JPS595550B2 - セラミツクロ−タ−及びその製造法 - Google Patents
セラミツクロ−タ−及びその製造法Info
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- JPS595550B2 JPS595550B2 JP55162706A JP16270680A JPS595550B2 JP S595550 B2 JPS595550 B2 JP S595550B2 JP 55162706 A JP55162706 A JP 55162706A JP 16270680 A JP16270680 A JP 16270680A JP S595550 B2 JPS595550 B2 JP S595550B2
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- Japan
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- wing
- ceramic
- blade
- rotor
- blade support
- Prior art date
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Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B28—WORKING CEMENT, CLAY, OR STONE
- B28B—SHAPING CLAY OR OTHER CERAMIC COMPOSITIONS; SHAPING SLAG; SHAPING MIXTURES CONTAINING CEMENTITIOUS MATERIAL, e.g. PLASTER
- B28B1/00—Producing shaped prefabricated articles from the material
- B28B1/002—Producing shaped prefabricated articles from the material assembled from preformed elements
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
- F01D5/00—Blades; Blade-carrying members; Heating, heat-insulating, cooling or antivibration means on the blades or the members
- F01D5/02—Blade-carrying members, e.g. rotors
- F01D5/025—Fixing blade carrying members on shafts
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
- F01D5/00—Blades; Blade-carrying members; Heating, heat-insulating, cooling or antivibration means on the blades or the members
- F01D5/12—Blades
- F01D5/28—Selecting particular materials; Particular measures relating thereto; Measures against erosion or corrosion
- F01D5/284—Selection of ceramic materials
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P40/00—Technologies relating to the processing of minerals
- Y02P40/60—Production of ceramic materials or ceramic elements, e.g. substitution of clay or shale by alternative raw materials, e.g. ashes
