JPS6051420B2 - 複合部材 - Google Patents
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- JPS6051420B2 JPS6051420B2 JP57092933A JP9293382A JPS6051420B2 JP S6051420 B2 JPS6051420 B2 JP S6051420B2 JP 57092933 A JP57092933 A JP 57092933A JP 9293382 A JP9293382 A JP 9293382A JP S6051420 B2 JPS6051420 B2 JP S6051420B2
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- Japan
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- ceramic
- metal
- layer
- web
- interfacial layer
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- B32—LAYERED PRODUCTS
- B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
- B32B15/00—Layered products comprising a layer of metal
- B32B15/02—Layer formed of wires, e.g. mesh
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B32—LAYERED PRODUCTS
- B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
- B32B7/00—Layered products characterised by the relation between layers; Layered products characterised by the relative orientation of features between layers, or by the relative values of a measurable parameter between layers, i.e. products comprising layers having different physical, chemical or physicochemical properties; Layered products characterised by the interconnection of layers
- B32B7/04—Interconnection of layers
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B37/00—Joining burned ceramic articles with other burned ceramic articles or other articles by heating
- C04B37/02—Joining burned ceramic articles with other burned ceramic articles or other articles by heating with metallic articles
- C04B37/023—Joining burned ceramic articles with other burned ceramic articles or other articles by heating with metallic articles characterised by the interlayer used
- C04B37/026—Joining burned ceramic articles with other burned ceramic articles or other articles by heating with metallic articles characterised by the interlayer used consisting of metals or metal salts
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B2237/00—Aspects relating to ceramic laminates or to joining of ceramic articles with other articles by heating
- C04B2237/02—Aspects relating to interlayers, e.g. used to join ceramic articles with other articles by heating
- C04B2237/12—Metallic interlayers
- C04B2237/123—Metallic interlayers based on iron group metals, e.g. steel
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B2237/00—Aspects relating to ceramic laminates or to joining of ceramic articles with other articles by heating
- C04B2237/30—Composition of layers of ceramic laminates or of ceramic or metallic articles to be joined by heating, e.g. Si substrates
- C04B2237/32—Ceramic
- C04B2237/34—Oxidic
- C04B2237/341—Silica or silicates
