JP2018062004A - ハイブリッドコンポーネント及びハイブリッドコンポーネントの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】回転軸を有するハイブリッドコンポーネントを形成する方法が提供される。【解決手段】回転軸を有するハイブリッドコンポーネントを形成する方法は、第１の平均粒度を有する第１の基材を形成することと、第１の平均粒度とは異なる第２の平均粒度を有する第２の基材を形成することと、第１の基材と第２の基材のうちの１つに中間層を位置決めすることと、この中間層が第１の基材の一部と第２の基材の一部の間に延在するように、第２の基材の一部に隣接して第１の基材の一部を位置決めすることと、中間層を融解するために、第１の基材と第２の基材の融点未満の温度で、第１の基材と第２の基材、及び中間層を加熱することと、第１の基材の一部と第２の基材の一部の間にソリッドステート接合部を形成するために、中間層を一定温度で凝固することと、を含む。【選択図】図５

Description

本願は、ハイブリッドコンポーネント及びハイブリッドコンポーネントの製造方法に関する。

（関連出願の相互参照）
本願は、出願番号１５／２９２，７５３と同日に出願され、発明の名称は「ハイブリッドコンポーネント及びハイブリッドコンポーネントの製造方法」である。

（政府の利益の陳述）
本発明は、米国空軍によって承認された契約番号ＦＡ８６５０−１４−２−５２０９に基づいて、米国政府の支援により行われた。米国政府は、本発明に対して一定の権利を有する。

従来、高機能エンジンのコンポーネントは、均一の組成及び微細構造を有する単一の物質から製造される。しかし、動作中、回転コンポーネントの回転軸の径方向により近い領域は一般的に、径方向外側の領域より低い温度及び高い応力で動作する。単一の物質から製造されたコンポーネントは、径方向内側及び径方向外側の両方の領域の、その領域で異なる径方向応力及び異なる径方向温度に対応する最適な物質特性を有さない。その結果、回転コンポーネントの性能は非常に限定される可能性がある。現在は、ソリッドステート接合またはデュアルプロパティ熱処理のような製造方法を使用して、改善された位置特有の特性を有する回転コンポーネントを製造することができる。しかし、異なる物質（例えば、ある物質から成るブレードと別の物質から成るローターディスク）を有する回転コンポーネントの場合、追加の処理ステップが必要になるため製造が複雑であり、典型的には、これらの２つの異なった物質の間の接合部及び／または転移ゾーンの近傍に脆弱な領域が生じることになる。

性能を最大限に引き出すために、回転コンポーネントの異なる領域は、位置最適化特性を有する異なる物質を含むべきである。例えば、回転コンポーネントの回転軸に対して径方向により近接した領域は、より大きな低温張力、バースト能力、及び低サイクル疲労に対する耐性から恩恵を得ているが、他方では、コンポーネントの中心線からより長い径方向距離にある領域は、より大きい高温のクリープ及び破断強度並びに欠陥に対する抵抗力の増大によって恩恵を得ている。

回転軸を有するハイブリッドコンポーネントを形成する方法は、第１の平均粒度を有する第１の基材を形成することと、第１の平均粒度とは異なる第２の平均粒度を有する第２の基材を形成することと、第１の基材と第２の基材のうちの１つに中間層を位置決めすることと、この中間層が第１の基材の一部と第２の基材の一部の間に延在するように、第２の基材の一部に隣接して第１の基材の一部を位置決めすることと、中間層を融解するために、第１の基材と第２の基材の融点未満の温度で、第１の基材と第２の基材、及び中間層を加熱することと、第１の基材の一部と第２の基材の一部の間にソリッドステート接合部を形成するために、中間層を一定温度で凝固することと、を含む。

回転軸を有するハイブリッドディスクを形成する方法は、第１の平均粒度を有するボア基材を形成することと、第１の平均粒度とは異なる第２の平均粒度を有するリム基材を形成することと、ボア基材またはリム基材のうちの１つに中間層を位置決めすることと、この中間層がボア基材の一部とリム基材の一部の両方に接触するように、リム基材の一部に隣接してボア基材の一部を位置決めすることと、中間層を融解するために、ボア基材とリム基材の融点未満の温度で、ボア基材とリム基材、及び中間層を加熱することと、ハイブリッドディスクのウェブに沿ってボア基材とリム基材の間にソリッドステート接合部を形成するために、中間層を一定温度で凝固することと、を含む。

