JPH0741930A

JPH0741930A - 金属溶射による材料の接合方法

Info

Publication number: JPH0741930A
Application number: JP1800009A
Authority: JP
Inventors: Ranes P Dalal; ピー．ダラルレーンズ; John M Mcfadden; エム．マックファデンジョン; Mark J Straszheim; ジェイ．ストラスゼイムマーク; Louis E Dardi; イー．ダーディルイス
Original assignee: Howmet Corp
Current assignee: Howmet Corp
Priority date: 1988-03-25
Filing date: 1989-03-23
Publication date: 1995-02-10
Also published as: GB8902917D0; US5273204A

Abstract

(57)【要約】電子出願以前の出願であるので要約・選択図及び出願人の識別番号は存在しない。

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明は高温におけるに金属の接合方法に関するものであり、特に超合金に関する。

（従来の技術）高温において使用する新合金の発展の結果として製造及び接合の極めて困難な多数の合金の開発が生まれた。近代的なニッケル基超合金の開発により、ますます通常Ｎｉ_３（Ａｌ，Ｔｉ）のガンマ−ダッシュ相の占める体積部分の大きな、新しいガスタービン用の組成ができた。エンジンの要求性能がますます厳しくなるにつれて、高温クリープ破断強さ及び破断寿命は大きくなる一方でアルミニウム及びチタンの含有量が増えたので合金の延性が減り、このため溶接中に割れや亀裂を受けやすくなった。

その他にも、溶接工程に関連する熱はこの種の合金の構造に影響を与える。柱状粒子及び単結晶構造の物品は融解及び溶接に際してそれぞれの結晶学的方向性を失う。したがって、多くの新超合金及び方向性構造の物品は溶接によって接合することができず、溶接不能と考えられている。複雑な形状の溶接ができないため、この種の材料を使いたいときに設計及び経費の融通性が制約される。溶接に見込みのなかった従来の技術では、機械的止め具、拡散接合、及び新しいろう付け技法だけが溶接に代る製造技法であった。これらの代替技法にはそれぞれの制約がある。

通常の溶接法の多くは局部的に熱を発生し金属を溶かしたり飛ばす原因となる。超合金に利用できる溶接法としては、ガス−金属アーク(GMA)、ガス−タングステンアーク(GTA)、プラズマアーク(PA)、またはエレクトロンビーム(EB)がある。

ニッケル基超合金では，ガンマ（γ）及びガンマ−ダッシュ（γ′）強化相内のアルミニウム及びチタンのために溶接中及び溶接後熱処理中の高温割れ（歪み老化割れ）が観察される。溶接接合部はすべて、固形化した溶接金属に偏析が多くなるため機械的特性、特に延性の劣化が生じる。

電子欠如度の高い元素（high electron vacancy element）が溶接の固形化に際して偏析すれば、シグマ（σ）やミュー（μ）などの脆性化沈積の形成されることがある。高温に曝されて熱の影響を受けた部分は粒子が大きくなり、溶解し、また炭化物その他の相が沈積して耐腐食性及び耐酸化性を含む特性の劣化を招くに至る。これとは対照的に、固溶体コバルト基合金は容易に溶接することができる。

真空高温加圧などの拡散接合法は超合金の接合に一部成功しているが、大がかりな表面前処理と高価な工作段取りを使わなければならない。また、合金が違えば長時間高温高圧に曝せば望ましくない相やカーケンドル(Kirkendall)気孔を生じることがある。

ろう付け法では融点の低いフィラー合金を使う。もっと進んだ方法では、ろう付け後の熱処理中に接合部から放散できる硼素を融点低下剤として用いている。しかし最も進んだ処理ですら、母材の強度は80％以下となり、延性に限度があり、好ましくない低融点相（例えばホウ化物、ケイ化物）を現わす。これらのろう付け接合特性は一般に割れ、微小亀裂を起こしやすくなり、このため低サウクル疲労耐性が低下する。

（発明が解決しようとする課題）本発明の目的は、接合部における偏析、有害な沈積相、接合部における機械的特性の大幅な低下、及び接合される物品の粒子構造の変化を無くすることにより、従来の接合工法の制約を無くすることにある。

