JPS614807A - 冷却式デユアル合金タービン羽根車およびその製造法 - Google Patents

冷却式デユアル合金タービン羽根車およびその製造法

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JPS614807A
JPS614807A JP60121642A JP12164285A JPS614807A JP S614807 A JPS614807 A JP S614807A JP 60121642 A JP60121642 A JP 60121642A JP 12164285 A JP12164285 A JP 12164285A JP S614807 A JPS614807 A JP S614807A
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ジヨージ　カービシリイ
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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） 本発明はタービンのデュアル合金タービン羽根車、特に
冷却式のデュアル合金タービン羽根沖およびその製造法
に関する。
（従来の技術） 良好に設計されたタービンの羽根部即ち外周りム部のク
リープ破断強さは、高温においても高い値に維持される
必要があシ、一方ハブ部の引張強さおよび低回転疲労耐
力は高速高温の条件下で共に高くなるようにする必要が
あって、極めて高速、高温の条件下で作動する必要があ
る場合単一合金タービン羽根車に代え各種のデュアル合
金タービン羽根車が採用される。この場合タービン羽根
車の羽根部並びに外周リム部に通常使用されている超合
金は引張強さおよび低回転疲労耐力特性が高くないので
、タービン羽根車のハブ部には使用され得ない。一般に
上述の如きハブ部に必要な好適な特性を得るにはニッケ
ルを基材とし強靭で微細な粒子でなる合金が使用され、
一方羽根部に必要な好ましい特性を得るにはニッケルを
基材とし相対的に大きな粒子でなシ方向性を有する合金
が使用される。大きな粒子でなシ方向性を有する合金に
おいてはクリープ破断強さは高いが引張強さは低い。
従ってタービン羽根車に単一合金材を用いると所望の特
性が得られないので、例えば軍事用エンジンの製造時に
おいては長年デュアル合金が使用されていた。軍事用エ
ンジンのハブ部には人工Ｓ１型式の合金スチールが又リ
ム部には温間加工されたテイムケン（Ｔｉｍｋｅｎ）　
１６−２５−６　（商標名）ステンレススチールが使用
され、ノ・プ部とリム部とはその接合部に充分な強度を
与えるべく溶着される。
（発明が解決しようとする問題点） しかしながら近年の高い強度を持つ反面複雑な組成の合
金の場合、デュアル合金にすべく異種の合金を溶着する
と亀裂が生じ好ましくなかった。
一方軸流コンプレツサの羽根車をスプール内に連結する
際あるいは異種の金属で作られたシャフトをタービン羽
根車と連結する際に慣性溶接法が採用されているが、現
在最大級の慣性溶接機でも断面積が最大数平方インチの
ニッケルを基材とする合金間の溶接が限度であり、慣性
溶接法は小形タービン羽根車にしか使用できなかった。
これに対し慣性溶接法と異なシ、接合部の断面積に制約
がない熱間均衡プレス（ｈｏｔ　ｉｇｏｓｔａｔｉｃｐ
ｒ０８θｉｎｇ（Ｈ工Ｐ））が提案されておシ、デュア
ル合金タービン羽根車を親端する際異種の金属間の接合
に好適である。熱間均衡プレス法にあっては高温の圧力
容器内に封入した不活性アルゴンガスを介して全方向に
均等に圧力を加える。米国特許第４，０９６，６１５号
