JPS62110863A - タングステン線強化鉄基合金複合材料の製造方法 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の技術分野］ 本発明は、タングステン線強化鉄基合金複合材料の製造
方法に関し、特ｔこ萬温で優れた機械的強度を示すタン
グステン線強化鉄基合金複合材料の製造方法に係わる。

［発明の技術的背景とその問題点］ 最近、省資源の観点からガスタービンで代表される大形
のエネルギー変換機器の高効率化が慮要視されている。

高効率化の基本手段としては、機器の作動温度の高温化
が挙げられる。この場合。

機器に使用される部材の耐用温度が構造上問題となる。

従来より、前記エネルギー変換機器の材料としてＮｉ基
、ＦｅＪｉｉ、Ｃｏ基の超合金等が使用されているが、
これらの超合金では耐用温度の上昇の開発も限界に近い
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じて高融点金
属材料の繊維で上記超合金を強化した複合材料が着目さ
れ始めている。その代表的なものが、タングステン線強
化鉄基合金複合材料である。

これは、高融点金属であるタングステン線を鉄基合金中
に埋め込んで一体化したものであるが、その特徴は高温
下での長時間安定性にある。即ち、前記高融点金属繊維
と超合金との組合わせにおいては、高温での相互拡散が
重要な問題となり、その中でも最も相互拡散の程度が低
い組会わせとしてＷ／Ｆｅが選定されている。

ところで、上述したタングステン線強化鉄基合金複合材
料の製造方法としては１次のような方法が考えられてい
る。

■鉄基合金の溶融物をタングステン線の束に含浸させて
前記複合材料を製造する溶融會浸法。

■タングステン線と鉄基合金粉末とを混合、圧縮、焼結
するか、又は該混合物をホットプレスを行なって複合材
料を製造する粉末冶金法。

■鉄基合金の薄板とタングステン線上を交互に積層し、
高温で互いｌこ対向する薄板を相互に拡散結合して複合
材料を製造する拡散接合法。

■タングステン線上に鉄基合金を蒸着、溶射、メッキ等
で該合金を析出させ、タングステン線と一体化して複合
材料を製造する析出法。

しかしながら、上記各方法では、タングステン線／鉄基
合金からなる複合材料の裏造基こ対して必ずしも充分に
満足するものではなかった。即ち、前記■の方法ｔこお
いては、超合金である鉄基合金の融点温度で取扱うため
、タングステン線が鉄基合金ｌこ食われて、劣化する欠
点があった。前記■の方法では鉄基合金の焼結性が不充
分で機械的強度の高い複合材料の製造が困難となる。前
記■の方法においては、均一な拡散結合が困難であり、
その拡散結合を達成するには加圧力を著しく高くする必
要があり、工業的な生産には不向きであった。更に前記
■の方法においては、薄板の製造は可能であるが、バル
ク状の複合材料の製造等は困難である。

［発明の目的］ 本発明は、高温で優れた機械的強度を示すタングステン
線強化鉄基合金ａ酋材料の製造方法を提供しようとする
ものである。

〔発明の概要〕

本発明は、タングステン線からなる層を少なくとも一層
含む鉄基合金の薄板の表面に、融点低下元素を含有する
鉄基合金からなる薄板状のろう材を溶射によりで被覆し
た後、積層し、ひきつづき前記ろう材の融点以上、前記
鉄基合金の融点未満の温度にて加熱保持して前記薄板と
ろう材とを一体化せしめることを特徴とするものである
。

上記鉄基合金の薄板の形成手段としては、例えばタング
ステン線の層に鉄基合金を低温プラズマ溶射して形成す
る方法等を採用し得る。

上記ろう材中に含有（添加］される融点低下元素は、ろ
う材の融点を低Ｆさせて、タングステン線層を含む鉄基
合金の薄板をそのタングステン線の劣化を招くことなく
、該薄板を相互に接合する役目をなす。かかる融点低Ｆ
元素としては１例えばボロン、シリコン、アルミニウム
等を挙げることができる。また、該融点低下元素の鉄基
合金中への添加量は０．５〜２５　重ｉ％の範囲するこ
とが望ましい。この理由は、融点低下元素の添刀口量を
０．５３１置チ未満にすると、ろう材の融点を充分に下
げられず、かといってその添加量が２５重ｉｔ％を越え
ると、脆化相生成の可能性が生じ、結果的には製造され
た複合材料の耐熱性の低下原因となる。なお、該ろう材
を構成する超合金は接合すべき薄板が鉄基合金のみから
なる場合には、ニッケル基をベースとするろう材の使用
が可能であるが、本発明の接合対象である薄板はタング
ステン機の層を内蔵しているため、ニッケル基合金を使
用すると、タングステン線の劣化を招く。従って、ろう
材のベースとして超合金中で鉄基合金を特定化して使用
することにより、タングステン線層を内蔵した鉄基合金
の薄板を該タングステン線の劣化を招くことなく、良好
に接合できる。

