(57)【要約】  本発明は、タービンエンジンのチタンアルミナイドブレードを製造する方法であって、（Ｅ１）チタンアルミナイドインゴットを生産するステップと、（Ｅ２）１つのメインアーム、およびメインアームに対して略直角な少なくとも１つのサイドアームを有する断面を有するバーの形状を有する押出インゴットを得るように、１つのメインアームおよび少なくとも１つのサイドアームを有する金型の開口を通してインゴットを押し出すステップと、（Ｅ３）押出インゴットのセクションを得るように、押出インゴットを横切断するステップと、（Ｅ４）タービンエンジンブレードを得るように、押出インゴットの各セクションを鍛造するステップと、  を備える方法に関する。
2018528864.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
チタンアルミナイドで作られた、タービンエンジンブレード（４）を製造する方法であって、
（Ｅ１）チタンアルミナイドインゴット（１）を成形するステップと、
（Ｅ２）金型（５３）の開口（５２）を通してインゴット（１）を押し出すステップであって、開口（５２）は、主枝（２５）および主枝（２６）に対して略直角な少なくとも１つの側枝（２６）を有する断面を有するバーの形状を有する押出インゴット（２）を得るように、メインスロット（５５）、およびそれに対して略直角なメインスロット（５５）の末端のうちの１つから延在する少なくとも１つのサイドスロット（５６）を有する、ステップと、
（Ｅ３）押出インゴットのセクション（３）を得るように、押出インゴット（２）を横切断するステップと、
（Ｅ４）タービンエンジンブレード（４）を得るように、押出インゴットの各セクション（３）を鍛造するステップと、
を含み、製造方法は、
鍛造は、６００度から９５０度の間の温度の高温金型内で実行されることと、
インゴット（２）は粉末噴霧によって成形されることと、
製造方法は、押出（Ｅ２）の前にインゴット（１）のクラッディングステップ（Ｅ１‘）と、押出ステップ（Ｅ２）と鍛造ステップ（Ｅ４）との間にストリッピングステップ（Ｅ６）と、をさらに含むことを特徴とする、製造する方法。
【請求項２】
金型（５３）の開口（５２）が、主枝（２５）、およびそれに対して直角に、主枝（２５）の末端のうちの１つから延在する単一の側枝（２６）を有する断面を有するバーの形状の押出インゴット（２）を得るように、それに対して直角に、メインスロット（５５）の末端のうちの１つから延在する単一のサイドスロット（５６）を有する、請求項１に記載のタービンエンジンブレード（４）を製造する方法。
【請求項３】
金型（５３）の開口（５２）が、主枝（２５）、その一端から主枝（２５）に対して略直角に延在する第一側枝（２６）、およびその他端から主枝（２５）に対して略直角に延在する第二側枝（２７）を有する断面を有するバーの形状の押出インゴット（２）を得るように、それに対して略直角に、メインスロット（５５）の一端から延在する第一サイドスロット（５６）と、それに対して略直角にメインスロット（５５）の他端から延在する第二サイドスロット（５７）と、を有する、請求項１に記載のタービンエンジンブレード（４）を製造する方法。
【請求項４】
鍛造が外気中で実行される、請求項１から３のいずれか一項に記載のタービンエンジンブレード（４）を製造する方法。
【請求項５】
鍛造ステップの後に加工ステップをさらに含む、請求項１から４のいずれか一項に記載のタービンエンジンブレード（４）を製造する方法。
【請求項６】
請求項１から５のいずれか一項に記載の方法によって得られるタービンエンジンブレード（４）。
【請求項７】
請求項１から５のいずれか一項に記載の方法によって得られる少なくとも１つのタービンエンジンブレード（４）を備えるタービンエンジンロータ。
【請求項８】
請求項１から５のいずれか一項に記載の方法によって得られる少なくとも１つのタービンエンジンブレード（４）を備えるタービンエンジン。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、タービンエンジンのブレードを製造する方法の分野に関する。ビンエンジンロータブレードの製造に有利に適用されるが、整流器ブレードの製造にも適用可能である。
