TWI719556B - 金屬構件的接合方法及金屬構件接合體 - Google Patents

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Abstract

金屬構件的接合方法，具備：積層體形成步驟(S10)，在由含有碳化物的Ni合金或者含有碳化物的Fe合金所形成的第1金屬構件及第2金屬構件之間，包夾嵌入材而形成積層體；及固相擴散接合步驟(S12)，藉由對積層體加熱加壓而形成固相擴散接合，進而形成金屬構件接合體，嵌入材，在第1金屬構件及第2金屬構件由含有碳化物的Ni合金所形成的場合中，含有較「第1金屬構件及第2金屬構件之Ni含有率更大」之含有率的Ni，在第1金屬構件及第2金屬構件由含有碳化物的Fe合金所形成的場合中，含有較「第1金屬構件及第2金屬構件之Fe含有率」更大之含有率的Fe或Ni。

Description

金屬構件的接合方法及金屬構件接合體
本發明關於金屬構件的接合方法及金屬構件接合體。
「以高溫運轉的燃氣渦輪機」和化學工廠等所使用的金屬構件，使用Ni合金和Fe合金等的耐熱合金。有接合部位的結構構件，適用可擔保高接頭(接合)強度和密封性的擴散接合(diffused junction)(請參考專利文獻1)。 [先前技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]：日本特開2014-161885號公報
[發明欲解決之問題]
然而，在上述的耐熱合金中，為了提高機械性強度等，採用了含有碳化物(carbide)之含有碳化物的Ni合金、和含有碳化物的Fe合金。另外，含有碳化物的Ni合金和含有碳化物的Fe合金所形成之金屬構件的擴散接合，適用固相(solid phase)擴散接合。
但是，在使｢含有碳化物的Ni合金和含有碳化物的Fe合金所形成之金屬構件」的各個接合面直接對接(butt)並形成固相擴散接合的場合中，由於碳化物沿著接合界面存在，而具有「接合界面成為裂紋(crack)之傳播路徑」的可能。其結果，有時導致金屬構件接合體的機械性強度下降。
有鑑於此，本發明的目的是提供一種：能使機械性強度更進一步提升之金屬構件的接合方法及金屬構件接合體。 [解決問題之手段]
本發明之金屬構件的接合方法具備：積層體形成步驟，在由含有碳化物的Ni合金或者含有碳化物的Fe合金所形成的第1金屬構件及第2金屬構件之間，包夾嵌入材而形成積層體；及固相擴散接合步驟，藉由對前述積層體加熱加壓而形成固相擴散接合，進而形成金屬構件接合體，前述嵌入材，在前述第1金屬構件及前述第2金屬構件由前述含有碳化物的Ni合金所形成的場合中，含有較前述第1金屬構件及前述第2金屬構件之Ni含有率更大之含有率的Ni，在前述第1金屬構件及前述第2金屬構件由前述含有碳化物的Fe合金所形成的場合中，含有較前述第1金屬構件及前述第2金屬構件之Fe含有率更大之含有率的Fe或Ni。
在本發明之金屬構件的接合方法中，亦可形成：前述第1金屬構件及前述第2金屬構件，由前述含有碳化物的Ni合金所形成，前述嵌入材，含有較前述第1金屬構件及前述第2金屬構件之Ni含有率更大之含有率的Ni。
在本發明之金屬構件的接合方法中，前述嵌入材，亦可由純Ni所形成。
本發明之金屬構件的接合方法，亦可具備熱處理步驟，對前述金屬構件接合體實施熱處理，使前述第1金屬構件及前述第2金屬構件之接合部的結晶粒，跨越前述接合部的接合界面成長。
