[发明专利]汽轮机动叶片及汽轮机动叶片的制造方法

说明书

本发明提供兼顾耐磨耗性和可靠性的汽轮机动叶片及能够获得这样的汽轮机动叶片的汽轮机动叶片的制造方法。本发明的汽轮机动叶片的特征在于，具有叶片基材和形成于上述叶片基材的表面的防蚀罩，上述叶片基材由钛合金构成，上述防蚀罩由包含母相(30)和分散在上述母相中的硬质相(31)的熔接增厚层构成，该母相由固溶有金属元素的纯钛或固溶有金属元素的钛合金构成。

技术领域

本发明涉及汽轮机动叶片及汽轮机动叶片的制造方法。

背景技术

近年来，从节能(例如，节约化石燃料)以及防止地球温暖化(例如，抑制CO₂气体的产生量)的观点考虑，期望提高火力发电厂的效率(例如，提高汽轮机中的效率)。作为使汽轮机的效率提高的有效的方法之一，有汽轮机长叶片(动叶片)的变长加大。对于汽轮机长叶片而言，由水滴的冲击导致的尖端部的磨耗(腐蚀)成为问题。由于尖端部的圆周速度因汽轮机长叶片的变长加大而增加，因此腐蚀变得越发苛刻。以往，汽轮机长叶片中使用钛系合金和钢铁材料。钛系材料由于与钢铁材料相比比重轻，因此是适合于汽轮机长叶片的变长加大的材料。

一般而言，在汽轮机长叶片上被称为防蚀罩的耐磨耗性优异的锻造板与叶片尖端部接合。作为钛系长叶片(使用了钛系材料的长叶片)的防蚀罩材，为了使热膨胀系数合适，会使用钛系材料，但钛系材料与钢铁系材料相比耐磨耗性低，因此不易进一步长叶片化。

因此，为了兼顾汽轮机的高效率化和可靠性，要求用于钛系长叶片的耐磨耗性优异的防蚀罩。作为防护方法的例子，有在叶片尖端部通过蒸镀等而将硬质的陶瓷被膜成型的方法(例如，参照专利文献1)。

此外，专利文献2中公开了一种汽轮机动叶片的表面处理方法，其特征在于，通过机械加工将由钛合金构成的汽轮机低压末级叶片的叶片尖端前缘部制成预定的形状后，利用高能量密度源使基材表面熔融，并使陶瓷粉末在基材中分散增厚熔接。

此外，专利文献3中公开了一种耐蚀合金的制造方法，其特征在于，通过调制包含体积比为20～60％的陶瓷粉末和剩余成分实质上为钛或钛合金粉末的混合物后，将该混合物在真空中或非活性气体中烧成，且进行热等静压处理从而成型。

现有技术文献

专利文献

专利文献1:日本特开昭63-255357号公报

专利文献2:日本特开平6-287770号公报

专利文献3:日本特开平3-150331号公报

发明内容

发明所要解决的课题

然而，上述专利文献1中所记载的通过蒸镀形成的防蚀罩的膜厚极薄仅为数十μm，可能无法获得充分的可靠性。此外，专利文献2中所记载的技术中，硬质皮膜的厚度并不充分，仍然可能无法获得充分的强度和可靠性。进一步，即便是专利文献3中所记载的技术，强度也可能不充分。即，对于以往的防蚀罩而言，不足以兼顾耐磨耗性和可靠性。

鉴于上述实际情况，本发明提供兼顾耐磨耗性和可靠性的汽轮机动叶片及能够获得这样的汽轮机动叶片的汽轮机动叶片的制造方法。

用于解决课题的方法

本发明的汽轮机动叶片的一方式的特征在于，具有叶片基材和形成于上述叶片基材的表面的防蚀罩，上述叶片基材由钛合金构成，上述防蚀罩由包含母相和分散于上述母相中的硬质相的熔接增厚层构成，该母相由固溶有金属元素的纯钛或固溶有金属元素的钛合金构成。

此外，本发明的汽轮机动叶片的另一方式的特征在于，具有叶片基材和形成于上述叶片基材的表面的防蚀罩，上述叶片基材由钛合金构成，上述防蚀罩是使母相粒子与无机化合物粒子熔融而形成的熔接增厚层，上述母相粒子由纯钛或钛合金构成，上述无机化合物粒子的一部分固溶于上述母相粒子，另一部分与上述母相粒子的一部分发生反应而生成硬质相且分散在上述母相中。