JPS63310947A - 漸変特性をもつ高強度超合金部品 - 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】 発明の背景 本発明は、一般に高温・高応力で使用される超合金（ス
ーパーアロイ）製品に係る。さらに詳細には、本発明は
、超合金材料で作られており、高温かつ高応力状態で使
用に供される、ジェットエンジンやタービンの部品に係
るものである。

ニッケル基超合金や鉄基超合金のような超合金が高温で
高い強度を必要とする用途に広く使用されていることは
公知である。ジェットエンジンの設計は、従来、そのエ
ンジンの部品を製造する際に材料として使用される超合
金が示すことのできる特性によって決まる部分が大きか
った。これら合金の特性が改良されると、ジェットエン
ジンの設計が改善され、しかもスラスト対重量比が大幅
に改善される。一般に、このようなエンジンでは高めの
温度での作動の方が燃料効率がよりよくなり、高めの作
動温度およびそのような高温で作動することができる超
合金材料に対する誘因は、さらに効率のよいジェットエ
ンジンの製造において引き続き設計上の基準となってい
る。ジェットエンジンの作動性能を改良するための努力
が続けられているが、高温での高強度超合金の可能性に
対する必要性が相変わらず存在する。

高強度超合金の改良には冶金学上のさまざまな進歩が役
立ってきた。これらの中には、このような合金のγ析出
物強化剤に対する析出物容積割合の増大が含まれている
。また、粉末冶金による改良と恒温鍛造の使用による改
良もなされて来ている。さらに、超合金の合金温度性能
に関する改良が達成されている。

また、ジェットエンジンの部品がすべて同じ作動条件に
おかれるわけではないこと、および、個々の部品に対す
る必要性に最も良く適合させるためにエンジンのいろい
ろな部品に各種の冶金組成を使用できることも認微され
ている。さらに、ある単一の組成の組成物に種々異なる
熱処理をすると違った組合せの特性が得られ、そのよう
な異なる熱処理は、エンジン部品の用途・応用に応じて
、かつこの部品がエンジン全体の中で果す機能に応じて
使用できる。

しかしながら、部品が非常に大きくてその部品全域にわ
たるエンジンの作動条件が一様にはならないために特性
の上で適当なトレードオフがなされているような部品が
ある。別の言い方をすれば、エンジン中に据え付けられ
る大型部品の中には、使用の温度・特性要件がその部品
のある部分と他の部分とで異なっているものがある、と
いうことである。よく知られているように、従来の熱加
工処理は、部品の各部分に同じ熱履歴を付与し、その部
品全体を通じて同一のミクロ組織と特性を生じさせるも
のである。したがって、上記のような大型部品の場合、
その部品のある部分で許容できる特性を得るためには、
別の部分である特性を犠牲にする必要がある。

たとえば、高い応力のかかる部品に要求される多くの重
要な機械的特性の内、亀裂（クラック）成長耐性と高温
破壊寿命とは極めて望ましい特性である。このような特
性は、たとえば、高速で回転するためディスクの一部、
特にディスクの外側の部分に高い応力がかかることにな
るエンジンディスクで必要とされる。最近になって、こ
のようなディスクを製造する際に使用される超合金の亀
裂成長耐性に関するいくつかの改良がなされ、またその
ようなディスクの高温破壊寿命の増強についても改良が
なされている。

高強度超合金に対する従来技術に慣用の加熱処理では、
微細な（結晶）粒子組織と高強度を生成するためにサブ
ソルバスアニーリングと急速な冷却を用いている。サブ
ソルバスアニーリングは、ソルバス温度（すなわち、す
べてのγ′強化用（強化性）析出物が溶解する温度）よ
り低い温度でのアニーリングである。サブソルバスアニ
ーリングはまた部分溶体化ともいわれる。アニーリング
後の常用の冷却速度は、その部品に急冷欠陥が引き起こ
されない範囲の可能な最大の速度である。