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- Mechanical Engineering (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Ceramic Engineering (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Turbine Rotor Nozzle Sealing (AREA)
- Ceramic Products (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は高温における機械特性０こ優れた翼支持部と耐
熱性に優れた翼部とを焼結により一体構造に接合して成
るセラミックローター及びその製造法に関するものであ
る。
熱性に優れた翼部とを焼結により一体構造に接合して成
るセラミックローター及びその製造法に関するものであ
る。
近年、省エネルギーの見地から、タービン、エンジン等
の作動温度を高くすることによりエンジン効率の向上を
計る試みが研究されている。
の作動温度を高くすることによりエンジン効率の向上を
計る試みが研究されている。
この場合、エンジンの作動温度は１１００℃以上の高温
に達するためタービンロークーには優れた耐熱性が要求
される。
に達するためタービンロークーには優れた耐熱性が要求
される。
さらにタービンローターは３０．０００〜２６０．ＯＯ
ＯＲＰＭの高速回転をするため高温における引張応力が
加わり特番こ翼支持部においては、大きな力が加わるた
めローターに用いる材料としては、高温強度に優れた材
料が特に必要とされる。
ＯＲＰＭの高速回転をするため高温における引張応力が
加わり特番こ翼支持部においては、大きな力が加わるた
めローターに用いる材料としては、高温強度に優れた材
料が特に必要とされる。
従来、タービンローターにはＮｉ、Ｃｏ基を中心とする
耐熱金属が用いられていたが、現状の耐熱金属では１１
００℃以上の高温に長時間耐えることが困難でしかもこ
れらの金属は資源的にも制約があるため、価格も極めて
高く、従って、これらの耐熱金属に代る材料としてＳｉ
３Ｎ４、サイアロン、ＳｉＣで代表される高温特性に優
れたセラミック材料が検討されている。
耐熱金属が用いられていたが、現状の耐熱金属では１１
００℃以上の高温に長時間耐えることが困難でしかもこ
れらの金属は資源的にも制約があるため、価格も極めて
高く、従って、これらの耐熱金属に代る材料としてＳｉ
３Ｎ４、サイアロン、ＳｉＣで代表される高温特性に優
れたセラミック材料が検討されている。
このようなセラミック材料を用いたタービンローターの
製法としては例えば （１）外周０こ溝を設けた翼支持部をホットプレスのＳ
ｉ３Ｎ４で形成し、一方三次元的に複雑な形状を有する
翼部をＳｉ粉末を用いて射出成形により成形し、次いで
窒化焼成することにより、反応焼結型のＳｉ３Ｎ４製の
翼部を形成する。
製法としては例えば （１）外周０こ溝を設けた翼支持部をホットプレスのＳ
ｉ３Ｎ４で形成し、一方三次元的に複雑な形状を有する
翼部をＳｉ粉末を用いて射出成形により成形し、次いで
窒化焼成することにより、反応焼結型のＳｉ３Ｎ４製の
翼部を形成する。
そして得られたホットプレスの５ｉａＮ４製翼支持部の
溝に、反応焼結のＳｉ３Ｎ４製翼部を一つ一つ嵌め合せ
た後、ホットプレス又は、熱間等圧プレス処理【こよっ
て両者を一体に接合する方法（２）前記方法で得られた
ホットプレスＳｉ３Ｎ４製翼支持部の溝と反応焼結５ｔ
３Ｎ４製翼部の接合面に金属ケイ素を鋳込むことにより
、翼支持部と翼部の間ζこ中間層を形成し、これらを組
合せて窒化焼成することにより、中間層の金属ケイ素を
Ｓ ｌ ３ Ｎ４に転化し一体に接合する方法（３）Ｓ
ｉ３Ｎ４又はＳｉＣ又は金属Ｓｉを原料として射出成形
により、翼部と翼支持部を一体Ｑこ成形した後、Ｓｉ３
Ｎ＋又はＳｉＣの場合は不活性雰囲気中、金属Ｓｉの場
合は窒素雰囲気中で焼成する方法などが用いられていた
。
溝に、反応焼結のＳｉ３Ｎ４製翼部を一つ一つ嵌め合せ
た後、ホットプレス又は、熱間等圧プレス処理【こよっ
て両者を一体に接合する方法（２）前記方法で得られた
ホットプレスＳｉ３Ｎ４製翼支持部の溝と反応焼結５ｔ
３Ｎ４製翼部の接合面に金属ケイ素を鋳込むことにより
