(57)【要約】【課題】拡散ろう付け用の補修材に配合する、Ｎｉ基溶融合金粉末とＮｉ基非溶融合金粉末との配合比率を簡易に決定できる方法を提供する。【解決手段】実施形態の拡散ろう付け用の補修材に配合するＮｉ基材料の配合比率決定方法は、補修材に要求される固相線温度の目標値を決定する工程と、補修材に配合される、Ｎｉ基溶融合金粉末及びＮｉ基非溶融合金粉末とを選定する工程と、Ｎｉ基溶融合金粉末とＮｉ基非溶融合金粉末との配合材の拡散熱処理後の固相線温度を複数の配合比率のものについて熱力学計算により算出する工程と、算出した拡散熱処理後の固相線温度を、所定の関係式により算出される値をパラメータとしてプロットし近似曲線を得る工程と、拡散熱処理後の固相線温度の目標値を指標として、Ｎｉ基溶融合金粉末とＮｉ基非溶融合金粉末の配合比率を、近似曲線および所定の関係式を用いて決定する工程とを備える。【選択図】図１
2015150615.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
拡散ろう付け用の補修材に配合するＮｉ基材料の配合比率決定方法であって、
前記補修材に要求される固相線温度の目標値を決定する工程と、
前記補修材に配合される、ろう付けする際の拡散熱処理により溶融するＮｉ基溶融合金粉末及び前記拡散熱処理により溶融しないＮｉ基非溶融合金粉末とを選定する工程と、
前記Ｎｉ基溶融合金粉末と前記Ｎｉ基非溶融合金粉末との配合材の拡散熱処理後の固相線温度を、複数の配合比率のものについて、熱力学計算により算出する工程と、
熱力学計算により算出した拡散熱処理後の前記固相線温度を、所定の関係式により算出される値をパラメータとしてプロットし、近似曲線を得る工程と、
拡散熱処理後の前記固相線温度の目標値を指標として、前記Ｎｉ基溶融合金粉末と前記Ｎｉ基非溶融合金粉末の配合比率を、前記近似曲線および前記所定の関係式を用いて決定する工程と
を具備することを特徴とする拡散ろう付け用の補修材に配合するＮｉ基材料の配合比率決定方法。
【請求項２】
前記所定の関係式が、次の式（１）により示されることを特徴とする請求項１記載の拡散ろう付け用の補修材に配合するＮｉ基材料の配合比率決定方法。
［（Ｎｉ基溶融合金粉末のＢ含有量）×（Ｎｉ基溶融合金粉末の配合比率）］／［（Ｎｉ基非溶融合金粉末のＮｉ含有量）×（Ｎｉ基非溶融合金粉末の配合比率）］・・・式（１）
【請求項３】
前記所定の関係式が、次の式（２）により示されることを特徴とする請求項１記載の拡散ろう付け用の補修材に配合するＮｉ基材料の配合比率決定方法。
［（Ｎｉ基溶融合金粉末のＢ含有量）×（Ｎｉ基溶融合金粉末の配合比率）］／［（Ｎｉ基非溶融合金粉末のＮｉ含有量＋Ｎｉ基非溶融合金粉末のＣｏ含有量）×（Ｎｉ基非溶融合金粉末の配合比率）］・・・式（２）
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれか１項記載の拡散ろう付け用の補修材に配合するＮｉ基材料の配合比率決定方法により決定された配合比率で、前記Ｎｉ基溶融合金粉末と前記Ｎｉ基非溶融合金粉末とを配合してなることを特徴とする拡散ろう付け用の補修材。
【請求項５】
ガスタービンの高温部品の拡散ろう付け補修に使用されることを特徴とする請求項４記載の拡散ろう付け用の補修材。
【請求項６】
ＣＯ２タービンの高温部品の拡散ろう付け補修に使用されることを特徴とする請求項４記載の拡散ろう付け用の補修材。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、拡散ろう付け用の補修材に配合するＮｉ基材料の配合比率決定方法及び拡散ろう付け用の補修材に関する。
【背景技術】
【０００２】