本發明的金屬構件接合體具備：第1金屬構件及第2金屬構件，由含有碳化物的Ni合金或者含有碳化物的Fe合金所形成，及接合部，設在前述第1金屬構件與前述第2金屬構件之間，由擴散層所形成，前述接合部的接合界面，不會析出碳化物。
在本發明的金屬構件接合體中，前述第1金屬構件及前述第2金屬構件，亦可由前述含有碳化物的Ni合金所形成。
在本發明的金屬構件接合體中，前述接合部的結晶粒，亦可跨越前述接合界面。 [發明的效果]
根據上述構造，由於可抑制第1金屬構件與第2金屬構件間之接合界面的碳化物，因此，能提高金屬構件接合體的機械性強度。
以下，採用圖面說明本發明的實施形態。第1圖，是顯示金屬構件的接合方法之構造的流程圖。金屬構件的接合方法，具備積層體形成步驟(S10)、及固相擴散接合步驟(S12)。
積層體形成步驟(S10)，是在由含有碳化物的Ni合金或者含有碳化物的Fe合金所形成的第1金屬構件及第2金屬構件之間，包夾嵌入材而形成積層體的步驟。第2圖，是顯示積層體10之構造的圖。積層體10，是將嵌入材16包夾於第1金屬構件12及第2金屬構件14之間所構成。第1金屬構件12及第2金屬構件14，是由含有碳化物的Ni合金、或者含有碳化物的Fe合金所形成。第1金屬構件12及第2金屬構件14，亦可由含有碳化物的Ni合金形成、或亦可由含有碳化物的Fe合金所形成。
含有碳化物的Ni合金，是含有碳化物，且合金的主成分是由Ni所構成的Ni合金。所謂合金的主要成分，是指合金成分中含有率最大的合金元素(以下皆同)。含有碳化物的Ni合金，含有C作為合金成分。C的含有率，譬如可形成：0.01質量％~1質量％。含有碳化物的Ni合金可採用：已使Mo和W等形成固溶(solid solution)之固溶強化型(solute strengthening type)的Ni合金、和已使γ′相析出的析出強化型(precipitation strengthening type)的Ni合金等。
含有碳化物的Ni合金，譬如可採用Haynes230合金(產品名)。Haynes230合金，是含有碳化物之固溶強化型的Ni合金。Haynes230合金的合金成分，譬如包含：22質量％的Cr(鉻(chrome))、14質量％的W(鎢)、2質量％的Mo(鉬)、3質量％以下的Fe(鐵)、5質量％以下的Co(鈷)、0.5質量%的Mn(錳(manganese))、0.4質量%的Si(矽)、0.5質量%以下的Nb(鈮(niobium))、0.3質量%的Al(鋁)、0.1質量%以下的Ti(鈦)、0.1質量%的C(碳)、0.02質量%的La(鑭(lanthanum))、0.015質量%以下的B(硼(boron))，殘餘的部分則由Ni(鎳)及不可避免的雜質所構成。Haynes230合金所含有的碳化物，為Cr碳化物和W碳化物等。碳化物，在結晶粒內和結晶粒邊界等析出。
含有碳化物的Fe合金，是含有碳化物，且合金的主成分是由Fe所構成的Fe合金。含有碳化物的Fe合金，含有C作為合金成分。C的含有率，譬如可形成：0.01質量%~1.2質量%。
含有碳化物的Fe合金，譬如可採用不鏽鋼。不鏽鋼可採用：沃斯田鐵系不鏽鋼、肥粒鐵(ferrite)系不鏽鋼、沃斯田鐵-肥粒鐵系不鏽鋼、麻田散鐵系不鏽鋼、析出硬化型不鏽鋼等。