ハイブリッドディスクは、ＡＳＴＭ１１とＡＳＴＭ９の間の平均粒度を有するボア部分、ＡＳＴＭ８とＡＳＴＭ６の間の平均粒度を有するリム部分、及びボア部分とリム部分の間に配置されるウェブ部分を含む。ウェブ部分は、ボア部分の径方向外面及びリム部分の径方向内面に隣接して形成される一定温度で凝固したソリッドステート接合部を含む。一定温度で凝固した接合部は、ハイブリッドディスクの回転軸に対して５°と８５°の間で傾斜する。

ハイブリッドローターディスクの図である。 図１のハイブリッドローターディスクの径方向断面図である。 ハイブリッドローターディスクを形成するために用いられる未接合のボア基材及びリム基材の図である。 基材と基材の間の空間に中間層を有する図２の基材の図である。 接着の後の基材の図である。 ハイブリッドローターディスクを製造する方法の概略図である。

本開示は一般に、異なる微細構造及び／または組成から成る領域を有するコンポーネントを生産するための製造過程に関する。動作条件は、異なる領域を含むコンポーネントを必要とし、これらの異なる領域の異なる物質特性が、（例えば、燃費を減少する、エンジン全体の効率を上げる等の）性能を最適化するために必要である場合が多い。動作条件がこの発明を必要とし得る例は、高機能エンジンのコンポーネントである。典型的に、高機能エンジンは、より高い温度及びより高い圧力でより効率的に動作する。

ハイブリッドコンポーネント及びこのハイブリッドコンポーネントの製造方法がここに開示される。ハイブリッドコンポーネントの１つの例は、ガスタービンエンジンのコンプレッサまたはタービン部分のローターディスクである。図１及び図１Ａは、ハイブリッドディスクの図を示す。図１は、ハイブリッドディスク１０の斜視図を示し、図１Ａは、ハイブリッドディスク１０の径方向断面図を示す。ハイブリッドディスク１０は、ボア領域１２、リム領域１４、及びウェブ領域１６を含む。動作中、ハイブリッドディスク１０は、回転軸（中心線軸）１８を中心として回転する。ボア領域１２は、リム領域１４及びウェブ領域１６の径方向内側に位置し、リム領域１４は、ボア領域１２及びウェブ領域１６の径方向外側に位置する。ボア領域１２は一般的に、ハイブリッドディスク１０の中央ハブであり、シャフトにハイブリッドディスク１０を取り付けるための貫通孔を含み得る。ウェブ領域１６は、モノリシックハイブリッドローターディスクまたはワンピースハイブリッドローターディスクを形成するようにボア領域１２とリム領域１４を接続する。ハイブリッドディスク１０の径方向外面は、リム領域１４に配置される。ブレードエーロフォイル（不図示）は、リム領域１４の外面でハイブリッドディスク１０に接続される。図１Ａに示すように、ハイブリッドディスク１０は、ボア領域１２において（左から右に示される）軸方向に最大の厚さを有することが可能である。軸方向に最小の厚さを有する領域は、リム領域１４またはリム領域１４近傍のウェブ領域１６の一部に存在し得る。

ここで説明するように、ハイブリッドディスク１０は、異なる物質組成及び／または粒子構造を有する２つの基材から形成される。いくつかの場合において、２つの基材は、鍛造または鋳造合金である。２つの基材は、ハイブリッドディスク１０を形成するために、過渡液相（ＴＬＰ）接着によって共に接合される。ＴＬＰ接着の過程は、２つの基材の間に均一な組成プロファイルを有し、酸化被膜及び形状欠陥に対して抵抗力を有するソリッドステート接合部を生成する。接合部は、ハイブリッドディスク１０のより低い応力領域、例えばウェブ領域１６に配置される。異なる物質組成及び／または粒子構造を有する２つの基材を接合することによって、ボア領域１２とリム領域１４がそれぞれ所望の動作条件に合うように最適化されるように、ハイブリッドディスク１０を設計することができ、そのためこの接合部がハイブリッドディスク１０のより低い応力領域に設けられる。