この種の常用の加熱処理を受けた合金は、良好な引張強
さと疲れ強さを示すが、その高温破壊寿命は比較的短い
。高温破壊寿命の改良は、大きい（結晶）粒度を生成す
るためにスーパーソルバスアニーリングをすることによ
って達成することができる。

シングルベース超合金に付与されるいろいろな結果とさ
まざまな特性の一例を、第１図にプロットしたデータで
説明する。

さて最初に第１図を参照すると、プロットしであるデー
タから、粉末冶金法によって製造したルネ９５　（Ｒｅ
ｎｅ’　９５）のサンプルに対して１００時間破壊寿命
テストを行なったことが明らかである。

このテストでは、縦軸にプロットしたように一定の応力
をサンプルにかけ、そのサンプルを図の横軸にカ氏温度
（＠Ｆ）で示したさまざまな温度に加熱した。１０００
＠Ｆでは、サブソルバス温度でアニールされている材料
は約１９０ｋｓｉの応力を受けており、この応力・この
温度で１００時間耐えることができる。１１００＠Ｆで
は、１０θ時間耐えることができる応力は約１７０ｋｓ
　ｉである。１４００°Ｆでは、サブソルバスでアニー
ルした材料が耐えることのできる応力は約５゜ｋｓｉで
ある。

サブソルバスでアニールした材料で得られた結果とは対
照的に、スーパーソルバスでアニールした材料は１４０
０”Ｆでずっと高い応力、実際、約９０ｋｓｉの応力を
もつようにみえる。１００時間寿命に対する破壊強さは
、サブソルバスとスーパーソルバスでアニールした材料
のそれぞれについて温度の関数としてプロットしである
。ふたつの破壊曲線は約１２４０”Ｆで交差している。

約８０ｋｓｉの応力で、スーパーソルバスアニーリング
の温度性能は、サブソルバスでアニールした材料より約
＋１００°Ｆ高い。逆に、後者すなわちサブソルバスで
アニールした材料は、低温で、スーパーソルバスでアニ
ールした材料よりずっと高い強度をもっている。

アニーリング後の冷却速度も合金特性に大きな影響を及
ぼす。一般に、組成が同じならば冷却速度が速い方が引
張強さが高くなる。第２図は、粉末冶金法によって製造
したルネ９５　（Ｒｅｎｅ”　９５）サンプルの強さを
縦軸に、このサンプルを冷却するのに使用した冷却速度
を横軸にしてプロットしたグラフである。サンプルの降
伏強さと引張強さを１２００”Ｆで測定して結果を第２
図にプロットした。１分当たりのセ氏温度（”Ｃ）で表
わした冷却速度が増大すると、サンプルの降伏強さと引
張強さは双方ともアニーリング後のいろいろな冷却速度
に対して、特に増大した冷却速度に対し、増すことが注
目される。言いかえれば、サンプルの冷却を行う際に使
用される冷却速度が速ければ速いほど、得られる強度は
それだけ強くなるということが判明している。冷却速度
が増大すると強度も増大するというこの発見は、サブソ
ルバスでアニールしたサンプルでもスーパーソルバスで
アニールしたサンプルでも得られる。

