JPS63286285A - 酸化物分散硬化型ニツケル系スーパーアロイからなる任意の断面寸法の工作物を製造する方法 - Google Patents

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： ニッケル系酸化物分散硬化型スーパーアロイ（超耐熱合
金）は高温の機械的性質が優れているため熱的および機
械的に負荷の高い熱機関の構造部材を構成する際使用さ
れる。有利な分野はガスタービンの羽根素材である。

本発明は熱間強度が極めて高く、加工困難な比較的脆い
酸化物分散硬化型スーパーアロイの使用範囲を開発およ
び拡大することに関する。

このスーパーアロイは配向した粗粒の桿状結晶構造を有
するモノリシックの前材料として主として制限された横
断面寸法をもってしか製造できなかった。

とくに本発明は縦軸が横断面に対し垂直に立つ配向した
粗い桿状結晶を有する酸化物分散硬化型ニッケル系スー
パーアロイからなる任意の横断面寸法を有する工作物の
製法に関する。

従来の技術： ニッケル系酸化物分散硬化型スーパーアロイは優れた高
温の機械的性質を有し、熱機関の作業媒体温度を非分散
硬化型ニッケル系スーパーアロイに比してさらに１００
〜１５０’Ｃ上昇することができる。これはエネルギー
変換の効率上昇のため極めて望ましいことである。しか
しこの合金を完全に利用するため、これから製造した工
作物は粗粒結晶状態で存在しなげればならない。明らか
な縦軸を有するシャフト状構造部材の場合これは素材が
縦方向に配向した桿状結晶の形で存在しなければならな
しことを意味する。それによってのみ極めて高−使用温
度で高いクリープ強度が達成される。

酸化物分散硬化型スーパーアロイは機械的合金により粉
末冶金的に製造される。前圧縮した材料は一般に押出成
形機によって孔のないち密な半製品まで加工される。そ
の高い熱間強度のため押出成形機の力が制限されている
ので、得られるロンドの横断面はある程度に制限される
。

縦方向に配向した桿状結晶を得るため、半製品を帯域焼
鈍法（配向した再結晶）で処理しなければならない。こ
れは全横断面にわたり一定の加熱および冷却条件を必要
とする。それゆえ、熱力学的理由（温度勾配）から処理
する半製品の横断面が同様制限される。素材の熱伝導度
に基き達成しうる最大の矩形断面は約３５Ｘ、１１０　
ｍｍである。市場では現在３２Ｘ１１］５ｙｘｍの角筒
形半製品が入手可能である。したがって現在酸化物分散
硬化型スーパーアロイは制限された羽根サイズにしか使
用できない。

大出力の工業用ガスタービンを製造する場合、所要の羽
根サイズは酸化物分散硬化型合金からなる半製品の市場
で得られる工業的に実施可能の横断面をすでに超える。

それゆえ現在この合金の使用がもつとも望まれるところ
への使用は除外される。

微粒子状態の酸化物分散硬化型スーパーアロイからなる
部材を拡散接合によって犬きｂブロックに結合し、これ
をあとから再結晶焼鈍によって粗粒子状態へ変換するこ
とはすでに提案された（米国特許第３７５８７４１号明
細書参照）。

しかしこの方法は大きめ横断面の帯域焼鈍の際支障が生
ずる。工作物の内部にある部分は十分に高い温度勾配が
ないため、もはや粗粒子桿状結晶への再結晶が促進され
ない。それによってクリープ強度は最高値の数分の１に
低下する。

工作物は所期の目的に無価値となる。

加工困難な粗粒子の酸化物分散硬化型素材からなる板を
高温等静圧プレスによって熱間加工し、選択的に同時に
多数の板または板端部を拡散接合することは公知である
（たとえばヨーロッパ公開特許公報第０１９２１０５号
参照）。

この場合一般に前記問題が発生しない制限された横断面
寸法である。さらにそれぞれ・の接合ゾーンは一般に運
転中高負荷にさらされな−ので、微粒子ゾーンの場合に
よる発生は工作物の機能に重要な影響をおよぼさなし。