【背景技術】
【０００２】
従来、図１ａに示されるように、タービンエンジンの可動ブレード４は、ブレードの近位および遠位（すなわち、内側および外側）末端の間に、ブレードの主軸に沿って延在する翼３０を備える。その近位末端において、ブレード３０は、それによりタービンエンジンに、詳細にはタービンエンジンロータブレードの場合タービンエンジンのロータのディスクに取り付けられる、根元１０を備える。その遠位末端または自由端では、ブレード３０は、ヒール２０と称される横要素を備えることができる。いくつかの可動ブレード３０がロータディスクに取り付けられているとき、それらのヒール２０は、タービンエンジンを通るガスのフローストリームの外側を区切り、こうしてこの位置でガス漏れを制限する機能を特に有する外周リングを形成するように、縁同士隣り合わせで設けられている。
【０００３】
動作中、タービンエンジン可動ブレード４の回転は、以下荷重軸Ａｃと称される、可動ブレード４の主軸の方向に向けた遠心力を発生する。詳細には、翼３０とロータディスクとの間に機械的接続を提供する根元１０は、ブレードの荷重軸Ａｃに沿って配向されたかなりの機械的応力の部位である。
【０００４】
タービンエンジン可動ブレード４は従来、伝統的な鋳造によってニッケル系合金から製造される。
【０００５】
また、以下チタンアルミナイドまたはＴｉＡｌと称される、チタンアルミナイド系の金属化合物合金が知られているが、これは少量のアルミニウムおよびチタン原子がジルコニウム、鉄、モリブデン、シリコン、またはニオブなど別の原子に置換可能なチタンアルミナイドからなる合金である。
【０００６】
ＴｉＡｌ合金は、７５０℃までは、伝統的な鋳造におけるニッケル系合金に匹敵する固有の機械的特性を有する。ＴｉＡｌ合金は、少なくとも部分的に、その機械的強度を増加させる薄層粒子構造を有する。加えて、ＴｉＡｌは４程度の小さい比重を有し、これは８程度であるニッケル系合金よりも著しく低い。タービンエンジンブレードの体積を減少させる目的で、ＴｉＡｌタービンエンジンブレードの製造がニッケル系合金の代わりと考えられてきたのは、このためである。
【０００７】
しかしながらＴｉＡｌ合金は、タービンエンジン可動ブレードの製造での使用を複雑にするいくつかの不都合を有する。詳細には、これらは低温では脆く、不良に対する伸張性が低くなり、亀裂に対する弾性が低下すると解釈される。
【０００８】
また、工業鍛造性ウインドウ、すなわち温度と成形率との間の妥協範囲は非常に狭いので、タービンエンジン可動ブレードを製造するためのＴｉＡｌ合金の成形は非常に繊細である。これらの合金の凝固速度が速いため最終部品をかなりのパイピング(piping）および孔隙率の危険性に曝すので、鋳造性もまた問題である。
【０００９】
図１ｂに示されるように、ＴｉＡｌの可動ブレードを鋳造によって製造することが提案されており、インゴットはステップＥ１１で液体金属鋳造（ＶＩＭ）によって成形されてからステップＥ１２で鋳造によって成形され、その後ステップＥ１４の間に固体から加工する前に良好な特性を付与するための熱間等静圧圧縮成形（ＨＩＰ）のステップＥ１３が続く。鋳造によるＴｉＡｌ合金の成形は、完成リブすなわち最終部品の形状を有する部品を製造するための十分に薄いセクションを鋳造させないＴｉＡｌ合金の劣った鋳造性のため、極めて困難である。したがって、最終部品を得るために鋳放し品の全周を加工する必要がある。
【００１０】
図１ｂに示されるように、ＴｉＡｌの可動ブレードを鍛造によって製造することが提案されており、ステップＥ１１における液体金属鋳造（ＶＩＭ）によってあるいはインゴットはクラッディング７でステップＥ１２における粉末噴霧によって成形され、次いでＨＩＰステップＥ１３およびストリッピングステップＥ１５が続き、その後ステップＥ１７で従来の鍛造による成形が行われる。従来の熱間型鍛造Ｅ１７によるＴｉＡｌ合金の成形もまた非常に困難である。実際、ＴｉＡｌ合金向けにいかなる工業鍛造性ウインドウを決定することも可能ではなく、すべての試験は鍛造部品の亀裂という結果を招いた。加えて、従来の鍛造法Ｅ１７は、最終部品を直接的に鍛造させるものではない。実際、鍛造ステップ後にかなり過剰な厚さが残るので、最終部品を得るために最終加工ステップＥ１８を実行する必要がある。恒温鍛造Ｅ１６は完成リブに著しく近付けるものの、かなりの加工ステップ１８が必要なままである。また、主に金型の寿命が短いため、恒温鍛造Ｅ１６は非生産的かつ高額である。
