(57)【要約】【課題】中空翼を精密鋳造するための鋳型であって、鋳造欠陥を抑制可能なことである。【解決手段】中空翼を精密鋳造するための鋳型１０は、Ｎｉ合金、Ｃｏ合金またはＦｅ合金からなる金属溶湯が注湯されるキャビティ１２を有する鋳型本体１４と、鋳型本体１４のキャビティ１２に配置され、セラミックスで形成される中子１６と、鋳型本体１４に設けられ、中子１６を支持し、Ｐｄ、Ａｕ及びＡｇの少なくとも１つを含有し、残部がＰｔと不可避的不純物とからなる白金族合金で形成される支持部材１８と、を備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
中空翼を精密鋳造するための鋳型であって、
Ｎｉ合金、Ｃｏ合金またはＦｅ合金からなる金属溶湯が注湯されるキャビティを有する鋳型本体と、
前記鋳型本体のキャビティに配置され、セラミックスで形成される中子と、
前記鋳型本体に設けられ、前記中子を支持し、Ｐｄ、Ａｕ及びＡｇの少なくとも１つを含有し、残部がＰｔと不可避的不純物とからなる白金族合金で形成される支持部材と、
を備えることを特徴とする鋳型。
【請求項２】
請求項１に記載の鋳型であって、
前記支持部材は、Ｐｄ−Ｐｔ合金、Ａｕ−Ｐｔ合金またはＡｇ−Ｐｔ合金で形成されていることを特徴とする鋳型。
【請求項３】
請求項２に記載の鋳型であって、
前記鋳型は、一方向凝固鋳造用または単結晶鋳造用であり、
前記支持部材は、Ｐｄ−Ｐｔ合金で形成されていることを特徴とする鋳型。
【請求項４】
請求項２に記載の鋳型であって、
前記鋳型は、普通鋳造用であり、
前記支持部材は、Ａｕ−Ｐｔ合金またはＡｇ−Ｐｔ合金で形成されていることを特徴とする鋳型。
【請求項５】
請求項１から４のいずれか１つに記載の鋳型であって、
前記支持部材は、細長く形成されており、前記支持部材の一端側が前記鋳型本体に係合しており、前記支持部材の他端側が前記中子と係合していることを特徴とする鋳型。
【請求項６】
中空翼の精密鋳造方法であって、
請求項１から５のいずれか１つに記載の鋳型の前記キャビティに、Ｎｉ合金、Ｃｏ合金またはＦｅ合金からなる金属溶湯を注湯し、前記金属溶湯に前記支持部材を融合させながら鋳込む鋳込み工程と、
前記鋳型を冷却することにより、前記支持部材を融合させた金属溶湯を凝固させて鋳造体を形成する凝固工程と、
前記鋳造体から前記中子を除去する中子除去工程と、
を備えることを特徴とする精密鋳造方法。
【請求項７】
Ｎｉ合金、Ｃｏ合金またはＦｅ合金からなる母材金属で形成されており、
前記母材金属は、Ｐｄ、Ａｕ及びＡｇの少なくとも１つと、Ｐｔと、を固溶していることを特徴とする中空翼。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、鋳型、精密鋳造方法及び中空翼に係り、特に、中空翼を精密鋳造するための鋳型、精密鋳造方法及び中空翼に関する。
【背景技術】
【０００２】
航空機用ジェットエンジン等に用いられるタービン翼には、軽量化や冷却効率等を向上させるために中空翼が用いられている。このような中空翼は、セラミックスからなる中子を用いることにより、精密鋳造で形成することができる。中空翼を精密鋳造するための鋳型は、中子を含むロウ型模型に、耐火材料を含むスラリを塗布して乾燥し、脱ロウした後に焼成して形成される。中子は、脱ロウ時等の位置ずれを抑えるために、Ｐｔ（白金）で形成されたピン等の支持部材で支持される（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−１６０５５１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、航空機用ジェットエンジン等に用いられる中空翼は、Ｎｉ（ニッケル）合金、Ｃｏ（コバルト）合金またはＦｅ（鉄）合金からなる耐熱合金で形成されている。