JPS61143532A - 高温下で使用する為の耐酸化性多孔質摩耗性焼結金属構造体を製造する方法 - Google Patents
高温下で使用する為の耐酸化性多孔質摩耗性焼結金属構造体を製造する方法Info
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- JPS61143532A JPS61143532A JP60284522A JP28452285A JPS61143532A JP S61143532 A JPS61143532 A JP S61143532A JP 60284522 A JP60284522 A JP 60284522A JP 28452285 A JP28452285 A JP 28452285A JP S61143532 A JPS61143532 A JP S61143532A
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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】
本発明は、ジェット機エンジン等用の摩耗シー／ｌ／
（１ｂｒａｄａｂｌ＠ｍ＠ａｌ ） において使用さ
れる型式の多孔性の摩耗性焼結金属構造体に関するもの
である。特には、本発明は、そのような構造体を一層耐
酸化性とし従って今までより一層高い濡廖用途において
使用するに？Ｉ４したものとする為の改善に関係する。
（１ｂｒａｄａｂｌ＠ｍ＠ａｌ ） において使用さ
れる型式の多孔性の摩耗性焼結金属構造体に関するもの
である。特には、本発明は、そのような構造体を一層耐
酸化性とし従って今までより一層高い濡廖用途において
使用するに？Ｉ４したものとする為の改善に関係する。
ニッケル及びクロムのような合金製の多孔質摩耗性焼結
金属構造体が６５０〜８７０℃の濃度に達シうるタービ
ンエンジン圧縮機区画において使用されて成功を納めて
きた。しかし、ジェット櫻エンジンの高温帯域において
遭遇するようなもつと高い作動温廖においては、苛酷な
酸化条件が存在し、そのためこれら従来型式の多孔質摩
耗性焼結金属構造体の腐食及び侵食が生じ、それにより
これら構造体は欠けたシ、損壊する。金属ｖＩｔ造体表
体表面めたシまた被覆するためのセラミック或いはガラ
スの使用を含めて、このような構造体を高温で有用とす
る為の様々な試みが為されてきた。
金属構造体が６５０〜８７０℃の濃度に達シうるタービ
ンエンジン圧縮機区画において使用されて成功を納めて
きた。しかし、ジェット櫻エンジンの高温帯域において
遭遇するようなもつと高い作動温廖においては、苛酷な
酸化条件が存在し、そのためこれら従来型式の多孔質摩
耗性焼結金属構造体の腐食及び侵食が生じ、それにより
これら構造体は欠けたシ、損壊する。金属ｖＩｔ造体表
体表面めたシまた被覆するためのセラミック或いはガラ
スの使用を含めて、このような構造体を高温で有用とす
る為の様々な試みが為されてきた。
しかしながら、それら試みは完全に満足すべきものでな
いことがわかった。その理由は、これら試みにおいては
、高温環境下で所要の使用寿命を実現することなく摩耗
性が落ちる傾向があったからである。
いことがわかった。その理由は、これら試みにおいては
、高温環境下で所要の使用寿命を実現することなく摩耗
性が落ちる傾向があったからである。
ニッケルクロム合金並びに大半のスーパア胃イはそれら
にアルミニウムを合金化することによって一層の耐酸化
性を付与されつる仁とが知られている。しかしながら、
このような予備合金化されたアルミニウムを含有する合
金粉末を焼結することと関連する技術上の間頴が、適当
なアルミニウム含有多孔性摩耗焼結金属構造体の製作を
−これまで阻んできた。遭遇する困檗さの一様相は、ア
ル１＝ウム含有粒子の表面に安定なＡＩ、０．酸化物皮
膜が形成され、それＫより焼結工程くどうしても必要で
ある拡散が阻止されることである。ところで、ひとたび
アルミニウムが金属構造体中に導入されえたならアルミ
ニウム含有合金を一層耐酸化性とするのは実はこの同じ
酸化物皮膜なのである。
にアルミニウムを合金化することによって一層の耐酸化
性を付与されつる仁とが知られている。しかしながら、
このような予備合金化されたアルミニウムを含有する合
金粉末を焼結することと関連する技術上の間頴が、適当
なアルミニウム含有多孔性摩耗焼結金属構造体の製作を
−これまで阻んできた。遭遇する困檗さの一様相は、ア
ル１＝ウム含有粒子の表面に安定なＡＩ、０．酸化物皮
膜が形成され、それＫより焼結工程くどうしても必要で
ある拡散が阻止されることである。ところで、ひとたび
アルミニウムが金属構造体中に導入されえたならアルミ
ニウム含有合金を一層耐酸化性とするのは実はこの同じ
酸化物皮膜なのである。
本発明者は、ニッケル或いはコバルト基合金から作製さ
れた多孔性の摩耗性焼結金属構造体中にアルミニウムを
導入する為の実用的な技術を開発した。本発明者は、ア
ルミニウム含有合金を生成するのに母合金と熱的に反応
しつるアルミニウム含有金属間化合物を使用する。多孔
質の摩耗性焼結金属構造体全３体を通してβ相及びｒ相
から成るアルミニウム合金を形成するに充分量のアルミ
ニウムを添加することによって、空気への噴霧に際して
拡散したアルミニウムが主に人１，０．から成る耐酸化
性表面皮膜を形成するので、高程麿の耐酸化性を達成す
ることが可能である。アルミニウムの形成と拡散分布は
、基本構造体の多孔性或いは摩耗性を損うことなく達成
されねばならない。
れた多孔性の摩耗性焼結金属構造体中にアルミニウムを
導入する為の実用的な技術を開発した。本発明者は、ア
ルミニウム含有合金を生成するのに母合金と熱的に反応
しつるアルミニウム含有金属間化合物を使用する。多孔
質の摩耗性焼結金属構造体全３体を通してβ相及びｒ相
から成るアルミニウム合金を形成するに充分量のアルミ
ニウムを添加することによって、空気への噴霧に際して
拡散したアルミニウムが主に人１，０．から成る耐酸化
性表面皮膜を形成するので、高程麿の耐酸化性を達成す
ることが可能である。アルミニウムの形成と拡散分布は
、基本構造体の多孔性或いは摩耗性を損うことなく達成
されねばならない。