【００１１】
加えて、ＴｉＡｌ合金を実現するための従来技術の方法のすべてにおいて、良好な特性を付与するために熱間等静圧圧縮成形（ＨＩＰ）ステップＥ１３を用いる必要がある。このステップは高額であり、特定の形状を材料に付与することができず、粒径を増加させる傾向がある高温を伴う。
【００１２】
したがって、これらの不都合を有していない、ＴｉＡｌ合金を成形することによってタービンエンジン可動ブレードを製造する方法の重要な必要性が存在する。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
本発明は、ＴｉＡｌ合金を成形することによってタービンエンジンブレードを製造する方法を提案する。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
この目的のため、本発明は、チタンアルミナイドで作られたタービンエンジンブレードを製造する方法であって、
チタンアルミナイドインゴットを成形するステップと、
その断面が主枝および主枝に対して略直角の少なくとも１つの側枝を有するバーの形状を有する押出インゴットを得るように、メインスロットおよび少なくとも１つのサイドスロットを有する金型の開口を通してインゴットを押し出すステップと、
押出インゴットのセクションを得るように、押出インゴットを横切断するステップと、
タービンエンジンブレードを得るように、押出インゴットの各セクションを鍛造するステップと、
を含む方法を提案する。
【００１５】
「略直角」とは、主枝に対してわずかに傾斜した側枝が考えられることを意味し、この傾斜は場合により数度から１０度または３０度である。
【００１６】
押出は、合金の流動応力、すなわち合金の塑性変形を生じるために必要とされる応力を低減するように、ＴｉＡｌ合金の構造を改良する。すると押出後に、リブに近い、すなわちブレードの最終形状および最終寸法に近い部品を得るために従来の鍛造手段を採用することが可能となるが、これは従来技術の方法では不可能であった。このように本発明はその後の加工ステップを制限できるようにし、その結果として時間を節約し、無駄になる材料の量を削減できるようにする。
【００１７】
提案された方法は、熱間等静圧圧縮成形ステップを省略できるようにする。
【００１８】
押出は押出インゴットに対して同時に、主枝および主枝に対して略直角の少なくとも１つの側枝を有する断面形状を付与できるようにし、これにより、第一側枝内に鍛造によってブレードの根元が、およびもしあれば第二側枝内にヒールが、成形可能となる。このため押出インゴットの形状は最終部品の形状と近似し、これにより従来の鍛造の最終ステップの間に必要な変形を減少させる。
【００１９】
最後に、押出インゴットの側枝の鍛造は、変形作業の影響により、合金の薄層の配向をブレードの荷重軸に対して直角な方向にする。ブレードの荷重軸に対して直角な方向の合金の薄層の配向は、動作中に受けることになる機械的応力に対するブレードの耐性を増加させる。
【００２０】
粉末から、ならびに容器押出、ストリッピング、および鍛造ステップから作られたインゴットを組み合わせて使用することで、化学的に均質な微細構造を有し、小粒径を有するバーが得られるようになる。インゴットが粉末噴霧によって作られる場合、押出ステップにより、粉末の圧縮、その焼結、およびその成形を単一のステップにまとめることができ、精密な微細構造を保持することができる。
【００２１】
米国特許第５４１１７００号明細書は、コラム３の１８から２７行目で、緻密化は９５％のみであり、押出に先立って容器は除去されると述べられており、これは本発明には該当しない。実際、容器内の粉末の押出は、構造を改良する、緻密化を１００％にする圧縮と、形状押出の場合の最終鍛造に先立つ成形と、の両方を可能にする。
【００２２】
加えて、米国特許第５４１１７００号明細書のような９５％の緻密化は、鍛造条件にかかわらず、かなりの亀裂を生じるだろう。
【００２３】
本発明は、個別であっても技術的に可能ないずれかの組合せであってもよいが、以下の特徴によって有利に完成する。
