(57)【要約】  本発明は、金属ピース（１）と、ＳｉＣおよび／またはＣ系セラミック材料からなるセラミック部品（７）との接合部に関する。本発明の接合部は、ろう付けによって、次の順に２つずつ取り付けられる次の要素、すなわち、金属ピース（１）、第１のスペーサ（３）、第２のスペーサ（５）およびセラミック部品（７）からなる積層構造を含むことを特徴とする。本発明によれば、第２のスペーサ（５）は、ＳｉＣまたはＣより金属と化学的に反応性でなく金属ピース（１）を形成する材料より低い膨張係数を有する他のセラミック材料からなる。さらに、第１のスペーサ（３）は金属であり、金属ピース（１）と第２のスペーサ（５）との膨張差に対する補償を行うために変形可能である。本発明は、また、ターボ機械における上記接合部の使用に関する。
2009518270.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属ピース（１）と、ＳｉＣおよび／またはＣ系セラミック材料からなるセラミック材料ピース（７）とのアセンブリであって、
前記金属ピース（１）、
第１の中間ピース（３）、
第２の中間ピース（５）、および
前記セラミック材料ピース（７）をろう付けすることにより、この順に２つずつ合わせて取り付けられた要素を含む積層構造を含み、
第２の中間ピース（５）が、他のセラミック材料からなり、ＳｉＣまたはＣよりも金属に対して化学的に反応性でなく、前記金属ピース（１）を構成する材料より小さな膨張係数を示し、
第１の中間ピース（３）が、金属からなり、変形して前記金属ピース（１）と第２の中間ピース（５）との膨張差に対する補償を行うのに適することを特徴とする、アセンブリ。
【請求項２】
第２の中間ピース（５）が、前記セラミック材料ピース（７）より大きな剛性および／または破壊強度を示すことを特徴とする、請求項１に記載のアセンブリ。
【請求項３】
前記セラミック材料ピース（７）が、中実ＳｉＣからなることを特徴とする、請求項１または２に記載のアセンブリ。
【請求項４】
前記セラミック材料ピース（７）が、セラミックマトリックス複合材料からなることを特徴とする、請求項１または２に記載のアセンブリ。
【請求項５】
前記複合材料が、ＳｉＣおよび／またはＣのファイバによって強化されたＳｉＣおよび／またはＣ系マトリックスであることを特徴とする、請求項４に記載のアセンブリ。
【請求項６】
前記金属ピース（１）が、ＮｉまたはＣｏ系合金からなることを特徴とする、請求項１から５のいずれか一項に記載のアセンブリ。
【請求項７】
第２の中間ピース（５）が、ＡｌＮまたはムライトからなることを特徴とする、請求項１から６のいずれか一項に記載のアセンブリ。
【請求項８】
第１の中間ピース（３）が、ＮｉまたはＮｉ系合金、またはＣｏまたはＣｏ系合金からなることを特徴とする、請求項１から７のいずれか一項に記載のアセンブリ。
【請求項９】
第１の中間ピース（３）を金属ピース（１）および／または第２の中間ピース（５）に取り付けるために、第１のろう付け組成物（２）が使用され、前記第１の組成物が、Ｎｉ系であり、１０％未満または約１０％のＴｉ原子パーセントを含むとともに、前記第１の組成物は、Ｆｅ、ＣｒおよびＳｉの元素を含むことが好ましいことを特徴とする、請求項１から８のいずれか一項に記載のアセンブリ。
【請求項１０】
前記第１のろう付け組成物（２）は、第２の中間ピース（５）がＡｌＮからなる場合、原子パーセントで３％から６％のＴｉを含み、第２の中間ピース（５）がムライトからなる場合、６％から１０％のＴｉからなることを特徴とする、請求項７および９に記載のアセンブリ。
【請求項１１】
第１の中間ピース（３）を金属ピース（１）および／または第２の中間ピース（５）に取り付けるために、第１のろう付け組成物（２）が使用され、前記第１の組成物が、Ｐｄ系およびＮｉ系であることを特徴とする、請求項１から８のいずれか一項に記載のアセンブリ。
【請求項１２】
ＡｌＮまたはムライトからなる第２の中間ピース（５）をＳｉＣおよび／またはＣ系セラミック材料ピース（７）に取り付けるために、第２のろう付け組成物（６）が使用され、前記第２の組成物がＳｉ系であることを特徴とする、請求項１から１１のいずれか一項に記載のアセンブリ。
【請求項１３】
前記第２のろう付け組成物（６）が、実質的に、原子パーセントで６０％から９７％のＳｉおよび４０％から３％のＺｒを含み、好ましくはＺｒＳｉ２とＳｉの共融混合物であることを特徴とする、請求項１２に記載のアセンブリ。
【請求項１４】