従って、本発明の目的は接合面において溶射鋳造中間層を用いて比較的溶接できない部品を接合することにある。

これ以外の目的及び利点は、一部は以下の説明に示され、一部は説明を読めば自明であり、あるいは発明を実施することにより習得することができる。

（課題を解決するための手段）本発明のこれらその他の目的を達成するため、部材間の空所に溶融金属を溶射することにより２つの金属部材を接合する方法を提供する。この方法には第１及び第２の金属部材を準備する段階が含まれる。第１及び第２の金属部材は相互に隣接して配置され、第１及び第２の金属部材を接合するための溶射金属の沈積を受け入れるように第１及び第２の金属部材間に空所が設けられる。空所の表面とこれに溶射される金属との間における金属組織接合(metallurgical bond)の形成を容易にするため、空所の表面を洗浄し金属部材を低圧下で調節された雰囲気内で予熱する。次に基本的に空所の表面を溶かすことなく空所内に溶融金属を溶射する。溶融金属は順次空所内で急激に固形化し、固形で部分的に気孔を有する溶射金属部分を形成する。この部分的に気孔を有する溶射金属部分は実質的に空所を充たし、空所表面の少なくとも一部に粘着して２つの金属部材を接合する。境界における残留応力は接合された金属部材を十分に低い冷却速度で冷却することによりできるだけ低くされる。接合された金属部材は高温加圧されて溶射金属部分内の気孔を実質的に除去し、溶射金属部分を空所の表面に金属組織接合する。

この方法には、部分的に気孔を有する溶射金属部分の表面上にガス不透過性の層を形成し、接合された金属部材を熱間静水圧加圧する段階を含むことが望ましい。更に金属部材はニッケルであることが望ましい。また金属部材がニッケルである場合は、これを約815.5℃（1500°F)乃至982. 2℃（1800°F)の範囲で予熱することが望ましい。

更に、金属部材を予熱する段階は、金属部材上に高温熱プラズマを衝突させることによって行うことが望ましい。

ここで本発明は、これを説明する実施例を使って記述する。

この発明は溶融金属を部材間に設けられた空所に溶射することにより２つの金属部材を接合する方法である。この方法が特に有用なのは、高温で使用するための金属物品を接合する場合である。

今回の発明は接合される材料の溶解に関連する劣化を起こすことなく高温特性のため独自の配置の微細構造を有する金属物品を接合するのに使用することができる。例えば、単結晶材料同志を接合したり微粒子金属を単結晶材料や方向性固形化粒子を有する材料に接合するため使用することができる。この発明はニッケル−基合金についての特定の例を示したものであるが、他の合金あるいはいわゆる超合金も今回の発明の技法により接合することができる。

この発明にしたがい、第１及び第２の金属部材を準備する。第１及び第２の金属部材は相互に隣接して配置する。ここに具体化され第１図に示すように、部材10及び10′は支持部材11上に相互に隣接して配置される。

この発明により、第１及び第２の金属部材を接合するための溶射金属の沈積を受け入れるように第１及び第２の金属部材間に空所が設けられる。

ここに具体化され第１及び第２図に示すように、第１及び第２の金属部材10及び10′は部材間のＶ形空所12を規定しこれを包み込む。Ｖ形空所は今回の発明に結び付けて使用可能であるが、他の形態の空所とすることも可能である。このように具体化する場合は溶射金属源は空所の長さ方向に移動してその中に溶射溶融金属を沈積する。溶射金属源が空所を長さ方向に辿ることができれば、空所は第１図に示すような直線状である必要はない。空所の形態に関して重要だとして知られている唯一の要素は、空所を規定する物品の表面に関する再入角は、溶融金属が空所内に沈積したとき空所のいかなる未充満箇所もその後に沈積した材料の圧密によって閉じることができないほど寸法が大きくてはならないということである。沈積した材料と接合される物体との間の境界は、最終物品が適切な強度を持つようにすることが空所の第１の機能である。

ある種の形態では、２つの金属部材をわずかに離して置き空所の底部において両部材間に十分沈積材料が存在するようにすることが望ましい場合もある。そのような場合空所の部分を規定するため第３の部材を使うことができる。ここに具体化され第１図に示すように、２つの物体10及び 10′の間の隙間を埋めることにより空所12を閉じる支持部材12が含まれている。しかし一旦材料が空所内に沈積した後は空所はすでに沈積した材料の表面により規定される。一旦２つの物体、（ここでは10及び10′）が接合したら支持部材は取り外すことができる。