冷却速度がスーパーソルバスでアニールしたサンプルの
特性に及ぼす最も顕著な効果は、時間に依存する条件下
での疲れ亀裂成長耐性であると考えられる。これは１９
８６年９月１５日に出願された米国特許出願第９０７，
５５０号に記載されている。疲れ亀裂成長（伝搬）の時
間依存性を示す一例を第３図に挙げる。第３図では、亀
裂伝搬速度ｄａ／ｄＮ（インチ／サイクル）を冷却速度
（”Ｃ／分）に対してプロットしである。サンプルの疲
れ亀裂成長速度は１２００”Ｆで次の３種のサイクル波
形を使用して測定した。第１のものは３秒の正弦サイク
ルであった。第２のものは１８０秒の正弦サイクル、第
３のものは、３砂圧弦サイクルの最大負荷で１７７秒保
持した。これらのテストでは、最大負荷と最小負荷の比
をＲ−０゜０５に設定した。第３図にプロットしたデー
タから明らかなように、サイクル応力強度Δに一３０ｋ
ｓｉＪｉｎ（インチ）が一定の場合、急速に冷却したル
ネ９５　（Ｒｅｎｅ’　９５）の亀裂成長速度ｄａ／ｄ
Ｎは、サイクル周波数が減少するかあるいは保持時間が
適用されると劇的に増大する。第３図のグラフから、亀
裂成長速度の最小の増加は３秒のサイクルの場合である
ことが分かる。１８０秒サイクルは３秒サイクルのもの
より劇的に高くなっていることが分かるし、３秒サイク
ルプラス１７７秒最大応力保持の場合は亀裂成長伝搬速
度が劇的に大きくなっていることが分かる。たとえば、
ふたたび第３図を参照すると、冷却速度が７５０℃／分
の時、１８０秒サイクルの場合のｄ　ａ　／　ｄＮは約
０．００６インチ／サイクルであるのに、３秒サイクル
の場合は約０．００００４インチ／サイクルである。

ｄａ／ｄＮすなわち亀裂成長速度の時間依存性は、スー
パーソルバスアニーリング後の冷却速度が小さくなれば
なるほど小さくなる。このことも、第３図にプロットさ
れたデータから明らかであり、たとえば冷却速度が１０
０℃／分の時、１８０秒サイクルの場合のｄ　ａ　／　
ｄ　Ｎは約０．００００２インチ／サイクルであり、３
秒す−イクルの場合は約０．００００４インチ／サイク
ルである。

以上のことから明らかなように、亀裂伝搬または成長に
対する耐性と共に高温性能を得るための最適の熱加工処
理は高強度を得るための処理とは完全に異なるのである
。

発明の詳細な説明 したがって、本発明のひとつの目的は、運転中のジェッ
トエンジンなどのような構成部品に使用する物品で、そ
のジェットエンジンの実際の運転条件下で使用するのに
好ましい組合せの特性を有する物品を提供することであ
る。

もうひとつの目的は、ジェットエンジンの比較的に大型
の部品の最適の作動特性を得ることができる手段を提供
することである。

もうひとつ別の目的は、作動条件が複雑であるかまたは
変動する構造体に最適の特性を達成することが可能な設
計を提供することである。

また別の目的は、ジェットエンジンの比較的大型の部品
の動作特性を改善する方法を提供することである。

その他の目的の一部は明らかであり、一部は以下の説明
中で指摘する。

本発明の最も広い一面において、本発明の目的は、 ディスクの構造全体にわたり、しかも、外側のリム部と
内側のボア部の両方に、小さい（結晶）粒度を有するデ
ィスクを準備し、 該ディスクをそのアニーリング温度付近まで加熱して、
該ディスクの半径方向にわたって少なくとも５０℃の温
度勾配を確立し、該ディスクのリム部を、そのスーパー
ソルバスアニーリング温度より高いが（その初期溶融温
度より低い温度にして、該ディスクのリムでの粒子の（
結晶）粒度を実質的に増大させ、かつ、該ディスク構造
体のボア部をサブソルバスアニーリング温度まで加熱し
て、該ボア部中のγ′強化用析出物の一部のみを溶解す
ると共に、該ボア部中の（結晶）粒子成長を、ディスク
のリム部で起こる粒子成長より少なくなるように制限し
、 ディスク内の半径方向の温度勾配を保持しながら該ディ
スクを冷却して、該ディスクのボア部を、リム部が冷却
される速度より少なくとも二倍速い速度で冷却し、こう
して、リム部とは異なった一組の機械的特性をボア部に
付与する ことによって達成することができる。

