JPS58224086A - 耐熱超合金の拡散接合方法 - Google Patents
耐熱超合金の拡散接合方法Info
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- JPS58224086A JPS58224086A JP10685582A JP10685582A JPS58224086A JP S58224086 A JPS58224086 A JP S58224086A JP 10685582 A JP10685582 A JP 10685582A JP 10685582 A JP10685582 A JP 10685582A JP S58224086 A JPS58224086 A JP S58224086A
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K20/00—Non-electric welding by applying impact or other pressure, with or without the application of heat, e.g. cladding or plating
- B23K20/16—Non-electric welding by applying impact or other pressure, with or without the application of heat, e.g. cladding or plating with interposition of special material to facilitate connection of the parts, e.g. material for absorbing or producing gas
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K35/00—Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting
- B23K35/001—Interlayers, transition pieces for metallurgical bonding of workpieces
- B23K35/004—Interlayers, transition pieces for metallurgical bonding of workpieces at least one of the workpieces being of a metal of the iron group
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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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は耐熱超合金の拡散接合方法に係り、特に接合温
度の低い拡散接合方法に関する。
度の低い拡散接合方法に関する。
従来、Niをベースとした耐熱超合金で製作されたガス
タービン用ブレード等は溶融溶接が困難なことから一体
物として製作されていた。しかし、最近装置の性能を大
幅に向上させる必要があることから耐熱材料は益々超合
金化し、更にブレードそのものが大型化し複雑化する傾
向にあり、一体物の製作が難しくなってきた。そのため
ブレードを分割溶製し拡散接合方法で接合する方法が採
用されるようになってきた。
タービン用ブレード等は溶融溶接が困難なことから一体
物として製作されていた。しかし、最近装置の性能を大
幅に向上させる必要があることから耐熱材料は益々超合
金化し、更にブレードそのものが大型化し複雑化する傾
向にあり、一体物の製作が難しくなってきた。そのため
ブレードを分割溶製し拡散接合方法で接合する方法が採
用されるようになってきた。
拡散接合方法は各種あるがその代表的なものとしては次
の如きものが開示されている。
の如きものが開示されている。
特公昭53−43115
特公昭54−109051
特公昭48−44123
特公昭49−13060
これらのものは箔るるいは粉末のインサート材を溶接母
材間に挿入し、拡散接合するのであるが、第1図(A)
は母材2間に0.025〜0.1Mの厚さの箔のインサ
ート材4を挿入したものであり、第1図CB)は母材2
間にB、S i 、Mn、At。
材間に挿入し、拡散接合するのであるが、第1図(A)
は母材2間に0.025〜0.1Mの厚さの箔のインサ
ート材4を挿入したものであり、第1図CB)は母材2
間にB、S i 、Mn、At。
’1’+、Nb入りの粉末インサート材6を挿入したも
のを示している。これらのインサート材を挿入する方法