、翼支持部と翼部の間ζこ中間層を形成し、これらを組
合せて窒化焼成することにより、中間層の金属ケイ素を
Ｓ ｌ ３ Ｎ４に転化し一体に接合する方法（３）Ｓ
ｉ３Ｎ４又はＳｉＣ又は金属Ｓｉを原料として射出成形
により、翼部と翼支持部を一体Ｑこ成形した後、Ｓｉ３
Ｎ＋又はＳｉＣの場合は不活性雰囲気中、金属Ｓｉの場
合は窒素雰囲気中で焼成する方法などが用いられていた
。
しかしながら、（１）の方法によるものは、翼支持部の
製造及び翼部と翼支持部の接合にホットプレスを用いて
いるため特殊な設備を必要とし、量産も困難なため、経
済的に極めて高価になる欠点があり、（２）の方法によ
るものは、翼支持部の製法がホットプレスを用いている
ため経済的に高価ｌこなる他、ホットプレスＳｉ３Ｎ４
と反応焼結５ｉａＮ４という異質の材料を接合するため
接合面の強度が不充分である等の欠点があり、（３）の
方法Ｑこよるものは、緻密で高強度の翼支持部を作るこ
とが困難でありまた、翼支持部と翼部とで肉厚の差が大
きい場合脱脂工程中Ｏこキレツを生ずるなど製品の歩留
りが悪く結果的に高価になる特の欠点があった。
製造及び翼部と翼支持部の接合にホットプレスを用いて
いるため特殊な設備を必要とし、量産も困難なため、経
済的に極めて高価になる欠点があり、（２）の方法によ
るものは、翼支持部の製法がホットプレスを用いている
ため経済的に高価ｌこなる他、ホットプレスＳｉ３Ｎ４
と反応焼結５ｉａＮ４という異質の材料を接合するため
接合面の強度が不充分である等の欠点があり、（３）の
方法Ｑこよるものは、緻密で高強度の翼支持部を作るこ
とが困難でありまた、翼支持部と翼部とで肉厚の差が大
きい場合脱脂工程中Ｏこキレツを生ずるなど製品の歩留
りが悪く結果的に高価になる特の欠点があった。
本発明は、これらの欠点を解決するためになされたもの
で、経済的に安価な常圧焼結セラミックによるセラミッ
クローターおよびその製法であり、セラミック粉末１０
０部に常圧焼結における緻密化助剤０．１〜２０部加え
て混合物を調製し、該混合物を用いて射出成形又は鋳込
成形により翼部を一体成形するとともに前記混合物を金
型成形した後等方圧縮し、焼結後の密度が前記翼部より
も大きい翼支持部を成形し、好ましくは、接合面を機械
加工し、その接合面にセラミックペーストを塗布して翼
支持部の中心軸と翼部の背面が構成する平面との交点と
ブレード間の中心線が翼支持部の中心軸に対して作る曲
面とを結ぶ線上において、前記交点から接合面までの距
離をｄｌ、前記接合面から前記曲線までの距離をｄ２と
した時ｄ１≧ｄ２であり、かつ翼支持部が翼部前面に露
出しないように常圧焼結により画成形体を一体構造に接
合することを特徴とするセラミックローター及びその製
法に関するものである。
で、経済的に安価な常圧焼結セラミックによるセラミッ
クローターおよびその製法であり、セラミック粉末１０
０部に常圧焼結における緻密化助剤０．１〜２０部加え
て混合物を調製し、該混合物を用いて射出成形又は鋳込
成形により翼部を一体成形するとともに前記混合物を金
型成形した後等方圧縮し、焼結後の密度が前記翼部より
も大きい翼支持部を成形し、好ましくは、接合面を機械
加工し、その接合面にセラミックペーストを塗布して翼
支持部の中心軸と翼部の背面が構成する平面との交点と
ブレード間の中心線が翼支持部の中心軸に対して作る曲
面とを結ぶ線上において、前記交点から接合面までの距
離をｄｌ、前記接合面から前記曲線までの距離をｄ２と
した時ｄ１≧ｄ２であり、かつ翼支持部が翼部前面に露
出しないように常圧焼結により画成形体を一体構造に接
合することを特徴とするセラミックローター及びその製
法に関するものである。
エンジン用のローターとして過給機用ローター、ガスタ
ービンエンジン用ローター等があるが、いずれのロータ
ーにおいても翼支持部には翼部よりもはるかに大きな引
張応力がかかるため、より高い高温強度が要求される。
ービンエンジン用ローター等があるが、いずれのロータ
ーにおいても翼支持部には翼部よりもはるかに大きな引
張応力がかかるため、より高い高温強度が要求される。
一方、翼部は翼支持部よりも応力は小さいものの高温ガ
スが通過するため優れた耐熱性、耐熱衝撃性及び耐高温
腐食性が要求される。
スが通過するため優れた耐熱性、耐熱衝撃性及び耐高温
腐食性が要求される。