図２は、未接合のボア基材２０及びリム基材２２を示す。さらに詳述するように、ボア基材２０は、ハイブリッドディスク１０のボア領域１２とウェブ領域１６の一部を形成し、リム基材２２は、リム領域１４とウェブ領域１６の一部を形成する。ボア基材２０は、（鍛造、鋳造、及び／または機械加工によって）形成され、ハイブリッドディスク１０のボア領域１２の仕上がり形状に近づく。ボア基材２０は、ハイブリッドディスク１０のボア領域１２に最適な物質を一般的に含む。いくつかの実施形態において、ボア基材２０は、鋳造合金、鍛錬合金、及び／または粉末冶金合金を含み、これらの合金は高い張力、低温強度（低サイクル疲労への耐性）、及びバースト能力を有する。ボア基材２０に適した様々な種類の合金の例には、ＰＲＭ４８、ＭＥ１６、ＩＮ１００、ＩＮ１７１８、Ｕ７２０、Ｕ７２０ｌｉ、ＭＥ３、合金１０、及び低ソルバスの高難揮発性（ＬＳＨＲ）粉末冶金合金が含まれる。いくつかの実施例において、ボア基材２０は、０．０６％未満の炭素を含み得る。ボア基材２０は典型的に、リム基材２２より微細な粒子構造を有する。いくつかの実施形態において、ボア基材２０は、ＡＳＴＭ Ｅ１１２−１３（「ＡＳＴＭ」）サイズ９から１１の平均粒度を有する。ボア基材２０は、ハイブリッドディスク１０を形成するために用いる前に熱処理され得る。例えば、１つの実施形態において、ボア基材２０は、ＴＬＰ接着より前にサブソルバス熱処理を行う。こういった熱処理によって、ボア基材２０にハイブリッドディスク１０のボア領域１２にとって一般的に望ましい特性が提供される。このプレ接着熱処理は、ボア基材２０の形成前または形成後に行われ得る。

リム基材２２は、（鍛造、鋳造、及び／または機械加工によって）形成され、ハイブリッドディスク１０のリム領域１４の仕上がり形状に近づく。リム基材２２は、ハイブリッドディスク１０のリム領域１６に、一般的に最適な物質を含む。いくつかの実施形態において、リム基材１６は、鋳造合金、鍛錬合金、及び／または粉末冶金合金を含み、これらの合金は高い耐クリープ性、破断強度、及びひび割れ抵抗性を有する。リム基材２２にとって適切な合金の例は、ＰＲＭ４８、ＭＥ１６、ＩＮ１００、合金１０、及びＬＳＨＲ粉末冶金合金を含む。いくつかの実施例において、リム基材２２は、０．０６％未満の炭素を含み得る。リム基材２２は、ボア基材２０の合金より高いソルバス温度を有するガンマプライム合金を含み得る。リム基材２２は典型的に、ボア基材２０より粗い粒子構造を有する。いくつかの実施形態において、リム基材２２は、ＡＳＴＭサイズ６から８の平均粒度を有する。リム基材２２は、ハイブリッドディスク１０を形成するために用いられる前に熱処理され得る。例えば、１つの実施形態において、リム基材２２は、ＴＬＰ接着より前にスーパーソルバス熱処理を行い、その結果、粒子の成長がリム基材２２において生じる。こういった熱処理によって、リム基材２２にハイブリッドディスク１０のリム領域１４にとって一般的に望ましい特性が提供される。このプレ接着熱処理は、リム基材２２の形成前または形成後に行われ得る。

ＴＬＰ接着過程は、ボア基材２０とリム基材２２を接合するために、中間層の使用を必要とする。中間層は、接着されている基材の物質とは異なる物質であり、これらの基材のいずれよりも低い温度で融解する。この場合、（図３に示す）中間層２４は、ボア基材２０とリム基材２２の両方の融解温度より低い融解温度を有する物質の薄層である。中間層２４は、ＮｉＣｒ合金及び非晶質ホウ素のような融点降下剤を含む箔の薄層であり得る。１つの実施形態において、中間層２４は、（サウスカロライナ州コンウェイ）にあるＭｅｔｇｌａｓ，Ｉｎｃ．より入手可能なＭｅｔｇｌａｓ（登録商標）ＭＢＦ−８０ニッケル基蝋付け箔（「ＭＢＦ−８０」）のようなＮｉＣｒＢ合金である。ＭＢＦ−８０は、７５から８５パーセントのニッケル、１０から２０パーセントのクロム、及び１から５パーセントのホウ素（全て重量パーセント）を含む合金である。

