の処置方法を用いることが考
えられる。
Isostatic Press;熱間静水圧プレス）処理を用いて拡散
接合を行っているが、これは曲面を有する翼ａについて
より良好に拡散接合させるためであり、強化対象とする
部品の形状によっては、他の処置方法を用いることが考
えられる。
【００２５】
【発明の効果】以上説明したように、本発明に係わる繊
維強化金属部品及びその製造方法によれば、以下のよう
な効果を奏する。 （１）金属部品の表面に強化用繊維を貼付する工程と、
強化用繊維の上に金属箔を貼付する工程と、金属部品と
金属箔を強化用繊維を挟んだ状態で拡散接合する工程と
からなるので、金属部品の表面の任意の部位について任
意の方向の応力に対して補強することができる。 （２）また、強化用繊維を金属部品の表面に貼付するの
で、強化用繊維の移動や折れを防止して確実に金属部品
を補強することができると共に、複雑な形状の金属部品
についても容易に補強することができる。 （３）予め成形された金属部品に強化用繊維と金属箔と
を貼付して拡散接合させるので、処理が単純であり、繊
維強化金属部品の生産性を向上させることが可能であ
る。 （４）タービンエンジンを構成する動翼に適用した場
合、動翼の表面が補強されるので、回転時に生じる振動
を抑えることが可能である。
維強化金属部品及びその製造方法によれば、以下のよう
な効果を奏する。 （１）金属部品の表面に強化用繊維を貼付する工程と、
強化用繊維の上に金属箔を貼付する工程と、金属部品と
金属箔を強化用繊維を挟んだ状態で拡散接合する工程と
からなるので、金属部品の表面の任意の部位について任
意の方向の応力に対して補強することができる。 （２）また、強化用繊維を金属部品の表面に貼付するの
で、強化用繊維の移動や折れを防止して確実に金属部品
を補強することができると共に、複雑な形状の金属部品
についても容易に補強することができる。 （３）予め成形された金属部品に強化用繊維と金属箔と
を貼付して拡散接合させるので、処理が単純であり、繊
維強化金属部品の生産性を向上させることが可能であ
る。 （４）タービンエンジンを構成する動翼に適用した場
合、動翼の表面が補強されるので、回転時に生じる振動
を抑えることが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の一実施形態に係わる繊維強化金属部
品及びその製造工程を示す工程図である。
品及びその製造工程を示す工程図である。
ａ……翼 ｂ……強化用繊維 ｃ……金属箔 ｄ……強化部位 Ｘ……強化翼（繊維強化金属部品）
Claims (6)
- 【請求項１】 金属部品の表面に強化用繊維を貼付する
工程と、 強化用繊維の上に金属箔を貼付する工程と、 金属部品と金属箔を強化用繊維を挟んだ状態で拡散接合
する工程と、 からなることを特徴とする繊維強化金属部品の製造方
法。 - 【請求項２】 予め金属を付着させた強化用繊維を金属
部品の表面に貼付することを特徴とする請求項１記載の
繊維強化金属部品の製造方法。 - 【請求項３】 金属部品がタービンエンジンを構成する
動翼であることを特徴とする請求項１又は２記載の繊維
強化金属部品の製造方法。 - 【請求項４】 金属部品の表面に強化用繊維を挟んで貼
付した金属箔を金属部品と拡散接合して形成された強化
部位を備えることを特徴とする繊維強化金属部品。 - 【請求項５】 強化用繊維として予め金属を付着させた
ものを用いることを特徴とする請求項４記載の繊維強化
金属部品。 - 【請求項６】 金属部品がタービンエンジンを構成する
動翼であることを特徴とする請求項４又は５記載の繊維
強化金属部品。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12795598A JPH11323457A (ja) | 1998-05-11 | 1998-05-11 | 繊維強化金属部品及びその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12795598A JPH11323457A (ja) | 1998-05-11 | 1998-05-11 | 繊維強化金属部品及びその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11323457A true JPH11323457A (ja) | 1999-11-26 |
Family
ID=14972797
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP12795598A Pending JPH11323457A (ja) | 1998-05-11 | 1998-05-11 | 繊維強化金属部品及びその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH11323457A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1760265A3 (en) * | 2005-08-31 | 2010-04-21 | United Technologies Corporation | Blade with a cooling microcircuit and corresponding manufacturing method |
-
1998
- 1998-05-11 JP JP12795598A patent/JPH11323457A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1760265A3 (en) * | 2005-08-31 | 2010-04-21 | United Technologies Corporation | Blade with a cooling microcircuit and corresponding manufacturing method |
| EP1760265B1 (en) | 2005-08-31 | 2015-07-15 | United Technologies Corporation | Turbine engine component with a cooling microcircuit and corresponding manufacturing method |
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