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- C04B2237/00—Aspects relating to ceramic laminates or to joining of ceramic articles with other articles by heating
- C04B2237/50—Processing aspects relating to ceramic laminates or to the joining of ceramic articles with other articles by heating
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- C04B2237/592—Aspects relating to the structure of the interlayer whereby the interlayer is not continuous, e.g. not the whole surface of the smallest substrate is covered by the interlayer
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B2237/00—Aspects relating to ceramic laminates or to joining of ceramic articles with other articles by heating
- C04B2237/50—Processing aspects relating to ceramic laminates or to the joining of ceramic articles with other articles by heating
- C04B2237/60—Forming at the joining interface or in the joining layer specific reaction phases or zones, e.g. diffusion of reactive species from the interlayer to the substrate or from a substrate to the joining interface, carbide forming at the joining interface
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
- F02B1/00—Engines characterised by fuel-air mixture compression
- F02B1/02—Engines characterised by fuel-air mixture compression with positive ignition
- F02B1/04—Engines characterised by fuel-air mixture compression with positive ignition with fuel-air mixture admission into cylinder
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- Chemical & Material Sciences (AREA)
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- Ceramic Engineering (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Structural Engineering (AREA)
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Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、有害な影響を与えることなく熱ひずみを吸収
することのできる複合部材あるいは積層複合品に関する
。
することのできる複合部材あるいは積層複合品に関する
。
金属部材をセラミック部材に取付けることを望む工業上
の用途は多いが、それはこれらの部材の熱膨張係数の差
のために難しい。
の用途は多いが、それはこれらの部材の熱膨張係数の差
のために難しい。
たとえば、特開昭４７−１４２ｍ号に、セラミックの取
付面を１〜５ミクロンのニッケル層で被覆し、このニッ
ケル被覆したセラミックに金属界面層の片面をろう付け
、この金属界面層の反対面を金属部材にろう付けするこ
とが示唆されている。この「ニッケル被覆・二重ろう付
け」構造はセラミック部材と金属部材の間の熱膨張差を
吸収するかも知れないが、薄いニッケル被覆層が金属界
面層をセラミックに対して保持しているだけであるから
、機械的に、特に剪断応力に対しては弱いのは明らかで
ある。本発明の目的はセラミック部材を可撓性のある金
属繊維ウェブ界面層によつて金属部材にしつかりと結合
した改良複合部材を提供することにある。金属繊維ウェ
ブの片面を金属接合、たとえばろう付けによつて金属部
材に結合できると仮定すれば、本発明の目的は金属繊維
ウェブの反対面をセラミック部材に固定する優れた手段
を見出すことにある。本発明による複合部材では、セラ
ミック部材が焼結釡属ウェブ界面層によつて金属にしつ
かりと結合されており、この界面層がセラミック部材と
金属部材の熱膨張係数差を吸収するようになつている。
付面を１〜５ミクロンのニッケル層で被覆し、このニッ
ケル被覆したセラミックに金属界面層の片面をろう付け
、この金属界面層の反対面を金属部材にろう付けするこ
とが示唆されている。この「ニッケル被覆・二重ろう付
け」構造はセラミック部材と金属部材の間の熱膨張差を
吸収するかも知れないが、薄いニッケル被覆層が金属界
面層をセラミックに対して保持しているだけであるから
、機械的に、特に剪断応力に対しては弱いのは明らかで
ある。本発明の目的はセラミック部材を可撓性のある金
属繊維ウェブ界面層によつて金属部材にしつかりと結合
した改良複合部材を提供することにある。金属繊維ウェ
ブの片面を金属接合、たとえばろう付けによつて金属部
