WO1997010066A1

WO1997010066A1 - Procede de fabrication de pales de turbine en alliage de titane et pales de turbines en alliage de titane

Info

Publication number: WO1997010066A1
Application number: PCT/JP1995/001817
Authority: WO
Inventors: Masaru Yamamoto; Hironobu Yamamoto; Herbert Puschnik; Manfred Koren
Original assignee: Kabushiki Kaisha Toshiba; Boehler Schmiedetechnik Gesellschaft Mit Beschränkter Haftung & Company Kommanditgesellschaft
Priority date: 1995-09-13
Filing date: 1995-09-13
Publication date: 1997-03-20
Also published as: EP0852164A1; US6127044A; DE69529178D1; DE69529178T2; JP3531677B2; EP0852164B1; EP0852164A4

Description

明細害

チタン合金製タービンブレードの製造方法

およびチタン合金製タービンブレード技術分野

本発明は、蒸気タービン、ガスタービン、航空機エンジン等に使用することのできるチタン合金よりなるタービンブレードの製造方法に関し、とくに水滴や砂粒等による浸食（エロージョン）を防止することのできる ίΐ ι性の高いチタン合金製タービンブレードを経済的にできる ^ t方法およびチタン合金製タ一ビンブレードに関する。背景技術

チタン合金は比重が小さく、耐食性が良好なことから、蒸気タービンでは低圧タービンの最終段や低温部のブレードに、ガスタービンや航空機エンジンの圧縮機の前段の低温部のブレードに使用されている。これらの使用環境では、蒸気夕一ビンの低圧タービンでは湿り蒸気が高速で衝突し、その中の水滴によりタービンブレードが浸食（水滴エロージョン）を受け、減耗する。また、ガスタービンや航空機ェンジンの圧縮機では空気を大量に吸い込むために、空気中の砂や塵がタービンブレードに ¾突して、タービンブレードが減耗、浸食（サンドエロージヨン）を受ける。

このようなエロージョンによる損傷状態を図 1、図 2および図 3により説明する。図 1は蒸気タービン用タービンブレードの形状の一例を示す斜視図であり、図 2は航空機ェンジン用タービンブレードの形状の一例を示す斜視図であり、図 3はカバーとスナツバーを有するタービンブレードの斜視図である。図 1から図 3に示すように、エロージョンは、ブレード 1が回転する先頭側である前縁部の回転速度の速い先端側に集中して生じる。エロージョン発生部位 2を X印で示す _c なお、 3はタービンロータを、 4 aはカバーを、および 4 bはスナツバー部位を示す。

従来、このエロージョンを防ぐ対策として、エロージョンを受け易いブレード前縁部の先端側に耐ェロージヨン性に優れた C o基合金ステライト（C a b o t 社の商品名）や Ti一 15Mo一 5Zr- 3A1合金等の硬い材料を溶接やロー付けで接合したり、セラミック等のコーティングを施すなどの方法が採用されている。しかしこのような特殊な材料を接合ゃコーティングすることは、 ¾¾、ロー付け部ゃコーティング界面が異材の接合となったり、 ^S部を生じるため、残留応力が高くなつたり、脆化相ができたり、あるいは変形を生じるなどして、強度低下の原因となり、長期の信頼性に劣るなどの問題があつた。

本発明は、このような課題に対処するためになされたもので、経済的に S!iigでき、かつエロージョンを防止することのできる信頼性に優れたチタン合金製タービンブレードの製造方法を提供することを目的とする。

また、本発明は、カバーを含むブレード前縁部の先端側が耐エロージョン性に優れ、かつ信頼性に優れたチタン合金製タービンブレードを提供することを目的とする。発明の開示

本発明の第 1の製造方法は、チタン合金よりなるタービンブレードを熱間鍛造により形成する工程と、熱間锻造により形成されたカバーを含むタービンブレードのブレード前緣部の先端側をブレード本体よりも早く冷却する工程と、冷却後のタービンブレードを熱処理する工程とからなることを特徴とする。

本発明において、カバーを含むブレード前縁部の先端側とは、スナツバ一も含めて、タービンブレードにおいてエロージョンが集中して発生する部位をいう。ここで、カバーゃスナツバーとは、ブレード有効部の先端や中間にあって、隣接するブレードと接触して、ブレードを固定あるいは振動を抑制するために設けられた突起または段差をいう。したがって、カバーを含むブレード前縁部の先端側とは、たとえば図 1、図 2および図 3において、 X印で示されたエロージョン発生部位 2をいう。具体的に図 1と図 3とを例にとり説明すると、カバーを含むブレード前縁部とは図 1および図 3において蒸気があたる方向からみてブレード幅 Wの 1/2以内の範囲をいう。より望ましい範囲としては、本発明の耐エロージョン性をより向上させるため、蒸気があたる方向からみてブレード幅 Wの 1/3以内が望ましい。また、前縁部の先端側とは、図 1においてブレード先端からブレードの有効長しの 1/2以内の範囲をいう。ブレード本体とは、カバーを含むブレード前縁部の先端側を除いた残りのブレード部位をいう。

本発明に係わるタービンブレードを熱間鍛造により形成する工程は、熱間型打鍛造のみならず、熱間型打鍛造と^により施されるその後の熱間の曲がり直しの過程を含むものである。

また、本発明に係わる冷却後のタービンブレードを!^理する工程は、ブレードを焼鈍または時効のために処理する工程である。

チタン合金として、 α + )8型チタン合金製のタービンプレードの場合には、熱間鍛造をべ一夕トランザスよりも 10°CJ¾±低い a + Siag域で行ない、これを冷却するに際し、カバーを含むブレード前縁部の先端側の部分をブレード本体より早く冷却し、その後ブレードを焼鈍または時効のための熱処理として 450°C 〜 850°Cの温度域で熱処理する。加熱処理の具体的な態様は図 4に模式的に示すように、単一の ¾gで所定時間連続して加熱処理する工程（図 4 ( a ) ) 、所定の温度勾配で所定時間連続して加理する工程（図 4 (b) ) 、複数の異なつた温度と複数の異なつた時間とを組合わせて所定時間連続して加熱処理する工程 (図 4 ( c ) ) および前記 3つの加熱処 S 程の少なくとも 1つを複数回断続的に繰り返す加熱処程（図 4 ( d ) ) の中から選ばれた少なくとも 1つの加程からなる。なお、図 4において、破隙間が所定の加熱時間を表す。より具体的には、 α + /3型チタン合金の場合には、鍛造' として α十型チタン合金のベータトランザス温度より 10て以上低い 930〜 970°C以下が望ましく、鍛造後の冷却を、ブレード本体は放冷する一方、カバーを含むブレード前縁部の先端側を気体による強制ファン冷却、圧縮気体による強制冷却、水または油による強制冷却、チタン合金の冷却速度が水冷と油冷との間にある液体による強制冷却、および加圧下でスプレー状または噴霧状となる液体と気体との混合物による強制冷却の中から選択された少なくとも一つの冷却方式によりブレード本体よりも早く急冷し、その後ブレードを所定時間、（ィ） 750〜 850°Cの温度で加熱保持した後連続的に 450〜 720°Cの' a で加熱鹏する熱処理、（口） 750〜 850 °Cの温度で加熱保持した後断続的に 450〜 720°Cの温度で加熱保持する熱処理、 (ハ） 450〜 60(TCの温度で加熱保持した後連続的に 625〜 720°Cの温度で加熱保持する熱処理、（二） 450〜 600。Cの' figで加熱保持した後断続的に 625〜 1 20°Cの温度で加熱保持する熱処理、または（ホ） 450〜 720。Cの温度で加熱保持する熱処理の L、ずれか 1つの熱処 SI程により熱処理する工程からなる。ここで、油による強制冷却に使用される油としては鉱物油などの冷却剤があり、チタン合金の冷却速度が水冷と油冷との間にある液体とは、冷却剤と水との混合液または鉱物油などを水に懸濁した水溶液などの液体がある。