、米国特許第４，１５２，８１６号および米国傷許第３
，９４０，２６８号には、デュアル合金タービン羽根車
の製造時に熱間均衡プレス法を採用した構成が開示され
ている。更に米国特許第３．９２７，９５２号には冷却
式になしたタービン羽根車の製造法が開示されておシ、
この場合単一の合金の薄板に光化学エツチング法により
穴が形成され、次に各薄板の穴を互い釦合致させて積層
し相互を真空拡散結合して積層体を作る。このとき積層
体の内部に各薄板の穴によ多流体冷却路を形成させ、こ
の流体冷却路はハブの中央開口部からタービンの羽−Ａ
ｌ４内へ延びる。この冷却式のタービン羽根車の製造法
は極めて高温の外部ガスを受ける小形タービン羽根車の
製造法に好適に採用され得、この場合タービン羽根車の
温度は１７００〜１８００°Ｆ（約９２５〜約９８０℃
）にも達するが、流体冷却路によってタービン羽根車の
上記温度以上の上昇が防止され、羽根に過剰のクリープ
が発生することが抑止され得るが、この周知の方法では
冷却機能が極めて高い流体冷却路を円滑に形成するには
至っていなかった。
一方デュアル合金タービン羽根車はタービン羽根車のハ
ブ部および羽根部の各材料の特性を最適にし得、冷却流
体路を除去あるいは最小限にして非冷却式にでき、且タ
ービン羽根車を軽量にし得るので有用ではあるが、しか
しながらタービン羽根車が高熱を受ける場合、従来の非
冷却式のデュアル合金羽根車では冷却が不充分で高い流
体冷却機能を持つデュアル合金羽根車の製造法を提供す
ることが望まれていた。
従って本発明の目的は従来のデュアル合金タービン羽根
車の利点を保持した上羽根部に対し好適な流体冷却路を
効果的に形成し得るデュアル合金タービン羽根車および
その製造法を提供することにある。
（問題点を解決するための手段） 上記の目的を達成するため本発明によれば、最大約１８
００°Ｆ（約９８０℃）の高クリープ破断強さを有する
第１の超合金材の中空シリンダをシリンダの粒子に放射
状の方向性を与えるように急冷して鋳造し、次に中空シ
リンダの中央開口部に高引張強さおよび高い低回転疲労
耐力を有する第２の超合金材を充填し、次にシリンダの
両端部に変形可能な端板を接合し、次いで組立体を熱間
均衡プレス処理して第２の超合金材をシリンダに直接拡
散結合せしめ、次にデュアル合金シリンダを複数個の平
坦で薄い薄板に切断し、各薄板に流体冷却路をなす穴を
設け、各穴付の薄板を再び積層してＫＷ　層シリンダを
得、この積層シリンダから冷却式デュアル合金タービン
羽根車を加工したタービン羽根車およびその製造法が提
案される。この場合、中空シリンダの材料である第１の
超合金は商標名ＭＡＲ−Ｍ２４７合金にし、第２の超合
金は低炭素アストロイ粉末を予め固めた成形体にする。
熱間均衡プレス処理後書たデュアル合金シリンダを正確
にシリンダに加工する。デュアル合金シリンダを薄板に
なす切断作業は極めて平面度の高い薄板を形成する方法
により実行する。又薄板の冷却用の穴は光化学エツチン
グ法又はレーザ切断法により最終的に得るタービン羽根
の対応する位置に正確に設ける。各薄板に硼素元素又は
ニッケル・硼素合金が塗布され、各薄板を流体冷却路が
形成されるよう整合し、次に軸方向に加熱圧縮して各薄
板を真空拡散結合し積層体を作る。次いで積層体を好適
に熱杭埋し検食し、次に周知の方法によジタービン羽根
車に加工せしめる。
（作用） 上述の本発明によれば第１．第２の超合金がデュアル状
態で効果的に結合され、且薄板に切断して流体冷却路用
の穴を作った後再び積層して結合するから、冷却式のタ
ービン羽根車を簡潔に形成できる。またこのタービン羽
根部のクリープ破断強さは極めて高く、かつハブ部の引
張強さ並びに低回転疲労耐力も共に極めて高くできる。