前記第２のろう付け組成物（６）が、実質的に、原子パーセントで７８％から９７％のＳｉおよび２２％から３％のＰｒを含み、好ましくはＰｒＳｉ２とＳｉの共融混合物であることを特徴とする、請求項１２に記載のアセンブリ。
【請求項１５】
前記第１の中間ピース（３）が、延性金属材料の層からなることを特徴とする、請求項１から１４のいずれか一項に記載のアセンブリ。
【請求項１６】
前記第１の中間ピース（３）が、変形可能な構造を含むことを特徴とする、請求項１から１４のいずれか一項に記載のアセンブリ。
【請求項１７】
前記変形可能な構造が、例えば、ろう付けされた水平領域とともに、同心の起伏の形態で、変形可能な領域を示す変形可能なシートからなることを特徴とする、請求項１６に記載のアセンブリ。
【請求項１８】
２つのピースをろう付けにより合わせて取り付けるためのろう付け組成物（６）であって、
ピース（７）のうちの１つが、ＳｉＣおよび／またはＣ系セラミックからなり、他のピース（５）が、ＳｉＣ、Ｃ、ＡｌＮまたはムライト系セラミックからなり、組成物が、ＰｒＳｉ２とＳｉの混合物によって実質的に構成され、Ｓｉが原子パーセントで多数を占め、Ｐｒが少数を占めることを特徴とする、ろう付け組成物。
【請求項１９】
ＰｒＳｉ２とＳｉの前記混合物が、原子パーセントで、７８％から９７％のＳｉおよび２２％から３％のＰｒを含み、好ましくはＰｒＳｉ２とＳｉの共融混合物であることを特徴とする、請求項１８に記載のろう付け組成物（６）。
【請求項２０】
第１のステップにおいて、前記セラミックピース（７）および第２の中間ピース（５）が、第２のろう付け組成物（６）を用いて合わせてろう付けされ、第２のステップにおいて、第２の中間ピース（５）、第１の中間ピース（３）および金属ピース（１）が、第２のろう付け組成物（６）より低い溶融温度を有する第１のろう付け組成物（２）を用いて合わせてろう付けされることを特徴とする、請求項１から１７のいずれか一項に記載のアセンブリを製造する方法。
【請求項２１】
前記セラミックピース（７）、第２の中間ピース（５）、第１の中間ピース（３）および前記金属ピース（１）が、単一ステップで合わせてろう付けされることを特徴とする、請求項１から１７のいずれか一項に記載のアセンブリを製造する方法。
【請求項２２】
請求項１から１７のいずれか一項に記載の少なくとも１つのアセンブリを含むターボ機械。
【請求項２３】
前記金属ピース（１）が、前記ノズルのケーシングまたはレバーであり、前記セラミック材料ピース（７）が、前記ノズルのフラップである、請求項１から１７のいずれか一項に記載の少なくとも１つのアセンブリを含むターボ機械ノズル。
【請求項２４】
前記金属ピース（１）が、ケーシング、ガスケットまたは前記チャンバの構成部品であり、前記セラミック材料ピース（７）が、前記チャンバの他の構成部品である、請求項１から１７のいずれか一項に記載の少なくとも１つのアセンブリを含むターボ機械燃焼チャンバ。
【請求項２５】
前記金属ピース（１）が、ポスト燃焼ケーシングまたはプラットフォームであり、セラミック材料ピース（７）が、フレームホルダアームである、請求項１から１７のいずれか一項に記載の少なくとも１つのアセンブリを含むターボ機械のポスト燃焼装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、金属ピースと炭化ケイ素（ＳｉＣ）および／または炭素（Ｃ）系セラミック材料からなるピースとのアセンブリに関する。
【背景技術】
【０００２】
本発明は、ニッケル（Ｎｉ）やコバルト（Ｃｏ）系合金などの耐熱合金からなるピースと、セラミックマトリックス複合材料からなるピース、すなわちＣＭＣピースとを取り付けるための航空分野において好ましい用途を見出す。より詳細には、関係するＣＭＣピースは、ＳｉＣおよび／またはＣのファイバで強化された、ＳｉＣ、Ｃ系マトリックス、またはＣとＳｉＣの複合マトリックスを含む。上記マトリックスは、単一相マトリックス（例えば、完全にＳｉＣからなる）、または多相マトリックス（それは、例えば、仏国特許第２７３２３３８号明細書に記載されるように、自己回復特性を有する少なくとも１つの他の相を含んでいてもよい）であってもよい。
【０００３】
ＣＭＣピースは、高温で良好な機械的性質を保持し、それによってあまり冷却を必要とせず、重量が一般的により軽量であるので、ＣＭＣピースは、航空機のターボジェットにおいて使用されて、熱機械的に言えば最も露出される機械的ピースを交換する。
【０００４】
しかし、そのようなセラミック材料のピースを、それらを囲む金属ピースに固定する際に問題が生じる。
