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JPH03199175A - Method for fitting ceramics - Google Patents

Method for fitting ceramics

Info

Publication number
JPH03199175A
JPH03199175A JP33934789A JP33934789A JPH03199175A JP H03199175 A JPH03199175 A JP H03199175A JP 33934789 A JP33934789 A JP 33934789A JP 33934789 A JP33934789 A JP 33934789A JP H03199175 A JPH03199175 A JP H03199175A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
ceramics
ceramic
metal
fitting
interface
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP33934789A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Takahiko Shindou
尊彦 新藤
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toshiba Corp filed Critical Toshiba Corp
Priority to JP33934789A priority Critical patent/JPH03199175A/en
Publication of JPH03199175A publication Critical patent/JPH03199175A/en
Pending legal-status Critical Current

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  • Ceramic Products (AREA)
  • Pressure Welding/Diffusion-Bonding (AREA)

Abstract

PURPOSE:To fit ceramics to other ceramics or a metal with superior heat resistance and superior function to buffer mechanical impact, vibration and tensile stress due to the difference in coefft. of thermal expansion by placing an interposer obtd. by superposing a ceramic sheet on a metal sheet at the interface for joining. CONSTITUTION:When ceramics is fitted to other ceramics or a metal, an interposer obtd. by superposing a ceramic sheet on a metal sheet is placed at the interface for joining. Tensile stress due to the difference in coefft. of thermal expansion produced at the interface can be absorbed by allowing the ceramic sheet of the interposer to act as a gradient material. Superior heat resistance at high temp. is ensured and use even in a high-speed flow of gas is enabled.

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の目的〕 (産業上の利用分野) 本発明は、セラミックスの嵌合方法に関するもので、特
に高温構造用のファインセラミックス同士の嵌合、また
は例えばガスタービンの動翼を構成する場合等、高温構
造用のファインセラミックスと金属との嵌合の際のセラ
ミックスの嵌合方法に関する。
[Detailed Description of the Invention] [Object of the Invention] (Industrial Application Field) The present invention relates to a method for fitting ceramics together, particularly for fitting fine ceramics together for high-temperature structures, or for example in gas turbine dynamics. The present invention relates to a method of fitting ceramics when fitting fine ceramics for high-temperature structures and metals, such as when forming blades.

(従来の技術) 炭化珪素、窒化珪素、窒化アルミニウム、サイアロン、
ジルコニア、アルミナ等で代表される高温構造用セラミ
ックスについては、高温強度特性、高温疲労特性等の要
求される性能が極めて高度なものであるため、大型のも
のを作ることが非常に難しく、小型のものを作って、そ
れを嵌合させて用いることが一般に行われている。また
、高温構造用セラミックスを種々の製品として実用化す
るためには、セラミックスと金属との嵌合も必要となっ
てきている。
(Conventional technology) Silicon carbide, silicon nitride, aluminum nitride, sialon,
Ceramics for high-temperature structures, such as zirconia and alumina, require extremely advanced performance such as high-temperature strength properties and high-temperature fatigue properties, so it is extremely difficult to make large ones, and it is difficult to make small ones. It is common practice to make things, fit them together, and use them. Furthermore, in order to put ceramics for high-temperature structures into practical use as various products, it has become necessary to fit ceramics and metals.

この様な高温構造用セラミックスの嵌合に当たって要求
される性能としては、嵌合部の耐熱性、高温疲労特性等
が優れていることや、機械的衝撃力や振動、更には熱膨
張差による引張り応力を緩衝する性能が優れていること
等が挙げられる。
The performance required when fitting ceramics for high-temperature structures is that the mating parts have excellent heat resistance and high-temperature fatigue properties, as well as mechanical impact force, vibration, and tensile strength due to differences in thermal expansion. For example, it has excellent stress buffering performance.

以上に概説したセラミックス同士の嵌合、或いはセラミ
ックスと金属の嵌合については、従来種々の方法が検討
されている。
Conventionally, various methods have been studied for fitting ceramics together or fitting ceramics and metals as outlined above.

