JPH03183538A - 耐熱複合体およびこれを用いた芯金およびボルトおよびヒータ、並びに磁性複合体 - Google Patents
耐熱複合体およびこれを用いた芯金およびボルトおよびヒータ、並びに磁性複合体Info
- Publication number
- JPH03183538A JPH03183538A JP15980190A JP15980190A JPH03183538A JP H03183538 A JPH03183538 A JP H03183538A JP 15980190 A JP15980190 A JP 15980190A JP 15980190 A JP15980190 A JP 15980190A JP H03183538 A JPH03183538 A JP H03183538A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- heat
- layer
- wire
- niobium
- composite
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Landscapes
- Other Surface Treatments For Metallic Materials (AREA)
- Turbine Rotor Nozzle Sealing (AREA)
- Laminated Bodies (AREA)
- Manufacture Of Alloys Or Alloy Compounds (AREA)
- Coating By Spraying Or Casting (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】
〔発明の目的〕
(産業上の利用分野)
この発明は、高温における優れた強度および耐高温酸化
特性を有する耐熱複合体およびこれを用いた芯金および
ボルトおよびヒータ、並びに高温における優れた強度を
有する磁性複合体に関する。
特性を有する耐熱複合体およびこれを用いた芯金および
ボルトおよびヒータ、並びに高温における優れた強度を
有する磁性複合体に関する。
(従来の技術)
最近、省資源の観点からガスタービンに代表される大型
のエネルギー変換機器の高効率化が重要視されている。
のエネルギー変換機器の高効率化が重要視されている。
高効率化を実現する基本的手段としては、変換機器の動
作温度の高温化を挙げることができる。この場合、機器
の使用される部材は、その耐用温度が構造上問題となる
。このエネルギー変換機器の材料として、従来より鉄基
(Fe基)、コバルト基(Co2Ji)またはニッケル
基(Ni基)等の超合金が使用されている。しかしなが
ら、これらの超合金を用いても、耐用温度を上昇させる
ための材料開発は限界に近い状況である。
作温度の高温化を挙げることができる。この場合、機器
の使用される部材は、その耐用温度が構造上問題となる
。このエネルギー変換機器の材料として、従来より鉄基
(Fe基)、コバルト基(Co2Ji)またはニッケル
基(Ni基)等の超合金が使用されている。しかしなが
ら、これらの超合金を用いても、耐用温度を上昇させる
ための材料開発は限界に近い状況である。
また、最近、地下、海底資源の活用や宇市開発′:9に
おいて、人間が直接作業できない悪環境の下で使用する
機械や構造物が製作されるようになった。これらの多く
は、高温、高圧で腐蝕性の強い環境にさらされる。従っ
て、この構造物を構成する材料に要求される特性は大変
厳しいものとなって来ている。
おいて、人間が直接作業できない悪環境の下で使用する
機械や構造物が製作されるようになった。これらの多く
は、高温、高圧で腐蝕性の強い環境にさらされる。従っ
て、この構造物を構成する材料に要求される特性は大変
厳しいものとなって来ている。
この要求を満足するために、Si3N4やSiC等のセ
ラミックスの適用も検討されでいる。
ラミックスの適用も検討されでいる。
しかしながら、これらのセラミックスは、その靭性が低
いことから、未だ」二記構造体と(7ては実用レベルの
飼料とはいい難い。
いことから、未だ」二記構造体と(7ては実用レベルの
飼料とはいい難い。
さらに、上述のような悪環境下では、人間が直接作業で
きないことから、磁石等の磁性材料が多用される。しか
し、その使用環境が大変厳しいことから、磁極や鉄心な
どの強度、特に高温強度は既存の磁性材料では対応でき
ない状況にある。
きないことから、磁石等の磁性材料が多用される。しか
し、その使用環境が大変厳しいことから、磁極や鉄心な
どの強度、特に高温強度は既存の磁性材料では対応でき
ない状況にある。
この様な状況から、次巴代の耐熱材料、及び耐熱磁性材
料として、耐火金属繊維で上記超合金あるいは磁性金属
材料を強化した複合体が注目され始めている。
料として、耐火金属繊維で上記超合金あるいは磁性金属
材料を強化した複合体が注目され始めている。
このような複合体として、例えば、耐火金属繊維である
タングステン線(W線)を超合金あるいは磁性金属材料
からなる基体中に埋め込んで一体化した構成のものが挙
げられる。この複合体はW線の高温での優れた機械的性
質と超合金の高温での優れた耐食性との複合化、あるい
はW線の高温での優れた機械的性質と磁性金属材料との
複合化を意図したものである。
タングステン線(W線)を超合金あるいは磁性金属材料
からなる基体中に埋め込んで一体化した構成のものが挙