【０００５】
現在使用されているアセンブリ技術のなかで、リベットタイプやボルトタイプの従来の機械的アセンブリが見出されうる。その種のアセンブリは、多くの場合、体積、重量および／または質の悪い動的挙動の理由により適さないことがわかる。
【０００６】
セラミック材料の２つのピースを合わせて取り付けるためにろう付けを使用するアセンブリ技術も知られている。しかし、それらの技術は、セラミック材料および金属材料の非常に異なる熱機械的挙動および物理化学的挙動のために、セラミック材料からなるピースおよび金属ピースを合わせてろう付けするために使用することは困難である。特に、問題のピース間の熱膨張における非常に大きな差の問題がある。
【０００７】
金属合金の膨張係数は、多くの場合、使用されるセラミック材料の膨張係数の２から５倍である。したがって、冷却中に、ろう付け組成物が溶解された後、金属ピースの相対的な収縮は、ろう付け組成物とセラミック材料ピースとの接合部に隣接する領域、およびろう付け組成物と金属ピースとの接合部に隣接する領域のそれぞれで、圧縮状態である領域および引っ張り状態である領域を生じさせる。これは、ピースの１つを破壊させる可能性がある応力を生じ、セラミック材料ピースはより脆いので、一般的には、セラミック材料ピースを曲げるアセンブリを生じさせ、さらに、局部的な変形のためにろう付けされた接合部の質の悪い挙動を引き起こす。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
さらに、ＣまたはＳｉＣと金属（より詳細には遷移金属）の高い反応性のために、炭化物または珪酸タイプの脆い化学物質がセラミックピースと金属ピースの間に形成されることが一般的に分かっている。これらの脆い化合物は、アセンブリを弱体化させる。
【０００９】
本発明の目的は、第１に、金属ピースとＳｉＣおよび／またはＣ系セラミック材料からなるピースの膨張差に対する補償を行い、第２に、望ましくない化学物質の形成を回避するまたは制限することを可能にするアセンブリを提案することによって、それらの欠点を緩和するまたは少なくともそれらを弱めることである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
この目的は、次のものをろう付けすることにより、この順に２つずつ合わせて取り付けられた以下の要素で構成された積層構造を含む本発明のアセンブリによって達成される、
上記金属ピース、
第１の中間ピース、
第２の中間ピース、および
ＳｉＣおよび／またはＣ系セラミック材料からなる上記ピース。
【００１１】
上記アセンブリは、以下のようなものである。
【００１２】
第２の中間ピースは、他のセラミック材料（すなわち、セラミック材料からなる上記ピースと異なるセラミック材料）からなり、ＳｉＣまたはＣよりも金属に対して化学的に反応性でなく、上記金属ピースを構成する材料より小さな膨張係数を示し、
第１の中間ピースは金属からなり、上記金属ピースと第２の中間ピースの膨張差に対する補償を行うため変形するのに適する。
【００１３】
上記セラミックピースは、上記タイプの中実ＳｉＣのピースまたはＣＭＣピースであってもよいことに気づくべきである。
【００１４】
このように、本発明は、セラミックピースと金属ピースとの間に、注目すべき機能を有する２つの中間ピースを配置することを提案する。
【００１５】
第１の中間ピースは、変形することによってセラミックピースと金属ピースの膨張差に対する補償を行うことを可能にする。
【００１６】
第１の中間ピースの第１の実施形態において、それは延性金属材料の層からなる。そのような状況において、ピースは、一般的に、ずれ変形に適する材料の緩衝形態で中実構造を示す。使用されるのに適する延性材料のうち、次のものからなることができると言うことができる。ニッケル、パラジウム、金、またはこれらの金属を含む合金。耐火性アセンブリを要求する航空機の用途では、ニッケル系合金を選択することが有利であり、特に、高温で良好な挙動を示し、コストが限定されるものが有利である。
【００１７】
第１の中間ピースの第２の実施形態において、上記変形は、上記ピースに変形可能な構造を選択することにより得られる。一例として、この構造は、渦巻バネやベローズであってもよい。したがって、ピースは、必ずしも延性材料からなる必要はない。高温で良好な機械的性質および良好な挙動を保証するために、ピースは、ＮｉやＣｏ系合金からなってもよい。
【００１８】