例えば、セラミックス同士の嵌合にあっては、第12図
に示すように、一方のセラミックス1に凹部1aを、他
方のセラミックス2にこの凹部1a内に嵌入する凸部2
aを夫々設けておき、両者1,2を該凹部1aと凸部2
aで直接嵌合させることが、また、セラミックスと金属
の嵌合にあっては、第13図に示すように、セラミック
ス1に凹部1aを、金属3にこの凹部1a内に嵌入する
凸部3aを夫々設けておき、両者1,3を該凹部1aと
凸部3a直接嵌合させることが一般に行われている。
For example, when fitting ceramics together, as shown in FIG.
a are provided respectively, and both 1 and 2 are connected to the concave portion 1a and the convex portion 2.
In addition, in the case of fitting a ceramic and a metal directly, as shown in FIG. It is a common practice to provide the recess 1a and the protrusion 3a, respectively, and to directly fit the recess 1a and the projection 3a.

更に、電力中央研究報告(研究報告: 282009、昭和57年11月)には、第14図に示
すように、セラミックス1の凹部1aの内面と金属3の
凸部3aの先端面との間に、セラミックスウール(セラ
ミックスファイバー)4を介在させることが提案されて
いる。
Furthermore, the Central Research Report of the Electric Power Industry (Research Report: 282009, November 1982) states that as shown in FIG. It has been proposed that ceramic wool (ceramic fiber) 4 be interposed.

(発明が解決しようとする課題) しかしながら、上記第12図に示すようなセラミックス
1,2同士を直接嵌合するようにしたものでは、両者と
もセラミックスであるので耐熱性に関して問題となるこ
とはないが、機械的衝撃力が作用した時や、振動が加わ
ったりした時、熱膨張差による引張り応力が発生した時
に、一方のセラミックス1が割れたり、欠けたりするこ
とがあった。
(Problem to be Solved by the Invention) However, in the case where ceramics 1 and 2 are directly fitted together as shown in Fig. 12 above, there is no problem with heat resistance since both are ceramics. However, when a mechanical impact force is applied, when vibration is applied, or when tensile stress is generated due to a difference in thermal expansion, one of the ceramics 1 may crack or chip.

また、第13図に示すようなセラミックス1と金属3と
を直接嵌合するようにしたものでは、セラミックス1の
耐熱性は金属3の耐熱性より遥かに優れているので、嵌
合部の耐熱性は金属3の耐熱性によって大きく左右され
る。従って、金属3として耐熱性合金を用いた場合には
、1000℃ぐらいの耐熱性を有する嵌合が可能となり
、耐熱性に関して問題はない。しかし、機械的衝撃力や
振動、熱膨張差による引張り応力が発生した場合に、セ
ラミックス1が割れたり、欠けたりすることがあった。
In addition, in the case where ceramic 1 and metal 3 are directly fitted as shown in Fig. 13, the heat resistance of ceramic 1 is far superior to that of metal 3, so the heat resistance of the fitted part is The properties are largely influenced by the heat resistance of the metal 3. Therefore, when a heat-resistant alloy is used as the metal 3, fitting with heat resistance of about 1000° C. is possible, and there is no problem with heat resistance. However, when mechanical impact force, vibration, or tensile stress due to a difference in thermal expansion occurs, the ceramic 1 may crack or chip.

更に、第14図に示すようなセラミックスウール4を介
在させるようにしたものでは、上記のようなセラミック
ス1の割れや欠けを極力防止することができるものの、
セラミックスウール4を介在させた嵌合体を、そのまま
の状態で可動部や高圧ガス流の存在する部分に用いた場
合等に、セラミックスウール4が粉末状になったり、ず
れたり、外れたり、または剥離してしまって、嵌合体が
緩衝する機能を失うことがあるといった問題点があった
Furthermore, in the case where ceramic wool 4 is interposed as shown in FIG. 14, cracking and chipping of the ceramic 1 as described above can be prevented as much as possible;
When a fitted body with ceramic wool 4 interposed is used as it is in a moving part or a part where a high-pressure gas flow is present, the ceramic wool 4 may become powdered, shift, come off, or peel off. There is a problem in that the fitting body may lose its cushioning function.