げられる。この複合体はW線の高温での優れた機械的性
質と超合金の高温での優れた耐食性との複合化、あるい
はW線の高温での優れた機械的性質と磁性金属材料との
複合化を意図したものである。
ところで、こうした耐火金属繊維を基体中に埋め込んだ
複合体では、高温でも相互拡散が重大な問題となる。特
に、Ni基超超合金、他の超合金に比べて高温での強度
が優れている等の優れた高温特性を有するために、これ
を基体として用いた耐熱複合体が注目されているが、N
i基超超合金他のFe基の超合金に比べて、耐火金属繊
維のWとの反応速度が2桁以上大きいために、上述の相
互拡散が一層深刻な問題となる。即ち、高温耐酸化性に
優れたNi基超超合金を組み合わせたW線強化Ni基合
金複合体では、800℃以上の高温でNiとWとの相互
拡散反応がおこり、W線の強度が劣化する。そのために
、この複合体の使用は、実用土は、Ni基超超合金他の
超合金に比べて優れた高温特性をHするにもかかわらず
、800℃以下に制限されてしまう問題がある。また、
磁性金属+オ料と耐火金属繊維との複合体についても、
一般的なNiを含有するFe基合金を基体として用いた
場合には、同様の問題が生じる。例えば、パーマロイで
は、その熱処理温度が1100℃程度の高温であり、こ
の熱処理によりW線が反応のために強度劣化してしまう
。
複合体では、高温でも相互拡散が重大な問題となる。特
に、Ni基超超合金、他の超合金に比べて高温での強度
が優れている等の優れた高温特性を有するために、これ
を基体として用いた耐熱複合体が注目されているが、N
i基超超合金他のFe基の超合金に比べて、耐火金属繊
維のWとの反応速度が2桁以上大きいために、上述の相
互拡散が一層深刻な問題となる。即ち、高温耐酸化性に
優れたNi基超超合金を組み合わせたW線強化Ni基合
金複合体では、800℃以上の高温でNiとWとの相互
拡散反応がおこり、W線の強度が劣化する。そのために
、この複合体の使用は、実用土は、Ni基超超合金他の
超合金に比べて優れた高温特性をHするにもかかわらず
、800℃以下に制限されてしまう問題がある。また、
磁性金属+オ料と耐火金属繊維との複合体についても、
一般的なNiを含有するFe基合金を基体として用いた
場合には、同様の問題が生じる。例えば、パーマロイで
は、その熱処理温度が1100℃程度の高温であり、こ
の熱処理によりW線が反応のために強度劣化してしまう
。
また、W線を含む耐火金属繊維の多くは他の金属に比べ
て熱膨張係数が小さいので、複合化によってもマトリッ
クスとの間に生じる熱応力を避けることができない問題
もある。
て熱膨張係数が小さいので、複合化によってもマトリッ
クスとの間に生じる熱応力を避けることができない問題
もある。
(発明が解決しようとする課題)
上述したように、耐火金属繊維をNiを含む基体中に埋
め込んだ複合体は、800℃以上の高温において、また
はこのような高温における成形や熱処理において相方拡
散反応により耐火金属繊維の強度が劣化してしまうと共
に、他の金属に比べて熱膨張係数が小さい耐火金属!a
維にの存在により生じる熱応力のために、800℃以上
の高温で十分な強度が得られず、信頼性に欠ける問題が
ある。
め込んだ複合体は、800℃以上の高温において、また
はこのような高温における成形や熱処理において相方拡
散反応により耐火金属繊維の強度が劣化してしまうと共
に、他の金属に比べて熱膨張係数が小さい耐火金属!a
維にの存在により生じる熱応力のために、800℃以上
の高温で十分な強度が得られず、信頼性に欠ける問題が
ある。
この発明は、このような点を考慮してなされたもので、
その目的は、高温にさらしても十分高い強度が得られ、
しかも長期間に亘って安定して使用できる耐熱複合体お
よびこれを用いた芯金およびボルトおよびヒータ、1及
びに磁性複合体を提供することにある。
その目的は、高温にさらしても十分高い強度が得られ、
しかも長期間に亘って安定して使用できる耐熱複合体お
よびこれを用いた芯金およびボルトおよびヒータ、1及
びに磁性複合体を提供することにある。
(課題を解決するための手段および作用)この発明に係
る耐熱複合体は、ニッケル基またはコバルト基の超合金
からなる基体ε、この基体中に配設された耐火金属繊維
と、ニオブ若しくはニオブ合金からなるニオブ層及びこ
のニオブ層を覆う鉄基の超合金からなる超合金層の2層
構造を有し、前記耐火金属繊維を被覆する被覆層とを具
備することを特徴とする。この複合体は、平板状のNR
a体であるセラミックがスタービン翼用の芯金や柱状の
隅造体である耐熱性のボルト、ナツト、ピンや線状の構
造物である耐熱性のローブや管状の構造物である耐熱性
のパイプ等の用途に用いることができる。
る耐熱複合体は、ニッケル基またはコバルト基の超合金
からなる基体ε、この基体中に配設された耐火金属繊維
と、ニオブ若しくはニオブ合金からなるニオブ層及びこ
のニオブ層を覆う鉄基の超合金からなる超合金層の2層
構造を有し、前記耐火金属繊維を被覆する被覆層とを具
備することを特徴とする。この複合体は、平板状のNR
a体であるセラミックがスタービン翼用の芯金や柱状の
隅造体である耐熱性のボルト、ナツト、ピンや線状の構
造物である耐熱性のローブや管状の構造物である耐熱性
のパイプ等の用途に用いることができる。
また、この発明に係る磁性複合体は、磁性全域材料から
なる基体と、この基体中に配設された耐火金属繊維と、
