JPS62171976A - セラミツクスタ−ビン翼 - Google Patents
セラミツクスタ−ビン翼Info
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- JPS62171976A JPS62171976A JP1333886A JP1333886A JPS62171976A JP S62171976 A JPS62171976 A JP S62171976A JP 1333886 A JP1333886 A JP 1333886A JP 1333886 A JP1333886 A JP 1333886A JP S62171976 A JPS62171976 A JP S62171976A
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Landscapes
- 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。
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〕
本発明は高温における耐食性や高強度を要求される静翼
などのタービン高温部品用の炭化けい素質セラミックス
からなるセラミックスタービン翼に関する。
などのタービン高温部品用の炭化けい素質セラミックス
からなるセラミックスタービン翼に関する。
ガスタービン用の材料としては、単結晶合金９分散強化
合金などの使用が一部報告されているが、それらの使用
温度は高くても１１００℃である。従って、ガスタービ
ンの熱効率を向上させるためには、さらに高温で使用で
きる材料が必要であシ、耐熱性・耐食性に優れたセラミ
ックスの利用が考えられる。特にガスタービンの燃焼ガ
ス雰囲気はＳ、Ｎａ、Ｖなどの化合物を含んでいるので
、これらに対する高温耐食性が必要である。炭化けい素
質セラミックスはこの目的に沿うものとして有望視され
ているが、高温における耐食性・耐酸化性をさらに向上
させる必要がある。このため炭化けい素質セラミックス
の表面に耐食性に優れた表面層を形成させることなどが
考えられる。
合金などの使用が一部報告されているが、それらの使用
温度は高くても１１００℃である。従って、ガスタービ
ンの熱効率を向上させるためには、さらに高温で使用で
きる材料が必要であシ、耐熱性・耐食性に優れたセラミ
ックスの利用が考えられる。特にガスタービンの燃焼ガ
ス雰囲気はＳ、Ｎａ、Ｖなどの化合物を含んでいるので
、これらに対する高温耐食性が必要である。炭化けい素
質セラミックスはこの目的に沿うものとして有望視され
ているが、高温における耐食性・耐酸化性をさらに向上
させる必要がある。このため炭化けい素質セラミックス
の表面に耐食性に優れた表面層を形成させることなどが
考えられる。
本発明の目的は、イオン注入により炭化けい素質セラミ
ックスの表面に耐食性の表面層を形成し、ガスタービン
高温部品用のタービン翼を炭化けい素質セラミックスで
形成し。
ックスの表面に耐食性の表面層を形成し、ガスタービン
高温部品用のタービン翼を炭化けい素質セラミックスで
形成し。
かつ耐食性に優れたセラミックスタービン翼を提供する
ことである。このため耐食性の向上に有効であるイオン
をセラミックス静翼表面に注入する必要があるが、イオ
ン注入によシセラミックス表面は非晶質となり耐食性は
少し低下するので、その後適当な熱処理によシ表面層を
結晶化させて耐食性を向上させる手段を講する必要がお
る。
ことである。このため耐食性の向上に有効であるイオン
をセラミックス静翼表面に注入する必要があるが、イオ
ン注入によシセラミックス表面は非晶質となり耐食性は
少し低下するので、その後適当な熱処理によシ表面層を
結晶化させて耐食性を向上させる手段を講する必要がお
る。
セラミックスタービン翼表面にクロム、アルミニウム、
モリブデン、ニッケル、チタン。
モリブデン、ニッケル、チタン。
ジルコニウム、イツトリウム、けい素、ほう素、炭素、
窒素、酸素、バリウム、カルシ−ム、ストロンチューム
のイオンのうち１〜３種のイオンを５０〜６００ ｋｅ
Ｖの加速電圧で。
窒素、酸素、バリウム、カルシ−ム、ストロンチューム
のイオンのうち１〜３種のイオンを５０〜６００ ｋｅ
Ｖの加速電圧で。
１０′４〜１０１Ｑイオン／Ｈの量だけ炭化けい素質セ
ラミックス静翼の表面に注入する。イオン注入により表
面は非晶質となるので、１２００〜２０００℃の温度で
０．５〜２０時間熱処理することによ９９表面層を結晶
化させるとともにアルミナ、酸化クロム、炭化クロムな
どの化合物を含む表面層を形成させて、セラミックス静
翼の耐食性を向上させる。
ラミックス静翼の表面に注入する。イオン注入により表
面は非晶質となるので、１２００〜２０００℃の温度で
０．５〜２０時間熱処理することによ９９表面層を結晶
化させるとともにアルミナ、酸化クロム、炭化クロムな