熱機関建造の際酸化物分散硬化型素材の使用範囲を拡大
する大きい要求がある。設計者は工作物の寸法に関する
制限によって束ばくされたくな−。これは次第に増大す
る機械単位（たとえば工業用ガスタービン）のサイズを
考慮すれば将来益々重要になる。

発明が解決しようとする課題： 本発明の目的は縦軸が横断面表面に対し垂直に立つ配向
した粗い桿状結晶を有する酸化物分散硬化型ニッケル系
スーパーアロイからなる任意の横断面寸法の工作物の製
法を得ることであり、この方法は最大可能の簡単性にお
いて全横断面にわたる均一な粒子および良好な再現性が
保証されなければならない。この場合線形または錯形の
微粒子結晶の僅少なゾーンも絶対的確実性をもって避け
なければならない。

課題を解決するための手段： この目的は本発明により前記方法において前記素材から
なる帯域焼鈍した粗大結晶状態にある少なくとも２つの
工作物部材を桿状結晶の縦軸を含む少なくともキれぞれ
１つの面で接合面をつくるためフライスおよび研摩によ
って機械的に精密加工し、続いて再結晶温度より５０〜
１００°低い温度範囲で０．５〜６時間、機械加工の間
に冷間変形によって導入された応力および欠陥組織を除
去するため焼鈍し、さらに工作物部材の互いに対応する
接合面を互いに突合せ、熱間等静圧プレスによって拡散
接合処理し、その際工作物部材をまず最高５　ＭＰａの
圧力ｐｋのもとに６００℃へ、次に最大２℃／　ｍｉｎ
の加熱速度で少なくとももはや冷間変形が発生しない臨
界温度Ｔｋへ加熱し、次に圧力を徐々に最高１ＭＰａ　
／　ｍｉｎの上昇速度をもって１００〜３　Ｑ　Ｑ　Ｍ
Ｐａのｐｍａｘへ上昇し、同時に２℃／　ｍｉｎの加熱
速度をもって再結晶温度より０〜５０℃低い拡散接合温
度ＴＤまで加熱し、この状態を１〜２４時間保持し、こ
のように接合した工作物を室温に冷却することによって
解決さり、る。

実施例： 次に本発明の実施例を図面により説明する。

第１図には前処理せずに常用法で結合した工作物部材の
接合ゾーン断面の組織形成を可視化するため金相学的顕
微鏡像の簡単なスケッチが示される。工作物部材は初め
帯域焼鈍した状態で存在し、特徴的粗粒子の縦配向した
桿状結晶１を有する。接合ゾーンには一般に球形の微粒
子結晶２が示され、これは先行する機械加工によって冷
間変形した表面ゾーンａの引続く接合温度への加熱の際
の再結晶によって発生したものである。精密加工（研摩
）によって残る冷間変形および再結晶した表面ゾーンａ
は一般に約１０〜２０μｍの片側深さを有する。これは
図面中の１０μｍの尺度によって明らかである。

このように常用法で接合した工作物は高温で運転中、接
合していないもとの素材の熱間強度（とくにクリープ限
）の数分の１の強度しか有しない。高度に負荷される熱
機関への使用にはこのような構造部材は役立たない。

第２図は互いに圧着した２つの工作物部材の断面の拡大
スケッチを示す。最善の加工（研摩、磨き、腐食等）後
でも不完全性のため、数学的平面と著しく異なる特徴的
表面粗さを有する表面が残る。３は圧着の際の結合すべ
き工作物部材である。その際適用した圧力は互いに向き
合う垂直矢印によって示される。接触は表面に任意に分
布する少数の点でのみ行われる。この接触点４は圧着の
際冷間変形する。この局部的冷間変形は避ける手段がな
い。

第３図は冷間変形した表面層を第１図と異なりあらかじ
め除去して常用法で結合した工作物部材接合ゾーンの断
面の顕微鏡組織のスケッチである。１は納入状態の材料
の桿状結晶である。