α十型チタン合金としては Ti一 6A1— 4V合金 ( 6SS%のアルミニウムおよび 4¾¾%のバナジウムを含有するチタン合金）、 Ti - 6A1 - 2Sn— 4Zr- 2Mo 一 O. ISi 合金（ 6重量％のアルミニウム、 2重量％の錫、 4重量％のジルコニゥム、 2»%のモリブデンおよび 0. 1重量％のシリコンを含有するチタン合金）、 Ti - 6A1 - 6V - 2Sn合金 ( 6重量％のアルミニウム、 6重量％のバナジウムおよび 2重量％の錫を含有するチタン合金）等を挙げることができる。

また、 Ti一 10V- 2Fe- 3A1合金（10fi*%のバナジウム、 2重 i%の鉄、および 3fi*%のアルミニウムを含有するチタン合金）、 Ti一 5A1 - 4Cr一 4Mo- 2Sn— 2Zr合金（ 5fifi%のアルミニウム、 4重量％のクロム、 4SS%のモリブデン、 2重量％の錫、および 2重量％のジルコニウムを含有するチタン合金）、 Ti— 5A1 - 2Sn— 4Zr- 4Mo- 2Cr— lFe合金（ 5Mfi%のアルミニウム、 2重量％の錫、 4重量％のジルコニウム、 4重量％のモリブデン、 2重量％のクロム、および 1重量％の鉄を含有するチタン合金）などの Near 型のチタン合金からなるタービンブレードの場合には、それぞれの合金のベー夕トランザス温度より 1 0。C以上低い 730〜 875°Cの鍛造加熱で熱間鍛造した後の冷却工程で、ブレード本体は放冷する一方、カバーを含むブレード前縁部の先端側を気体による強制フアン冷却、圧縮気体による強制冷却、水または油による強制冷却、前記チタン合金の冷却速度が水冷と油冷との間にある液体による強制冷却、および加圧下でスプレー状または喷霧状となる液体と気体との混合物による強制冷却の中から選択された少なくとも一つの冷却方式によりブレード本体よりも早く冷却し、その後ブレードを 420〜 650°Cの温度域で単独の温度または複数の温度で所定時間時効のための加熱を行なう。なお、熱間緞造および時効処理温度は、 Near 型のチタン合金の組成によって望ましい範囲を有するものであり、たとえば、上述の合金にあっては熱間緞造温度を 760〜 850°C、時効処理温度を 500〜 650°Cの温度に設定することが望ましい。

さらに、 Ti一 15V- 3Cr- 3A1 - 3Sn合金（15重量％のバナジウム、 3fiS% のクロム、 3重量％のアルミニウム、 3fiS%の錫を含有するチタン合金）、 Ti 一 3A1 -8V- 6Cr— 4Mo- 4Zr合金（ 3重量％のアルミニウム、 8重量％のバナジゥム、 6ftS%のクロム、 4重量％のモリブデン、 4重量％のジルコニウムを含有するチタン合金）、 Ti一 11. 5MO— 6Zr-4. 5Sn合金（11. 5Mfi%のモリブデン、 6重 B%のジルコニウムおよび 4.5重 S%の錫を含有するチタン合金）、 Ti ― 13V— llCr一 3A1 (13¾5%のバナジウム、 11¾3%のクロムおよび 3fi»% のアルミニウムを含有するチタン合金）などの型チタン合金の場合には、鍛造加熱温度として S温度域の 700〜： L050°Cで加feig造後、ブレード本体は放冷する一方、カバーを含むブレード前縁部の先端側を気体による強制ファン冷却、圧縮気体による強制冷却、水または油による強制冷却、前記チタン合金の冷却 ¾gが水冷と油冷との間にある液体による強制冷却、および加圧下でスプレー状または ^となる液体と気体との混合物による強制冷却の中から選択された少なくとも一つの冷却方式によりブレード本体よりも早く冷却し、その後ブレードを 400 〜 650°Cの間の^で時効のための加熱を行なう。型チタン合金の場合においても、熱間鍛造および時効処理温度は、 /3型のチタン合金の組成によって望ましい範囲を有するものであり、たとえば、 Ti一 15V- 3Cr- 3A1 - 3Sn合金、 Ti— 3A1 -8V- 6Cr— 4Mo- 4Zr合金および Ti— 11. 5Mo— 6Zr-4. 5Sn 合金にあっては熱間緞造温度を 760〜 925°C、時効処理温度を 500〜 550°Cの温度に設定することが望ましい。

本発明の第 2の製造方法は、チ夕ン合金よりなるタービンブレードを熱間鍛造または «¾D工により形成する工程と、形成されたタービンブレードを溶体化処理する工程と、この溶体化処理工程後のタービンブレードのカバーを含むブレード前縁部の先端側をブレード本体よりも早く冷却する工程と、冷却後のタービンブレードを熱処理する工程とからなることを特徴とする。なお、カバーを含むブレード前縁部の先端側は本発明の第 1の製造方法における範囲と同じ範囲をいう。チタン合金製タービンブレードを熱間鍛造、または熱間鍛造によらず丸棒や角棒から加工による削り出しでタービンブレード形状を形成した後に、溶体化のための高熱後の冷却工程において、エロージョンの生じるカバーを含むブレード前縁部の先端側の部分をブレード本体より早く冷却し、その後ブレードを焼鈍または時効のためのfc 処理を施すことで、経済的で、ブレードの信頼性を損ねることのないエロージョン防止のための製造方法を得ることができる。

