(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱及び圧力を加えることにより製品を製造する方法において、
（ａ）第一の端部及び第二の端部を有するコネクタであって、第一の端部が第二の端部よりも小さい断面積を有し、また、該コネクタを貫通して第一の端部から第二の端部まで伸びる穴を有する前記コネクタの第二の端部を、密封した組立体に溶接により接続するステップと、
（ｂ）管をコネクタの第一の端部に、溶接により接続するステップと、
（ｃ）密封した組立体の内部を管を介して排気するステッブと、
（ｄ）管を少なくとも１つのシールにて密封するステップと、
（ｅ）熱及び圧力を密封した組立体に加えるステップとを備える、熱及び圧力を加えることにより製品を製造する方法。
【請求項２】
請求項１に記載の方法において、ステップ（ａ）は、少なくとも２つの金属構成要素を互いに対し積重ね体となるように組み立てて、面が合わさり接触するようにするステップと、管を接続すべき箇所である開口を除いて、少なくとも２つの金属構成要素の端縁を互いに密封して密封した組立体を形成するステップを備え、ステップ（ｅ）は、熱及び圧力を加えて少なくとも２つの金属構成要素を互いに拡散接合して一体的な構造体を形成するステップを備える、方法。
【請求項３】
請求項１に記載の方法において、ステップ（ａ）は、第一の金属構成要素を形成するステップと、第二の金属構成要素を形成するステップと、少なくとも１つの繊維を備える少なくとも１つの繊維予成形体を形成するステップと、少なくとも１つの繊維及びフィラー金属を第一の金属構成要素と第二の金属構成要素との間に配置するステップと、第一の金属構成要素を第二の金属構成要素に対し密封するステップとを備え、ステップ（ｅ）は、熱及び圧力を加えて少なくとも１つの繊維及びフィラー金属を圧密化し且つ、フィラー金属、第一の金属構成要素及び第二の金属構成要素を拡散接合して単一物の複合材構成要素を形成するステップを備える、方法。
【請求項４】
請求項３に記載の方法において、ステップ（ａ）は、第一の金属構成要素に溝を形成するステップと、少なくとも１つの繊維及びフィラー金属を第一の金属構成要素の溝内に配置するステップと、第二の金属構成要素を第一の金属構成要素の溝内に配置するステップとを備える、方法。
【請求項５】
請求項４に記載の方法において、ステップ（ａ）は、第二の金属構成要素に突起を形成するステップと、第二の金属構成要素の突起を第一の金属構成要素の溝内に配置するステップとを備える、方法。
【請求項６】
請求項４又は５に記載の方法において、方法のステップ（ａ）は、第一の金属構成要素の面に周方向に伸びる溝を形成するステップと、少なくとも１つの周方向に伸びる繊維及びフィラー金属を第一の金属構成要素の周方向に伸びる溝内に配置するステップと、第二の金属構成要素を第一の金属構成要素の溝内に配置するステップとを備える、方法。
【請求項７】
請求項４ないし６の何れかの項に記載の方法において、少なくとも１つの繊維は、炭化ケイ素繊維、窒化ケイ素繊維、ホウ素繊維又はアルミナ繊維である、方法。
【請求項８】
請求項４ないし７の何れかの項に記載の方法において、繊維は金属被覆した繊維である、方法。
【請求項９】
請求項８に記載の方法において、金属被覆した繊維は、チタン被覆した繊維、アルミニウム化チタン被覆した繊維又はチタン合金被覆した繊維である、方法。
【請求項１０】
請求項９に記載の方法において、周方向に伸びる繊維は繊維予成形体である、方法。
【請求項１１】
請求項１０に記載の方法において、繊維予成形体は、少なくとも１つの繊維を成形機に巻いてら旋状の繊維予成形体を形成することにより形成される、方法。
【請求項１２】
請求項４ないし１１の何れかの項に記載の方法において、フィラー金属は少なくとも１つの金属線を備える、方法。
【請求項１３】
請求項１２に記載の方法において、金属線は線予成形体である、方法。
【請求項１４】
請求項１３に記載の方法において、線予成形体は、少なくとも１つの金属線を成形機に巻いてら旋状の線予成形体を形成することにより形成される、方法。
【請求項１５】
請求項１３又は１４に記載の方法において、少なくとも１つの金属線は、チタン線、アルミニウム化チタン被覆した線又はチタン合金線である、方法。
【請求項１６】
請求項１ないし１５の何れかの項に記載の方法において、コネクタの第一の端部は、管の外面を受け入れ得るように大きい断面積の穴部分を有する、方法。
