JPS58187284A - 高耐熱性金属材料からなる構造機素の拡散溶接法 - Google Patents

高耐熱性金属材料からなる構造機素の拡散溶接法

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JPS58187284A
JPS58187284A JP58058801A JP5880183A JPS58187284A JP S58187284 A JPS58187284 A JP S58187284A JP 58058801 A JP58058801 A JP 58058801A JP 5880183 A JP5880183 A JP 5880183A JP S58187284 A JPS58187284 A JP S58187284A
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JP
Japan
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temperature
recrystallization
structural elements
welded
welding
Prior art date
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JP58058801A
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English (en)
Inventor
ゲルノ−ト・ゲツシンガ−
ベルント・ヤ−ンケ
ロ−ベルト・ジンガ−
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BBC Brown Boveri AG Germany
BBC Brown Boveri France SA
Original Assignee
Brown Boveri und Cie AG Germany
BBC Brown Boveri France SA
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K20/00Non-electric welding by applying impact or other pressure, with or without the application of heat, e.g. cladding or plating
    • B23K20/22Non-electric welding by applying impact or other pressure, with or without the application of heat, e.g. cladding or plating taking account of the properties of the materials to be welded

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Pressure Welding/Diffusion-Bonding (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、殊にニッケル又は鉄を基質とする酸化物分散
物硬化合金の拡散溶接法に関する。
か\る方法は、殊に酸化物分散物硬化合金から製造され
る構造機素を製作する場合に使用される。ガスタービン
のタービン羽根及びタービンノズルは、この合金から製
作することができる。
酸化物分散物硬化合金からなる構造部分の製造は、合金
を形成する粉末の製造で始まる。粉末の製造に使用する
金属又は金属化合物は、高速ミル内で機械的に配合する
。こうして得られた粉末から、先づ基体を押出成形によ
って製造する。この基体は鍛造、圧延及び/又は機械的
加工によって処理して、最終の構造機素が得られる。
この酸化物分散物硬化合金の特殊性は、調整された構造
を有することである。しかしながらこの場合欠点は、合
金から製造すべき構造部分は鋳造すること糸できず、か
つ公知融解溶接法で結合することができないことである
。その中心に貫通管を有していなければならない構造部
分は、製造する場合少くとも2つの部分機素から製作し
なければならない。この部分機素には結合する前に溝を
設け、これは両半分を結合した後に所望の冷却構造部を
形成する。かXる部分機素を固く結合して構造部にする
ことは全く問題がない。酸化物分散物硬化合金から製造
した構造機素は、最終状態で高温度のはんだでの再結晶
後に結合することができる。更に、部分は拡散溶接によ
るか又は中間層を有しないで組立てることができる。し
かしながら、材料゛の粗粒子状態によって継ぎ目の完全
な結合は得られないので、新たに生じる六粒子範聞〃又
ははんだ付は領域は、減少した機械的性質を有する弱い
個所を有する結果になる。高温度のはんだを使用する場
合には、基体製作材料の溶解によって、強度を減少する
酸化物分散物の集塊が生じる。
それ本発明の課題は、太きい強度を有する酸化物分散物
硬化合金からなる構造部分を溶接することができ、その
際溶解帯域又は新規結晶粒範囲の欠点を避ける溶接法を
得ることである。
この課題は、本発明によれば結合すべき構造機素の金属
材料を、微粒子状状態で再結晶前に、材料の再結晶温度
近くに存在する温度及び一定の大きさを有する圧下に溶
接し、溶接後の構造機素に熱処理を施こすことによって
解決されるっ相互に結合すべき構造部分の溶接は、酸化
物分散物硬化合金の再結晶又は調整された再結晶の前に
行なう。好1しくけ構造部分は、その最終の成形終了直
後になおその微粒子状態で大きい均衡プレス工程の間に
結合する。溶接は、再結晶温度の若干下方か又はわずか