本発明は上記に鑑み、嵌合部の耐熱性、高温疲労特性が
優れ、機械的衝撃力や振動、更には熱膨張差による引張
り応力を緩衝する性能に優れているセラミックスの嵌合
方法を提供することを目的とする。
In view of the above, the present invention provides a method for fitting ceramics in which the fitting portion has excellent heat resistance and high-temperature fatigue properties, and is excellent in buffering mechanical impact force, vibration, and tensile stress caused by thermal expansion difference. The purpose is to

〔発明の構成〕[Structure of the invention]

(課題を解決するための手段) 上記目的を達成するため、本発明に係るセラミックスの
嵌合方法は、セラミックス同士またはセラミックスと金
属とを嵌合に際し、接合界面にセラミックス板と金属板
とを重ね合せた構成した介装物、セラミックスの長繊維
からなるセラミックステープの層、接合界面の少なくと
も一方に連続して設けた凹条部内に保持したセラミック
ス球、または複合セラミックスのコーティング層を介在
させるようにしたものである。
(Means for Solving the Problems) In order to achieve the above object, the method for fitting ceramics according to the present invention is such that when fitting ceramics to each other or ceramics and metal, a ceramic plate and a metal plate are overlapped at the bonding interface. A layer of ceramic tape made of long ceramic fibers, a ceramic sphere held in a concave groove continuously provided on at least one of the bonding interfaces, or a coating layer of composite ceramics may be interposed. This is what I did.

(作 用) 上記のように構成した本発明によれば、セラミックス同
志またはセラミックスと金属との接合界面で発生する熱
膨張率差による引張り応力は、ここに介在させる介装物
のセラミックス板に傾斜材料としての役割を果たさせる
ことにより、またはここに介在させるセラミックステー
プの層を構成しているセラミックスの長繊維の柔軟性に
よって、またはここに介在させるセラミックス球の転が
りによって、またはここに介在させる複合セラミックス
のコーティング層の低い摩擦係数で生じる滑りによって
、夫々で吸収することができ、しかも高温での耐熱性に
も優れ、高速ガス流雰囲気でも使用が可能となる。
(Function) According to the present invention configured as described above, the tensile stress due to the difference in coefficient of thermal expansion that occurs at the bonding interface between ceramics or between ceramics and metal is applied to the ceramic plate of the intervening material. By acting as a material, by the flexibility of the ceramic long fibers that make up the layer of the ceramic tape interposed here, by the rolling of ceramic spheres interposed here, or by the intervening here. The slip caused by the low coefficient of friction of the composite ceramic coating layer can be absorbed by each layer, and it also has excellent heat resistance at high temperatures, making it possible to use it even in a high-speed gas flow atmosphere.

(実施例) 以下、本発明の実施例を図面を参照して説明する。(Example) Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

第1図及び第2図は、セラミックス製翼体11と、例え
ばインコネル等の耐熱性の優れた金属製本体12からな
るガスタービンのハイブリッド型動g10を製造する時
に適応した本発明の第1の実施例を示すもので、このハ
イブリッド型動翼10においては、中空状のセラミック
ス製翼体12の開口端部に、はぼ中央に凸部13aを設
けた金属製蓋体13が嵌合される。
FIGS. 1 and 2 show a first embodiment of the present invention which is adapted to manufacture a hybrid-type gas turbine g10 consisting of a ceramic blade body 11 and a metal body 12 having excellent heat resistance such as Inconel. This shows an example, and in this hybrid rotor blade 10, a metal lid body 13 having a convex portion 13a at the center of the blade is fitted into the open end of the hollow ceramic blade body 12. .

この金属製蓋体13の嵌合に際し、セラミックス製翼体
11と金属製蓋体13との界面、即ちセラミックス製翼
体11の端面と金属製蓋体13の凸部13aの周囲との
間に、金属板14aとセラミックス板14bとを接合部
14cで接合させた構成したリング状の介装物14を介
在させる。
When fitting the metal lid body 13, there is a gap between the interface between the ceramic wing body 11 and the metal lid body 13, that is, the end surface of the ceramic blade body 11 and the periphery of the convex portion 13a of the metal lid body 13. A ring-shaped interposition 14 is interposed, which is constructed by joining a metal plate 14a and a ceramic plate 14b at a joint 14c.

この介装物14は、例えば金属であるニッケル(N i
 )と窒化ケイ素製セラミックスを活性金属法によって
接合することによって製造することができる。
This interposition 14 is made of, for example, metal nickel (Ni
) and silicon nitride ceramics using an active metal method.