接合される部材と空所内に沈積した材料との間の境界において金属組織接合を形成することにより２つの物品を接合することが今回の発明の目的である。今回の発明の目的上、金属組織接合とは接合される部材の境界における連続的な金属組織を言う。このような空所表面と沈積した材料との間の金属組織接の実現は、空所とその中に沈積した材料の最も外側の一帯をガス不透過性とすることにより容易にすることができる。熱間静水圧加圧の間加えられるガス圧が溶射金属を圧密し、顕微鏡的気孔及び空所内に沈積したすべての溶射材料内気孔の双方を除去する。ここで使っている「物品の表面」という用語は、最初に空所を規定した物品の表面あるいは最初の空所内に既に沈積していた材料の表面を意味する。

この発明により、空所の表面とその上に溶射された金属との間の境界における金属組織接合の形成は、金属部材の表面を洗浄しこれを低圧下で調節された雰囲気内で予熱することにより容易になる。金属組織接合の形成は、連続した酸化物層あるいは不連続の酸化物粒子のいずれかとしての酸化物その他の不純物が空所に存在する場合は困難になる。従って、今回の発明の方法は金属部材表面の洗浄を含むことが望ましい。この方法の実施には、空所の表面を陰極としてここに直流アークを発生されることにより、金属部材の表面をプラズマ内で洗浄する段階を含むことが望ましい。

この種の処理はリバースアーク洗浄として知られており、1981年10月号のジャーナルオブメタル（ Journal of Metal）誌のシャンカー（Shankar）らによる論文に述べられている。リバースアーク洗浄は低圧下で調節された雰囲気内で行って表面の不純物を除去する。リバースアーク洗浄段階の処理パラメータが不適切であれば、洗浄されている表面の溶けることがある。このため、洗浄中に溶け出す材料の量がかなり多ければ、境界において接合される物品の特性を劣化させる原因となる。

ここに述べる実施例では、接合すべき物品を収納する容器は、先ず１０^-3トル以下の真空に引かれ、洗浄処理の間はアルゴン及びヘリウム雰囲気内で 30から50トルの範囲の圧力で直流アークが発生される。洗浄は、単一段階あるいは多段階のいずれによっても前記のリバースアーク洗浄工程により行われる。更に、空所の表面は予熱の前に機械加工または化学的洗浄を行なって空所とその中に沈積する溶射金属との間の境界における金属組織接合の形成を損ねるいかなる不純物も除去する。

この発明によれば、金属部材は低圧下において調節された雰囲気内で予熱される。金属部材の予熱は、溶融金属の噴霧が沈積すべき固体表面に衝突するときの熱伝達速度に影響する。急俊な熱勾配のため境界を通じて残留応力が発生するので、この種の勾配をできるだけ小さくするような予熱の量を考慮しなければならない。ニッケル基合金については、金属部材を約815.5℃（1500°F)乃至982.2℃（1800°F)の範囲の温度で予熱することが望ましい。今回の発明の１つの利点は、溶融金属を溶射する前にアークまたはプラズマの手段により固体部材を予熱でき、これによって自動化が可能な効率の良い製造処理法を提供することである。

この発明によれば、溶融金属は固体金属部材の表面に溶射される。溶融金属は粉末金属を高速熱プラズマ内に導く手段により溶射することが望ましい。カリフォルニア州、アーヴィンのエレクトロプラズマ(Electro Plasma)社製プラズマ溶射装置を使って特に成功を収めた。この種の装置は不活性ガス流の高温プラズマを発生し、その中に金属粉末を注入する。金属粉末はプラズマの高熱により溶融し、プラズマの運動により溶融金属を受け取る空所へ向かって溶射される。溶融金属がこれを受け取る空所内に均等に沈積することを保証するには、特定の利用に対し適切な沈積金属の形態がえられるように固体金属部材を動かすかプラズマガン動作のインデックシングを行なう。

溶融金属を受け取る空所が不規則な形状のものであるときは、空所と沈積する金属との境界におけるボイドの形成を最小に止めるため、固体金属部材と溶融金属の噴霧を溶射する手段の双方を動かす必要の起きることがある。境界におけるボイドの形成は好ましくはないがこの発明の実施の成功にとって全く有害である訳ではない。沈積する材料は空所表面の少なくとも一部に粘着する。