ニオブまたはニオブ合金からなり、前記耐火金属繊維を
被覆する被覆層とを具備することを特徴とする。
なる基体と、この基体中に配設された耐火金属繊維と、
ニオブまたはニオブ合金からなり、前記耐火金属繊維を
被覆する被覆層とを具備することを特徴とする。
上記耐熱?j2合体における基体と17でのニッケル基
またはコバルト基の超合金としては、重量比で、5〜3
0%のCr、5〜20%のAg%0.3〜135%のY
、0〜30%のCo5o〜30%のFeおよび残部Ni
の組成を有するニッケル基超合金、および5〜35%の
Cr、5〜20%の1.0.3〜18.5%のY、0〜
20%のNiおよび残部Coの組成を有するコバルト基
超合金を、大々用いることができる。
またはコバルト基の超合金としては、重量比で、5〜3
0%のCr、5〜20%のAg%0.3〜135%のY
、0〜30%のCo5o〜30%のFeおよび残部Ni
の組成を有するニッケル基超合金、および5〜35%の
Cr、5〜20%の1.0.3〜18.5%のY、0〜
20%のNiおよび残部Coの組成を有するコバルト基
超合金を、大々用いることができる。
また、上記磁性複合体における基体としての磁性金属4
1A料としては、純鉄(>99.95%Fe)、軟鋼(
>99.5%Fe)、磁性鋼(〉99.5%Fe)、珪
素鋼(Fe−1〜3.5%Si)、パーマロイ(Fe−
35〜80%Ni)、アルパーム(Fe−10〜16%
Ag)等の金属・合金材料を用いることができる。特に
、パーマロイのようにN i 4有瓜が多い磁性材料を
用いた場合に、普しい効果を得ることができる。
1A料としては、純鉄(>99.95%Fe)、軟鋼(
>99.5%Fe)、磁性鋼(〉99.5%Fe)、珪
素鋼(Fe−1〜3.5%Si)、パーマロイ(Fe−
35〜80%Ni)、アルパーム(Fe−10〜16%
Ag)等の金属・合金材料を用いることができる。特に
、パーマロイのようにN i 4有瓜が多い磁性材料を
用いた場合に、普しい効果を得ることができる。
耐火金属繊維の被覆層としての鉄基超合金εしては、重
工比で20%以下のアルミニウムを含む鉄基超合金であ
ればよい。具体的には、10〜35%のCr、5〜20
%のAg、残部Fe、または20%以下のAl、残部F
eからなる鉄基超合金を用いることができる。
工比で20%以下のアルミニウムを含む鉄基超合金であ
ればよい。具体的には、10〜35%のCr、5〜20
%のAg、残部Fe、または20%以下のAl、残部F
eからなる鉄基超合金を用いることができる。
また、耐火金属繊維としてはW線、Mo線、Ta線、ま
たはThe2、K、S i、AJ7の少なくとも1種を
含むW線を用いることができる。特に、T h 02
、Ks S i、 ANの少なくとも1種を含むW線は
、高温での強度劣化の要因となる再結品を起こし難いた
めに、十分な強度を有しており好ま(、い。これらの耐
火金属繊維としては、その直径が0.1mu〜0.5+
m+mの範囲のものが好ましい。直径が0.1開を下回
ると、取扱上不都合が生し、一方、直径がO25l1m
を上回ると、強度向上が望めない。
たはThe2、K、S i、AJ7の少なくとも1種を
含むW線を用いることができる。特に、T h 02
、Ks S i、 ANの少なくとも1種を含むW線は
、高温での強度劣化の要因となる再結品を起こし難いた
めに、十分な強度を有しており好ま(、い。これらの耐
火金属繊維としては、その直径が0.1mu〜0.5+
m+mの範囲のものが好ましい。直径が0.1開を下回
ると、取扱上不都合が生し、一方、直径がO25l1m
を上回ると、強度向上が望めない。
さらに、本発明の耐熱複合体におけるニオブ層および超
^金層、および磁性複合体におけるニオブ層は、耐火金
属繊維を高温や酸化雰囲気にさらすことのないアルゴン
ガス笠の不活性ガス雰囲気での低圧雰囲気プラズマ溶射
で形成したものであることが好ましい。
^金層、および磁性複合体におけるニオブ層は、耐火金
属繊維を高温や酸化雰囲気にさらすことのないアルゴン
ガス笠の不活性ガス雰囲気での低圧雰囲気プラズマ溶射
で形成したものであることが好ましい。
本発明に係る耐熱複合体によれば、Ni基またはCo基
の超合金からなる基体中に配設される耐火金属繊維の表
面をニオブ層と鉄基超合金からなる超合金層とで覆って
いるので、これらの層がマトリックス(基体)としての
Ni基またはCo基の超合金から耐火金属繊維に種々の
元素が拡散するのを阻止する障壁層として機能し、耐火
金属繊維の劣化が防1トされる。また、Nbは耐火金属
繊維とNi基またはCo基の超合金との中間の熱膨脹係
数ををするために、高温と常温との間を繰返す熱負荷を
与えたときの熱変形を抑制することができる。従って、
本発明の耐熱複合体は、1000℃以上の高温でも十分
な強度を有し、熱変形が起こり難く、優れた高温特性を
有する。
の超合金からなる基体中に配設される耐火金属繊維の表
面をニオブ層と鉄基超合金からなる超合金層とで覆って
いるので、これらの層がマトリックス(基体)としての
Ni基またはCo基の超合金から耐火金属繊維に種々の
元素が拡散するのを阻止する障壁層として機能し、耐火
金属繊維の劣化が防1トされる。また、Nbは耐火金属
繊維とNi基またはCo基の超合金との中間の熱膨脹係
数ををするために、高温と常温との間を繰返す熱負荷を
与えたときの熱変形を抑制することができる。従って、
本発明の耐熱複合体は、1000℃以上の高温でも十分
な強度を有し、熱変形が起こり難く、優れた高温特性を