【請求項１７】
請求項１ないし１５の何れかの項に記載の方法において、コネクタの第一の端部は、管の内面を受け入れる、方法。
【請求項１８】
請求項１ないし１７の何れかの項に記載の方法において、コネクタは、第一の端部から第二の端部までテーパーが付けられる、方法。
【請求項１９】
請求項１８に記載の方法において、コネクタは、第一の端部から第二の端部まで滑らかにテーパーが付けられる、方法。
【請求項２０】
請求項１ないし１９の何れかの項に記載の方法において、コネクタは、円形の断面である、方法。
【請求項２１】
請求項１ないし２０の何れかの項に記載の方法において、穴は、円形の断面である、方法。
【請求項２２】
請求項１ないし２１の何れかの項に記載の方法において、管は、円形の断面である方法。
【請求項２３】
請求項１ないし２２の何れかの項に記載の方法において、コネクタの第二の端部は、第二の端部の他の部分よりも小さい断面積部分を有し、該小さい断面積部分は、密封した組立体の開口内に伸びる、方法。
【請求項２４】
請求項１ないし２３の何れかの項に記載の方法において、コネクタは、少なくとも２つの金属構成要素よりも軟らかい材料を備える、方法。
【請求項２５】
請求項２ないし１５の何れかの項に記載の方法において、少なくとも２つの金属構成要素の端縁の密封は、該少なくとも２つの金属構成要素の端縁を互いに溶接することによるものとする、方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、熱及び圧力を加えることにより製品を製造する方法に関する。本発明は、剛性な取り付け箇所に接続された管により排気された密封組立体を使用して製品を製造する方法に関する。本発明は、繊維強化金属マトリックス複合材製品を製造する方法に関し、また、本発明は、特に、例えば、繊維強化金属マトリックスリング及び繊維強化金属マトリックス複合材円板のような、繊維強化金属マトリックス複合材ロータを製造する方法に関する。本発明は、翼を有するコンプレッサ、又はタービン、ロータのような、ガスタービンエンジンにて使用するのに適した繊維強化金属マトリックス複合材円板及び繊維強化金属マトリックス複合材リングに特に関する。
【背景技術】
【０００２】
欧州特許明細書ＥＰ０８３１１５４Ｂ１号に開示されたような、繊維強化金属マトリックス製品の１つの既知の製造方法において、複数の金属被覆した繊維が金属リングの環状溝内に配置され、金属リングは、金属被覆した繊維の頂部に配置される。金属被覆した繊維の各々は、平面内でら旋状に巻かれ、また、金属被覆した繊維のら旋体は、金属リングの環状溝内に積み重ねられる。金属リングは、組立体を圧密化し且つ、金属リング及び金属被覆した繊維ら旋体を互いに拡散接合し得るように優勢的に軸方向に加圧されて一体的な構造体を形成する。
【０００３】
欧州特許出願明細書ＥＰ１２８８３２４Ａ２号に開示されたような、繊維強化金属マトリックス複合材製品の更に既知の製造方法において、欧州特許明細書ＥＰ０８３１１５４Ｂ１号に記載された構成は、金属被覆した繊維と共に金属リングの環状溝内に金属線を介在させることで形態変更されている。金属線の各々は、平面内でら旋状に巻かれ、金属線のら旋体は、金属被覆した繊維ら旋体と共に、金属リングの環状溝内に積み重ねられる。
【０００４】
これらの繊維強化金属マトリックス複合材を製造する方法において、金属リング及び金属被覆した繊維ら旋体又は金属被覆した繊維ら旋体及び金属線ら旋体の組立体は、拡散接合及び圧密化過程の前に、金属リングの円周及び接続部にて密封されて、密封した組立体を形成する。密封した組立体は、少なくとも１つの管を介して排気され、また、該少なくとも１つの管は、拡散接合及び圧密化過程の前に、密封される。
【０００５】
これらの公知の拡散接合及び圧密化方法において、金属リングの間に満足し得る拡散接合状態が形成され、また、その後に、拡散過程の間に、加熱され且つ互いに加圧されたとき、密封した組立体内に真空圧が維持されることを保証するため、密封した組立体内に真空圧が存在することが必須である。
【０００６】