ガスタービン発電プラントでは、ガスタービンと同軸に設けられた圧縮機の駆動によって圧縮された圧縮空気、および燃料を燃焼器に導入し、これらを燃焼器ライナの燃焼室内で燃焼させる。燃焼により発生した高温の燃焼ガスは、トランジションピースを経て、静翼および動翼からなるタービン部へ導入され、膨張して動翼を回転駆動させる。ガスタービン発電プラントでは、この回転駆動による運動エネルギを利用して、発電機が回転駆動して発電を行っている。
【０００３】
また、近年、大気中への二酸化炭素の排出量削減の観点から、天然ガスと酸素との燃焼により生成されたＣＯ２を作動流体としてタービンを駆動する、ＣＯ２タービン発電プラントが注目されている。ＣＯ２タービンにおいては、生成されたＣＯ２の大部分を燃焼器に循環させる方式が採用され、ＣＯ２の排出を削減することができる。
【０００４】
ガスタービンやＣＯ２タービンの高温部品である、燃焼器ライナ、トランジションピース、静翼および動翼は、Ｎｉ基、Ｃｏ基、またはＮｉ−Ｆｅ基の超合金などで形成されているが、タービンの運転に伴って種々の損傷が発生する。まず、これらの高温部品は、高温の燃焼ガス雰囲気に曝されるため材質劣化が生じる。また、これらの高温部品は、起動時においては、低温環境域から高温環境域に、停止時においては、高温環境域から低温環境域にそれぞれ推移する段階で熱疲労が生じ、疲労損傷が蓄積する。その結果、これらの高温部品には、き裂などの損傷が発生する。
【０００５】
ガスタービンの高温部品の保守管理は、機器の設計段階で決まるクリープ寿命あるいは疲労寿命と、実機の運転、立地上の環境により設定される設計寿命とに基づいて、同一機種あるいは同一運転形態をとるガスタービンを分類し、分類された各グループの先行機の実績を用いて設計寿命を補正し、後続機の保守管理を行っている。
【０００６】
近年では、タービンの高温部品の劣化、損傷診断を効率的に精度よく予測する保守管理方法が実施されつつある。いずれの保守管理方法においても、ガスタービンの高温部品は、必要に応じて定検毎に補修が繰り返され、管理寿命に到達した後に一律に廃却となり、高価な新品と交換される。
【０００７】
いずれの高温部品においても、き裂などの損傷は、定検毎の補修において、所定の組成を有するろう付け材を用いて、ろう付けにより補修される。また、高温酸化により減肉した領域についても、所定の組成を有するろう材を用いて、肉盛補修される。
【０００８】
ろう付けに使用される補修材は、ろう付けする際の拡散熱処理により溶融するＮｉ基溶融合金粉末及び拡散熱処理により溶融しないＮｉ基非溶融合金粉末を、種々の配合比率で混合し、得られた混合物の固相線温度を実測することで、補修に適した配合比率が決定されていた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００３−１７６７２７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、このような手法では、所望の固相線温度を有する補修材を決定するのに、多くの手間と時間を要し、また配合比率の決定に要するコストが増大するという問題があった。このため、Ｎｉ基溶融合金粉末と、Ｎｉ基非溶融合金粉末との配合比率を、より簡易に決定することができる方法が求められている。
【００１１】
本発明が解決しようとする課題は、拡散ろう付け用の補修材に配合する、Ｎｉ基溶融合金粉末とＮｉ基非溶融合金粉末との配合比率を簡易に決定できる、Ｎｉ基材料の配合比率決定方法及び拡散ろう付け用の補修材を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