この介装物14のセラミックス板14aは、セラミック
ス製翼体11と金属製蓋体13のほぼ中間の熱膨張係数
を持つものを使用して、傾斜材料の役割を果たさせ、金
属板14bは弾性率の小さいものを使用して、クツショ
ン材としての役割を果たさせる。これによって、機械的
衝撃力や熱膨張による応力を緩和させることができる。
The ceramic plate 14a of this interposition 14 has a coefficient of thermal expansion approximately intermediate between that of the ceramic wing body 11 and the metal lid body 13, and serves as a gradient material, and the metal plate 14b A material with a low elastic modulus is used to fulfill the role of a cushioning material. Thereby, stress caused by mechanical impact force and thermal expansion can be alleviated.

また、介装物14のセラミックス板14aは、断熱性の
高いジルコニアを使用することもできることは勿論であ
る。
Furthermore, it goes without saying that the ceramic plate 14a of the interposition 14 may be made of zirconia, which has a high heat insulating property.

第3図は、円板状のセラミックス板14a′と円板状の
金属板14b′とを接合部140′で互いに接合させて
円板状の介装物14′を構成し、この介装物14′を、
互いに嵌合自在なセラミックス2の凸部2aと金属5の
凹部5aとの界面に介在させるようにしたものである。
FIG. 3 shows a disc-shaped interposition 14' formed by joining a disc-shaped ceramic plate 14a' and a disc-shaped metal plate 14b' to each other at a joint 140', and this interposition 14′,
It is arranged at the interface between the convex part 2a of the ceramic 2 and the concave part 5a of the metal 5, which can fit into each other.

また、第4図に示すように、セラミックス14a″と金
属14b′と接合することなく分離させた状態で介装物
14′を構成し、嵌合の際に両者14a’、14b’が
互いに圧接するようにすることもできる。
In addition, as shown in FIG. 4, an intervening member 14' is formed by separating the ceramic 14a'' and the metal 14b' without joining them, so that the ceramics 14a'' and the metal 14b' come into pressure contact with each other when they are fitted. You can also do this.

第5図は第2の実施例を示すもので、上記第1図及び第
2図に示す第1の実施例を異なる点は、セラミックス製
翼体11と金属製蓋体13の嵌合に際し、セラミックス
製翼体11と金属製蓋体13との界面、即ちセラミック
ス製翼体11の端面と金属製蓋体13の凸部13aの周
囲との間に、セラミックスの長繊維からなるセラミック
ステープの層15と断熱のためのジルコニアのプレート
16を介在させたものである。
FIG. 5 shows a second embodiment, which differs from the first embodiment shown in FIGS. 1 and 2 above in fitting the ceramic wing body 11 and the metal lid body 13. A layer of ceramic tape made of long ceramic fibers is provided at the interface between the ceramic wing body 11 and the metal lid body 13, that is, between the end face of the ceramic wing body 11 and the periphery of the convex portion 13a of the metal lid body 13. 15 and a zirconia plate 16 for heat insulation.

ここに、上記セラミックステープは、例えば10μm程
度の繊維を数千水束にしたヤーンを他の繊維の補強なし
にクロス、スリーブ等の加工を施してテープ状にしたも
のであり、このセラミックステープの各端は、特殊加工
によりほどけないように処理されている。
The above-mentioned ceramic tape is made by processing a yarn made of several thousand water bundles of fibers of about 10 μm, for example, into a tape shape without reinforcing other fibers, such as cloth or sleeve. Each end is specially treated to prevent it from unraveling.

このように、セラミックス製翼体11と金属製蓋体13
との界面にセラミックスの長繊維からなるセラミックス
テープの層15を設けることにより、このセラミックス
テープの層15を構成するセラミックスの長繊維を容易
に変形させ、これによって機械的衝撃や熱膨張差による
引張り応力を緩衝するのであり、またセラミックステー
プは耐食性にも優れているため、特殊な環境での使用も
可能となる。
In this way, the ceramic wing body 11 and the metal lid body 13
By providing the ceramic tape layer 15 made of ceramic long fibers at the interface with the ceramic tape layer 15, the ceramic long fibers constituting the ceramic tape layer 15 can be easily deformed. Ceramic tape buffers stress and also has excellent corrosion resistance, so it can be used in special environments.