材に結合できると仮定すれば、本発明の目的は金属繊維
ウェブの反対面をセラミック部材に固定する優れた手段
を見出すことにある。本発明による複合部材では、セラ
ミック部材が焼結釡属ウェブ界面層によつて金属にしつ
かりと結合されており、この界面層がセラミック部材と
金属部材の熱膨張係数差を吸収するようになつている。
金属ウェブの上面はこのウェブの直立した繊維をセラミ
ックに埋め込むことによつてセラミックの取付面に固定
される。金属ウェブの下面はその繊維の一部を金属部材
にろう付けすることによつて金属部材の結合面に結合さ
れている。以下、添付図面を参照しながら本発明を説明
する。第１図に示す具体例において、これはガスタービ
ンエンジン用の高温摩耗性シール１００である。
ックに埋め込むことによつてセラミックの取付面に固定
される。金属ウェブの下面はその繊維の一部を金属部材
にろう付けすることによつて金属部材の結合面に結合さ
れている。以下、添付図面を参照しながら本発明を説明
する。第１図に示す具体例において、これはガスタービ
ンエンジン用の高温摩耗性シール１００である。
セラミック部材１は、高温セラミック、たとえば、アル
ミナ、安定化キュービック・ジルコニア、マグネシア、
ジルコン（ＺｒＯ２◆ＳｉＯ２）、ホステライト０油ρ
・ＳｉＯ２）、ムライト、ムライト◆石英、アルミニウ
ム２硼酸塩、カルシア、イツトリア、ガラス、シリコン
カーバイト、窒化シリコン、アルミノ・硼珪酸塩等を使
つてもよい。これらの材料はたとえば高温摩耗性シール
に必要な厚さ、多孔度で加工できる。セラミック部材１
は、約１×１０−６乃至８×１０−６インチ／インチ／
゜Ｆ程度の非常に低い熱膨張係数を有する。
ミナ、安定化キュービック・ジルコニア、マグネシア、
ジルコン（ＺｒＯ２◆ＳｉＯ２）、ホステライト０油ρ
・ＳｉＯ２）、ムライト、ムライト◆石英、アルミニウ
ム２硼酸塩、カルシア、イツトリア、ガラス、シリコン
カーバイト、窒化シリコン、アルミノ・硼珪酸塩等を使
つてもよい。これらの材料はたとえば高温摩耗性シール
に必要な厚さ、多孔度で加工できる。セラミック部材１
は、約１×１０−６乃至８×１０−６インチ／インチ／
゜Ｆ程度の非常に低い熱膨張係数を有する。
逆に、このセラミック部材１を最終的に結合する金属ベ
ース３は、約２×１０−６乃至２０×１０−６インチ／
インチ／゜Ｆの非常に高い熱膨張係数を有する。ガスタ
ービンエンジンでは、セラミック部材１の外面は１８０
０−３６００′Ｆ（９８２．２−１９８２．２゜Ｃ）近
くの温度を受けるのに対し、金属の露出面はほんの数百
度の華氏温度を受けるだけであり、これら２つの部材を
直接結合したならば、膨張係数の差およびセラミックの
厚さからの温度勾配の影響によりセラミックが直ちに壊
れることになろう。したがつて、本発明においては、セ
ラミック部材１と金属ベース３の間に、弾性率の低い界
面．層２が設けられ、これは２つの材料の熱膨張差およ
び温度勾配で生じる幾何学形状差を吸収する。界面層２
は、可撓性、弾性があり、弾性率、密度が低く、多孔性
である三次元の高融点金属繊維ウェブあるいはマット構
造から成り、たとえば、これは米国特許第３，４６９，
２９７号、同第３，５０５，０３８号、第３，１２７，
６６８号に詳しく記載してある。この界面層の繊維とし
て用いる代表的な合金は、ＨａｓｔｅｌｌｙＸ，ＨＯｓ
ｋｊｎｓ８７５、Ｈａｙｎｅｓｌ８８、ＤＨ２４２の登
録商標で販売されたいるものとか、ニッケルベースのス
ーパー合金および鉄、コバルト、ニッケル、クロム、ア
ルミニウムならびにイットリウム（または希土類）の四
元、五元（ＱｌＯｌｄｒｉｎａｒｙＮｑｕｉｎｔｉｎａ
ｒｙ）合金である。
ース３は、約２×１０−６乃至２０×１０−６インチ／
インチ／゜Ｆの非常に高い熱膨張係数を有する。ガスタ
ービンエンジンでは、セラミック部材１の外面は１８０
０−３６００′Ｆ（９８２．２−１９８２．２゜Ｃ）近
くの温度を受けるのに対し、金属の露出面はほんの数百
度の華氏温度を受けるだけであり、これら２つの部材を
直接結合したならば、膨張係数の差およびセラミックの
厚さからの温度勾配の影響によりセラミックが直ちに壊
れることになろう。したがつて、本発明においては、セ
ラミック部材１と金属ベース３の間に、弾性率の低い界
面．層２が設けられ、これは２つの材料の熱膨張差およ
び温度勾配で生じる幾何学形状差を吸収する。界面層２
は、可撓性、弾性があり、弾性率、密度が低く、多孔性
である三次元の高融点金属繊維ウェブあるいはマット構
造から成り、たとえば、これは米国特許第３，４６９，
２９７号、同第３，５０５，０３８号、第３，１２７，
６６８号に詳しく記載してある。この界面層の繊維とし
て用いる代表的な合金は、ＨａｓｔｅｌｌｙＸ，ＨＯｓ
ｋｊｎｓ８７５、Ｈａｙｎｅｓｌ８８、ＤＨ２４２の登
録商標で販売されたいるものとか、ニッケルベースのス
ーパー合金および鉄、コバルト、ニッケル、クロム、ア
ルミニウムならびにイットリウム（または希土類）の四
元、五元（ＱｌＯｌｄｒｉｎａｒｙＮｑｕｉｎｔｉｎａ
ｒｙ）合金である。
望ましくは、多孔性ウェブまたはマット構造の密度は約
３５％であるが、用途によつては、このウェブの密度は
、界面層２を含めて５から８０％に変えうる。マットを
作るのに用いる正しい合金が、最終的な）用途で遭遇す
る温度、酸化、応力の各条件に基いて決定されることに
なることは明らかであろう。第１図に示す具体化物を作
る１つの方法は、ウェブ界面層２を２０で示すように金
属ベース３にろう付けすることである。セラミック層１
は界面・層２の露出面にセラミック材をプラズマ噴霧し
て形成し、セラミック材は界面層２の表面に含浸してそ
この繊維に機械的に結合する。次に、セラミック層１が
所望の厚さになるまでプラズマ噴霧を続ける。このよう
にして作つた製品は弾性界面層゛を持つセラミック・金
属複合物であり、金属部材がセラミック材よりも大きく
熱膨張したとき、この界面層はその熱膨張量の差を吸収
できる。したがつて、セラミック部材１と金属ベース３
の間に大きな熱膨張率の差があつても、界面層２がこの
膨張差、その結果生じる熱ひずみを吸収できるので、極
端な熱循環にも耐えうる。第２図において、ウェブ界面
層２ａの金属繊維４はセラミック層１ａの厚さの約４分