【００２４】
金型の開口は、主枝および単一の側枝を有する断面を有するバーの形状の押出インゴットを得るように、単一のサイドスロットを有し、ブレードの翼は主枝内で鍛造され、その一方でブレードの根元は側枝内で鍛造されることになる。
【００２５】
あるいは、金型の開口は、主枝の断面を有するバーの形状の押出インゴットを得るように、これに対して直角なメインスロットの一端から延在する第一サイドスロット、およびこれに対して略直角なメインスロットの他端から延在する第二サイドスロットを有し、第一側枝はその一端から主枝に対して略直角に延在し、第二側枝はその他端から主枝に対して略直角に延在する。そして翼は主枝内で鍛造され、ブレードの根元は第一側枝内で、ヒールは第二側枝内で鍛造される。
【００２６】
鍛造は外気中で実行されるが、これは恒温鍛造よりも制約が少ない。
【００２７】
鍛造は６００度から９５０度の間の加工温度で実行されるが、これは恒温鍛造よりも制約が少ない。
【００２８】
ＴｉＡｌ４８−２−２（Ｔｉ−４８Ａｌ−２Ｃｒ−２Ｎｂ（原子％））合金では、インゴットが粉末噴霧によって得られるとき、製造方法は、押出の前のインゴットのクラッディングステップ、および押出ステップと鍛造ステップとの間のストリッピングステップを、さらに備える。
【００２９】
インゴットは液体金属鋳造によって成形される。インゴットが鋳造によって得られる場合、得られる構造は比較的均質な凝固組織であり、非常に大きい鋳造結晶粒径を有する。この場合、押出は、５０μｍ程度の小粒径が得られるまで粗い初期構造を均質化および改良することになる。
【００３０】
インゴットは粉末噴霧によって成形される。微粉末および押出を組み合わせて使用することで、化学的に均質な微細構造を有して小粒径を有するバーが得られるようになる。インゴットが粉末噴霧によって作られる場合、押出ステップにより、粉末の圧縮、その焼結、およびその成形を単一のステップにまとめることができ、特に緻密な微細構造を保持することができるが、これは必要であれば成長可能である。
【００３１】
方法は、部品を仕上げる鍛造ステップの後の加工ステップを、さらに備えることができる。
【００３２】
本発明はまた、上述のような方法によって得られるタービンエンジンブレードも提案する。
【００３３】
上述のような方法によって得られるタービンエンジンブレードは、これを構成する合金の粒子を特徴とする。
【００３４】
実際、上述のような方法によって得られるタービンエンジンブレードを構成する合金の粒子は５０μｍ程度のサイズのものであり、別の方法によって得られるタービンエンジンブレードの合金の粒子よりもかなり小さい。
【００３５】
加えて、上述のような方法によって得られるタービンエンジンブレードは、合金の薄層粒子がブレードの荷重軸に対して直角な方向で得られるという事実により、別の方法で得られたタービンエンジンブレードとは区別される。
【００３６】
本発明はまた、上述のような方法によって得られる少なくとも１つのタービンエンジンブレードを備えるタービンエンジンロータも提案する。
【００３７】
本発明はまた、上述のような方法によって得られる少なくとも１つのタービンエンジンブレードを備えるタービンエンジンも提案する。
【００３８】
その他の目的、特徴、および利点は、以下の非限定的な図解によって示される図面を参照して、後述される詳細な説明によって明らかにされる。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１ａ】先に説明された、タービンエンジン可動ブレードを示す図である。
【図１ｂ】先に説明された、従来技術の異なるＴｉＡｌ成形方法を示す図である。
【図２ａ】押出前のインゴット（点線）および押出インゴット（実線）について、加えられた変形に応じた、４８−２−２合金で作られたインゴットの流動応力を示すグラフである。
【図２ｂ】押出前の４８−２−２合金で作られたインゴットの断面である。
【図２ｃ】押出後の４８−２−２許可で作られたインゴットの断面である。
【図３】いくつかの可能性に基づく、本発明による方法の異なるステップを示す図である。
【図４ａ】本発明による方法の第一の実施形態を示す図であり、詳細には、押出前のインゴットを示す図である。