沈積する金属は、固体金属部材と沈積する金属との間の境界において多孔性であってもよければボイドが存在しても差し支えない。この処理は調節された雰囲気内で行なわれるので、空所もその中に沈積する金属もその表面に表面汚染を生じるおそれはない。従ってその後の熱間静水圧加圧のような固形化手段により、境界におけるいかなる小さなボイドもつぶされてしまい沈積する材料と固体金属部材との間の金属組織接合が出来上がるはずである。このように、沈積する金属は多孔性であってもよいが、この種の気孔は沈積する金属にほとんど完全な理論的密度を与えるため使われる固形化段階のため悪い結果を招くことはほとんどない。

空所内に溶射される溶融金属は、溶融金属と第１及び第２の固体金属部材との温度差のため金属部材が予熱されたときでさえ急激に固形化される。ここに沈積する材料の微細構造を調整する機会が生じる。空所上への沈積速度、溶融金属溶射速度、溶融金属溶射の滴の大きさ及び金属噴流と第１及び第２の金属部材間の温度差を調節することにより、沈積する金属の結晶構造が調節される。

金属部材または既に沈積して今は固体金属となっているものに順次固形化して行く溶融金属は第２図に示すように積み上っ行く。

この発明による方法は、接合される金属部材を十分に低い冷却速度で冷却することにより、沈積する金属と空所との間の境界における残留応力を低減する。冷却速度は、幾分かは２つの固体金属部材の予熱温度に左右される。ニッケル基合金については、接合される金属部材内に有害な残留応力を生じること無く装置を室温まで下げるには約426.6乃至815.5℃／Hr(800乃至1500°F/Hr) の範囲で十分なことが分かっている。

この発明によれば、接合される金属部材は高温加圧されて溶射金属部分におけるボイドを実質的に除去し、固体金属部材表面の溶射金属部分を金属組織接合する。この高温加圧はガス圧下で行なうことが望ましく、これにより接合される金属部材の静水圧加圧を行なうことができる。静水圧加圧を必要としない形態の場合は機械的な手段による高温加圧で十分沈積材料を圧密し内部のボイドも除去することができる。熱間静水圧加圧または高温加圧による物品の固形化に続き、物品を熱処理して新しく沈積して材料と沈積材料を受け入れる２つの金属部材の双方について所望の微細構造をえることができる。

沈積した材料を熱間静水圧加圧により固形化する好適態様においては、その処理には部分的に気孔を有する溶射金属部分の表面上にガス不透過性層を形成する処理を含まなければならない。これにより、熱間静水圧加圧中にガス圧を加えて沈積材料を圧密し内部のあらゆるボイドを除去する。

金属溶射のパラメータを調節し、また溶射される層がガス不透過性となるように金属溶射手段と既に沈積した材料との空間的位置関係を調節することによりガス不透過性層を形成することができる。

物品がにより固形化される第２図に示す具体化の場合は、熱間静水圧加圧中に加えられるガス圧が沈積した材料13と空所12の表面との間の境界 20に浸透しないことによりその場所におけるボイイドを除くように、沈積した材料13の縁と空所12の間にガス不透過性接合が存在しなければならない。第２図に示すように、固形化した金属部分13の最も外側の部分16もまた本質的にガス不透過性であり、これにより溶射沈積材料13 を熱間静水圧加圧して固形化するのが容易になる。

今回の発明は1163℃（2125°F)から1204 ℃（2200°F)の間の温度で15から25 KSIで静水圧加圧を実施して成功した。この技術に精通している人々であれば、この発明の溶射沈積材料に示されているような超微粒子を有する超合金材料は982.2乃至1204℃（1800乃至2200°F)で超越可塑性のふるまいを示すことを認識している。従って、この発明と結び付く熱間静水圧加圧の段階はこの温度範囲で行なうことができよう。

今回の発明は従来の技法で溶接することのできる材料の接合法を提供する。従って、今回の発明は、約3.5％を超えるチタン及びアルミニウム混合成分を有するニッケル基合金を接合するのに特に有用である。下記の市販の合金は今回の発明を用いて接合することのできるものの代表である。

Rene N4,Rene 80,Rene 125,Mar-M200,Mar-M2 00+Hf,Mar-M247,Mar-M421,Monoloy 454,IN 1 00,IN 713,IN 738,IN 792,B-1900,U500及びU-700。

今回の発明はいくつかの実施例に利用されており、そこに引用されている組成は下記の表に示されている。

（実施例１）等軸粒子構造を有する精密鋳造のMar-M247 ニッケル基超合金の厚さ12.7mm（２分の１インチ）の板を、第１及び第２図に示すように今回の発明により接合した。それぞれの板10及び10′ の一端は、45°に面取りして空所12を形成した。