どの化合物を含む表面層を形成させて、セラミックス静
翼の耐食性を向上させる。
炭化けい素質セラミックスの表面層中に注入されたクロ
ム、アルミニウムガどのイオン。
ム、アルミニウムガどのイオン。
またはイオン注入後適渦な熱処理により表面層中に生成
した酸化クロム、アルミナ、炭化クロムなどの化合物に
よシ高温燃焼ガス雰囲気中におけるセラミックス静翼の
耐食性が向上する。
した酸化クロム、アルミナ、炭化クロムなどの化合物に
よシ高温燃焼ガス雰囲気中におけるセラミックス静翼の
耐食性が向上する。
なおセラミックスタービン翼表面にイオンを注入する好
適な条件として。
適な条件として。
１）イオンに加える電圧を５０〜６００ｋｅＶとする。
０イオンの加速電圧が低いと、イオンの注入深さが浅く
、注入による表面の特性改善効果がない。逆に加速電圧
が高くなりすぎると、イオン注入の費用が高くなり経済
的ではなく、逆にセラミックスタービン翼表面の損傷も
多くなるので９通常は１５０〜３００ｋｅＶ ＜らいが
多く用いられている。
、注入による表面の特性改善効果がない。逆に加速電圧
が高くなりすぎると、イオン注入の費用が高くなり経済
的ではなく、逆にセラミックスタービン翼表面の損傷も
多くなるので９通常は１５０〜３００ｋｅＶ ＜らいが
多く用いられている。
ｉＤイオン注入量は１０１４〜１０１８÷÷牙にする。
０イオン注入量が少ない場合、注入による表面特性改善
効果がなくなる。−！た注入量が多すぎると、母材の原
子数よυも注入したイオンの数の方が多くなシ、母材の
特性が失なわれるため注入による効果がでない。
効果がなくなる。−！た注入量が多すぎると、母材の原
子数よυも注入したイオンの数の方が多くなシ、母材の
特性が失なわれるため注入による効果がでない。
さらにイオンを注入して非晶質したセラミックスタービ
ン翼表面の好適な熱処理条件として。
ン翼表面の好適な熱処理条件として。
１ｉｉ）非晶質化したセラミックス表面の熱処理を１２
００〜２０００℃で０．５〜２０時間とする。
００〜２０００℃で０．５〜２０時間とする。
Ｏ低温では結晶化速度が遅いので長時間加熱する必要が
あシ、高温では短時間（３０分程度）で良い。ただ熱処
理の効率から１６００℃以上の加熱には大型の加熱装置
が必要となる。１２００℃くらいの温度では長時間を要
するので良い条件ではない。
あシ、高温では短時間（３０分程度）で良い。ただ熱処
理の効率から１６００℃以上の加熱には大型の加熱装置
が必要となる。１２００℃くらいの温度では長時間を要
するので良い条件ではない。
従って、１５００〜１８００℃の温度で１〜３時間程度
の加熱が最も実用的である。
の加熱が最も実用的である。
炭化けい素質セラミックスの表面にクロムまたはアルミ
ニウムイオンを２００ ｋｅＶのエネルギーで２ Ｘ
１０”イオンＺｃＩ＆注入した後、 １５００℃で１時
間大気圧中で加熱し、酸化クロムまたはアルミナを含む
表面層を形成させた。腐食試験は、この耐食性セラミッ
クスを硫酸ソーダ８０重量部と五酸化バナジウム２０重
量部からなる腐食剤中にうめ込み、大気中で１２００℃
１００時間加熱すること（てよりおこなった。試験前後
における重量測定知より腐食減量を測定した腐食結果を
第１表に示す。
ニウムイオンを２００ ｋｅＶのエネルギーで２ Ｘ
１０”イオンＺｃＩ＆注入した後、 １５００℃で１時
間大気圧中で加熱し、酸化クロムまたはアルミナを含む
表面層を形成させた。腐食試験は、この耐食性セラミッ
クスを硫酸ソーダ８０重量部と五酸化バナジウム２０重
量部からなる腐食剤中にうめ込み、大気中で１２００℃
１００時間加熱すること（てよりおこなった。試験前後
における重量測定知より腐食減量を測定した腐食結果を
第１表に示す。
第１表からイオン注入処理材を用いることりこよりセラ
ミックスタービン翼の耐食性を改善できることがわかっ
た。
ミックスタービン翼の耐食性を改善できることがわかっ
た。
第１表
第１図はこれらの試験結果をもとに、炭化けい素質セラ
ミックスからなるセラミックスタービン静翼１の表面に
クロムとアルミニウムを含む耐食性表面層２を形成させ
た翼の断面図である。
ミックスからなるセラミックスタービン静翼１の表面に
クロムとアルミニウムを含む耐食性表面層２を形成させ
た翼の断面図である。
本発明はセラミックスタービン翼の高温における耐食性
が向上でき、静翼などのガスタービン高温部品の性能向
上に効果があるなど産業の発達に寄与するところが大き
い。
が向上でき、静翼などのガスタービン高温部品の性能向
上に効果があるなど産業の発達に寄与するところが大き
い。
第１図は本発明に係る一実施例を示す翼の断面図である
。 １・・・・・・炭化けい素質セラミックスからなるセラ
ミックスタービン静翼、２・・・・・・クロムとアルミ
ニウムを含む耐食性表面層。 □゛′、：ｉ；、写・
。 １・・・・・・炭化けい素質セラミックスからなるセラ
ミックスタービン静翼、２・・・・・・クロムとアルミ
ニウムを含む耐食性表面層。 □゛′、：ｉ；、写・