本発明の目的とする所はセラミックローターの翼部、翼
支持部に要求されるこれらの特性に応じて、最も適した
材料の組合せで、しかも、経済的に安価にローターを製
造することにある。
支持部に要求されるこれらの特性に応じて、最も適した
材料の組合せで、しかも、経済的に安価にローターを製
造することにある。
なお、本発明においては、翼支持部とは第１図の１で示
す部分に相当し、セラミックローターがラジアルタービ
ンの場合は、シャフトに相当する。
す部分に相当し、セラミックローターがラジアルタービ
ンの場合は、シャフトに相当する。
また、本発明に係る距離ｄ１＋ ｄ２とは第１図に示す
翼部２と、シャフト部１ａを接合した一体構造のセラミ
ックローターにおいて、ローターの中心軸４と翼部の背
面３が構成する平面との交点５とブレード間の中心線が
ローターの中心軸４に対して作る曲面７とを結ぶ線上を
こおける交点５から接合面６までの距離をｄｌ、接合面
から前記曲面７までの距離をｄ２と定義したものであり
、以下ｄ１を翼支持部１の肉厚、ｄ２を翼部２の肉厚と
呼ぶ。
翼部２と、シャフト部１ａを接合した一体構造のセラミ
ックローターにおいて、ローターの中心軸４と翼部の背
面３が構成する平面との交点５とブレード間の中心線が
ローターの中心軸４に対して作る曲面７とを結ぶ線上を
こおける交点５から接合面６までの距離をｄｌ、接合面
から前記曲面７までの距離をｄ２と定義したものであり
、以下ｄ１を翼支持部１の肉厚、ｄ２を翼部２の肉厚と
呼ぶ。
なお８は翼部前面を示す。
以下本発明の詳細な説明する。
本発明によるセラミックローターの翼支持部１はＳｉ３
Ｎ４又はＳｉＣ材料から成り、かつ、翼部２よりも密度
及び肉厚が太きいため、高温における強度に優れており
、従って、ロークーが高速回転した場合に、翼支持部１
にかかる大きな引張応力にも充分耐えられるものである
。
Ｎ４又はＳｉＣ材料から成り、かつ、翼部２よりも密度
及び肉厚が太きいため、高温における強度に優れており
、従って、ロークーが高速回転した場合に、翼支持部１
にかかる大きな引張応力にも充分耐えられるものである
。
これに対し、翼部２は、肉厚で三次元的に複雑な形状を
した５ｔ３Ｎいサイアロン又はＳｉＣより成り、翼支持
部１よりは高温にさらされるものの応力が小さいため射
出成形又は鋳込成形による常圧焼結体で充分耐えられる
ものである。
した５ｔ３Ｎいサイアロン又はＳｉＣより成り、翼支持
部１よりは高温にさらされるものの応力が小さいため射
出成形又は鋳込成形による常圧焼結体で充分耐えられる
ものである。
さらに、本発明によるセラミックローターは翼部２及び
翼支持部１が共に密度８０％以上の常圧焼結体であり、
接合ペーストも高温特性に優れた好ましくは同種の材料
を用いるため、接合部での反応が充分に行なわれており
、従って接合強度が極めて太きいものである。
翼支持部１が共に密度８０％以上の常圧焼結体であり、
接合ペーストも高温特性に優れた好ましくは同種の材料
を用いるため、接合部での反応が充分に行なわれており
、従って接合強度が極めて太きいものである。
本発明のセラミックローターは翼支持部１の肉厚ｄ１と
翼部２の肉厚ｄ２をｄ１≧ｄ２とすることによりロータ
ーの高速回転による大きな引張応力に翼支持部１が十分
耐えることができる。
翼部２の肉厚ｄ２をｄ１≧ｄ２とすることによりロータ
ーの高速回転による大きな引張応力に翼支持部１が十分
耐えることができる。
また、本発明のセラミックローターの翼部２と翼支持部
１の接合工程で翼部２の背面３から翼支持部１を小さな
圧力で押しつけて接合すると良好な接合強度が得られる
が、翼支持部１が翼部前面８に露出していると翼部２に
翼支持部１を押しつけて接合する工程がとれないため、
接合強度が弱くなり、更に接合部が露出するため急激な
熱衝撃を受けた場合、接合面の微小な欠陥から破壊が起
こり易く、また高温ガスＯこよる腐食の開始点になり易
い。
１の接合工程で翼部２の背面３から翼支持部１を小さな
圧力で押しつけて接合すると良好な接合強度が得られる
が、翼支持部１が翼部前面８に露出していると翼部２に
翼支持部１を押しつけて接合する工程がとれないため、
接合強度が弱くなり、更に接合部が露出するため急激な
熱衝撃を受けた場合、接合面の微小な欠陥から破壊が起
こり易く、また高温ガスＯこよる腐食の開始点になり易