５は工作物部材の圧着の際冷間変形および再結晶した表
面ゾーンｂの微粒子結晶である。機械加工によってあら
かじめ冷間変形した表面シーンは適当な手段（腐食、電
解研摩等）によって完全に除去した。それにも抱らず第
６図には結合過程の途中に初めて形成されるもちろん幅
の狭い微粒子表面ゾーンわが現れる。一般にこの表面ゾ
ーンｂは図面に示す１μｍの尺度から明らかなように約
０．５〜２μｍの片側深さを有する。このゾーンは構造
部材の高温強度を運転中使用に耐えなくなるまで低下さ
せるために十分な大きさである。

第４図には本発明により前処理して結合した工作物部材
の接合ゾーン断面の顕微鏡組織のスケッチが示される。

各工作物部材の納入状態で存在する粗粒子の縦方向に配
向した桿状結晶１は接合後も不変化に留まり、互いに継
目なしに移行する。微粒子中間ゾーンは存在しない。６
は微粒子再結晶を避けた単に仮想の理論的、幾何学的接
合面を示す。このように接合した工作物はすでに初めか
ら目的の最終寸法を有したかのように完全にモノリシッ
クに挙動する。

第５図は高温等静圧プレスによる工作物部材の本発明に
よる結合の際の温度Ｔおよび圧力ｐの時間ｔを関数とす
るダイヤグラムである。

横軸はそれぞれ時間軸ｔ（分）である。縦軸は上図では
結合すべき工作物部材の温度軸Ｔ（’Ｃ）、下図では容
器内を支配する等静圧の圧力軸ｐ（ＭＰａ）である。曲
線７は温度経過に関する。

工作物部材はまず比較的急速に約６００℃の温度Ｔ。に
加熱することができる。以後の加熱は応力が平衡し、工
作物部材の接触ゾーンにおける結晶恢復が再結晶に達す
ることなく生じうるように、徐々に２℃／　ｍｉｎに達
しない速度で行われる。工作物部材の引続く圧着の際表
面ゾーンの冷間変形を恐れる必要がないように、少なく
ともこの温度までは加熱しなければならない臨界温度Ｔ
ｋは約９５０℃であり、破線で示される。加熱はさらに
２℃／　ｍｉｎより小さい速度で記入した拡散接合温度
ＴＤまで行われ、結合する部材は接触する粗大結晶が再
結晶なしに（見える継目なしに）完全に合体するまでこ
の温度に保持される（サイズ、形および合金に応じて１
〜２４時間）。拡散接合温度ＴＤはこの結合法の場合そ
れぞれの素材の再結晶温度より０〜５０℃低い範囲にあ
り、この場合約１２００℃である。工作物部材をまず冷
間状態で互いに接合する圧力ｐｋ（この場合最高５ＭＰ
ａ）は温度Ｔｋに達した後に初めて徐々に記入した値ｐ
ｍａｘ　（拡散接合圧力）へ上昇することができる（曲
線８）。疑問の場合（臨界温度Ｔｋが不明の場合）工作
物部材は圧力上昇を始める前にまず拡散接合温度ＴＤへ
加熱することもできる（曲線９）。したがって方法のす
べての可能性は曲線８と９の間の限界にある。

第６図には接合した２つの工作物部材から製造したター
ビン羽根の斜視図が示される。１０は＾筒形工作物部材
１１１１は同様の工作物部材■である。有利に２つの部
材は同じロンド材料を原料とし、したがって図示の場合
のように同じ寸法を有する。１２は工作物部材ＩとＨの
接合面であり、この場合側面と平行な平面である。１３
は羽根本体、１４は羽根の脚である。

接合面１２は運転中発生する最大曲げ応力の方向に翼形
羽根断面のもつとも厚い位置を横方向に通る平面とほぼ
一致するように設定される。

第７図は接合した２つの工作物部材から製造した縦方向
（羽根の縦軸）の冷却通路を有するタービン羽根の本体
頭部の斜視図である。図はこれ以上の説明を必要としな
い。接合面１２の配置の原理は第６図の場合と同じであ
り、参照番号も同じである。

第８図は２つの冷却通路を有する２つの接合した工作物
部材から製造したタービン羽根の本体頭部の斜視図であ
る。接合面１２は２つの冷却通路を分離するウェブの中
心へ配置される。