（発明の効果） 従って本発明によればタービン羽根車のハブ部の引張強
さおよび低回転疲労耐力が高く、一方羽根部のクリープ
破断強さが高いから、極めて高温、高速の条件下でも充
分運転に耐え、信頼性を顕著に向上し得る。
以下本発明を好ましい実施例に沿って説明する。
第１図にタービン羽根車用の中空のシリンダ（１）が示
される。シリンダ（１）はクリープ破断強さの極めて大
きな材料、好ましくはＭＡＲ−Ｍ２４７　（商標名）材
のようなニッケルを基材とする超合金で鋳造する。シリ
ンダ（１）の鋳造時には、例えば溶融合金の外周部にチ
ルド銅成形壁体を押し当て溶融合金の外周部を迅速に冷
却し放射方向の方向性を持たせて固化させることにより
鋳造′することが望ましい。第１図のシリンダ（１）上
の放射線は鋳造された組織の粒がか放射方向にできるこ
とを示している。この結果得られた鋳造シリンダはクリ
ープ破断強さが最大となる。この第１図の工程は第１の
工程をなし、第９図に示すシリンダ（１）の処理工程図
中のブロック（ハ）の工程である。
次の処理工程において、成形体であるハブ（２）の面と
極めて緊密に嵌合可能にシリンダ（１）内に円筒状の貫
通穴（ＩＡ）を機械加工により正確に設ける。
この場合特にタービン羽根車用のハブ部は低回転疲労耐
力特性を最大に且引張強さ特性を高くする必要がある。
この条件を満足する好適なハブ（２）は細かな粒径の超
合金粉末である低炭素アストロイ（Ａｓｔｒｏｌｏｙ　
）粉末を圧密成形して形成する。
ハブ（２）の外周面をシリンダ（１）に加工された貫通
穴（ＩＡ）に正確に嵌合可能に加工する。ハブ（２）の
外周面の加工後、ハブ（２）をシリンダ（１）の中央部
の貫通穴に挿入する（第９図のブロック（ハ）の工程）
。
ハブ（２）は通常熱間均衡プレス法によりまず円筒体を
作シ次いでハブ（２）として機械加工する。ハブ（２）
をシリンダ（１）の貫通穴（ＩＡ）に正確に嵌入した後
変形可能な２枚の端板（３１、（４１をシリンダ（１）
の端百部に接合する。この場合、周知の電子ビー　溶接
法による溶接スパイク（５）を介し端板（３１、（４１
をシリンダ（１）に対し気密に接合する。更に密封部（
ｆｉ）＋　（７１を端板（３１、（４１の外周部とシリ
ンダ（１）との間において活性拡散接合してろう付けす
る（第９図のブロック（ロ）の工程）。この電子ビーム
溶接法およびろう付は法自体は周知であるから当事者に
は容易に理解きれよう。端板（３１、（４１としてはイ
ンコネル６２５（商標名工ｎｃｏｎｅｌ　６２５　）の
シート材を使用し、シート材の厚さは通常０．０４０乃
至ｏ、ｏｓｏインチ（約＝１．０１６乃至約２．０３２
Ｍ）にする。
次に第９図のブロック（ハ）で示すように、次の処理工
程では第２図の組立体を熱間均衡プレス処理し、ハブ（
２）とシリンダ（１）とを真空拡散結合する。
更に詳述するに、この熱間均衡プレス処理は通常圧力１
５，０００ｐｓｉ　（約ｌＯ５５ＫＰ／ｃｍ２）　、温
度２２００’Ｆで４時間の間貸なう。活性の真空拡散結
合については、米国溶接協会の１９７０年１１月発行の
溶接雑誌の追補ジョーク・ホラピン１１　（Ｇｅｏｒｇ
ｅ　Ｈｏｐｐｉｎ■）およびティー・エフ・ペリ（’Ｔ
、　Ｆ、１３θｒｒｙ　）による版のベージ５０５−８
〜５０９−　Ｓに詳述されている。
次のブロック（至）で示す処理工程では第２図に示す組
立体の両端部を切断加工して端板（３１、（４１を除去
し第３図に示すような断面が矩形のデュアル合金シリン
ダ（１（ｅを得る。次いでブロック００に示す工程では
、デュアル合金シリンダ００を平坦な多数枚の薄板に切
断する（多数枚からなる薄板全体を第４図に積層体（Ｉ
　ＯＡ）として図示しである）。各薄板の厚さは通常０