い。
次０こ、本発明のセラミックローターの製造法について
説明すると、５ｔ３Ｎ４、サイアロン又はＳｉＣ等のセ
ラミック粉末１００部に対し、ＭｇＯ。
説明すると、５ｔ３Ｎ４、サイアロン又はＳｉＣ等のセ
ラミック粉末１００部に対し、ＭｇＯ。
ＢｅＯ、ＣｅＯ２，ＳｒＯ、Ｂ４Ｃ、Ｃ等の常圧焼結の
緻密化助剤をｏ、ｉ〜２０部好ましくは１〜１０部添加
して充分に混合し、均質な混合物を調製する。
緻密化助剤をｏ、ｉ〜２０部好ましくは１〜１０部添加
して充分に混合し、均質な混合物を調製する。
次いで、この混合物にポリプロピレン、ポリスチレン、
ポリエチレン、エチレン酢酸ビニル共重合樹脂、メチル
セルローズ等の樹脂及びワックス等を可塑剤として０．
１〜３０％程度、好ましくは５〜２０％添加混合したも
のを射出成形し脱脂して翼部２を成形するか、又は、こ
の混合物に各種アミン類、アルギン酸ソーダ、アルギン
酸アンモニウム、ポリアクリル酸ソーダ、蓚酸ソーダ等
の解こう剤及び結合剤を０．０１〜５％程度加えてスリ
ップ（泥漿）を調製した後、鋳込成形して翼部２を一体
成形する。
ポリエチレン、エチレン酢酸ビニル共重合樹脂、メチル
セルローズ等の樹脂及びワックス等を可塑剤として０．
１〜３０％程度、好ましくは５〜２０％添加混合したも
のを射出成形し脱脂して翼部２を成形するか、又は、こ
の混合物に各種アミン類、アルギン酸ソーダ、アルギン
酸アンモニウム、ポリアクリル酸ソーダ、蓚酸ソーダ等
の解こう剤及び結合剤を０．０１〜５％程度加えてスリ
ップ（泥漿）を調製した後、鋳込成形して翼部２を一体
成形する。
又、これとは別に前記セラミンク粉末と緻密化助剤との
混合物を金型成形した後、ラバープレス法等により、等
方圧綿し好ましくは接合面を機械加工することＱこより
、焼結後の密度及び肉厚が前記翼部２よりも大きな翼支
持部１を成形する。
混合物を金型成形した後、ラバープレス法等により、等
方圧綿し好ましくは接合面を機械加工することＱこより
、焼結後の密度及び肉厚が前記翼部２よりも大きな翼支
持部１を成形する。
そして、翼部２と翼支持部１との接合面に好ましくは翼
部２又は翼支持部１を形成する材質と同質の耐熱性セラ
ミックペーストを塗布した後、常圧焼結することにより
、密度が８０％以上で、かつ、翼支持部１の密度及び肉
厚が翼部２よりも大きな一体構造のセラミックローター
を得ることができる。
部２又は翼支持部１を形成する材質と同質の耐熱性セラ
ミックペーストを塗布した後、常圧焼結することにより
、密度が８０％以上で、かつ、翼支持部１の密度及び肉
厚が翼部２よりも大きな一体構造のセラミックローター
を得ることができる。
本発明の製造法において、翼部２と翼支持部１を接合す
るため各々の接合面６にセラミックペーストを塗布して
接合し、次いで冷間等方圧縮することをこより、ロータ
ー接合部の強度が向上することが認められる。
るため各々の接合面６にセラミックペーストを塗布して
接合し、次いで冷間等方圧縮することをこより、ロータ
ー接合部の強度が向上することが認められる。
なお、この場合のラバープレス圧力は、翼部２の射出酸
゛形圧力及び翼支持部１の等方圧線圧力以上の圧力を用
いることが好ましい。
゛形圧力及び翼支持部１の等方圧線圧力以上の圧力を用
いることが好ましい。
またセラミックペーストとしては翼部２、翼支持部１と
同種の材料が最も良いが、翼部２、翼支持部１の材料と
反応性に富み、かつ、高温特性に優れた、例えば、コー
ジェライト組成のガラスや常圧焼結の緻密化助剤として
用いるＭｇＯ、Ｂｅ０ｐＣｅ０２．ＳｒＯ、Ｂ４Ｃ、Ｃ
等およびそれらの混合物のセラミック粉末を用いること
もできる。
同種の材料が最も良いが、翼部２、翼支持部１の材料と
反応性に富み、かつ、高温特性に優れた、例えば、コー
ジェライト組成のガラスや常圧焼結の緻密化助剤として
用いるＭｇＯ、Ｂｅ０ｐＣｅ０２．ＳｒＯ、Ｂ４Ｃ、Ｃ
等およびそれらの混合物のセラミック粉末を用いること
もできる。
さらに接合部の強度を向上させるため翼部２と翼支持部
１との接触面積を大きくとることが有効であり、そのた
め翼部２と翼支持部１との成形体を仮焼した後、その接
合面６を旋盤などで機械加工することにより、接触面を
平滑Ｏこして接触面積を大きくすることが好ましい。
１との接触面積を大きくとることが有効であり、そのた