この場合には、 α + 型チタン"^、 Near ^型チタン合金や ;5型チタン合金よりなるタービンブレードに対して、本発明の第 1の製 ig^法と同様の工程とすることができる。すなわち、チタン合金として、 α + 型チタン合金製のタービンブレードの場合には、 α + 温度での熱間緞造により、または観加工により夕一ビンブレードを形成した後、ベータトランザス温度よりも 10°C J:低 L ^ + β 域で加熱後冷却するに際し、ブレード前縁部の先端側の部分をブレード本体より早く冷却し、その後ブレードを焼鈍または時効のための!^理として 450〜

850°Cの温度域で、単一ので所定時間連続して加理する工程、所定の温度勾配で所定時間連続して加熱処理する工程、複数の異なつた温度と複数の異なつた時間とを組合わせて所定時間連続して加熱処理する工程、および前記 3つの加熱処 S 程の少なくとも 1つを複数回断続的に繰り返す加熱処理工程の中から選ばれた少なくとも 1つの加熱処 S 程からなる熱処理を施す工程からなる。より具体的には、 Ti— 6A1— 4V合金などの α + 型チタン合金の場合には、鍛造後、またはェ後の加熱温度として 930〜 970°Cが望ましく、その後の冷却としてブレード本体は放冷する一方、カバーを含むブレード前縁部の先端側を気体による強制ファン冷却、圧縮気体による強制冷却、水または油による強制冷却、前記チタン合金の冷却速度が水冷と油冷との間にある液体による強制冷却、および加圧下でスプレー状または噴霧状となる液体と気体との混合物による強制冷却の中から選択された少なくとも一つの冷却方式によりブレード本体よりも早く冷却し、その後ブレードを所定時間、（ィ） 750〜 850°Cの温度で加熱保持した後連続的に 450〜 720°Cの温度で加熱保持する熱処理、（口） 750〜 850°Cの iasで加熱した後断続的に 450〜 72o°cの温度で加熱^^する^ ¾a理、（ハ） 450〜 600°Cの温度で加熱保持した後連铳的に 625〜 720 の温度で加熱保持する熱処理、（二） 450〜 600。Cので加熱^^した後断続的に 625〜 720°Cの -fijgで加熱^^する熱処理、または（ホ） 450〜 720°Cの ί¾で加熱保持する熱処理のゝずれか 1つの熱処理工程で熱処理することからなる。

また、 Ti— 10V- 2Fe- 3A1合金などの Near yS型チタン合金からなるタービンブレードの場合には、熱間鍛造または機 ¾(]ロェによりタービンブレードを形成た後、 730〜 875での α + 温度域で溶体化のための加熱を行ない、その後の冷却工程でブレード本体は放冷する一方、カバーを含むブレード前縁部の先端側を気体による強制ファン冷却、圧縮気体による強制冷却、水または油による強制冷却、前記チタン合金の冷却速度が水冷と油冷との間にある液体による強制冷却、および加圧下でスプレー状または噴霧状となる液体と気体との混合物による強制冷却の中から選択された少なくとも一つの冷却方式によりブレード本体よりも早く冷却し、その後ブレードを 420〜 650 の' 域で単独のまたは複数の温度で所定時間時効のための加熱を行なう。

さらに、 Ti一 15V- 3Cr- 3A1 - 3Sn合金などの /3型チタン合金の場合には、熱間緞造または機 «¾Π工によりタービンブレードを形成した後、 700〜1050 の温度域で溶体化のための加熱後、ブレード本体は放冷する一方、カバーを含むブレード前縁部の先端側を気体による強制ファン冷却、圧縮気体による強制冷却、水または油による強制冷却、前記チタン合金の冷却速度が水冷と油冷との間にある液体による強制冷却、および加圧下でスプレー状または噴霧状となる液体と気体との混合物による強制冷却の中から選択された少なくとも一つの冷却方式によりブレード本体よりも早く冷却し、その後ブレードを 400〜 650。Cの間の^で時効のための加熱を行なう。

^Lhの各製造方法においては、タービンブレードは最終形状に仕上がつている必要は必ずしもなく、最終形状に対して余肉力付いた形状でも本発明の効果を得ることができる。

以下、本発明の作用について説明する。

水滴や砂粒等の衝突によるタービンブレードのエロージョンは、その減耗過程に種々の機構が考えられている。たとえば、 7滴の衝突に対しては、衝突の衝撃の蓄積による疲労破壊的 msiが支配すると言われている。一方、砂粒等の硬い物質の衝突による減耗漏は、疲労破壊的漏とともに、硬質粒子による研削機構もその減耗の一つと言われている。

そこで、発明者らは水滴エロージョンを模擬したエロージョン試験として、回転ブレードの先端に種々の材料をつけて、高速回転させ、ブレードの先端に水滴を喷霧して、蒸気タービン等で生じる水滴エロージョンをし、種々の材料のエロージョン抵抗を計測したところ、同一の基本組成の材料では、材料の硬さが高いほど、エロージョン減耗が少なく、耐水滴エロージョン性が優れていることを見い出した。さらに、砂粒によるエロージョンを模擬する試験として、高速で、立の分である S i 0₂粒子を吹き付け、減^ Sを計測したところ、材料のによらず、材料の硬さが高いほど減が少なくなることが分かった。したがって、どちらの機構のエロージョンに対しても、材料の硬さを高めることはェロージヨンを低下な L、し防止するには効果的であることが分かつた。

硬さを始めとするチタン合金の *¾«的¾«は、熱処理によって変化するが、とくに、高温の溶体化処理 i ^からの冷却 ¾¾は¾«的性質を決定する重要な因子である。硬さを高くするためには、溶体処理 2 ^からの冷却速度を早くし、ミク口組織を微細にしたり、その後の時効処理で硬化させることが効果的である。また、熱間鍛造でタービンブレードを成形する場合には、最終の熱間鍛造のための加熱温度は溶体化処理と同じ役目をするので、熱間緞造が終了し、まだ高温の状態から急冷することは硬さを高くするのに効果的である。冷却速度は速 L、ほど硬さを高くするには効果があり、冷却の方法としては強制ファンゃ圧縮した気体により空気を含む気体を吹き付ける気体による冷却や、水、油または水と油の中間の冷却速度を持つ液体による液体冷却、あるいは圧縮された液体と気体の混合物を吹き付ける液体スプレーが適している。