の１セラミック面に突入しており、他方、界面層２ａの
他面は金属板３ａに２０ａのところでろう付けしてある
。
３５％であるが、用途によつては、このウェブの密度は
、界面層２を含めて５から８０％に変えうる。マットを
作るのに用いる正しい合金が、最終的な）用途で遭遇す
る温度、酸化、応力の各条件に基いて決定されることに
なることは明らかであろう。第１図に示す具体化物を作
る１つの方法は、ウェブ界面層２を２０で示すように金
属ベース３にろう付けすることである。セラミック層１
は界面・層２の露出面にセラミック材をプラズマ噴霧し
て形成し、セラミック材は界面層２の表面に含浸してそ
この繊維に機械的に結合する。次に、セラミック層１が
所望の厚さになるまでプラズマ噴霧を続ける。このよう
にして作つた製品は弾性界面層゛を持つセラミック・金
属複合物であり、金属部材がセラミック材よりも大きく
熱膨張したとき、この界面層はその熱膨張量の差を吸収
できる。したがつて、セラミック部材１と金属ベース３
の間に大きな熱膨張率の差があつても、界面層２がこの
膨張差、その結果生じる熱ひずみを吸収できるので、極
端な熱循環にも耐えうる。第２図において、ウェブ界面
層２ａの金属繊維４はセラミック層１ａの厚さの約４分
の１セラミック面に突入しており、他方、界面層２ａの
他面は金属板３ａに２０ａのところでろう付けしてある
。
それ故、セラミック層１ａの表面に金属フェルト化マッ
トの界面層２ａが埋め込まれたことになる。セラミック
および合金は、界面層の金属繊維およびセラミックの化
学反応を最少限に抑えて主に両者を機械的に結合させる
ように選定しなければならない。セラミック・金属界面
複合部分は、金属フェルト界面層を充分な強度の機械的
結合をさせるに充分な距離にわたつてセラミック材の塑
性塊に押込んで形成してもよい。上述したように、セラ
ミック層１ａの厚さの約４分の１という寸法は界面層２
ａを埋込むに充分なものであるが、これは所望に応じて
変えてもよい。マットを塑性セラミックに埋込んで後、
この複合物を乾燥させ、火にかける。次に述べたように
、ウェブ界面層は最初に金属ベースに取付けてもよいし
、セラミックを界面層に結合した後金属ベースに取付け
てもよい。本発明で用いるセラミック材は高温用セラミ
ックとして市販されているものでもよいし、以後述べる
ように本発明者らの発見した材料でもよい。
トの界面層２ａが埋め込まれたことになる。セラミック
および合金は、界面層の金属繊維およびセラミックの化
学反応を最少限に抑えて主に両者を機械的に結合させる
ように選定しなければならない。セラミック・金属界面
複合部分は、金属フェルト界面層を充分な強度の機械的
結合をさせるに充分な距離にわたつてセラミック材の塑
性塊に押込んで形成してもよい。上述したように、セラ
ミック層１ａの厚さの約４分の１という寸法は界面層２
ａを埋込むに充分なものであるが、これは所望に応じて
変えてもよい。マットを塑性セラミックに埋込んで後、
この複合物を乾燥させ、火にかける。次に述べたように
、ウェブ界面層は最初に金属ベースに取付けてもよいし
、セラミックを界面層に結合した後金属ベースに取付け
てもよい。本発明で用いるセラミック材は高温用セラミ
ックとして市販されているものでもよいし、以後述べる
ように本発明者らの発見した材料でもよい。
高温シールおよびガスタービン用のセラミック材料を用
いる場合、特に従来技術（たとえば、米国特許第３，８
８０，５（４）号）で教示されているようなシールを作
る場合、高温材および絶縁材（２６００゜Ｆ以上）とし
てはムライトと石英から成るアルミノ・シリケート・セ
ラミックの焼結生成物に限られらる。市販の繊維（Ｆｉ
ｂｅｒｆｒａｘＫａＯｗＯＯＩの登録商標で知られる）
に存在する遊離石英は、１８００′Ｆ（９８２．２′Ｃ
）以上の温度にさらされると容融して失透し、クリスト
グライトに変わるので、もろくなる。アルミノ・シリケ
ート繊維と低膨張ガラス繊維（または粉末）の混合物を
焼結して用いると、２２００−３００００Ｆ（１２０４
．４−１６４８．８失Ｃ）の温度に耐えるセラミック材
料を形成できることがわかつた（公知のＦｌｂｅｒｆｒ
ａｘの場合よりも４００′Ｆ以上の増加）。この混合物
を焼結したとき、ガラスがアルミノ・シリケートを囲む
と同時に、遊離石英をすべて溶解し、ムライトとガラス
の混合物となる。この新しいセラミックはここに教示し
た複合材料のセラミック部分に用いる多孔性材料の１つ
である。非常に驚くべきことには、この材料が優れた高
温特性を持つていることがわかつた。標準のアルミノ・
シリケート、代表的には３５−５５％のＳｌＯ２と４５
−６５％のＡｌ．Ｏ３のものを１８００′Ｆ以上の温．
度で用いた際、石英は溶けて失透し、クリストバライト
を形成し、繊維をきわめてもろくして製品全体を弱くす
る。アルミニウム・シリケートに繊維状または粉末状の
ガラスを加えると、このガラスが石英と反応して失透の
ない新しいガラスとな．る。このガラス添加技術を用い
たときに優れたセラミックを作り出す、異なつた温度範
囲を有する繊維形成材料としては、アルミノ・シリケー
ト、アルミナおよびジルコニアの３つがある。コバルト
ベースのスーパー合金ベース３が第７図に示してある。
いる場合、特に従来技術（たとえば、米国特許第３，８
８０，５（４）号）で教示されているようなシールを作
る場合、高温材および絶縁材（２６００゜Ｆ以上）とし
てはムライトと石英から成るアルミノ・シリケート・セ
ラミックの焼結生成物に限られらる。市販の繊維（Ｆｉ
ｂｅｒｆｒａｘＫａＯｗＯＯＩの登録商標で知られる）
に存在する遊離石英は、１８００′Ｆ（９８２．２′Ｃ
）以上の温度にさらされると容融して失透し、クリスト
グライトに変わるので、もろくなる。アルミノ・シリケ
ート繊維と低膨張ガラス繊維（または粉末）の混合物を
焼結して用いると、２２００−３００００Ｆ（１２０４
．４−１６４８．８失Ｃ）の温度に耐えるセラミック材
料を形成できることがわかつた（公知のＦｌｂｅｒｆｒ
ａｘの場合よりも４００′Ｆ以上の増加）。この混合物
を焼結したとき、ガラスがアルミノ・シリケートを囲む
と同時に、遊離石英をすべて溶解し、ムライトとガラス
の混合物となる。この新しいセラミックはここに教示し
た複合材料のセラミック部分に用いる多孔性材料の１つ