発明の詳細な説明 本明細書中の以上の説明と以下の説明は、添付の図面を
参照するとより充分に理解できるであろう。

従来技術の実施では、第４図に示したようなプロフィル
を有するディスクは、ボアから外方に向かって伸びる比
較的厚い内側の部分と、リムから内方に向かって伸びる
比較的薄い外側部分とをもっている。従来技術の実施に
従って、第４ｂ図に示したようなプロフィルを有する高
圧のタービンディスクを均一に高温に加熱して強化用の
γ′析出物を部分的に溶解する。言いかえれば、内側部
分と外側部分を含めてディスクの全体を同一のアニーリ
ング温度に加熱する。この均一な加熱のためにすべての
部分が同じ小さい粒度をもっている。

これらの小さい粒子は、ディスクのベース（基部）で高
強度を得るのには有利であるが、ジェットエンジン内で
使用中に高温になるリム部で長い破壊寿命を得るのには
不利である。

また、ボアから伸延している内側部分は厚さが厚いので
、アニール後の冷却または急冷操作中にアニーリング温
度からの冷却が比較的ゆっくりである。このように急冷
中の冷却が遅いため、ディスクの内側部分の強度が低く
なる。しかし、ディスクの内側部分に必要なのは高強度
である。

一方、リム領域とこのリムから内側に伸延する部分は薄
いのでアニーリング後の冷却が上記のボア部より速い。

この速い冷却のために亀裂伝搬速度ｄ　ａ　／　ｄ　Ｎ
は強い時間依存性を示す。しかし、ディスクの外側部分
で必要なのは時間に依存しない亀裂伝搬速度である。

これらの結果は、いずれも、ジェットエンジン内で使用
するディスクの最適の特性と最適の運転に望ましくかつ
必要とされるものとは正反対である。

対照的に、本発明に従うと、ディスクのリムの回りから
ディスクに熱源を当て、ディスクのボアの近くにヒート
シンクを設置することによって方向をもった熱の流れが
確立される。こうして、リムとボアが双方とも、それぞ
れの最適な熱加工処理を受けることができる。

定常状態では、ボアからリムへ向かって温度勾配が確立
される。熱源によって達成される末端温度とディスクの
半径方向にわたって確立される温度勾配とは、リムとボ
アからおよびリムとボアへの熱の出入によって制御され
る。このように、より高いスーパーソルバス温度でリム
がアニーリングされ、またより低いサブソルバス温度で
ボアがアニーリングされ、さらにこの両者の間の温度で
ディスクのリムからボアにかけての部分がアニーリング
される。

アニーリングが終了し、γ′析出物の一部がディスクの
ボアで溶解しディスクのリムでは全体的に溶解したら、
ディスクのボア付近では急速な冷却が達成され、かつデ
ィスクのリムではそれよりゆるくて遅い冷却が達成され
るように、ディスクに供給する熱の量を修正する。

熱源をリムの回りに、ヒートシンクをボアの付近に配置
することにより、方向をもった熱の流れが確立されると
、リムとボアとの両方で最適の熱加工処理を調和させる
ことができる。部分的には、これは、ボアからリムへと
温度が上がる温度勾配を作り出すことによって行なわれ
る。この加熱によって確立される温度勾配と、ディスク
が加熱される最終の温度とは、ディスクの外側のリム部
およびディスクの内側のボア部に加えられる熱とそこか
ら放出される熱の出入りによって制御される。

アニーリング（あるいは別言すれば、熱の入力）の後、
急速な熱の放出によって、かつ、熱入力を遅くまたはゼ
ロにして、望ましい冷却速度を達成することができる。

低温すなわちサブソルバスのアニーリングの終了時に、
ディスクのボアは速く冷却される。高温すなわちスーパ
ーソルバスのアニーリングの後リムはゆっくり冷却され
る。

これらの関係のいくつかを第４図に示す。第４Ｂ図には
リムのプロフィルが示されている。第４Ａ図には、ディ
スクに予測される勾配をもった作動温度が、ボアからリ
ムまでの半径方向に関して示されている。そこに示した
作動温度に基づいたアニーリング温度の勾配を第４Ｃ図
に、冷却速度の勾配を第４Ｄ図に示す。