実施形態のＮｉ基材料の配合比率決定方法は、拡散ろう付け用の補修材に配合するＮｉ基材料の配合比率を決定する方法である。この配合比率決定方法は、前記補修材に要求される固相線温度の目標値を決定する工程と、前記補修材に配合される、ろう付けする際の拡散熱処理により溶融するＮｉ基溶融合金粉末及び前記拡散熱処理により溶融しないＮｉ基非溶融合金粉末とを選定する工程とを備える。さらに、この配合比率決定方法は、前記Ｎｉ基溶融合金粉末と前記Ｎｉ基非溶融合金粉末との配合材の拡散熱処理後の固相線温度を、複数の配合比率のものについて、熱力学計算により算出する工程と、熱力学計算により算出した拡散熱処理後の前記固相線温度を、所定の関係式により算出される値をパラメータとしてプロットし、近似曲線を得る工程と、拡散熱処理後の前記固相線温度の目標値を指標として、前記Ｎｉ基溶融合金粉末と前記Ｎｉ基非溶融合金粉末の配合比率を、前記近似曲線および前記所定の関係式を用いて決定する工程とを備える。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】第１の実施の形態に係る、拡散ろう付け用の補修材に配合するＮｉ基材料の配合比率決定方法の工程を説明するための流れ図である。
【図２】式（１）の算出値をパラメータとする、各補修材についての固相線温度の計算値のプロット及びその近似曲線を示す図である。
【図３】式（２）の算出値をパラメータとする、各補修材についての固相線温度の計算値のプロット及びその近似曲線を示す図である。
【図４】実施の形態に係る拡散ろう付け用の補修材を用いて、ガスタービンのトラジションピースの損傷を補修する工程を説明する図であり、各工程におけるトラジションピースの断面の一部を示している。
【図５】実施の形態に係る拡散ろう付け用の補修材を用いて、ガスタービンのトラジションピースの損傷を補修する工程を説明する図であり、各工程におけるトラジションピースの断面の一部を示している。
【図６】実施の形態に係る拡散ろう付け用の補修材を用いて補修されたガスタービンのトラジションピースの引張強度の測定結果を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
【００１５】
（第１の実施の形態）
以下に、第１の実施形態に係る拡散ろう付け用の補修材に配合するＮｉ基材料の配合比率決定方法について説明する。
【００１６】
図１は、第１の実施の形態に係る、拡散ろう付け用の補修材に配合するＮｉ基材料の配合比率決定方法の工程を説明するための流れ図である。
【００１７】
まず、補修材に要求される固相線温度の目標値を決定する（工程Ｓ１）。
【００１８】
固相線温度の目標値は、例えば、補修対象物の溶体化処理温度や、補修対象物の熱的特性等に応じて設定される、ろう付け時の拡散熱処理温度を指標として、設定することができる。
【００１９】
固相線温度の目標値は、具体的には、拡散熱処理によるろう付け後に形成される補修部が、溶体化処理温度で溶融しない温度範囲に設定する。ここで、補修材に含まれる低融点の金属成分の一部は、ろう付け時の拡散熱処理によって基材側に拡散するため、ろう付け後に形成される補修部の固相線温度は、一般に、ろう付け前の補修材の固相線温度よりも上昇する。このため、補修材としての固相線温度の目標値は、拡散熱処理による補修部の固相線温度の上昇分として見込まれる値ΔＴを、溶体化処理温度から減じた値よりも高く設定される（設定基準）。なお、一般に、補修材のΔＴは、５０℃程度が見込まれる。
【００２０】
ΔＴを溶体化処理温度から減じた値よりも高い温度は、ΔＴを溶体化処理温度から減じた値に温度Ｔ２を加えることで示される。この温度Ｔ２は、熱処理時の温度のバラツキを考慮して、１０〜１５℃の範囲とすることが好ましい。
【００２１】
補修対象が、Ｎｉ基超合金であるＮｉｍｏｎｉｃ２６３を構成材料とする、ガスタービンのトラジションピースである場合、Ｎｉｍｏｎｉｃ２６３の一般的な溶体化処理温度は１１５０℃である。このため、補修材の固相線温度の目標値は、設定基準に基づき、（１１５０−ΔＴ＋Ｔ２）℃で示される。ここで、例えば、ΔＴを５０℃、Ｔ２を１０℃とすると、補修材の固相線温度の目標値は、１１１０℃となる。