母合金と充分量の金属間化合物が生成するアルミ含有合
金がｒ及びβ相を含むことを保証する温麿において熱的
に反応せしめられることが重要である。ｒ相物脣は面心
立方晶のニッケル或いはコバルトに富んだ固溶体であり
そしてβ相はｒ！ケ等量のアルミニウムとコバルト或い
はニッケルヲ含有する体心立方晶の固溶体である。
金がｒ及びβ相を含むことを保証する温麿において熱的
に反応せしめられることが重要である。ｒ相物脣は面心
立方晶のニッケル或いはコバルトに富んだ固溶体であり
そしてβ相はｒ！ケ等量のアルミニウムとコバルト或い
はニッケルヲ含有する体心立方晶の固溶体である。
第１図において、ニッケル−クロム−アルミニウム合金
系の所望されるｒ及びβ相の帯域が影をつけて示しであ
る。ＡＩ、Ｃｒと８０％ニッケルー２０％クロム母合金
との熱的反応によって形成される多孔質の摩耗性焼結金
属構造体合金に対する好ましい合金材料の結合を示す線
が示されそしてβ及びｒ相の帯域を横切っているのが見
られる。
系の所望されるｒ及びβ相の帯域が影をつけて示しであ
る。ＡＩ、Ｃｒと８０％ニッケルー２０％クロム母合金
との熱的反応によって形成される多孔質の摩耗性焼結金
属構造体合金に対する好ましい合金材料の結合を示す線
が示されそしてβ及びｒ相の帯域を横切っているのが見
られる。
第２図のグラフは、８０％ニッケルー２０％クロム母合
金多孔質摩耗性焼結金属構造体に様々の量のＡｌ４Ｃｒ
を反応させることによって形成された合金の試料の酸化
による重量変化をプロットすることにより描かれたもの
である。データは以下の例Ｉの方法を使用して得られた
。５０ミクロン以下の粒寸を持つＡｌＣｒ４金属間化合
物粉末がイソプロピルアルコールＫ １ Ｇ ａｍ”の
アルコールニ対シて１１の粉末の比率で添加された。多
孔質摩耗性焼結金属構造体試験サンプルは多孔性の不織
プラスチック布に包まれ、アルコール中に金属間化合物
粉末を加′えた攪拌下のスラリ懸濁液中にしばらくの間
浸漬され、そして後取出されて８０℃で乾燥された。こ
の過程が所望量の金属間化合物が焼結金属構造体中に導
入されるまで繰返された。試料はその後精製されたヘリ
ウム雰囲気中で１１５０℃、１２００℃及び１２５０℃
の温度で４時間加熱されて、金属間化合物粉末を焼結金
属母合金と熱的に反応せしめそして多孔質の摩耗性焼結
金属構造体合金を形成した。
金多孔質摩耗性焼結金属構造体に様々の量のＡｌ４Ｃｒ
を反応させることによって形成された合金の試料の酸化
による重量変化をプロットすることにより描かれたもの
である。データは以下の例Ｉの方法を使用して得られた
。５０ミクロン以下の粒寸を持つＡｌＣｒ４金属間化合
物粉末がイソプロピルアルコールＫ １ Ｇ ａｍ”の
アルコールニ対シて１１の粉末の比率で添加された。多
孔質摩耗性焼結金属構造体試験サンプルは多孔性の不織
プラスチック布に包まれ、アルコール中に金属間化合物
粉末を加′えた攪拌下のスラリ懸濁液中にしばらくの間
浸漬され、そして後取出されて８０℃で乾燥された。こ
の過程が所望量の金属間化合物が焼結金属構造体中に導
入されるまで繰返された。試料はその後精製されたヘリ
ウム雰囲気中で１１５０℃、１２００℃及び１２５０℃
の温度で４時間加熱されて、金属間化合物粉末を焼結金
属母合金と熱的に反応せしめそして多孔質の摩耗性焼結
金属構造体合金を形成した。
各試験試料はその後１０５８℃の温廖で１２０時間空気
中で加熱された。結果が第２図における２つの曲線とし
てプロットされたつ下の方の曲線（ａ）Ｆｉ同相ｌｓｍ
度より高い１２５０℃において反応せしめられた試料に
相当する。曲線（ｂ／ｃ ）は、同相線温度より低い１
１５０℃（ｂ）と１２００℃（Ｃ）において熱的に反応
せしめられた試料に対するデータから描かれたものであ
る。１２５０℃においての制限された状態での溶融が耐
酸化性を改善することがわかる。おおよそ１０重素置以
上のＡｌＣｒ４を持つ合金組成物は主Ｋｒとβという２
相でありそしてこれらはもつとも耐酸化性である。
中で加熱された。結果が第２図における２つの曲線とし
てプロットされたつ下の方の曲線（ａ）Ｆｉ同相ｌｓｍ
度より高い１２５０℃において反応せしめられた試料に
相当する。曲線（ｂ／ｃ ）は、同相線温度より低い１
１５０℃（ｂ）と１２００℃（Ｃ）において熱的に反応
せしめられた試料に対するデータから描かれたものであ
る。１２５０℃においての制限された状態での溶融が耐
酸化性を改善することがわかる。おおよそ１０重素置以
上のＡｌＣｒ４を持つ合金組成物は主Ｋｒとβという２
相でありそしてこれらはもつとも耐酸化性である。
第３図のグラフは第２図のグラフをプロットするのく使
用されたのと同様の手順により得られた。
用されたのと同様の手順により得られた。
母合金は８０％ニッケルー２０％Ｃ「であリッジて添加
された金属間化合物はＡＩ、Ｔｉであった。
された金属間化合物はＡＩ、Ｔｉであった。
ＡＩ、Ｔｉ粉末はイソプロピルアルう一ル１１ ／ １
０ ｃｍ”の割合で加えられそして試料は浸漬及び乾燥
後１１００℃、１１５０℃及び１２００℃において４時
間精製ヘリウム中で熱処理された。曲線（ａ）は１２０
０℃においての試片からプロットされそして曲線（ｂ／
ｃ）は１１００℃Φ）及び１１５０℃（Ｃ）試片からプ
ロットされ、これらはすべて空気中１０５８℃において
１２０時間後のものである。
０ ｃｍ”の割合で加えられそして試料は浸漬及び乾燥
後１１００℃、１１５０℃及び１２００℃において４時
間精製ヘリウム中で熱処理された。曲線（ａ）は１２０
０℃においての試片からプロットされそして曲線（ｂ／
ｃ）は１１００℃Φ）及び１１５０℃（Ｃ）試片からプ
ロットされ、これらはすべて空気中１０５８℃において
１２０時間後のものである。
最大温度において液体相が形成されたことが顕微鏡試験
から明らかであった。１５重素置のＡＩ、Ｔｉを含入せ
しめられそして後１２００℃で加熱された試片に５００
時間酸化試験が施された。この多孔性材料に対して６％
以下の重量増が記録されただけであり、これは秀れた耐
酸化性を示す。
から明らかであった。１５重素置のＡＩ、Ｔｉを含入せ
しめられそして後１２００℃で加熱された試片に５００
時間酸化試験が施された。この多孔性材料に対して６％