その他は第７図と同様である。

実施例： 例　　１　： 幅７０１ｍおよび厚さ３２ｍｍの矩形断面を有する角筒
形半製品の形の酸化物分散硬化型ニッケル系スーパーア
ロイが出発材料として存在した。

素材はｌＮ０Ｏの商品名ＭＡ６０００で次の組成を有し
た： Ｃｒ　　　　　１５．０　　重量％ Ａｌ　　　　　　４−５　　　〃 Ｔ１２．５〃 ＭＯ”　　　２．Ｏ７ ｗ　　　　　　４．０　　　” Ｔａ　　　　　　２．０　　　〃 Ｚｒ　　　　　　Ｏ，１５〃 Ｂ　　　　　　Ｏ，０１〃 ｃ　　　　　　Ｏ，０５／／ Ｙ２Ｏ３１，１〃 Ｎｉ　　　　　　　残部 素材は納入状態で帯域焼鈍および再結晶によってとくに
調節した平均長さ２０ｍｍ、幅５−および厚さ３　ｍａ
ｔの縦に配向した粗粒子桿状結晶力・らなった。この半
製品からそれぞれ長さ約１７０ｍｍの角筒を切出し、そ
れぞれ１つの幅の面（７０ｉｍ）を機械加工（精密研摩
）によってできるだけ平らに仕上げた。残る表面粗さｋ
ま約６μｍであった。

素材ｎＡ６［１［１０の再結晶温度は約１２００℃であ
る。゛加工し゛た２つの角筒彫工作物部材を表面加工に
よる冷間変形のため導入された応力および欠陥組織を除
去するため、１１９０℃の温度で６時間不活性ガス中で
焼鈍し、徐冷した。

次に結合する工作物部材の加工した表面を互いに突合せ
、軟鋼からなる相当する寸法の角筒形薄肉カプセル内へ
押込んだ。カプセルの内側寸法は工作物部材がちょうど
ぴったり嵌合する大きさであった。カプセルの端面を封
釦し、排気し、次に真空気密に溶接した。このようにカ
プセルへ封入した工作物部材を熱間等静圧プレス装置へ
装入し、ます３　ＭＰａの軽い全面的圧力ｐ　にさらし
、約１時間以内に約６００℃の温度に加熱する。次に１
１８０℃の温度Ｔ　まで約２℃／ｍｉｎの加熱速度で徐
々に加熱し、この温度に１０時間保持した。９５０℃の
温度Ｔｋに達した際圧力を約４時間にわたって徐々に均
一に２５０　ＭＰａの値ｐｍａｘへ上昇した。この圧力
を熱間等静圧プレス（拡散接合過程）終了まで一定に保
持した。次に接合した工作物を徐冷し、試験を実施した
。寸法は 幅　　　　　　７０龍 厚さ　　６３．５ｍｍ 長さ　　１７０ｍｍ であった。

縦方向および横方向試料を製造し、機械強度値を室温お
よび１０００℃で測定し、出発材料のそれと比較した。

この場合高温のクリープ強度にとくに注意を払った。製
造した工作物に強度低下は認められなかった。

例　　２　： 素材ＭＡ６［］［１０（工ＮＣＯ）から例１と正確に同
様に同じ寸法の工作物を接合した。この工作物から第６
図に示すようなガスタービンの羽根を加工した。接合面
１２はこの場合羽根本体１３のもつとも厚い部分にあり
、翼形断面に対しほぼ垂直に走った。羽根は第６図と異
なり狭いもみの木彫脚を有し、上端にはカバー板を備え
た。脚を含む羽根全長は１６０ｍｍであった。

翼形断面を有する羽根本体１３０寸法は次のとおりであ
った： 全長　　　　１２Ｄｙｎｍ 最大幅　　　　５０ｍｍ 最大厚さ　　　１３ｍｍ 断面高さ　　　１５龍 羽根を厳しｂ試験条件で試験した。とくに２００℃と９
５０℃の間の熱シヨツク試験を実施した。４００サイク
ル後クラツクは認められなかった。

例　　６　： 素材ＭＡ６０００（組成は例１参照）から１辺の長さ５
８龍の正方形横断面を有する２つの角筒形ブロックから
工作物を接合した。接合した工作物は全長が１００ｍｖ
ｔであった。その他は例１の製造法により処理した。