有する。
また、本発明に係る磁性複合体によれば、磁性材料金属
からなる基体中に配設される耐火金属繊維の表面をニオ
ブ層で覆うことにより、マトリックスとしての磁性材料
金属から耐火金属繊維に種々の元素が拡散するのを阻止
する障壁層として機能するために、耐火金属繊維の劣化
が防止される。
からなる基体中に配設される耐火金属繊維の表面をニオ
ブ層で覆うことにより、マトリックスとしての磁性材料
金属から耐火金属繊維に種々の元素が拡散するのを阻止
する障壁層として機能するために、耐火金属繊維の劣化
が防止される。
また、Nbは耐火金属繊維と磁性材料金属との中間の熱
膨脹係数を有するために、高温と常温との問を繰り返す
熱負荷を与えたときの熱変形も抑制することができる。
膨脹係数を有するために、高温と常温との問を繰り返す
熱負荷を与えたときの熱変形も抑制することができる。
従って、本発明の磁性複合体は、800℃以上の高温で
熱処理しても十分な強度を有し、さらに500℃程度の
高温で使用し2てもその強度を維持することができる。
熱処理しても十分な強度を有し、さらに500℃程度の
高温で使用し2てもその強度を維持することができる。
次に、上述した耐熱複合体を用いたヒータについて説明
する。
する。
電気1炉等に使用される高温用ヒーター材料には、ニク
ロム線、白金線、タングステン線、モリブデン線、シリ
コンニット、等があげられる。しかし、ニクロム線を用
いたヒーターでは加熱温度が1000℃程度であり、そ
れ以上の高温での加熱には、ニクロム線の酸化、脆化、
溶断等によって寿命が短くなる。白金線を用いたヒータ
ーでは加熱温度が1200〜1300℃の高温まで加熱
できるが、白金は非常に高価な材料でありコストの高い
ヒーターとなる。タングステン線、モリブデン線を用い
たヒーターでは真空中または、不活性ガス雰囲気中での
高温加熱が可能であるが、大気中では、タングステン線
、モリブデン線ともすぐに酸化して断線するため使用す
ることができない。
ロム線、白金線、タングステン線、モリブデン線、シリ
コンニット、等があげられる。しかし、ニクロム線を用
いたヒーターでは加熱温度が1000℃程度であり、そ
れ以上の高温での加熱には、ニクロム線の酸化、脆化、
溶断等によって寿命が短くなる。白金線を用いたヒータ
ーでは加熱温度が1200〜1300℃の高温まで加熱
できるが、白金は非常に高価な材料でありコストの高い
ヒーターとなる。タングステン線、モリブデン線を用い
たヒーターでは真空中または、不活性ガス雰囲気中での
高温加熱が可能であるが、大気中では、タングステン線
、モリブデン線ともすぐに酸化して断線するため使用す
ることができない。
また、真空中、不活性ガス雰囲気中では装置が人出りに
なるためコストが高くなる。シリコンニットを用いたヒ
ーターは、人気中で高温加熱ができるが、シリコンニッ
トは熱疲労に弱く、昇温、冷却を繰り返し行うとクラッ
クがはいって断線するためh命が短くなる。また衝撃に
も弱く僅かな衝撃によって欠けたり、折れたりする。
なるためコストが高くなる。シリコンニットを用いたヒ
ーターは、人気中で高温加熱ができるが、シリコンニッ
トは熱疲労に弱く、昇温、冷却を繰り返し行うとクラッ
クがはいって断線するためh命が短くなる。また衝撃に
も弱く僅かな衝撃によって欠けたり、折れたりする。
これに対し、上述した耐熱複合体を適用したヒータは、
これらの欠点を角ダ消することができる。
これらの欠点を角ダ消することができる。
すなわち、高温加熱である1000℃以上の高温での加
熱に用いても十分な強度を有し、熱変形が起こり難く、
高温で長間間安定して使用でき、優れた高温特性を有す
る。
熱に用いても十分な強度を有し、熱変形が起こり難く、
高温で長間間安定して使用でき、優れた高温特性を有す
る。
(実施例)
以下、本発明の実施例について説明する。
実施例1
まず、1.7wt%のThe、、を含有する直径0.3
+amのW線(1,7ThOz W線)30本を0.
15mm間隔で一列に横に並べて枠に固定し、これらの
W線の表面を低圧雰囲気プラズマ溶射により厚さが0.
03mmのNb層で被覆した。
+amのW線(1,7ThOz W線)30本を0.
15mm間隔で一列に横に並べて枠に固定し、これらの
W線の表面を低圧雰囲気プラズマ溶射により厚さが0.
03mmのNb層で被覆した。
引き続いて、このNb層上に上記と同様にプラズマ溶射
により厚さが0.05aosであって、24wt%のC
r、8wt%のA1.0.5wt%のY、残部Feの組
成を有するFeCrANYe金層を形成し、Nb層およ
びFe基超超合金層してのFeCrAQYe金層で被覆
されたW線を作製した。この30本のW線全体に対して
、低圧雰囲気プラズマ溶射を行い、20wt%のCo、
16w t q6のCr、13wt%のAfi 、0.
5wt%のY、残部Niの組成を有するN1CoAIY
音金層を形成し、W/Nb/FeCrAgY/N1Co
CrAj7Yの構成を有し、厚さが0.2mmのN1基
超合金シートを作製した。
により厚さが0.05aosであって、24wt%のC
r、8wt%のA1.0.5wt%のY、残部Feの組
成を有するFeCrANYe金層を形成し、Nb層およ
びFe基超超合金層してのFeCrAQYe金層で被覆
されたW線を作製した。この30本のW線全体に対して
、低圧雰囲気プラズマ溶射を行い、20wt%のCo、
16w t q6のCr、13wt%のAfi 、0.