以下の重量増が記録されただけであり、これは秀れた耐
酸化性を示す。
多孔質の摩耗性焼結金属構造体用の母合金はニッケルク
ロム或いはコバルトクロム或いはその混合物でありうる
。ニッケルは１００重量％に近くから約５０重量％の低
い値までとりうる。
ロム或いはコバルトクロム或いはその混合物でありうる
。ニッケルは１００重量％に近くから約５０重量％の低
い値までとりうる。
金属構造体中にアルミニウムを倉入しそして多孔質摩耗
性焼結金属構造体合金を形成するのに添加される金属間
化合物は、アルミニウムと、クロム、チタン、コバルト
或いはニッケルとの化合物或いはこれら化合物の２つ以
上の混合物である。
性焼結金属構造体合金を形成するのに添加される金属間
化合物は、アルミニウムと、クロム、チタン、コバルト
或いはニッケルとの化合物或いはこれら化合物の２つ以
上の混合物である。
適当な化合物の例としてはＡＩ、Ｃｒ、Ａｌ ｔｔ Ｃ
ｒ、、ＡＩ、Ｃｒ、 Ａ１３Ｃｒ、Ａ１．ＣｒイＡ１１
ｌＣｒ、、ＡｌＣｒ、、ＡＩ、Ｔｊ、ＡｌＴｉ、 ＡＩ
、Ｃｏ、、ＡＩ、３ＣＯ４、ＡＩ、Ｃｏ、、人ＩＣｏ％
ＡＩ、Ｎｉ、 Ａｌ３Ｎｉ、及びＡｌＮｉが挙げられる
。添加される金属間化合物の比率は母合金重量の少く共
７重量％とすべきである。有効に使用されうる金属間化
合物の最大量は化合物の種類によって変わるが、一般に
約１４重量％がきわめて有効であることが見出された。
ｒ、、ＡＩ、Ｃｒ、 Ａ１３Ｃｒ、Ａ１．ＣｒイＡ１１
ｌＣｒ、、ＡｌＣｒ、、ＡＩ、Ｔｊ、ＡｌＴｉ、 ＡＩ
、Ｃｏ、、ＡＩ、３ＣＯ４、ＡＩ、Ｃｏ、、人ＩＣｏ％
ＡＩ、Ｎｉ、 Ａｌ３Ｎｉ、及びＡｌＮｉが挙げられる
。添加される金属間化合物の比率は母合金重量の少く共
７重量％とすべきである。有効に使用されうる金属間化
合物の最大量は化合物の種類によって変わるが、一般に
約１４重量％がきわめて有効であることが見出された。
金属間化合物を含ませるべく既製の多孔質摩耗性シール
を処理する好ましい方法において、その焼結金属構造体
は、無水の有機流体中に金属間化合物粉末を加えた懸濁
液中に短時間浸漬される。
を処理する好ましい方法において、その焼結金属構造体
は、無水の有機流体中に金属間化合物粉末を加えた懸濁
液中に短時間浸漬される。
粉末粒子は多孔質焼結金属構造体の孔に充分に倉入され
るに充分小さくなければならない。５０μ以下の粉末寸
法が使用されるべきである。１乃至２μという小さな粒
子が使用しえ、粒寸の小さい程好ましい。適当な分散流
体例としては、イソプロピルアルコール、ベンゼン、ア
セトンメチルアルコール、エチルアルコール等が挙げら
れる。溶媒の１０ｃｙｙｒ”当りα２５〜５１１の粉末
のスラリ懸濁液が適当でありそして約１１Ｉ／１０ｃｒ
ＩＩｓが特に有効であることが見出された。所望なら、
多孔性の不織プラスチック布が粉末分布の一様性を改善
する為に浸漬中構造体周囲に巻かれつる。乾燥中構造体
をゆつくシと回転することもまた一様性を改善するのに
使用されうる。浸漬及び乾燥は構造体中に所望される金
属間化合物量を累積するに必要に応じて何度も繰返され
る。
るに充分小さくなければならない。５０μ以下の粉末寸
法が使用されるべきである。１乃至２μという小さな粒
子が使用しえ、粒寸の小さい程好ましい。適当な分散流
体例としては、イソプロピルアルコール、ベンゼン、ア
セトンメチルアルコール、エチルアルコール等が挙げら
れる。溶媒の１０ｃｙｙｒ”当りα２５〜５１１の粉末
のスラリ懸濁液が適当でありそして約１１Ｉ／１０ｃｒ
ＩＩｓが特に有効であることが見出された。所望なら、
多孔性の不織プラスチック布が粉末分布の一様性を改善
する為に浸漬中構造体周囲に巻かれつる。乾燥中構造体
をゆつくシと回転することもまた一様性を改善するのに
使用されうる。浸漬及び乾燥は構造体中に所望される金
属間化合物量を累積するに必要に応じて何度も繰返され
る。
その後加熱が必要である。加熱によって金属間化合物と
母合金多孔金属組織とは合金化される。
母合金多孔金属組織とは合金化される。
約１０５０℃の温度が少く共必要とされそして約１１５
０℃の温度が好ましい。熱的な反応に要する時間は温度
が高くなる程少くてすむが、最小限１５分が必要である
。１〜２時間の温度が好ましい。
０℃の温度が好ましい。熱的な反応に要する時間は温度
が高くなる程少くてすむが、最小限１５分が必要である
。１〜２時間の温度が好ましい。
所望の耐酸化性の摩耗性焼結金属構造体を作製スル別の
方法はクロムとニッケル或いはコバルトから成る母金属
合金のばらばらの粒とそれによシ実質上小さな金属間化
合物粉末粒とを混合することである。金属間化合物粉末
粒は好ましくは保合金粒の寸法の１１５０（個々の粒の
容積ベースで）を越えない。金属間化合物粒子がそれよ
り大きな母合金粉末全体くわたって分布されそしてその
表面に埋入される稈岸まで両粒子を物理的に混和するこ
とが重要である。これは焼結に先立って所望の形状への
混合物の形成中寸法によるセグレゲーシヨン即ち凝集分
離を防止する。
方法はクロムとニッケル或いはコバルトから成る母金属
合金のばらばらの粒とそれによシ実質上小さな金属間化
合物粉末粒とを混合することである。金属間化合物粉末
粒は好ましくは保合金粒の寸法の１１５０（個々の粒の
容積ベースで）を越えない。金属間化合物粒子がそれよ
り大きな母合金粉末全体くわたって分布されそしてその
表面に埋入される稈岸まで両粒子を物理的に混和するこ
とが重要である。これは焼結に先立って所望の形状への
混合物の形成中寸法によるセグレゲーシヨン即ち凝集分
離を防止する。
アルゴン或いは真空のような不活性雰囲気牛歩く共１０
５０℃の温窄での反応／焼結が、多孔質の摩耗性焼結金
属構造体合金を形成するのに使用される。１２００℃の
ような幾分高目の！鷹が好ましい。
５０℃の温窄での反応／焼結が、多孔質の摩耗性焼結金
属構造体合金を形成するのに使用される。１２００℃の
ような幾分高目の！鷹が好ましい。
以下、実施例を述べる。
例 夏
出発材料は、８０重装置ニッケル及び２０重誠％クロム
から成る母台金製でありそして８．９ ｃｍ Ｘｔ９ａ
ｎＸ０．５ｍの寸法の多孔質摩耗性焼結金属構造体であ
る。これは米国特許第４．０４９．４２８号に記載され