【図４ｂ】本発明による方法の第一の実施形態を示す図であり、詳細には、インゴットの正面図である。
【図４ｃ】本発明による方法の第一の実施形態を示す図であり、詳細には、押出後のインゴットを示す図である。
【図４ｄ】本発明による方法の第一の実施形態を示す図であり、詳細には、セクションに切り分けられたインゴットを示す図である。
【図４ｅ】本発明による方法の第一の実施形態を示す図であり、詳細には、鍛造ステップの概略図である。
【図４ｆ】本発明による方法の第一の実施形態を示す図であり、詳細には、鍛造ステップ後のインゴットセクションを示す図である。
【図５ａ】本発明による方法の第二の実施形態を示す図であり、詳細には、押出前のインゴットを示す図である。
【図５ｂ】本発明による方法の第二の実施形態を示す図であり、詳細には、金型の正面図である。
【図５ｃ】本発明による方法の第二の実施形態を示す図であり、詳細には、押出後のインゴットを示す図である。
【図５ｄ】本発明による方法の第二の実施形態を示す図であり、詳細には、セクションに切り分けられたインゴットを示す図である。
【図５ｅ】本発明による方法の第二の実施形態を示す図であり、詳細には、鍛造ステップの概略図である。
【図５ｆ】本発明による方法の第二の実施形態を示す図であり、詳細には、鍛造ステップ後のインゴットセクションを示す図である。
【図６ａ】押出ステップを示す図であり、クラッディングのない押出を示す。
【図６ｂ】押出ステップを示す図であり、クラッディングのない押出を示す。
【図６ｃ】押出ステップを示す図であり、クラッディングのある押出を示す。
【図６ｄ】押出ステップを示す図であり、クラッディングのある押出を示す。
【発明を実施するための形態】
【００４０】
図３に示されるように、タービンエンジンブレードを製造する方法は、
チタンアルミナイドインゴット１を成形するステップＥ１と、
インゴット１を押し出すステップＥ２と、
押出インゴットのセクションを得るように押出インゴット２を横切断するステップＥ３と、
タービンエンジンブレード４を得るように押出インゴットのセクション３を鍛造するステップＥ４と、
を含む。
【００４１】
インゴット１の成形
ステップＥ１は、チタンアルミナイドのインゴット１を成形することからなる。
【００４２】
方法は、いずれのタイプのチタンアルミナイドにも適用可能である。
【００４３】
詳細には、方法は、以下ＴｉＡｌ  ４８−２−２と記される、Ｔｉ−４８Ａｌ−２Ｃｒ−２Ｎｂ（原子％））合金に適用可能である。これは、機械的特性に関して許容可能な妥協となる。
【００４４】
詳細には、方法は、化学式Ｔｉ−Ａｌ（ａ）Ｎｂ（ｂ）Ｍｏ（ｃ）Ｂ（ｄ）で表されるタイプのいわゆるベータ合金に適用可能であり、ここで「ａ」、「ｂ」、「ｃ」、および「ｄ」は原子百分率で表され、「ａ」はおよそ４４からおよそ４８の間で変動し、「ｂ」はおよそ２からおよそ６の間で変動し、「ｃ」はおよそ０からおよそ２の間で変動し、「ｄ」はおよそ０．０１からおよそ１．０の間で変動する。これらの合金は優れた強度および硬度を有する。
【００４５】
方法はまた、化学式Ｔｉ−Ａｌ−Ｃｒ−Ｎｂ−Ｓｉ−Ｆｅ−Ｍｏ−Ｚｒで表されるタイプの合金にも適用可能であり、たとえば原子百分率で４４から４９％のアルミニウム、０．５から３％のジルコニウム、０．５から３％の鉄、０．５から２％のモリブデン、０．２から０．５％のシリコン、０から３％のニオブを含有し、残りはチタンおよび不可避の不純物で１００％となる合金などがある。
【００４６】
インゴットは通常、液体金属鋳造（現在「ｖａｃｕｕｍ  ｉｎｄｕｃｔｉｏｎ  ｍｅｌｔｉｎｇ（真空誘導溶解）」を略してＶＩＭと称されている方法）によって用意される。液体金属鋳造の間、合金を形成するための異なる構成物質が過熱によって溶解され、その後溶融金属槽が真空下で容器に鋳込まれる。インゴット１は通常、円形断面を有する円筒形状である。この目的のため、容器は中空の円筒形状を有する。
【００４７】
インゴットが真空下で容器に鋳込まれる場合、得られる構造は非常に大きい鋳造結晶粒径（３００〜５００μｍ程度）を有する比較的均質な凝固組織である。この場合、押出により、５０μｍ程度の小粒径が得られるまで、初期の粗い粒子構造を均質化および改良することになる。