しかし、拡散接合過程の間に加えられた熱及び圧力により少なくとも１つの管は潰れ／動く一方、金属リングは比較的大形で且つ剛性であり、また、少なくとも１つの管の取り付け箇所にて動かず／動くことができないため、この過程を使用するとき問題がある。この金属リングに対し少なくとも１つの管が潰れ／動く結果、少なくとも１つの管は破損／破裂し、又は、少なくとも１つの管を金属リングに取り付ける箇所にて破損する可能性がある。少なくとも１つの管を金属リングに取り付ける箇所は、通常、溶接シールを備えており、該溶接シールも拡散接合の間、破損する可能性がある。該少なくとも１つの管が破損し又は溶接シールが破損する結果、密封した組立体内の真空圧が失われ、従って、密封した組立体の拡散接合及び圧密化が失敗することになる。その結果、高価なサブ構成要素となることのできる金属リング及び（又は）金属被覆した繊維ら旋体はスクラップとなる。
【０００７】
欧州特許明細書ＥＰ０９０８２６３Ｂ１号には、管が密封した組立体の開口に対し角度が付けられて、拡散接合する間に管が破損するの可能性を軽減するようにした、拡散接合により１つの製品を製造する方法が開示されている。
【０００８】
しかし、この仕組みでも、管は密封した組立体に対するその取り付け箇所、すなわち溶接部にて動くことが依然としてあり得るため、問題点を完全に解決するものではない。
従って、本発明は、拡散接合により１つの製品を製造する新規な方法を提供しようとするものである。
【０００９】
従って、本発明は、熱及び圧力を加えることにより製品を製造する方法であって、
（ａ）第一の端部及び第二の端部を有するコネクタであって、第一の端部が第二の端部よりも小さい断面積を有し、また、該コネクタを貫通して第一の端部から第二の端部まで伸びる穴を有する上記コネクタを密封した組立体に接続するステップと、コネクタの第二の端部を密封した組立体に接続するステップと、
（ｂ）管をコネクタの第一の端部に接続するステップと、
（ｃ）密封した組立体の内部を管を介して排気するステッブと、
（ｄ）管を少なくとも１つのシールにて密封するステップと、
（ｅ）熱及び圧力を密封した組立体に加えるステップとを備える、製造方法を提供するものである。
【００１０】
ステップ（ａ）は、少なくとも２つの金属構成要素を互いに対し積重ね体となるように組み立てて、面が合わさり接触するようにするステップと、管を接続すべき箇所である開口を除いて、少なくとも２つの金属構成要素の端縁を互いに密封して密封した組立体を形成するステップを備えることができ、また、ステップ（ｅ）は、熱及び圧力を加えて少なくとも２つの金属構成要素を互いに拡散接合して一体的な構造体を形成するステップを備えるものとする。
【００１１】
好ましくは、ステップ（ａ）は、第一の金属構成要素を形成するステップと、第二の金属構成要素を形成するステップと、少なくとも１つの繊維を備える少なくとも１つの繊維予成形体を形成するステップと、少なくとも１つの繊維及びフィラー金属を第一の金属構成要素と第二の金属構成要素との間に配置するステップと、第一の金属構成要素を第二の金属構成要素に対し密封するステップとを備え、ステップ（ｅ）は、熱及び圧力を加えて少なくとも１つの繊維及びフィラー金属を圧密化し且つ、フィラー金属、第一の金属構成要素及び第二の金属構成要素を拡散接合して単一物の複合材構成要素を形成するステップを備えるものとする。
【００１２】
好ましくは、ステップ（ａ）は、第一の金属構成要素に溝を形成するステップと、少なくとも１つの繊維及びフィラー金属を第一の金属構成要素の溝内に配置するステップと、第二の金属構成要素を第一の金属構成要素の溝内に配置するステップとを備えるものとする。
【００１３】
好ましくは、ステップ（ａ）は、第二の金属構成要素に突起を形成するステップと、第二の金属構成要素の突起を第一の金属構成要素の溝内に配置するステップとを備えるものとする。
【００１４】
好ましくは、ステップ（ａ）は、第一の金属構成要素の面に周方向に伸びる溝を形成するステップと、少なくとも１つの周方向に伸びる繊維及びフィラー金属を第一の金属構成要素の周方向に伸びる溝内に配置するステップと、第二の金属構成要素を第一の金属構成要素の溝内に配置するステップとを備えるものとする。
【００１５】
好ましくは、少なくとも１つの繊維は、炭化ケイ素繊維、窒化ケイ素繊維、ホウ素繊維又はアルミナ繊維であるものとする。
好ましくは、繊維は金属被覆した繊維とする。
【００１６】
好ましくは、金属被覆した繊維は、チタン被覆した繊維、アルミニウム化チタン被覆した繊維又はチタン合金被覆した繊維であるものとする。
