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2006年12月27日 (水)

超合金 単結晶

超音波から超合金の話題になりましたので、単結晶タービンブレードの紹介です。

Scb 燃焼ガスにさらされ遠心力で引張られるタービンブレードは、クリープ破壊の危険があります。クリープ破壊は結晶粒界に生じるボイドから始まります。そこで引張応力と直交方向に結晶粒界をほとんどなくする一方向性凝固のブレードが作られました。細長い巨大な結晶です。

さらに、結晶粒界をなくしてしまう=全体をひとつの結晶とする単結晶のブレードが作られています。

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Scb2ニッケルをベースとする合金で、精密鋳造です。冷却空気が通るように中空で、空気流を整えるための通路が作られています。

最初見たときはにわかには信じられませんでしたね。

追記:コメント欄に単結晶を作るときの絵が掲載されているページを紹介しましたが、コメント欄からは直接ジャンプできませんので、こちらにリンクしておきます。12

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コメント

 複雑な構造なのに単結晶!? 結晶の成長をどうやって制御するんでしょうか? とても驚きました。

投稿: クマ | 2006年12月28日 (木) 11時32分

くまさん こんばんは

>結晶の成長をどうやって制御するんでしょうか?

まずは冷却を超ゆっくりやるということですね。
それと結晶の核をひとつだけ選び出すということのようです。
こちらの絵で、イメージできるでしょうか。
http://darwin.nap.edu/books/0309036976/html/67.html
http://www.msm.cam.ac.uk/Department/Material_eyes/6/virt.html
Single crystal selector のところの角度がみそのようです。

ちなみに中子はセラミックです。

投稿: SUBAL | 2006年12月28日 (木) 23時24分

ありがとうございます。ご紹介のページ私の設定では繋がりませんでした。
 イメージとしては雪の結晶がウサギの毛を核にして成長するようなもんでしょうね。
 高温・高圧に耐える材料の加工が容易になれば、煙が出ない2サイクル・レシプロエンジンなんか作れるんじゃあないかなんて夢が広がります。

投稿: クマ | 2006年12月29日 (金) 03時52分

クマさん おはようございます。

>ご紹介のページ私の設定では繋がりませんでした。

本文のほうにリンクを張りました。どうでしょう。
非常に繊細な作業で、ロスも多いと聞いています。

投稿: SUBAL | 2006年12月29日 (金) 09時36分

SUBALさまありがとうございました。見る事が出来ました。
暖めたり冷やしたりえらい事ですね。こんな仕組みへ至った経緯も面白い話が隠れていそうです。
単結晶にて作られたタービン・ブレード、力の掛かり方で破壊される場所があらかじめ判りそうではないか?なんて考えてしまいます。

 ジェット・エンジンを、自動車用ターボ・ユニットで作った人のHPが有りました。ガスタービンなんですが、LPGだと順調、途中から灯油に変えたらやがて爆発し、タービンが飛んだとの事。今、思うと材料の違いもあったのではと思いました。

投稿: クマ | 2006年12月29日 (金) 18時25分

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