支持部材がＰｔで形成されている場合には、Ｐｔの融点（約１７６８℃）が、これらの耐熱合金の鋳込み温度に対してかなり高温であることから、支持部材が、精密鋳造時に金属溶湯と融合しないで残留する可能性がある。また、Ｐｔに代えて、Ｎｉ（ニッケル）合金やＭｏ（モリブデン）合金で形成された支持部材を用いる場合には、これらの合金の耐酸化性がＰｔよりも低いことから、支持部材の周りに形成される酸化被膜により、支持部材が、精密鋳造時に金属溶湯と融合しないで残留する可能性がある。このように、支持部材が、精密鋳造時に金属溶湯と融合しないで残留すると、異物等となり鋳造欠陥が発生する場合がある。
【０００５】
そこで本発明の目的は、鋳造欠陥を抑制可能な中空翼を精密鋳造するための鋳型、精密鋳造方法及び中空翼を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明に係る鋳型は、中空翼を精密鋳造するための鋳型であって、Ｎｉ合金、Ｃｏ合金またはＦｅ合金からなる金属溶湯が注湯されるキャビティを有する鋳型本体と、前記鋳型本体のキャビティに配置され、セラミックスで形成される中子と、前記鋳型本体に設けられ、前記中子を支持し、Ｐｄ、Ａｕ及びＡｇの少なくとも１つを含有し、残部がＰｔと不可避的不純物とからなる白金族合金で形成される支持部材と、を備えることを特徴とする。
【０００７】
本発明に係る鋳型において、前記支持部材は、Ｐｄ−Ｐｔ合金、Ａｕ−Ｐｔ合金またはＡｇ−Ｐｔ合金で形成されていることを特徴とする。
【０００８】
本発明に係る鋳型において、前記鋳型は、一方向凝固鋳造用または単結晶鋳造用であり、前記支持部材は、Ｐｄ−Ｐｔ合金で形成されていることを特徴とする。
【０００９】
本発明に係る鋳型において、前記鋳型は、普通鋳造用であり、前記支持部材は、Ａｕ−Ｐｔ合金またはＡｇ−Ｐｔ合金で形成されていることを特徴とする。
【００１０】
本発明に係る鋳型において、前記支持部材は、細長く形成されており、前記支持部材の一端側が前記鋳型本体に係合しており、前記支持部材の他端側が前記中子と係合していることを特徴とする。
【００１１】
本発明に係る精密鋳造方法は、中空翼の精密鋳造方法であって、上記に記載の鋳型の前記キャビティに、Ｎｉ合金、Ｃｏ合金またはＦｅ合金からなる金属溶湯を注湯し、前記金属溶湯に前記支持部材を融合させながら鋳込む鋳込み工程と、前記鋳型を冷却することにより、前記支持部材を融合させた金属溶湯を凝固させて鋳造体を形成する凝固工程と、前記鋳造体から前記中子を除去する中子除去工程と、を備えることを特徴とする。
【００１２】
本発明に係る中空翼は、Ｎｉ合金、Ｃｏ合金またはＦｅ合金からなる母材金属で形成されており、前記母材金属は、Ｐｄ、Ａｕ及びＡｇの少なくとも１つと、Ｐｔと、を固溶していることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
上記構成によれば、中子を支持する支持部材が、精密鋳造時に金属溶湯と融合し易くなるので鋳造欠陥を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の実施の形態において、中空翼を精密鋳造するための鋳型の構成を示す図である。
【図２】本発明の実施の形態において、中空翼を精密鋳造するための鋳型の製造方法を示すフローチャートである。
【図３】本発明の実施の形態において、中空翼を精密鋳造するための鋳型を用いた精密鋳造方法を示すフローチャートである。