このような新規な熱処理を受けるディスクは、ボア部に
高い引張強さと疲れ強さをもち、それと同時に、リム部
に良好な高温破壊寿命と秀でた亀裂成長耐性をもつこと
になろう。

ディスクの半径方向にわたって熱勾配が確立される様子
は、さらに図面を参照すると理解できるであろう。

第５図は、本発明の方法に従って調節することができる
典型的なディスクである。ディスク１００は中央の開口
すなわちボア１０２をもっており、これによってディス
クをジェットエンジン内の回転シャフトに装着できる。

ディスク表面の輪郭は第４Ｂ図に断面を示したディスク
の輪郭とほぼ一致している。このディスクは内側にある
厚めのボア部１０４と、外側にあり、リム１０８から内
方に伸びる薄めのリム部１０６とをもっている。

第５図に示したようなディスクは、いろいろな大きさの
各種ジェットエンジンに使用される。約９インチの直径
のディスクは小さいエンジンに使用され、直径が３〜４
フイ一ト以上のディスクは大きいエンジンに使用される
。本発明の方法は、これらのいろいろなサイズのディス
クの特性を改良するために使用することができる。

ジェットエンジン内でディスクを使用中に生じる温度勾
配が最大のとき本発明の利点も最高になる。ジェットエ
ンジン内で現実に使用中のほとんどすべてのディスクの
半径方向にわたってなんらかの温度勾配が生じる。小さ
めのエンジンで小さめのディスクの場合、しかも低めの
温度で作動するエンジンの場合、そのディスクの半径方
向にわたる温度勾配は小さめである。

温度の差の重要性ばかりでなく、ディスクのボア部とリ
ム部とが作動するそれぞれの温度の重要性もまた、′！
Ｊ１図の内容に関連して説明することができる。第１図
は、同一のルネ９５　（、Ｒｅｎｅ’　９５）超合金の
ふたつのサンプルに対する１００時間破壊寿命のプロッ
トであり、これらふたつのサンプルは粉末冶金法によっ
て製造したものであり、一方はその後スーパーソルバス
アニーリングにかけ、もう一方はサブソルバスアニーリ
ングにかけたものである。１４００°Ｆまでの温度範囲
にわたって示したふたつの異なる組の特性は、ふたつの
異なる処理の結果である。もちろん、温度プロフィルと
同様、合金が異なれば異なる破壊寿命を有している。し
かし、はとんどの超合金に対して特性が交差する点があ
り、第１図では１２４０’Ｆの点に見られる。

本発明の最適の利点が達成されるのは、ジェットエンジ
ン内でディスクを作動させる際、そのディスクのリム部
が前記の交差する点より高い温度になり、しかもボア部
が交差温度より低い温度で作動するようにしたときであ
る。第１図のルネ９５　（Ｒｅｎｅ’　９５）超合金の
場合そのような作動では、ボア温度が１２４０”Ｆより
低くて、リム温度が１２４０°Ｆより高くなるであろう
。また、ディスクの内側部分から外側部分への温度差す
なわち温度勾配が大きめの場合に、本発明の利点も高く
なる。これはまた第１図のグラフからも一部明らかであ
る。すなわち、サブソルバス曲線とスーパーソルバス曲
線との間の特性の差は温度の上昇と共に大きくなるから
である。たとえば、約１３００°Ｆで、サブソルバスサ
ンプルは１００ｋｓ１未満の応力で１００時間破壊寿命
をもつ。一方、１３００”Ｆで、スーパーソルバスアニ
ールしたサンプルは約１１５ｋｓ　１で１００時間破壊
寿命をもつ。したがって差は約１５ｋｓｉである。

