JPS5893586A - 耐熱合金の接合法 - Google Patents

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Ｎｉ基およびＣＯ基基金合金固相接合する方法
に係シ、特に接合面間にインサート材として、Ｂｅ５ｉ
？含むＮｉ系あるいはＣＯＯ合金の溶湯急冷箔をはさみ
加熱し、インサート材の融点以下で圧力を加え、インサ
ート材を押し出すことを特徴心継手効率のすぐれた固相
複合法に関する。

最近ガスタービンは効率向上を目的に運転温度が年々上
昇している。これに対処するため、材料の開発と冷却構
造の研究が盛んとなっている。しかし、材料の開発は既
に頭打ちの傾向にあシ、今後の高温化に対しては、冷却
構造の研究によらねばならない。従って、冷却構造は年
々複雑化してきて゛いる。これらのガスタービン翼は一
般には精密鋳造法で製造されるため、冷却孔は鋳造後加
工によって孔開けを行う場合と、鋳造時にセラミックス
中子法により、孔開けを行う場合がある。しかし、この
場合、冷却構造が単純な場合のみに適しているが、冷却
構造が複雑な場合、あるいはタービン翼が一方向材、単
結晶材の様に、凝固時間が長くなると、精密鋳造−法で
は孔開けが困難となる。

より複雑な冷却翼を得るには、分割精密鋳造後に拡散接
合によって一体化製造する接合法がある。

拡散接合の中では液相拡散接合と同相拡散接合が主流と
なっている。

液相拡散接合は、ＴＬＰ接゛接法合法Ｔｒａｎｓｉｅｎ
ｔｌｉｑｕｉｄ　ｐｈａｓｅ　Ｂｏｎｄｉｎｇ　）やＡ
Ｄ接合法（Ａｃｔｉｖａｔｅｄ　１）ｉｆｆｕｓｉｏｎ
　Ｂｏｎｄｉｎｇ　）が代表的である。ＴＬＰ接合法は
、ポロン（Ｂ）を含んだニッケル（Ｎｉ）あるいはコバ
ルト（ＣＯ）合金の薄板をインサート材として用い、母
材融点以下に加熱し、。インサート材を溶融後一定保持
する。

全終了する。ＡＤ接合法はインサート材としてＢを含ん
だＮｉ合金あるいはＣＯ合金の粉末を用いるもので接合
プロセ、スはＴＬＰ接合法と同一である。

前記の接合法はインサート材にＢｅ多量に含んだＮｉ合
金あるいはＣＯ合金を用いるため、接合中にＢが母材中
へ拡散し、母材の粒界にポライド（Ｂの金属間化合物）
として偏析したり、拡散不十分な場合は接合部に多量の
Ｂが残り、母材、接合部の高温強度を低下させる欠点が
ある。

一方、同相接合１４％インサート材を用いずに高温、高
真空、高応力下で母材と母材を接合する方法である。し
かし、母材が耐蝋超合金であるため高温、高応力下でも
変形が困難であり、表面の加工状態をいかに高殉度にし
ても、健全な接合部を得るのは困難である等の欠点があ
る。

本発明の目的は前記した欠点を改善しようとするもので
、インサート材としてはＢ、ｓｉを含むＮｉ系もしくは
Ｃｏ基合金の溶湯急冷箔をはさみ加熱しインサート材の
融点以下で圧力を加え、インサート材を押し出すことに
より継手効率のすぐれた耐熱合金の固相接合法を提供す
ることにある。

ＮｉあるいはＣＯ−にＢやＢｉが添加されると融合が低
下する。そのためＮｉ基合金やＣｏ基合金の固相接合に
はＢやＳｉを含んだＮｉやＣＯ合金のインサート材を接
合面間にはさみ加熱する方法が一般に採用されている。

しかし、この場合ＢやＳｉは接合面部に残り、母材の高
温特性を低下されるのが最大の欠点である。したがって
本発明法では上記インサート材をはさんで加熱した後、
インサート材の融点以下で圧力を加え押し出すことによ
シ、有害なり、ｓｉを含んだインサート材を母材の外へ
排除してしまうものである。わずかに残留したインサー
ト材はその後拡散により均一化する。従来の方法に比較
し、均一化時間が短力）＜また圧力をかけて押し出すの
で接合面の加工精度が悪くても良好な継手部が得られる
。継手部はを１とんど母材成分と同じになることまたミ
クロ欠陥は押しつぶされることから継手効率にもすぐれ
る。

また本発明法でのインプート材は溶湯急冷法で製造され
るため、結晶粒が非常に微細で固相接合性がよく、可撓
性に富む等の特長を有する。

Ｌ　ＢとＳｉを含んだインサート材は溶湯急冷後は非晶
質となっており、これを接合面にはさんで加熱すると５
００〜９００Ｃで結晶化する。この時にインサート材は
著しく変形しやすくなる。