．０２０〜０．０４０インチ（約０．５０８〜約ｉ、ｏ
ｌｅｍｓ）以内にする。薄板の外側の合金部（ｌＢ）は
タービン羽根に必要な高クリープ破断強さを有し、一方
薄板の内側のハブ部（２人）は所望の細かな粒径の組織
からな〕低回転疲労耐力船性および引張強さ特性は共に
高い。
積層体（１０与）の平面度を極めて高精度にする必要が
あシ、積層体の薄板の厚さの約±１チであることが望ま
しい。この平面度は航空機業界での薄板厚さに対する標
準規格値が公差±１０％であるのに比し相当高いことに
なる。第３図のデュアル合金シリンダαＯを多数の薄板
に切断するには各種方法を採用できるが、特に高精度切
断に採用されている「ワイヤ放電加工（ｗｉｒｅ　ＥＤ
Ｍ　）　Ｊ装置を用いることが好ましい。
第９図の処理工程図のブロックθυで示す次の処理工程
においては、積層体（１０Ａ）の各薄板を光化学的にエ
ツチング加工し、タービン羽根車の羽根に必要な流体冷
却路をなす穴０】）を形成する。この流体冷却路用の穴
（１１）は次工程で形成するタービン羽根を貫通して延
びることになる。又流体冷却路用の穴（１υを形成する
にはレーザ光線に上る成形泌よすな他の加工法も使用で
きよう。第５図および第６図に示す流体冷却路用の穴０
υはタービン羽根車の各羽根の空気流入部をなす。流体
冷却路用の穴（１１）はタービン羽根車の各羽根内に形
成される一複雑な流路に連通される。
第９図のブロックθ陣で示す次工程では、各薄板の穴０
１）を整合してタービン羽根車の流体冷却路を形成する
。各薄板を積層して内部に流体冷却路の有するブロック
（ＩＯＢ）を得る。上述した米国特許第３，９２７，９
５２号に開示するように、各薄板に好適なろう付又は拡
散接着合金を各種方法で、例えば散布、ダスチング又は
隣接する薄板間へのろう性用合金箔の間挿により付設す
る。化学的な蒸着法により極めて高精度な量の硼素元素
を薄板間に蒸着することが好ましい。このよ・うにして
接着合金を塗布した各薄板を、次に穴０υを好適に整合
し流体冷却路を形成するよう所定の順序で積層せしめ、
真空拡散接着工程を施こす、すなわち２２００°Ｆのよ
うな高温下で軸方向に圧縮力〔ｌＯ〜１００ｐｓ、ｉ　
（約０．７０３〜約７　、０３　Ｖ−）　）を加える。
これによジブロック（１０Ｂ）を得る。
第６図のブロック（ＩＯＢ）を好適に熱処理し検査した
後、第９図のブロック（財）で示す最終処理工程として
、周知の加工法により第７図に示す半径方向に気体を流
動させる型式の羽根α］を有したタービン羽根車（１０
０）のような冷却式デュアル合金タービン羽根車を作る
。タービン羽根車（１０Ｃ）の羽根（２）内に具備され
る流体冷却路の端部α弔は、積層体（ＩＯＡ）の各薄板
に上述したように光化学的に穴Ｑｌ）を加工し真空拡散
接着工程中、各薄板を好適に整合しブロック（ＩＯＢ）
を積層することにより得られる。
一方上述の実施例では第７図に示す如き冷却式の気体を
半径方向に流動させる半径流タービン羽根車の製造例を
開示したが、本発明の製造法は馬体を軸線方向に流動さ
せる軸流タービン羽根車の製造にも適用できる。ＲＩＪ
ち第８Ａ図および第８Ｂ図には冷却式の軸流タービン羽
根車の羽根部分の断面図を示しである。第８Ａ図の軸流
タービン羽根車は高い引張強さおよび高い低回転疲労耐
力を持つ材料で作られたハブ部（２人）と、リム部を介
して設けられ高クリープ強さを持つ合金で作られた羽根
部（ＩＢ）とを備えている。羽根部（１Ｂ）の冷却空気
の流入部をなす穴αυを積層体に形成した複雑な空気流
路（ハ）に連通ずる。この場合第８Ａ図の矢印に）は空
気流路に）を流通する冷却空気の向きを示す。
従ってこの実施例では冷却空気が羽根の先端部および後
縁部に形成されるいわばジャワヘッドのような穴から放