第２の中間ピースは、使用されるろう付け液体によって攻撃されることを防止することによって、上記セラミック材料ピースを化学的に保護しようとし、一般的にはＳｉＣとＣとを反応する金属を含む。このように、アセンブリのセラミック材料ピースと金属ピースとの間に、酸化物や窒化物などの金属（より詳細には遷移金属）とあまり反応しない他のセラミック材料からなる第２の中間ピースが配置される。
【００１９】
有利には、第２の中間ピースは、セラミック材料ピースより大きな剛性および／または破壊強度を示す。第２の中間ピースの剛性は、第１の中間ピースに剛体の軸受表面を付与する役目をし、それによって、それが変形することを可能にするとともに、セラミック材料ピースに作用する機械的応力を弱める役目をする。その破壊強度は、アセンブリのための良好な機械的挙動を保証する役目をする。このように、第２の中間ピースは、そのようなピースが一般的に脆弱性であるとすれば、セラミック材料ピースを機械的に保護する役目をする。
【００２０】
有利には、第２の中間ピースは、セラミック材料ピースの膨張係数に十分に近くこれらのピースの膨張差を制限する膨張係数を示す。
【００２１】
有利には、第２の中間ピースによって満足される必要がある機械的条件および化学的条件を鑑みると、それは、ムライト（酸化物）または窒化アルミニウムＡｌＮ（窒化物）からなる。ムライトは、珪酸アルミニウムであり、アルミナの存在下で珪酸を加熱することにより得ることができる化学式（３Ａｌ２Ｏ３，２ＳｉＯ２）によって定義された化合物である。耐火性アセンブリを必要とする航空機の用途では、ムライトおよびＡｌＮは、高温でのそれらの良好な挙動およびそれらの酸化への抵抗性能のために特に有利である。他の用途では、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）が使用されてもよい。
【００２２】
有利には、第１の中間ピースと金属ピースとを、および／または第１の中間ピースと第２の中間ピースとを合わせて取り付けるために使用される第１のろう付け組成物は、Ｎｉ系であり、原子パーセントで１０％未満または約１０％のＴｉを含む。この第１の組成物は、また、次の元素Ｆｅ、Ｃｒ、またＳｉを含むことが好ましい。次の元素Ｎｉ、Ｆｅ、Ｃｒ、Ｓｒ、およびＴｉを含むろう付け組成物は、ＮｉＦｅＣｒＳｉＴｉとして以下に記載される。
【００２３】
反応性であると言われる様々なＮｉ系ろう付け組成物は（それらは、新しい金属間化合物を生じさせるので）、既に知られているが、現在の状況では、Ｔｉ元素が、第２の中間ピースに対して高い反応性を示し、脆い金属間相の生成をもたらすので、Ｔｉの割合は限定される必要がある。
【００２４】
したがって、上記第１のろう付け組成物は、第２の中間ピースがＡｌＮからなる場合、原子パーセントで、３％から６％（好ましくは、３．５％から５．５％）のＴｉを含むことが好ましく、第２の中間ピースがムライトからなる場合、６％から１０％のＴｉを含むことが好ましい。
【００２５】
有利には、ＡｌＮまたはムライトからなる第２の中間ピースと、ＳｉＣおよび／またはＣ系セラミック材料からなるピースとを合わせて取り付けるために使用される第２のろう付け組成物は、Ｓｉ系合金である。
【００２６】
第１の代案では、上記第２のろう付け組成物は、実質的に、原子パーセントで、６０％から９７％のシリコン（Ｓｉ）、４０％から３％のジルコニウム（Ｚｒ）を含み、ジルコニウムケイ素化合物ＺｒＳｉ２とＳｉの共融混合物を含むことが好ましい。
【００２７】
ＳｉＣ系セラミック材料からなるピースをムライトからなるピースとろう付けするためのＺｒＳｉ２−Ｓｉ混合物を使用することは知られており、国際公開第０３／０３７８２３号パンフレットに記載されている。
【００２８】
ＺｒＳｉ２−Ｓｉの使用は、次の欠点を示す。ＺｒＳｉ２−Ｓｉ共融混合物の液相線温度は約１３７０℃であり、その温度は、一般的に、金属ピースおよび／または第１の中間ピース（一例として、「Ｈａｓｔｅｌｌｏｙ  Ｘ」合金の溶融開始温度は、以下に説明するように、１３１０℃である）に使用される航空機の合金の溶融開始温度より高い。
【００２９】
したがって、本発明のアセンブリを製造するために、次の昇降温度の２つの連続する熱サイクルを行うことが必要である。第１のサイクルが典型的に１４００℃まで行なわれて、セラミック材料ピースを第２の中間ピースに取り付ける。第２のサイクルが典型的に第１のろう付け組成物の液相線温度より高い温度の１２５０℃まで行なわれるが、その温度では、上記航空機の合金の性能は低下されない。この第２のサイクルは、金属ピース、すなわち、ベース金属ピースと金属の第１の中間ピースを互いに取り付けることにより、およびそれらをセラミック材料ピース、すなわち第２の中間ピースおよびＳｉＣおよび／またはＣ系セラミック材料からなるピースと取り付けることによって、最終アセンブリを達成することを可能にする。