好ましくは、周方向に伸びる繊維が繊維予成形体であるものとする。
【００１７】
好ましくは、繊維予成形体は、少なくとも１つの繊維を成形機に巻いてら旋状の繊維予成形体を形成することにより形成されるものとする。
好ましくは、フィラー金属は少なくとも１つの金属線を備えるものとする。
【００１８】
好ましくは、金属線は、線予成形体であるものとする。
好ましくは、線予成形体は、少なくとも１つの金属線を成形機に巻いてら旋状の線予成形体を形成することにより形成されるものとする。
【００１９】
好ましくは、少なくとも１つの金属線は、チタン線、アルミニウム化チタン被覆した線又はチタン合金線であるものとする。
コネクタの第一の端部は、管の外面を受け入れ得るように大きい断面積の穴部分を有することができる。
【００２０】
これと代替的に、コネクタの第一の端部は、管の内面を受け入れる。
好ましくは、コネクタは、第一の端部から第二の端部までテーパーが付けられるものとする。好ましくは、コネクタは、第一の端部から第二の端部まで滑らかにテーパーが付けられるものとする。
【００２１】
好ましくは、コネクタは、円形の断面であるものである。
好ましくは、管は、円形の断面であるものである。
好ましくは、コネクタの第二の端部は、第二の端部の他の部分よりも小さい断面積部分を有し、その小さい断面積部分は、密封した組立体の開口内に伸びるものとする。
【００２２】
好ましくは、コネクタは、少なくとも２つの金属構成要素よりも軟らかい材料を備えるものとする。
好ましくは、少なくとも２つの金属構成要素の端縁の密封は、その少なくとも２つの金属構成要素の端縁を互いに溶接することによるものとする。
【００２３】
好ましくは、コネクタの第二の端部は、溶接により密封した組立体に接続されるものとする。
好ましくは、管は、溶接によりコネクタと第一の端部に接続されるものとする。
【００２４】
本発明は、管を密封した組立体に接続するコネクタであって、第一の端部及び第二の端部を備え、第一の端部が第二の端部よりも小さい断面積と、第一の端部から第二の端部まで伸びる穴とを有し、第一の端部が管を受け入れる手段を有し、第二の端部が密封した組立体に受け入れられる手段を有する、上記コネクタも提供するものである。
【００２５】
コネクタの第一の端部は、管の外面を受け入れ得るようにより大きい断面積の穴部分を有することができる。
これと代替的に、コネクタの第一の端部は、管の内面を受け入れるようにする。
【００２６】
好ましくは、コネクタは第一の端部から第二の端部までテーパーが付けられるものとする。
好ましくは、コネクタは、第一の端部から第二の端部まで滑らかにテーパーが付けられるものとする。
【００２７】
好ましくは、コネクタは、円形の断面であるものとする。
好ましくは、穴は、円形の断面であるものとする。
好ましくは、コネクタの第二の端部は、より小さい断面積部分を有し、その小さい断面積部分は、密封した組立体の開口内に伸びるものとする。
【００２８】
好ましくは、コネクタは、密封した組立体よりも軟らかい材料を備えるものとする。
本発明は、また、管を密封した組立体に接続する方法であって、第一の端部及び第二の端部を有するコネクタであって、第一の端部が第二の端部よりも小さい断面積を有し、また、該コネクタを貫通して第一の端部から第二の端部まで伸びる穴を有する上記コネクタを密封した組立体に接続するステップと、コネクタの第二の端部を密封した組立体に接続するステップと、管をコネクタの第一の端部に接続するステップとを備える方法も提供するものである。
【００２９】
コネクタの第一の端部は、管の外面を受け入れ得るように大きい断面積の穴部分を有することができる。
コネクタの第一の端部は、管の内面を受け入れることができる。
【００３０】
好ましくは、コネクタは、第一の端部から第二の端部までテーパーが付けられるものとする。
好ましくは、コネクタは、第一の端部から第二の端部まで滑らかにテーパーが付けられるものとする。
【００３１】
好ましくは、コネクタは、円形の断面であるものとする。好ましくは、穴は、円形の断面であるものとする。
好ましくは、コネクタの第二の端部は、より小さい断面積部分を有し、また、より小さい断面積部分は、密封した組立体の開口内に伸びるものとする。
【００３２】
好ましくは、コネクタは、密封した組立体よりも軟らかい材料を備えるものとする。