次に空所の表面を通常のセラミック媒質噴射及び超音波洗浄により清浄にした。第１図に示すように板10及び10′を支持部材11上に支持した。

板及び支持具は真空室内に置きプラズマガンと直角の方向に向けた。真空室を約10^-3トル以下の真空度に下げた後、（カリフォルニア州、アーヴィンのエラクトロプラズマ社製の）直流アークプラズマガンを始動し、高純度アルゴン及びヘリフム高温プラズマを用いて板をを約982.2℃（18 00°F)に予熱した。ガンの使用電力は68KWであり、処理中は室内雰囲気は30-50トルに調節した。

次に板をプラズマガンに対して負のバイアス電圧にして、前掲のシャンクらの文献に述べられているように電流を流して空所表面を電気的に洗浄した。最終洗浄後に溶融フィラー金属、この場合も Mar-M247合金を、第２図に示すように溶射し、急速に固形化させて順次接合金属13を形成した。

接合された板は真空下で室内で冷却した。出来上がった構造は金属組織接合の境界及び接合部におけるガス不透過性の面を示した。

接合された板を2165°F/25 KSI/4hrで熱間静水圧加圧し、残留ボイドをまくして板と接合金続との金属組織接合を強化した。第３図に示す倍率200の顕微鏡写真は接合部の完全な金属組織接合を示している、鋳造Mar-M247板の接合部近傍には従来の融接では普通であった割れは発見されなかった。

（実施例２）実施例１に述べた方法により、Monoloy 454 として知られる単結晶精密鋳造ニッケル基超合金の板を、Mar-M247フィラー金属おともに接合した。

単結晶板は、接合面の応力により誘起される再結晶化を防止するため表面洗浄の前に溶液処理した。

第４図に示した接合部の顕微鏡写真は金属組織接合の完全さ及び従来の方法を使ったときに存在する単結晶の再結晶化や接合部の微小割れや有害な相のないことが示されている。

今回の発明は実施例により説明したが、発明の範囲は実施例のみに限定されるものではなく、前述の特許請求の範囲及びこれと等価なものにより決められる。

【図面の簡単な説明】第１図は今回の発明の実施により接合された物品の模式的側面図である。第２図は今回の発明の実施により接合された２つの物品の模式的断面図である。第３図は１つの実施例において形成された接合部を示す顕微鏡写真（倍率200）である。第４図は１つの実施例において形成された接合部を示す顕微鏡写真（倍率500）である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所Ｃ２３Ｃ 4/02 4/08 4/18 (72)発明者マークジェイ．ストラスゼイムアメリカ合衆国49445 ミシガン州ノースマスケゴン，カディルラック 902 (72)発明者ルイスイー．ダーディアメリカ合衆国49445 ミシガン州マスケゴン，ブローボーンドライブ 4065