【００２２】
また、補修材の固相線温度の目標値は、補修材が、ろう付け時の拡散熱処理温度で溶融する温度範囲に設定する。拡散熱処理温度は、一般的に、溶体化処理温度以下に設定される。
【００２３】
Ｎｉｍｏｎｉｃ２６３を構成材料とするトラジションピースを補修対象とする場合、Ｎｉｍｏｎｉｃ２６３の熱的特性等を考慮して、拡散熱処理温度は、概ね１０００〜１２００℃の範囲で設定される。このため、Ｎｉｍｏｎｉｃ２６３を構成材料とするトラジションピースでは、例えば、Ｎｉｍｏｎｉｃ２６３の溶体化処理温度と同じ温度である１１５０℃に、拡散熱処理温度を設定することが可能である。この場合には、拡散熱処理と溶体化処理とを、処理温度を変更することなく、連続的に行うことができるため、作業工程を簡素化できる利点がある。
【００２４】
特に、設定基準を満たすように固相線温度の目標値を設定することで得られる補修材を、拡散熱処理温度で溶融し、かつ拡散熱処理によるろう付け後に形成される補修部が、溶体化処理温度で溶融しないものとすることができる。
【００２５】
次いで、補修材に配合される、Ｎｉ基溶融合金粉末及びＮｉ基非溶融合金粉末を選定する（工程Ｓ２）。実施の形態において、Ｎｉ基溶融合金粉末は、ろう付けする際の拡散熱処理により溶融するＮｉ基合金粉末をいい、Ｎｉ基非溶融合金粉末は、拡散熱処理により溶融しないＮｉ基合金粉末をいう。
【００２６】
Ｎｉ基溶融合金粉末及びＮｉ基非溶融合金粉末の選定は、補修対象物の使用用途等に応じて要求される、補修材の熱的特性等に応じて、適宜選定することができる。
【００２７】
Ｎｉ基溶融合金粉末としては、具体的には、例えば、ＪＩＳ  Ｚ３２６５で規定されているＢＮｉ−１、ＢＮｉ−１Ａ、ＢＮｉ−２、ＢＮｉ−３、ＢＮｉ−４、ＢＮｉ−５、ＢＮｉ−６、ＢＮｉ−７等のＮｉ基合金や、Ｎｉ−Ｃｒ−Ｗ−Ｆｅ−Ｓｉ−Ｂ系、Ｎｉ−Ｓｉ−Ｂ系、Ｎｉ−Ｃｏ−Ｃｒ−Ｍｏ−Ｆｅ−Ｂ系、Ｎｉ−Ｃｒ−Ｂ系、Ｎｉ−Ｃｏ−Ｓｉ−Ｂ系等のＮｉ基合金から、適宜選定することができる。
【００２８】
Ｎｉ基非溶融合金粉末としては、具体的には、例えば、Ｎｉｍｏｎｉｃ２６３、ＩＮ６１７、ＩＮ７４０、ＩＮ７３８ＬＣ等のＮｉ基合金から、適宜選定することができる。
【００２９】
次いで、Ｎｉ基溶融合金粉末とＮｉ基非溶融合金粉末とを配合してなる拡散熱処理後の固相線温度を、複数の配合比率について、熱力学計算により算出する（工程Ｓ３）。熱力学計算には、熱力学計算ソフトウェア（Ｔｈｅｒｍｏ−ｃａｌｃ、サーモカルク社製品）を用いている。次いで、（工程Ｓ３）において熱力学計算により算出した複数の拡散熱処理後の固相線温度をプロットし、近似曲線を得る（工程Ｓ４）。
【００３０】
近似曲線は、例えば、下記式（１）の関係式により算出される値（以下、式（１）により算出される値をＣ１と示す。）をパラメータとして、拡散熱処理後の固相線温度をプロットすることにより得られる。
【００３１】
［（Ｎｉ基溶融合金粉末のＢ含有量（％））×（Ｎｉ基溶融合金粉末の配合比率）］／［（Ｎｉ基非溶融合金粉末のＮｉ含有量（％））×（Ｎｉ基非溶融合金粉末の配合比率）］・・・式（１）
【００３２】
なお、上記の式（１）において、「Ｎｉ基溶融合金粉末のＢ含有量」は、Ｎｉ基溶融合金粉末に含まれるＢ（ホウ素）の含有量を質量％で示し、「Ｎｉ基非溶融合金粉末のＮｉ含有量」は、Ｎｉ基溶融合金粉末に含まれるＮｉ（ニッケル）の含有量を質量％で示したものである。また、上記の式（１）において、「Ｎｉ基溶融合金粉末の配合比率」は、補修材全体に占める、Ｎｉ基溶融合金粉末の比率を示したものであり、「Ｎｉ基非溶融合金粉末の配合比率」は、補修材全体に占める、Ｎｉ基非溶融合金粉末の比率を示したものである。また、「Ｎｉ基溶融合金粉末の配合比率」と「Ｎｉ基非溶融合金粉末の配合比率」との合計は１００％である。