在第1金屬構件12及第2金屬構件14，是由含有碳化物的Ni合金形成的場合中，第1金屬構件12及第2金屬構件14可以由含有相同碳化物的Ni合金所形成、或亦可由含有不同碳化物的Ni合金所形成。舉例來說，在第1金屬構件12是由Haynes230合金所形成的場合中，第2金屬構件14可以由Haynes230合金所形成，亦可由與Haynes230合金不同之含有碳化物的Ni合金所形成。
在第1金屬構件12及第2金屬構件14，是由含有碳化物的Fe合金形成的場合中，第1金屬構件12及第2金屬構件14可以由含有相同碳化物的Fe合金所形成、或亦可由含有不同碳化物的Fe合金所形成。
嵌入材16，是設成包夾於第1金屬構件12及第2金屬構件14之間。更詳細地說，嵌入材16是插入：第1金屬構件12的接合面、與第2金屬構件14的接合面之間。
嵌入材16，在第1金屬構件12及第2金屬構件14是由含有碳化物的Ni合金所形成的場合中，含有較「第1金屬構件12及第2金屬構件14之Ni的含有率」更大之含有率的Ni，在第1金屬構件12及第2金屬構件14是由含有碳化物的Fe合金所形成的場合中，含有較「第1金屬構件12及第2金屬構件14之Fe的含有率」更大之含有率的Fe或Ni。
由於嵌入材16含有較「第1金屬構件12及第2金屬構件14之Ni或Fe的含有率」更大之含有率的Ni或Fe，因此在固相擴散接合時，能使位於第1金屬構件12及第2金屬構件14的接合界面、以及其附近的碳化物， 固溶在嵌入材16。藉此，可以抑制：沿著第1金屬構件12及第2金屬構件14之接合界面存在碳化物的情形。如此一來，嵌入材16，在固相擴散接合時，使位於接合界面及其附近的碳化物形成可固溶。
更詳細地說，在沿著第1金屬構件12及第2金屬構件14的接合界面存在碳化物的場合中，有「產生裂紋」和「成為裂紋之傳播路徑」的可能。此外，一旦沿著接合界面存在碳化物，因為「碳化物成為擴散障壁(diffusion barrier)而阻礙相互的固相擴散」，有時將使接合強度下降。根據嵌入材16，藉由於固相擴散接合時將碳化物固溶，可抑制「沿著第1金屬構件12及第2金屬構件14的接合界面存在碳化物」的情形。藉此，能促進固相擴散，並抑制裂紋的產生。
在第1金屬構件12及第2金屬構件14由含有碳化物的Ni合金形成的場合中，嵌入材16，可由所含有之Ni的含有率較「第1金屬構件12及第2金屬構件14之Ni的含有率」更大的Ni合金所形成、或亦可由純Ni所形成。純Ni採用純度為99%以上者即可。
在第1金屬構件12及第2金屬構件14由含有碳化物的Fe合金形成的場合中，嵌入材16，可由所含有之Fe的含有率較「第1金屬構件12及第2金屬構件14之Fe的含有率」更大的Fe合金所形成、或亦可由純Fe所形成。純Fe採用純度為99%以上者即可。此外，在第1金屬構件12及第2金屬構件14由含有碳化物的Fe合金形成的場合中，嵌入材16，可由所含有之Ni的含有率較「第1金屬構件12及第2金屬構件14之Fe的含有率」更大的Ni合金所形成、或亦可由純Ni所形成。純Ni採用純度為99%以上者即可。
在嵌入材16由純Ni或純Fe形成的場合中，相較於嵌入材16由Ni合金或Fe合金形成的場合，嵌入材16變得軟質，且變得容易塑性變形。因此，在固相擴散接合時，能使嵌入材16緊密貼合於第1金屬構件12及第2金屬構件14的接合面。
嵌入材16，可由薄片和箔膜(foil)等形成。嵌入材16，可由譬如純Ni箔和純Fe箔形成即可。嵌入材16的厚度，可形成20μm以下。這是由於在嵌入材16的厚度大於20μm的場合中，有時固相擴散需要較長的時間。嵌入材16的厚度，形成5μm以上10μm以下即可。