幅　　　　　１　１　５．５ｍｍ 厚さ　　　　５８ｍｍ 長さ　　　１９０朋 の寸法を有する接合した工作物からもみの木彫脚および
カバー板を有するガスター１７の回転羽根を製造した。

接合面１２（第６図参照）は羽根本体１３の翼形断面に
対し直角方向に走った。羽根本体の寸法は次のとおりで
あった：全長　　　　１４０龍 最大幅　　　　７５朋 最大厚　　　　２２ｍｒｎ 断面高さ　　　２５關 羽根をガスタービンに組込み、数１００サイクルの交番
負荷（負荷解放を含む）にさらした。

５０００運転時間後、損傷（ヘアクラック）はまったく
認められなかった。羽根を取りはずし、その熱間強度を
測定した。強度はもちろん納入状態の半製品（棒材料）
の許容範囲にあった。

例　　４　： 出発材料として幅９５ｍｍおよび厚さ３０＋＋＋ｍの矩
形断面を有する角筒形半製品の形の酸化物分散硬化型ニ
ッケル系スーパーアロイが存在した。

素材の組成は下記のとおりであった： Ｃｒ　　　　　２０．ＯＺ［量％ ＡＩ　　　　　　６−０　　重量％ Ｍｏ　　　　　　　　　２’、［］　　　　　／／Ｗ　
　　　　　　　　　３．５　　　　　／／Ｚｒ　　　　
　　Ｏ，１９〃 １３、　　　　　　０．０１　　　〃ＣＤ、０１　　　
〃 Ｙ２Ｏ３１，１１ｌ Ｎｉ　　　　　　残部 素材は帯域焼鈍して再結晶した粗粒子状態で存在した。

縦に配向した桿状結晶は平均して１８＋ｍの長さ、６　
ｍｍの幅、２．５ｍｍの厚さを有した。この半製品から
それぞれ長さ約２’２０＋ｕ＋０６つの角筒を切出し、
１つの角筒は両方の幅の面（９５ｍｍ）、残りの２つは
それ、それ１つの幅の面（９５ｍｍ）を精密研摩によっ
て平面に加工した。表面粗さは約４μｍであった。

この素材の再結晶温度は約１２００℃であった。６つの
角筒彫工作物部材を４時間不活性ガス中１１２０℃の温
度で焼鈍し、続いて徐冷した。この場合研摩の際の確聞
変形によって表面ゾーンに導入された運動力は除去され
た。６つの工作物部材をその加工した表面で互いに支持
しく幅の面を幅の面へ）、この方法で形成した集合体を
内側寸法が集合体の寸法より少し大きい角筒形カプセル
へ導入した。カプセルの肉厚は２．５ｍｍで低炭素軟鋼
からなった。次にカプセルの端面を封鎖し、排気し、真
空気密に溶接した。全体を熱間等静圧プレスによって拡
散接合した。カプセルに封入した６つの工作物部材をま
ず５　ＭＰａの全面的圧力ｐｋにさらし、１．５時間内
に約６００℃の温度に加熱し、続いて１．５°Ｏ／　ｍ
ｉｎの加熱速度で１１６０℃の温度ＴＤへ加熱する。こ
の温度を全部で１２時間保持した。温度ＴＤへ到達した
後、圧力をｌ　ＭＰａ　／　ｍｉｎの上昇速度をもって
熱間等静圧プレスｐｍａｘの最終値３０．０　ＭＰ’ａ
にもたらし、一定に保持した。この方法で拡散接合した
工作物を室温へ徐冷した後、その寸法は次のとおりであ
った： 幅　　　　　　９５＋＋ｍ 厚さ　　　８９ｍｍ 長さ　　２２０　ｍｍ この工作物からガスタービン案内羽根を第６図のように
加工した。羽根本体１３は第７図のように縦方向の冷却
通路を備えた。加工の際工作物を、接合面１２が翼形断
面に対し直角方向にあるように配置し、た。羽根本体は
下記の寸法を有した： 全長　　　１３０ｍｍ 最大幅　　　８０ｘｍ 最大厚　　　２２ｖａｎ 断面高さ　　２６ｍｍ 平均肉厚　　６．５朋 脚およびカバー板を含む羽根全体の全長は２’、ＩＤ朋
であった。カバー板の寸法は下記のとおりであった： 長さくタービンの軸方向）　　６６朋 幅（タービンの接線方向）　　　、６０ｍｍ高さくター
ビンの半径方向）　　　８　ｍｍブレー２脚の寸法は下
記のとおりであった：長さく軸方向）　　　　８０荒ｍ 幅（接線方向）　　　　　７２ｍｍ 高さく半径方向）、８０ｍｍ ブレードを例２のとおり熱シヨツク試験したけれど、ク
ラックは認められなかった。