中間層２４は、ボア基材２０及びリム基材２２の１つまたは複数の表面の間に配置される。図３に示すように、２つの中間層部分２４は、ボア基材２０とリム基材２２の傾斜面の間に配置される。中間層２４は、ボア基材２０とリム基材２２のうちのどちらにでも適用され得る。ボア基材２０とリム基材２２は次に共に加圧され、これによって、中間層２４が、ボア基材２０とリム基材２２の両方の面に接触する。（図３にｔによって示す）中間層２４の厚さは、ハイブリッドディスク１０、ボア基材２０、リム基材２２の特性及び回転軸に対する中間層２４の位置に依存して変化し得る。いくつかの実施形態において、中間層２４の厚さは、約０．１ｍｍ（０．００５インチ）及び約０．２５ｍｍ（０．０１０インチ）の間である。（図３にｌで示す）中間層２４の長さは、ハイブリッドディスク１０、ボア基材２０、及びリム基材２２の特性、ボア基材２０とリム基材２２が接着される角度、回転軸に対する中間層２４の位置、及びボア基材２０とリム基材２２の形状に依存して変化し得る。

中間層２４がボア基材２０とリム基材２２の両方と接触するようにボア基材２０とリム基材２２が共に加圧されると、３つ（ボア基材２０、リム基材２２、及び中間層２４）は全て加熱され、中間層２４を融解し、一定の温度で中間層２４が凝固して、ボア基材２０とリム基材２２の間に接合部が形成される。３つの要素が加熱されるのに従って、中間層２４が融解する。ボア基材２０とリム基材２２は、中間層２４より高い融解温度を有するため、用いられる加熱温度は、中間層２４の融解温度を超えるが、ボア基材２０とリム基材２２の両方の融解温度未満である。中間層２４が融解するのに従って、液体の薄層がボア基材２０とリム基材２２の界面に沿って広がり、（図４に示す）接合部２６を形成する。上昇した温度は、接合部２６が一定の温度で凝固するのを可能にするため保持される。温度が中間層２４の融点を超えて保持される間、相互拡散によって接合部２６において組成を共融から離すように転換し、これによって接合部２６の領域の融点が上昇する。この相互拡散によって、中間層２４の融解温度で接合部２６が凝固することが可能になる。十分な相互拡散が生じると、ソリッドステート接合部２６は凝固状態を保持し、一定温度での凝固に用いられた温度を超える融点を有することになる。接合部２６は、中間層２４と同様の厚さ及び長さを有し得る。

ボア基材２０、リム基材２２、及び中間層２４は炉に設置され、上述した融解及び一定温度での凝固の過程を完結するために加熱される。中間層２４が融解してしまうと、中間層２４の一定温度での凝固を可能にするよう炉内の温度が保持され得る。代替として、中間層２４及び近傍のボア基材２０とリム基材２２の周辺部は中間層２４を融解するために局部的に加熱され、局部的な温度は、中間層２４の一定温度での凝固を可能にするため保持される。いくつかの実施形態において、炉または局部加熱の場合における中間層２４は、接合部を形成するため、中間層２４の融解及び中間層２４の一定温度での凝固の両方を行うため１０００℃と１１００℃の間の温度に加熱される。

接合部２６が形成されると、接着されたボア基材２０とリム基材２２を機械加工し、接着界面から残留部分を除去することが可能になる。機械加工の次に、この部分を点検し、ボア基材２０とリム基材２２の微細構造の応力緩和及びエージングのために熱処理サイクルを施す。これらの熱処理ステップによって、残留応力がこの部分で緩和し、ボア基材２０とリム基材２２の物質特性が向上する。接着後の熱処理は、ボア基材２０またはリム基材２２の粒度には影響しない。安定化及びエージング熱処理の後、この部分は、ハイブリッドディスク１０を生成するため、所望の形状に仕上げ機械加工され、非破壊的に評価を受ける。代替として、ボア基材及び／またはリム基材２２は、接着前にエージング熱処理を施し得る。この場合、溶接後の熱処理によって応力緩和がもたらされる。