なお、上記実施例においては、セラミックステープの層
15をセラミックス製翼体11と金属製蓋体13との界
面にセラミックテープを直接貼付けることにより形成し
ているが、コアを設け、このコアにセラミックステープ
を巻き付けてセラミツクステープの層を構成したものを
使用することもできる。
In the above embodiment, the ceramic tape layer 15 is formed by directly pasting the ceramic tape on the interface between the ceramic wing body 11 and the metal lid body 13. It is also possible to use a ceramic tape layer formed by wrapping a ceramic tape around it.

第6図は第3の実施例を示すもので、上記第1図及び第
2図に示す実施例と異なる点は、セラミックス製翼体1
1と金属製蓋体13の嵌合に際し、セラミックス製翼体
11と金属製蓋体13との界面、即ちセラミックス製翼
体11の端面と金属製蓋体13の凸部13aの周囲との
間に、例えば金属製蓋体13側に円環状に連続して形成
した凹条部13b内に脱出不能に保持したセラミックス
球17を介在させたものである。
FIG. 6 shows a third embodiment, and the difference from the embodiment shown in FIGS. 1 and 2 above is that the ceramic wing body 1
1 and the metal lid body 13, the interface between the ceramic wing body 11 and the metal lid body 13, that is, between the end surface of the ceramic blade body 11 and the periphery of the convex portion 13a of the metal lid body 13. For example, a ceramic ball 17 is interposed in a concave portion 13b continuously formed in an annular shape on the side of the metal lid 13 and held in such a manner that it cannot escape.

これにより、機械的衝撃や振動、熱膨張率差による引張
り応力は、金属製蓋体13に設けた凹条部13bの変位
や曲げにより緩和され、この際、セラミックス球17は
、金属製蓋体13の変位や曲げをスムーズに行うように
移動する。
As a result, mechanical shock, vibration, and tensile stress caused by a difference in coefficient of thermal expansion are alleviated by the displacement and bending of the concave portion 13b provided in the metal lid 13. At this time, the ceramic sphere 17 is Move so as to smoothly perform the displacement and bending of 13.

従って、耐熱性が極めて優れ、かつ機械的衝撃力や振動
、熱膨張率差による引張り応力を緩衝する機能が優れた
嵌合となる。
Therefore, the fit is extremely excellent in heat resistance and has an excellent function of buffering mechanical impact force, vibration, and tensile stress caused by differences in thermal expansion coefficients.

なお、上記凹条部13bはセラミックス製翼体11側に
設けても良いことは勿論であり、セラミックス球17は
、例えば炭化珪素からできていて安定使用温度は150
0℃のものである。
Incidentally, it goes without saying that the grooved portion 13b may be provided on the side of the ceramic wing body 11, and the ceramic ball 17 is made of, for example, silicon carbide and has a stable operating temperature of 150°C.
It is at 0°C.

第7図は第4の実施例を示すもので、上記第1図及び第
2図に示す実施例と異なる点は、セラミックス製翼体1
1と金属製蓋体13の嵌合に際し、セラミックス製翼体
11と金属製蓋体13との界面、即ちセラミックス製翼
体11の端面と金属製蓋体13の凸部13aの周囲との
間に、例えば酸化クロムをベースとした複合セラミック
スによるコーティング層18を金属製蓋体13側に設け
、更に断熱のためにジルコニアのプレート16を介在さ
せたものである。
FIG. 7 shows a fourth embodiment, and the difference from the embodiment shown in FIGS. 1 and 2 above is that the ceramic wing body 1
1 and the metal lid body 13, the interface between the ceramic wing body 11 and the metal lid body 13, that is, between the end surface of the ceramic blade body 11 and the periphery of the convex portion 13a of the metal lid body 13. For example, a coating layer 18 made of a composite ceramic based on chromium oxide is provided on the metal lid 13 side, and a zirconia plate 16 is further interposed for heat insulation.

ここに、複合セラミックスのコーティング層18は、耐
摩耗性が大きいため、高速摺動に適し、高温でも使用が
可能である。更に、コーティング層18は、対衝撃性及
び耐食性にも優れているため、特殊な環境での使用が可
能となる。
Here, the coating layer 18 of composite ceramics has high wear resistance, so it is suitable for high-speed sliding and can be used even at high temperatures. Furthermore, since the coating layer 18 has excellent impact resistance and corrosion resistance, it can be used in special environments.