亦可在進行積層之前，對第1金屬構件12、第2金屬構件14及嵌入材16執行表面粗度的調整、和脫脂洗淨等的前置處理。
固相擴散接合步驟(S12)，是藉由對積層體10加熱加壓而形成固相擴散接合，進而形成金屬構件接合體的步驟。第3圖，是顯示金屬構件接合體20之構造的圖。對積層體10加熱加壓而形成固相擴散接合，藉此在第1金屬構件12與第2金屬構件14之間，形成由擴散層所構成的接合部22。接合部22的厚度，譬如可形成10μm~ 100μm。
更詳細地說，藉由對積層體10加熱加壓，在第1金屬構件12及第2金屬構件14、與嵌入材16之間，藉由金屬元素相互固相擴散，而形成由擴散層構成的接合部22。接合部22亦可含有：含有率較「第1金屬構件12及第2金屬構件14之Ni或者Fe的含有率」更大的Ni或者Fe而形成。舉例來說，在第1金屬構件12及第2金屬構件14由含有碳化物的Ni合金形成的場合中，接合部22，亦可含有較「第1金屬構件12及第2金屬構件14之Ni的含有率」更大之含有率的Ni而形成。
由於在固相擴散接合時，位於第1金屬構件12及第2金屬構件14的接合界面24及其附近的碳化物，固溶於嵌入材16，因此在第1金屬構件12及第2金屬構件14的接合界面24，不會析出碳化物。藉此，由於可以抑制「沿著第1金屬構件12及第2金屬構件14之接合界面24存在碳化物」的情形，因此，可防止接合界面24成為裂紋的傳播路徑。其結果，能使接合部22的接合強度提高。
說明第1金屬構件12及第2金屬構件14為含有碳化物的Ni合金時的接合條件(接合溫度、接合壓力、接合時間及接合環境)。接合溫度，可形成1050℃以上1200℃以下。這是由於：倘若接合溫度較1050℃更低溫，有時位於第1金屬構件12及第2金屬構件14的接合界面24及其附近的碳化物無法充分地固溶，而存在固相擴散無法充分地執行，接合強度下降的可能。倘若接合溫度較1200℃更高溫，由於結晶粒的成長將變大，而存在機械性強度下降的可能。接合溫度，亦可形成1050℃以上1150℃以下。
接合壓力，可形成5MPa以上20MPa以下。這是由於在接合壓力小於5MPa的場合中，第1金屬構件12及第2金屬構件14、與嵌入材16之間的緊密貼合性下降，而存在固相擴散無法充分地執行的可能。在接合壓力大於20MPa的場合中，有可能在第1金屬構件12及第2金屬構件14產生變形等。接合壓力，亦可形成5MPa以上10MPa以下。
接合時間，可形成4小時以上10小時以下。這是由於在接合時間短於4小時的場合中，第1金屬構件12及第2金屬構件14的接合界面24及其附近的固相擴散無法充分地執行，存在接合強度下降的可能。接合時間為10小時以下的理由在於：倘若接合時間為10小時，便能使位於接合界面24及其附近的碳化物充分地固溶，能固相擴散接合。此外，一旦接合時間較10小時更長，將使生產性下降。
接合環境，形成真空環境、和氬氣(argon gas)等惰性氣體環境之類的非氧化性環境即可。如此一來，由於第1金屬構件12及第2金屬構件14、和嵌入材16之接合面的氧化受到抑制，因此能促進固相擴散。在真空環境的場合中，形成1.3×10－ 2 Pa以下即可。
在固相擴散接合步驟(S12)之後，亦可具備：對金屬構件接合體20實施熱處理，使第1金屬構件12及第2金屬構件14之接合部22的結晶粒，跨越接合部22的接合界面24而成長的熱處理步驟。藉由接合部22的結晶粒跨越接合界面24成長，能提高金屬構件接合體20的潛變(creep)特性。此外，藉由對金屬構件接合體20熱處理，能使接合部22的組成更一致。