出される。更に第８Ｂ図に断面で示すように軸流タービ
ン羽根車の羽根部分には冷却流路を入口部（ＩＩ）から
羽根の先端部のみに設けられた出口部へ延びるように形
成せしめることもできる。
上述から明らかなように本発明によれば、最適の材料で
作シかつ冷却路を内設したデュアル合金タービン羽根車
が提供される。豆本発明においてはタービン毛根車自体
を製造する方法も提供する。
本発明のタービン羽根車は極めて高速、高温の小形ター
ビンエンジンにおいて特に好ましい。
尚本発明は図示の実施例に限定されるものではなく、特
許請求の範囲の技術的思想に含まれる設計変更を包有す
ることは理解されよう。例えばハブ（２）には塔却路が
ないので環形の鋳造シリンダ（１）と共に薄板に切断し
なくともよい。従って第１図に示すシリンダ（１）のみ
を乾板に切断し、各薄板に例えば光化学エツチング技術
を利用して冷却流路をなす穴を設ける。このように穴を
設けた各薄板を再び積層し、この積層して形成したシリ
ンダの中央の穴内にハブ（２）を挿入して拡散接着にょ
シ接着せしめることもできる。
本発明の実施例を簡潔に記載すると次のようになる。
（１）　　最大実質的に１８００°Ｆ（約９８０’Ｏ）
の温度までの高クリープ破断強さを示す第１の超合金で
作られ中央に軸方向貫通穴を有する鋳造された外周羽根
部と、少なくとも実質的に１５Ｑ、０００ｐｓｉ　（約
１０５５　Ｋｆ／６ｎ２　）の高引張強さを有し貫通穴
に充填する第２の超合金材と、各羽根部内に形成される
複数の流体冷却路とを備え、第２の超合金と鋳造外周羽
根部の第１の超合金とは拡散結合され、外周羽根部およ
びハブ部は比較的薄く平坦な複数のデュアル合金薄板に
形成され、各デュアル合金薄板が真空拡散結合されて羽
根部の内部に流体冷却器が形成されてなる、ハブ部とハ
ブ部から放射状外向きに突出する複数の薄め羽根部を有
する外周部とを包有した冷却式デュアル合金タービン羽
根車。
（２）外周羽根部の第１の超合金が冷却しないよう鋳造
されて放射状に向けられた大きな粒子の組織が生成され
薄い羽根部に対し高クリープ破断強さが与えられてなる
上記第１項記載の冷却式デュアル合金タービン羽根車。
（３）第１の超合金が比較的高割合のガンマ主生成元素
を含むニッケルを基材とする鋳造超合金であり、第２の
超合金が第１の超合金に比べ低割合のガンマ主生成元素
を含むニッケルを基材とする（！東端超合金でなる上記
第２項記載の冷却式スーハ合金タービン羽根車。
（４）　　夫々中央部の引張強さおよび低回転疲労耐力
が共に高く、中央部と連続する外周部のクリープ破断強
さが高い複数の薄板を形成する薄板形成工程と、各薄板
に穴を形成する穴形成工程と、各薄板の′穴を整合し内
部に少なくとも−の冷却路が区画されるよう各薄板を積
層し互いに結合する積層結合工程と、積層体の外周部の
一部を除去し羽根部を形成する工程とを包有してなる、
ハブ部とハブ部から外側へ延びる複数の羽根部とを有す
る冷却式デュアル合金タービン羽根車の製造法。
（５）　　穴形成工程に積層体の外周部に穴を形成する
工程を包有してなる上記ｔＥ４項記載の冷却式デュアル
合金タービン羽根車の製造法。
（６）薄板形成工程に、第１の超合金で作られた中空シ
リンダを形成し中空シリンダの貫通穴に第２の超合金で
作られた中実シリンダを緊密に嵌太し、中空シリンダの
第１の超合金と中実シリンダの第２の超合金とを接触面
全体にわた多結合してデュアル合金シリンダを作シ、次
にデュアル合金シリンダを複数の薄板に切断することに
より複数の薄板を得る工程を包有してなる上記第４項記
載の冷却式デュアル合金タービン羽根車の製造法。
（７）Ｍ板形成工程に、又冷却しないよ・・う第１の超
合金を鋳造して中空シリンダを得る工程を包有してなる