である。非常に驚くべきことには、この材料が優れた高
温特性を持つていることがわかつた。標準のアルミノ・
シリケート、代表的には３５−５５％のＳｌＯ２と４５
−６５％のＡｌ．Ｏ３のものを１８００′Ｆ以上の温．
度で用いた際、石英は溶けて失透し、クリストバライト
を形成し、繊維をきわめてもろくして製品全体を弱くす
る。アルミニウム・シリケートに繊維状または粉末状の
ガラスを加えると、このガラスが石英と反応して失透の
ない新しいガラスとな．る。このガラス添加技術を用い
たときに優れたセラミックを作り出す、異なつた温度範
囲を有する繊維形成材料としては、アルミノ・シリケー
ト、アルミナおよびジルコニアの３つがある。コバルト
ベースのスーパー合金ベース３が第７図に示してある。
金属ウェブ２は約２０％の密度であり、ＨＯｓｋｉｎｓ
８７袷金で作つてあり、ベース３にろう付けしてある。
セラミック層１はウェブにプラズマ噴霧してあつて埋込
まれている。セラミック層は４重量％のＣａＯと９６重
量％のＺｒＯ２から成る。本発明に従つて作つたセラミ
ック・界面層・金属複合物の以下の実施例は本発明て意
図した範囲を限定するつもりのないものである。
８７袷金で作つてあり、ベース３にろう付けしてある。
セラミック層１はウェブにプラズマ噴霧してあつて埋込
まれている。セラミック層は４重量％のＣａＯと９６重
量％のＺｒＯ２から成る。本発明に従つて作つたセラミ
ック・界面層・金属複合物の以下の実施例は本発明て意
図した範囲を限定するつもりのないものである。
実施例１
米国特許第３，１２７，６６８号の教示に従つて、半イ
ンチのねじつた５ミルワイア（ＦｅＣｒＡｌＳｉ−ＨＯ
ｓｋｉｎｓ８７５一合金）でフェルトウェブを作り、ノ
これを１０−５ｔ０ｒｒの真空中でかつ２１７５゜Ｆ（
１１９０．５゜Ｃ）の温度で１時間熱処理した。
ンチのねじつた５ミルワイア（ＦｅＣｒＡｌＳｉ−ＨＯ
ｓｋｉｎｓ８７５一合金）でフェルトウェブを作り、ノ
これを１０−５ｔ０ｒｒの真空中でかつ２１７５゜Ｆ（
１１９０．５゜Ｃ）の温度で１時間熱処理した。
このウェブは約３０％の密度であつた。高温コバルトベ
ース合金の金属ベースを、この焼結ウェブに、約１紛間
真空炉内で２１５０こＦ（１１７６．６約Ｃ）にさらす
ことによつて・溶着させた。ウェブの露出面に、大気中
で、ジルコニアをプラズマ噴霧して少なくとも１０ミル
ウェブに含浸させ、次に約１００ミルのジルコニア層が
できるまでプラズマ噴霧を続けた（本発明方法によれば
ジルコニア層を４分の１インチほどにもで゛きる）。こ
うして形成した複合物を熱循環させこのときジルコニア
面は２９００゜Ｆ（１５９３．３℃）の温度を受け、金
属ベースは一連のサイクルで周囲温度の空気にさらされ
たが、セラミック・ジルコニアと金属の分離はなんら認
められなかつた。実施例 ■ 米国特許第３，１２７，６６８号の教示により、ＦｅＣ
ｒＡｌＳｉ（ＨＯｓｋｉｎｓ８７５）合金の半インチ長
さのねじつた５ミルワイヤで作つたウェブを、１０−５
ｔ０ｒｒの真空において２１７５度で９時間焼結した。
ース合金の金属ベースを、この焼結ウェブに、約１紛間
真空炉内で２１５０こＦ（１１７６．６約Ｃ）にさらす
ことによつて・溶着させた。ウェブの露出面に、大気中
で、ジルコニアをプラズマ噴霧して少なくとも１０ミル
ウェブに含浸させ、次に約１００ミルのジルコニア層が
できるまでプラズマ噴霧を続けた（本発明方法によれば
ジルコニア層を４分の１インチほどにもで゛きる）。こ
うして形成した複合物を熱循環させこのときジルコニア
面は２９００゜Ｆ（１５９３．３℃）の温度を受け、金
属ベースは一連のサイクルで周囲温度の空気にさらされ
たが、セラミック・ジルコニアと金属の分離はなんら認
められなかつた。実施例 ■ 米国特許第３，１２７，６６８号の教示により、ＦｅＣ
ｒＡｌＳｉ（ＨＯｓｋｉｎｓ８７５）合金の半インチ長
さのねじつた５ミルワイヤで作つたウェブを、１０−５
ｔ０ｒｒの真空において２１７５度で９時間焼結した。
このウェブの密度は約３０％である。高温コバルトベー
ス合金の金属ベースを、焼結したウェブに、ウェブ、溶
着用合金および金属ベースを真空炉において１紛間２１
５０゜Ｆにさらすことによつて溶着した。イツトリア安
定化ジルコニアおよび黒鉛粉末（それぞれ、７０，３喀
量％）の混合物をウェブの露出面にプラズマ噴霧した。
この噴霧複合物を引き続き空気中において１５時間１７
００′Ｆ（９２６．６゜Ｃ）にさらした。セラミック層
の多孔度は実施例１で述べた黒鉛無しのジルコニアより
も著しく大きいものとなつた。第２の取付ウェブにプラ
ズマ噴霧して純イツトリア安定化ジルコニアの層で被覆
し、続けて７喀量％のイツトリア安定化ジルコニアと３
喀量％の黒鉛の混合物で被覆した。黒鉛が焼き取つた後
、ウェブ付近の層の密度が高く、したがつて黒鉛を含ん
だ外層よりも強いことは明らかだつた。密度、強度共に
、黒鉛その他の犠牲材料の容量比を制御することによつ
て調節できる。実施例１，■は先に述べた具体例の３つ
のものと一致している。
ス合金の金属ベースを、焼結したウェブに、ウェブ、溶
着用合金および金属ベースを真空炉において１紛間２１
５０゜Ｆにさらすことによつて溶着した。イツトリア安
定化ジルコニアおよび黒鉛粉末（それぞれ、７０，３喀
量％）の混合物をウェブの露出面にプラズマ噴霧した。
この噴霧複合物を引き続き空気中において１５時間１７
００′Ｆ（９２６．６゜Ｃ）にさらした。セラミック層
の多孔度は実施例１で述べた黒鉛無しのジルコニアより
も著しく大きいものとなつた。第２の取付ウェブにプラ
ズマ噴霧して純イツトリア安定化ジルコニアの層で被覆
し、続けて７喀量％のイツトリア安定化ジルコニアと３
喀量％の黒鉛の混合物で被覆した。黒鉛が焼き取つた後
、ウェブ付近の層の密度が高く、したがつて黒鉛を含ん
だ外層よりも強いことは明らかだつた。密度、強度共に
、黒鉛その他の犠牲材料の容量比を制御することによつ
て調節できる。実施例１，■は先に述べた具体例の３つ
のものと一致している。
セラミック材料の組成を金属ベース、界面層の両者につ
いて異なつた合金に替えうることは当業者であれば充分
に理解できると考える。本発明が、金属ベースとセラミ
ックに結合した低弾性率で低密度の金属繊維マット界面