說明第1金屬構件12及第2金屬構件14為含有碳化物的Ni合金時的熱處理條件(熱處理溫度、熱處理時間及熱處理環境)。熱處理溫度，可形成1050℃以上1200℃以下。這是由於：在熱處理溫度較1050℃更低溫的場合，存在接合部22的結晶粒幾乎不會成長的可能。倘若熱處理溫度較1200℃更高溫，由於第1金屬構件12及第2金屬構件14之結晶粒的成長將變大，而存在機械性強度下降的可能。熱處理溫度，亦可形成1050℃以上1150℃以下。
熱處理時間，可形成5小時以上75小時以下。這是由於：倘若熱處理時間短於5小時，則存在接合部22的結晶粒不會充分地成長的可能。熱處理時間為75小時以下的理由在於：倘若熱處理時間為75小時，接合部22的結晶粒跨越接合界面24而成長的時間十分充分。熱處理時間，可形成50小時以上75小時以下。
熱處理環境，形成真空環境、和氬氣等惰性氣體環境之類的非氧化性環境即可。如此一來，可抑制金屬構件接合體20於熱處理中的氧化。熱處理環境，與接合環境形成相同即可。
積層體10的固相擴散接合，可使用真空擴散接合裝置、真空熱衝壓裝置、熱均壓(Hot Isostatic Pressing；HIP)裝置等的一般擴散接合裝置。此外，金屬構件接合體20的熱處理，可使用一般的金屬材料的熱處理裝置。
接著，說明以上述金屬構件的接合方法形成接合之金屬構件接合體20的構造。金屬構件接合體20具備：第1金屬構件12及第2金屬構件14，由含有碳化物的Ni合金或者含有碳化物的Fe合金所形成；及接合部22，設在第1金屬構件12與第2金屬構件14之間，由擴散層所形成。然後，接合部22的接合界面24，不會析出碳化物。
更詳細地說，接合部22是由「第1金屬構件12、第2金屬構件14及嵌入材16的金屬元素相互固相擴散」的擴散層所形成。在接合部22的接合界面24及其附近，碳化物形成固溶。因此，接合部22的接合界面24，不會析出碳化物。藉此，由於可以抑制「沿著接合界面24存在碳化物而形成擴散障壁」的情形，因此可促進固相擴散，並提高接合部22的接合強度。此外，由於「在接合部22的接合界面24及其附近，碳化物形成固溶」，因此，「沿著接合界面24存在碳化物所引起之裂紋的傳播路徑」的形成受到抑制。如此一來，可抑制接合部22處之裂紋的產生和傳播。其結果，能提高金屬構件接合體20的拉伸特性等。
此外，在固相擴散接合後經熱處理的金屬構件接合體20中，接合部22的結晶粒，跨越接合部22的接合界面24。更詳細地說，藉由對固相擴散接合後的金屬構件接合體20實施熱處理，使接合部22的結晶粒跨越接合界面24成長。雖然在接合界面24，與結晶粒邊界相同地，容易產生因滑動等所引起的蠕變(creep deformation)，但藉由接合部22的結晶粒跨越接合界面24成長，能抑制蠕變。其結果，能提高金屬構件接合體20的潛變特性等。
如此一來，金屬構件接合體20，具有良好的拉伸特性和潛變特性等的機械性強度。因此，能適用於航空器用和產業用之燃氣渦輪機的渦輪機翼等。此外，金屬構件接合體20，由於機械性強度與反應氣體等的密封性良好，因此，能適用於化學工廠的熱交換器和反應器等。
