JPH0830237B2 - 耐熱複合材料 - Google Patents
耐熱複合材料Info
- Publication number
- JPH0830237B2 JPH0830237B2 JP29866686A JP29866686A JPH0830237B2 JP H0830237 B2 JPH0830237 B2 JP H0830237B2 JP 29866686 A JP29866686 A JP 29866686A JP 29866686 A JP29866686 A JP 29866686A JP H0830237 B2 JPH0830237 B2 JP H0830237B2
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- Japan
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- composite material
- resistant composite
- refractory metal
- superalloy
- heat resistant
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- Manufacture Of Alloys Or Alloy Compounds (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発明は、耐熱複合材料に関し、特に高温でも優れた
強度を有する耐熱複合材料に係わる。
強度を有する耐熱複合材料に係わる。
（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
形のエネルギー変換機器の高効率化が重要視されてい
る。高効率化の基本手段としては、機器の作動温度の高
温化を挙げることができる。この場合、機器に使用され
る部材はその耐用温度が構造上問題となる。
形のエネルギー変換機器の高効率化が重要視されてい
る。高効率化の基本手段としては、機器の作動温度の高
温化を挙げることができる。この場合、機器に使用され
る部材はその耐用温度が構造上問題となる。
ところで、従来より前記エネルギー変換機器の材料と
しては鉄基（Fe基）、コバルト基（Co基）又はニッケル
基（Ni基）等の超合金が使用されている。しかしなが
ら、これらの超合金では耐用温度の上昇させるための開
発にも限界に近い状態となっている。
しては鉄基（Fe基）、コバルト基（Co基）又はニッケル
基（Ni基）等の超合金が使用されている。しかしなが
ら、これらの超合金では耐用温度の上昇させるための開
発にも限界に近い状態となっている。
このようなことから、次世代の耐熱材料として耐火金
属繊維で上記超合金を強化した複合材料が注目され初め
ている。かかる複合材料としては、例えば耐火金属繊維
であるタングステン（Ｗ）線を超合金中に埋め込んで一
体化した構成のものが挙げられる。これは、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
性とを複合化したものである。こうした耐火金属繊維と
超合金との組合わせにおいては、高温での相互拡散が重
大な問題となるが、この問題に対して比較的相互拡散の
程度が低い組合わせとしてＷ線強化Fe基合金複合材料が
既に提案されている。
属繊維で上記超合金を強化した複合材料が注目され初め
ている。かかる複合材料としては、例えば耐火金属繊維
であるタングステン（Ｗ）線を超合金中に埋め込んで一
体化した構成のものが挙げられる。これは、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
性とを複合化したものである。こうした耐火金属繊維と
超合金との組合わせにおいては、高温での相互拡散が重
大な問題となるが、この問題に対して比較的相互拡散の
程度が低い組合わせとしてＷ線強化Fe基合金複合材料が
既に提案されている。
しかしながら、前記Ｗ線強化Fe基合金複合材料であっ
ても、1100℃以上の高温ではＷ線の強度劣化を阻止する
ことができず、実際の使用では1000℃以下に制限される
という問題があった。
ても、1100℃以上の高温ではＷ線の強度劣化を阻止する
ことができず、実際の使用では1000℃以下に制限される
という問題があった。
また、Ｗ線を含めた耐火金属の多くは熱膨張係数が他
の金属に比べて小さいため、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
があった。
の金属に比べて小さいため、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
があった。
（発明が解決しようとする問題点） 本発明は、上記従来の問題点を解決するためになされ