5wt%のY、残部Niの組成を有するN1CoAIY
音金層を形成し、W/Nb/FeCrAgY/N1Co
CrAj7Yの構成を有し、厚さが0.2mmのN1基
超合金シートを作製した。
次いで、このシート10枚を間にNi基ろう材を挟み込
んで積層し、真空中で、1200℃、15分間の加熱処
理を施して、W線を約30体積%含む耐熱複合体を得た
。
んで積層し、真空中で、1200℃、15分間の加熱処
理を施して、W線を約30体積%含む耐熱複合体を得た
。
この耐熱複合体は、1100℃で28kg/+u+2の
荷重に対し、1250時間のクリープ破断強度を自゛す
ることが分かった。また、室温と1100℃との間を3
000回以上往復する熱負荷を与えても突形することは
なかった。さらに、人気中で1100℃、3000時間
加熱しても、N1CoCrA、QYの基体中に配設され
たW線やNb層は酸化することはなかった。
荷重に対し、1250時間のクリープ破断強度を自゛す
ることが分かった。また、室温と1100℃との間を3
000回以上往復する熱負荷を与えても突形することは
なかった。さらに、人気中で1100℃、3000時間
加熱しても、N1CoCrA、QYの基体中に配設され
たW線やNb層は酸化することはなかった。
比較例として、実施例と同様なW線をNb層のみで被覆
した耐火金属繊維を用いて、実施例と同様なNi基超合
金中に配設したNi基超超合金複合体作製した。この耐
熱複合体は、800℃で5kg/am2の荷重に対し、
5I1.1間のクリープ破断強度をHした。
した耐火金属繊維を用いて、実施例と同様なNi基超合
金中に配設したNi基超超合金複合体作製した。この耐
熱複合体は、800℃で5kg/am2の荷重に対し、
5I1.1間のクリープ破断強度をHした。
この比較例の結果から、上記実施例の耐熱複合体が、N
b層およびFe基超超合金らなる超合金層の2重層で被
覆されていることにより、優れた高温強度をHすること
が確認された。
b層およびFe基超超合金らなる超合金層の2重層で被
覆されていることにより、優れた高温強度をHすること
が確認された。
実施例2
実施例1のN1CoCrAj2Yの基体の代わりに、2
4wt%のCr、13wt%のAD10.5wt%のY
1残部Niの組成ををするN1CrAjlYからなる基
体を用いた耐熱複合体を、実施例1と同様な製造方法で
作製した。
4wt%のCr、13wt%のAD10.5wt%のY
1残部Niの組成ををするN1CrAjlYからなる基
体を用いた耐熱複合体を、実施例1と同様な製造方法で
作製した。
この耐熱複合体の特性を測定した結果、この耐fA複合
体は、1100℃で25kg/ll112の荷重に対し
、1200時間のクリープ破断強度を有することが分か
った。また、実施例1と同様な熱気6:jをIj、えて
も、この耐熱複合体は突形することはなかった。
体は、1100℃で25kg/ll112の荷重に対し
、1200時間のクリープ破断強度を有することが分か
った。また、実施例1と同様な熱気6:jをIj、えて
も、この耐熱複合体は突形することはなかった。
実施例3
実施例1と同様に作製され、W/Nb/FeCrARY
/NiCoCrAl Yの構成を有し、1すさが0.2
mmのNi基超超合金シート得た。次いで、このシート
複数枚を間にNi基ろう利を挟み込んで芯金形状に積層
し、真空中で、1200℃、15分間の加熱処理を施し
て、第1図(a)、(b)に示すセラミックガスタービ
ン用の芯金を得た。第1図(a)は中空の芯金1を示す
斜決図であり、第1図(b)は第1図(a)に円で区画
された頭載Iを拡大して示す平面図である。これらの図
において、参照符号2は中空部であり、3はW線、4は
ニオブ層、5は鉄基超合金層、6はNi基超超合金基体
である。
/NiCoCrAl Yの構成を有し、1すさが0.2
mmのNi基超超合金シート得た。次いで、このシート
複数枚を間にNi基ろう利を挟み込んで芯金形状に積層
し、真空中で、1200℃、15分間の加熱処理を施し
て、第1図(a)、(b)に示すセラミックガスタービ
ン用の芯金を得た。第1図(a)は中空の芯金1を示す
斜決図であり、第1図(b)は第1図(a)に円で区画
された頭載Iを拡大して示す平面図である。これらの図
において、参照符号2は中空部であり、3はW線、4は
ニオブ層、5は鉄基超合金層、6はNi基超超合金基体
である。
この芯金の特性を評価したところ、1100℃で28k
g/問2の荷重に*11..1250時間のクリープ破
断強度をaすることが分かった。また、室温と1100
℃との間を3000回以上往復する熱気曲を与えても突
形することはなかった。さらに、大気中で1100℃、
3000時間加熱しても、N1CoCrA、QYの基体
中に配設されたW線やNb層は酸化することはなかった
。
g/問2の荷重に*11..1250時間のクリープ破
断強度をaすることが分かった。また、室温と1100
℃との間を3000回以上往復する熱気曲を与えても突
形することはなかった。さらに、大気中で1100℃、
3000時間加熱しても、N1CoCrA、QYの基体
中に配設されたW線やNb層は酸化することはなかった
。
実施例4
1.7wt96のThe2を含有する直径0.3mmの
W線を金属棒に固定し、回転させながら、W線の表面に
低圧雰囲気プラズマ溶射によってNbを被覆して0.0
3mmの厚さをRするNb層を形成した。続いて、同様
な低圧雰囲気プラズマ溶1・目こよって、Nb層の上に
FeCrA、11!Y合金を0.1m+mの厚さに被覆
して、W/Nb/FeCrAj7Yなる耐火金属繊維を
作製した。
W線を金属棒に固定し、回転させながら、W線の表面に
低圧雰囲気プラズマ溶射によってNbを被覆して0.0
3mmの厚さをRするNb層を形成した。続いて、同様
な低圧雰囲気プラズマ溶1・目こよって、Nb層の上に
FeCrA、11!Y合金を0.1m+mの厚さに被覆
して、W/Nb/FeCrAj7Yなる耐火金属繊維を
作製した。
この耐火金属繊維を直径5開となるようにFe基ろう材
を充填しながら束ねた後、真空中で、I O00℃、1
5分間の加熱処理を施して、耐火金属繊維束を得た。こ
の耐火金属繊維束の外表面にN1CoCrAj7YA金