図２乃至図４に示すように、中間層２４が適用され及び接合部２６が形成されるボア基材２０の表面とリム基材２２の表面は、回転軸１８に対して傾斜する（図４に角度θによって示す）。図示のように、角度θはおよそ４５°である。回転軸１８に対して、ゼロで無く及び９０°で無い角度で接合部２６を形成することによって、接合部２６の接着長さ（及びその結果生じる接着強度）が増大する。いくつかの実施形態において、ボア基材２０の接着面とリム基材２２の接着面は、回転軸１８に対して５°と８５°の間で傾斜する。さらなる実施形態において、ボア基材２０の接着面とリム基材２２の接着面は、回転軸１８に対して１５°と７５°の間で傾斜する。さらなる実施形態において、ボア基材２０の接着面とリム基材２２の接着面は、回転軸１８に対して３０°と６０°の間で傾斜する。ボア基材２０の接着面とリム基材２２の接着面の最適な角度を決定するため、ハイブリッドディスク１０の熱解析及び応力解析を行うことが可能である。

接合部２６は、ハイブリッドディスク１０の比較的低い応力領域に形成され得る。接合部は多くの場合、コンポーネント内の「より脆弱な」部分であり、過度な応力を受けない領域に接合部を設置することによって、接合部が動作中確実に持ちこたえるよう支援する。ハイブリッドディスク１０内の接合部２６にとって最適な位置は、ハイブリッドディスク１０の動作条件、並びにボア領域１２の組成及びリム領域１４の組成に依存することになる。接着角度と同様に、ハイブリッドディスク１０の熱解析及び応力解析を行い、接合部２６にとって最適な位置を決定することができる。ハイブリッドディスク１０のいくつかの実施形態において、ウェブ領域１６は、リム領域１４の一部より低い応力を受ける領域であり、接合部２６は、ウェブ領域１６内に配置される。いくつかの場合において、接合部２６は、ハイブリッドディスク１０の半径内の範囲の５０パーセント及び８０パーセントの間（回転軸１８からリム領域１４の径方向外面までの距離）に径方向に配置され得る。

図５は、ハイブリッドディスク１０を製造するための方法３０の１つの実施形態を模式的に示す。方法３０のステップ３２及び３４において、ボア基材２０とリム基材２２がそれぞれ製造される。ここに記述のとおり、ステップ３２がサブソルバス加熱処理を含んでもよく、ステップ３４がスーパーソルバス加熱処理を含んでもよい。ステップ３６において、１つまたは複数の中間層２４は、接合部２６の形成が望まれる位置で、ボア基材２０とリム基材２２のうちの１つに適用される。ステップ３８において、ボア基材２０とリム基材２２は共に位置決めされ、これによって、中間層２４は、ボア基材２０の表面とリム基材２２の表面の間に延在する。ステップ４０及び４２において、組み合わせた複数の基材と中間層を上昇した温度にさらす。ステップ４０において、中間層２４は融解し、ボア基材２０とリム基材２２の間に液体接合部を形成する。ステップ４２において、中間層２４は一定温度で凝固し、ボア基材２０とリム基材２２の間にソリッドステート接合部２６を形成する。最後に、ステップ４４において、接合部分が検査され、安定化及びエージング熱処理が行われ、この部分は、ハイブリッドディスク１０を形成するために仕上げ機械加工が施される。図５に示される方法に対する変形が上で説明される。

ここで説明するステップによって、特有の特徴を有するハイブリッドディスクが製造される。図５に示すこの方法に従って製造されたハイブリッドディスクは、ＡＳＴＭ１１とＡＳＴＭ９の間の平均粒度を有するボア部分、ＡＳＴＭ８とＡＳＴＭ６の間の平均粒度を有するリム部分、及びボア部分とリム部分の間に配置されるウェブ部分を有してもよい。ウェブ部分は、ボア部分の径方向外面及びリム部分の径方向内面に隣接して形成される一定温度で凝固した接合部を含む。一定温度で凝固した接合部は、ハイブリッドディスクの回転軸に対して５°と８５°の間で傾斜する。