【図４】本発明の実施の形態において、鋳込み工程を説明するための図である。
【図５】本発明の実施の形態において、凝固工程を説明するための図である。
【図６】本発明の実施の形態において、精密鋳造された中空翼の構成を示す図である。
【図７】本発明の実施の形態において、中空翼の電子線マイクロアナライザ（ＥＰＭＡ）分析結果を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下に本発明の実施の形態について図面を用いて詳細に説明する。図１は、中空翼を精密鋳造するための鋳型１０の構成を示す図である。中空翼は、例えば、航空機用ジェットエンジンや産業用ガスタービン等に用いられるタービン翼である。中空翼は、高温に曝されることから、Ｎｉ（ニッケル）合金、Ｃｏ（コバルト）合金またはＦｅ（鉄）合金からなる耐熱合金で形成されている。
【００１６】
鋳型１０は、Ｎｉ合金、Ｃｏ合金またはＦｅ合金からなる金属溶湯が注湯されるキャビティ１２を有する鋳型本体１４を備えている。キャビティ１２は、中空翼を精密鋳造するために翼形状に形成されている。鋳型本体１４は、酸化物等からなる耐火材料で形成された耐火材層で構成されている。耐火材料には、アルミナ、ジルコン（珪酸ジルコニウム）、ジルコニア、イットリア等のセラミックスを用いることが可能である。
【００１７】
中子１６は、鋳型本体１４のキャビティ１２に配置されている。中子１６は、精密鋳造後に鋳造体から除去されることにより、鋳造体に中空部を形成する機能を有している。中子１６は、耐熱性を備えるためや、金属溶湯との反応を抑制するために、セラミックスで形成されている。中子１６は、精密鋳造後に除去しやすいことから、主成分がシリカ（ＳｉＯ２）で形成されているとよい。中子１６の主成分とは、中子１６の構成成分の中で最も含有率が大きい成分のことである。中子１６の主成分がシリカである場合には、精密鋳造後にアルカリ溶液で中子１６を溶出することにより容易に鋳造体から除去することができる。中子１６は、例えば、８０質量％のシリカと、２０質量％の耐火材料とにより形成されているとよい。耐火材料には、アルミナ、ジルコン（珪酸ジルコニウム）、ジルコニア、イットリア等のセラミックスを用いることが可能である。中子１６は、セラミックスで多孔質状に形成されていてもよい。中子１６が多孔質状に形成されていると、精密鋳造後に鋳造体から機械加工等で容易に除去することができる。
【００１８】
支持部材１８は、鋳型本体１４に設けられており、中子１６を支持する機能を有している。支持部材１８は、細長くピン状に形成されており、一端側が鋳型本体１４と係合し、他端側が中子１６と係合しているとよい。支持部材１８は、例えば、一端側が鋳型本体１４に肉盛されて埋め込まれており、支持部材１８の他端側が中子１６と当接するように構成することが可能である。支持部材１８が中子１６を支持することにより、鋳型１０を製造するときの脱ロウ時や、金属溶湯の鋳込み時に、支持部材１８により中子１６が支持されるので、中子１６の位置ずれが抑制される。更に、金属溶湯の鋳込み時に、中子１６が金属溶湯から熱曝露される場合でも、支持部材１８により中子１６が支持されるので、中子１６の熱変形が抑制される。このように、支持部材１８で中子１６を支持することにより、中子１６の位置精度を高めることができる。支持部材１８は、例えば、円柱ピン等で押出成形等により形成されているとよい。支持部材１８の外径は、例えば、０．２ｍｍから１ｍｍとするとよい。支持部材１８は、少なくとも１つ設けられていればよく、複数設けられていることが好ましい。
【００１９】