【００４８】
ベータタイプ合金は、その調製の間、化学的に分離する傾向がある。押出は、粒径に影響を及ぼしながらも合金の化学的均質性には影響を与えない。後者について、化学的により均質な中間製品を鍛造前に成形するために粉末から開始することが魅力的なのは、このためである。この目的のため、液体金属鋳造の後に粉末噴霧が続く。この方法は、溶解金属槽から得られた物質流を噴霧するステップからなる。物質の液滴は、通常はアルゴンである周囲ガスとの対流交換により、霧化チャンバ内で凝固して粉末を生じる。これは霧化ガス出口で収集されてクラッディング７内に着けられ、たとえばステンレス鋼など、粉末状のものから異なる材料で加工されることが可能である。クラッディング７は通常、中空の円筒形状を有する。粉末を使用することにより冶金的に、分離した合金の均質化問題を修正することが可能となる。粉末を扱い、クラッディングを充填し、これを封止する作業のすべては、酸素による粉末の汚染を制限するように、中性雰囲気下で、または真空下で実行されなければならない。微粉末と押出を組み合わせて使用することで、化学的に均質な微細構造を有し、小粒径を有するバーが得られるようになる。インゴットが粉末噴霧によって用意される場合、押出ステップにより、粉末の圧縮、その焼結、およびその成形を単一のステップにまとめることができ、特に緻密な微細構造を保持することができるが、これは必要であれば成長可能である。
【００４９】
インゴット１の押出
ステップＥ２の間、インゴットは押出によって成形される。押出は、圧縮によってインゴットを成形する。抽出によって成形されたインゴットは、押出インゴット２と称される。ステップＥ２は、図６ａおよび図６ｂに示されるように、金型５３の開口５２に（いわゆる押出温度まで加熱することによって延性になっている）インゴットを通すことからなる。図６ａに示されるように、一般的に容器５１内に載置されているインゴット１は、推力を加えることにより開口５２から再出現させるように、プレス機５４、通常は油圧プレス、ポンプ、または押出機スクリューによって、金型５３の中に押し込まれる。プレス機５４によって加えられる特定の力とともに始まって、図６ｂに示されるように、金型５３の開口５２を通るインゴットの塑性流動がある。したがって押出インゴット２は、開口５２の形状に対応する横断面の形状を有する。
【００５０】
押出は、合金の構造を均質化および非常に強力に改良すること、従って流動応力、すなわち合金の塑性変形を生じるために必要な応力を低減することを、可能にする。
【００５１】
押出前の４８−２−２合金で作られたインゴットの断面である図２ｂ、および押出後の４８−２−２合金で作られたインゴットの断面である図２ｃに見られるように、押出は合金の構造の改良、すなわち合金の粒子のサイズの縮小を可能にする。図２ａに示される発明者らの結果は、押出ステップが４８−２−２合金の流動応力を３０から４０％減少させることを示している。発明者らは、他のＴｉＡｌ合金、特にＴｉ−４５Ａｌ−２．４Ｓｉ合金でも類似の結果を得た。
【００５２】
同時に押出は、金型５３の開口５２の形状によって定義された形状を押出インゴットに付与することも可能にする。金型５３の開口５２の形状は、押出インゴットの形状が最終部品の形状と近似するように選択され、これにより従来の鍛造の最終ステップの間に必要な変形を減少させる。すると、最終部品の形状に近い部品を従来の鍛造によって得ること、そして最終加工ステップの範囲を定めることが、可能となる。
【００５３】
この目的のため、インゴット１は金型の中で押し出され、その開口５２はメインスロット５５および少なくとも１つのサイドスロット５６を有する。サイドスロット５６は、図４ｂおよび図５ｂに示されるように、その末端のうちの１つから、およびその両側から、メインスロット５５に対して直角に延在する。図４ｃおよび図５ｃに示されるように、主枝２５および主枝２５に対して直角な少なくとも１つの側枝２６を有する断面を有するバーの形状を有する押出インゴット２は、このようにして得られる。
【００５４】
ここで、側枝はメインスロットに対して略直角である。しかしながら、主枝に対してわずかに傾斜した側枝も想定可能であり、この傾斜は数度から１０度または３０度になり得る。
【００５５】