上記第６項記載の冷却式デュアル合金タービン羽根車の
製造法。
（８）第２の超合金で作られる中実シリンダは低炭素ア
ストロイの粉末を予め固めたものである上記第７項記載
の冷却式デュアル合金タービン羽根車の製造法。
（９）　　穴形成工程に光化学エッチｌグにより穴を形
成する工程を包有してなる上記第８項記載の冷却式デュ
アル合金タービン羽根車の製造法。
αＯ積層結合工程に積層薄板を熱間で軸方向に圧縮し相
互を真空拡散結合を行なう工程を包有し、積層薄板は各
薄板の穴により複数の冷却路が区画され冷却路の少なく
とも−が各羽根部を貫通して延びてなる上記第９項記載
の冷却式デュアル合金タービン羽根車の製造法。
αυ　引張強さおよび低回転疲労耐力が共に高い中央部
と、積層結合された複数の薄板とを備え、各薄板は中央
部を囲繞し、高いクリープ破断強さを有し、羽根部を区
画し、積層されると羽根部内に貫通する冷却路を形成す
る穴を有してなる、ハブ部と放射状外向に延びる複数の
羽根部とを包有した冷却式デュアル合金タービン羽根車
。
α２　中央部に低炭素アストロイ粉末を固めた中実シリ
ンダが包有されてなる上記第１１項記載の冷却式デュア
ル合金タービン羽根車。
（１３）　積層薄板が互いに拡散結合されてなる上記第
１２項記載の冷却式デュアル合金タービン羽根車。
０４）積層薄板は冷却しないよう鋳造された第１の超合
金で作られ放射状に向いた大きな粒子の組織が生成され
羽根部に対し高クリープ破断強さが与えられてなる上記
第１３項記載の冷却式デュアル合金タービン羽根車。
ａつ　　中央部の引張強さが少なくとも実質的に１５０
゜０００　ｐｓｉ　（約ｉ　０５５　Ｋｆ／ｃｍ２）で
あり、薄板のクリープ破断強さが最大実質的に１８００
°Ｆ（約９８０℃）の温度まで維持されてなる上記第１
１項記載の冷却式デュアル合金タービン羽根車。
ＱｆＳ　　引張強さおよび低回転疲労耐力が共に高い中
央ハブ部を形成する工程と、夫々高クリープ破断強さを
有うる環形で複数の薄板を形成する薄板形成工程と、各
薄板に穴を形成する穴形成工程と、各薄板の穴゛を整合
して積層し互いに結合して内部に少なくとも−の冷却路
を形成する冷却路工程と、各薄板の内縁部を中央ハブ部
と連結するハブ部連結工程と、積層体の外周部の一部を
除去し羽根部を形成する工程とを包有してなる、ハブ部
とハブ部から外側へ延びる複数の羽根部とを備えた冷却
式タービン羽根車の製造法。
Ｑ７）　　ハブ部が低炭素アストロイ粉末を固めた中実
シリンダでなる上記第１６項記載の冷却式タービン羽根
車の製造法。
（至）薄板形成工程に第１の超合金を冷却しないよう鋳
造して中空シリンダを作シ中空シリンダを複数の環形の
薄板に切断することにより環形の薄板を得る工程を包有
してなる上記第１７項記載の冷却式タービン羽根車の製
造法。
α９　穴形成工程に薄板に光化学エツチングにより穴を
形成する工程を包有してなる上記第１８項記載の冷却式
タービン羽根車の製造法。
（イ）冷却路工程に各薄板を拡散結合する工程を包有し
てなる上記第１９項記載の冷却式タービン羽根車の製造
法。
（財）ハブ部連結工程に各薄板の内縁部を中央ノ・ブ部
に対し拡散結合する工程を包有してなる上記第２０項記
載の冷却式タービン羽根車の製造法。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明の一実施例として高クリープ破断強さを
有する第１の超合金材で作った中空鋳造シリンダの斜視
図、第２図は第１図のシリンダに第２の合金でなるハブ
を挿入し端板を密封接着して得た組立体の断面図、第３
図は第２図の組立体の両端部を切断して得たデュアル合
金シリンダの断面図、第４図は第３図のデュアル合金シ