以上，根據上述構造，具備：積層體形成步驟，在由含有碳化物的Ni合金或含有碳化物的Fe合金所形成的第1金屬構件及第2金屬構件之間，包夾嵌入材而形成積層體；及固相擴散接合步驟，藉由對積層體加壓加熱而形成固相擴散接合，並形成金屬構件接合體，嵌入材構成：在第1金屬構件及第2金屬構件是由含有碳化物的Ni合金所形成的場合中，含有較「第1金屬構件及第2金屬構件之Ni的含有率」更大之含有率的Ni，在第1金屬構件及第2金屬構件是由含有碳化物的Fe合金所形成的場合中，含有較「第1金屬構件及第2金屬構件之Fe的含有率」更大之含有率的Fe或Ni。藉此，由於沿著第1金屬構件與第2金屬構件間之接合部的結合界面存在碳化物的情形受到抑制，因此可抑制裂紋之傳播路徑的形成，並能促進固相擴散。其結果，在金屬構件接合體中，能提高拉伸特性等的機械性強度。
根據上述構造，更進一步具備熱處理步驟，對金屬構件接合體實施熱處理，使前述第1金屬構件及前述第2金屬構件之接合部的結晶粒，跨越接合部的接合界面成長。藉此，由於接合部的結晶粒跨越接合部的接合界面成長，因此能提高潛變特性等的機械性強度。 [實施例]
對Ni合金構件執行固相擴散接合並評估機械性強度特性。
(試樣的製作) 首先，說明實施例1的試樣。Ni合金構件，採用了固溶強化型之耐熱Ni基合金的Haynes230合金。Haynes230合金，是含有Cr碳化物和W碳化物等碳化物之含有碳化物的Ni合金。Haynes230合金，採用了上述的合金成分。Ni合金構件的形狀，形成塊狀。嵌入材採用了純Ni箔。純Ni箔採用了Ni的純度為99%以上的材料。嵌入材的厚度，形成5μm~10μm。在由Haynes230合金所形成的Ni合金構件、與Ni合金構件之間，包夾嵌入材而形成積層體。
接著，在真空環境中對積層體加熱加壓而形成固相擴散接合。固相擴散接合，使用了真空擴散接合裝置。接合溫度，形成1050℃~1150℃。接合壓力，形成5MPa~10MPa。接合時間，形成4小時~10小時。真空度，形成1.3×10－ 2 Pa以下。
說明實施例2的試樣。實施例2的試樣，在固相擴散接合後執行熱處理的這點，與實施例1的試樣不同。更詳細地說，在實施例2的試樣中，首先，與實施例1的試樣相同，形成積層體並執行固相擴散接合。然後，在實施例2的試樣中，對經固相擴散接合後金屬構件接合體實施了熱處理。金屬構件接合體的熱處理，使用了熱處理爐。熱處理，是在真空環境中，藉由從1050℃加熱至1150℃所執行。熱處理時間，形成50小時。真空度，形成1.3×10－ 2 Pa以下。
說明實施例3的試樣。實施例3的試樣，在固相擴散接合後執行熱處理的這點，與實施例1的試樣不同。此外，實施例3的試樣，熱處理時間較實施例2的試樣更長這點，也不相同。更詳細地說，實施例3的試樣，與實施例1、2的試樣相同，形成積層體並執行固相擴散接合。然後，實施例3的試樣，對經固相擴散接合後金屬構件接合體實施了熱處理。熱處理，是在真空環境中，藉由從1050℃加熱至1150℃所執行。熱處理時間，形成72小時。真空度，形成1.3×10－ 2 Pa以下。
說明比較例1的試樣。比較例1的試樣，不使用嵌入材而執行固相擴散接合的這點，與實施例1的試樣不同。更詳細地說，比較例1的試樣，是使Ni合金構件的接合面彼此直接對接而實施了固相擴散接合。比較例1之試樣的接合條件(接合溫度、接合壓力、接合時間、接合環境等)，與實施例1的試樣相同。
說明比較例2的試樣。比較例2的試樣，在固相擴散接合後執行熱處理的這點，與比較例1的試樣不同。更詳細地說，比較例2的試樣，與比較例1的試樣相同，不使用嵌入材並執行了固相擴散接合後，執行熱處理。比較例2之試樣的熱處理條件，與實施例2之試樣的熱處理條件(熱處理溫度、熱處理時間、熱處理環境等)相同。