【００３３】
ここで、具体的に近似曲線を得る工程を、例えば、（工程Ｓ２）において、Ｎｉ基溶融合金粉末としてＮｉ−１５Ｃｒ−３Ｂ合金を選定し、Ｎｉ基非溶融合金粉末としてＮｉｍｏｎｉｃ２６３（ＡｌｌｏｙＡ）を選定した場合を例示して説明する。補修材全体に対するＮｉ−１５Ｃｒ−３Ｂ系合金の配合率を、例えば、質量％で０％、２０％、３５％、５０％としたとき、上記式（１）による算出値（Ｃ１）は、０、０．０１５、０．０３２、０．０５９となる。次に、Ｎｉ−１５Ｃｒ−３Ｂ合金とＮｉｍｏｎｉｃ２６３（ＡｌｌｏｙＡ）とを配合した場合について、それぞれを用いて拡散熱処理後の固相線温度を熱力学計算により算出する（工程Ｓ３）。なお、実施の形態において、Ｎｉ−１５Ｃｒ−３Ｂ合金は、クロム（Ｃｒ）を１５質量％、ホウ素（Ｂ）を３質量％含有し、残部がニッケル（Ｎｉ）のＮｉ基合金である。続いて、このようにして得られた拡散熱処理後の固相線温度の計算値を、上記式（１）による算出値（Ｃ１）をパラメータとしてプロットする。このようにして得られたプロットを、図２に□印で示す。また、図２には、これらのプロットの近似曲線を併せて示す。
【００３４】
なお、表１に、Ｎｉｍｏｎｉｃ２６３（ＡｌｌｏｙＡ）の化学組成を示す。
【００３５】
【表１】
2015150615.tif 000003
【００３６】
図２に示すように、上記式（１）による算出値（Ｃ１）をパラメータとして、各配合率の補修材についての拡散熱処理後の固相線温度の計算値をプロットすることにより、任意の配合比率における固相線温度を高い精度で推定可能な近似曲線を得ることができる（工程Ｓ４）。
【００３７】
次いで、（工程Ｓ４）で得られた近似曲線により、拡散熱処理後の固相線温度の目標値を指標として、Ｎｉ基溶融合金粉末とＮｉ基非溶融合金粉末の配合比率を決定する（工程Ｓ５）。
【００３８】
例えば、拡散熱処理後の固相線温度の目標値を１１７０℃とする場合、図２に示す近似曲線により、式（１）による算出値（Ｃ１）は０．０１３と決定することができる。この場合、Ｎｉ−１５Ｃｒ−３Ｂ合金のＢ含有量と、Ｎｉｍｏｎｉｃ２６３（ＡｌｌｏｙＡ）のＮｉ含有量を、それぞれ、式（１）に代入することにより、Ｎｉ−１５Ｃｒ−３Ｂ合金（Ｎｉ基溶融合金粉末）の配合比率を質量％で１８．１％、Ｎｉｍｏｎｉｃ２６３（Ｎｉ基非溶融合金粉末）の配合比率を質量％で８１．９％と決定することができる（工程Ｓ５）。
【００３９】
図２には、Ｎｉ基溶融合金粉末としてＮｉ−１５Ｃｒ−３Ｂ合金を選定した場合において、Ｎｉ基非溶融合金粉末として、ＩＮ７４０（ＡｌｌｏｙＢ）を選択した場合（図２中△印参照。）、ＩＮ６１７（ＡｌｌｏｙＣ）を選択した場合（図２中○印参照。）、ＩＮ７３８ＬＣ（ＡｌｌｏｙＤ）を選択した場合（図２中◇印参照。）、それぞれにおける拡散熱処理後の固相線温度の計算値のプロットも併せて示している。
【００４０】
図２に示すように、Ｎｉ基非溶融合金粉末として、Ｎｉｍｏｎｉｃ２６３（ＡｌｌｏｙＡ）を用いた場合だけでなく、他種類のＮｉ基非溶融合金粉末を用いた場合においても、Ｎｉｍｏｎｉｃ２６３（ＡｌｌｏｙＡ）を用いた場合と同様に、拡散熱処理後の固相線温度の計算値のプロットにより、任意の配合比率における固相線温度を高精度に推定可能な近似曲線を得ることができる。
【００４１】
以上説明した、拡散ろう付け用の補修材に配合するＮｉ基材料の配合比率決定方法によれば、熱力学計算により算出された拡散熱処理後の固相線温度を、上記式（１）による算出値をパラメータ（横軸）としてプロットして近似曲線を得ることで、配合比率を変えて補修材自体の固相線温度の実測を行わなくても、任意の配合比率における固相線温度を、高い精度で推定することができる。これによって、所望の拡散熱処理後の固相線温度が得られる配合比率を、補修材自体の拡散熱処理後の固相線温度の実測を行うことなく、容易に決定することができる。