層を提供することによつてセラミック・金属積層複合物
構造において熱ひずみを吸収するのに非常に有効な方法
を提供することは認識できよう。本発明の具体例の他の
技術的用途としては、ガスターピンシユラウド、バーナ
カン、ベーン端壁、磁石流体力学反応器、核融合炉およ
びジーゼルエンジン、ガソリンエンジンのピストン、シ
リンダ用コーテイグがある。
いて異なつた合金に替えうることは当業者であれば充分
に理解できると考える。本発明が、金属ベースとセラミ
ックに結合した低弾性率で低密度の金属繊維マット界面
層を提供することによつてセラミック・金属積層複合物
構造において熱ひずみを吸収するのに非常に有効な方法
を提供することは認識できよう。本発明の具体例の他の
技術的用途としては、ガスターピンシユラウド、バーナ
カン、ベーン端壁、磁石流体力学反応器、核融合炉およ
びジーゼルエンジン、ガソリンエンジンのピストン、シ
リンダ用コーテイグがある。
本発明の特定の具体例を説明してきたが、発明の精神、
範囲を逸脱することなくセラミック・金属複合物の材料
、形態、製造方法について多くの修正、変更をなしうる
。
範囲を逸脱することなくセラミック・金属複合物の材料
、形態、製造方法について多くの修正、変更をなしうる
。
第１図はセラミック・弾性界面層、・金属複合物を示す
、本発明の具体例の断面図、第２図は別の断面を示す図
、第３図は第１図に示す具体例の托倍の拡大写真である
。 １・・・・・・セラミック部材、２・・・・・・界面層
、３・・・金属ベース。
、本発明の具体例の断面図、第２図は別の断面を示す図
、第３図は第１図に示す具体例の托倍の拡大写真である
。 １・・・・・・セラミック部材、２・・・・・・界面層
、３・・・金属ベース。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ （ａ）取付面を有するセラミック部材１と、（ｂ）
結合面を有する金属部材３と、（ｃ）セラミック部材１
と金属部材３の間にはさまれた焼結金属繊維ウェブ界面
層とを包含し、この界面層において、 （ｉ）上面の繊維の一部が直立しており、セラミック部
材の取付面に機械的に埋め込まれており、また、（ｉｉ
）下面の繊維の一部が金属部材３の結合面にろう付けし
てあることを特徴とする複合部材。
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US05/674,047 US4142022A (en) | 1976-04-05 | 1976-04-05 | Ceramic-metal laminate |
| US674047 | 1976-04-05 | ||
| AU74791/81A AU533531B2 (en) | 1976-04-05 | 1981-08-31 | Multiple fibre reinforced ceramic-metal laminate |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5884189A JPS5884189A (ja) | 1983-05-20 |
| JPS6051420B2 true JPS6051420B2 (ja) | 1985-11-13 |
Family
ID=25637711
Family Applications (5)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP52026910A Expired JPS6052106B2 (ja) | 1976-04-05 | 1977-03-11 | セラミツク・金属積層品を製造する方法 |
| JP57092933A Expired JPS6051420B2 (ja) | 1976-04-05 | 1982-05-31 | 複合部材 |
| JP57092935A Expired JPS6051422B2 (ja) | 1976-04-05 | 1982-05-31 | 積層構造体 |
| JP57092934A Expired JPS6051421B2 (ja) | 1976-04-05 | 1982-05-31 | 複合部材を製造する方法 |
| JP60007304A Pending JPS60253535A (ja) | 1976-04-05 | 1985-01-18 | 複合部材 |
Family Applications Before (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP52026910A Expired JPS6052106B2 (ja) | 1976-04-05 | 1977-03-11 | セラミツク・金属積層品を製造する方法 |
Family Applications After (3)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP57092935A Expired JPS6051422B2 (ja) | 1976-04-05 | 1982-05-31 | 積層構造体 |
| JP57092934A Expired JPS6051421B2 (ja) | 1976-04-05 | 1982-05-31 | 複合部材を製造する方法 |
| JP60007304A Pending JPS60253535A (ja) | 1976-04-05 | 1985-01-18 | 複合部材 |
Country Status (8)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4142022A (ja) |
| JP (5) | JPS6052106B2 (ja) |
| AU (1) | AU517530B2 (ja) |
| BE (1) | BE853068A (ja) |
| CA (1) | CA1100712A (ja) |
| GB (1) | GB1575443A (ja) |
| IE (1) | IE45297B1 (ja) |
| SE (1) | SE8204542L (ja) |