Claims (1)
- セラミックスタービン翼表面にクロム、アルミニウム、
モリブデン、ニッケル、チタン、ジルコニウム、イット
リウム、けい素、ほう素、炭素、窒素、酸素、バリウム
、カルシューム、ストロンチュームのイオンのうち１〜
３種のイオンを５０〜６００ｋｅＶのエネルギーで１０
＾１＾４〜１０＾１＾８イオン／ｃｍ＾３の量だけ注入
した後、上記イオンを注入した上記セラミックスタービ
ン翼表面を１２００〜２０００℃の温度で０．５〜２０
時間加熱して上記セラミックスタービン翼表面に耐食性
の表面層を形成させたことを特徴とするセラミックスタ
ービン翼。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1333886A JPS62171976A (ja) | 1986-01-24 | 1986-01-24 | セラミツクスタ−ビン翼 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1333886A JPS62171976A (ja) | 1986-01-24 | 1986-01-24 | セラミツクスタ−ビン翼 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62171976A true JPS62171976A (ja) | 1987-07-28 |
Family
ID=11830339
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1333886A Pending JPS62171976A (ja) | 1986-01-24 | 1986-01-24 | セラミツクスタ−ビン翼 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS62171976A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0308708A2 (en) * | 1987-09-23 | 1989-03-29 | Westinghouse Electric Corporation | Method to improve the fracture toughness and strength of ceramic materials |
| US6432256B1 (en) * | 1999-02-25 | 2002-08-13 | Applied Materials, Inc. | Implanatation process for improving ceramic resistance to corrosion |
| JP2013002450A (ja) * | 2011-06-21 | 2013-01-07 | Alstom Technology Ltd | 複合素材のタービン翼およびその製造方法 |
-
1986
- 1986-01-24 JP JP1333886A patent/JPS62171976A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0308708A2 (en) * | 1987-09-23 | 1989-03-29 | Westinghouse Electric Corporation | Method to improve the fracture toughness and strength of ceramic materials |
| US6432256B1 (en) * | 1999-02-25 | 2002-08-13 | Applied Materials, Inc. | Implanatation process for improving ceramic resistance to corrosion |
| JP2013002450A (ja) * | 2011-06-21 | 2013-01-07 | Alstom Technology Ltd | 複合素材のタービン翼およびその製造方法 |
| US9587497B2 (en) | 2011-06-21 | 2017-03-07 | General Electric Technology Gmbh | Turbine airfoil of composite material and method of manufacturing thereof |
| US10072505B2 (en) | 2011-06-21 | 2018-09-11 | General Electric Technology Gmbh | Turbine airfoil of composite material and method of manufacturing thereof |
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