(57)【要約】本発明は、ガスタービン用の改良型構成部品（１１０）を得るための製造方法を提供する。本製造方法は、粉末の均質／不均質な分散状態での粉末焼結又は粉末冶金を含む少なくとも１つの工程を含む。本発明はまた、この方法で得られた改良型構成部品に関する。粉末が金属及び非金属である。また、粉末の分散が、好適に指定した領域内に粉末の好適な濃度をもたらすような所定の方法で実行される。
2006510836.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガスタービン用の改良型高性能構成部品（１１０）を得るための製造方法であって、
粉末の均質／不均質な分散状態での粉末焼結又は粉末冶金を含む少なくとも１つの工程を含む、
ことを特徴とする製造方法。
【請求項２】
前記粉末が金属及び非金属であることを特徴とする、請求項１記載の製造方法。
【請求項３】
前記粉末の分散が、好適に指定した領域内に該粉末の好適な濃度をもたらすような所定の方法で実行されることを特徴とする、請求項１記載の製造方法。
【請求項４】
前記粉末の分散が、微細融合又は機械加工によって生成された内側本体（１２）との接合面及び結合を形成する領域（１６）の金属表面への完全な固定をもたらすような所定の方法で実行されることを特徴とする、請求項１記載の製造方法。
【請求項５】
前記粉末の分散が、前記構成部品の異なる個所に異なる化学的／物理的特性を生成する該粉末の好適なバランシング及び分散状態になるように実行されることを特徴とする、請求項１記載の製造方法。
【請求項６】
ガスタービン用の改良型高性能構成部品であって、
粉末の均質／不均質な分散状態での粉末焼結又は粉末冶金を含む少なくとも１つの工程によって得られる、
ことを特徴とする改良型高性能構成部品（１１０）。
【請求項７】
前記粉末の分布が、高温ガスに対する最大の耐熱性及び耐性をもたらすことを特徴とする、請求項６記載の改良型高性能構成部品（１１０）。
【請求項８】
前記粉末の分布が、微細融合又は機械加工によって生成された内側本体（１２）との接合面及び結合を形成する領域（１６）の金属表面への完全な固定をもたらすことを特徴とする、請求項６記載の改良型高性能構成部品（１１０）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ガスタービン用の改良型の構成部品を得るための製造方法に関する。本発明はまた、それにより得られたガスタービン用の改良型の構成部品に関する。
【背景技術】
【０００２】
公知のように、ガスタービンは、圧縮機と単段又は多段タービンとから構成された機械であり、これら構成部品は回転シャフトによって互いに結合され、また圧縮機とタービンとの間に燃焼室が設けられる。
【０００３】
外部環境からの空気は、該空気を加圧するために圧縮機に供給される。
【０００４】
加圧された空気は、収束部分で終る一連の予混合室を通って流れ、予混合室の各々内で、噴射器により燃料が供給され、燃料は空気と混合されて、燃焼されることになる空気／燃料混合気を形成する。
【０００５】
燃料は燃焼室内に導入され、好適な点火栓によって点火されて、ガスの温度及び圧力、従ってエンタルピーの上昇を引き起こすことを目的とする燃焼を生じる
同時に、圧縮機は加圧空気を供給し、加圧空気は、バーナと燃焼室のライニングとの両方を通って流れるようにされて、該加圧空気が燃焼に燃料供給するのに使用可能になるようにする。
【０００６】
その後、高温及び高圧ガスは、好適なダクトによってタービンの異なる段に到達し、タービンがガスのエンタルピーをユーザが使用可能な機械的エネルギーに変換する。
【０００７】
所定のガスタービンから最大の効率を得るために、ガスの温度は可能な限り高くなければならないことが知られているが、しかしながら、タービンの使用時に到達することができる最高温度は、用いる材料の強度によって制限されることもまた知られている。
【０００８】
事実、圧縮比及び燃焼温度の上昇は、それが単一又は複合タイプであろうと、ガスタービンサイクルの性能特性に対して相乗効果を有し、製造者は、彼等の市場での競争力がこれに関して進歩する能力に応じて決まることを知っている。