支持部材１８は、Ｐｄ（パラジウム）、Ａｕ（金）及びＡｇ（銀）の少なくとも１つを含有し、残部がＰｔ（白金）と不可避的不純物とからなる白金族合金で形成されている。支持部材１８は、Ｐｄ−Ｐｔ合金、Ａｕ−Ｐｔ合金またはＡｇ−Ｐｔ合金からなる白金族合金で形成されているとよい。支持部材１８を形成する白金族合金は、二元系合金に限定されず、三元系合金や四元系合金であってもよい。
【００２０】
Ｐｄ、Ａｕ及びＡｇの融点は、Ｐｔの融点（約１７６８℃）よりも低いことから、Ｐｄ、Ａｕ及びＡｇの少なくとも１つと、Ｐｔとを合金化することにより、白金族合金をＰｔより低融点にすることができる。また、Ｐｄ、Ａｕ及びＡｇは、白金族元素であることから、Ｐｔと同様に耐酸化性に優れているので、支持部材１８の周りに酸化被膜の形成が抑制される。このような理由から、支持部材１８が、この白金族合金で形成されることにより、鋳込み時に支持部材１８が金属溶湯に拡散等で融合し易くすることが可能となるので、支持部材１８の残留を抑制することができる。
【００２１】
支持部材１８は、Ｐｄ−Ｐｔ合金で形成されているとよい。Ｐｄは、Ｐｔよりも高温強度に優れているので、Ｐｄ−Ｐｔ合金は、Ｐｔよりも高温強度が高くなる。これにより、支持部材１８の高温強度特性が向上するので、中子１６をより強固に支持することができる。Ｐｄ−Ｐｔ合金におけるＰｄの含有率は、１０質量％以上５０質量％以下とするとよい。Ｐｄの含有率を１０質量％以上５０質量％以下とすることにより、Ｐｄ−Ｐｔ合金の高温強度をより高めることができる。また、Ｐｄは、ＡｕやＡｇよりも融点が高いので、Ｐｄ−Ｐｔ合金としたときに融点の低下を少なくすることができる。支持部材１８をＰｄ−Ｐｔ合金で形成することにより、一方向凝固鋳造や単結晶鋳造のような鋳込み温度が比較的高い精密鋳造の場合でも、支持部材１８を好適に用いることができる。このことから、支持部材１８をＰｄ−Ｐｔ合金で形成する場合には、一方向凝固鋳造用や単結晶鋳造用の鋳型に用いられるとよい。
【００２２】
支持部材１８は、Ａｕ−Ｐｔ合金で形成されているとよい。Ａｕは、Ｐｄよりも融点が低いので、Ａｕ−Ｐｔ合金としたときに融点の低下を大きくすることができる。これにより、普通鋳造（等軸晶）のように鋳込み温度が比較的低い精密鋳造の場合でも、支持部材１８を金属溶湯に拡散等で融合し易くすることができる。このことから、支持部材１８をＡｕ−Ｐｔ合金で形成する場合には、普通鋳造（等軸晶）用の鋳型に用いられるとよい。また、一方向凝固鋳造や単結晶鋳造のように鋳込み温度が比較的高い精密鋳造の場合には、支持部材１８は、０質量％より大きく４０質量％以下のＡｕを含有し、残部がＰｔと不可避的不純物とからなるＡｕ−Ｐｔ合金で形成されているとよい。Ａｕの含有率を０質量％より大きく４０質量％以下とすることにより、Ａｕ−Ｐｔ合金の融点を低下しすぎないようにすることができる。
【００２３】
支持部材１８は、Ａｇ−Ｐｔ合金で形成されているとよい。Ａｇは、ＰｄやＡｕよりも融点が低いので、Ａｇ−Ｐｔ合金としたときに融点の低下をより大きくすることができる。これにより、普通鋳造（等軸晶）のように鋳込み温度が比較的低い精密鋳造の場合でも、支持部材１８を金属溶湯に拡散等で融合し易くすることができる。このことから、支持部材１８をＡｇ−Ｐｔ合金で形成する場合には、普通鋳造（等軸晶）用の鋳型に用いられるとよい。また、一方向凝固鋳造や単結晶鋳造のように鋳込み温度が比較的高い精密鋳造の場合には、支持部材１８は、０質量％より大きく２２質量％以下のＡｇを含有し、残部がＰｔと不可避的不純物とからなるＡｇ−Ｐｔ合金で形成されているとよい。Ａｇの含有率を０質量％より大きく２２質量％以下とすることにより、Ａｇ−Ｐｔ合金の融点が低下しすぎないようにすることができる。
【００２４】