図４ａから図４ｆに示される第一の実施形態において、金型５３の開口５２は、図４ｂに示されるように、メインスロット５５、およびそれに対して直角にメインスロット５５の末端のうちの１つから延在する単一のサイドスロット５６を有する。言い換えると、金型５３の開口５２はＴ字の形状を有する。インゴットは、図４ｃに示されるように、Ｔ字型の断面を有し、主枝２５および主枝２５に対して直角な側枝２６を有する形状の押出インゴット２を得るように、押し出される。翼３０は主枝２５内で鍛造され、その一方でブレードの根元１０は側枝２６内で鍛造されることになる。
【００５６】
図５ａから図５ｆに示される第二の実施形態において、金型５３の開口５２は、図５ｂに示されるように、メインスロット５５、それに対して直角にメインスロット５５の一端から延在する第一サイドスロット５６、およびそれに対して直角にメインスロットメインスロット５５の他端から延在する第二サイドスロット５７を有する。言い換えると、金型５３の開口５２はＨ字型の断面を有する。インゴットは、図５ｃに示されるように、Ｈ字型の断面を有し、主枝２５、その一端から主枝２５に対して直角に延在する第一側枝２６、およびその他端から主枝２５二対して直角に延在する第二側枝２７を有する形状の押出インゴット２を得るように、押し出される。第一の実施形態と同様に、翼３０は主枝２５内で鍛造され、その一方でブレードの根元１０は第一側枝２６内で鍛造されることになる。加えて、ブレードのヒール２０が第二側枝２６内で鍛造されることになる。
【００５７】
ＴｉＡｌ  ４８−２−２合金では、押出は比較的繊細なステップである。鋳造によって成形されたインゴットのクラッドなし押出の試験は、バーの特定領域にしばしば深い亀裂を示すことがある。この場合、インゴット１は、押出中にインゴットの側部冷却を低減し、亀裂を生じる可能性のある局所的に低すぎる温度での変形を回避するように、クラッディングステップＥ１’の間、たとえばステンレス鋼で作られたクラッディング７によって有利に包囲されている。そのクラッディング７によって包囲されたインゴット１は、押出カップ５１を通じて金型５３を通る前に押出温度まで上昇させられる。この場合、押出後に、たとえば旋盤加工によって鍛造前にクラッディングを除去することからなる、押出インゴット２のストリッピングステップＥ６を提供する必要がある。化学的除去によってクラッディング材料を除去することもまた、有利である。
【００５８】
その一方、４８−２−２よりも良好な鍛造性を付与する、Ａｌは少ないがＮｂおよびＭｏが多いベータタイプ合金では、押出はクラッディングなしで実行可能である。
【００５９】
処理後の加熱
最終部品の機能性に求められる機械的特性に応じて、制御された微細構造を再生するために、従来の熱処理が必要になり得る。実際、鍛造後の構造は、微細または超微細となる。クリープなど特定の特性は、鍛造後に最適ではなくなる。
【００６０】
押出インゴットをセクションに切断
ステップＥ３の間にインゴットはセクションに切断される。この目的のため、インゴットは、ウォータージェット切断、レーザー切断、またはワイヤ切断など、従来の金属切断技術によって横平面に沿って切断される。
【００６１】
鍛造
上記で説明されたように、押出は、鍛造の前に、合金の流動応力、すなわち合金の塑性変形を生じるために必要な応力を低減するように、ＴｉＡｌ合金の構造を改良できるようにする。すると押出後に、ブレードの最終形状に近い部品を得られるようにする従来の鍛造手段を採用することが可能となるが、これは従来技術では不可能であった。従来の鍛造が意味するものは、恒温鍛造とは異なり、外気中で高温の金型を用いる鍛造である。
【００６２】
鍛造は、最終部品、すなわちタービンエンジンブレードの形状を呈するように、押出インゴット２に対してかなりの力を加えることからなる。
【００６３】
鍛造は、図４ｅおよび図５ｅに示されるように、制御された速度で油圧によって動かされる金型等の衝撃装置４１、およびアンビルあるいは固定金型等の支持体４２によって、押出インゴット２に対してかなりの力を加えることによって実行される。
【００６４】