る方法により作製した。この構造体を粉末分布の一様性
改善の為多孔の不織プラスチック布にくるみそして後こ
の包んだブロックを１８００ｃＩｎｓのイソプロピルア
ルコール中に５０ミクロン以下の寸法のＡＩ、Ｃｒ粉末
１８０．９を加えた攪拌下のスラリ懸濁液中に１分間浸
漬した。ブロックを取出しそして７０℃のｉｌ’ｆＫ維
持された炉中で１５分間５回転／分で回転することによ
って乾燥した。浸漬の結果としてのＡＩ、Ｃｒの重量増
分は１重量％であることがわかった。浸漬及び乾燥段階
が繰返され、各サイクル毎に１重量％が追加された。構
造体が計１４重量襲の重量増加を持つまで浸漬−乾燥サ
イクルが反覆された。１４重量％はこの型式の合金構造
体に対するおおよその飽和限である。
から成る母台金製でありそして８．９ ｃｍ Ｘｔ９ａ
ｎＸ０．５ｍの寸法の多孔質摩耗性焼結金属構造体であ
る。これは米国特許第４．０４９．４２８号に記載され
る方法により作製した。この構造体を粉末分布の一様性
改善の為多孔の不織プラスチック布にくるみそして後こ
の包んだブロックを１８００ｃＩｎｓのイソプロピルア
ルコール中に５０ミクロン以下の寸法のＡＩ、Ｃｒ粉末
１８０．９を加えた攪拌下のスラリ懸濁液中に１分間浸
漬した。ブロックを取出しそして７０℃のｉｌ’ｆＫ維
持された炉中で１５分間５回転／分で回転することによ
って乾燥した。浸漬の結果としてのＡＩ、Ｃｒの重量増
分は１重量％であることがわかった。浸漬及び乾燥段階
が繰返され、各サイクル毎に１重量％が追加された。構
造体が計１４重量襲の重量増加を持つまで浸漬−乾燥サ
イクルが反覆された。１４重量％はこの型式の合金構造
体に対するおおよその飽和限である。
１４重ｆｉ％添加されたＡＩ、 Ｃｒを含有する構造体
を精製ヘリウム中１２００’Ｃの温ｒ９で４時間加熱し
た。ミクロ組織の検査の結果、母合金構造体粒子中への
ＡＩ、Ｃｒの拡散は完全でありそして２相（ｒ及びβ）
組織が形成されていることがゎかった。大半の粒子の周
面においてはβ相が支配的である。電子ｇ微鏡によって
、構成元素が２相中に均一に分布されていることが明ら
かとなった。アルミニウム濃岸がｒ相におけるよりβ相
において多く他方クロムはｒ相において多くそしてニッ
ケルは両相において実質上同じであることも確認された
。
を精製ヘリウム中１２００’Ｃの温ｒ９で４時間加熱し
た。ミクロ組織の検査の結果、母合金構造体粒子中への
ＡＩ、Ｃｒの拡散は完全でありそして２相（ｒ及びβ）
組織が形成されていることがゎかった。大半の粒子の周
面においてはβ相が支配的である。電子ｇ微鏡によって
、構成元素が２相中に均一に分布されていることが明ら
かとなった。アルミニウム濃岸がｒ相におけるよりβ相
において多く他方クロムはｒ相において多くそしてニッ
ケルは両相において実質上同じであることも確認された
。
ニッケル及びクロム合金製の対照試料を空気中１０５８
℃で１２０時間加熱したところ、５２％の重量増を示し
た。対照試料のこの重量増加は、ニッケル及びクロムが
それぞれの酸化物ＮｉＯ及びＣｒ、Ｏ，に完全に変換さ
れたことを示す。本例のＡｌ４Ｃ「１４重’Ｉｌ１％含
入合金材料試料は対照試料と同じ加熱条件の下で僅か５
．１％の重量増を示すＫすぎなかった。これは、これら
条件の下での加熱に際しての重量増加がこれら材料の酸
化の程闇を決定する方法である限り、アルミニウムの添
加がニッケルクロム母合金の酸化速麿を著しく減少せし
めたことを示す。
℃で１２０時間加熱したところ、５２％の重量増を示し
た。対照試料のこの重量増加は、ニッケル及びクロムが
それぞれの酸化物ＮｉＯ及びＣｒ、Ｏ，に完全に変換さ
れたことを示す。本例のＡｌ４Ｃ「１４重’Ｉｌ１％含
入合金材料試料は対照試料と同じ加熱条件の下で僅か５
．１％の重量増を示すＫすぎなかった。これは、これら
条件の下での加熱に際しての重量増加がこれら材料の酸
化の程闇を決定する方法である限り、アルミニウムの添
加がニッケルクロム母合金の酸化速麿を著しく減少せし
めたことを示す。
例 菖
出発材料は、８０重貴重ニッケル及び２０重量襲クロム
から成る保合金製のそして８．２ ｏｎ×１８ｃｍＸ
ａ ４ ｃｍ寸法の多孔質の摩耗性焼結金属構造体であ
った。仁の材料は米国特許第４．０４９．４２８号に記
載される方法によって作製した。粉末分散の一様性を改
善する為に多孔性の不織プラスチック布にこれを包んで
、１０００σ１のイソプロピルアルコール中に５０ミク
ロン以下の寸法のＡＩ、Ｔｉ粉末を加えた攪拌下のスラ
リ懸濁液中に１分間浸漬した。ｗｉ体を取出しそして４
００℃の温度に維持された開放炉の前方で約１５分間３
回転／分においてそれを回転することにより乾燥した。
から成る保合金製のそして８．２ ｏｎ×１８ｃｍＸ
ａ ４ ｃｍ寸法の多孔質の摩耗性焼結金属構造体であ
った。仁の材料は米国特許第４．０４９．４２８号に記
載される方法によって作製した。粉末分散の一様性を改
善する為に多孔性の不織プラスチック布にこれを包んで
、１０００σ１のイソプロピルアルコール中に５０ミク
ロン以下の寸法のＡＩ、Ｔｉ粉末を加えた攪拌下のスラ
リ懸濁液中に１分間浸漬した。ｗｉ体を取出しそして４
００℃の温度に維持された開放炉の前方で約１５分間３
回転／分においてそれを回転することにより乾燥した。
浸漬の結果としての構造体の重量増は約２％であること
がわかった。浸漬及び乾燥段階が、構造体の１２．９重
量％に等しいＡＩ、Ｔｉの総計量がニッケルークリ五合
金中に倉入されるまで追加的に６回繰返された。
がわかった。浸漬及び乾燥段階が、構造体の１２．９重
量％に等しいＡＩ、Ｔｉの総計量がニッケルークリ五合
金中に倉入されるまで追加的に６回繰返された。
金属間化合物Ａｌ ｓ Ｔ ＋粉末を精製されたヘリウ
ム雰囲気中で１２００℃の湛廖において＆５時間加熱す
ることによシ母ニッケルクロム合金粒子中に熱的に拡散
せしめた。顕微鏡観察によって２相（ｒ及びβ）が組織
中に同定された。処理濡廖において僅かの液体が発生し
た。電子顕脅鏡検査は、元素の分布が一様であるがニッ
ケル及びクロム分はβ相におけるよ＃）ｒ相において高
いことを示した。アルミニウム及びチタンｓ冑けｒ相に
おけるよりβ相において高い。