め翼部２と翼支持部１との成形体を仮焼した後、その接
合面６を旋盤などで機械加工することにより、接触面を
平滑Ｏこして接触面積を大きくすることが好ましい。
次（こ本発明の実施例について説明する。
実施例 １
平均粒径０．３μの主としてα相より成るＳ ｉｓ Ｎ
４粉末１００部に対し常圧焼結緻密化助剤としてＭｇ０
３部、ＳｒＯ２部、Ｃｅ０２３部を添加し、充分混合す
ることにより、常圧焼結用混合物を調製した。
４粉末１００部に対し常圧焼結緻密化助剤としてＭｇ０
３部、ＳｒＯ２部、Ｃｅ０２３部を添加し、充分混合す
ることにより、常圧焼結用混合物を調製した。
この混合物の一部にポリプロピレン樹脂を１５％加えて
射出成形をこより、過給機用の翼部２を一体成形した。
射出成形をこより、過給機用の翼部２を一体成形した。
一方、前記混合物の残部にポリビニルアルコール２％を
加えて充分に混練した原料を金型プレスし、次いでラバ
ープレス機で等方圧綿した後、先端を円錐形に機械加工
して過給機用シャフト１ａ（翼支持部１）を作製した。
加えて充分に混練した原料を金型プレスし、次いでラバ
ープレス機で等方圧綿した後、先端を円錐形に機械加工
して過給機用シャフト１ａ（翼支持部１）を作製した。
得られた翼部２とシャフト部１ａの接合面を旋盤加工に
より平滑にした後緻密化助剤としてＭｇ０４．５部、５
ｒ０３部、Ｃｅ０２４．５部を含む常圧焼結用Ｓｉ３Ｎ
４粉末のペーストを塗布し、全体をゴム型で気密に包囲
した後等方圧縮することにより、翼部２及びシャフト部
１ａが強固に接合した一体成形体とし、次いで窒素雰囲
気中、常圧下で１７００℃で１時間加熱して焼成するこ
とにより、第１図に示す一体構造の常圧焼結５ｉａＮ４
製セラミツクローターを得た。
より平滑にした後緻密化助剤としてＭｇ０４．５部、５
ｒ０３部、Ｃｅ０２４．５部を含む常圧焼結用Ｓｉ３Ｎ
４粉末のペーストを塗布し、全体をゴム型で気密に包囲
した後等方圧縮することにより、翼部２及びシャフト部
１ａが強固に接合した一体成形体とし、次いで窒素雰囲
気中、常圧下で１７００℃で１時間加熱して焼成するこ
とにより、第１図に示す一体構造の常圧焼結５ｉａＮ４
製セラミツクローターを得た。
得られた過給機用セラミックローターの翼部２の肉厚は
、平均５ｍｒｎ、密度は８８％、４点曲げ強度は５１Ｋ
ｉｒ／−であるのに対し、シャフト部の肉厚は最も小さ
いところで１０ｍｍ１密度は９５％、４点曲げ強度は６
３ Ｋｇ ／ｖｔ７１！であった。
、平均５ｍｒｎ、密度は８８％、４点曲げ強度は５１Ｋ
ｉｒ／−であるのに対し、シャフト部の肉厚は最も小さ
いところで１０ｍｍ１密度は９５％、４点曲げ強度は６
３ Ｋｇ ／ｖｔ７１！であった。
また接合部の強度は５０ Ｋｐ ７ｍ４であった。
実施例 ２
平均粒径０．２μの主としてβ相より成るＳｉＣ粉末に
、緻密化助剤として炭化ホウ素２，５％、炭素２％を添
加し、充分混合した後常圧焼結用ＳｉＣ混合物を得た。
、緻密化助剤として炭化ホウ素２，５％、炭素２％を添
加し、充分混合した後常圧焼結用ＳｉＣ混合物を得た。
次いでこの混合物の一部にアルギン酸ソーダ０．５％を
加えてスリップを調製し鋳込成形により過給機用翼部２
を一体成形した。
加えてスリップを調製し鋳込成形により過給機用翼部２
を一体成形した。
一方、前記混合物の残部にポリビニルアルコールを２．
５％加えて充分に混練した原料を金型プレス成形し、次
いでラバープレスによる等方圧綿により、過給機用シャ
フト１ａを成形した。
５％加えて充分に混練した原料を金型プレス成形し、次
いでラバープレスによる等方圧綿により、過給機用シャ
フト１ａを成形した。
得られた翼部２とシャフト部１ａの接合面６を旋盤加工
により截頭円錐形に加工した後前記、緻密化助剤を含ん
だＳｉＣ粉末のペーストを塗布し、互いに接合させた後
、全体をゴム型で気密に包囲した後等方圧縮し、次いで
アルゴン雰囲気中常圧で２０５０℃で０．５時間加熱し
て焼結することにより一体構造の常圧焼結ＳｉＣ製セラ
ミックローターを得た。
により截頭円錐形に加工した後前記、緻密化助剤を含ん
だＳｉＣ粉末のペーストを塗布し、互いに接合させた後
、全体をゴム型で気密に包囲した後等方圧縮し、次いで
アルゴン雰囲気中常圧で２０５０℃で０．５時間加熱し
て焼結することにより一体構造の常圧焼結ＳｉＣ製セラ
ミックローターを得た。