なお、第8図に示すように、金属5の凹部5a内にセラ
ミックス2の凸部2aを嵌合させる際には、金属5の凹
部5aの内面に複合セラミックスのコーティング層18
を設け、必要に応じてプレート16を介在させるのであ
るが、この時、第9図に示すように、金属5を2つの部
材5b、  5cで構成し、一方の金属5Cの表面にコ
ーティングを行ってコーティング層18を付け、このコ
ーティング層18を研磨して均一な厚さにした後、2つ
の部材5b、5cをねじ止め(図示せず)によって連結
して複合セラミックスのコーティング層18を備えた金
属5を得るようにすることができる。
As shown in FIG. 8, when fitting the convex part 2a of the ceramic 2 into the concave part 5a of the metal 5, a coating layer 18 of composite ceramics is applied to the inner surface of the concave part 5a of the metal 5.
A plate 16 is interposed as necessary. At this time, as shown in FIG. 9, the metal 5 is composed of two members 5b and 5c, and the surface of one metal 5C is coated. After applying the coating layer 18 by polishing the coating layer 18 to a uniform thickness, the two members 5b and 5c were connected by screws (not shown) to provide the coating layer 18 of composite ceramics. Metal 5 can be obtained.

また、セラミックス同士の嵌合の場合は、セラミックス
との両接触面にコーティング層を形成した金属を介在さ
せることが望ましく、更に極めて高温で使用する場合に
は、上記のように断熱材として、例えばジルコニアのプ
レート16を使用してこれに対処することができる。
In addition, in the case of fitting ceramics together, it is desirable to interpose a metal with a coating layer on both contact surfaces with the ceramics.Furthermore, when used at extremely high temperatures, as mentioned above, for example, as a heat insulating material, A zirconia plate 16 can be used to address this.

上記各実施例に従って構成された嵌合体、及び第13図
及び第14図に示す従来例によって構成された嵌合体を
使用して熱膨張率差による引張り応力の熱サイクル試験
を行った結果を第10図に示す。
The results of a thermal cycle test of tensile stress due to the difference in coefficient of thermal expansion using the fitted bodies constructed according to each of the above embodiments and the conventional examples shown in FIGS. 13 and 14 are shown below. It is shown in Figure 10.

なお、この時の試験機は第11図に示すよ引こ高速ガス
流入口19aと高速ガス流出口19bとを有する試験室
1つ内に、ヒータ20を配置し、このヒータ20の上に
試験片Aを載置し、この試験片Aの上に金属水冷圧縮治
具21を配置したものである。
As shown in FIG. 11, the test machine at this time had a heater 20 placed in a test chamber having a high-speed gas inlet 19a and a high-speed gas outlet 19b, and the test equipment was placed on top of this heater 20. A test piece A was placed on the test piece A, and a metal water-cooled compression jig 21 was placed on top of the test piece A.

そして、1600Kgfの荷重をかけ、高速ガス流雰囲
気で1300℃まで、昇温−冷却−昇温というサイクル
を繰り返したものである。
Then, a cycle of heating-cooling-heating was repeated until the temperature reached 1300° C. under a high-speed gas flow atmosphere while applying a load of 1600 kgf.

ここに、試験片Aとして、セラミックス2と金属5(第
3図及び第8図参照)とを嵌合させた嵌合体であって、 ■上記第1の実施例によって構成したちの■上記第2の
実施例によって構成したちの■上記第3の実施例によっ
て構成したちの■上記第4の実施例によって構成したち
の■上記第13図に示すセラミックス2と金属5を直接
嵌合させたもの ■上記第14図に示すセラミック2と金属5との間にセ
ラミックスウール4を介在させたものを夫々使用してい
る。
Here, test piece A is a fitted body in which a ceramic 2 and a metal 5 (see FIGS. 3 and 8) are fitted together; (2) The structure according to the third embodiment (2) The structure according to the third embodiment (4) The ceramic 2 and the metal 5 shown in FIG. 13 are directly fitted together. (2) Ceramic wool 4 is interposed between the ceramic 2 and metal 5 shown in FIG. 14 above, respectively.

