JPS58189306A - 複合セラミック金属コンポネントの製造法 - Google Patents

複合セラミック金属コンポネントの製造法

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JPS58189306A
JPS58189306A JP58035721A JP3572183A JPS58189306A JP S58189306 A JPS58189306 A JP S58189306A JP 58035721 A JP58035721 A JP 58035721A JP 3572183 A JP3572183 A JP 3572183A JP S58189306 A JPS58189306 A JP S58189306A
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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、例えばガスタービンエンジン内に使用する複
合セラミックー金属コンポネントに関する。
例えばガスタービンエンジン内のエーロフオイルブレー
ドおよびロータなどの七ラミックコンポネントは、今日
の超合金の多くよりも高い温度能力を有することは以前
から認識されている。しかし、七うミツメ番使用する際
の問題は、エンジンの金属構造物に直接連結される場合
に低熱膨張率と組み合わさって破損をもたらすそれらの
脆性にある。
この間聴を解決しようとする以前の試みは金属と−ｔセ
ラミックの間の支持体にレジリエンスヲ与えることに集
中しているが、ガスタービンエンジンにおいてこれらの
材料を用いることは依然として広まっていない。
本発明の目的は、前記問題を克服する複合セラミックー
金属コンポネントを提供することにある。
本発明によれば、複合コンポネントは更に別の金！Ｒｖ
ｌＩＩ造物への連結に適した金属部分が連結されている
主要セラミックまたは非金属複合耐力本体（ｌｏａｄ−
ｂｅａｒｉｎｇ　ｂｏｄｙ　）　　を具備し、この連結
は、粉末状の金属をセラミックまたは複合本体の少なく
とも所定領域に熱アイソスタチックプレスすることによ
って達成される。　　。
本発明の特徴によれば、複合セラミックー金属コンポネ
ントの線造法は、主要セラミックー耐カ本体を作り、七
ラミック本体の露出表面を金属粉末で囲み、粉末を熱ア
イソスタチックプレス法によって七ラミック本体上に圧
縮しく　ｃｏｍｐａｃｔ　）、次いで金属を士ラミック
本体の所定領域から除去することからなる。
純セラミックの代わりとして使用できる非金属複合材料
は、炭素甲辰Ｘ（ｉｌｔｌ付合または高温ガラス／七う
しツク複合材料であることができる。
金属の除去を好適な方法、例えば化学的エツチング、−
気化学的加工、または機械的加工によって達成できる。
本発明に従って製造される複合上ラミックー金属コンポ
ネントの例は、ガスタービンエンジン用のロータプレー
ド、ロータディスク、および内筒である。
各種のセラミックー金属の組み合わせを使用でき、−例
はこれらのコンポネントに通常使用される窒化ケイ素と
ニッケルをベースとする超合金の１ｍとの組み合わせで
ある。
本発明を添付図面を参照して災に詳細に説明する。
図面の第１図を参照すると、ガスタービンエンジン用の
ロータディスクは七ラミック材料から作られかつそれを
通して中心孔２を有する主要な耐力本体１を具備してい
る。孔の回りのディスクの径方向内方領域３は、ありみ
ぞ（ｄｏｖｅｔａｉｌ　）効果を生ずるように横方向に
フレヤー状に開かれている。更に穴４はディスクの回り
の離間間隔に設けられでおり、それらは金属で充填さｎ
、その後ボルト穴を与えるためにドリル穿孔され得る。
ディスクを、適当な超合金材料の粉末６を充填した「カ
ン」５内に入れて穴４および孔が粉末で充填されるよう
になることを確、実にさせる。残りの製造プロ七ス時に
セラミック本体を配置させかつ支持するために、粉末材
料の少なくとも若干の部分を中間またはグリーン強度を
有する中間形態に予プレスすることができる。
ガラス、セラミックまたは金属から作ることができる「
カン」５をクロス・フィッティング・リッド（ｃｌｏｓ
ｅ　ｆｉｔｔｌｎｇ　ｌｉｄ　）　　によって閉じ、そ
して排気し、そしてシールする。次いで、シールされた
カンを熱アイソスタチック環境において８００″Ｃを超
える温度、２５ｋｓｉまでの圧力で密閉容器７内（こ入
ｎ、そして粉末金属を圧縮し、七ラミックに結合させる
。
「カン」から取り出した場合、孔３および穴４を包含す
る七ラミック本体は金属スキンで完全に１ａ後されてい
る。
その後、金属−金Ｉ！４＃１手がディスクを接合しなけ
ればならないｌ［！の金属構造物と形成されるように、
不必要な金属を除去して所定位置内の金属だけを残させ
るようにする６ 明らかにコアを不必要な金属で囲む代わりに粉末を所定
領域に圧縮することができる。
第２図かられかるように、穴４をドリル穿孔して想ｇＩ
Ｉ線でだけ示される７ランジ付スペーサ上に螺合される
標準ボルトを受容させ、ディスクを隣接ディスクに連結
することができる。同様に金属被覆孔３をディスクを駆
動する軸上に直接取り付けることができる。
熱アイソスタチックプレス操作を実施する「カン」を適
当に造形することによって、金属フランジの形状をディ
スク外部上に確立することができる。
同一技術を使用してセラミックコンポネントの金属補強
を与えることができる。＠３図は、完全なセラミック物
品を先ず金属粉末内に完全に入れ、金属粉末を熱アイソ
スタチックプレスすることによって圧縮し、次いで機械
加工して支持リプ１１　。
１２の骨格構造物を残すことからなる同一の方法によっ
て作られた円筒１０を示す。
第４図は、セラミックエーロフオイル部分１５および複
合上ラミックー金属ルート（ｒｏｏｔ　）ヲ！するエー
ロフオイルブレードを示す。予備成形セラミックコアを
粉末状金属内に入れ、金網をディスクに関連して前記し
た熱アイソスタチックプレス法によって七ラミック上に
圧縮し、その後金属を機械加工してブレードのエーロフ
オイル表面から除去することによってブレードは作られ
る。
選択される材料の組み合わせは、物品および操作しなけ
ればならない環境に依存するであろう。
例えば、セラミック部分を窒化ケイ累から形成でき、一
方金属粉末は現在使用されているニッケルをベースとす
る超合金材料の１棟、例えばインターナショナル・ニッ
ケル・カンパニーカラ商品名でｌＮ１００で販売されて
いる合金であることができる。
円筒応用においては良好な結合がセラミックと金属強化
リブとの闇に形成されることか重要であり、そしてセラ
ミックぢよび金鶴の熱膨張率はかなり注意深く釣り合わ
さなければならず、または中間の熱膨張率を有する中間
層をそれらの間に使用できる。
しかし、ブレードおよびディスク応用におい一〇は、七
ラミック部分および金属部分は機械的に一緒に固定され
ているので金属と七ラミックとの間に良好な結合を有す
ることは必要ない。
Ｋｌ記の複合物品の製造法の利点の１つは、金属および
セラミックを物品の作動温度（こ近い高温において圧縮
することである。このようにして２檀のコンポネントの
膨張は物品に高度に応力をかける操作時に前記温度にお
いで釣り合わされるであろう。膨張の不釣合）才、不釣
合によって惹起される応力に追加される外部的にかかっ
た応力がないであろう操作後に物品が冷却する際にだけ
明らかになる。
前記の純セラミックの代わりの材料は、高温ガラス／七
ラミック複合材料、例えばセラミックと混合さｎたコー
ジーライト（Ｃｏｒｄｉｅｒｉｔｅ　）、または炭素中
炭素複合材料である。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明に従って熱アイソスタチック環境におい
て粉末状金属によって囲まれたセラミックロータディス
クを示し、第２図は金属補強の選択的機械加工後の第１
図のディスクを示し、第３図は本発明（こ従って作られ
た選択的金属補強を有する士ラミック内筒を示し、第４
図は本発明によって作られた複合エーロフオイルグレー
ドを示す。 １−・・士ラミック本体、６・・・金属粉末、ｌｏ・・
・内筒、１５・・・セラミックエーロフオイル部分。 出願人代理人　　猪　股　　　　清 図面の浄書（内容に変更なし） 昭和閏年４月、３日 特許庁長官　　着　杉　和　夫　殿 １、事件の表示 昭和団年特許願第３５７２１号 ２、発明の名称 豪合セライック金属コンｌネント ３、補正をする者 事件との関係特許出願人 ロールスーロイス、リキテツド 図　　　面 ８、補正の内容 図面の浄書（内容に変更なし）