しかしながら、溶体化処理温度からの冷却速度を早くして、硬さや引張 ¾gを上昇させると、引張破断伸びゃ衝擊値、破壌靭性といった延性や靭性を減少し、破壊に対する抵抗を低くしてしまうことになる。タービンプレードにとっては、硬さや引張は高い方がよいが、遠心力の高い植込部などでは破壊に対する抵抗として、延性や靭性も高い必要がある。上記のようなタービンブレードに要求される特性に鑑みて、エロージョンを防止し、かつブレード全体の信頼性を高めるには、タービンプレードの前縁部の先端側のエロージョンの生じやすい部分については、熱間鍛造成形の直後の高温から、あるいは熱間鍛造で ^して、一旦室温まで冷却したブレードや機械加工により成形したブレードにあたっては、溶体化処理温度から急冷し、その後の焼鈍、または時効処理により硬さを高め、一方、その他の部分は延性や靭性を保持するために、急 ί^ϋ "ずに、放冷、または徐冷することで、タービンブレード全体の信頼性を確保することができる。ここでの熱間^ t過程には、熱間での型打ち鍛造と型打ち鍛造後のブレードの厚みの変化を調整したり、反りやねじれ等を矯正する目的で行う熱間での曲り直し（coining ) を含み、いずれの過程においても熱 P加ェ直後の高温から急冷する過程が含まれていれば、上記目的は誠される。カバーを含むタービンブレードの前縁部の先端側を、熱間鍛造、または溶体化処理温度から急冷し、その後の焼鈍または時効処理により硬化するには、各種チタン合金にとって、； ¾ϋな、条件がある。以下、代表的なチタン合金のについて最適な条件を述べる。

Ti- 6A1— 4Vで代表される α + 3型チタン合金に対しては、熱間锻造、あるいは溶体化処理温度は、長尺のタービンブレード全体にわたり α + 組織を均一に保つには、 /6から α相への変態温度であるべ一夕トランザス温度よりも 10°C h 低い温度が安全である。さらに、引張延性や靭性を高く保つには初析 α量を多量に含まない方が有利であるので、熱間鍛造、あるいは溶体化処理温度は各 α + 型チタン合金のベータトランザス S¾より 10°Cから 65°C低い温度、例えば Ti— 6 A1— 4V合金では 930〜 970てが¾^である。この温度域から急冷したカバーを含むタービンブレードの前縁部の先端側は、硬さを高くするための時効処理が必要で、時効硬化を十分に効果的に行なうには 450°Cより高い温度範囲であるカ诎来るだけ低 L、で数から 10数時間の加熱処理で達成される。この時効処理温度としては 450〜 720°Cが適している。これよりも高い温度では時効硬化がほとんど生じないし、低い温度では数 10時間の長時間かかり、工業上効率的ではない。しかしながら、引張延性と靭性を極端に低下させないために、時効処理の前に 8 50て以下の中間温度で焼鈍を行なうことが効果的である。この処理としては 750 〜 850。Cで数時間の^か ϋましい。タービンブレードのカバーを含む前縁部先端側でより高い硬さを得るには、 450〜 600°Cの低い温度で時効を行い、その後 625〜 721TCのより高い^で時効を行うことが有効である。の 2段階の熱処理は第 1から第 2の温度へ連続的または不連続的に行っても効果は同じである。タービンブレードのカバーと前縁部先端側の急冷域を除き、ブレード本体は比較的冷却速度が遅いので、上記の時効処理による硬ィ匕はほとんどなく、また、中間の焼鈍も強度の低下をほとんど生じることなく、高 L、延性と靭性をこれらの熱処理後も保持できる。

また、 Ti一 10V- 2Fe- 3A1などの Near yS型チタン合金でタービンブレードを製作する場合には、最終の熱間緞造の、あるいは溶体化処理の淑は、 α + 組織を保つことが必要で、そのためには各 Near 型チタン合金のベー夕トランザス ί¾より 10 °C以上低い ί¾ 、例えば Ti— 5A1 - 2Sn— 4Zr— 4Mo- 2Cr- lFe 合金で 875°C以下が望ましい。しかし、この i¾Sが低くなりすぎると、後の時効硬化のが小さくなるので、下限は 730°C力ましい。より望ましくは 760〜

850°Cである。この後の時効処理としては、 420〜 650ての範囲ので数時間から 10数時間の加熱^かましく、より望ましい温度は 500〜 650。Cである。 —方、 Ti一 15V- 3Cr— 3A1 - 3Snなどの型チタン合金では、最終の熱間鍛造や溶体化処理としては、 700〜1050 カ《望ましい。さらに、結晶粒を粗大化させないことが必要で、より望ましくは 700〜 850°Cである。時効処理としては、 α相の微細分散による硬化を数時間程度の短時間で生じさせるには、 650 °C以下の温度が必要であるが、低くなり過ぎると、 ω相が析出して、極端に靭性が低下するので、それを防止するためには、 400°C以上の温度での時効処理が望ましい。

ここに挙げた条件は、それぞれの種類のチタン合金に対しての代表的な条件であって、タービンブレードの用途によって要求の特性、硬さが異なれば、必ずしもこの条件の範囲でない場合も、カバーを含むタービンブレードの前縁部の先端側を本体より硬くするという本発明の目的は達成できる。図面の簡単な説明

0 - 図 1は、蒸気タービン用タービンブレードの斜視図である。

図 2は、航空機エンジン用タービンブレードの斜視図である。

図 3は、カバーとスナツバーを有するタービンブレードの斜視図である。

図 4は、加熱処理の具体的な態様を模式的に示す図である。発明をするための形態

以下、本発明を実施例により具体的に説明する。

難例 1

Ti- 6A1— 4V合金を用いて、有効部長さ 1000 mmのタービンブレードを熱間緞造で成形した。最終の熱間鍛造は 950°C加熱後に行ない、その直後に、カバーを含むブレードの前縁部の先端側 500 mmを中^:、に、加圧された水でシャワーした複数のブレード Aを製作し、また同様の熱間緞造後、衝風空冷により急冷した複数のブレード Bを製作した。この際、その他の部分には直接水シャワーまたは衝風がかからないように保護カバーをかぶせた。この 95(TC加熱後の急冷処理は、熱間緞造の最後の鍛造または熱間曲り直しを模擬したもので、どちらの過程でもよい。水シャワーまたは衝風空冷によりカバーを含むブレードの前縁部先端側が室温に急冷された後、ブレード本体の温度は約 5時間後に室温に戻った。その後、複数のブレード Aおよび Bの一部のブレードを 800°Cで 1時間保持後空冷し、さらに、 550°Cで 6時間の時効処理を施した（これをブレード A— Cと称する）。また、一部のブレードには、 550°Cで 6時間の時効処理に続いて、 675°Cで 2時間の熱処理を施した（これをブレード B— Cと称する）。一方、残りのブレード Aおよび Bは 600。Cで 3時間の時効処理のみを施した（それぞれブレード A— D、プレード B - Dと称する）。これと平行して、同一温度で熱間鍛造後ブレードを徐冷してから、 700°Cで 2時間保持の焼鈍を施した従来プロセスの比較ブレード 1を製作した。