押出インゴット２は主枝２５および主枝２５に対して直角な少なくとも１つの側枝２６を有する断面形状を有し、ブレードの翼１０は主枝２５内で鍛造され、ブレードの根元１０は側枝２６内で鍛造される。押出インゴットの断面が２つの側枝２５および２７を有する場合、ブレードの根元１０は側枝２５のうちの１つ内で、ヒール２０は他方の側枝２６内で、鍛造されることになる。このため、押出インゴット２の形状は最終部品４の形状と近似し、これにより鍛造ステップの間に必要な変形を減少させる。
【００６５】
鍛造によって得られたブレード４は、金属の変形が微視的レベルおよび巨視的レベルの両方で多数の冶金学的現象を生じるので、機械的応力に対してより耐性が高い。
【００６６】
詳細には、押出は、押出インゴットの形状のため、ブレードの荷重軸に対して直角な方向に、変形作業の影響を通して、合金の薄層粒子の配向を引き起こす。ブレードの荷重軸に対して直角な方向の合金の薄層粒子の配向は、動作中に受けることになる機械的応力に対するブレードの耐性を増加させる。
【００６７】
鍛造は恒温でなくてもよく（恒温鍛造は、鍛造される金属を加熱するための１０００度を超える温度で加工が行われる必要がある）、外気中で、通常は６００度から９５０度の間の加工温度の高温金型で、実行されることが可能である。
【図１ａ】
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【図１ｂ】
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【図２ａ】
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【図２ｂ】
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【図２ｃ】
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【図３】
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【図４ａ】
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【図４ｂ】
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【図４ｃ】
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【図４ｄ】
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【図４ｅ】
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【図４ｆ】
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【図５ａ】
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【図５ｂ】
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【図５ｃ】
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【図５ｄ】
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【図５ｅ】
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【図５ｆ】
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【図６ａ】
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【図６ｂ】
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【図６ｃ】
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【図６ｄ】
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【国際調査報告】
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