例　　５　： 出発材料として幅９５ｍｍ５厚さ３２’、ｍｍの竺形断
面を有する角筒形半製品の形の酸化物、分散硬化型−”
ケル系スーパーアロイが存在した。素材の組成は下記の
とおりであった： ０−ｒ　　　　１７．０ｉ量％ Ａｌ　　　　　　　６．０　　　　　”ＭＯ２，Ｑ　　
　　　” ｖｉ　　　　　　　　３．５　　　　　”Ｔａ　　　　
　、　　　２−０　　　　　”Ｚｒ　　　　　　　０．
１５　　　” Ｂ　　　　　　　Ｏｏｏ　１　　　ｌ／ｃ　　　　　　
　　Ｏ，０５” Ｙ２Ｏ３１，１ｌ！ Ｎｉ　　　　残部 半製品は帯域焼鈍および再結晶した粗粒子状態で存在し
た。縦に配向した桿状結晶は平均して長さ１６ｍｍ、幅
５朋および厚さ３ｍ１！であった。

半製品からそれぞれ長さ約２４０闘の６つの角筒を切出
し、１つの角筒は２つの幅の面（９５ｍｍ）、残りの２
つはそれぞれ１つの幅の面（９５ｉｉ）を精密に平らに
研摩した。表面粗さは約３．５μｍであった。

この素材の再結晶温度は約１２００℃である。

以後は例４記載のとおり実施した。焼鈍処理は１１５０
℃で６時間実施した。カプセルに封入した６つの工作物
部材に４　ＭＰａの全面的圧力ｐｋを負荷した。工作物
を６００℃から２°’Ｑ／ｍｉｎの加熱速度で約１１０
０℃に加熱した後、約Ｑ、８ＭＰａ　／　ｍｉｎの上昇
速度で圧力上昇を開始した。拡散接合の温度ＴＤは約１
１９０℃であり、この温度に２４時間保持した。その際
適用した圧力ｐｍａｘは２８Ｑ　ＭＰａであり、プレス
の全時間一定に保持した。接合した工作物の寸法は下記
のとおりである： 幅　　　　　　９５ｍｍ 厚さ　　　９５關 長さ　　２４０闘 この工作物から第６図に示すようなガスタービン案内羽
根を加工した。羽根本体１３は第８図のように縦方向の
２つの冷却通路を備えた。

この場合工作物を接合面１２が翼形断面に対しほぼ直角
になるように配置した。さらに接合面１２は２つの冷却
通路を分離するウェブの中心にあった。このプレーＶ板
の寸法は下記のとおりであった。

全長　　　１５０＋＋＋ｍ 最大幅　　　８２ｍｍ 最大厚　　　２３ｍｍ 断面高さ　　２８龍 平均肉厚　　　４朋 脚およびカバー板を含む羽根全体の全長は２３０ｍｍで
あった。カバー板の寸法は次のとおりであった： 長さくタービンの軸方向）　　６８闘 幅（タービンの接線方向）　　６２扉ｍ高さくタービン
の半径方向）１０ｍｓ＋羽根の脚の寸法は下記のとおり
であった：長さく軸方向）　　　　８２ｍｍ 幅（接線方向）　　　７５闘 高さく半径方向）　　８５龍 羽根をガスタービンに組込み、厳しい交番負荷にさらし
た。３０００運転時間後、表面傷はまったく認められな
かった。解体した羽根を分割し、素材を試験した。強度
値、伸び、靭性等の測定値は拡散接合に使用した納入状
態の出発材料の値に相当した。