同様に、１３５０”Ｆで、サブソルバスアニールしたサ
ンプルは約７２ｋｓｉの応力値を有し、スーパーソルバ
スアニールしたサンプルは１００ｋｓｉを越える応力値
を有する。差は約３０ｋｓｉである。

１４００＠Ｆでは、サブソルバスアニールしたサンプル
は応力値が５０ｋｓｉ未満であるのに対し、スーパーソ
ルバスアニールしたサンプルの応力値は約９０ｋｓｉで
あり、その差は約４０ｋｓｉである。

第１図のデータに関する以上の解析から明らかなように
、ディスクの内側部分と外側部分との間の特性の差の値
は、内側部分と外側部分との間の作動温度の差が増大す
るとそれだけ大きくなる。

ここで第６図を参照すると、第５図に示したようなディ
スク１００が三つの要素からなる誘導加熱コイル１１０
の中に囲まれている。第６図は、誘導加熱装置内でディ
スクの形に合致するコイルの中に配置されたディスクの
半概略的な透視図である。コイルから熱を伝えられるデ
ィスクのリム部に対する個々のコイルの位置関係は第７
図と第８図に明瞭に示されている。

通常本発明に従ってディスクの熱処理を実施するには、
リムのところでディスクに熱を伝え、かつディスクのボ
アのところで熱を奪うことによって、ディスクの半径方
向にわたって温度勾配を生じさせる。

このために、第７図から明らかなように、コイル１１０
を通して誘導加熱することによりリムのところでディス
クに熱を伝え、かつ内部冷却されたプローブ１１２を通
してディスクのボアから熱を取り出す。

この熱処理のために、ディスクは軸受は台１１６上の操
作台１１４上に装着することができ、この軸受は台自体
は第９図に最も分かり易く示されているように真空炉１
２０内の基台（ベース）１１８の上に載置される。この
炉１２０は本質的に大きなタンクであり、これは円筒形
でもよく、炉の内部にアクセスすることができるように
少なくともひとつの端にドア１２２がある。このタンク
は、約３フイートの直径のディスクの処理用には約５フ
イートの直径をもつのが便利であろう。

第９図は、装置を表わしている他のすべての図と同様に
半概略的であり、説明の便宜上装置の必須の要素のみを
示しである。このような装置に用いられるその他の加熱
要素、冷却要素、感知手段および測定手段は通常のもの
であり、当業界でよく知られている。たとえば、誘導加
熱炉要素めコイル１１０は第７図から明らかなように管
状であり、図では説明を分かり易くするために管の一部
を切断して描いである。冷却媒体はある手段によってこ
のコイル中を通うて流される。このような冷却材の供給
は周知・常用のことであるのでその手段は図示していな
い。

同様に、誘導電力はバー１２４を介して誘導炉の管１１
０に供給される。管１１０はＬ字継手１２６によって前
記のバー１２４に装着されている。

この継手はバー１２４に鑞付けされている。破断面１２
８はバー１２４を通常の電力供給手段（図示してない）
に接続する箇所を示している。

便宜上、バー１２４はヒンジ部１３０のところで蝶番式
になっており、そのため、上方の誘導コイル１３２の片
側は下方のコイル１３４と１３６よりも上方にもち上げ
られるようになっており、その結果、ディスクを処理の
際所定の場所に挿入したり処理後に取り出したりするの
が便利なようになっている。

第７図から、さらには第８図から分かるように、加熱す
べきディスクのリムに対する個々のコイルの好ましい配
置関係は、ひとつのコイル１３４がディスク１００のリ
ム１０８から半径方向外方に配置されているものである
。残りのコイル１３２と１３６は、はぼ第８図に示した
ような配列で、それぞれリム１０８の上方と下方に配置
されている。第８図は、誘導加熱によってリムに熱を与
えるように配置されているディスクの一方の側とコイル
の部分断面図である。