にこれを越えるのに過ぎない温度で行なう。殊に溶接篇
度800〜】100℃を選ぶ。溶接圧及び成形速度を、
結合すべき面の成形が行われるように大きく選ぶと、そ
の完全な接触が得られる。成形速度は、プレス押型の速
度を適当に選んで調節することができる。本発明による
拡散溶接法で使用する圧力は、好ましくは1〜200 
MPaである。これは、大きく選んでもよい。選んだ溶
接温度800=1100℃によって、構造機素を形成す
る金属材料の成形速度及び再結晶は、結合すべき面の完
全な接触前に生じないことが達成される。酸化物分散物
の再分配は行われない。結合すべき構造機素の溶接後に
、これを空気で前述の速度で冷却する。続いて相互に結
合した構造部分を、再結晶温度にか又はこれ以上に迅速
に加熱する。好1しくは構造部分を溶解灼熱温度に壕で
加熱すると、合せ目の面上に再結晶が生じる。
拡散溶接によって結合した構造部分の冷却を放きする方
法もある。この場合には結合した構造部分を、拡散溶接
直後に溶接温度から出発して再結晶温度にか又はそれ以
上に、殊に溶解灼熱温度に迅速に加熱すると、合せ目の
面上に再結晶が生じる。
熱処理全直接に溶接工程と関連して行なう場合には、構
造機素、殊に溶接帯域に作用し好ましくは1〜200 
MPaで存在する圧力は、金属材料の圧力強度に相応し
て溶解灼熱温度に加熱する間に減少する。溶解灼熱温度
は、再結晶によって溶接継ぎ目上に所望の材料の強度が
得られるまで維持する。
溶解灼熱すると、再結晶が生じ、これによって結晶粒の
成長が合せ目の帯域に行なわれるので、完全に溶接し、
構造部分の間に固い結合が得られる。本発明による拡散
溶接では、殊に前述の成形速度、温度及び圧力の選択に
よって、合せ目の帯域には1μm以上の微結晶粒の成長
が生じないことが達成される。
拡散溶接によって処理した構造部分の熱処理は、ゾーン
再結晶によって行なってもよい。か\るゾーン再結晶は
、好捷しくけ急激な温度勾配で圧下に行なう。
次に添付図面につき本発明を説明する。
第1図は熱ガスと接触するガスタービンの構造機素1を
示す。構造機素は酸化物分散物硬化合金から作られてい
る。この実施例では微粒子状の酸化物分散物硬化金属材
料を使用し、これはクロム13〜17重量%、アルミニ
ウム2.5〜6重量重量子タン2〜4.25重量%、モ
リブデン0.4〜4.5重量係、タングステン3.75
〜6.25重量%、タンタル0.1〜3重量係、ジルコ
ニウム0.02〜0.5重量係、硼素0.01〜0.0
2重量%、酸化イツトリウム0.02〜2重置係並びに
ニッケルからなっている。記載の重量は合金の全重量に
対してである。
クロム18〜22重量係、アルミニウム0.02〜1重
量係、チタン0.02〜1重量係、イツトリウム0.2
〜1重量係からなる組成を有し、合金の他の成分がニッ
ケルであめ合金を使用することもできる。更に本発明に
よる構造機素1の製造には、クロム18〜22重量係、
アルミニウム2〜6重量係、チタン0.02〜1重量係
及び酸化イツトリウム0.2〜1重量%に含有し、他の
成分は鉄によって形成される合金を使用することもでき
る。最後に挙げた両合金の組成の重量は、合金の全重量
に対してソある。合金を形成する微粒子状金属材料は高
速ミルで機械的に配合する。部分機素IA及びIB’に
製作する場合には、先づ前述の合金の1つから基体(図
示されてはいない)を押出成形によって作る。
この基体かぢ鍛造、圧延及び/又は機械的加工によって
第2図に示される画部分機素IA及びIBを製作する。
第1図に示されるように、構造機素1は中央でその縦軸
に平行に通る数個の冷却管2を有する。構造機素1は合
金から鋳造できないので、前述の画部分機素】A及びI
Bから結合しなければならない。冷却管2を形成するた
めには、画部分機素IA及びIBを結合する前に、本発
明による拡散溶接法によってこれに溝2A及び2Bを設
ける。
第2図に示された部分機素1A及びIBは、構造機素1
の両半分に正確に相応し、これは分離する場合その縦軸
に沿って生じる。溝2A及び2Bを設けた後に、画部分
機素IA及びIBを本発明による拡散溶接法で結合する
。画部分機素IA及びIBはなおその微粒子状状態で存
在し、まだ熱処理されてはいない。合せ目3を800〜
1000℃の温度にさらす。同時に合せ目3に好ましく
は1〜200 MPaの溶接圧を与え、その際相互に結
合すべき面の成形が得られる。溶接法で使用した温度は
、相互に結合すべき面の緊密な完全な接触前に再結晶が
生じないように選ぶ。更に、選んだ前述の温度及び溶接
圧によって、1μmlJ上の微結晶粒の成長が生じない
ことが達成される。
溶接法の終了後、形成した構造機素1に熱処理を施こす
。構造機素1にこの熱処理を直接に施こすか父は先づ冷
却する方法がある。最後に挙げた場合には、構造機素1
を、冷却後迅速に再結晶温度か又はこの温度以上に、殊
に溶解灼熱温度に加熱すると、再結晶が合せ目の面上に
生じる。
構造機素を溶接工程の終了後に冷却しない場合には、溶
接温度から出発して迅速に再結晶温度か又はこの温度以
上に、殊に溶解灼熱温度に加熱することができ、それ故
この場合にも再結晶が合せ目の面上に生じる。構造機素
を冷却しない場合には、合せ目3に作用する溶接圧は、
構造機素を加熱する際に合せ目3の材料の耐圧強度の増
大によって徐々に下る。構造機素を加熱する溶解灼熱温
度は、継ぎ目上の再結晶によって合せ目3の材料の所望
の強度が得られるまで維持する。
構造機素1の熱処理、殊に機素の溶解灼熱温度への加熱
は、好ましくはこのために特別に構成された炉で行なう
。溶解灼熱の代りに、ゾーン再結晶を行なうこともでき
る。これは、好1しくけ急激に上昇する温度で圧下に行
なう。
【図面の簡単な説明】
第1図はガスタービンの構造機素の垂直断面図であり、
第2図は第1図の構造機素全形成する画部分機素を示す