ここで説明するように、ハイブリッドディスク１０は、少なくとも２つの異なる物質を含む。１つ目の物質は、ハイブリッドディスク１０のボア領域１２にとって最適であり、もう一方の物質は、ハイブリッドディスク１０のリム領域１４にとって最適である。これによって、ハイブリッドディスク１０は、ボア領域１２とリム領域１４の両方で最適な物質を有することが可能になる。ＴＬＰ接着を用いて、ハイブリッドディスク１０のウェブ（ウェブ領域１６）に沿って２つの物質を接合する。２つの物質は、ウェブ領域１６で接合され、ハイブリッドディスク１０の比較的応力の低い領域に接合部２６を配置する。接着前に、２つの異なる物質の各々は、所望の特性及び粒子構造（例えば、ボア近傍のより微細な粒子構造、リムのより粗い粒子構造）を生成するために加熱処理され得る。これによって、物質の粒度を変える接着後の熱処理の必要性が無くなる。

可能な実施形態の考察
下記は、本発明の可能な実施形態の説明に限定されるものではない。

回転軸を有するハイブリッドコンポーネントを形成する方法は、第１の平均粒度を有する第１の基材を形成することと、第１の平均粒度とは異なる第２の平均粒度を有する第２の基材を形成することと、第１の基材と第２の基材のうちの１つに中間層を位置決めすることと、この中間層が第１の基材の一部と第２の基材の一部の間に延在するように、第２の基材の一部に隣接して第１の基材の一部を位置決めすることと、中間層を融解するために、第１の基材と第２の基材の融点未満の温度で、第１の基材と第２の基材、及び中間層を加熱することと、第１の基材の一部と第２の基材の一部の間にソリッドステート接合部を形成するために、中間層を一定温度で凝固することと、を含み得る。

前の段落の方法は、さらに及び／または代替として、下記の特徴、構成、及び／または追加のコンポーネントのうちのいずれか１つまたは複数を選択的に含み得る。

接合部がハイブリッドディスクのウェブ領域に配置されるように、第１の基材は、ハイブリッドディスクのボア領域と第１のウェブ部分を形成してもよく、第２の基材は、ハイブリッドディスクの第２のウェブ部分とリム領域を形成してもよい。

第１の平均粒度は、第２の平均粒度より微細であってもよい。

第１の平均粒度はＡＳＴＭ１１とＡＳＴＭ９の間のであってもよく、第２の平均粒度は、ＡＳＴＭ８とＡＳＴＭ６の間であってもよい。

接合部は、回転軸に対して、５°と８５°の間で傾斜し得る。

接合部は、回転軸に対して、１５°と７５°の間で傾斜してもよい。

接合部は、回転軸から第２の基材によって形成されるリム領域の外縁部までの径方向距離の５０パーセントと８０パーセントの間に配置されてもよい。

中間層は、ニッケル、クロム、及びホウ素を含んでもよい。

中間層は、７５から８５重量パーセントのニッケル、１０から２０重量パーセントのクロム、及び１から５重量パーセントのホウ素を含んでもよい。

中間層は、０．１ミリメートルと０．２５ミリメートルの間の厚さを有してもよい。

第１の基材と第２の基材、及び中間層は、１０００℃と１１００℃の間の温度に加熱されてもよい。

中間層を一定温度で凝固するステップは、１０００℃と１１００℃の間の温度で生じてもよい。

回転軸を有するハイブリッドディスクを形成する方法は、第１の平均粒度を有するボア基材を形成することと、第１の平均粒度とは異なる第２の平均粒度を有するリム基材を形成することと、ボア基材とリム基材のうちの１つに中間層を位置決めすることと、この中間層がボア基材の一部とリム基材の一部の両方と接触するように、リム基材の一部に隣接してボア基材の一部を位置決めすることと、中間層を融解するために、ボア基材とリム基材の融点未満の温度で、ボア基材とリム基材、及び中間層を加熱することと、ハイブリッドディスクのウェブに沿って、ボア基材とリム基材の間にソリッドステート接合部を形成するために、中間層を一定温度で凝固することと、を含み得る。