本発明は実施例に制限されない。記載した方法によれば
原則として縦方向に配向した粗粒子桿状結晶の形で存在
する制限された寸法の出発材料としてしか入手できない
すべての酸化物分散硬化型耐熱合金を拡散接合によって
任意の大きさの工作物に結合することができる。これは
とくにニッケル系、コバルト系および鉄系のスーパーア
ロイに関する。主たる使用分野は高貴荷熱機関の大きい
構造部材（タービン羽根）製造の場合である。

拡散接合の前に表面加工のすべての影響（冷間変形によ
って導入された運動力）を適当な手段（熱処理、腐食、
電解研摩等）によって除去するように注意しなければな
らない。これは素材の再結晶温度より５０〜１００℃低
い温度範□囲での０．５〜６時間の焼鈍によって達成す
ることができる。温度Ｔｋ（この温度より上ではもはや
冷間変形が発生しない。）に到達後実施する圧力上昇は
徐々に、すなわち最高ｉ　ＭＰａ／ｍｉｎの上昇速度で
行わなければならない。適用する最大の拡散接合圧力ｐ
ｍａｘは素材、工作物サイズおよび時間に応じて１００
〜３０Ｑ　ＭＰａであり、これを１〜２４時間保持する
。場合により安全性の理由から圧力上昇は拡散接合温度
ＴＤに到達後初めて開始するのが望ましい（第５図の曲
線９参照）。

【図面の簡単な説明】

第１図は前処理せずに常用法で、結合した工作鋤部材の
接合ゾーン縦断面の顕微鏡組織のスケッチ、第２図は圧
着した工作物部材の拡大縦断面図、第３図は冷間変形し
た表面層をあらかじめ除去して常用法で結合した工作物
部材の接合ゾーンの縦断面の顕微鏡組織のスケッチ、第
４図は本発明により結合した工作物部材の接合ゾーンの
縦断面の顕微鏡組織のスケッチ、第５図は熱間等静圧プ
レスによる工作物部材の本発明による結合の際の温度Ｔ
および圧力ｐの時間ｔを関数とするダイヤグラム、第６
図は接合した２つの工作物部材から製造したタービン羽
根の斜視図、第７図は接合した２つの工作物部材から製
造した１つの冷却通路を有するタービン羽根上部の斜視
図、第８図は２つの冷却通路を有する第７図と同様の斜
視図である。 １・・・桿状結晶、２，５・・・微粒子結晶、４・・・
接触点、６・・・接合面、１０．１１・・・工作物部材
、１２・・・接合面、１３・・・羽根本体、１４・・・
羽根の脚 ＦＩＧ、Ｉ ＦＩＧ、２

