JPS59194001A - 遠心圧送機のタ−ビン - Google Patents

遠心圧送機のタ−ビン

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JPS59194001A
JPS59194001A JP7052983A JP7052983A JPS59194001A JP S59194001 A JPS59194001 A JP S59194001A JP 7052983 A JP7052983 A JP 7052983A JP 7052983 A JP7052983 A JP 7052983A JP S59194001 A JPS59194001 A JP S59194001A
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JP
Japan
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turbine
diffusion layer
thickness
test
test piece
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JP7052983A
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Yukio Yamamoto
幸男 山本
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Mazda Motor Corp
Original Assignee
Mazda Motor Corp
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Publication date
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01DNON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D5/00Blades; Blade-carrying members; Heating, heat-insulating, cooling or antivibration means on the blades or the members
    • F01D5/12Blades
    • F01D5/28Selecting particular materials; Particular measures relating thereto; Measures against erosion or corrosion
    • F01D5/284Selection of ceramic materials

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)
  • Turbine Rotor Nozzle Sealing (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】 (産業上の利用分野) この発明は自動車用ターボチャージャ等の遠心圧送機の
タービンに関するものである。
(従来技術) 例えは、自動車用ターボチャージャのタービンハエンジ
ンの排気ガスにより回転されるため耐熱性が要求される
とともに、耐酸化性、耐食性も要求され、従来のものと
しては、耐熱性に優れたNi基合金でタービンを形成し
、この表面全体にA。
パック処理を施して、耐酸化性、耐食性に優れたAl拡
散層を全体(こ均一な厚さで形成してなるものがある。
しかしながら、Al拡散層は耐酸化性、耐食性に優れる
反面、耐熱性に劣るため、このような構造のタービンで
は、高出力エンジン番こ使用した場合、次に述べる理由
により十分な耐久性が得られないという間頭があっ1こ
。すなわち、タービンに要求さ2″1.る耐熱性、耐酸
化性および耐食性の程度は、タービンの各部分によって
異なり、上記のようにA、拡散層がタービアの表面全体
(こ均一の厚さで形成される場合、A、拡散層の厚さは
硫化腐食などの腐食作用が最も厳しい部分番こ対応して
設定される必要があるが、このような方法では、逆に、
熱負荷の厳しい部分においては厚いAI!拡散層のため
に高温強度が不足して耐久性が悪くなるという問題があ
り、この問題は特に排気ガス温瓜が7000°C以上と
なる高出力エンジンにおいて顕著であった。
(発明の目的) 本発明はかかる従来の問題点に鑑みてなされたものであ
って、部分的にA、l拡散層の厚さを変えることにより
、高い耐熱性を保持しつつ、耐酸化性、耐食性を大幅に
向上させ、全体として極めて耐久性に優れる遠心圧送機
のタービンを提供するものである。
(発明の構成) 本発明のタービンは、ロータ番こ回転中心から略放射方
向Oこ延びる多数のタービンブレードが配設されてなる
Ni基基金金製タービンにおいて、該タービンの表面全
体にAl拡散層が形成され、該Al拡散層の厚さは、タ
ービンの回転中心から離れたタービンブレードの先端部
においては20〜グ0μとされ、かつ、その他の部分に
おいては60〜750μとされたものである。
(実施例) 以下、本発明の実施例を図面に基いて説明する。
本発明に係るタービンを第1図および第2図に示し、タ
ービン1は自動車用ターボチア−ジャのものであって、
ロータ21こ、回転中心Aから略放射状に延びる多数の
タービンブレード3・・を配設して形成され、ロータ2
の底面4にはタービンシャフト(図示省略)が接合され
る。
タービン1はNi基基金金製、表面全体に粉末法による
Al拡散処理(Alパック処理)を施して、Al拡散層
が形成されている。上記N】基合金の化学成分は例えば
第1表に示すようなものである。
第  /  表      (重量%)また、A、拡散