従って接合が容易になると同時に、小さな加圧力で容易
にインサート材は排除され、健全な接合部が得られる。

第１表に示す成分について双ロール法にょる溶湯急冷法
により約８０μの箔を製造しインサート材とした。扁１
〜７は本発明材でインサート材部して接合面にはさんで
後加熱し、インサートの融点以下で加圧する方法で接合
したもので扁８は比較材で加圧なしのものである。

溶湯急冷法は双ロール法と片ロール法とを比較したが、
表面状況は双ロール法が両表面において平滑度がすぐれ
ていたので以下の実験には双ロール法によシ得た箔を用
いた。母材としては表２に示す動翼材、静翼材を用いた
。動翼材に対しては４１〜６及び４８のインサート材を
用い、静翼材に対しては、屋３□、４．７．８を用いた
。

動翼材、静翼材いずれの場合もｓ１〜７のインサート材
を用いたものは第１図に示す方法で加圧した。インサー
ト材をはさんだ後Ｃｏ系は４００〜９０００間テ又Ｎ　
ｉ系Ｈ’５００〜９００　ｃ間テュつくシ加熱した後、
インサート材の融点以下で加圧しインサート材を接合面
より排除した。インサート材排除するための加圧力は約
０．００１〜０．０１Ｋｏ／ｍ”でその時の温度はＣｏ
系で約１０５００〜１１００Ｃ１Ｎｉ系で９５０’−１
０５００とした。時間は約０．１〜５秒の間で行った。

尚、比較材の慮８は１１５０Ｃで２ｈ保持し、加圧はし
ガかった。

いずれの場合もＡｒ＋Ｈｔ雰囲気下の条件を選んで行っ
た。

その後、全ての試料は１１００〜１２００ｔｌｌ’間で
拡散処理を施したが、＆１〜７の本発明材はインサート
材部がほとんどないため約１〜２時間の加熱拡散処理で
良好な接合部が得られたのに対し、扁８の比較材は約２
０ｈの、２ＪＯ熱拡散処理時間を必要とした。

接合部材から接合面が中心部となるように°採取した試
験材の９８２０クリープ破断特性は本発明材では特に延
性の点ですぐれ、総合的に評価すると母材特性に比較し
、９０〜１００％の特性を示し、比較材は７０％の特性
を示した。　　゛本発明によれば耐熱合金の固相接合金
において接合面間にインサート材として、溶湯急冷法で
裏門し九Ｂ、ｓｉを含むＮｉ系あるいはＣＯ系合金の箔
を使用し、加熱後、インサート材の融点以下で押し出す
ので、継手効率のすぐれた固相接合法を提供することが
できる。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、ＣＯ基およびＮｉ基合金部材の接合面間にイ下でイ
   ンサート材を押し出して接合せしめる方法において、上
   記゛インサート材はＣＯＯ合金に対しては８２〜１０重
   量％及びＳｉ３〜２５重量％の少なくとも一方を含み、
   またＮｉ基合金に対しては８２〜２０重量％及びＳｉ３
   〜５５重量％の少なくとも一方を含む合金箔からなるこ
   とを特徴とすゐ耐熱合金の接合法。 ２、特許請求の範囲第１項において、前記インサート材
   は、母材合金成分に８２，５に４．５％、Ｓ、ｉ３．５
   〜５．５％を含有した箔からなる耐熱合金の接合法。　
   　　　　　　　　　　。 ３、特許請求の範囲第１項又は２項においてインサート
   材は溶湯急冷法で對造された箔である耐熱合金の接合法
   。 ４、特許請求の範囲第１項〜第３項のいずれかに記載の
   前記インサート材は、Ｎｉ基の場合は重量でＣ０，０１
   〜１％、Ｃｎ１〜３０％、Ｔｉｏ、ｏｔ〜１０％、ＡＡ
   ｏ、０１〜１５％と、ＭＯｏ、１〜１０％、Ｃ０１〜３
   ０％、Ｗｏ、１〜１０％、Ｔａ００１〜７％、Ｈｆ　０
   ．１〜７％゛の一種以上とを含む、Ｎｉ基合金からなり
   、ＣＯ基の場合は重量で、ＣＯ２０１〜６％、Ｃ０１〜
   ３５％と、Ｎｉ１〜３０％、Ｗ１〜１５％、Ｔ　ｒ　ｏ
   、　１〜５％、ＹＯ１１〜５％の一種以上とを含むＣＯ
   Ｏ合金からなる特徴とする耐熱合金の接合法。