第８図にはディスク１００の回りを包んでいる絶縁層１
４０が示されている。この絶縁は、ディスクの中に導入
された熱をディスクの本体内に閉じ込めてとどめておく
のに有用であり、この結果、多くの熱がディスクのリム
に入りそしてボアに流れてそこで熱が冷却材プローブ１
１２を介して熱が奪われるようになっている。絶縁層の
使用の程度と半径方向でリムに沿ったさまざまな距離の
ところでのこの層の厚さは、ディスク内に第４Ｃ図のグ
ラフに従うアニーリング温度を生成するのに有効なもの
である。

第４Ｃ図に示したような温度勾配をもったアニーリング
の後、第４Ｄ図に示したような冷却速度勾配をディスク
内に確立して、ディスクのボア部の冷却速度がディスク
のリム部の遅めの冷却より速くなるようにする。このボ
ア部のより急速な冷却を達成するには、冷却プローブ１
１２に流す冷却材の種類と流量を調整する。リム部の遅
めの冷却を達成するには、絶縁層をそのままの位置に維
持すればよい。また、誘導コイル１１０からリム部に加
える熱の導入量を低めに保つことによって以上のような
冷却速度勾配を得ることができる。

冷却プローブ１１２自体は、本質的に、同心のふたつの
流体伝導管またはパイプで構成され、その内の内側の管
１４２は冷却用の気体または液体のような流体をプロー
ブの中に運び、外側の管１４４は冷却用流体を熱除去手
段に運び、その結果、外側のパイプ１４４から熱を奪い
、したがってディスク１００のボア１０２から熱を奪う
ことになる。冷却速度を大きくしたり小さくしたりする
には、プローブ１１２を通す冷却用流体の量を大きくし
たり小さくしたりするとよい。

プローブ１１２の下端を第７図に示す。第９図にはこの
プローブを真空炉１２０に関して示している。プローブ
は、ディスク１００から、フランジ１５０及びこれに適
合した形状のカバー１５２によって作られている頂部の
開口を通って上方に伸びている。冷却材の流体は、図示
してない外部の源から内側の管１４２内に導入され、た
とえば銅またはステンレス鋼製とすることができる外側
の管１４４によって取り出される。冷却材の気体として
はヘリウムが使用でき、冷却用液体としては水を使用で
きる。真空炉１２０内の圧力は、真空ポンプ装置（図示
せず）に接続した側面の開口１５４を介してガスをポン
プで排気することによって調節できる。このような炉の
運転に際しては、図示してないが、通常の感知、観察、
試験および計測手段を使用する。また、やはり図示して
ないが、炉の壁を冷却するための常用の手段は当業界で
公知である。

以上、通常のジェットエンジンのディスク構造の特性を
改良することに関連して述べてきた。現在のほとんどの
ジェットエンジンで慣習的に常用されているブレードは
機械的にディスクのリムに取り付けられると考えられる
。しかし、そのようなブレードをディスクと一体的に形
成した構造を形成することも現状では可能であり、これ
らの構造は、ブレードとディスクを単一の一体構造に組
合わせているという点でブリスクといわれている。