リンダを多数の薄板に切断した状態を示す説明図、第・
５図は第４図に示す薄板に光化学エツチングによ多流体
冷却路用の穴を設けた平面図、第６図は穴付の薄板を積
層して得た組立体の斜視図、第７図は第６図の組立体を
加工して得た牛径流タービン朋根車の斜視図、第８Ａ図
は本発明の他の実施例の軸流タービン羽根車の羽根の部
分断面図、第８Ｂ図は本発明の更に他の実施例の軸流タ
ービン羽根車の羽根の部分断面図、第９図は本発明の製
造法′　　をブロック図で示す説明図である。 ｌ・・・シリンダ、ＩＡ・・・貫通穴、ＩＢ・・・羽根
部、２・・・ハブ、２人・・・ハブ部、３．４・・・端
板、５・・・溶接スパイク、６．７・・・密封部、１０
・・・デュアル合・・・タービン羽根車、１１・・・穴
、１３・・・羽根、１４・・・端部、４５・・空気流路

Claims (14)

    【特許請求の範囲】
  1. （１）互いに結合され積層デュアル合金タービン羽根車
    を形成する複数の薄板からなる冷却式デュアル合金ター
    ビン羽根車であつて、各薄板が高クリープ破断強さをも
    つ第１の超合金で作られ、リム部から放射状外向きに延
    びる複数の薄い羽根部を有する外周部と、引張強さおよ
    び低回転疲労耐力が共に高い第２の超合金で作られ、外
    周部と拡散結合されたハブ内周部と、各薄板に設けられ
    、整合せしめられてデュアル合金タービン羽根車の各羽
    根部内を延びる複数の流体冷却路をなす複数の冷却路用
    の穴とを備えてなる冷却式デュアル合金タービン羽根車
    。
  2. （２）高クリープ破断強さを有する第１の超合金で作ら
    れ軸方向中央部に貫通穴を有する中空シリンダを作る工
    程と、引張強さおよび低回転疲労耐力が共に高い第２の
    超合金で充填し第２の超合金を第１の超合金に対し結合
    する工程と、充填シリンダを比較的薄く平坦な複数の薄
    板に切断する工程と、各薄板の所定位置に複数の冷却路
    用の穴を形成する工程と、穴を有する各薄板の穴を整合
    し積層して内部に流体冷却路を有するように相互に結合
    する工程と、積層デュアル合金シリンダを加工し、高ク
    リープ破断強さを有し内部に流体路を有する羽根部と低
    回転疲労耐力および引張強さが共に高いハブ部とを有す
    る冷却式デュアル合金タービン羽根車を作る工程とを備
    えた、ハブ部とハブ部から放射状外向きに突出する複数
    の薄い羽根部とを有した冷却式デュアル合金タービン羽
    根車の製造法。
  3. （３）最大実質的に１８００°Ｆ（実質的に９８０℃）
    の温度までのクリープ破断強さを有する第１の超合金材
    からなり中央の軸線方向に貫通穴を有する中空シリンダ
    を作る中空シリンダ形成工程と、引張強さおよび低回転
    疲労耐力が共に高い第２の超合金材を中空シリンダの貫
    通穴に充填する充填工程と、変形可能な板材を第２の超
    合金で充填されたシリンダに結合して中空シリンダの貫
    通穴に充填した第２の超合金を密封封鎖する密封工程と
    、密封シリンダに熱間均衡プレス処理を所定の温度およ
    び圧力下で実行し第１の超合金と第２の超合金とを拡散
    結合し一体のデュアル合金シリンダを作る工程と、デュ
    アル合金シリンダを薄く極めて平坦な複数の薄板に切断
    する薄板形成工程と、各薄板の所定位置に複数の冷却路
    用の穴を設ける穴形成工程と、穴を有する各薄板の穴を
    整合して積層し所定温度で圧縮し相互を真空拡散結合し
    て内部に流体冷却路を有する積層デュアル合金シリンダ
    を形成するデュアル合金シリンダ形成工程と、積層デュ