【００３０】
第２の代案では、第２のろう付け組成物は、プラセオジムケイ素化合物（ＰｒＳｉ２）とＳｉの混合物によって実質的に構成されており、ここで、シリコン（Ｓｉ）は、原子パーセントで多数を占めており、プラセオジム（Ｐｒ）は少数を占める。そのようなろう付け組成物は新規であり、ろう付けにより２つのピースを合わせて取り付けるためにより一般的に使用されることができ、ピースのうちの１つは、ＳｉＣおよび／またはＣ系セラミックからなり、他のピースは、ＳｉＣ、Ｃ、ＡｌＮまたはムライト系セラミックからなる。
【００３１】
有利には、ＰｒＳｉ２とＳｉの上記混合物は、原子パーセントで、７８％から９７％のＳｉ、２２％から３％のＰｒを含み、ＰｒＳｉ２とＳｉの共融混合物であることが好ましい。
【００３２】
ＰｒＳｉ２とＳｉの混合物の原子パーセントが、共融混合物、すなわち、約８１％から８５％のＳｉ、１９％から１５％のＰｒに近い場合、ＰｒＳｉ２−Ｓｉろう付け組成物の溶融温度は比較的低く、アセンブリは、単一のステップにおいてアセンブリのピースを合わせてろう付けすることにより達成されることができる。
【００３３】
ＰｒＳｉ２とＳｉの共融混合物の液相線温度は約１２１２℃であり、すなわち、ＺｒＳｉ２とＳｉの共融混合物の液相線温度より約１５８℃低いことは注意されるべきである。
【００３４】
ＰｒＳｉ２とＳｉの混合物の原子パーセントは、共融混合物にそれほど近くない、特に、７８％から８１％のＳｉおよび２２％から１９％のＰｒの範囲で、または８５％から９７％のＳｉおよび１５％から３％のＰｒの範囲である場合、次いで、金属ピースを溶融することを回避するために、上記されるように２段階ステップで進むことが必要である。
【００３５】
ＰｒＳｉ２−Ｓろう付け組成物を使用することによって、上記第１および第２のろう付け組成物の液相線温度より高いが、問題になっている合金の性能を低下することを回避するのに十分低いままの温度で、単一の段階でアセンブリのピースをすべて合わせてろう付けすることが可能である。本発明は、また、そのような組成物を使用してろう付けを使用するアセンブリの方法を提供する。
【００３６】
本発明は、十分理解されることができ、その利点は、限定しない一例として付与される実施形態の次の詳細な説明を読むことでより鮮明になる。説明は、添付図面に言及する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３７】
本発明のアセンブリの第１の実施例において、図１に示されるように、アセンブリは、次のものを含む。
【００３８】
登録商標「Ｈａｓｔｅｌｌｏｙ  Ｘ」で販売されているものなどのＮｉ系合金からなる金属ピース１。
【００３９】
重量％で、０．５％以下のＡｌ、０．００８％以下のＢ、０．０５％から０．１５％のＣ、２０．５％から２３％のＣｒ、０．５％から２．５％のＣｏ、０．５％以下のＣｕ、１７％から２０％のＦｅ、１％以下のＭｎ、８％から１０％のＭｏ、０．０４％以下のＰ、１％以下のＳｉ、０．０３％以下のＳ、０．１５％以下のＴｉ、０．２％から１％のＷ、残部はＮｉ、
Ｎｉ系合金、例えば、登録商標「Ｉｎｃｏｎｅｌ  ６００」、「Ｉｎｃｏｎｅｌ  ６０１」、「Ｉｎｃｏｎｅｌ  ６２５」または「Ｎｉｍｏｎｉｃ８０Ａ」で販売される合金からなる第１の中間ピース３。「Ｉｎｃｏｎｅｌ  ６２５」の合金は、典型的には、重量％で、以下のものを含む。０．４％以下のＡｌ、０．１％以下のＣ、２０％から２３％のＣｒ、０．１％以下のＣｏ、５％以下のＦｅ、０．５％以下のＭｎ、８％から１０％のＭｏ、３．１５％から４．１５％のＮｂ、０．０１５％以下のＰ、０．５％以下のＳｉ、０．０１５％以下のＳ、０．４％以下のＴｉ、残部はＮｉ、
ＡｌＮの第２の中間ピース５、および
ＳｉＣ系セラミックマトリックス複合物（ＣＭＣ）ピース７。
【００４０】
金属ピース１を第１の中間ピース３にろう付けするため、および第１の中間ピース３を第２の中間ピース５にろう付けするために使用される第１のろう付け組成物２は、ＮｉＦｅＣｒＳｉＴｉタイプであり、重量％で、実質的に（すなわち、不純物を無視して）以下のものを含む。２．８％のＦｅ、７％のＣｒ、６．２％のＳｉ、４．５％のＴｉ、残部はＮｉ。
【００４１】