【００４２】
（第２の実施の形態）
なお、近似曲線を得る際のパラメータは、上記した式（１）の関係式により算出される値に限られず、他のパラメータを用いることも可能である。以下に、近似曲線を得る際のパラメータとして下記式（２）を用いた、第２の実施形態について説明する。なお、第２の実施形態において、第１の実施形態と重複する部分については、その説明を省略する。
【００４３】
［（Ｎｉ基溶融合金粉末のＢ含有量）×（Ｎｉ基溶融合金粉末の配合比率）］／［（Ｎｉ基非溶融合金粉末のＮｉ含有量＋Ｎｉ基非溶融合金粉末のＣｏ含有量）×（Ｎｉ基非溶融合金粉末の配合比率）］・・・式（２）
【００４４】
なお、上記の式（２）において、「Ｎｉ基溶融合金粉末のＢ含有量」は、Ｎｉ基溶融合金粉末に含まれるＢ（ホウ素）の含有量を質量％で示したものであり、「Ｎｉ基非溶融合金粉末のＮｉ含有量」は、Ｎｉ基溶融合金粉末に含まれるＮｉ（ニッケル）の含有量を質量％で示したものであり、「Ｎｉ基非溶融合金粉末のＣｏ含有量」は、Ｎｉ基溶融合金粉末に含まれるＣｏ（コバルト）の含有量を質量％で示したものである。また、上記の式（２）において、「Ｎｉ基溶融合金粉末の配合比率」は、補修材全体に占める、Ｎｉ基溶融合金粉末の比率を示したものであり、「Ｎｉ基非溶融合金粉末の配合比率」は、補修材全体に占める、Ｎｉ基非溶融合金粉末の比率を示したものである。また、「Ｎｉ基溶融合金粉末の配合比率」と「Ｎｉ基非溶融合金粉末の配合比率」との合計は１００％である。
【００４５】
ここで、具体的に近似曲線を得る工程を、例えば、（工程Ｓ２）において、Ｎｉ基溶融合金粉末としてＮｉ−１５Ｃｒ−３Ｂ合金を選定し、Ｎｉ基非溶融合金粉末としてＮｉｍｏｎｉｃ２６３（ＡｌｌｏｙＡ）を選定した場合を例示して説明する。補修材全体に対するＮｉ−１５Ｃｒ−３Ｂ系合金の配合率を、例えば、質量％で０％、２０％、３５％、５０％としたとき、上記式（１）による算出値（Ｃ１）は、０、０．０１１、０．０２３、０．０４２となる。次に、Ｎｉ−１５Ｃｒ−３Ｂ合金とＮｉｍｏｎｉｃ２６３（ＡｌｌｏｙＡ）とを配合した場合について、それぞれを用いて拡散熱処理後の固相線温度を熱力学計算により算出する（工程Ｓ３）。続いて、このようにして得られた拡散熱処理後の固相線温度の計算値を、上記式（２）による算出値（Ｃ２）をパラメータとしてプロットする。このようにして得られたプロットを、図３に□印で示す。また、図３には、これらのプロットの近似曲線を併せて示す。
【００４６】
図３に示すように、上記式（２）による算出値（Ｃ２）をパラメータとして、上記した各配合率の補修材についての拡散熱処理後の固相線温度の計算値をプロットすることにより、任意の配合比率における固相線温度を高い精度で推定可能な近似曲線を得ることができる（工程Ｓ４）。
【００４７】
例えば、拡散熱処理後の固相線温度の目標値を１１７０℃とする場合、図３に示す近似曲線により、式（２）による算出値（Ｃ１）は０．０１と決定することができる。この場合、Ｎｉ−１５Ｃｒ−３Ｂ合金のＢ含有量と、Ｎｉｍｏｎｉｃ２６３（ＡｌｌｏｙＡ）のＮｉ含有量及びＣｏ含有量を、それぞれ、式（２）に代入することにより、Ｎｉ−１５Ｃｒ−３Ｂ合金（Ｎｉ基溶融合金粉末）の配合比率を質量％で１９．１％、Ｎｉｍｏｎｉｃ２６３（Ｎｉ基非溶融合金粉末）の配合比率を質量％で８０．９％と決定することができる（工程Ｓ５）。
【００４８】
なお、図３には、Ｎｉ基溶融合金粉末としてＮｉ−１５Ｃｒ−３Ｂ合金を選定した場合において、Ｎｉ基溶融合金粉末としてＩＮ７４０（ＡｌｌｏｙＢ）を選択した場合（図３中△印参照。）、ＩＮ６１７（ＡｌｌｏｙＣ）を選択した場合（図３中○印参照。）、ＩＮ７３８ＬＣ（ＡｌｌｏｙＤ）を選択した場合（図３中◇印参照。）、それぞれにおける拡散熱処理後の固相線温度の計算値のプロットも併せて示している。