本発明の方法がディスクはもちろんブリスクにも適用可
能であることは理解されるであろう。

【図面の簡単な説明】

第１図は、ｋｓｉで表わした応力を０Ｆで表わした温度
に対してプロットしたグラフであり、ある種の熱処理法
に従って処理したルネ（Ｒｅｎｅ’　９５）に対する１
００時間破壊寿命テストの試験結果を示したグラフ、 第２図は、ルネ（Ｒｅｎｅ’　９５）のサンプルについ
て、ｋｓｉで表わした強度を℃／分で表わした冷却速度
に対してプロットしたグラフであり、各種の強度特性が
サンプルの冷却速度に依存することを示したグラフ、 第３図は、３つの異なる応力サイクルでテストしたルネ
（Ｒｅｎｏ’　９５）のサンプルについて、インチ／サ
イクルで表わした亀裂伝搬速度ｄ　ａ　／　ｄ　Ｎを℃
／分で表わした冷却速度に対してプロットしたグラフ、 第４図の４Ａ−４Ｄそれぞれは、第４Ａ図がディスクの
半径方向にわたる運転温度プロフィルを示すグラフ、第
４Ｂ図がディスクの半径方向の断面積をディスクのボア
からリムまでにわたって示す略図、第４Ｃ図がディスク
のアニーリングの際のアニーリング温度プロフィルを示
すグラフ、そして第４Ｄ図がディスクの冷却の際の冷却
速度プロフィルを示すグラフ、 第５図は、本発明に従って処理できるようなディスクの
透視図、 第６図は、ディスクのリムの回りに伸びる一組のコイル
内に実装された、第５図に示したようなディスクの透視
図、 第７図は、ディスクと熱源に関して冷却プローブの詳細
を一部断面で示す立面図、 第８図は、−組の誘導加熱コイル内に実装されたディス
クの横断面図、 そして第９図は、真空炉エンクロージャー内のディスク
と一組のコイルの断面図である。 １００・・・・・・ディスク、１０２・・・・・・ボア
、１０４・・・・・・ボア部、１０６・・・・・・リム
部、１０８・・・・・・リム、１１０・・・・・・誘導
加熱コイル、１１２・・・・・・冷却プローブ、１１４
・・・・・・操作台、１１６・・・・・・軸受は台、１
１８・・・・・・基台、１２０・・・・・・真空炉、１
２２・・・・・・ドア、１２４・・・・・・電力供給用
バー、１２６・・・・・・Ｌ字継手、１２８・・・・・
・破断面、１３０・・・・・・ヒンジ部、１３２．１３
４．１３６・・・・・・誘導コイル、１４０・・・・・
・絶縁層、１４２．１４４・・・・・・冷却用流体伝導
管、１５０・・・・・・フランジ、１５４・・・・・・
側面の開口。

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. （１）γ′強化ニッケル基超合金で形成されており、ジ
   ェットエンジン内において相対的に低い温度で作動する
   内側部分と相対的に高い温度で作動する外側部分とを有
   するジェットエンジンのディスクに優れた動作特性を与
   えるための方法であって、 構造全体にわたってかつ外側のリム部および内側のボア
   部のいずれにも小さい結晶粒度を有するディスクを準備
   し、 該ディスクをそのアニーリング温度付近まで示差的に加
   熱して該ディスクの半径方向にわたって少なくとも５０
   ℃の温度勾配を確立し、該ディスクのリム部をそのスー
   パーソルバスアニーリング温度より高いがその初期溶融
   温度より低い温度にして該ディスクのリムでの粒子の結
   晶粒度を実質的に増大させ、 前記ディスクの示差的加熱操作によって、ディスク構造
   体のボア部をサブソルバスアニーリング温度まで加熱し
   て、ボア部中の強化用析出物の一部のみを溶解すると共
   に結晶粒成長をディスクのリム部で起こる結晶粒成長未
   満に制限し、 ディスク中の半径方向の温度勾配を保持しながら、ディ
   スクのボア部を、リム部が冷却される速度より少なくと
   も二倍速い速度で冷却し、 これによって、リム部の一組の機械的特性と比較して異
   なった一組の機械的特性をボア部に付与する、方法。
2. （２）ニッケル基超合金がルネ９５である請求項１記載
   の方法。
3. （３）ニッケル基超合金がアストロロイである請求項１
   記載の方法。
4. （４）ニッケル基超合金が４０容量％を超えるγ′強化
   用析出物を有している請求項１記載の方法。
5. （５）温度勾配が１００℃を上回る請求項１記載の方法
   。
6. （６）請求項１記載の方法による製品。
7. （７）ディスクがブリスクである請求項１記載の方法。
8. （８）請求項７記載の方法による製品。