これらのブレードから、ブレード前縁部先端側と植込部から試験片を切り出し、硬さ試験を行なうと共に、植込部からの試験片では引張試験、シャルピー衝撃試験を行ない、ブレード前縁部先端側から切り出した試験片については水滴エロージョン試験を行なった。なお、ここで植込部はブレード本体の一部を構成する代表として選んだ。硬さ試験は JIS Z 2244 によるビッカース硬さ試験法により、引張試験は JIS Z 2201 の 14A号による引張試験片を用いて JIS Z 2241 による引張試験法により、シャルピー衝撃試験は JIS4号 2mm Vノツチシャルピー試験片を用いて 20。Cにおいて行なった。水滴エロージョン試験は、小型回転ブレードの先端に試験片をつけて周速 300ffl/sで回転させ、試験片へ水滴を 1時間喷霧して片の重量減少量を比較した。試験結果を表 1に示す。

表 1より、比較ブレード 1に比べ、本発明になるブレードは、いずれも前縁部先端側は植込部よりも引張強さおよび硬さの値が大きく、ブレード本体よりも硬化していることがわかる。し力、し、部は比較ブレード 1と同等の引張強さで、衝擊値も同等で、優れた靭性を有している。ブレード前縁部の先端側から切り出した試験片の水滴エロージョン試験結果では、比較ブレード 1の同位置に比べ、当該部の硬さに比例して、エロージョン比が大幅に減少し本発明になるいずれの方法においても、水滴エロージョン量が i t¾ブレードの約 40%以下の優れたエロ一ジョン抵抗を有することがわかる。このエロ一ジョン抵抗は、従来エロージョン防止用に用いられている C o基合金ステライ卜と比べても遜色はない。このように、本発明になる製造方法により、ブレード前縁部先端側のエロージョンを生じる部位ではエロージョン抵抗が高い、一方植込部の他の部位では靭性の高い、信頼性の高いブレードが製造できる。

また、な + 型チタン合金として、 Ti— 6A1 - 2Sn- 4Zr- 21ίο合金または Ti ― 6A1 - 2Sn— 4Zr-0.3Si 合金を用いて、処理温度は必ずしも同じではないが、 H½例 1と同様の処理を施すことにより表 1と同様の特性を有するタービンブレ一ドが得られた。

(以下余白）表 1

例 2

Ti一 6A1— 4V合金を用いて、有効部長さ 1000跏のタービンブレードを熱間鍛造で成形し、室温まで冷却した。その後、溶体化処理として 950°Cで 1時間保持加熱後、ブレードの前縁部の先端側約 500 mmを水冷した複数のブレード E、または衝風空冷により急冷した複数のブレード Fを製作した。前縁部先端側のみの水冷はブレードの当該部のみを水中に浸漬する方法で行なった。また、衝風空冷では、その他の部分には直接衝風がかからないように保護カバーをかぶせた。水冷または衝 11¾冷によりブレードの前縁部先端側が室温に急冷された後、ブレード本体の温度は約 5時間後に室温に戻った。その後、ブレード Eおよびブレード Fそれぞれの一部のブレードを 800。Cで 1時間保持後、さらに 550てで 6時間の時効処理を施した（これをブレード E— Cと称する）。また、一部のブレードには、 550°Cで 6時間の時効処理に続いて、 675。Cで 2時間の熱処理を施した（これをブレード F— Cと称する）。一方、残りのブレード Eおよびブレード Fは 6 00°Cで 3時間の時効処理のみを施した（それぞれブレード E - D、 F— Dと称する）。これと平行して、熱間緞造後ブレードを徐冷し、溶体化処理として 950。C で 1時間保持加熱後、放冷してから 700°Cで 2時間保持の焼鈍を施した通常プロセスの比較ブレード 2を製作した。

これらのブレードから、ブレード前縁部先端側と植込部から試験片を切り出し、 ¾J例 1と同一の条件で硬さ試験、引張！^、シャルピー衝撃試験、水滴エロージョン試験を行なつた。その結果を表 2に示す。

表 2より、比較ブレード 2に比べ、本発明になるブレードは、いずれも前縁部先端側は植込部よりも引張強さおよび硬さの値が大きく、ブレード本体よりも硬化していることがわかる。しかし、植込部は比較ブレードと同等の引張強さで、衝撃値も同等で、優れた靭性を有している。ブレード前縁部の先端側から切り出した試験片の水滴エロージョン試験結果では、比較ブレードの同位置に比べ、当該部の硬さに比例して、エロージョン比が大幅に減少し、本発明になるいずれの方法においても、水滴エロージョン量が i ^ブレードの 40%以下の優れたエロージョン抵抗を有することがわかる。このエロージョン抵抗は、従来エロージョン防止用に用いられている C 0基合金ステライ卜と比べても遜色はない。このよう

4一に、ブレードの熱間緞造後に、本発明になる製造方法を適用することで、ブレード前縁部先端側のエロージョンを生じる部位ではエロージョン抵抗が高く、しかし、植込部の他の部位では靭性の高い、 itll性の高いブレードが製造できる。なお、実施例 2は熱間緞造によって成形した後、室温まで冷却したブレードについて ½したが、 Ti一 6A1— 4V合金の鍛造棒から削りだして成形したブレードに対しても、実施例 2と同様の処理を施すことにより表 2と同様の効果が得られ

(以下余白）

5 - 表 2

例 3

Near ;5型チタン合金の Ti一 10V - 2Fe— 3A1合金を用いて、有効部長さ 850 m mのタービンブレードを熱間緞造で成形した。最終の熱間緞造は 785°C加熱後に行ない、その直後に、ブレード前縁部の先端側約 300腿を油冷した複数のブレード Gを製作し、また同様の熱間 l¾g後、衝風空冷により急冷した複数のブレード Hを製作した。前縁部先端側のみの油冷はプレードの当該部のみを油中に浸漬する方法で行なった。また、衝風空冷では、その他の部分には直接衝風がかからないように、保護カバーをかぶせた。油冷または衝風空冷によりブレードの前縁部先端側が室温に急冷された後、ブレード本体のは約 5時間後に室温に戻つた。その後、ブレード Gおよびブレード Ηそれぞれの一部のプレードは、 600。C で 6時間の時効処理を施した（それぞれブレード G— 1 , H— 1と称する）。一方、残りのブレード Gおよびブレード Hは 50CTCで 10時間の時効処理を施した (それぞれブレード G— 2、 H— 2と称する）。これと平行して、同一温度で熱間鍛造後、ブレードを放冷してから、 550°Cで 8時間^の焼鈍を施した従来プ口セスの比較ブレード 3を製作した。

これらのブレードから、ブレード前縁部先端側と部から試験片を切り出し、実施例 1と同一の条件で硬さ試験、引張験、シャルピー衝擎試験、水滴エロージョン試験を行なつた。その結果を表 3に示す。