第２の中間ピース５をセラミック材料ピース７にろう付けするために使用される第２のろう付け組成物６は、ＺｒＳｉ２とＳｉの共融混合物である。
【００４２】
金属とセラミックピース１、７とを取り付ける方法は、昇降温度の２つの熱サイクルを含み、実質的には、次のステップを含む。
【００４３】
第２のろう付け組成物６は、セラミック材料ピース７と第２の中間ピース５とを合わせて取り付けるために表面上に設置される。
【００４４】
このように形成されるようなアセンブリ（ピース５、７および組成物６）は、第２のろう付け組成物６の液相線温度を越える温度に上げられ、次いで冷却される。
【００４５】
第１のろう付け組成物２は、第１および第２の中間ピース３、５と金属ピース１とを合わせて取り付けるために表面上に設置される。
【００４６】
このように形成されるような新しいアセンブリ（ピース５、７、３、１および組成物２、６）は、第１のろう付け組成物２の液相線温度を超える温度に上げられ、次いで冷却される。
【００４７】
そのような方法の詳細な実施例を次に説明する。合わせて取り付けるための、ＡｌＮおよびＣＭＣからそれぞれなるピース５、７の部分の表面は、例えば、アセトン、エステル、エーテル、アルコールまたはそれらの混合物を含むタイプの有機溶媒中で脱脂される。ピース７、５の部分の表面は、ＺｒＳｉ２とＳｉの共融混合物からなる第２のろう付け組成物６の懸濁液で被覆される。ＣＭＣ／ＡｌＮ接合部近傍の部分は、上記組成物によって湿潤性でない、いわゆる抗湿潤性懸濁液で被覆される。この懸濁液は、任意のろう付け組成物がＣＭＣ／ＡｌＮ接合部から逃げることを回避する。このように形成されるようなろう付けの準備ができているアセンブリは、真空にされたオーブン中に、または不活性ガス雰囲気下に設置される。第１の熱サイクルは、典型的には、１４００℃で５分から１０分間温度を止めて行なわれる。この温度は、ろう付け組成物の液相線温度より高い（少なくとも２５℃高い）。次いで、アセンブリは、例えば、毎分５℃の割合で周囲温度に冷却される。ＣＭＣ／ＡｌＮアセンブリは、オーブンから取り出される。ろう付けの連続したビードがＣＭＣとＡｌＮとの間で観察される。アセンブリは、第１の中間ピース３および金属ピース１での第２のろう付け操作前に、アセトン、次いでエタノールで洗浄される。第１の中間ピース３は、「Ｉｎｃｏｎｅｌ  ６２５」タイプのＮｉ系合金であり、金属ピース１は、「Ｈａｓｔｅｌｌｏｙ  Ｘ」タイプのＮｉ系合金からなる。ＣＭＣピース７、第２のろう付け組成物６のビードおよびＡｌＮピース５の端は、いわゆる抗湿潤性懸濁液で被覆され、抗湿潤性懸濁液は、第１のろう付け組成物によって湿潤可能ではなく、第１のろう付け組成物は、ＮｉＦｅＣｒＳｉＴｉタイプである。ろう付け組成物は、ＡｌＮ上にテープの形態で塗布される。第１の中間ピース３は、ろう付け組成物のこのテープ上に設置される。次いで、ピース３は、ＮｉＦｅＣｒＳｉＴｉタイプのろう付け組成物のテープで被覆され、次いで、金属ピース１で被覆される。ピース１、３の端は、ＮｉＦｅＣｒＳｉＴｉろう付け組成物によって湿潤可能ではない抗湿潤性懸濁液で被覆されることができる。第１の中間ピース３に関して、この抗湿潤性コーティングは、ピースの形状に依存する。ＣＭＣ／ＺｒＳｉ２−Ｓｉろう付け組成物／ＡｌＮ／ＮｉＦｅＣｒＳｉＴｉろう付け組成物／Ｎｉ系合金／ＮｉＦｅＣｒＳｉＴｉろう付け組成物／Ｎｉ系合金を含むアセンブリが、ろう付けのために準備され、真空にされたオーブン中にまたは不活性ガス雰囲気下に設置される。第２の熱サイクルが、１１００℃の温度で３０分間止め、次いで１２５０℃で１５分間止めて行なわれる。１２５０℃のこの温度は、ＮｉＦｅＣｒＳｉＴｉタイプのろう付け組成物の液相線温度より高い（少なくとも２５℃高い）。次いで、アセンブリは、例えば、毎分５℃の割合で周囲温度に冷却される。
【００４８】
本発明のアセンブリの第２の実施例では、上記された第１の実施例で使用される第２のろう付け組成物６は、ＰｒＳｉ２とＳｉの共融混合物と置き換えられる。そのような状況下では、金属とセラミックピース１、７とを取り付ける方法は、昇降温度の単一の熱サイクルを含み、実質的には、次のステップを含む。
【００４９】
第２のろう付け組成物６は、セラミック材料ピース１と中間ピース５とが合わせて取り付けられる表面上に設置される。第１のろう付け組成物２は、第１および第２の中間ピース３、５および金属ピース１を合わせて取り付けるために表面上に位置される。
【００５０】