添付図面を参照して、本発明を単に一例として以下により詳細に説明する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３３】
一体のロータ翼を有する完成したセラミック繊維強化金属ロータ１０が図１に図示されている。該ロータ１０は、金属リング１２に埋め込まれた周方向に伸びる強化セラミック繊維１４の輪を有する金属リング１２を備えている。複数の中実な金属ロータ翼１６は金属リング１２にて周方向に隔てられて且つ、金属リング１２から半径方向外方に伸びており、また、該金属リング１２と一体である。
【００３４】
セラミック繊維強化金属ロータ１０は、複数の金属被覆したセラミック繊維を使用して製造される。セラミック繊維１４の各々は、例えば、物理的気相成長法、スパッタリング等のような任意の適宜な方法により金属マトリックス１８にて被覆されている。金属被覆した（１８）セラミック繊維１４をマンドレルの周りに巻いて図２及び図３に示したような環状又は円板形状の繊維予成形体２０を形成する。環状又は円板形状の繊維予成形体２０の各々は、このように、互いに当接するら旋体の隣接する巻線部と共にら旋状に配置された単一の金属被覆したセラミック繊維１４を備えている。接着剤２２が適宜な位置にて環状又は円板形状の繊維予成形体２０に施されて、ら旋体の巻線部を互いに保持する。接着剤は、圧密化する前に環状又は円板形状の繊維予成形体２０から完全に除去できるように選ばれる。接着剤は、例えば、ジクロロメタン中のポリメチル−メタアクリレート（ジクロロメタン中のパースペックス（Ｐｅｒｓｐｅｘ）（ＲＴＭ））とすることができる。
【００３５】
第一の金属リング又は金属円板３０は、形成され且つ、図４に示すように、軸方向に伸びる環状の溝３２が第一の金属リング３０の１つの半径方向に伸びて軸方向に面する面３４に機械加工される。環状溝３２は、矩形の断面を形成する直線状の平行な側部を有する。第二の金属リング又は金属円板３６は形成され、また、軸方向に伸びる環状突起３８が第二の金属リング又は金属円板３６から機械加工され、該環状突起が第二の金属リング又は金属円板３６の１つの半径方向に伸びて軸方向に面する面４０から伸びるようにする。第二の金属リング又は金属円板３６も機械加工されて第二の金属リング又は金属円板３６の面４０に２つの環状溝４２、４４を形成する。環状溝４２、４４は、環状突起３８の両側部にて半径方向に配置されており、また、環状溝４２、４４は、面４０から環状突起３８の基部まで半径方向にテーパーが付けられている。環状突起３８の半径方向内側及び外側寸法は、環状溝３２の半径方向内側及び外側寸法すなわち、直径と実質的に同一である。
【００３６】
環状繊維予成形体２０の１つ又はより多数が第一の金属リング３０の軸方向面３４の環状溝３２内に同軸状に配置されている。環状繊維予成形体２０の半径方向内側及び外側寸法すなわち、直径は、環状溝３２の半径方向内側及び外側寸法すなわち、直径と実質的に同一であり、環状溝３２を実質的に充填する一方にて、環状繊維の予成形体２０を環状溝３２内に装填することを許容する。十分な数の環状繊維の予成形体２０が環状溝３２内にて積み重ねられて環状溝３２を所定の程度まで部分的に充填する。
【００３７】
次に、面４０が第一の金属リング３０の面３４と対面するように第二の金属リング３６を配置し、また、第二の金属リング３６の環状突起３８が第一の金属リング３０の環状溝３２と整合するように第一及び第二の金属リング３０、３６の軸線を整合させる。次に、第二の金属リング３６を第一の金属リング３０に向けて押し、環状突起３８が環状溝３２に入り且つ、図５に示すように、第二の金属リング３６の面４０が第一の金属リング３０の面３４と当接する迄、更に押し込む。
【００３８】
第一の金属リング３０の面３４における半径方向内周及び外周は、第二の金属リング３６の面４０における半径方向内周及び外周に対して密封されて、密封組立体を形成する。この密封は、ＴＩＧ溶接、電子ビーム溶接、レーザ溶接又はその他の適宜な溶接法によって行い、図５に示すように、環状の内側溶接シール４６及び環状の外側溶接シール４８を形成するようにすることが好ましい。
【００３９】
次に、図６により明確に示すように、管５０をコネクタ５１を介して密封した組立体の開口４９に接続する。該コネクタ５１は、第一の端部５２及び第二の端部５３を備えており、また、第一の端部５２は、第二の端部５３よりも小さい断面積を有し、また、穴５４は、コネクタ５１を貫通して第一の端部５２から第二の端部５３まで伸びている。