(拉伸試驗) 針對實施例1及比較例1的試樣，在常溫下執行了拉伸試驗。拉伸試驗，是根據ASTM E8/E8M作為基準所執行。拉伸試驗片，是從各試樣切出所製作。試驗體的數量，各試樣分別為3個。第4圖，是顯示各試樣之拉伸試驗結果的圖表。在第4圖的圖表中，橫軸為各試樣，縱軸為接合效率(joint efficiency)，以長條圖表示各試樣的接合效率。接合效率，是將作為母材的Haynes230合金之室溫拉伸強度的規格值(760MPa)設為1時的值。
比較例1的試樣，接合效率形成小於1，獲得較母材強度更低的拉伸強度。在比較例1的試樣中，皆是在接合部形成破裂。相對於此，實施例1的試樣，接合效率形成大於1，獲得與母材強度相等的拉伸強度。在實施例1的試樣中，皆是在母材形成破裂，而非接合部。根據該結果可得知：藉由將純Ni箔作為嵌入材並實施固相擴散接合，使拉伸特性提升。
(潛變試驗) 針對實施例1~3的試樣，執行了潛變試驗。潛變試驗，是根據JIS Z 2271作為基準所執行。潛變試驗片，是從各試樣切出所製作。試驗體的數量，各試樣分別為3個。第5圖，是顯示各試樣之潛變試驗結果的圖表。在第5圖的圖表中，橫軸為拉–米氏參數(Larson-Miller parameter) P，縱軸為應力，實施例1的試樣以菱形表示，實施例2的試樣以正方形表示，實施例3的試樣以三角形表示，母材則以圓形表示。拉–米氏參數P，是以P＝T(C＋logtr )所表示的參數。T為絕對溫度(K)，tr 為破裂時間(h)，C為材料常數。而材料常數C設為20。
實施例2、3的試樣，較實施例1的試樣提升了潛變特性。根據該結果可得知：藉由在固相擴散接合後執行熱處理，使潛變特性提升。此外，實施例3的試樣，較實施例2的試樣提升了潛變特性。根據該結果可得知：藉由延長固相擴散接合後的熱處理時間，使潛變特性提升。
(金屬組織觀察) 針對實施例1、2的試樣；與比較例1、2的試樣，藉由光學顯微鏡執行金屬組織觀察。第6圖，是顯示比較例1之試樣的金屬組織觀察結果的相片。第7圖，是顯示實施例1之試樣的金屬組織觀察結果的相片。第8圖，是顯示實施例2之試樣的金屬組織觀察結果的相片。第9圖，是顯示比較例2之試樣的金屬組織觀察結果的相片。金屬組織觀察的倍率，設為200倍。
如第6圖所示，比較例1的試樣中，觀察到沿著Ni合金構件間的接合界面存在碳化物。在接合界面，形成碳化物密集層。如此一來，在未採用嵌入材執行了固相擴散接合的場合中，可得知沿著接合界面存在碳化物。藉此，比較例1的試樣中，認為拉伸強度下降。
如第7圖所示，實施例1的試樣中，在Ni合金構件間形成了由擴散層所構成的接合部。實施例1的試樣中，並未在接合部的接合界面觀察到碳化物。根據該結果，藉由使接合界面及其附近的碳化物固溶，在接合界面不會析出碳化物，因此，可防止接合界面成為裂紋的傳播路徑。藉此，實施例1的試樣中，認為拉伸強度上升。
如第8圖所示，實施例2的試樣中，接合部的結晶粒，跨越接合部的接合界面成長。相對於此，如第7圖所示，實施例1的試樣中，接合部的結晶粒，並未跨越接合界面成長。根據該結果可得知：藉由在固相擴散接合後執行熱處理，接合部的結晶粒跨越接合界面成長，因此使潛變特性提升。