Families Citing this family (19)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4142022A (en) * | 1976-04-05 | 1979-02-27 | Brunswick Corporation | Ceramic-metal laminate |
| US4530884A (en) * | 1976-04-05 | 1985-07-23 | Brunswick Corporation | Ceramic-metal laminate |
| US4338380A (en) * | 1976-04-05 | 1982-07-06 | Brunswick Corporation | Method of attaching ceramics to metals for high temperature operation and laminated composite |
| AU554140B2 (en) * | 1980-07-02 | 1986-08-07 | Dana Corporation | Thermally insulating coating on piston head |
| JPS5828345B2 (ja) * | 1981-04-18 | 1983-06-15 | 「船」倉 克彦 | 金属基材にセラミックスを接合する方法 |
| JPS5966966A (ja) * | 1982-10-09 | 1984-04-16 | Toyota Motor Corp | 耐熱性軽合金部材およびその製造方法 |
| JPS59213679A (ja) * | 1983-05-19 | 1984-12-03 | 日立造船株式会社 | セラミツクス体 |
| JPS59232693A (ja) | 1983-06-17 | 1984-12-27 | Ngk Spark Plug Co Ltd | セラミツクと金属等との接合用クラツドろう材及びこれを用いたセラミツクと金属等との複合体 |
| JPS60108380A (ja) * | 1983-11-17 | 1985-06-13 | 日立造船株式会社 | 耐熱性セラミックス部材の固定方法 |
| US4546048A (en) * | 1984-03-23 | 1985-10-08 | Dana Corporation | Composite thermal shield for engine components |
| DE3913362A1 (de) * | 1989-04-22 | 1990-10-25 | Forschungszentrum Juelich Gmbh | Aus teilkoerpern unterschiedlicher waermeausdehnung bestehender verbundkoerper, verfahren zur herstellung desselben und dafuer geeignete halbzeuge |
| US5302465A (en) * | 1992-10-26 | 1994-04-12 | The United States Of America As Represented By The Administrator Of The National Aeronautics And Space Administration | Plasma sprayed ceramic thermal barrier coating for NiAl-based intermetallic alloys |
| US6102656A (en) * | 1995-09-26 | 2000-08-15 | United Technologies Corporation | Segmented abradable ceramic coating |
| US6350969B1 (en) | 2000-11-10 | 2002-02-26 | Jona Group, Ltd. | Self-regulating heater |
| DE10125815C1 (de) * | 2001-05-26 | 2002-08-01 | Daimler Chrysler Ag | Metall-Keramik-Verbundwerkstoff und seine Verwendung |
| US7247212B2 (en) * | 2004-12-21 | 2007-07-24 | General Electric Company | Orthogonal weaving for complex shape preforms |
| GB2480451A (en) * | 2010-05-18 | 2011-11-23 | E2V Tech | Electron tube rf output window |
| JP6248944B2 (ja) * | 2012-11-12 | 2017-12-20 | 旭硝子株式会社 | 溶融ガラス搬送設備要素の製造方法、およびガラス物品の製造方法 |
| CN103072363A (zh) * | 2012-12-12 | 2013-05-01 | 西北工业大学 | 结构可设计的抗高能和二次冲击的金属/陶瓷层状复合材料的制备方法 |
Family Cites Families (15)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB270908A (en) * | 1926-06-01 | 1927-05-19 | Morgan Crucible Co | Improvements relating to electrical resistances or rheostats |
| US1753188A (en) * | 1926-12-17 | 1930-04-01 | Kellogg Switchboard & Supply | Variable resistance |
| US1889618A (en) * | 1929-03-08 | 1932-11-29 | Gen Electric | Resistance unit |
| US2354808A (en) * | 1942-09-23 | 1944-08-01 | Ward Leonard Electric Co | Rheostat |