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 高耐熱性金属材料、殊にニッケル又は鉄を基質とす
    る酸化物分散物硬化合金からなる構造機素を拡散溶接す
    る方法において、結合すべき構造機素(1,IA、IB
    )の金属材料を、微粒子状状態で再結晶前に、材料の再
    結晶温度近くに存在する温度及び一定の大きさを有する
    圧下に溶接し、溶接後の構造機素(1、IA、 IB、
    )に熱処理を施こすことを特徴とする高耐熱性金属材料
    からなる構造機素の拡散溶接法。 2 金属材料を、金属材料の再結晶温度以下か又はこれ
    をわずかに越えるのに過ぎない温度で溶接する特許請求
    の範囲第1項記載の方法。 3 金属材料を、一温度800〜1100℃で溶接子る
    特許請求の範囲第1又は2項記載の方法。 4 金属材料を、1〜200 MPaの圧下で溶接する
    と、結合すべき面の緊密な完全な接触が得られる特許請
    求の範囲第1〜3項のいづれかに記載の方法。 5 結合すべき面の殆んど完全な材料の接触が得られた
    後に、溶接構造機素(1、]A、IB)を冷却する特許
    請求の範囲第1〜4項のいづれかに記載の方法。 6 構造機素(1、IA、IB)を、空気で一定の速度
    で冷却する特許請求の範囲第1〜5項のいづれかに記載
    の方法。 7 構造機素(1、LA、IB)を、冷却後に再結晶温
    度か又はこの温度は上に、殊に溶解灼熱温度に加熱する
    と、再結晶が合せ目の面上に生じる特許請求の範囲第1
    〜6項のいづれかに記載の方法。 8、 構造機素(1、LA、IB)を、殆んど完全な材
    料の接触′が得られた後に、溶接温度から出発して迅速
    に再結晶温度か又はこの湯度以上に、殊に溶解灼熱温度
    に加熱すると、再結晶が合せ目の面上に生じる特許請求
    の範囲第1〜4項のいづれかに記載の方法。 9 溶接圧は、合せ目(3)の金属材料の圧力強度の減
    少に相応して温度と共に減少する特許請求の範囲第1〜
    8項のいづれかに記載の方法。 10  構造機素(1、IA、IB)を溶解灼熱温度で
    、再結晶によって溶接継ぎ目−ヒに合せ目(3)の金属
    材料の所望の強度が得られる丑で維持する特許請求の範
    囲第1〜9項のいづれかに記載の方法。 11  構造機素(1、LA、IB)をゾーン灼熱して
    、再結晶が得られる特許請求の範囲第1〜4項のいづれ
    かに記載の方法。 12  ゾーン灼熱を、急激な温度上昇の間に圧下に行
    なう特許請求の範囲第11項記載の方法。
JP58058801A 1982-04-06 1983-04-05 高耐熱性金属材料からなる構造機素の拡散溶接法 Pending JPS58187284A (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE32127685 1982-04-06
DE19823212768 DE3212768A1 (de) 1982-04-06 1982-04-06 Schweissverfahren

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JPS58187284A true JPS58187284A (ja) 1983-11-01

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ID=6160353

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JP58058801A Pending JPS58187284A (ja) 1982-04-06 1983-04-05 高耐熱性金属材料からなる構造機素の拡散溶接法

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EP (1) EP0090887B1 (ja)
JP (1) JPS58187284A (ja)
DE (2) DE3212768A1 (ja)

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