得られたセラミックロークーの肉厚は翼部２で平均３５
ｍ１シャフト部１ａで約１５１ｍであり、密度は翼部２
で９１％、シャフト部１ａで９４％であった。
ｍ１シャフト部１ａで約１５１ｍであり、密度は翼部２
で９１％、シャフト部１ａで９４％であった。
また４点曲げ強度では翼部２で３５ Ｋｐ ／ｒｎ４、
シャフト部１ａで４３ Ｋｙ ７ｍ４であった。
シャフト部１ａで４３ Ｋｙ ７ｍ４であった。
以上の説明から明らかなように、本発明のセラミックロ
ーターは常圧焼結セラミック材料を用い、密度及び肉厚
が大きく、かつ、高温における機械的特性に優れた翼支
持部１と３次元的【こ複雑な形状で密度及び肉厚が翼支
持部よりも小さい翼部２から構成されておりしかも、翼
部２と翼支持部１とをセラミック材料を介して接合して
いるため、接合部の強度も充分大きく、従って従来のセ
ラミックローターに比べて経済的に安価でかつ高温性に
も優れており産業上極めて有用である。
ーターは常圧焼結セラミック材料を用い、密度及び肉厚
が大きく、かつ、高温における機械的特性に優れた翼支
持部１と３次元的【こ複雑な形状で密度及び肉厚が翼支
持部よりも小さい翼部２から構成されておりしかも、翼
部２と翼支持部１とをセラミック材料を介して接合して
いるため、接合部の強度も充分大きく、従って従来のセ
ラミックローターに比べて経済的に安価でかつ高温性に
も優れており産業上極めて有用である。
第１図は本発明における翼部と翼支持部とを接合した一
体構造のセラミックローターの断面図を示す説明図であ
る。 １・・・・・・翼支持部、１ａ・・・・・・シャフト部
、２０１００．・翼部、３・・・・・・翼部背面、４・
・・・・・ローターの中心軸、５・・・・・・交点、６
・・・・・・接合面、７・・・・・・ブレード間の中心
線が翼支持部の中心軸に対して作る曲面、８・・・・・
・翼部前面。
体構造のセラミックローターの断面図を示す説明図であ
る。 １・・・・・・翼支持部、１ａ・・・・・・シャフト部
、２０１００．・翼部、３・・・・・・翼部背面、４・
・・・・・ローターの中心軸、５・・・・・・交点、６
・・・・・・接合面、７・・・・・・ブレード間の中心
線が翼支持部の中心軸に対して作る曲面、８・・・・・
・翼部前面。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 密度が理論密度の８０％以上の常圧焼結セラミック
焼結体から成る一体成形の翼部と、密度が前記翼部より
大きい常圧焼結セラミック焼結体から成る翼支持部とを
セラミック材料を介して焼結により一体に接合したロー
ターであって前記ローターの中心軸と翼部の背面が構成
する平面との交点と、ブレード間の中心線がローターの
中心軸に対して作る曲面とを結ぶ線上において前記交点
から接合面までの距離をｄｌ、接合面から前記曲面まで
の距離をｄ２とした時、ｄ１≧ｄ２であり、かつ翼支持
部が翼部前面に露出していないことを特徴とする一体構
造のセラミックローター。 ２ 前記翼部が常圧焼結のＳｉ３Ｎ４又はサイアロンで
、前記翼支持部が常圧焼結の５ｉｓＮ４である特許請求
の範囲第１項記載のセラミックローター。 ３ 前記翼部及び前記翼支持部がいずれも常圧焼結のＳ
ｉＣである特許請求の範囲第１項記載のセラミックロー
ター。 ４ セラミック粉末１００部に常圧焼結における緻密化
助剤を０．１〜２０部加えて混合物を調製し、該混合物
を用いて射出成形又は鋳込成形により翼部を焼結後の密
度が理論密度の８０％以上となるように一体成形すると
ともに前記混合物を金型成形した後、等方圧網し焼結後
の密度が前記翼部より大きくなるように翼支持部を成形
し、翼部と翼支持部との接合面に接合用セラミックペー
ストを塗布して翼支持部の中心軸と翼部の背面が構成す
る平面との交点とブレード間の中心線が翼支持部の中心
軸に対して作る曲面とを結ぶ線上において前記交点から
接合面までの距離ｄ１、前記接合面から前記曲面までの
距離をｄ２としたときｄ１≧ｄ２であり、かつ翼支持部
が翼部前面に露出しないように常圧焼結により画成形体
を一体構造に接合することを特徴とするセラミックロー
ターの製造法。 ５ 前記翼部を形成するセラミック粉末がＳｉ３Ｎ４又
はサイアロンで前記翼支持部を形成するセラミック粉末
がＳ ｉ ３ Ｎ４である特許請求の範囲第４項記載の