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １、更に別の金属構造物への連結に適した金属部分が連
    結されている主要セラミックまたは非金輌複合耐力本体
    を具備する複合コンポネントにおいて、連結が粉末状の
    金属（６）をセラミックまたは複合本体（１）の少なく
    とも所定領域上に熱アイソスタチックプレスすることに
    よって達成されることを特徴とする複合コンポネント。 ２６コンボネントがガスタービンエンジン用のロー！デ
    ィスクであることを特徴とする特許請求の範囲第１項に
    記載の複合セラミックー金属コンポネント。 ３、コンポネントがガスタービンエンジン用の四−タブ
    レード（１５）であることを特徴とする特許請求の範囲
    第１項に記載の複合上ラミックー金属コンポネント。 ４、コンポネントがガスタービンエンジン用の内筒であ
    ること−を特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の複
    合セラミックー金輌コンポネント。 ５６セラミツクが窒化ケイ素であることを特徴とする特
    許請求の範囲第１項〜第４項のいずれかに記載の複合セ
    ラミックー金属コンポネント。 ６、金属がニッケルをペースとする超合金であることを
    特徴とする特許請求の範囲第１項〜第５項のいずれかに
    記載の複合セラミックー金属コンポネント。 ７、主要セラミック耐力本体（１）を作り、七ラミック
    本体の露出表面を金属粉末（６）で囲み、粉末を熱アイ
    ソスタチックプレス法によってセラミック本体上に圧縮
    し、次いで金属を七ラミック本体の所定領域から除去す
    ることを特徴とする複合上ラミックー金属コンポネント
    の製造法。
JP58035721A 1982-03-05 1983-03-04 複合セラミック金属コンポネントの製造法 Granted JPS58189306A (ja)

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