は接合反応に長時間を要する欠点があり、又箔のインサ
ート材を用いた場合、インサート材と母材との界面が2
つ存在し、粉末をインサート材として使用した場合は更
に多くの界面が存在し無数に近い状態となる。このよう
に接合母材とそれに接するインサート材との界面が多く
なるに従って接合母材の光面に前処理の厳密さがより重
要となり多くの手間を必要とし、又接合に要する反応時
間が長くなる。
のを示している。これらのインサート材を挿入する方法
は接合反応に長時間を要する欠点があり、又箔のインサ
ート材を用いた場合、インサート材と母材との界面が2
つ存在し、粉末をインサート材として使用した場合は更
に多くの界面が存在し無数に近い状態となる。このよう
に接合母材とそれに接するインサート材との界面が多く
なるに従って接合母材の光面に前処理の厳密さがより重
要となり多くの手間を必要とし、又接合に要する反応時
間が長くなる。
これらの界面の問題を解決するために特願昭56−22
42 の如く母材の表面に低融点合金層を形成する方
法が提案されている。すなわち、第1 1図
(C)で示されている如く母材2の表面にB含有の低融
点合金層8を形成せしめ前記の界面を減少させる方法で
ある。
42 の如く母材の表面に低融点合金層を形成する方
法が提案されている。すなわち、第1 1図
(C)で示されている如く母材2の表面にB含有の低融
点合金層8を形成せしめ前記の界面を減少させる方法で
ある。
しかし、従来のこれらの方法はインサート材あるいは低
融点層に含有されているBが拡散接合に際し、母材から
拡散逼れたCrとCr硼化物を形成し溶融開始温度を高
めるため、母材の溶融温度(1250tZ’)付近の接
合温度を必要とした。このため母材自体の結晶粒が粗大
化し母材の性質が劣化するばかりでなく、接合部の溶融
不良による未接合部の増加や接合時間の延長等の問題が
発生していた。更に一旦析出したCr硼化物は拡散処理
の際、拡散温度を上昇させたり、保持時間を延長しても
ほとんど変化せず残存するので接合部の靭性低下の原因
となっていた。
融点層に含有されているBが拡散接合に際し、母材から
拡散逼れたCrとCr硼化物を形成し溶融開始温度を高
めるため、母材の溶融温度(1250tZ’)付近の接
合温度を必要とした。このため母材自体の結晶粒が粗大
化し母材の性質が劣化するばかりでなく、接合部の溶融
不良による未接合部の増加や接合時間の延長等の問題が
発生していた。更に一旦析出したCr硼化物は拡散処理
の際、拡散温度を上昇させたり、保持時間を延長しても
ほとんど変化せず残存するので接合部の靭性低下の原因
となっていた。
本発明の目的は上記従来技術の問題点を解決し、接合に
際しCr硼化物を形成せず、低融点温度で接合できる耐
熱超合金の拡散接合方法を折供するにめる。
際しCr硼化物を形成せず、低融点温度で接合できる耐
熱超合金の拡散接合方法を折供するにめる。
本発明の要旨とするところは次のとおりである。
すなわち、N1を生成・分としCr、Nb+At+
tTi、Co、W、Ta、Fe等を含有す
る耐熱超合金の母材に同種合金を拡散接合する方法にお
いて、前記母材の表面にCrの拡散を抑制するためNi
もしくはCo基合金にて第1層を形成せしめる段階と、
前記第1層上に更に低融点合金より成る第2層を形成せ
しめる段階と、前記第2層を接合面として被接合合金を
対面接触し加圧、加熱により拡散接合せしめる段階と、
を有して成ることを特徴とする耐熱超合金の拡散接合方
法である。
tTi、Co、W、Ta、Fe等を含有す
る耐熱超合金の母材に同種合金を拡散接合する方法にお
いて、前記母材の表面にCrの拡散を抑制するためNi
もしくはCo基合金にて第1層を形成せしめる段階と、
前記第1層上に更に低融点合金より成る第2層を形成せ
しめる段階と、前記第2層を接合面として被接合合金を
対面接触し加圧、加熱により拡散接合せしめる段階と、
を有して成ることを特徴とする耐熱超合金の拡散接合方
法である。
すなわち、第2図に示す如くまずNiを主成分とするC
r、Nb、At、Ti、Co、W、Ta。
r、Nb、At、Ti、Co、W、Ta。
Fe等を含有する耐熱超合金母材2の表面にN1もしく
はCo基合金にて第1層10を形成せしめる。
はCo基合金にて第1層10を形成せしめる。
第1層10の形成はNiもしくはCo基合金粉末を溶か
した液を塗布しレーザ照射、プラズマ照射によるか、あ
るいはT工Gアーク溶接法等により合金層を形成するの
であり、この合金層により拡散接合時に母材のCrの滲
透を防止する。
した液を塗布しレーザ照射、プラズマ照射によるか、あ
るいはT工Gアーク溶接法等により合金層を形成するの
であり、この合金層により拡散接合時に母材のCrの滲
透を防止する。
次に前記第1層10の上に更に低融点合金よシ成る第2