〔発明の実施例〕

以下１本発明の実施例を詳細に説明する。

まず、直径９．３ｍｍのタングステン線を矩形の枠に並
べて張設し、これを低圧容器に設置した後。

該タングステン線ＩＣＦｅ−１６Ｃｒ−５ＡＩ−０，３
Ｙ合金をプラズマ溶射してタングステン線を一層含むＷ
／ＦｅＣｒＡＩＹ　薄板を作製した。この薄板の厚さは
Ｑ、５ｍｍであった。つづいてその薄板の表面にＦｅ−
１２Ｃｒ−４Ｂの組成をＭするＦｅ基ろう材をプラズマ
溶射によって３０μｍ厚被覆した。該被慢薄板を２０層
重ね真空炉内に設置しｂ　　１ｋｇ／ｃが荷重を加えた
状態で１１８０℃に昇温し、１０分間その温度を保持し
てＷ／１ｉ’ｅ、Ｃｒ、Ａｊ　、Ｙ４合材料を製造した
。

得られたＷ　／　Ｆ　ｅ　、　Ｃｒ　、　Ａ　Ｉ　、　
Ｙ複合材料は、１０ｍｍの厚さを有し、かつ一方向に配
向したタングステン線が３５堆積チ含んでいた。また、
該複合材料から引張試験片及びクリープ試験片を切出し
、引張り強度、クリープ強度を調べたところ、１０００
℃の引張り強さが５５ｋｇ／ｍｍ！、１０００℃、１０
０時間のラブチャー強さが２８　ｋｇ　／　ｍｍ”以上
と優れた特性を有していた。

なお、上記実施例ではタングステン線を一方向に配列さ
せた状態で鉄基合金の溶射を行なったが、これに限定さ
れない。例えば、タングステン線を直交又は斜文させた
状態で鉄基合金を溶射することによＶ％薄板に等方性を
もたせてもよい。・上記実施例でハＷ　／　Ｆ　ｅ　、
　Ｃｒ　、　Ａ　Ｉ　、　Ｙ薄板の接合を１０分間行な
ったが、これに限足されず、ろう材中のボロンを拡散さ
せるために、更に長時間の熱処理をおこなってもよい。

上記熱処理において、ろう材の溶融直後ｌこ冷却しても
、本発明の複合材料を接合面に低応力しか加えられない
条件で使用される際には問題とならない。

［発明の効果］ 以上詳述した如く１本発明によれば高温で優れた機械的
強度を示し、ガスタービン等の大形エネノケ４−変換機
器の耐熱材料として好適なタングステン線強化鉄基合金
複合材料を簡単に製造し得る方法を提供できる。

代理人　弁理士　　則　近　憲　佑 同　　　　竹　花　喜久男

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）タングステン線から成る層を少なくとも一層含む
   鉄基合金薄板表面に融点低下元素を含有する鉄基ろう材
   層を形成せしめ、しかる後に該薄板を重ね合せて不活性
   雰囲気内で該ろう材の融点以上、前記鉄基合金の融点未
   満の温度にて加熱保持して前記薄板ろう材とを一体化せ
   しめることを特徴とするタングステン線強化鉄基合金複
   合材料の製造方法。
2. （２）タングステン線で強化され鉄基合金の薄板を、低
   圧プラズマ溶射法により形成することを特徴とする特許
   請求の範囲第１項記載のタングステン線強化鉄基合金複
   合材料の製造方法。
3. （３）融点低下元素がボロン、シリコン又はアルミニウ
   ムであることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の
   タングステン線強化鉄基合金複合材料の製造方法。
4. （４）ろう材層の形成方法が、溶射、ＰＶＤ、ＣＶＤの
   いずれかである特許請求の範囲第１項記載のタングステ
   ン線強化鉄基合金複合材料の製造方法。