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、縦軸が横断面に対し垂直に立つ配向した粗粒子の桿
   状結晶を有する酸化物分散硬化型ニッケル系スーパーア
   ロイからなる任意の横断面寸法の工作物を製造する方法
   において、帯域焼鈍した粗大結晶状態で存在する前記素
   材からなる少なくとも２つの工作物部材の、桿状結晶の
   縦軸を含む少なくともそれぞれ１つの面を、接合面製造
   のためフライスおよび研摩によつて機械的に精密加工し
   、次に再結晶温度より５０〜１００℃低い温度範囲で０
   ．５〜６時間、機械加工の間に冷間変形によつて導入さ
   れた応力および欠陥組織を除去するため焼鈍し、さらに
   工作物部材を互いに対応する接合面で互いに突合せ、熱
   間等静圧、プレスによつて拡散接合し、その際工作物部
   材をまず最高５ＭＰａの圧力ｐ＿ｋ下に６００℃に加熱
   し、次に最高２℃／ｍｉｎの加熱速度をもつて少なくと
   ももはや冷間変形が発生しない臨界温度Ｔ＿ｋへ加熱し
   、次に圧力を最高 １ＭＰａ／ｍｉｎの上昇速度をもつて徐々に１００〜３
   ００ＭＰａのｐ＿ｍ＿ａ＿ｘへ上昇し、同時に２℃／ｍ
   ｉｎの速度をもつて再結晶温度より０〜５０℃低い拡散
   接合温度Ｔ＿Ｄまで上昇し、この状態を１〜２４時間保
   持し、接合した工作物を室温へ冷却することを特徴とす
   る酸化物分散硬化型ニッケル系スーパアロイからなる任
   意の断面寸法の工作物を製造する方法。 ２、工作物部材を６００℃からまず最高５ＭＰａの圧力
   下に最高２℃／ｍｉｎの加熱速度をもつて再結晶温度よ
   り０〜５０℃低い温度まで加熱し、次に圧力を最高１Ｍ
   Ｐａ／ｍｉｎの上昇速度をもつて徐々に上昇する請求項
   １記載の方法。 ３、酸化物分散硬化型ニッケル系スーパーアロイの組成
   が下記： Ｃｒ　　　　１５．０重量％ Ａｌ　　　　　４．５　〃 Ｔｉ　　　　　２．５　〃 Ｍｏ　　　　　２．０　〃 Ｗ　　　　　　４．０　〃 Ｔａ　　　　　２．０　〃 Ｚｒ　　　　０．１５　〃 Ｂ　　　　　０．０１　〃 Ｃ　　　　　０．０５　〃 Ｙ＿２Ｏ＿３　１．１　〃 Ｎｉ　　　　　　残部 のとおりであり、冷間変形の影響を除去するための焼鈍
   を１１００〜１１５０℃の温度で２時間、高温等静圧プ
   レスを１１５０〜 １２００℃の範囲の拡散接合温度Ｔ＿Ｄで実施する請求
   項１記載の方法。 ４、酸化物分散硬化型ニッケル系スーパーアロイが下記
   の組成： Ｃｒ　　　　２０．０重量％ Ａｌ　　　　　６．０重量％ Ｍｏ　　　　　２．０　〃 Ｗ　　　　　　３．５　〃 Ｚｒ　　　　０．１９　〃 Ｂ　　　　　０．０１　〃 Ｃ　　　　　０．０５　〃 Ｙ＿２Ｏ＿３　１．１　〃 Ｎｉ　　　　　　残部 を有し、冷間変形の影響を除去するための焼鈍を１１０
   ０〜１１５０℃の温度で２時間、熱間等静圧プレスを１
   １５０〜１２００℃の範囲の拡散接合温度Ｔ＿Ｄで実施
   する請求項１記載の方法。 ５、酸化物分散硬化型ニッケル系スーパーアロイが下記
   の組成： Ｃｒ　　　　１７．０重量％ Ａｌ　　　　　６．０　〃 Ｍｏ　　　　　２．０　〃 Ｗ　　　　　　３．５　〃 Ｔａ　　　　　２．０　〃 Ｚｒ　　　　０．１５重量％ Ｂ　　　　　０．０１　〃 Ｃ　　　　　０．０５　〃 Ｙ＿２Ｏ＿３　１．１　〃 Ｎｉ　　　　　　残部 を有し、冷間変形の影響を除去するための焼鈍を１１０
   ０〜１１５０℃の温度で２時間、熱間等静圧プレスを１
   １５０〜１２００℃の拡散接合温度Ｔ＿Ｄで実施する請
   求項１記載の方法。 ６、製造する工作物が常用法で製造しうる半製品の横断
   面寸法を超える熱機関用羽根であり、まず角筒形半製品
   から機械加工によつて、羽根の縦軸に対し横方向に相補
   的な２つの工作物部材を、接合ゾーンが羽根本体の最大
   断面厚さの位置へ、かつその平面が運転中予測される最
   大曲げ応力の方向にあるように加工する請求項１記載の
   方法。 ７、製造する工作物が縦方向冷却通路を２つ備える羽根
   であり、接合して羽根をつくる２つの工作物部材を接合
   ゾーンが羽根の縦方向に走る分離壁の中心にくるように
   半製品から加工する請求項６記載の方法。 ８、製造する工作物が縦方向冷却通路を１つ備える羽根
   であり、接合して羽根をつくる２つの工作物部材を半製
   品から、接合ゾーンが１つの平面内にあり、羽根本体の
   中空断面の運転中予測される最小の機械的負荷の位置へ
   くるように、加工する請求項５記載の方法。