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】部材間の隙間に溶融金属を溶射すること
により２つの金属部材を接合する方法であり、上記方法が第１の金属部材を準備し、第２の金属部材を準備し、上記第１及び上記第２の金属部材を隣接して配置し、上記第１及び上記第２の金属部材の間に上記第１及び上記第２の金属部材を接合するための溶射金属の沈積を受け入れるように配置された空所を設け、上記空所の表面を洗浄し上記金属部材を低圧下で調節した雰囲気内で予熱することにより上記空所の表面とこれに溶射される金属との境界における金属組織接合の形成を容易にし、基本的に上記空所の表面を溶かすことなく溶融金属を上記空所内に溶射し、上記空所内で上記溶融金属を順次急激に固体化して固形で部分的に気孔を有する溶射金属部分を形成し、上記金属部分は実質的に上記空所を充たし、少なくとも上記空所の一部に粘着して上記２つの金属部材を接合し、上記の接合された金属部材を十分に低い冷却速度で冷却することにより上記境界における残留応力を低減し、上記の接合された金属部材をを高温加圧して上記溶射金属部内の気孔を実質的に除去し、且つ上記溶射金属部を上記空所に金属組織接合させることから構成されることを特徴とする金属部材の接合法。
【請求項２】上記方法が上記部分的に気孔を有する溶
射金属部分の表面上にガス不透過性の層を形成する段階を含む請求項１記載の方法。
【請求項３】上記金属部材がニッケルから構成される
請求項１記載の方法。
【請求項４】上記金属部材が約815.5℃乃至982.2℃の範囲で予熱される請求項３記載の方法。
【請求項５】上記金属部材の予熱段階が上記金属部材
上に高速熱プラズマを衝突させる段階を含む請求項１記載の方法。
【請求項６】上記空所の表面洗浄段階が上記金属部材
を陰極とする上記空所表面に直流のアークを形成させることにより行われる請求項５記載の方法。
【請求項７】空所を設ける段階が、上記空所部分を規
定するように配置した表面を有する支持部材を設けることにより行なわれる請求項１記載の方法。
【請求項８】溶融金属の溶射段階が上記空所へ向けら
れたプラズマ内に粉末金属を注入することにより行われる請求項１記載の方法。
【請求項９】上記粉末金属がニッケルから構成される
請求項８記載の方法。
【請求項１０】上記空所内に上記溶融金属を溶射して
いる間、上記溶融金属の溶射手段に対して上記金属部材を動かす段階を含む請求項１記載の方法。
【請求項１１】上記第１の金属部材が、方向性固形化
された金属部材から構成される請求項１記載の方法。
【請求項１２】上記第１の金属部材が単結晶金属部材
から構成される請求項１記載の方法。
【請求項１３】単結晶部材を微粒子金属部材に金属組
織接合する方法において、上記方法が、第１の金属部材を準備し、上記金属部材は単結晶であり、微粒子構造を有する第２の金属部材を準備し、上記第１及び第２の金属部材を互いに隣接するように配置し、上記第１及び上記第２の金属部材の間に上記第１及び上記第２の金属部材を接合するための溶射金属の沈積を受け入れるように配置された空所を設け、上記空所の表面を洗浄することにより上記第１及び第２の金属部材に金属組織接合の形成を容易にし、上記洗浄段階は低圧において調節された雰囲気内で行われ、上記第１及び第２の金属部材を低圧において調節された雰囲気内で予熱し、本質的に上記空所の表面を溶かすことなく上記空所内に高速熱プラズマ内の溶融金属を溶射し、上記溶融金属を急激に固体化して、少なくとも上記空所の一部に粘着し接合物品を形成する微粒子の固形で部分的に気孔を有する溶射金属部分を順次形成し、上記部分的に気孔を有する溶射金属部分の表面上にガス不透過性の層を形成し、上記の接合物品を十分に低い冷却速度で冷却することにより上記接合物品内の残留応力を低減し、且つ上記接合物品を熱間静水圧加圧して上記溶射金属部内の気孔を実質的に除去し、且つ上記溶射金属部を上記第１及び第２の金属部材を金属組織接合させることから構成されることを特徴とする金属の接合法。
【請求項１４】部材間の隙間に溶融金属を溶射するこ
とにより２つの金属部材を接合する方法であり、上記方法が第１の金属部材を準備し、第２の金属部材を準備し、上記第１及び上記第２の金属部材を隣接して配置し、上記第１及び上記第２の金属部材の間に上記第１及び上記第２の金属部材を接合するための溶射金属の沈積を受け入れるように配置された空所を設け、上記空所の表面を洗浄し上記第１及び第２の金属部材を低圧下で調節した雰囲気内で予熱することにより上記空所の表面とこれに溶射される金属との境界における金属組織接合の形成を容易にし、基本的に上記空所の表面を溶かすことなく溶融金属を上記空所内に溶射し、上記空所内で上記溶融金属を順次急激に固体化して固形で部分的に気孔を有する溶射金属部分を形成し、上記金属部分は実質的に空所を充たし少なくとも上記空所の一部に粘着して接合物品を形成し、固形化された金属部分の最も外側の部分はガス不透過性であり、上記の接合された金属部材を十分に低い冷却速度で冷却することにより上記境界における残留応力を低減し、上記の接合された金属部材をを熱間静水圧加圧して上記溶射金属部内の気孔を実質的に除去し、且つ上記溶射金属部を上記空所に金属組織接合させることから構成されることを特徴とする金属部材の接合法。