層12を形成せしめるのである。第2層12の形成は低
融点合金の粉末、板、箔等を第1層10上に置きレーザ
照射、プラズマ照射によるか、あるいはTIGアーク溶
接等によって第2層12を形成する。
層12を形成せしめるのである。第2層12の形成は低
融点合金の粉末、板、箔等を第1層10上に置きレーザ
照射、プラズマ照射によるか、あるいはTIGアーク溶
接等によって第2層12を形成する。
これら第1層および第2層の厚さは、接合後の強度を考
慮するとできるだけ薄い方が良いが極端に薄いと目的と
する合金層が得られないので、第1層が100μm程度
、2層合計で200〜300μm程度の厚さが望ましい
。
慮するとできるだけ薄い方が良いが極端に薄いと目的と
する合金層が得られないので、第1層が100μm程度
、2層合計で200〜300μm程度の厚さが望ましい
。
第2層はNi基合金にB、S i、A4. Ti。
Fe等を含、有し溶融開始温度が耐熱超合金母材のそれ
より200〜250C低(1000〜1050Cめ範囲
にあるのが望ましい。
より200〜250C低(1000〜1050Cめ範囲
にあるのが望ましい。
上記の如き第1層と第2層の複合合金層を有する耐熱超
合金を被接合合金と対面接触し真空(1O−4Torr
)電気炉中で加圧加熱し拡散接合する。加圧は自重の
ほか数g / tan ’の荷重を負荷するのが望まし
い。
合金を被接合合金と対面接触し真空(1O−4Torr
)電気炉中で加圧加熱し拡散接合する。加圧は自重の
ほか数g / tan ’の荷重を負荷するのが望まし
い。
本発明においては、拡散接合の際の加熱に際しNiもし
くはCo基より成る第1層が、母材中のCrと第2層の
BとによるCr硼化物の析出を防止するので、第2層の
低融点合金は所期の設計された低融点で融解し拡散接合
を行うことかできる。
くはCo基より成る第1層が、母材中のCrと第2層の
BとによるCr硼化物の析出を防止するので、第2層の
低融点合金は所期の設計された低融点で融解し拡散接合
を行うことかできる。
インコネル系耐熱鋼とlN738LC耐熱鋼を従来法と
本発明方法により拡散接合しその接合面の断面の顕微鏡
写真をとって比較した。従来例の第3図においては接合
部に大きなCr硼化物が見られるが、本発明例の第4図
においては少量の硼化物は見られたが、Cr硼化物は存
在しない。
本発明方法により拡散接合しその接合面の断面の顕微鏡
写真をとって比較した。従来例の第3図においては接合
部に大きなCr硼化物が見られるが、本発明例の第4図
においては少量の硼化物は見られたが、Cr硼化物は存
在しない。
次に拡散時間を種々に変更して希釈率、硼化物の析出量
、溶融開始温度および接合性等を調査した。希釈率とは
第2層の低融点合金の拡散の度合を示すものである。
、溶融開始温度および接合性等を調査した。希釈率とは
第2層の低融点合金の拡散の度合を示すものである。
第5図に希釈率と硼化物の析出量との関係を示したが希
釈率が大となるに従って硼化物の析出量は増加し、従来
方法と本発明方法を比較すると本発明方法の方が析出量
は約1/2程度であシ特に溶融開始温度に悪影響のある
Cr硼化物は本発明−方法の場合はとんど含有されてい
ない。
釈率が大となるに従って硼化物の析出量は増加し、従来
方法と本発明方法を比較すると本発明方法の方が析出量
は約1/2程度であシ特に溶融開始温度に悪影響のある
Cr硼化物は本発明−方法の場合はとんど含有されてい
ない。
第6図は希釈率と溶融開始温度との関係を示したもので
おり、やはり希釈率が増加すると溶融開始温度が上昇す
るが、従来方法に比し本発明方法はCr硼化物の含有が
ないため、その上昇の程度が低く本発明の第1層が有効
に作用していることがわかる。
おり、やはり希釈率が増加すると溶融開始温度が上昇す
るが、従来方法に比し本発明方法はCr硼化物の含有が
ないため、その上昇の程度が低く本発明の第1層が有効
に作用していることがわかる。
第1表の希釈率と接合性との関係を示した。
第 1 表
第1表から明らかな如〈従来方法においては希釈率が3
′0%以上で部分的に接合不良になるが、本発明方法に
おいては、50%以上において部分的接合不良になり、
本発明方法の場合はCr硼化物を形成していないため同
一程度の希釈率でも接合結果が良好である。又これらの
結果から第2層合金の希釈率は48%以下が好ましい。
′0%以上で部分的に接合不良になるが、本発明方法に
おいては、50%以上において部分的接合不良になり、
本発明方法の場合はCr硼化物を形成していないため同
一程度の希釈率でも接合結果が良好である。又これらの
結果から第2層合金の希釈率は48%以下が好ましい。
実施例
耐熱超合金lN738LCの部材を拡散接合した。
まず70〜100μmのNi粉末をアクリル樹脂+メチ