を低圧雰囲気プラズマ溶射により0.5開の厚さに被覆
して、円柱状の耐熱複合体を得た。
を充填しながら束ねた後、真空中で、I O00℃、1
5分間の加熱処理を施して、耐火金属繊維束を得た。こ
の耐火金属繊維束の外表面にN1CoCrAj7YA金
を低圧雰囲気プラズマ溶射により0.5開の厚さに被覆
して、円柱状の耐熱複合体を得た。
この耐熱複合体をM5にねじ切りして、第2図に示す耐
熱性ボルトを得た。第2図において、参照7コ号7はN
1JJ超合金の基体、8はNb層および超合金層で被覆
されたW線、9はFe基ろう材層、10はねじ部である
。
熱性ボルトを得た。第2図において、参照7コ号7はN
1JJ超合金の基体、8はNb層および超合金層で被覆
されたW線、9はFe基ろう材層、10はねじ部である
。
このボルトの特性を3′F価したところ、1100℃で
28 kg / mm2の荷重に対し、12501時間
のクリープ破断強度を有することが分かった。また、室
温と1100℃との間を’3000回以上往復する熱負
荷を与えても変形することはなかった。さらに、大気中
で1100℃、3000 nj間加熱しても、N1Co
CrANYの基体中に配設されたW線やNb層は酸化す
ることはなかった。
28 kg / mm2の荷重に対し、12501時間
のクリープ破断強度を有することが分かった。また、室
温と1100℃との間を’3000回以上往復する熱負
荷を与えても変形することはなかった。さらに、大気中
で1100℃、3000 nj間加熱しても、N1Co
CrANYの基体中に配設されたW線やNb層は酸化す
ることはなかった。
この実施例と同様に、Nb層および超合金層で被覆され
たW線をNi基またはCo基の超合金基体中に配設した
構造の耐熱性のピンやナツトを作製することができる。
たW線をNi基またはCo基の超合金基体中に配設した
構造の耐熱性のピンやナツトを作製することができる。
実施例5
実施例4とI、iJ様に作製され、Nb層およびFe基
超超合金層被覆されたW線をより合わせて、ローブ状と
した。このロープ状の耐火金属繊維の外表面に、低圧雰
囲気プラズマ溶射により、NiCoCrAgYi金を約
0,1關の厚さに被覆して、第3図に示す耐熱性ロープ
を作製した。
超超合金層被覆されたW線をより合わせて、ローブ状と
した。このロープ状の耐火金属繊維の外表面に、低圧雰
囲気プラズマ溶射により、NiCoCrAgYi金を約
0,1關の厚さに被覆して、第3図に示す耐熱性ロープ
を作製した。
第3図において、参照符号11はNi基超超合金基体、
12はNb層および超合金層で被覆されたW線である。
12はNb層および超合金層で被覆されたW線である。
この耐熱性ローブの特性を評価したところ、1100℃
で28kg/ll112の荷重に対し、1250時間の
クリープ破断強度を有することが分かった。
で28kg/ll112の荷重に対し、1250時間の
クリープ破断強度を有することが分かった。
また、室温1100℃との間を3000回以上往復する
熱負荷を与えても変形することはなかった。
熱負荷を与えても変形することはなかった。
さらに、大気中で1100℃、3000時間加熱しても
、N1CoCrANYの基体中に配設されたW線やNb
層は酸化することはなかった。
、N1CoCrANYの基体中に配設されたW線やNb
層は酸化することはなかった。
実施例6
実施例1と同様に作製され、W/Nb/FeCrA、l
)Y/N1CoCrA、lJ Yの構成を有し、厚さが
0.2mmのNi基超超合金シート得た。
)Y/N1CoCrA、lJ Yの構成を有し、厚さが
0.2mmのNi基超超合金シート得た。
次いで、このシート数10枚を間にNi基ろう材を扶み
込んで貴状に積層し、真空中で、1200℃、15分間
の加熱処即を施して、第4図に示す耐熱性パイプを作製
した。第4図において、参照符号13はNiii合金の
基体、14はNb層および超合金層で被覆されたW線、
15はNi基ろう材層である。
込んで貴状に積層し、真空中で、1200℃、15分間
の加熱処即を施して、第4図に示す耐熱性パイプを作製
した。第4図において、参照符号13はNiii合金の
基体、14はNb層および超合金層で被覆されたW線、
15はNi基ろう材層である。
この耐熱性パイプの特性を評価したところ、1100℃
て28 kg / am2の荷重に対し、1250時間
のクリープ破断強度を有することが分かった。また、室
温と1100℃との間を3000回以上往復する熱気向
を与えても変形することはなかった。さらに、大気中で
1100℃、30001時間加貼しても、N1CoCr
ANYの基体中に配設されたW線やNb層は酸化するこ
とはなかった。
て28 kg / am2の荷重に対し、1250時間
のクリープ破断強度を有することが分かった。また、室
温と1100℃との間を3000回以上往復する熱気向
を与えても変形することはなかった。さらに、大気中で
1100℃、30001時間加貼しても、N1CoCr
ANYの基体中に配設されたW線やNb層は酸化するこ
とはなかった。
実施例7
1.7%の酸化ナトリウム(The2)をahする直径
0.3+Il+1のタングステン線を、低圧雰囲気プラ
ズマ溶射にて厚さが0.03關のニオブ層で被覆した。
0.3+Il+1のタングステン線を、低圧雰囲気プラ
ズマ溶射にて厚さが0.03關のニオブ層で被覆した。
このニオブ層上に上記と同様に低圧雰囲気プラズマ溶射
により厚さが0.05mmであって、24w t%のC
r、3wt%のAplo、5wt%のY1残部Feの組
成を有する鉄基tiii金を被覆した。さらに、低圧雰
囲気プラズマ溶射により、厚さOll +amを有し、
20wt%のCo、16wt%のCr、13wt%のA
n)。
により厚さが0.05mmであって、24w t%のC
r、3wt%のAplo、5wt%のY1残部Feの組
成を有する鉄基tiii金を被覆した。さらに、低圧雰
囲気プラズマ溶射により、厚さOll +amを有し、
20wt%のCo、16wt%のCr、13wt%のA
n)。
0.5wt%のY1残部Niの組成を有するニッケル乱
超合金を被覆して形成したW/Nb/FeCrAff
Y/N1CrAN Yの構成を有し、直径が0.56m
+*の耐熱複合線を作製した。