層の厚さは、回転中心Aから離れたタービンブレード乙
の先端部6a(/点鎖線円内)において、20〜グ0μ
とされ、その他の部分においてSθ〜/6θμとされて
いる。なお、A、拡散層の厚さの限定理由は以下に列挙
するとおりである。
(1)  タービン1の母材であるNi基合金は排気ガ
ス温度が70000以上になると高温強度が低下する。
(2)  タービン1の腐食は、排気ガス中に含まれる
Na2SO4、NaC1などがタービン1の表面にイ」
着して起こるが、Na2SO4は排気ガス温度か700
°C以上で多量に生成される。
(3)  Na2SO4による硫化腐食は200〜20
0°Cか最も進行し、700066以上ではあまり進行
しな0゛。
(4)  Na2504、NaC1は700000位で
は蒸気化しているが、70θ00Cよりも低いと液化す
る。
(5)υF気ガスの流れは、第2図において矢ffBて
示すように、タービン1の円1安方向から各々タービン
ブレード6.6間を通って方向を変え、タービン1の軸
心方向へ流れ、流速はタービンブレード乙の先端部6a
において最も速い。
(6)排気ガスの温度はタービンブレード6の先端部6
aにおいて最も高く、以後排気ガスの熱仕事番こより、
流れるにしたがって順次低下する。
例えは、排気ガスにより上記先端部6aが100θ0C
位になると、排気ガスの流れ方向が変わるタービンブレ
ード乙の基部6b(2点鎖線国内)においてはどθθ〜
200°Ciこなる。
(7)  Al拡散層は耐酸化性、耐食性に帰れる反面
、嗣ヅ14(件1こ劣る。
したか−、て、ターヒップレード乙の先端部6aは排気
ガス流速が速く温度が高いためにNa2SO4、NaC
1が伺イ”′1[7にくいが、最も熱負荷か厳しく、タ
ービン1の両速回転時には強い遠心力が作用するので高
41.(引1J1<強度が要求される部分てあり、−力
、ターヒップレード乙の基部6bは排気ガス流が変向し
で流速が遅く、温度か低いためにNa 2504、Na
(4+か44着しやすく、しかも排気カス温度が100
0°C以jl lこなる高出力エンジンにおいては最も
(流化j1?1食作用が厳しい部分である。しかして、
タービンブレード乙の先端部’6ao)Ae拡赦層の厚
さは、高温強度の低下をできるたけ抑えるfこめ、耐酸
化性に効果のある範囲内で薄くする必要があリ、20〜
グ0μとする。すなわち1.!0μ以下では、長時間十
分な耐酸化性を得ることができずまた、Al拡散処理を
施す上でA、拡散層を均一に表面に形成することが困難
である。一方、グθμ以上では、タービンブレード先端
部6aの高温強度を良好に保つことができないからであ
る。ま1こ、タービン1の上記先端部6a以外の他の部
分は、該先端部6aに比較して厚さが厚くて高温強度が
十分であるため、′この部分のAl拡散層の厚さはター
ビンブレード3の基部3bに要求される厚さに対応して
、60〜/、50μとする。すなわち1.50μ以下で
は、硫化腐食作用に対する耐食性を良好に保つことがで
きない。一方、760μ以上では、耐食性および耐酸化
性に対する効果がほぼ飽和してしまいこれ以上のAl拡
散層を狐成することは経済的にも不利である。
続いて、上記タービン1の耐熱性、耐酸化性および耐食
性についての特性を調べるため、以下の試験を行なっ1
こ。
この試験は最も熱負荷が厳しいタービンブレード6の先
端部3alこおける高温引張強さを調べるためのもので
、以下のような試験片/〜3を作製し、Ar雰囲気中に
おいて、これらの試験片に雰囲気温度を変化させながら
引張力を加えたときの試験片の引張強さを測定した。
試験片/・・第1表と同じ化学成分のNi基合金からな
る幅/ 0mm、長さグ0mm、厚さ/、0mmの板 試験片2・・試験片/の表面全体番こ厚さ!θ〜グ0μ
の、J拡散層が形成されたもの 試験片3・・−試験片/の表面全体に厚さ100〜/、
2θ/I (7) A l拡散層が形成されたもの試験
結果を第3図番こ示し、この試験結果より、Al拡散層
が形成されない場合(試験片/)が最も耐熱性に優れ、
Al拡散層が20〜グθμの厚さて形成された場合(試
験片2)はこれより若干劣るもののほぼ同様の耐熱性が
得られ、また、A。
拡散層が700〜/−70μの厚さになると(試験片3
)、耐熱性が低下し過ぎて好ましくないことが判明した
耐酸化性試験 以下のような試験片ダ〜りを作製し、大気中において、
これらの試験片を第7図に示すように、106θ0Cに
加熱して、20°Cに空冷する熱サイクル(/4時間で
/サイクル)を繰返し、このときの試験片の重塁変化を
測定した。
試1験片り・・・第1表と同じ化学成分のNi基合金か
らなる幅、2Q mm、長さ20m印、厚さj mmの
板 試験片5・・・試験片グの表面全体に厚さ2θμのA、
拡散層が形成されたもの 試験片乙・・・試験片りの表面全体に厚さ3θμのAl
拡散層が形成され1こもの 試験片7・・・試験片グの表面全体Gこ厚さグθμのA
7j拡散層が形成されたもの 試験片♂・・試験片りの表面全体lと厚さ/θ0μのA
l拡散層が形成されたもの 試験片2・・試験片りの表面全体に厚さ760μのAl
拡散層が形成されたもの 試験結果を椰j図に示し、この試験結果より、A、l拡
散層を形成しない場合(試験片グ)は、酸化りこよる重
量ガ9加が太き(て面J酸化性か悪く、Al拡散層を、
2θμ以上の厚さで形成すれば(試験片6〜5?)、十
分な耐酸化性が得られることが!PJ明した。ま1こ、
Al拡散層が76θμの場合には、安定した十分な耐酸
化性を有する。なお、第5図において試験片グの重量が
途中から減少しているのは、酸化されたものが剥離した
ためである。
耐硫化腐食性試1険 この試IIAは最も腐食作用が厳しい夕〜ビンブレード
3の基部3bにおける耐硫化腐食性を調べるためのもの
で、重量比テN a 2 S 04gθ%トNaCz2