| US2608722A (en) * | 1950-09-06 | 1952-09-02 | Otmar M Stuetzer | Process for making microspacers |
| US3127668A (en) * | 1955-03-03 | 1964-04-07 | Iit Res Inst | High strength-variable porosity sintered metal fiber articles and method of making the same |
| US3114612A (en) * | 1959-05-15 | 1963-12-17 | Eugene W Friedrich | Composite structure |
| GB953651A (en) * | 1960-01-06 | 1964-03-25 | Plessey Co Ltd | Reinforced refractory bodies |
| US3505038A (en) * | 1964-08-24 | 1970-04-07 | Brunswick Corp | Metal fibril compacts |
| US3469297A (en) * | 1966-04-20 | 1969-09-30 | Brunswick Corp | Porous metal structure |
| JPS5539601B1 (ja) * | 1970-05-12 | 1980-10-13 | ||
| JPS4926123A (ja) * | 1972-07-05 | 1974-03-08 | ||
| US3932246A (en) * | 1973-08-31 | 1976-01-13 | Ford Motor Company | Gas sensor and method of manufacture |
| IT1009546B (it) * | 1974-01-07 | 1976-12-20 | Getters Spa | Struttura di parete per involucri sotto vuoto particolarmente per val vole termoioniche e acceleratori di particell |
| US4142022A (en) * | 1976-04-05 | 1979-02-27 | Brunswick Corporation | Ceramic-metal laminate |
-
1976
- 1976-04-05 US US05/674,047 patent/US4142022A/en not_active Expired - Lifetime
-
1977
- 1977-02-07 CA CA271,228A patent/CA1100712A/en not_active Expired
- 1977-02-09 GB GB5441/77A patent/GB1575443A/en not_active Expired
- 1977-02-09 IE IE272/77A patent/IE45297B1/en unknown
- 1977-02-14 AU AU22261/77A patent/AU517530B2/en not_active Expired
- 1977-03-11 JP JP52026910A patent/JPS6052106B2/ja not_active Expired
- 1977-03-31 BE BE2055780A patent/BE853068A/xx not_active IP Right Cessation
-
1982
- 1982-05-31 JP JP57092933A patent/JPS6051420B2/ja not_active Expired
- 1982-05-31 JP JP57092935A patent/JPS6051422B2/ja not_active Expired
- 1982-05-31 JP JP57092934A patent/JPS6051421B2/ja not_active Expired
- 1982-08-02 SE SE8204542A patent/SE8204542L/sv not_active Application Discontinuation
-
1985
- 1985-01-18 JP JP60007304A patent/JPS60253535A/ja active Pending
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
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| JPS6051422B2 (ja) | 1985-11-13 |
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| SE8204542D0 (sv) | 1982-08-02 |
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| JPS6052106B2 (ja) | 1985-11-18 |
| JPS5884190A (ja) | 1983-05-20 |
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| BE853068A (fr) | 1977-07-18 |
| US4142022A (en) | 1979-02-27 |
| JPS6051421B2 (ja) | 1985-11-13 |
| JPS60253535A (ja) | 1985-12-14 |
| IE45297B1 (en) | 1982-07-28 |
| AU517530B2 (en) | 1981-08-06 |
| CA1100712A (en) | 1981-05-12 |
| SE8204542L (sv) | 1982-08-02 |
| JPS52121011A (en) | 1977-10-12 |
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