ム雰囲気中で１２００℃の湛廖において＆５時間加熱す
ることによシ母ニッケルクロム合金粒子中に熱的に拡散
せしめた。顕微鏡観察によって２相（ｒ及びβ）が組織
中に同定された。処理濡廖において僅かの液体が発生し
た。電子顕脅鏡検査は、元素の分布が一様であるがニッ
ケル及びクロム分はβ相におけるよ＃）ｒ相において高
いことを示した。アルミニウム及びチタンｓ冑けｒ相に
おけるよりβ相において高い。
ニッケルクロムペース合金出発材料の対照試料を空気中
で１０５８℃の一定温変において１２０時間加熱したと
ころ二 ５２％の重量増が生じることを見出した。対照
試料に対するこの重量増は、ニッケル及びクロムがそれ
ぞれの酸化物ＮｉＯ及びＣｒ、Ｏ，に完全に変換したこ
とを示す。本例の試料を１０５８℃で１００時間空気中
において加熱したところ２．６％の重量増が認められた
。追加的に４００時間加熱した後も重量増は合計５．７
襲まで増大したにすぎなかった。これは、これら条件の
下での加熱に際しての重量増がこれら材料の酸化の廖合
いを決定する方法である限シ、アルミニウムの添加がニ
ッケルクロム母合金の酸化速廖を著しく蛾じることを示
す。酸化速度を有効に減じた構造体合金の金属粒上の薄
い酸化物皮膜は主に人１．０３でありそしてＣｒ、Ｏ，
とＴｉｅｔが少量存在していることが見出された。アル
ミニウム含量の半分以下がＳＯＯ時間の終シにおいて酸
化物に変換されたことが分析の結果わかった。
で１０５８℃の一定温変において１２０時間加熱したと
ころ二 ５２％の重量増が生じることを見出した。対照
試料に対するこの重量増は、ニッケル及びクロムがそれ
ぞれの酸化物ＮｉＯ及びＣｒ、Ｏ，に完全に変換したこ
とを示す。本例の試料を１０５８℃で１００時間空気中
において加熱したところ２．６％の重量増が認められた
。追加的に４００時間加熱した後も重量増は合計５．７
襲まで増大したにすぎなかった。これは、これら条件の
下での加熱に際しての重量増がこれら材料の酸化の廖合
いを決定する方法である限シ、アルミニウムの添加がニ
ッケルクロム母合金の酸化速廖を著しく蛾じることを示
す。酸化速度を有効に減じた構造体合金の金属粒上の薄
い酸化物皮膜は主に人１．０３でありそしてＣｒ、Ｏ，
とＴｉｅｔが少量存在していることが見出された。アル
ミニウム含量の半分以下がＳＯＯ時間の終シにおいて酸
化物に変換されたことが分析の結果わかった。
例 Ｉ
ニッケル及びクロム母合金粉末Ｋ Ａｌ ｑ Ｃｒ粉末
１５重量％を添加しそして混合物を反応／焼結に先立っ
て充分に混和した。ニッケル及びクロム母合金は１５０
／ ２５０メツシユの粒でありそしてＡＩ、Ｃｒは４
００メツシユ以下であった。粉末と短い長さの鎖を納め
た容器を少く共２４時間ロールブレンドした。小さくて
硬い金属間化合物ＡＩ、Ｃｒ粒子はこの混合操作の結果
軟い母合金粒子妻面に埋入状態となった。粒寸性差によ
る凝集分離はこの混合操作において有効に防止された。
１５重量％を添加しそして混合物を反応／焼結に先立っ
て充分に混和した。ニッケル及びクロム母合金は１５０
／ ２５０メツシユの粒でありそしてＡＩ、Ｃｒは４
００メツシユ以下であった。粉末と短い長さの鎖を納め
た容器を少く共２４時間ロールブレンドした。小さくて
硬い金属間化合物ＡＩ、Ｃｒ粒子はこの混合操作の結果
軟い母合金粒子妻面に埋入状態となった。粒寸性差によ
る凝集分離はこの混合操作において有効に防止された。
混合物を１５インチ×３．０インチ×［１１インチの寸
法の額ぶち空洞内に注いだ。露出表面における過剰の粉
末を平坦な金属刃で一回掃くことによって除失した。５
つの異った試料を純アルゴン中で１２２５℃の温度にお
いて１時間、２時間及び４時間それソｔＬ反応／焼結し
てニッケルクロム及びアルミニウムの合金を形成した。
法の額ぶち空洞内に注いだ。露出表面における過剰の粉
末を平坦な金属刃で一回掃くことによって除失した。５
つの異った試料を純アルゴン中で１２２５℃の温度にお
いて１時間、２時間及び４時間それソｔＬ反応／焼結し
てニッケルクロム及びアルミニウムの合金を形成した。
これら試片は方向に依存して２〜５％の収縮を示した。
かさ帯間は約５９７ａｎ”であり、これは５７％多孔度
に相当した。各試片の平均引張強さは１時間、２時間及
び４時間それぞれ焼結した３つの試片に対して６２１．
１４２９及び２１６７ｐＳｉであった。回転ジェットエ
ンジンタービンブレードを模擬するべく試片に回転金属
ブレードを押しつけることから成る摩耗性試験の結果か
ら、最初の２つの低引張り強さ試片は良好な摩耗性を持
つものとして定格づけられ、他方残る１つの高強度試片
は普通の摩耗性として定格づけられた。
に相当した。各試片の平均引張強さは１時間、２時間及
び４時間それぞれ焼結した３つの試片に対して６２１．
１４２９及び２１６７ｐＳｉであった。回転ジェットエ
ンジンタービンブレードを模擬するべく試片に回転金属
ブレードを押しつけることから成る摩耗性試験の結果か
ら、最初の２つの低引張り強さ試片は良好な摩耗性を持
つものとして定格づけられ、他方残る１つの高強度試片
は普通の摩耗性として定格づけられた。
この３番目の試片は、前２つの試片とは、回転ナイフェ
ツジとの相互反応後表面上に僅かな傷が発生した点で異
っていた。
ツジとの相互反応後表面上に僅かな傷が発生した点で異
っていた。
ニッケルクロム母合金粉末に１５重量％Ａｌ、Ｃｒ粉末
を添加して上述したようにして作った試料並びＫ ８．
２５．１之０及び１８．０重量％ＡＩ 、 Ｃｒを添加
した試料を純アルゴン中で１２２５℃の濡庸において１
時間反応／焼結して構造体合金を形成した。
を添加して上述したようにして作った試料並びＫ ８．
２５．１之０及び１８．０重量％ＡＩ 、 Ｃｒを添加
した試料を純アルゴン中で１２２５℃の濡庸において１
時間反応／焼結して構造体合金を形成した。
４つの試料をすべて空気中で１０５８℃の温度において
１２０時間加熱した結果、生じた重量増分は、８．２５
％ＡＩ、Ｃｒ試片に対しては１８．７％、１２．０％Ａ
Ｉ、Ｃｒ試片に対しては７．８％、１５％ＡＩ、Ｃｒ試
片に対しては５．０％モして１＆０％ＡＩ〒Ｃｒ試片に
対しては５８％であった。ニッケルクロム対照試片を同
様に加熱し焼結したところ、重量増は３２％であった。