【００４０】
コネクタ５１の第一の端部５２は、より大きい断面積の穴部分５５を有している。穴部分５５の断面積は、管５０の断面積と実質的に同一であり、このため、管５０の外面を穴部分５５内に受け入れることができる。コネクタ５１は、第一の端部５２から第二の端部５３までテーパーが付けられ、また、好ましくは、コネクタ５１は、第一の端部５２から第二の端部５３まで滑らかにテーパーが付けられるものとする。コネクタ５１は、円形の断面であり、穴５４は円形の断面であり、また管５０は、円形の断面である。コネクタ５１の第二の端部５３は、より小さい断面積部分５６を有している。該小さい断面積部分５６は、開口４９と実質的に同一の断面積を有しており、このため、小さい断面積部分５６を密封した組立体の開口４９内に挿入してコネクタ５１を第一及び第二の金属リング３０、３６に対し正確に配置することができる。コネクタ５１は、第一及び第二の金属リング３０、３６よりも軟らかい材料を備えている。
【００４１】
部分５６は開口４９内に挿入され、コネクタ５１の第二の端部５３の外面は溶接部５７により密封した組立体の第二の金属リング３６に密封される。管５０は穴部分５５内に挿入され、管５０の外面は、溶接部５８によりコネクタ５１の第一の端部５２に対し密封される。溶接部５７、５８は、ＴＩＧ溶接であることが好ましい。
【００４２】
密封組立体は、溝又はチャンバ４２、４４に接続された真空ポンプ及び管５０を使用して排気される。次に、接着剤２２を環状の繊維予成形体２０から除去し且つ、接着剤２２を密封組立体から除去できるように密封組立体を連続的に排気される間に、加熱する。
【００４３】
全ての接着剤２２が環状の繊維予成形体２０から除去され且つ、密封組立体の内部が排気された後、管５０を抵抗溶接を使用して１つ又はより多数の位置にて密封する。次に、密封組立体を加熱し且つ、圧力を密封組立体に加えて環状の繊維予成形体２０を軸方向に圧密化し且つ、第一の金属リング３０を第二の金属リング３６に拡散接合し、また、金属被覆した（１８）のセラミック繊維１４上の金属をその他の金属被覆した（１８）のセラミック繊維１４上の金属に、第一の金属リング３０に、及び第二の金属リング３６に拡散接合する。熱及び圧力を加える間、その圧力は、密封組立体に全方向から等しく作用し、また、これにより環状突起３８は軸方向に環状溝３２内に動いて、環状の繊維予成形体２０を圧密化する。
【００４４】
圧密化され且つ拡散接合されて形成されたセラミック繊維強化構成要素がセラミック繊維１４及び拡散接合領域６２を示す図８に示されている。更に、環状溝又はチャンバ４２、４４を設けることは、環状突起３８が圧密化過程の間に動くことを許容し、その結果、これを行う間、第二の金属リング３６であった面に凹所６３が形成されることになる。凹所６３は、圧密化が満足し得るように行われたことを示す。
【００４５】
圧密化及び拡散接合の後、製品を機械加工して最初に第一の金属リング３０であった部分の少なくとも一部分、第二の金属リング３６の少なくとも一部分及び拡散接合領域６２の少なくとも一部分を除去する。一例において、第二の金属リング３６の大部分及び拡散接合領域６２の大部分が除去される。
【００４６】
次に、例えば、図１に示すように、電子化学機械加工又はフライス削りによって製品を機械加工し、一体のコンプレッサ翼１６を形成するか又は製品を機械加工してコンプレッサ翼の根元を受け入れる１つ又はより多数のスロットを形成することができる。
【００４７】
これと代替的に、コンプレッサ翼は、製品に対し摩擦溶接、レーザ溶接、又は電子ビーム溶接してもよい。
本発明の有利な点は、例えば、熱間静水圧圧縮法のような拡散結合及び圧密化を行う間、コネクタ５１は漸進的に潰れるが、コネクタ５１と密封した組立体との間のシール溶接部５７は破断せず、また、コネクタ５１と管５０との間のシール、すなわち溶接部５８が破断しない点である。溶接部５７、５８は、コネクタ５１が第一の端部５２から第二の端部５３までテーパーが付けられているため、破断しない。コネクタ５１は、また柔軟な材料で出来ている。コネクタ５１は、比較的剛性な密封した組立体から潰れ可能な管５０まで徐々にテーパーが付けられており、このため、コネクタ５１の第二の端部５３は密封した組立体と合わさるように比較的剛性であり、コネクタ５１の第一の端部５２は管５０と合わさるように潰れ可能である。このように、溶接部５７、５８は、主として真空シールであり、構造的溶接部である必要はなく、例えば、溶接部５７、５８は、電子ビーム溶接部ではなくてＴＩＧ溶接部とすることができる。