【０００９】
これら２つのパラメータは、経済的利点のために機械の設計時に用いることになる技術及び材料に関して明確に定義されなければならない。
【００１０】
当技術分野の現状によると、例えばガスタービンの第１の膨張段のステータブレードは、常に冷却手段と共に用いる状態で一般的にニッケル又はコバルト基超合金の微細融合によって作られることが想定される。
【００１１】
以下の段もまた、少なくとも最大約８００℃の温度で優れた耐酸化性及び妥当な機械特性を有する全てがコバルト又はニッケル系材料の超合金の微細融合によって作られ、従って、温度がより高い場合には好適な冷却が必要となる。
【００１２】
生じる温度の観点から、高温状態におけるこれら超合金の耐酸化性及び腐食強度は、冷却空気のフィルムによる表面の冷却及び遮蔽が想定されない場合には、明らかに不適切なものとなる。
【００１３】
冷却法は、それがいかに高機能であろうとも、熱及び耐酸化障壁の施工によって金属表面を保護する方法が導入されていない場合には、それにもかかわらず構成部品の適正な持続時間をもはや保証できないことになる。
【００１４】
現在、ますます高機能になったブレード用基体材料を使用するのではなく、現在のプラチナ、クロム及びアルミニウムのライニングに比べてますます最適な性能をもたらす熱及び耐食性障壁、一般的には皮膜の開発によって、現行の性能特性を高めることがいまや求められている。
【００１５】
しかしながら、熱障壁の開発はまた、製造及び施工方法に関してその限界に達している。
【００１６】
基本的に、産業用ガスタービンの高い燃焼温度での使用の間に、均質な金属及び非金属材料で製造したガスタービンの構成部品は、高温熱機械的応力に対する耐性が低いことに注目されたい。
【００１７】
従って、これらの構成部品が組込まれた機械の持続時間、信頼性、工業的実現性及び性能に関して許容可能な性能特性を達成するためには、材料の設計及び選択時にある程度妥協することが必要になる。
【００１８】
この結果はまた、用いる金属構成部品の酸化を制限するのに適した冷却流の開発を困難にすることにもなる。
【００１９】
実際に、必要とされるますます高くなる効率レベルにより、サイクル温度が上昇することになり、この高いサイクル温度は、高温にさらされる構成部品いわゆる高温構成部品の耐用年数の増大及び／又は維持の観点から従来の構造的解決法を不適切なものにする。
【特許文献１】特開２００２−５０２４６２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２０】
従って、本発明の目的は、上述の欠点を克服することであり、具体的には、ますます高くなる温度に耐えるようにするガスタービン用の高性能構成部品を得るための製造方法を提示することである。
【００２１】
本発明の別の目的は、当技術分野で公知の構成部品では良好に達成することができなかった非常に高い圧縮比を実現することを可能にするガスタービン用の改良型構成部品を提供することである。
【００２２】
本発明の別の目的は、比較的制限した費用で、特に信頼性があるガスタービン用の改良型構成部品を得るための製造方法を提示することである。
【課題を解決するための手段】
【００２３】
本発明によるこれらの及び他の目的は、請求項１に記載したような、ガスタービン用の改良型構成部品を得るための製造方法を提示することによって達成される。請求項６は、ガスタービン用のこれらの改良型構成部品が如何にして得られるかを明示する。本発明の更なる特徴は、残りの請求項に記載している。
【００２４】
本発明による、ガスタービン用の改良型構成部品を得るための製造方法、及びそれにより得られた構成部品の特色のある特徴及び利点は、添付の概略図を参照しながら、非限定的な実施例として示した以下の説明から、より明瞭かつ明確になるであろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
最初に図２を参照すると、この図は、全体を符号１０で示した、従来技術により得られたガスタービン用の構成部品の一部を示す。
【００２６】