0%を混合して溶融塩を作り、これを以下のような試験
片の表面全体に塗付しく / Omg / cm2 )
、この試験片を大気中においてgoooc、yoooc
、7000°C(7)各温度で加熱して、そのと!AZ
Al拡散層食(硫化1肘食)して、該浸食が母材である
Ni基合金番こまで達するまでの時間(腐食時間)を、
Al拡散層の厚さを変化させて測定した。なお、この測
定方法は、腐食作用を起こすS成分がJU材まで達した
時間を測定する。
試験片・第1表と同じ化学成分のNi基合金からなる幅
!θmm、長さ2Q mm、厚さJ mmの板 試験結果を第3図に示し、この試験結果より、腐食時間
の許容範囲はほぼ200時間以上であるが、goo〜5
?00°Ciこおいては最低50μ位の厚さでAl拡t
FIEiを形成する必要があり、一方、7000°C位
になるとAJ拡散層が薄くても効果があることが判明し
1こ。
以上の結果から、タービン1の表面に形成するAl拡散
層の厚さは、上述した限定範囲で設定すれは、耐熱性を
保持しつつ、十分な耐酸化性、耐食性を(液保すること
ができる。
なお、本発明に係るタービンは、上述の自動車用ターホ
チャージャ用のほか、ガスタービン用および蒸気タービ
ン用など、他の遠心圧送機用にも適用することができる
(発明の効果) 以上詳述し1こように、本発明は熱負荷の厳しいタービ
ンブレードの先端部にA、l拡散層か、20〜り0μの
厚さで形成され、その他の部分にAl拡散層が50〜/
 J Opの厚さて形成されているので、面]熱性、面
111i!2化性および耐食性に極めて優れ、全体とし
て耐久性に極めて優れ1こタービンを提供することがて
きる。特に、自動車用クーポチャーレヤのターヒフとし
て適用すれは、高排気ガス温度(10θθQC以上)お
よび高速回転での使用に嗣え得る1こめ、自動車のエン
ジンを高出力とすることができる。
【図面の簡単な説明】
図面は本発明の実施態様を例示し、第1図は自動車用タ
ーボチャージャのターヒフの平面図、第2図は第1図に
おけるII−II線に沿った同断面出、第3図は同高温
引張強さ試験の結果を示す線図、第7図は目金1酸化性
試験の熱サイクルを示す線図、第5図は同試験結果を示
す線図、第4図は同耐硫化腐食性試1倹の結果を示す線
図である。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)  ロータに回転中心から略放射方回に延びる多
    数のタービンブレードが配設されてなるNi基会合金製
    タービンにおいて、表面全体にAJ拡散層が形成され、
    該Al拡散層の厚さが、回転中心から離れんタービンブ
    レードの先端部において!θ〜グθμどされ、かつその
    他の部分において60〜760μとされていることを特
    徴とする遠心圧送機のタービン。
JP7052983A 1983-04-20 1983-04-20 遠心圧送機のタ−ビン Granted JPS59194001A (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP7052983A JPS59194001A (ja) 1983-04-20 1983-04-20 遠心圧送機のタ−ビン

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Application Number Priority Date Filing Date Title
JP7052983A JPS59194001A (ja) 1983-04-20 1983-04-20 遠心圧送機のタ−ビン

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPS59194001A true JPS59194001A (ja) 1984-11-02
JPH0452362B2 JPH0452362B2 (ja) 1992-08-21

Family

ID=13434146

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Application Number Title Priority Date Filing Date
JP7052983A Granted JPS59194001A (ja) 1983-04-20 1983-04-20 遠心圧送機のタ−ビン

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JP (1) JPS59194001A (ja)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9429412B2 (en) 2012-01-20 2016-08-30 Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. Hole-shape measuring apparatus and hole-shape measuring method

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9429412B2 (en) 2012-01-20 2016-08-30 Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. Hole-shape measuring apparatus and hole-shape measuring method

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JPH0452362B2 (ja) 1992-08-21

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