【００４９】
図３に示すように、Ｎｉ基溶融合金粉末として、Ｎｉｍｏｎｉｃ２６３（ＡｌｌｏｙＡ）を用いた場合だけでなく、他種類のＮｉ基溶融合金粉末を用いた場合においても、Ｎｉｍｏｎｉｃ２６３（ＡｌｌｏｙＡ）を用いた場合と同様に、拡散熱処理後の固相線温度の計算値のプロットにより、任意の配合比率における固相線温度を高精度に推定可能な近似曲線を得ることができる。
【００５０】
以上説明した、拡散ろう付け用の補修材に配合するＮｉ基材料の配合比率決定方法によれば、熱力学計算により算出された拡散熱処理後の固相線温度を、上記した式（２）による算出値をパラメータ（横軸）としてプロットして近似曲線を得ることで、配合比率を変えて補修材自体の固相線温度の実測を行わなくても、任意の配合比率における固相線温度を、高い精度で推定することができる。すなわち、所望の拡散熱処理後の固相線温度を得られる配合比率を、補修材自体の拡散熱処理後の固相線温度の実測を行うことなく、容易に決定することができる。
【００５１】
（拡散ろう付け補修）
上記のようにして、Ｎｉ基溶融合金粉末とＮｉ基非溶融合金粉末との配合比率を決定した拡散ろう付け用の補修材を用いて、ガスタービンの高温部品やＣＯ２タービンの高温部品の拡散ろう付け補修を行うことができる。
【００５２】
図４及び図５は、実施の形態に係る拡散ろう付け用の補修材を用いて、ガスタービンのトラジションピース１の損傷を補修する工程を説明する図であり、各工程におけるトラジションピースの断面の一部を示している。
【００５３】
以下の説明においては、上記した実施形態に係るＮｉ基材料の配合比率決定方法により、Ｎｉ基溶融合金粉末とＮｉ基非溶融合金粉末の配合比率を決定した拡散ろう付け用の補修材を、ガスタービンのトランジションピースの補修に適用する場合を例に説明する。なお、当該補修材は、例えば、ガスタービンの動翼、静翼、燃焼器等の高温部品や、ＣＯ２タービンの高温部品等の、他の高温部品の拡散ろう付け補修に適用することもできる。また、以下の説明では、当該補修材を、トラジションピース１のき裂の補修に適用する場合を例に説明するが、当該補修材は、き裂の補修に限られず、例えば、高温酸化による減肉等の損傷の補修に適用することも可能である。
【００５４】
まず、図４に示すように、き裂部２を有するトラジションピース１の基材３の表面に、有機溶剤を塗布した後、き裂部２を覆うように、補修シート４を貼着する。
【００５５】
補修シート４は、上記した実施形態に係る配合比率決定方法により決定された配合比率により、Ｎｉ基溶融合金粉末及びＮｉ基非溶融合金粉末を配合してなる補修材に、有機物系のバインダーを配合し、シート状に形成したものである。
【００５６】
次いで、補修シート４が貼着されたトラジションピース１を、大気中に放置して自然乾燥した後、真空熱処理炉内に設置して、拡散熱処理を施す。
【００５７】
拡散熱処理の条件は、１０００〜１２００℃の範囲で、２０〜６０分間保持して行うことができる。
【００５８】
この拡散熱処理によって、補修シート４に含まれる補修材のうち、Ｎｉ基溶融合金粉末が溶融する。そして、図５に示すように、き裂部２内部に、溶融したＮｉ基溶融合金粉末とともに、Ｎｉ基非溶融合金粉末が導入され、補修部５が形成される。さらに、この拡散熱処理により、Ｎｉ基溶融合金粉末に含まれる、融点の低い金属成分の一部は、この拡散熱処理により、トラジションピース１の基材３側に拡散する。このため、補修後のトラジションピース１が、拡散熱処理温度と同程度の温度環境で使用された場合でも、融点の低い金属成分が溶融することなく、安定した動作状態を得ることができる。
【００５９】
次いで、補修部５が形成されたトラジションピース１を、１１５０℃で溶体化処理する。溶体化処理の処理時間は、特に限定されないが、２０〜６０分間保持して行うことが好ましい。