この実験結果から明らかなように、セラミックス2と金
属5を直接接触させた試験片■においては、セラミック
ス2と金属5の界面で発生した熱膨張率差による引張り
応力を吸収することができず、直ぐにセラミックス2が
欠けた割れたりする。
As is clear from this experimental result, in the test piece (2) in which the ceramic 2 and the metal 5 were in direct contact, the tensile stress due to the difference in thermal expansion coefficient generated at the interface between the ceramic 2 and the metal 5 could not be absorbed. Ceramic 2 will immediately chip and crack.

またセラミックスウール4を介在させた試験片■におい
ては、最初は熱膨張率差による引張り応力を吸収するこ
とができるが、高速ガスによりセラミックスウール4が
粉末状になったり、ずれたり、外れたりまたは剥離した
りして、徐々に吸収できなくなり、セラミックス1が欠
けたり割れたりすることになる。
In addition, in the test piece (2) with the ceramic wool 4 interposed, the tensile stress due to the difference in thermal expansion coefficient can be absorbed initially, but the ceramic wool 4 may become powdered, shift, come off, or It may peel off and gradually become unable to be absorbed, causing the ceramic 1 to chip or crack.

これに対して、上記第1の実施例に従って構成された試
験片■においては、金属4の変形と嵌合部分のセラミッ
クス板と金属板とが傾斜部材のような機能を果たすため
、セラミックス2と金属5の界面で発生した熱膨張率差
による引張り応力は、上記部分で吸収され、しかも高速
ガス流雰囲気でも使用が可能となる。
On the other hand, in the test piece (2) constructed according to the first embodiment, the deformation of the metal 4 and the mating portion of the ceramic plate and the metal plate function like an inclined member, so that the ceramic plate 2 and the metal plate function like inclined members. The tensile stress caused by the difference in thermal expansion coefficient generated at the interface of the metal 5 is absorbed by the above portion, and furthermore, it can be used even in a high-speed gas flow atmosphere.

第2の実施例に従って構成された試験片■においては、
セラミックス2と金属5の界面で発生した熱膨張率差に
よる引張り応力は、セラミックステープを構成している
セラミックスの長繊維の柔軟性によって吸収される。し
かも高温での耐熱性にも優れ、弾性率が大きいため機械
的衝撃力や振動にも耐えることができるばかりでなく、
高速ガス流雰囲気でも使用が可能となる。
In the test piece ■ constructed according to the second embodiment,
The tensile stress caused by the difference in coefficient of thermal expansion generated at the interface between the ceramic 2 and the metal 5 is absorbed by the flexibility of the ceramic long fibers constituting the ceramic tape. Moreover, it has excellent heat resistance at high temperatures, and its high elastic modulus not only allows it to withstand mechanical impact and vibration.
It can be used even in high-speed gas flow atmospheres.

第3の実施例に従って構成された試験片■においては、
セラミックス2と金属5の界面で発生した熱膨張率差に
よる引張り応力は、コーティング層の低い摩擦係数で生
じる滑りで吸収され、しかも高温ガス流雰囲気でも使用
が可能となる。
In the test piece ■ constructed according to the third embodiment,
The tensile stress caused by the difference in thermal expansion coefficient generated at the interface between the ceramic 2 and the metal 5 is absorbed by the slippage caused by the low coefficient of friction of the coating layer, and furthermore, it can be used even in a high-temperature gas flow atmosphere.

第4の実施例に従って構成された試験片■においては、
セラミックス2と金属5の界面で発生した熱膨張率差に
よる引張り応力は、金属5の凹部で保持されるセラミッ
クス球の転がりで吸収され、しかも高圧ガス流雰囲気で
も使用が可能となる。
In the test piece ■ constructed according to the fourth embodiment,
The tensile stress due to the difference in thermal expansion coefficient generated at the interface between the ceramic 2 and the metal 5 is absorbed by the rolling of the ceramic sphere held in the recess of the metal 5, and furthermore, it can be used even in a high-pressure gas flow atmosphere.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