表 3より、比較ブレード 3に比べ、本発明になるブレードは、いずれも前縁部先端側は植込部よりも弓 I張強さおよび硬さの値が大きく、ブレード本体よりも硬化していることがわかる。しかし、植込部は比較ブレード 3と同等の引張強さで、衝撃値も同等で、優れた靭性を有している。ブレード前縁部の先端側から切り出した試験片の水滴エロージョン試験結果では、比較ブレード 3の同位置に比べ、当該部の硬さに比例して、エロージョン比が大幅に減少し、本発明になるいずれの方法においても、水滴エロージョン量が比較ブレード 3の約 1/3以下の優れたエロージョン抵抗を有することがわかる。このエロージョン抵抗は、従来エロージョン防止用に用いられている C o基合金ステライ卜と比べても遜色はない。このように、本発明になる製造方法により、ブレード前縁部先端側のエロージョンを生じる部位ではエロージョン抵抗力高く、し力、し、 ίΐϋ部等の他の部位では靭性の高い、信頼性の高いブレードが製造できる ₍ 表 3

錢例 4

Near S型チタン合金の Ti— 10V - 2Fe- 3A1合金の圧延棒を用いて、機 ¾¾Πェにより、有効部長さ 600 mm の複数のタービンブレードを形成した。その後本ブレードの一部を、溶体化処理として 760°Cで 1時間保持加熱後、ブレード前縁部の先端側約 200 mm を油冷し、残りの部位は放冷したブレード Iを製作した。前縁部先端側のみの油冷はブレードの当該部のみを油中に浸漬する方法で行なった。油冷によりブレードの前縁部先端側が室温に急冷された後、ブレード本体の^ は約 5時間後に室温に戻った。その後、ブレード Iの一部のブレードを 600。Cで 6時間の時効処理を施した。また、残りのブレードは比絞ブレード 4として、上記溶体化処理後ブレード全体を放冷し、上記と同一条件の時効処理を施した。これらのブレードカヽら、ブレード前縁部先端側と植込部から試験片を切り出し、実施例 1と同一の条件で硬さ試験、引張^、シャルピー衝擎試験、水滴エロージョン試験を行なつた。その結果を表 4に示す。

表 4より、比較ブレード 4に比べ、本発明になるブレードは、いずれも前縁部先端側は ίΐ^部よりも引張強さおよ cmさの値が大きく、ブレード本体よりも硬化していることがわかる。し力、し、植込部は比較ブレード 4と同等の引張強さで、衝撃値も同等で、優れた靭性を有している。ブレード前縁部の先端側から切り出した試験片の水滴エロージョン試験結果では、比較ブレード 4の同位置に比べ、当該部の硬さに比例して、エロージョン比が大幅に減少し、本発明になるいずれの方法においても、水滴エロージョン量力 <比較ブレード 4の約 30%以下の優れたエロージョン抵抗を有することがわかる。このエロージョン抵抗は、従来エロージョン防止用に用いられている C 0基合金ステライトと比べても遜色はない。このように、本発明になる製造方法により、ブレード前縁部先端側のエロージョンを生じる部位ではエロージョン抵抗カ高く、しかし、 ¾ϋ部等の他の部位では靭性の高い、信頼性の高いブレードが製造できる。

なお、実施例 4は加工により形成したブレードについて実施した力く、 Ti - 10V- 2Fe- 3A1合金の熱間緞造により成形し、室温まで冷却したブレードに対しても、実施例 4と同様の処理を施すことにより表 4と同様の効果が得られた。さらに、 Near /S型チタン合金として Ti— 5A1 - 4Cr - 4 o- 2Sn - 2Zr合金や Ti - 5A1 - 2Sn- 4Zr- 4Mo- 2Cr— IFe合金を用いて、処理温度は必ずしも同 —ではないが、実施例 3および実施例 4と同様の処理を施すことにより表 3および表 4と同様の特性を有するタービンブレードが得られた。表 4

実施例 5

型チタン合金の Ti一 15V- 3Cr- 3Al -3Sn 合金の圧延棒を用いて、加ェにより、有効部長さ 600 誦の複数のタービンブレード: [を形成した。その後本ブレードの一部を、溶体化処理として 785。Cで 1時間保持後、ブレード前縁部の先端側約 250 mi を圧縮空気で急冷し、残りの部位は放冷したブレード Jを製作した。この際、残りの部位には直接圧縮空気がかからないように、保護カバーをかぶせた。圧縮空気によりブレードの前縁部先端側が室温に急冷された後、ブレード本体の温度は約 5時間後に室温に戻った。その後、ブレード：！は 480。Cで 16時間の時効処理を施した。また、残りのブレードは比較ブレード 5として、上記溶体化処理後、ブレード全体を放冷し、上記と同一条件の時効処理を施した。一方、同チタン合金を用いて、 815°Cで最終の加熱後熱間鍛造により上記と同寸法のタービンプレード Kを形成した。その後、鍛造温度からブレード前縁部の先端側のみを圧縮空気により急冷し、残りの部位は放冷した。その後、 480。Cで 16時間の時効処理を施した。

これらのブレードから、ブレード前縁部先端側と部から試験片を切り出し、 HI!例 1と同一の条件で硬さ試験、引張、シャルピー衝撃試験、水滴エロージョン試験を行なった。その結果を表 5に示す。

表 5より、比較ブレード 5に比べ、本発明になるブレードは、いずれも前縁部先端側は植込部よりも弓 I張強さおよび硬さの値が大きく、ブレード本体よりも硬化していることがわかる。し力、し、 filj ^部は比較ブレード 5と同等の引張強さで、衝擎値も同等で、優れた靭性を有している。ブレード前縁部の先端側から切り出した試験片の水滴エロージョン試験結果では、比較ブレード 5の同位置に比べ、当該部の硬さに比例して、エロージョン比が大幅に減少し、本発明になるいずれの方法においても、水滴エロージョン量が比較ブレード 5の約 30%以下の優れたエロージョン抵抗を有することがわかる。このように、本発明になる製造方法により、ブレード前縁部先端側のエロ一ジョンを生じる部位ではエロ一ジョン抵抗が高く、しかし、植込部等の他の部位では靭性の高い、信頼性の高いブレードが製造できる。

なお、実施例 5に示した製造方法は、タービンブレードを機械加工により形成したブレードあるいは最後の熱間鍛造後のブレードに対して実施した例であるが、タービンブレードを熱間鍛造により成形し、室温まで冷却したブレードに対しても、実施例 5と同様の処理を施すことにより表 5と同様の効果が得られた。

さらに、 S型チタン合金として Ti一 3A1 -8V- 6Cr - 4 o- 4Zr合金、 Ti一 11. 5 o- 6Zr- 4. 5Sn合金または Ti— 13V— llCr— 3A1合金を用いて、処理温度は必ずしも同一ではないが、実施例 5と同様の処理を施すことにより表 5と同様の特性を有するタービンブレードが得られた。表 5