【請求項１５】上記接合物品がニッケルから構成され
る請求項14記載の方法。
【請求項１６】上記金属部材が約815.5℃乃至 982.2℃の範囲で予熱される請求項15 記載の方法。
【請求項１７】上記金属部材の予熱段階が上記金属部
材上に高速熱プラズマを衝突させる段階を含む請求項 14記載の方法。
【請求項１８】上記空所の表面洗浄段階が上記金属部
材を陰極とする上記金属部材表面に直流のアークを形成させることにより行われる請求項17記載の方法。
【請求項１９】溶融金属の溶射段階が上記空所へ向け
られた高速熱プラズマ内に粉末金属を注入することにより行われる請求項14記載の方法。
【請求項２０】上記粉末金属がニッケルで構成される
請求項19記載の方法。
【請求項２１】上記空所内へ上記溶融金属を溶射して
いる間、上記溶融金属の溶射手段に対して上記金属部材を動かす段階を含む請求項20記載の方法。
【請求項２２】空所を設ける方法は上記空諸部分の形
状を規定するように配置された表面を有する支持部材を設けることである請求項14記載の方法。
【請求項２３】部材間の空所にに溶融金属を溶射する
ことによる２つの金属部材の接合方法において、その方法が、第１の金属部材を準備し、第２の金属部材を準備し、上記第１及び上記第２の金属部材を隣接した関係位置に配置し、上記第１及び上記第２の金属部材の間に上記第１及び上記第２の金属部材を接合するための溶射金属の沈積を受け入れるように配置された空所を設け、上記空所の表面を洗浄し上記金属部材を低圧下で調節した雰囲気内で予熱することにより上記空所の表面とこれに溶射される金属との境界における金属組織接合の形成を容易にし、上記空所へ向けられた高速熱プラズマ内に粉末金属を注入することにより溶融金属の溶射を行ない、基本的に上記空所の表面を溶かすことなく溶融金属を上記空所内に溶射し、上記空所内で上記溶融金属を順次急激に固体化して固形で部分的に気孔を有する溶射金属部分を形成し、上記金属部分は実質的に空所を充たし少なくとも上記空所の一部に粘着して接合物品を形成し、固形化された金属部分の最も外側の部分はガス不透過性であり、上記の接合物品を十分に低い冷却速度で冷却することにより上記境界における残留応力を低減し、上記の接合物品をを熱間静水圧加圧して上記溶射金属部内の気孔を実質的に除去し、且つ上記溶射金属部を上記空所に金属組織接合させることから構成されることを特徴とする金属部材の接合方法。
【請求項２４】上記金属部材がニッケルから構成され
る請求項23記載の方法。
【請求項２５】上記金属部材が約815.5℃乃至982.2℃
の範囲で予熱される請求項24記載の方法。
【請求項２６】上記金属部材の予熱段階が上記金属部
材上に高速熱プラズマを衝突させる段階を含む請求項 24記載の方法。
【請求項２７】上記空所の表面洗浄段階が上記空所の
表面を陰極とする上記空所表面に直流のアークを形成させることにより行われる請求項26記載の方法。
【請求項２８】上記空所が延長され、上記方法が上記
空所の表面に溶融金属を溶射している間に上記固体金属部材を動かす段階を含む請求項25記載の方法。
【請求項２９】その構成が、固相線近くの温度に極く短時間暴露されてすら大きく劣化してしまう微細構造を有する金属から本質的に構成される第１の金属部材、第１の金属部材に接合されている第２の金属部材、上記第１及び第２の金属部材を接合する中間接合組織で、本質的に溶射鋳造され高温加圧された稠密な金属から構成され、実質的に上記第１及び第２の金属部材と同じ組成を有し、上記第１及び第２の金属部材と金属組織接合し、当軸微粒子構造である組織からなり、且つ、上記第１の金属部材にはかなりの再結晶及び上記接合組織隣接部におけるかなりの微小割れの存在しない接合。
【請求項３０】上記第１及び第２の金属部材の金属及
び上記接合組織を構成する金属がニッケルから構成される請求項29記載の物品。
【請求項３１】上記第１及び第２の金属部材の金属及
び上記接合組織を構成する金属が、、本質的に、Rene N4、Rene 80、Rene 125、Mar-M200、Mar-200+Hf、 Mar-M247、Mar-M421、Monoloy 454、IN 100、IN 713、IN 738、IN 792、B-1900、U-500及びU- 700から構成される請求項29記載の物品。
【請求項３２】上記第１の金属部材が単結晶である請
求項 29記載の物品。
【請求項３３】上記第１の金属部材が方向性固形化さ
れた金属部材である請求項29記載の物品。
【請求項３４】上記第１の金属部材の上記接合部隣接
帯が実質的に熱の影響を受けていない請求項29記載の物品。