このように形成されるようなアセンブリ（ピース５、７、３、１、組成物２、６）は、第１および第２のろう付け組成物６、２の液相線温度を越える温度に上げられ、次いで、アセンブリは、冷却される。
【００５１】
そのような方法の詳細な実施例を次に説明する。合わせて取り付けるためのピース１、３、５、７の表面は、例えば、アセトン、エステル、エーテル、アルコールまたはそれらの混合物を含むタイプの有機溶媒中で脱脂される。ＣＭＣおよびＡｌＮピース７、５の対向する部分の表面は、表面がろう付け組成物ＰｒＳｉ２−Ｓｉによって全体的にぬらされることを可能にするために必要とされるように、炭素で被覆される。炭素は、以下のように塗布されてもよい。１）有機バインダー中に任意に混合された黒鉛粉末の形態で、または２）化学蒸着法（ＣＶＤ）または物理蒸着法（ＰＶＣ）などの蒸着技術による、あるいは、３）黒鉛「鉛」（例えば、鉛筆）で単に表面をこすることによる。炭素の推奨される厚みは、約１マイクロメートル（μｍ）である。一旦カーボン層がこれらの表面のすべてに塗布されたならば、共融混合物ＰｒＳｉ２−Ｓｉによって形成された第２のろう付け組成物の懸濁液は、ＣＭＣピース７とＡｌＮピース５との間に位置される。接合部近傍の部分は、上記組成物によって湿潤性でないいわゆる抗湿潤性懸濁液で被覆される。上記懸濁液は、ＣＭＣ／ＡｌＮ接合部からろう付け組成物が逃げることを回避する。ＡｌＮは、ＮｉＦｅＣｒＳｉＴｉタイプのろう付けテープで被覆される。このろう付けテープ上に、Ｎｉ系合金の第１の中間ピース３は適所に入れられる。次いで、このピース３は、ＮｉＦｅＣｒＳｉＴｉタイプのろう付けテープで被覆され、「Ｈａｓｔｅｌｌｏｙ  Ｘ」からなる中実金属ピースが続く。合金ピース１、３の端は、ＮｉＦｅＣｒＳｉＴｉ組成物によって湿潤性でない抗湿潤性懸濁液で被覆されてもよい。第１の中間ピース３に関して、この抗湿潤性コーティングは、ピースの形状に依存する。ＣＭＣ／ＰｒＳｉ２−Ｓｉろう付け組成物／ＡｌＮ／ＮｉＦｅＣｒＳｉＴｉろう付け組成物／Ｎｉ系合金／ＮｉＦｅＣｒＳｉＴｉろう付け組成物／Ｎｉ系合金を含むアセンブリは、ろう付けのために準備され、真空下のオーブン（または不活性ガス雰囲気下）に位置される。単一の熱サイクルが、１１００℃で３０分間温度を止め、次いで１２５０℃で１５分間止めて行なわれる。１２５０℃というこの温度は、ＮｉＦｅＣｒＳｉＴｉタイプのろう付け組成物の液相線温度より高く、第２のＰｒＳｉ２−Ｓｉろう付け組成物の液相線温度より高い（少なくとも２５℃高い）。次いで、アセンブリは、例えば、毎分５℃の割合で周囲温度に冷却される。
【００５２】
本発明の第３のアセンブリの実施例では、ＺｒＳｉ２−Ｓｉ（第１の実施例において）またはＰｒＳｉ２−Ｓｉ（第２の実施例において）でろう付けされたＡｌＮの第２の中間ピースは、ムライトからなるピース５と置き換えられる。
【００５３】
本発明のアセンブリの第４の実施例では、上記実施例におけるＡｌＮの第２の中間ピースは、ムライトからなるピース５と置き換えられ、ピース３の方に向くこのピース５の面は、金属メッキされる。この金属メッキは、重量％で、近似的に次の割合を含む商標「ＴｉＣｕＳｉｌ」で知られているろう付け組成物で行なわれる。６８．８％のＡｇ、２６．７％のＣｕ、および４．５％のＴｉ。ＰｄおよびＮｉ系の他のろう付け組成物は、原子比で、３５％から５５％のＰｄ、残部がＮｉ（すなわち、重量％で、５０％から６９％のＰｄおよび５０％から３１％のＮｉ）を含むことが好ましく、次いで、第１および第２の中間ピース３、５を合わせて取り付けて、また、金属ピースを第１の中間ピースに取り付けるために使用されることができる。この実施例において、金属およびセラミックピース１、７を取り付ける方法は、２つの熱サイクルと、第２の中間ピース５でのセラミック材料ピース７の第１のろう付けと、アセンブリの完全なろう付けとの間のさらなる金属メッキステップとを含む。
【００５４】
本発明のアセンブリの第５の実施例では、上述された第１の実施例で使用されるＮｉ系合金の金属ピースは、Ｃｏ系合金、例えば、商標「Ｈａｙｎｅｓ  １８８」で知られており、重量％で、以下のものを典型的に含む合金の金属ピース１と置き換えられる。２０％から２４％のＮｉ、２０％から２４％のＣｒ、１３％から１５％のＷ、３％以下のＦｅ、０．２％から０．５％のＳｉ、１．２５％以下のＭｎ、０．５％から０．１５％のＣ、０．０１５％以下のＢ、０．０２から０．１２％のＬａ、残部はＣｏである。次いで、金属およびセラミックピース１、７を取り付ける方法は、１４００℃で５から１０分間止める昇降温度の第１のサイクルおよび１２５０℃で１５分間止める第２のサイクルの、２つの熱サイクルを含む。