超合金を被覆して形成したW/Nb/FeCrAff
Y/N1CrAN Yの構成を有し、直径が0.56m
+*の耐熱複合線を作製した。
次いで、この耐熱複合線を直径50IIIIIのアルミ
ナ(Aff20i)管の外表面に1.5+l1m間隔で
螺旋状に50回まいてヒーターを作製した。
ナ(Aff20i)管の外表面に1.5+l1m間隔で
螺旋状に50回まいてヒーターを作製した。
大気中で、このヒーターに160Vの電圧を印加して1
300℃に通電加熱をし、5000時間加熱保持した。
300℃に通電加熱をし、5000時間加熱保持した。
その結果、酸化や脆化がみられず断線することなく、高
温で長nl IL’l使用に優れていることが確認され
た。次に、このヒーターに対し、通電加熱(昇温)−冷
却(1300℃と常温との間)の繰り返し熱負荷を10
00回以上与えた。
温で長nl IL’l使用に優れていることが確認され
た。次に、このヒーターに対し、通電加熱(昇温)−冷
却(1300℃と常温との間)の繰り返し熱負荷を10
00回以上与えた。
その結果、熱女形することはなく、クラックの発生や断
線することもなかった。
線することもなかった。
実施例8
まず、l、7wt%のThe2を含有する直径0.3軸
のW線(1,7ThO2−W線)、30本を0.15m
m間隔で一列に横に並べて枠に固定し、これらのW線の
表面を低圧雰囲気プラズマ溶射により厚さが0.05m
mのNb層で被覆した。
のW線(1,7ThO2−W線)、30本を0.15m
m間隔で一列に横に並べて枠に固定し、これらのW線の
表面を低圧雰囲気プラズマ溶射により厚さが0.05m
mのNb層で被覆した。
この、Nb層で被覆されたW線全体に対して、低圧雰囲
気プラズマ溶射を行ない、45 w t%のNi、0.
3wt%のMn残部がFeの組成を有する合金層を形成
し、W / N b / F e −N i −Mnの
構成をHし、厚さが0.2m+mの磁性複合体シートを
作製した。次いで、このシート10枚を間にFe7Jろ
う材を挟み込んで積層]7、真空中で1200℃で1特
開保持して、接合および高い透磁弔をjIIるための再
結晶処理を行ない磁性複合体を得た。
気プラズマ溶射を行ない、45 w t%のNi、0.
3wt%のMn残部がFeの組成を有する合金層を形成
し、W / N b / F e −N i −Mnの
構成をHし、厚さが0.2m+mの磁性複合体シートを
作製した。次いで、このシート10枚を間にFe7Jろ
う材を挟み込んで積層]7、真空中で1200℃で1特
開保持して、接合および高い透磁弔をjIIるための再
結晶処理を行ない磁性複合体を得た。
この複合体は、1100℃で28 kg / mrs
2の荷重に対し、1250時間のクリープ破断強度を有
することが分かった。また、室温と1100℃との間を
3000回以上往復する熱負荷を与えても女形すること
はなかった。さらに、大気中で1100℃、3000時
間加熱しても、Fe−Ni−Mnの基体中に配設された
W線やNb層は酸化することはなかった。
2の荷重に対し、1250時間のクリープ破断強度を有
することが分かった。また、室温と1100℃との間を
3000回以上往復する熱負荷を与えても女形すること
はなかった。さらに、大気中で1100℃、3000時
間加熱しても、Fe−Ni−Mnの基体中に配設された
W線やNb層は酸化することはなかった。
比較例として、実施例と同様なW線をNb層被田せずに
磁性材料金層中に配設した磁性複合体を作製した。この
磁性複合体は、800℃で5kg/ll112の荷重に
対し、5時間のクリープ破断強度をHした。
磁性材料金層中に配設した磁性複合体を作製した。この
磁性複合体は、800℃で5kg/ll112の荷重に
対し、5時間のクリープ破断強度をHした。
この比較例の結果から、実施例の磁性複合材料が、Nb
層の存在により、高温での熱処理後も優れた高温強度を
有することが確認された。
層の存在により、高温での熱処理後も優れた高温強度を
有することが確認された。
以上の様に、本発明によれば、高温で十分高い強度が得
られ、しかも長期間にわたって安定して使用できる耐熱
複合体およびこれを用いた芯金およびボルトおよびヒー
タを提供することができる。また、高温での熱処理後も
十分高い強度が得られ、しかも長期間にわたって安定し
て使用できる磁性複合伺料を提供することができる。
られ、しかも長期間にわたって安定して使用できる耐熱
複合体およびこれを用いた芯金およびボルトおよびヒー
タを提供することができる。また、高温での熱処理後も
十分高い強度が得られ、しかも長期間にわたって安定し
て使用できる磁性複合伺料を提供することができる。
第1図(a)は本発明の第3の実施例によるセラミック
ガスタービン翼用の芯金を示す斜視図、第1図(b)は
第1図(a)の円で示された領域Iを拡大して示す平面
図、第2図は本発明の第4の実施例による耐熱性ボルト
を示す断面図、第3図は本発明の第5の実施例による耐
熱性ロープを示す断面図、第4図は本発明の第6の実施
例による耐熱性バイブを示す断面図である。 1・・・芯金、3,8,12.14・・・W線、4・・
・ニオブ層、5・・・鉄基超合金層、6,7,11.1
3・・・基体、 9・・・Fe基ろう材層、 5 ・・・N 覧基ろう 材層。
ガスタービン翼用の芯金を示す斜視図、第1図(b)は
第1図(a)の円で示された領域Iを拡大して示す平面
図、第2図は本発明の第4の実施例による耐熱性ボルト
を示す断面図、第3図は本発明の第5の実施例による耐
熱性ロープを示す断面図、第4図は本発明の第6の実施
例による耐熱性バイブを示す断面図である。 1・・・芯金、3,8,12.14・・・W線、4・・
・ニオブ層、5・・・鉄基超合金層、6,7,11.1
3・・・基体、 9・・・Fe基ろう材層、 5 ・・・N 覧基ろう 材層。
Claims (7)
- (1)ニッケル基またはコバルト基の超合金からなる基
体と、この基体中に配設された耐火金属繊維と、ニオブ
若しくはニオブ合金からなるニオブ層及びこのニオブ層
を覆う鉄基の超合金からなる超合金層の2層構造を有し
、前記耐火金属繊維を被覆する被覆層とを具備すること
を特徴とする耐熱複合体。 - (2)前記基体が管状であることを特徴とする請求項1