１２０時間加熱した結果、生じた重量増分は、８．２５
％ＡＩ、Ｃｒ試片に対しては１８．７％、１２．０％Ａ
Ｉ、Ｃｒ試片に対しては７．８％、１５％ＡＩ、Ｃｒ試
片に対しては５．０％モして１＆０％ＡＩ〒Ｃｒ試片に
対しては５８％であった。ニッケルクロム対照試片を同
様に加熱し焼結したところ、重量増は３２％であった。
一番低い酸化連間を示した１５重装置ｋ１．ｐｒ試片が
本例により示されるように良好な摩耗性材料であったつ
本例により示されるように良好な摩耗性材料であったつ
第１図は１１５０℃におけるニッケル−クロム−アルミ
ニウム合金系の５元状態図であシ、第２図は様々な％の
Ａｌ、Ｃｒ金属間化合物と反応せしめられたニッケル−
クロム合金の耐酸化性を示すグラフであり、第３図は様
々な％のＡｌ、Ｔｉ金属間化金物と反応せしめられたニ
ッケル−クロム合金の耐酸化性を示すゲラ７である。 ＦＩＧ、 １ μ、ｃｒ ｔ’ １ ％ ＦｉＧ、２
ニウム合金系の５元状態図であシ、第２図は様々な％の
Ａｌ、Ｃｒ金属間化合物と反応せしめられたニッケル−
クロム合金の耐酸化性を示すグラフであり、第３図は様
々な％のＡｌ、Ｔｉ金属間化金物と反応せしめられたニ
ッケル−クロム合金の耐酸化性を示すゲラ７である。 ＦＩＧ、 １ μ、ｃｒ ｔ’ １ ％ ＦｉＧ、２
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １）アルミニウムと、クロムと、ニッケル、コバルト及
びチタンの少く共１種との合金から成りそして強度、多
孔質或いは摩耗性の実質上の損失なく１０５０℃までの
温度において使用するに充分の耐酸化性を具備する多孔
質の摩耗性焼結金属構造体を製造する方法であつて、ニ
ッケル−クロム或いはクロム−コバルト母合金の粒とそ
れより実質上小さなアルミニウムと、クロム、チタン、
コバルト及びニッケルから成る群から選択される少く共
１種との金属間化合物の粒とを混合し、混合物を粒寸に
よるセグレゲーシヨンが回避されるようにして均質体に
緊密に混合し、均質混合体を所望の形状に形成しそして
金属間化合物と該母合金とを熱的に反応せしめて、アル
ミニウムと、クロムと、ニッケル、コバルト及びチタン
から成る群から選択される少く共１種との合金であつて
実質上すべてβ及びγ相であるような合金を形成するこ
とを包含する前記金属構造体製造方法。 ２）多孔質焼結金属構造体に導入される金属間化合物の
量が導入前の金属構造体の少く共７％であるような特許
請求の範囲第１項記載の方法。 ３）母合金がニッケル及びクロムから成る特許請求の範
囲第１項記載の方法。 ４）金属間化合物がＡｌ＿７Ｃｒ、Ａｌ＿１＿１Ｃｒ＿
２、Ａｌ＿４Ｃｒ、Ａｌ＿３Ｃｒ、Ａｌ＿９Ｃｒ＿４、
Ａｌ＿８Ｃｒ＿５、ＡｌＣｒ＿２、Ａｌ＿３Ｔｉ、Ａｌ
Ｔｉ、Ａｌ＿９Ｃｏ＿２、Ａｌ＿１＿３Ｃｏ＿４、Ａｌ
＿３Ｃｏ＿２、ＡｌＣｏ、Ａｌ＿３Ｎｉ、Ａｌ＿３Ｎｉ
＿２及びＡｌＮｉから成る群から選択される少く共１つ
である特許請求の範囲第１項記載の方法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US83524077A | 1977-09-21 | 1977-09-21 | |
| US835240 | 1997-04-07 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61143532A true JPS61143532A (ja) | 1986-07-01 |
| JPS6223062B2 JPS6223062B2 (ja) | 1987-05-21 |
Family
ID=25269009
Family Applications (2)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11469778A Granted JPS5454916A (en) | 1977-09-21 | 1978-09-20 | Oxidation resistant porous abrading seal element used under high temperature |
| JP60284522A Granted JPS61143532A (ja) | 1977-09-21 | 1985-12-19 | 高温下で使用する為の耐酸化性多孔質摩耗性焼結金属構造体を製造する方法 |
Family Applications Before (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11469778A Granted JPS5454916A (en) | 1977-09-21 | 1978-09-20 | Oxidation resistant porous abrading seal element used under high temperature |
Country Status (7)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4155755A (ja) |
| JP (2) | JPS5454916A (ja) |
| BE (1) | BE870631A (ja) |
| CA (1) | CA1097102A (ja) |
| DE (1) | DE2840681C2 (ja) |
| FR (1) | FR2403858A1 (ja) |
| GB (1) | GB2006271B (ja) |
Families Citing this family (22)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4746363A (en) * | 1982-12-30 | 1988-05-24 | Corning Glass Works | Reaction sintered cermet |
| JPS6089535A (ja) * | 1983-10-24 | 1985-05-20 | Nippon Light Metal Co Ltd | 多孔質アルミニウムの製造方法 |