次に、中空翼を精密鋳造するための鋳型１０の製造方法について説明する。図２は、中空翼を精密鋳造するための鋳型１０の製造方法を示すフローチャートである。鋳型１０の製造方法は、ロウ型成形工程（Ｓ１０）と、支持部材取付け工程（Ｓ１２）と、スラリ層形成工程（Ｓ１４）と、脱ロウ工程（Ｓ１６）と、焼成工程（Ｓ１８）と、を備えている。
【００２５】
ロウ型成形工程（Ｓ１０）は、セラミックスで形成される中子１６にロウ材を被覆してロウ型模型を成形する工程である。セラミックスで形成される中子１６の周りにロウ材を被覆して、中空翼のロウ型模型を成形する。ロウ材と、ロウ材の被覆方法とについては、一般的なロストワックス法で用いられるロウ材やロウ材の被覆方法を用いることができる。
【００２６】
支持部材取付け工程（Ｓ１２）は、ロウ型模型に、中子１６を支持し、Ｐｄ、Ａｕ及びＡｇの少なくとも１つを含有し、残部がＰｔと不可避的不純物とからなる白金族合金で形成される支持部材１８を取付ける工程である。支持部材１８は、支持部材１８をロウ材の溶融温度以上に加熱した後に、ロウ型模型に突き刺して取付けるとよい。支持部材１８の一端側は、鋳型本体１４に肉盛して埋め込んで保持するために、ロウ型模型から突出しているとよい。支持部材１８の他端側は、中子１６に当接させるとよい。
【００２７】
スラリ層形成工程（Ｓ１４）は、支持部材１８を取付けたロウ型模型に、耐火材料からなるスラリ層を被覆する工程である。スラリ層の被覆方法については、耐火材料とバインダとを混合したスラリの塗布と、スタッコ処理とを繰り返すことにより行われるとよい。耐火材料には、上述したアルミナ等を用いることができる。バインダには、コロイダルシリカ等を用いることが可能である。支持部材１８を取付けたロウ型模型に、スラリ塗布とスタッコ処理とを行った後に、水分等を除去するために乾燥させるとよい。
【００２８】
脱ロウ工程（Ｓ１６）は、スラリ層が被覆され、支持部材１８を取付けたロウ型模型を加熱してロウ材を除去し、鋳型成形体を成形する工程である。スラリ層が被覆され、支持部材１８を取付けたロウ型模型から、ロウ材を溶融して除去することにより、鋳型成形体を成形する。脱ロウは、スラリ層が被覆され、支持部材１８を取付けたロウ型模型をオートクレーブ等に入れて加熱・加圧処理して行われるとよい。処理条件は、例えば、加熱温度１００℃から１８０℃、圧力０．４ＭＰａから０．８ＭＰａとするとよい。脱ロウ時には、中子１６が支持部材１８で支持されているので、中子１６の位置精度を高めることができる。
【００２９】
焼成工程（Ｓ１８）は、鋳型成形体を焼成する工程である。鋳型成形体を焼成炉等で９００℃から１３００℃で加熱して焼成することにより、スラリ層が焼き固められて殻体（シェル）となり鋳型１０が形成される。支持部材１８は、白金族合金で形成されているので、支持部材１８は、耐酸化性に優れており、酸化皮膜の形成が抑制されている。このようにして、鋳型１０を製造することができる。
【００３０】
次に、中空翼を精密鋳造するための鋳型１０を用いた精密鋳造方法について説明する。図３は、中空翼を精密鋳造するための鋳型１０を用いた精密鋳造方法を示すフローチャートである。この鋳型１０を用いた精密鋳造方法は、鋳込み工程（Ｓ２０）と、凝固工程（Ｓ２２）と、中子除去工程（Ｓ２４）と、を備えている。
【００３１】
鋳込み工程（Ｓ２０）は、鋳型１０のキャビティ１２に、Ｎｉ合金、Ｃｏ合金またはＦｅ合金からなる金属溶湯を注湯し、金属溶湯に支持部材１８を融合させながら鋳込む工程である。図４は、鋳込み工程（Ｓ２０）を説明するための図である。鋳型１０のキャビティ１２に、金属溶湯２０が注湯される。金属溶湯２０の注湯時には、中子１６が支持部材１８で支持されているので、中子１６の位置ずれを抑えることができる。例えば、Ｎｉ合金を鋳造する場合には、鋳込み温度は、Ｎｉ合金の液相線に対して＋１００℃以上＋１５０℃以下であるとよい。