ルエチルケトン混合液でときlN738LCの表面に塗
布し、CO,レーザを使用し1.8KW。
ルエチルケトン混合液でときlN738LCの表面に塗
布し、CO,レーザを使用し1.8KW。
照射距離143mm、速度0.3m/IIthの条件で
照射し第1層を形成した。次に上記第1層表面の酸化物
等をエメリー紙で研削し、粒径70〜100μmのN1
−B系粉末を第1層と同様の方法で第2層に塗布、照射
し、第2層を形成し、第1層と第2層の合計合金層厚嘔
は200μmであった。
照射し第1層を形成した。次に上記第1層表面の酸化物
等をエメリー紙で研削し、粒径70〜100μmのN1
−B系粉末を第1層と同様の方法で第2層に塗布、照射
し、第2層を形成し、第1層と第2層の合計合金層厚嘔
は200μmであった。
次に第2層表面と被接合合金lN738LCの接合面を
エメリー紙で平坦に加工し、対面接触により接合し非酸
化性雰囲気炉中に装入し、lXl0−’Torr、12
00CX時間の加熱保持を行った。なお、接合部の密着
を良好ならしめるため自重のほか5g/陥2の荷重を負
荷した。この接合部を更に1120tl:X時間の拡散
処理および840CX時間の時効処理を行った。
エメリー紙で平坦に加工し、対面接触により接合し非酸
化性雰囲気炉中に装入し、lXl0−’Torr、12
00CX時間の加熱保持を行った。なお、接合部の密着
を良好ならしめるため自重のほか5g/陥2の荷重を負
荷した。この接合部を更に1120tl:X時間の拡散
処理および840CX時間の時効処理を行った。
この本発明の拡散接合部をX線透過試験方法により調査
したが接合不良箇所は見当らなかった。
したが接合不良箇所は見当らなかった。
次に接合部を中心とした引張試験片を採取し接合部の強
度を確認したが、常温において100Kpf/m” 、
高温(650r:) Kオイテ80Kg f/m2であ
シ共にすぐれていることがわかった。
度を確認したが、常温において100Kpf/m” 、
高温(650r:) Kオイテ80Kg f/m2であ
シ共にすぐれていることがわかった。
本発明は上記実施例からも明らかな如く、拡散接合方法
において接合母材と低融点合金層の間にNiもしくはC
O基合金層を設けることにより、低融点合金層への接合
母材からの各種成分の混入を防止が可能となり、低融点
合金層の特徴がそのまま活用できるので高品質の接合部
を得ることができ、高性能のブレードの製作が可能とな
った。
において接合母材と低融点合金層の間にNiもしくはC
O基合金層を設けることにより、低融点合金層への接合
母材からの各種成分の混入を防止が可能となり、低融点
合金層の特徴がそのまま活用できるので高品質の接合部
を得ることができ、高性能のブレードの製作が可能とな
った。
これによシガスタービン等の性能および効率の向上が期
待できる。
待できる。
又、低温度で接合でき−ので省−ネ〜ギーの面からも効
果がある。
果がある。
更に、本発明は耐熱超合金間の接合の他に、接合母材か
らの低融点合金への各種成分の混入防止を必要とする接
合に広く応用できる。
らの低融点合金への各種成分の混入防止を必要とする接
合に広く応用できる。
第1図(A)、(B)、(C)はそれぞれ従来の拡散接
合方法を示す模式断面図、第2図は本発明の拡散接合方
法を示す模式断面図である。第3図は従来方法の接合部
断面を示す顕微鏡写真、第4図は本発明方法の接合部断
面を示す顕微鏡写真、第5図は第2層合金の希釈率と硼
化物析出量との関係を示す相関図、第6図は第2層合金
の希釈率と硼化物析出量との関係を示す相関図である。 第1図 (/’l) (B)
(cン第 2 図 第 5 図 ′FJ t 図
合方法を示す模式断面図、第2図は本発明の拡散接合方
法を示す模式断面図である。第3図は従来方法の接合部
断面を示す顕微鏡写真、第4図は本発明方法の接合部断
面を示す顕微鏡写真、第5図は第2層合金の希釈率と硼
化物析出量との関係を示す相関図、第6図は第2層合金
の希釈率と硼化物析出量との関係を示す相関図である。 第1図 (/’l) (B)
(cン第 2 図 第 5 図 ′FJ t 図
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1、 Ntを主成分としCr、Nb、At、Ti。 Co、W、Ta、Fe等を含有する耐熱超合金の母材に
同種合金を拡散接合する方法において、前記母材の表面
にCrの拡散を抑制するためNiもしくはCO基合金に
て第1層を形成せしめる段階と、前記第1層上に更に低
融点合金よシ成る第2層を形成せしめる段階と、前記第
2層を接合面として被接合合金を対面接触し加圧、加熱
により拡散接合せしめる段階と、を有して成ることを特