    アル合金シリンダを加工し最大実質的に１８００°Ｆ（
    約９８０℃）の温度まで高クリープ破断強さを有し内部
    に流体冷却路を持つ羽根部と少なくとも最大１５０，０
    ００ｐｓｉ（１０５５Ｋｇ／ｃｍ＾２）の引張強さを有
    するハブ部とを有する冷却式デュアル合金タービン羽根
    車を作る工程とを包有してなる、ハブ部とハブ部から放
    射状外向きに突出する複数個の薄い羽根部とを有する冷
    却式デュアル合金タービン羽根車の製造法。
  4. （４）中空シリンダ形成工程には第１の超合金を鋳造し
    放射状に向けた大きな粒子組織を生成しタービン羽根車
    の羽根部に高いクリープ破断強さを与える工程を包有し
    てなる特許請求の範囲第３項記載の冷却式デュアル合金
    タービン羽根車の製造法。
  5. （５）密封工程に穴を有さない変形可能な別の板材を中
    空シリンダの反対端に接合し貫通穴に充填した第２の超
    合金を密封する工程を包有してなる特許請求の範囲第３
    項記載の冷却式デュアル合金タービン羽根車の製造法。
  6. （６）第２の超合金は粉末から予め固められた成形体で
    あり、充填工程に中央シリンダの貫通穴に成形体を配置
    し成形体と貫通穴とに間隙を生ずることなく嵌合する工
    程を包有してなる特許請求の範囲第５項記載の冷却式デ
    ュアル合金タービン羽根車の製造法。
  7. （７）穴形成工程に薄板に冷却路用の穴を光化学的にエ
    ッチングする工程を包有してなる特許請求の範囲第６項
    記載の冷却式デュアル合金タービン羽根車の製造法。
  8. （８）第１の超合金材にニッケルを基材とする鋳造した
    超合金材を用いてなる特許請求の範囲第７項記載の冷却
    式デュアル合金タービン羽根車の製造法。
  9. （９）第２の超合金は低炭素アストロイ粉末を予め固め
    てなる特許請求の範囲第８項記載の冷却式デュアル合金
    タービン羽根車の製造法。
  10. （１０）第１および第２の板材を電子ビーム溶接により
    充填シリンダに接合し中空シリンダと第１および第２の
    板材との間を真空密封する工程を包有してなる特許請求
    の範囲第５項記載の冷却式デュアル合金タービン羽根車
    の製造法。
  11. （１１）第１および第２の板材をろう付けにより充填シ
    リンダに接合し中空シリンダと第１および第２の板材と
    の間を真空密封する工程を包有してなる特許請求の範囲
    第５項記載の冷却式デュアル合金タービン羽根車の製造
    法。
  12. （１２）少なくとも実質的に１５，０００ｐｓｉ（約１
    ０５５Ｋｇ／ｃｍ＾２）の圧力、実質的に２２００°Ｆ
    （約１２００℃）の温度の圧力容器内で熱間均衡プレス
    処理を行つてなる特許請求の範囲第３項記載の冷却式デ
    ュアル合金タービン羽根車の製造法。
  13. （１３）第１の超合金は比較的高割合のガンマ主生成元
    素を含むニッケルを基材とした鋳造超合金であり、第２
    の超合金は第１の超合金に比し低割合のガンマ主生成元
    素を含むニッケルを基材とした鋳造超合金である特許請
    求の範囲第４項記載の冷却式デュアル合金タービン羽根
    車の製造法。
  14. （１４）薄板形成工程、穴形成工程およびデュアル合金
    シリンダ工程は充填工程の前に行つてなる特許請求の範
    囲第３項記載の冷却式デュアル合金タービン羽根車の製
    造法。
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