【００４８】
図７に示したような１つの代替的なコネクタ５１Ａは、第一の端部５２Ａと、第二の端部５３Ａとを備えており、第一の端部５２Ａは第二の端部５３Ａよりも小さい断面積を有し、穴５４Ａは、コネクタ５１Ａを貫通して第一の端部５２Ａから第二の端部５３Ａまで伸びている。
【００４９】
コネクタ５１Ａの第一の端部５２Ａは、管５０Ａの内面を受け入れる。コネクタ５１Ａの第一の端部５２Ａの断面積は、管５０Ａの内面の断面積と実質的に同一である。コネクタ５１Ａは、第一の端部５２Ａから第二の端部５３Ａまでテーパーが付けられており、好ましくは、コネクタ５１Ａは、第一の端部５２Ａから第二の端部５３Ａまで滑らかにテーパーが付けられるものとする。コネクタ５１Ａは、円形の断面であり、穴５４Ａは円形の断面であり、また、管５０Ａは円形の断面である。コネクタ５１Ａの第二の端部５３Ａは、より小さい断面積部分５６Ａを有している。該小さい断面積部分５６Ａは、開口４９Ａと実質的に同一の断面積を有し、このため、小さい断面部分５６Ａを密封した組立体の開口４９Ａ内に挿入してコネクタ５１を第一及び第二の金属リング３０、３６に対して正確に配置することができる。コネクタ５１Ａは、第一及び第二の金属リング３０、３６よりも軟らかい材料を備えている。
【００５０】
部分５６Ａは開口４９内に挿入され、コネクタ５１Ａの第二の端部５３Ａの外面は、溶接部５７Ａにより密封した組立体の第二の金属リング３６に対し密封される。管５０Ａの内面は、第一の端部５２Ａの外面の上方を押して、管５０の外面は溶接部５８Ａによりコネクタ５１に対して密封される。溶接部５７Ａ、５８Ａは、ＴＩＧ溶接部であることが好ましい。
【００５１】
拡散接合及び圧密化を行う前に、組立体は抵抗溶接部により１つ又はより多数の位置にて密封される。コネクタ５１Ａは、管５０Ａ及びコネクタ５１Ａの第一の端部５２Ａを通じて半径方向に抵抗溶接により密封され、このことは、一次的真空圧シールを形成することになる。管５０Ａは、１つ又はより多数の抵抗溶接部により密封されて追加的な真空圧シールを提供する。コネクタ５１Ａを貫通するシールは、薄肉厚の大径管５０Ａの破断に起因して真空圧が失われる虞れを最小限にし、また、大径の管５０Ａは、拡散接合／圧密化の間、該管が潰れるのを許容し得るよう薄肉厚でなければならないことを認識すべきである。
【００５２】
コネクタ５１Ａは、コネクタ５１と同一の有利な効果を有し、更に、コネクタ５１Ａは、管５０Ａを一層良好に密封する効果を提供する。
コネクタ５１は、一般に、例えば、３ｍｍ穴及び１．５ｍｍの厚い肉厚の管のような小径の管に対し使用され、コネクタ５１Ａは一般に大径の薄肉厚の管に使用される。
【００５３】
強化繊維は、アルミナ、炭化ケイ素、窒化ケイ素、ホウ素又はその他の適宜な繊維を備えることができる。
強化繊維に於ける金属被覆は、チタン、アルミニウム化チタン、チタン合金、アルミニウム、アルミニウム合金、銅、銅合金、又は、拡散接合可能である任意のその他の適宜な金属、合金又は異種金属を備えることができる。
【００５４】
第一の金属リング及び第二の金属リングは、チタン、アルミニウム化チタン、チタン合金、アルミニウム、アルミニウム合金、銅、銅合金、又は拡散接合可能である任意のその他の適宜な金属又は合金又は異種金属を備えている。
【００５５】
ら旋状に巻いた金属被覆した繊維のみについて説明したが、本発明は、図８及び図９に示すように、ら旋状に巻いた金属被覆した（１８）セラミック繊維１４を備える繊維予成形体２０Ａ及びら旋状に巻いた金属線２６を備える線予成形体２４Ａを使用する場合にも適用可能である。図８及び図９において、繊維予成形体２０Ａの各々は、関係した線予成形体２４Ａと同一の平面に配置されているが、線予成形体２４Ａの各々は、より大きい直径である。予成形体２０Ａ及び予成形体２４Ａは、異なる平面に配置することができる。
【００５６】
更に、本発明は、ら旋状に巻いたセラミック繊維及び金属フォイル、ら旋状に巻いた繊維及び金属粉体、金属リボン内でヘリカル状に巻いた繊維、ら旋状に巻いた繊維及びら旋状に巻いた金属線又はその他の形態の金属フィラーを使用する場合にも適用可能である。
【００５７】