たもので、1000℃以上の高温における耐火金属繊維及び
超合金間の相互拡散を生じ難く、かつそれらの熱膨張係
数の違いによる熱変形を起こし難い長期間に亙って安定
的に使用できる耐熱複合材料を提供しようとするもので
ある。
たもので、1000℃以上の高温における耐火金属繊維及び
超合金間の相互拡散を生じ難く、かつそれらの熱膨張係
数の違いによる熱変形を起こし難い長期間に亙って安定
的に使用できる耐熱複合材料を提供しようとするもので
ある。
［発明の構成］ （問題点を解決するための手段） 本発明は、鉄基、コバルト基またはニッケル基の超合
金に、周囲がニオブで覆われたＷ、MoまたはTaを主体と
する耐火金属繊維を埋め込んだ構造を有することを特徴
とする耐熱複合材料である。
金に、周囲がニオブで覆われたＷ、MoまたはTaを主体と
する耐火金属繊維を埋め込んだ構造を有することを特徴
とする耐熱複合材料である。
上記耐火金属繊維の周囲に被覆されるニオブ（Nb）
は、該金属繊維とこれが埋設される超合金との間で相互
拡散するのを防止する障壁層として作用する。こうした
Nb障壁層の形成手段としては、例えば耐火金属繊維表面
にNb粉末を有機系粘着剤と共に塗布した後、粉末治金的
手法で一体化するか、又はプラズマ溶射によって被覆、
一体化する方法を採用し得る。
は、該金属繊維とこれが埋設される超合金との間で相互
拡散するのを防止する障壁層として作用する。こうした
Nb障壁層の形成手段としては、例えば耐火金属繊維表面
にNb粉末を有機系粘着剤と共に塗布した後、粉末治金的
手法で一体化するか、又はプラズマ溶射によって被覆、
一体化する方法を採用し得る。
上記耐火金属繊維は、Ｗ、MoまたはTaを主体とするも
のであり、例えばＷ、Mo、またはTaからなるもの、或い
はThO2、Ｋ、Si、AlのいずれかがドープされたＷ等を挙
げることができる。特に、ThO2等をドーブしたＷは1000
℃以上の高温で強度劣化の要因となる再結晶化を起こし
難いために好適である。こうした耐火金属繊維の径は、
取扱い等の観点から下限を0.1mm、強度向上の観点から
上限を0.5mmにすることが望ましい。
のであり、例えばＷ、Mo、またはTaからなるもの、或い
はThO2、Ｋ、Si、AlのいずれかがドープされたＷ等を挙
げることができる。特に、ThO2等をドーブしたＷは1000
℃以上の高温で強度劣化の要因となる再結晶化を起こし
難いために好適である。こうした耐火金属繊維の径は、
取扱い等の観点から下限を0.1mm、強度向上の観点から
上限を0.5mmにすることが望ましい。
（作用） しかして、本発明によれば鉄基、コバルト基又はニッ
ケル基の超合金に埋込む耐火金属繊維の周囲をNbで覆う
ことによって、該Nbはマトリックスとしての超合金から
該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、耐火金属繊維の劣化を防止で
きる。また、Nbは耐火金属繊維と前記Fe基超合金等のマ
トリックス金属の中間の熱膨張係数を有するため、高温
から常温との間の繰返し熱負荷を与えた時の熱変形を抑
制できる。従って、1000℃以上での強度劣化が少なく、
熱変形が起り難い高温特性の優れた耐熱複合材料を得る
ことができる。
ケル基の超合金に埋込む耐火金属繊維の周囲をNbで覆う
ことによって、該Nbはマトリックスとしての超合金から
該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、耐火金属繊維の劣化を防止で
きる。また、Nbは耐火金属繊維と前記Fe基超合金等のマ
トリックス金属の中間の熱膨張係数を有するため、高温
から常温との間の繰返し熱負荷を与えた時の熱変形を抑
制できる。従って、1000℃以上での強度劣化が少なく、
熱変形が起り難い高温特性の優れた耐熱複合材料を得る
ことができる。
（発明の実施例） 以下、本発明の実施例を詳細に説明する。
実施例１ まず、１％のThO2がドーブされた直径0.3mmのＷ線30
本を0.15mm間隔で横に並べて枠に固定し、これらＷ線上
に低圧雰囲気プラズマ溶射によってNbを0.05mm被覆し
た。つづいて、同様な低圧雰囲気プラズマ溶射によって
FeCrAlY合金を0.2mm被覆し、W/Ne/FeCrAlYシートを作製
した。次いで、このシート10枚をそれぞれの間にFe基ろ
う材を挟み込んで積層し、H2ガス雰囲気下で1100℃×15
分間の加熱処理を施すことによりＷ線が約30体積％含む
複合材料を製造した。
本を0.15mm間隔で横に並べて枠に固定し、これらＷ線上
に低圧雰囲気プラズマ溶射によってNbを0.05mm被覆し
た。つづいて、同様な低圧雰囲気プラズマ溶射によって
FeCrAlY合金を0.2mm被覆し、W/Ne/FeCrAlYシートを作製
した。次いで、このシート10枚をそれぞれの間にFe基ろ