【００３２】
また、鋳込み工程（Ｓ２０）では、金属溶湯に支持部材１８を拡散等で融合させながら鋳込みが行われる。支持部材１８は、Ｐｄ、Ａｕ及びＡｇの少なくとも１つを含有し、残部がＰｔと不可避的不純物とからなる白金族合金で形成されていることから、支持部材１８における金属溶湯２０と接している部位が、金属溶湯２０中に徐々に拡散して融合することにより一体化する。また、支持部材１８は、金属溶湯２０中に徐々に拡散等して融合することから、支持部材１８は、金属溶湯２０と一体化するまでは中子１６を支持することができる。これにより、中子１６が金属溶湯２０により熱曝露される場合でも、中子１６の熱変形を抑制することが可能となる。
【００３３】
凝固工程（Ｓ２２）は、鋳型１０を冷却することにより、支持部材１８を融合させた金属溶湯２０を凝固させて鋳造体を形成する工程である。図５は、凝固工程（Ｓ２２）を説明するための図である。鋳型１０を冷却することにより、支持部材１８を拡散等で融合させた金属溶湯２０が凝固して鋳造体２２が形成される。鋳型１０の冷却については、炉冷でもよいし、空冷でもよい。
【００３４】
中子除去工程（Ｓ２４）は、鋳造体２２から中子１６を除去する工程である。凝固工程（Ｓ２２）後に、鋳造体２２から中子１６を除去して中空翼を形成する。中子１６が、例えば、主成分がシリカからなるセラミックスで形成されている場合には、水酸化ナトリウム等のアルカリ溶液で溶出させて鋳造体２２から中子１６を除去することができる。鋳造体２２の中子１６が除去された箇所には、中空部が形成される。また、鋳型本体１４に肉盛されて埋め込まれた支持部材１８の一端側については、製品部を構成しないので、機械加工等により除去されるとよい。このようにして、中空翼の精密鋳造を行うことが可能となる。なお、中空翼の精密鋳造方法については、普通鋳造法（等軸晶）でもよいし、一方向凝固鋳造法や単結晶鋳造法でもよい。また、精密鋳造装置には、これらの鋳造法で用いられる一般的な鋳造装置を用いることが可能である。
【００３５】
図６は、精密鋳造された中空翼３０の構成を示す図である。中空翼３０は、鋳造体２２の中子１６を除去した部位に形成されている中空部３２を有している。中空翼３０は、Ｎｉ合金、Ｃｏ合金またはＦｅ合金からなる母材金属で形成されている。そして、母材金属は、Ｐｄ、Ａｕ及びＡｇの少なくとも１つと、Ｐｔと、を固溶している。支持部材１８は、金属溶湯に拡散等で融合して一体化していることから、母材金属には、Ｐｄ、Ａｕ及びＡｇの少なくとも１つと、Ｐｔとが固溶されている。このように、支持部材１８は、金属溶湯に拡散等で融合して一体化していることから、支持部材１８が残留して異物やクラック等の鋳造欠陥を発生することが抑制される。また、中子１６が支持部材１８で支持されることにより、中子１６の位置ずれが抑制されることから、中空翼３０は、中空部３２の位置精度が向上している。
【００３６】
以上、上記構成の鋳型によれば、Ｎｉ合金、Ｃｏ合金またはＦｅ合金からなる金属溶湯が注湯されるキャビティを有する鋳型本体と、鋳型本体のキャビティに配置され、セラミックスで形成される中子と、鋳型本体に設けられ、中子を支持し、Ｐｄ、Ａｕ及びＡｇの少なくとも１つを含有し、残部がＰｔと不可避的不純物とからなる白金族合金で形成される支持部材と、を備えているので、精密鋳造時に、金属溶湯に支持部材を拡散等で融合させながら鋳込んで一体化することができる。これにより、精密鋳造時に、支持部材が金属溶湯と融合しないで残留することによる異物やクラック等の鋳造欠陥の発生が抑制される。