【００５５】
上記実施例において、第１の中間ピース３は、図１に示されるような中実構造を示してもよい。次いで、ピース３は、変形し、金属とセラミックピースの膨張差に対して補償するのに十分に延性のある材料からなる。当然、この第１の中間ピース３の寸法、特にその厚さは、ピースがその機能を行うことができることを保証するのに十分である必要がある。一例として、１０ミリメートル（ｍｍ）の直径および５ｍｍの厚みを両方が有する円形シリンダであるセラミック材料ピース７および金属ピース１に関して、第１の中間ピース３は、１０ｍｍの直径および２ｍｍの厚みを有する円形シリンダの形状を有するように選択され、第２の中間ピースも、１０ｍｍの直径および１ｍｍの厚さを有する円形シリンダの形状で選択される。
【００５６】
第１の中間ピース３の他の実施形態では、それは、変形可能な構造で製造される。そのような状況下では、このピース３は、必ずしも延性合金からならない。一例として、典型的には、重量％で以下のものを含む「Ｉｎｃｏｎｅｌ  ６０１」（登録商標）合金のこのピース３を製造することが可能である。１％から１．７％のＡｌ、０．１％以下のＣ、２１％から２５％のＣｒ、１％以下のＣｕ、１％以下のＭｎ、５８％から６３％のＮｉ、０．５％以下のＳｉ、０．０１５％以下のＳ、および残部はＦｅである。
【００５７】
変形可能な構造を有する第１の中間ピース３の第１の実施例が図２に示される。このピースは、ろう付けされる水平領域１１、１５および同心の起伏を形成するように互いに続く傾斜領域１０を有する変形可能なシート３を含む。シート３は、また、軸Ａのまわりに実質的に円形である内側水平領域１１と、内側領域１１のまわりに実質的に環状で同軸であり、上記内側領域の直径より大きな直径で、および少なくとも１つの中間環状水平領域１３が領域１１、１５間に同軸に位置する外側水平領域１５とを有する。これらの領域１１、１３、１５は、軸Ａのまわりに回転対称を表す傾斜領域１０によって相互に連結されている。内側水平領域１１は、金属ピース１にろう付けされ、一方、外側水平領域１５は、第２の中間ピース５にろう付けされ、またはその逆も同様である。中間起伏（領域１０、１３によって形成された）は自由なままである。
【００５８】
他の実施形態（図示せず）では、中間ピース３は、コンサーティーナ構成に折り重ねられた複数のテープから構成され、中央固定点のまわりに放射状に配置されることが好ましい。これらのテープは、上記固定点のまわりの複数の半径方向に配置され、それによって、同心の起伏の配置を構成する。
【００５９】
図３に示される他の実施例において、変形可能な構造は、合わせて取り付けられるためのピース１、５の表面に実質的に平行な主面を有する円形に配置された渦巻バネ３を含む複数のピースによって構成され、その結果、これらの表面がスプリングの側面にある。この構造は、また、円形スプリング３（図３に示されない）および上記表面に平行な軸の中心に配置された直線形状の少なくとも１つの渦巻バネを含んでいてもよい。
【００６０】
本発明のアセンブリは、ターボ機械、より詳細にはターボジェットで使用されることが可能である。
【００６１】
したがって、本発明は、上記されるような少なくとも１つのアセンブリを含むターボ機械ノズルに関してもよく、ここで、金属ピースは、ノズルのケーシングまたはレバーであり、セラミック材料ピースは、ノズルのフラップである。
【００６２】
本発明は、また、上記されるような少なくとも１つのアセンブリを含むターボ機械燃焼チャンバに関し、ここで、金属ピースは、ケーシング、ガスケット、または、より一般的には、チャンバの構成部品であり、上記セラミック材料ピースは、チャンバの他の構成部品である。
【００６３】
本発明は、また、ターボ機械用ポスト燃焼装置に関し、装置は、上記されるような少なくとも１つのアセンブリを含み、ここで、金属ピースは、ポスト燃焼ケーシングまたはプラットフォームであり、セラミック材料ピースは、フレームホルダアームである。
【図面の簡単な説明】
【００６４】
【図１】本発明の第１の実施形態のアセンブリの概略図である。
【図２】本発明の第２の実施形態のアセンブリの概略図である。
【図３】本発明の第３の実施形態のアセンブリの概略図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【国際調査報告】
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