如第9圖所示，比較例2的試樣中，接合界面及其附近的結晶粒，並未跨越接合界面成長。根據該結果可得知，在未採用嵌入材執行了固相擴散接合的場合中，即使在固相擴散接合後執行熱處理，接合界面及其附近的結晶粒幾乎不會成長。 [產業上的利用性]
本發明，由於能提高金屬構件接合體的機械性強度，因此能適用於航空器用和產業用之燃氣渦輪機的渦輪機翼等、和化學工廠的熱交換器和反應爐等。
P:拉–米氏參數 S10:積層體形成步驟 S12:固相擴散接合步驟 10:積層體 12:第1金屬構件 14:第2金屬構件 16:嵌入材 20:金屬構件接合體 22:接合部 24:接合界面
第1圖：是顯示本發明的實施形態中，金屬構件的接合方法之構造的流程圖。 第2圖：是顯示本發明的實施形態中，積層體的構造的圖。 第3圖：是顯示本發明的實施形態中，金屬構件結合體的構造的圖。 第4圖：是顯示本發明的實施形態中，各試樣(specimen)之拉伸試驗(tensile testing)結果的圖表。 第5圖：是顯示本發明的實施形態中，各試樣之潛變試驗(creep testing)結果的圖表。 第6圖：是顯示本發明的實施形態中，比較例1之試樣的金屬組織觀察結果的相片。 第7圖：是顯示本發明的實施形態中，實施例1之試樣的金屬組織觀察結果的相片。 第8圖：是顯示本發明的實施形態中，實施例2之試樣的金屬組織觀察結果的相片。 第9圖：是顯示本發明的實施形態中，比較例2之試樣的金屬組織觀察結果的相片。

Claims (7)

  1. 一種金屬構件的接合方法，具備：積層體形成步驟，在由含有碳化物的Ni合金或者含有碳化物的Fe合金所形成的第1金屬構件及第2金屬構件之間，包夾嵌入材而形成積層體；及固相擴散接合步驟，藉由對前述積層體加熱加壓而使碳化物固溶於前述嵌入材而形成固相擴散接合，進而形成在其接合部的接合界面不會析出碳化物的金屬構件接合體，前述嵌入材，在前述第1金屬構件及前述第2金屬構件由前述含有碳化物的Ni合金所形成的場合中，含有較前述第1金屬構件及前述第2金屬構件之Ni的含有率更大之含有率的Ni，在前述第1金屬構件及前述第2金屬構件由前述含有碳化物的Fe合金所形成的場合中，含有較前述第1金屬構件及前述第2金屬構件之Fe的含有率更大之含有率的Fe或Ni。
  2. 如請求項1所記載之金屬構件的接合方法，其中前述第1金屬構件及前述第2金屬構件，由前述含有碳化物的Ni合金所形成，前述嵌入材，含有較前述第1金屬構件及前述第2金屬構件之Ni含有率更大之含有率的Ni。
  3. 如請求項2所記載之金屬構件的接合方法，其中前述嵌入材由純Ni所形成。
  4. 如請求項1至請求項3的其中任一項所記載之金屬構件的接合方法，其中具備熱處理步驟，對前述金屬構件接合體實施熱處理，使前述第1金屬構件及前述第2金屬構件之接合部的結晶粒，跨越前述接合部的接合界面成長。
  5. 一種金屬構件接合體，具備：第1金屬構件及第2金屬構件，由含有碳化物的Ni合金、或者含有碳化物的Fe合金所形成；及接合部，設在前述第1金屬構件、與前述第2金屬構件之間，且由擴散層所形成，前述接合部的接合界面，碳化物形成固溶而不會析出碳化物。
  6. 如請求項5所記載的金屬構件接合體，其中前述第1金屬構件及前述第2金屬構件，由前述含有碳化物的Ni合金所形成。
  7. 如請求項5或請求項6所記載的金屬構件接合體，其中前述接合部的結晶粒，跨越前述接合界面。
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