に記載の耐熱複合体。 - (3)前記基体が線状であることを特徴とする請求項1
に記載の耐熱複合体。 - (4)請求項1記載の耐熱複合体からなることを特徴と
するセラミックガスタービン翼用の芯金。 - (5)請求項1記載の耐熱複合体からなることを特徴と
する耐熱性ボルト。 - (6)請求項1記載の耐熱複合体からなることを特徴と
するヒータ。 - (7)磁性金属材料からなる基体と、この基体中に配設
された耐火金属繊維と、ニオブまたはニオブ合金からな
り、前記耐火金属繊維を被覆する被覆層とを具備するこ
とを特徴とする磁性複合体。
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19451489 | 1989-07-27 | ||
| JP1-194514 | 1989-07-27 | ||
| JP1-230016 | 1989-09-05 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03183538A true JPH03183538A (ja) | 1991-08-09 |
Family
ID=16325800
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP15980190A Pending JPH03183538A (ja) | 1989-07-27 | 1990-06-20 | 耐熱複合体およびこれを用いた芯金およびボルトおよびヒータ、並びに磁性複合体 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH03183538A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH06212903A (ja) * | 1992-08-27 | 1994-08-02 | Inco Ltd | ガスタービンの冷却 |
| JP2007505210A (ja) * | 2003-06-24 | 2007-03-08 | ノバ ケミカルズ(インターナショナル)ソシエテ アノニム | 鋼基板上の複合材料表面 |
-
1990
- 1990-06-20 JP JP15980190A patent/JPH03183538A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH06212903A (ja) * | 1992-08-27 | 1994-08-02 | Inco Ltd | ガスタービンの冷却 |
| JP2007505210A (ja) * | 2003-06-24 | 2007-03-08 | ノバ ケミカルズ(インターナショナル)ソシエテ アノニム | 鋼基板上の複合材料表面 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EP2083097B1 (en) | Multilayer alloy coating film, heat-resistant metal member having the same, and method for producing multilayer alloy coating film | |
| CN102672357B (zh) | 受约束的金属凸缘及其制造方法 | |
| CN101629028A (zh) | 一种多功能的氧化铝/金属微叠层涂层 | |
| US4674675A (en) | Method of bonding titanium or titanium alloy to an iron-nickel alloy | |
| JPH01215937A (ja) | 耐熱複合体 | |
| EP1134053A1 (en) | Welded structure made of low thermal expansion coefficient alloy and weld material | |
| EP1320460B1 (en) | Article including a composite of unstabilized zirconium oxide particles in a metallic matrix, and its preparation | |
| CN101631888A (zh) | 具有绝热层的涡轮机构件 | |
| JPH03183538A (ja) | 耐熱複合体およびこれを用いた芯金およびボルトおよびヒータ、並びに磁性複合体 | |
| US6277499B1 (en) | Oxidation resistant coatings for copper | |
| CN116117381A (zh) | 双沉淀强化Ni-Cr焊丝及其制造方法和焊接工艺 | |
| Petrasek et al. | Tungsten‐Fiber‐Reinforced Superalloys—A Status Review | |
| CN116079280B (zh) | 耐热腐蚀Ni-Cr焊丝、制造方法和焊接工艺 | |
| JP2868893B2 (ja) | 金属線強化耐熱セラミック複合体 | |
| JPH02213430A (ja) | 耐熱複合体およびその製造方法 | |
| CN116329809A (zh) | 镍基非晶药芯焊丝及其制备方法 | |
| JPH01252739A (ja) | 耐熱複合体 | |
| JPH01252740A (ja) | 耐熱複合体 | |
| JPH03183754A (ja) | 耐熱複合体 | |
| JPH01177326A (ja) | 耐熱複合材料 | |
| JP2003253302A (ja) | 耐酸化被覆ニオブ基合金及びその製造方法 | |
| JPH0830237B2 (ja) | 耐熱複合材料 | |
| JP2002249858A (ja) | 電熱線用鉄−クロム−アルミニウム系合金 | |
| US3336120A (en) | Molybdenum coated with heat-resistant alloys by casting | |
| JP2001304793A (ja) | 高温ガス式熱交換用チューブ |