| EP0187612B1 (en) * | 1984-12-24 | 1990-09-12 | United Technologies Corporation | Abradable seal having particulate erosion resistance |
| US4946643A (en) * | 1988-10-21 | 1990-08-07 | The United States Of America As Represented By The United States Department Of Energy | Dense, finely, grained composite materials |
| DE3902032A1 (de) * | 1989-01-25 | 1990-07-26 | Mtu Muenchen Gmbh | Gesintertes leichtbaumaterial mit herstellungsverfahren |
| NL9000405A (nl) * | 1990-02-20 | 1991-09-16 | Stichting Energie | Poedervormig uitgangsmateriaal voor een legering op nikkelbasis voor het vervaardigen van een poreuze anode van een brandstofcel, werkwijze voor het bereiden van een dergelijk materiaal, werkwijze voor het vervaardigen van een anode voor brandstofcellen, de verkregen anode alsmede brandstofcel, die een dergelijke anode bevat. |
| US5350557A (en) * | 1991-09-23 | 1994-09-27 | Technetics Corp. | Impermeable, abradable seal and method for the production thereof |
| US5378426A (en) * | 1992-10-21 | 1995-01-03 | Pall Corporation | Oxidation resistant metal particulates and media and methods of forming the same with low carbon content |
| US5340533A (en) * | 1993-04-27 | 1994-08-23 | Alfred University | Combustion synthesis process utilizing an ignitable primer which is ignited after application of pressure |
| US5342572A (en) * | 1993-04-27 | 1994-08-30 | Alfred University | Combustion synthesis process utilizing an ignitable primer which is ignited after application of pressure |
| FR2773173B1 (fr) * | 1997-12-31 | 2001-05-11 | Conseil Et De Prospective Scie | Structures tridimensionnelles a haute porosite en alliages a base de chrome |
| DE10150948C1 (de) * | 2001-10-11 | 2003-05-28 | Fraunhofer Ges Forschung | Verfahren zur Herstellung gesinterter poröser Körper |
| US6767653B2 (en) * | 2002-12-27 | 2004-07-27 | General Electric Company | Coatings, method of manufacture, and the articles derived therefrom |
| DE10301175B4 (de) * | 2003-01-08 | 2006-12-07 | Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. | Verfahren zur pulvermetallurgischen Herstellung von Bauteilen |
| DE10337094A1 (de) * | 2003-08-12 | 2005-03-03 | Mtu Aero Engines Gmbh | Einlaufbelag für Gasturbinen sowie Verfahren zur Herstellung desselben |
| DE10360164A1 (de) * | 2003-12-20 | 2005-07-21 | Mtu Aero Engines Gmbh | Gasturbinenbauteil |
| DE102004014076B3 (de) * | 2004-03-19 | 2005-12-22 | Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. | Metallschaumkörper mit offenporiger Struktur sowie Verfahren zu seiner Herstellung |
| KR100831827B1 (ko) | 2004-03-19 | 2008-05-28 | 베일 인코 리미티드 | 개방-다공성 구조를 가지는 금속 발포체 및 이의 제조 방법 |
| KR101212786B1 (ko) * | 2010-08-10 | 2012-12-14 | 프라운호퍼-게젤샤프트 츄어 푀르더룽 데어 안게반텐 포르슝에.파우. | 개방-다공성 금속폼 및 그의 제조방법 |