【実施例】
【００３７】
中空翼の精密鋳造試験を行った。鋳型には、上記の図１に示す鋳型と同様の構成のものを用いた。鋳型本体は、アルミナ等の耐火材料で形成した。中子は、シリカで形成した。支持部材は、Ｐｄ―Ｐｔ合金でピン状に形成した。Ｐｄ―Ｐｔ合金については、Ｐｄの含有率を変えることにより４種類の白金族合金を評価した。Ｐｄ―Ｐｔ合金のＰｄの含有率については、１０質量％、２５質量％、５０質量％及び８０質量％とした。支持部材の外径は、０．２ｍｍから１ｍｍとした。
【００３８】
中空翼の鋳込みには、Ｎｉ合金を用いた。Ｎｉ合金には、インコネル７１８（登録商標）、ＭａｒＭ２４７（登録商標）、Ｒｅｎｅ７７（登録商標）を使用した。鋳型のキャビティにＮｉ合金溶湯を注湯し、Ｎｉ合金溶湯に支持部材を拡散等で融合させながら鋳込みを行った。鋳込みについては、鋳型温度を１１００℃とし、鋳込み温度を１５００℃とした。鋳込み後に鋳型を冷却することにより、支持部材を拡散等で融合させたＮｉ合金溶湯を凝固させて、Ｎｉ合金鋳造体を形成した。次に、Ｎｉ合金鋳造体に含まれる中子をアルカリ溶液で溶出させて中空部を形成し、中空翼とした。なお、鋳型本体に肉盛されて埋め込まれた支持部材の一端側については、製品部を構成しないが、分析評価のために除去しないこととした。
【００３９】
各Ｐｄ―Ｐｔ合金で形成した支持部材を用いた鋳型で精密鋳造した中空翼について、電子線マイクロアナライザ（ＥＰＭＡ）分析を行った。いずれのＰｄ―Ｐｔ合金で形成した支持部材を用いた場合でも、中空翼を形成する母材金属であるＮｉ合金中に、ＰｄとＰｔとが固溶していた。このことから、支持部材は、Ｎｉ合金溶湯中に拡散等で融合して一体化することがわかった。
【００４０】
代表として１０質量％のＰｄを含むＰｄ―Ｐｔ合金で形成した支持部材を用いた鋳型で精密鋳造した中空翼について、電子線マイクロアナライザ（ＥＰＭＡ）分析を行った結果について説明する。分析箇所については、鋳型本体に肉盛されて埋め込まれた支持部材の一端側の近傍領域とした。図７は、中空翼の電子線マイクロアナライザ（ＥＰＭＡ）分析結果を示す図である。図７において、図７（ａ）は、ＳＥＭ像であり、図７（ｂ）は、ＣＯＭＰ像であり、図７（ｃ）は、Ｐｄイメージ像であり、図７（ｄ）は、Ｐｔイメージ像であり、図７（ｅ）は、Ｎｉイメージ像であり、図７（ｆ）は、Ａｌイメージ像である。
【００４１】
図７（ｃ）及び図７（ｄ）に示すように、鋳型のキャビティに位置していた支持部材の箇所では、母材金属であるＮｉ合金に、ＰｄとＰｔとが固溶しており、Ｐｄ及びＰｔの濃化が認められなかった。このように、鋳型のキャビティに位置していた支持部材の箇所では、支持部材が、Ｎｉ合金溶湯中に拡散等で融合して一体化していた。また、鋳型本体に肉盛されて埋め込まれた支持部材の一端側の箇所については、Ｐｔ及びＰｄの濃化が認められた。このように中空翼となる製品部では、支持部材が、Ｎｉ合金溶湯中に拡散等で融合して一体化し、母材金属であるＮｉ合金に、Ｐｄ及びＰｔが固溶していた。また、中空翼となる製品部では、支持部材の残留による異物やクラック等の鋳造欠陥が認められなかった。
【符号の説明】
【００４２】
１０  鋳型
１２  キャビティ
１４  鋳型本体
１６  中子
１８  支持部材
２０  金属溶湯
２２  鋳造体
３０  中空翼
３２  中空部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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