【００６０】
なお、溶体化処理の処理温度と拡散熱処理の処理温度とを、同じ処理温度に設定して行うことも可能である。この場合には、拡散熱処理と溶体化処理とを、処理温度を変更することなく、連続的に行うことができるため、作業工程を簡素化できるため好ましい。
【００６１】
実施形態に係る拡散ろう付け用補修材によれば、上記した実施形態に係るＮｉ基材料の配合比率決定方法により決定された配合比率で、Ｎｉ基溶融合金粉末とＮｉ基非溶融合金粉末とを配合してなるので、固相線温度が所望の温度範囲に調整されており、補修対象物の熱特性に応じた、信頼性の高い拡散ろう付け処理を行うことが可能である。
【００６２】
（引張強度の評価）
ここでは、Ｎｉ−１５Ｃｒ−３Ｂ合金（Ｎｉ基溶融合金粉末）とＮｉｍｏｎｉｃ２６３（Ｎｉ基非溶融合金粉末）とを配合してなる補修材を用いて、引張強度の評価を行った。ここでは、１１２０℃の固相線温度が得られる配合比率を、図３に示す近似曲線に基づいて決定した。この配合比率に基づいて、Ｎｉ−１５Ｃｒ−３Ｂ合金（Ｎｉ基溶融合金粉末）とＮｉｍｏｎｉｃ２６３（Ｎｉ基非溶融合金粉末）とを配合し、補修材を作製した。この補修材を用いて、Ｎｉｍｏｎｉｃ２６３（Ｎｉ基超合金）からなるガスタービンのトラジションピース１のき裂部２の拡散ろう付け補修を行い、補修部５の引張強さの評価を行った。
【００６３】
図３に示す近似曲線から、拡散熱処理後の固相線温度が１１７０℃のときの、上記式（２）による算出値Ｃ２（０．０１）が決まる。この算出値により導出される、Ｎｉ−１５Ｃｒ−３Ｂ合金（Ｎｉ基溶融合金粉末）とＮｉｍｏｎｉｃ２６３（Ｎｉ基非溶融合金粉末）の配合比率は、Ｎｉ−１５Ｃｒ−３Ｂ合金（Ｎｉ基溶融合金粉末）が１９．１％、Ｎｉｍｏｎｉｃ２６３（Ｎｉ基非溶融合金粉末）が８０．９％である。
【００６４】
まず、き裂部２を有するトラジションピース１の基材３の表面に有機溶剤を塗布した後、き裂部２を覆うように、補修シート４を貼着した。
【００６５】
次いで、補修シート４が貼着されたトラジションピース１を、大気中で自然乾燥した後、真空熱処理炉内に設置し、１１５０℃で１時間保持して、拡散熱処理（溶体化処理）を施した。なお、本実施形態では、拡散熱処理と溶体化処理の処理温度を同一温度に設定し、これらの処理を同時に行った。
【００６６】
拡散熱処理後、補修部の健全性を確認するため、補修部の引張強さの評価を行った。具体的には、拡散ろう付け補修後のトラジションピースの補修部５の一部を切り出して、試験片を採取し、引張強度試験を行った。評価結果を図６に示す。
【００６７】
引張強度試験は、試験片に対して、温度が８００℃の条件で、ＪＩＳ  Ｚ  ２２４１（金属材料引張試験方法）に準じて引張強度試験を行い、引張強さを測定した。
【００６８】
図６には、使用されていない新品のトラジションピースについての、引張強度試験の評価結果も併せて示している。
【００６９】
図６に示すように、補修されたトラジションピース１の引張強度は、新品のトラジションピースの引張強度と同等の値を示しており、補修部の健全性が確認された。
【００７０】
以上説明した実施形態によれば、拡散ろう付け用の補修材に配合する、Ｎｉ基溶融合金粉末とＮｉ基非溶融合金粉末との配合比率を簡易に決定することが可能となる。
【００７１】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００７２】
１…トラジションピース、２…き裂部、３…基材、４…補修シート、５…補修部。
【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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