産業上の利用可能性

本発明のチタン合金製タービンブレードの製造方法は、熱間緞造により形成されたタービンブレードのカバーを含むブレード前縁部の先端側をブレード本体よりも早く冷却し、その後、焼鈍や時効のための熱処理を施すので、タービン運転中の水滴や砂粒等によるエロージョンが生じ易いブレード前縁部の先端側は、ェロージヨン抵抗力く高く、し力、も、植込部のその他の部位では、強度とともに、延性 *靭性が優れているブレードを得ることができる。その結果、信頼性の高いチ夕ン合金製タービンブレードを提供することができる。

また、本発明の他のチタン合金製タービンブレードの製造方法は、熱間鍛造または機お ¾Jロェにより形成し、この形成されたタービンブレードを溶体化処理し、そのタービンブレードのカバーを含むブレード前縁部の先端側をブレード本体よりも早く冷却し、その後、焼鈍や時効のための熱処理を施すので、上述の製造方法と同様、耐エロージョン性に優れるとともに、経済的でかつ信頼性の高いチタン合金製タービンブレードを得ることができる。

さらに、本発明のチタン合金製タービンブレードは、カバーを含むブレード前縁部の先端側の耐エロージョン性がブレード本体より優れているので、長期信頼性に優れる。

Claims

請求の範囲

1 . チタン合金よりなるタービンブレードを熱間鍛造により形成する工程と、前記熱間銀造により形成されたタービンブレードのカバーを含むブレード前縁部の先端側をブレード本体よりも早く冷却する工程と、冷却後の前記タービンブレ一ドを理する工程とからなることを特徴とするチタン合金製タービンブレードの製造方法。

2. 請求項 1記載のチタン合金製タービンブレードの S¾it方法において、前記チタン合金は α + ^型チタン合金よりなり、

前記熱間 ISiTI程は α + )8型チタン合金のベータトランザス i¾gより 10°C以上低い α + 温度域で熱間緞造する工程であり、

前記冷去 |]ェ程はブレード本体を放冷する一方、気体による強制ファン冷却、圧縮気体による強制冷却、水または油による強制冷却、前記チタン合金の冷却速度が水冷と油冷との間にある液体による強制冷却、および加 Ε でスプレー状または噴霧状となる液体と気体との混合物による強制冷却の中から選択された少なくとも一つの冷却方式により前記カバーを含むブレード前縁部の先端側をブレード本体よりも早く冷却する工程であり、

前記熱処理工程は前記タービンブレードを 450〜 850°Cの温度域において、単 —の温度で所定時間連続して加熱処理する工程、所定の温度勾配で所定時間連続して加熱処理する工程、複数の異なったと複数の異なった時間とを組合わせて所定時間連続して加熱処理する工程、および前記 3つの加熱処理工程の少なくとも 1つを複数回断続的に繰り返す加熱処 S 程の中から選ばれた少なくとも 1 つの加熱処 SI程であることを特徴とするチタン合金製夕一ビンブレードの製造方法。

3. 請求項 1記載のチタン合金製タービンブレードの製造方法において、前記チ夕ン合金は α + ^型チ夕ン合金よりなり、

前記熱間鍛t 程は、前記な + 型チタン合金のベータトランザス温度より 10 °C¾±低、 930〜 970°C以下の α + β温度域に加熱して前記タ一ビンブレードを形成する工程であり、前記冷却工程は前記ブレード本体を放冷する一方、気体による強制ファン冷却、圧縮気体による強制冷却、水または油による強制冷却、前記チタン合金の冷却速度が水冷と油冷との間にある液体による強制冷却、および加圧下でスプレー状または噴霧状となる液体と気体との混合物による強制冷却の中から選択された少なくとも一つの冷却方式により前記カバーを含むブレード前縁部の先端側をブレード本体よりも早く冷却する工程であり、

前記熱処 S 程は、前記タービンブレードを所定時間、（ィ） 750〜 850°Cの ' で加熱雜した^ 1铳的に 450〜 720。Cの温度で加熱する^ ¾理、（口） 750〜 850°Cの温度で加熱保持した後断続的に 450〜 720。Cの; fiigで加熱^^する熱処理、（ハ） 450〜 600°Cの Sで加熱した統的に 625〜 720°Cので加熱する熱処理、（二） 450〜 600°Cの温度で加熱保持した後断続的に 625〜 720°Cの温度で加熱保持する熱処理、または（ホ） 450〜 720°Cの温度で加熱保持する熱処理の Lゝずれか 1つの!^ 程からなることを特徴とするチタン合金製タービンブレードの製造方法。

4. 請求項 1記載のチタン合金製タービンブレードの製造方法において、前記チ夕ン合金は Near S型チタン合金よりなり、

前記熱間鍛造工程は、前記 Near 型チタン合金のベータトランザス温度より 1 0 以上低い 730〜 875°Cに加熱して前記タービンブレードを形成する工程であ、

前記冷却工程は前記ブレード本体を放冷する一方、気体による強制ファン冷却、圧縮気体による強制冷却、水または油による強制冷却、前記チタン合金の冷却速度が水冷と油冷との間にある液体による強制冷却、および加圧下でスプレー状または噴霧状となる液体と気体との混合物による強制冷却の中から選択された少なくとも一つの冷却方式により前記カバーを含むブレード前縁部の先端側をブレード本体よりも早く冷却する工程であり、

前記熱処 SI程は前記タービンブレードを 420〜 650°Cの温度域で単独の温度または複数の温度で所定時間加熱保持する熱処理工程からなることを特徴とするチタン合金製タ一ビンブレードの製造方法。

5. 請求項 1記載のチタン合金製タービンブレードの製造方法において、前記チタン合金は /8型チタン合金よりなり、

前記熱間鍛 it 程は 700〜1050 に加熱して前記タービンブレードを形成する工程であり、

前記!^ S 程は前記タービンブレードを 400〜 650てで加熱保持する熱処理工程からなることを特徴とするチタン合金製タービンブレードの製造方法。

6. チタン合金よりなるタービンブレードを熱間鍛造または機工により形成する工程と、前記形成されたタービンブレードを溶体化処理する工程と、この溶体化処 S 程後の前記タービンブレードのカバーを含むブレード前縁部の先端側をブレード本体よりも早く冷却する工程と、冷却後の前記タービンブレードを熱処理する工程とからなることを特徴とするチタン合金製タービンブレードの製造方法。