徴とする耐熱超合金の拡散接合方法。 2、前記低融点合金より成る第2層はNi基にB。 St 、 A l e T I t F”等を含有し、
溶融開始温度が前記母材より200〜250C低(10
00。 〜JO501Z’の範囲にアリ、合金層形成時の希釈率
は48%以下である特許請求の範囲の第1項に記載の耐
熱超合金の拡散接合方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP10685582A JPS58224086A (ja) | 1982-06-23 | 1982-06-23 | 耐熱超合金の拡散接合方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP10685582A JPS58224086A (ja) | 1982-06-23 | 1982-06-23 | 耐熱超合金の拡散接合方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS58224086A true JPS58224086A (ja) | 1983-12-26 |
JPH0147279B2 JPH0147279B2 (ja) | 1989-10-13 |
Family
ID=14444203
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP10685582A Granted JPS58224086A (ja) | 1982-06-23 | 1982-06-23 | 耐熱超合金の拡散接合方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS58224086A (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS60166183A (ja) * | 1984-02-06 | 1985-08-29 | Taiho Kogyo Co Ltd | 摺動材料とその製造方法 |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3678570A (en) * | 1971-04-01 | 1972-07-25 | United Aircraft Corp | Diffusion bonding utilizing transient liquid phase |
JPS4913060A (ja) * | 1972-03-20 | 1974-02-05 | ||
JPS4932692A (ja) * | 1972-07-20 | 1974-03-25 | ||
JPS5033027A (ja) * | 1973-07-31 | 1975-03-31 | ||
JPS5277854A (en) * | 1975-12-19 | 1977-06-30 | United Technologies Corp | Construct made by diffusion joining |
-
1982
- 1982-06-23 JP JP10685582A patent/JPS58224086A/ja active Granted
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3678570A (en) * | 1971-04-01 | 1972-07-25 | United Aircraft Corp | Diffusion bonding utilizing transient liquid phase |
JPS4913060A (ja) * | 1972-03-20 | 1974-02-05 | ||
JPS4932692A (ja) * | 1972-07-20 | 1974-03-25 | ||
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JPS5277854A (en) * | 1975-12-19 | 1977-06-30 | United Technologies Corp | Construct made by diffusion joining |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS60166183A (ja) * | 1984-02-06 | 1985-08-29 | Taiho Kogyo Co Ltd | 摺動材料とその製造方法 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH0147279B2 (ja) | 1989-10-13 |
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