セラミックローターの製造法。 ６ 前記翼部及び前記翼支持部を形成するセラミック粉
末がいずれもＳｉＣである特許請求の範囲第４項記載の
セラミックローターの製造法。
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP55162706A JPS595550B2 (ja) | 1980-11-20 | 1980-11-20 | セラミツクロ−タ−及びその製造法 |
| US06/260,749 US4460527A (en) | 1980-11-20 | 1981-05-05 | Ceramic rotor and manufacturing process therefor |
| DE8181302117T DE3171794D1 (en) | 1980-11-20 | 1981-05-13 | Ceramic rotor |
| EP81302117A EP0052913B1 (en) | 1980-11-20 | 1981-05-13 | Ceramic rotor |
| US06/603,702 US4544327A (en) | 1980-11-20 | 1984-04-25 | Ceramic rotor and manufacturing process therefor |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP55162706A JPS595550B2 (ja) | 1980-11-20 | 1980-11-20 | セラミツクロ−タ−及びその製造法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5788201A JPS5788201A (en) | 1982-06-02 |
| JPS595550B2 true JPS595550B2 (ja) | 1984-02-06 |
Family
ID=15759743
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP55162706A Expired JPS595550B2 (ja) | 1980-11-20 | 1980-11-20 | セラミツクロ−タ−及びその製造法 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4460527A (ja) |
| EP (1) | EP0052913B1 (ja) |
| JP (1) | JPS595550B2 (ja) |
| DE (1) | DE3171794D1 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| JPH0138103Y2 (ja) * | 1984-10-12 | 1989-11-15 |
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1981
- 1981-05-05 US US06/260,749 patent/US4460527A/en not_active Expired - Lifetime
- 1981-05-13 DE DE8181302117T patent/DE3171794D1/de not_active Expired
- 1981-05-13 EP EP81302117A patent/EP0052913B1/en not_active Expired
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| JPH0138103Y2 (ja) * | 1984-10-12 | 1989-11-15 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5788201A (en) | 1982-06-02 |
| US4460527A (en) | 1984-07-17 |
| DE3171794D1 (en) | 1985-09-19 |
| EP0052913A1 (en) | 1982-06-02 |
| EP0052913B1 (en) | 1985-08-14 |
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