金属線は、チタン、アルミニウム化チタン、チタン合金、アルミニウム、アルミニウム合金、銅、銅合金又は、拡散接合可能である任意のその他の適宜な金属、合金又は異種金属を備えることができる。金属フォイル、金属リボン、金属粉体又はその他の金属フィラーは、チタン、アルミニウム化チタン、チタン合金、アルミニウム、アルミニウム合金、銅、銅合金又は、拡散接合可能である任意のその他の適宜な金属、合金又は異種金属を備えることができる。
【００５８】
例えば、チタン６重量％、アルミニウム４重量％  Ｖのようなチタン合金金属リングの例において、コネクタは、チタン合金よりも軟らかい商業的に純粋なチタンを備えることができる。
【００５９】
本発明は、第一の金属リングの面に周方向に伸びる溝と、第二の金属リングの面に周方向に伸びる突起とを提供する場合について説明したが、本発明は、リングの半径方向外面又は内面に周方向に伸びる溝を提供する場合にも等しく適用可能である。本発明はまた、繊維又は金属被覆した繊維が層として配置され、層が互いに積み重ねられた、一方向に伸びる複数の繊維又は金属被覆した繊維を使用する場合にも適用可能である。
【００６０】
本発明は、繊維が２つ又はより多数の金属構成要素間に配置される任意のその他の構成にも適用可能である。
本発明は、繊維強化金属マトリックス複合製品の製造に関して説明したが、本発明は、熱及び圧力が密封した組立体に加えられ、該密封した組立体が剛性な取り付け箇所にて接続された管によって排気されるその他の製造過程にも適用可能である。このように、本発明は、例えば、拡散接合した製品を製造する場合、拡散接合し且つ超塑性的に形成された製品を製造する場合、又は、例えば、粉体金属製品を圧密化するといった熱間静水圧法にて圧縮された製品を製造するといったその他の製造過程にも適用可能である。コネクタは、管を潰れ可能な真空バッグに接続するために使用することができ、この真空バッグ内には、金属構成要素、金属粉体等が拡散接合、融接、圧密化、熱間静水圧圧縮等のために配置される。管は、剛性な取り付け箇所にて真空バッグに接続されている。
【図面の簡単な説明】
【００６１】
【図１】本発明に従って製造された翼付きコンプレッサロータの長手方向、軸方向断面図である。
【図２】本発明の方法にて使用される繊維予成形体の平面図である。
【図３】図２に示した予成形体の断面図である。
【図４】第一及び第二の金属リングの間に配置された繊維予成形体組立体の長手方向、軸方向断面図である。
【図５】互いに溶接した後の、第一及び第二の金属リングの間に配置された繊維予成形体組立体の長手方向、軸方向断面図である。
【図６】図５に示したコネクタ及び管の拡大断面図である。
【図７】図５に示したものの１つの代替的なコネクタ及び管の拡大断面図である。
【図８】単一体の複合材製品を形成し得るように圧密化及び接合を行った後の、第一及び第二の金属リングの間に配置された繊維予成形体組立体の長手方向、軸方向断面図である。
【図９】本発明の１つの代替的な方法にて使用される繊維及び線予成形体の平面図である。
【図１０】図９に示した予成形体の断面図である。
【符号の説明】
【００６２】
１０    セラミック繊維強化金属ロータ
１２    金属リング
１４    金属被覆したセラミック繊維
１６    金属ロータ翼
１８    金属被覆
２０、２０Ａ    環状又は円板形状の繊維予成形体
２２    接着剤
２４Ａ    線予成形体
２６    金属線
３０    第一のリング又は金属円板
３２    環状の溝
３４    面
３６    第二の金属リング又は金属円板
３８    軸方向に伸びる環状突起
４０    面
４２、４４  環状溝／チャンバ
４６    環状の内側溶接シール
４８    環状の外側溶接シール
４９、４９Ａ    開口
５０、５０Ａ    管
５１、５１Ａ    コネクタ
５２、５２Ａ    コネクタの第一の端部
５３、５３Ａ    コネクタの第二の端部
５４、５４Ａ    穴
５５    より大きい断面積の穴部分
５６、５６Ａ    小さい断面積部分
５７、５７Ａ    溶接部
５８、５８Ａ    溶接部
６２    拡散接合領域
６３    凹所
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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