| US10287905B2 (en) | 2013-11-11 | 2019-05-14 | United Technologies Corporation | Segmented seal for gas turbine engine |
| US10634055B2 (en) | 2015-02-05 | 2020-04-28 | United Technologies Corporation | Gas turbine engine having section with thermally isolated area |
| US9920652B2 (en) | 2015-02-09 | 2018-03-20 | United Technologies Corporation | Gas turbine engine having section with thermally isolated area |
Family Cites Families (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3406025A (en) * | 1966-12-19 | 1968-10-15 | Union Carbide Corp | Process for producing metal fibers, textiles and shapes |
| US3342563A (en) * | 1967-01-03 | 1967-09-19 | Gen Electric | Cellular material and method for making |
| FR2049448A5 (ja) * | 1969-06-10 | 1971-03-26 | Onera (Off Nat Aerospatiale) | |
| US3748105A (en) * | 1971-02-25 | 1973-07-24 | Allegheny Ludlum Ind Inc | Corrosion resistant powder metal parts |
| US3689964A (en) * | 1971-02-25 | 1972-09-12 | Allegheny Ludlum Ind Inc | Machining sintered powder metal |
| US3817719A (en) * | 1971-07-09 | 1974-06-18 | United Aircraft Corp | High temperature abradable material and method of preparing the same |
| FR2160358B3 (ja) * | 1971-11-15 | 1975-08-29 | United Aircraft Corp | |
| US3879831A (en) * | 1971-11-15 | 1975-04-29 | United Aircraft Corp | Nickle base high temperature abradable material |
| US3961910A (en) * | 1973-05-25 | 1976-06-08 | Chromalloy American Corporation | Rhodium-containing superalloy coatings and methods of making same |
| FR2314267A1 (fr) * | 1975-06-12 | 1977-01-07 | Anvar | Procede pour le traitement superficiel des aciers et produits obtenus |
-
1978
- 1978-07-07 US US05/922,521 patent/US4155755A/en not_active Expired - Lifetime
- 1978-09-18 CA CA311,495A patent/CA1097102A/en not_active Expired
- 1978-09-19 DE DE2840681A patent/DE2840681C2/de not_active Expired
- 1978-09-20 FR FR7826957A patent/FR2403858A1/fr active Granted
- 1978-09-20 JP JP11469778A patent/JPS5454916A/ja active Granted
- 1978-09-20 BE BE190603A patent/BE870631A/xx not_active IP Right Cessation
- 1978-09-20 GB GB7837412A patent/GB2006271B/en not_active Expired
-
1985
- 1985-12-19 JP JP60284522A patent/JPS61143532A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| GB2006271A (en) | 1979-05-02 |
| DE2840681C2 (de) | 1982-04-29 |
| BE870631A (fr) | 1979-03-20 |
| GB2006271B (en) | 1982-05-26 |
| DE2840681A1 (de) | 1979-03-29 |
| CA1097102A (en) | 1981-03-10 |
| US4155755A (en) | 1979-05-22 |
| JPS6132379B2 (ja) | 1986-07-26 |
| JPS6223062B2 (ja) | 1987-05-21 |
| FR2403858B1 (ja) | 1985-02-22 |
| JPS5454916A (en) | 1979-05-01 |
| FR2403858A1 (fr) | 1979-04-20 |
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