構成部品１０は、微細融合又は機械加工によって得られた内側金属本体１２を含む。一般的に均質セラミック材料で作られた外側保護体１４が、内側金属本体の上部に付加される。接合面及び結合領域１６が、内側本体１２と外側体１４との間に形成される。
【００２７】
図１に示した本発明による実施例には、本発明の製造方法により得られたガスタービン用の改良型構成部品１１０の一部を示す。
【００２８】
改良型構成部品１１０は、粉末の均質／不均質な分散状態での金属及び非金属の粉末焼結又は粉末冶金を含む少なくとも１つの工程によって作られる。
【００２９】
この粉末の分散又は拡散は、高耐熱性非金属粉末の好適な濃度を有する表面が非常に高温の気体流に曝される状態になるように所定の方法で実行される。
【００３０】
さらに、この所定の方法で実行した粉末の拡散により、微細融合によって生成された内側本体との接合面を形成する領域内での金属表面に対する完全な固定が可能になる。
【００３１】
濃厚成分粉末の生成及び分布の間に焼結成形体の幾何学形状内において粉末を好適なバランシング及び拡散状態になるようにすることにより、焼結成形体の組成は、設計段階時に定めた機能仕様によって決められた相対的変動を有する状態で異なる個所での異なる化学的／物理的特性をもたらす。
【００３２】
従って、この製造法の結果として、焼結構成部品の最適な強度を有する状態での最適な引張及び熱応力分布を得ることができ、それによって構成部品の耐用年数を最大にすることが可能になる。
【００３３】
本発明が、必要に応じて様々な種類の皮膜を有する状態の等方性及び均質な材料で作られた構成部品から、異なる点でその連続的に変化する異なる特性を有する焼結粉末構成部品への技術的飛躍をもたらすことは、上の記述から明らかである。これは、もはや均一ではなく、構成部品の様々な領域の要求により連続的に可変でありかつ好適に較正した組成によるものである。
【００３４】
粉末の好適な分布により、例えば構成部品の微細融合領域との接合面での結合性を向上させると共に高温ガスに対する最大の耐熱性を有する構成部品が得られ、このようにして、焼結成形体は、単に構成部品の皮膜となるだけでなく、その一体形部分を形成する。
【００３５】
本発明の主要な成果は、均質／不均質の分散状態での金属及び非金属粉末の混合物の焼結によって得られた、耐高温性の材料で作られたインサートを製造する堅牢な設計を達成することを可能にすることである。
【００３６】
上記の記載は、本発明によるガスタービン用の改良型高性能構成部品を得るための製造方法及びそれにより得られた構成部品の特色のある特徴と共にそれにより生じる利点を明らかに示している。
【００３７】
ここで、上述の利点をより正確にかつ明確にするために、以下の最終的な考察及び解説を付記する。
【００３８】
まず、本発明によるガスタービン用の改良型高性能構成部品を得るための製造方法では、非常に高い温度に対して耐性がある構成部品を得ることが可能であることを指摘しておく。
【００３９】
このようにして、当技術分野で公知の構成部品では経済的に得ることができない種類の、ガスタービンの非常に高い圧縮比が達成されと同時に、比較的安い費用で非常に信頼性がある部品を使用可能にすることを確実なものにする。
【００４０】
最後に、このように着想した、ガスタービン用の改良型高性能構成部品を得るための製造方法及び得られた構成部品は、全てが本発明の技術的範囲内にある修正及び変更を加えることができ、さらに全ての細部は、技術的に均等な要素で置き換えることができることは明らかである。実際に、用いる材料並びに形状及び寸法は、技術的要求に従った任意の性質のものとすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明の製造方法により得られた、ガスタービン用の改良型構成部品の図。
【図２】従来技術により得られた図１と同じ構成部品の図。
【符号の説明】
【００４２】
１０  従来技術の構成部品
１２  内側金属本体
１４  外側保護体
１６  接合面
１１０  改良型の構成部品
【図１】
2006510836.tif 000003
【図２】
2006510836.tif 000004
【国際調査報告】
2006510836.tif 000005
2006510836.tif 000006