7 . 請求項 6記載のチタン合金製タービンブレードの製造方法において、前記チ夕ン合金は a + /9型チ夕ン合金よりなり、

前記溶体化処理工程は前記タービンブレードを α + 型チタン合金のベー夕トランザス温度より 10°C以上低い温度で加熱保持する工程であり、

前記冷却工程は前記ブレード本体を放冷する一方、気体による強制ファン冷却、圧縮気体による強制冷却、水または油による強制冷却、前記チタン合金の冷却速度が水冷と油冷との間にある液体による強制冷却、および加圧下でスプレー状または噴霧状となる液体と気体との混合物による強制冷却の中から選択された少なくとも一つの冷却方式により前記カバーを含むブレード前縁部の先端側をプレード本体よりも早く冷却する工程であり、

前記程は前記タービンブレードを 450〜 850°Cの温度域において、単 —の温度で所定時間連続して加熱処理する工程、所定の温度勾配で所定時間連続して加^理する工程、複数の異なつた iS^と複数の異なつた時間とを組合わせて所定時間 ¾ ^して加熱処理する工程、および前記 3つの加熱処理工程の少なくとも 1つを複数回断続的に繰り返す加熱処理工程の中から選ばれた少なくとも 1 つの加熱処 S 程であることを特徴とするチタン合金製タ一ビンブレードの製造方法。

8. 請求項 6記載のチタン合金製タービンブレードの製造方法において、前記チタン合金は a + yS型チ夕ン合金よりなり、

前記溶体化処 a 程は前記タ一ビンブレードを前記 α + ;5型チタン合金のベータトランザス温度より 10。C以上低い 930〜 970°C以下の a + /Si¾g域で加熱保持する工程であり、

前記冷却工程はブレード本体を放冷する一方、気体による強制ファン冷却、圧縮気体による強制冷却、水または油による強制冷却、前記チタン合金の冷却速度が水冷と油冷との間にある液体による強制冷却、および加 E でスプレー状または噴霧状となる液体と気体との混合物による強制冷却の中から選択された少なくとも一つの冷却方式により前記カバーを含むプレード前縁部の先端側をブレード本体よりも早く冷却する工程であり、

前記熱処 S 程は、前記タービンブレードを所定時間、（ィ） 750〜 850°Cの温度で加熱保持した後連続的に 450〜 720°Cの温度で加熱保持する熱処理、（口） 750〜 850°Cの温度で加熱保持した後断続的に 450〜 720°Cの温度で加熱保持する熱処理、（ハ） 450〜 600°Cの温度で加熱保持した後連続的に 625〜 720°Cの £^で加熱 (^する理、（二） 450〜 600°Cの温度で加熱保持した後断続的に 625〜 720°Cの温度で加熱保持する熱処理、または（ホ） 450〜 720°Cの温度で加熱保持する熱処理の L、ずれか 1つの熱処 S 程からなることを特徴とするチタン合金製タービンブレードの製造方法。

9. 請求項 6記載のチタン合金製タービンブレードの製造方法において、前記チタン合金は Near ^型チタン合金よりなり、

前記溶体化処理工程は前記タービンブレードを前記 Near 8型チタン合金のベータトランザスより 10°C以上低い 730〜 875°Cの温度に加熱保持する工程であり、前記冷却工程はブレード本体を放冷する一方、気体による強制ファン冷却、圧縮気体による強制冷却、水または油による強制冷却、前記チタン合金の冷却速度が水冷と油冷との間にある液体による強制冷却、および加圧下でスプレー状または喷霧状となる液体と気体との混合物による強制冷却の中から選択された少なくとも一つの冷却方式により前記カバーを含むブレード前縁部の先端側をブレード本体よりも早く冷却する工程であり、

前記^ ^S 程は前記タービンブレードを 420〜 650。Cの温度域で単独のまたは複数ので所定時間加熱する熱処 S 程からなることを特徴とするチタン合金製タービンブレードの製造方法。

1 0. 請求項 6記載のチタン合金製タービンブレードの製造方法において、前記チタン合金は型チタン合金よりなり、

前記溶体化処理工程は前記夕一ビンブレードを 700〜1050。Cの温度で加熱保持する工程であり、

前記冷却工程はブレード本体を放冷する一方、気体による強制ファン冷却、圧縮気体による強制冷却、水または油による強制冷却、前記チタン合金の冷却速度が水冷と油冷との間にある液体による強制冷却、および加圧下でスプレー状または噴霧状となる液体と気体との混合物による強制冷却の中から選択された少なくとも一つの冷却方式により前記カバーを含むブレード前縁部の先端側をブレード本体よりも早く冷却する工程であり、

前記熱処 S 程は前記タービンブレードを 400〜 650°Cで加熱保持する熱処理工程からなることを特徴とするチタン合金製タービンブレードの製造方法。

1 1. 請求項 3または請求項 8記載のチタン合金製タービンブレードの製造方法において、

前記 α + 3型チタン合金は、 Ti - 6A1— 4V合金、 Ti一 6A1— 2Sn- 4Zr- 2Mo 一 O. ISi 合金または Ti一 6A1 - 6V一 2Sn合金であることを特徴とするチタン合金製タービンブレードの製造方法。

1 2. 請求項 4または請求項 9記載のチタン合金製タービンブレードの製造方法において、

前記 Near 3型チタン合金は、 Ti一 10V— 2Fe- 3A1合金、 Ti一 5A1 - 4Cr- 4 Mo- 2Sn— 2Zr合金または Ti一 5A1 - 2Sn- 4Zr- 4Mo- 2Cr— lFe 合金であることを特徴とするチタン合金製タービンブレードの製造方法。

1 3. 請求項 5または請求項 1 0記載のチタン合金製タービンブレードの製造方法において、

前記 /5型チタン合金は、 Ti一 15V- 3Cr— 3A1 - 3Sn合金、 Ti一 3A1 -8V- 6 Cr- 4 o- 4Zr合金、 Ti一 11. 5Mo— 6Zr-4. 5Sn 合金または Ti— 13V— llCr— 3 Alであることを特徴とするチタン合金製タービンブレードの製造方法。

1 4. カバーを含むブレード前縁部の先端側が本体と同一のチタン合金よりなるチタン合金製タービンブレードであって、前記カバーを含むブレード前縁部の先端側の耐ェロージョン性か Έί記本体よりも優れていることを特徴とするチタン合金製タービンブレード。

1 5. カバーを含むブレード前縁部の先端側が本体と同一のチタン合金よりなるチタン合金製タービンブレードであって、

前記カバーを含むブレード前縁部の先端側の耐エロージョン性が前記本体よりも優れており、

前記タービンブレードは熱間鍛造または機¾¾工により形成する工程と、前記熱間緞造または機工により形成されたタービンブレードのカバーを含むブレ一ド前縁部の先端側を最終の熱間鍛造後または溶体化処理後の過程でブレード本体よりも早く冷却する工程と、冷却後の前記タービンブレードを熱処理する工程とから得られることを特徴とするチタン合金製タービンブレード。