う材を挟み込んで積層し、H2ガス雰囲気下で1100℃×15
分間の加熱処理を施すことによりＷ線が約30体積％含む
複合材料を製造した。
得られた本実施例１の複合材料は、1100℃で30kg/mm2
の荷重に対し、1000時間のクリープ破断強度を有するこ
とがわかった。また、室温と1100℃の間を5000回以上往
復させる熱負荷を与えても変形することはなかった。
の荷重に対し、1000時間のクリープ破断強度を有するこ
とがわかった。また、室温と1100℃の間を5000回以上往
復させる熱負荷を与えても変形することはなかった。
実施例２ まず、直径0.3mmのＷ線300本を0.15mm間隔で横に並べ
て枠に固定し、これらＷ線上にエチメセルロースをアル
コールで溶解した有機系粘着剤に平均粒径30μｍのNb微
粉末を分散させたペースト状物を0.1mm厚さに塗布し
た。つづいて、乾燥した後、ペースト被覆Ｗ線上に前記
と同様な有機系粘着剤にFeCrAlY合金粉末を分散させた
ペースト状物を0.2mm厚さに塗布し、全体を乾燥してW/N
e/FeCrAlYシートを作製した。次いで、このシート10枚
をそれらの間にFe基ろう材を挟み込んで積層し、真空中
で1200℃に加熱し、600kg/cm2の荷重を掛け、５分間保
持することによりＷ線が約30体積％含む複合材料を製造
した。
て枠に固定し、これらＷ線上にエチメセルロースをアル
コールで溶解した有機系粘着剤に平均粒径30μｍのNb微
粉末を分散させたペースト状物を0.1mm厚さに塗布し
た。つづいて、乾燥した後、ペースト被覆Ｗ線上に前記
と同様な有機系粘着剤にFeCrAlY合金粉末を分散させた
ペースト状物を0.2mm厚さに塗布し、全体を乾燥してW/N
e/FeCrAlYシートを作製した。次いで、このシート10枚
をそれらの間にFe基ろう材を挟み込んで積層し、真空中
で1200℃に加熱し、600kg/cm2の荷重を掛け、５分間保
持することによりＷ線が約30体積％含む複合材料を製造
した。
得られた本実施例２の複合材料は、1100℃で30kg/mm2
の荷重に対し、650時間のクリープ破断強度を有するこ
とがわかった。また、繰返し熱負荷の特性は実施例１と
略同様であった。
の荷重に対し、650時間のクリープ破断強度を有するこ
とがわかった。また、繰返し熱負荷の特性は実施例１と
略同様であった。
［発明の効果］ 以上詳述した如く、本発明によれば高温で優れた機械
的強度を有し、かつ繰返し熱負荷による変形を防止で
き、ひいてはガスタービン等の大形エネルギー変換機器
の耐熱材料として好適な耐熱複合材料を提供できる。
的強度を有し、かつ繰返し熱負荷による変形を防止で
き、ひいてはガスタービン等の大形エネルギー変換機器
の耐熱材料として好適な耐熱複合材料を提供できる。
Claims (1)
- 【請求項１】鉄基、コバルト基またはニッケル基の超合
金に、周囲がニオブで覆われたＷ、MoまたはTaを主体と
する耐火金属繊維を埋め込んだ構造を有することを特徴
とする耐熱複合材料。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP29866686A JPH0830237B2 (ja) | 1986-12-17 | 1986-12-17 | 耐熱複合材料 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP29866686A JPH0830237B2 (ja) | 1986-12-17 | 1986-12-17 | 耐熱複合材料 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63153234A JPS63153234A (ja) | 1988-06-25 |
| JPH0830237B2 true JPH0830237B2 (ja) | 1996-03-27 |
Family
ID=17862694
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP29866686A Expired - Lifetime JPH0830237B2 (ja) | 1986-12-17 | 1986-12-17 | 耐熱複合材料 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0830237B2 (ja) |
-
1986
- 1986-12-17 JP JP29866686A patent/JPH0830237B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS63153234A (ja) | 1988-06-25 |
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