本発明は上記のような構成であるので、耐熱性に極めて
優れ、かつ機械的衝撃力や振動、熱膨張率差による引張
り応力を緩衝する機能の優れたセラミックスの代金方法
を提供することができるといった効果がある。
Since the present invention has the above-described structure, it is possible to provide a method for purchasing ceramics that has extremely high heat resistance and has an excellent function of buffering mechanical impact force, vibration, and tensile stress caused by differences in thermal expansion coefficients. There is an effect like this.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図及び第2図は本発明の第1の実施例を使用した構
成した嵌合体(タービン動翼)を示し、第1図は縦断面
図(第2図のI−I線断面図)、第2図は斜視図、第3
図は変形例を示す断面図、第4図は介装物の他の実施例
を示す断面図、第5図乃至第7図は夫々穴なる他の実施
例を示す第1図相当図、第8図及び第9図はコーティン
グ層を用いた夫々穴なる変形例を示す断面図、第10図
は熱膨張率差による引張り応力の熱サイクル試験の結果
を示すグラフ、第11図はこの熱サイクル試験に使用す
る装置の概略図、第12図乃至第14図は夫々穴なる従
来例を示す断面図である。 1.2・・・セラミックス、3,5・・・金属、10・
・・ハイブリッド型動翼、11・・・セラミックス製翼
体、12・・・金属製本体、13・・・金属製蓋体、1
3b・・・凹条部、14・・・介装物、14a・・・金
属板、14b・・・セラミックス板、15・・・セラミ
ックステープの層、16・・・プレート、17・・・セ
ラミックス球、18・・・コーティング層。
1 and 2 show a fitted body (turbine rotor blade) constructed using the first embodiment of the present invention, and FIG. 1 is a longitudinal sectional view (a sectional view taken along the line I-I in FIG. 2). , Figure 2 is a perspective view, Figure 3 is a perspective view.
The figure is a sectional view showing a modified example, FIG. 4 is a sectional view showing another embodiment of the insert, and FIGS. 5 to 7 are views corresponding to FIG. Figures 8 and 9 are cross-sectional views showing modified examples of holes using coating layers, Figure 10 is a graph showing the results of a thermal cycle test of tensile stress due to the difference in thermal expansion coefficient, and Figure 11 is a graph showing the results of this thermal cycle. A schematic diagram of the apparatus used in the test, and FIGS. 12 to 14 are cross-sectional views showing conventional examples with holes, respectively. 1.2...ceramics, 3,5...metal, 10.
... Hybrid rotor blade, 11 ... Ceramic blade body, 12 ... Metal main body, 13 ... Metal lid body, 1
3b... Concave portion, 14... Interposition, 14a... Metal plate, 14b... Ceramic plate, 15... Ceramic tape layer, 16... Plate, 17... Ceramic Sphere, 18... coating layer.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1、セラミックス同士またはセラミックスと金属との嵌
合に際し、接合界面にセラミックス板と金属板とを重ね
合せた構成した介装物を介在させることを特徴とするセ
ラミックスの嵌合方法。 2、セラミックス同士またはセラミックスと金属との嵌
合に際し、接合界面にセラミックスの長繊維からなるセ
ラミックステープの層を介在させることを特徴とするセ
ラミックスの嵌合方法。 3、セラミックス同士またはセラミックスと金属との嵌
合に際し、接合界面に該接合界面の少なくとも一方に連
続して設けた凹条部内に保持したセラミックス球を介在
させることを特徴とするセラミックスの嵌合方法。 4、セラミックス同士またはセラミックスと金属との嵌
合に際し、接合界面に複合セラミックスのコーティング
層を介在させることを特徴とするセラミックスの嵌合方
法。
[Scope of Claims] 1. Fitting of ceramics, characterized in that when fitting ceramics to each other or ceramics to metal, an interposition consisting of a ceramic plate and a metal plate is interposed at the bonding interface. Method. 2. A method for fitting ceramics, which comprises interposing a layer of ceramic tape made of long ceramic fibers at the bonding interface when fitting ceramics to each other or ceramics to metal. 3. A method for fitting ceramics, which comprises interposing a ceramic ball held in a concave groove continuously provided on at least one of the bonding interfaces when fitting ceramics together or ceramics and metals. . 4. A method for fitting ceramics, which comprises interposing a coating layer of composite ceramics at the bonding interface when fitting ceramics to each other or ceramics to metal.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006062898A (en) * 2004-08-25 2006-03-09 Kyocera Corp Metal-ceramic composite structure and manufacturing method thereof

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