前の段落の方法は、さらに及び／または代替として、下記の特徴、構成、及び／または追加のコンポーネントのうちのいずれか１つまたは複数を選択的に含み得る。

第１の平均粒度はＡＳＴＭ１１とＡＳＴＭ９の間のであってもよく、第２の平均粒度は、ＡＳＴＭ８とＡＳＴＭ６の間であってもよい。

接合部は、回転軸に対して、５°と８５°の間で傾斜し得る。

接合部は、回転軸からリム基材の外縁部までの径方向距離の５０パーセントと８０パーセントの間に配置されてもよい。

この方法はさらに、ハイブリッドディスクに対して接着後の熱処理を行うことと、ハイブリッドディスクの仕上げ機械加工を行うことを含む。

中間層は、７５から８５重量パーセントのニッケル、１０から２０重量パーセントのクロム、及び１から５重量パーセントのホウ素を含んでもよい。

ハイブリッドディスクは、ＡＳＴＭ１１とＡＳＴＭ９の間の平均粒度を有するボア部分と、ＡＳＴＭ８とＡＳＴＭ６の間の平均粒度を有するリム部分と、ボア部分とリム部分の間に配置されるウェブ部分と、ボア部分の径方向外面に隣接して形成される一定温度で凝固したソリッドステート接合部と一定温度で凝固した接合部がハイブリッドディスクの回転軸に対して５°と８５°の間で傾斜するリム部分の径方向内面を有するウェブ部分を含んでもよい。

本発明は、例示的な実施形態（複数可）を参照して説明してきたが、本発明の範囲を逸脱せずに、実施形態（複数可）に対して様々な変更を行い、実施形態（複数可）の要素を等価物によって代替することが可能であることを当業者は理解するだろう。さらに、本発明の基本的な範囲を逸脱せずに、本発明の教示に対して特定の状況または材料を適用するため、多くの修正が加えられてもよい。したがって、本発明は、開示された特定の実施形態（複数可）に限定されるものではなく、添付の特許請求の範囲に該当する全ての実施形態を含むことを意図する。

Claims (19)

1. 回転軸を有するハイブリッドコンポーネントを形成する方法であって、前記方法は、
   第１の平均粒度を有する第１の基材を形成することと、
   前記第１の平均粒度とは異なる第２の平均粒度を有する第２の基材を形成することと、
   前記第１の基材と前記第２の基材のうちの１つに中間層を位置決めすることと、
   前記中間層が前記第１の基材の一部と前記第２の基材の一部の間に延在するように、前記第２の基材の前記一部に隣接して前記第１の基材の前記一部を位置決めすることと、
   前記中間層を融解するために、前記第１の基材と前記第２の基材の融点未満の温度で、前記第１の基材と前記第２の基材、及び前記中間層を加熱することと、
   前記第１の基材の前記一部と前記第２の基材の前記一部の間にソリッドステート接合部を形成するために、前記中間層を一定温度で凝固することと、
   を含む、前記方法。
2. 前記接合部が前記ハイブリッドディスクのウェブ領域に配置されるように、前記第１の基材は、ハイブリッドディスクのボア領域と第１のウェブ部分を形成し、前記第２の基材は、前記ハイブリッドディスクの第２のウェブ部分とリム領域を形成する、請求項１に記載の方法。
3. 前記第１の平均粒度は前記第２の平均粒度より微細である、請求項２に記載の方法。
4. 前記第１の平均粒度は、ＡＳＴＭ１１とＡＳＴＭ９の間にあり、前記第２の平均粒度は、ＡＳＴＭ８とＡＳＴＭ６の間にある、請求項３に記載の方法。
5. 前記接合部は、前記回転軸に対して、５°と８５°の間で傾斜する、請求項１に記載の方法。
6. 前記接合部は、前記回転軸に対して、１５°と７５°の間で傾斜する、請求項１に記載の方法。
7. 前記接合部は、前記回転軸から前記第２の基材によって形成される前記リム領域の外縁部までの径方向距離の５０パーセントと８０パーセントの間に配置される、請求項２に記載の方法。
8. 前記中間層は、ニッケル、クロム、及びホウ素を含む、請求項１に記載の方法。
9. 前記中間層は、７５から８５重量パーセントのニッケル、１０から２０重量パーセントのクロム、及び１から５重量パーセントのホウ素を含む、請求項８に記載の方法。
10. 前記中間層は、０．１ミリメートルと０．２５ミリメートルの間の厚さを有する、請求項８に記載の方法。
11. 前記第１の基材及び前記第２の基材、並びに前記中間層は、１０００℃と１１００℃の間の温度に加熱される、請求項１に記載の方法。
12. 前記中間層を一定温度で凝固するステップは、１０００℃と１１００℃の間の温度で生じる、請求項１１に記載の方法。
13. 回転軸を有するハイブリッドディスクを形成する方法であって、前記方法は、
    第１の平均粒度を有するボア基材を形成することと、
    前記第１の平均粒度とは異なる第２の平均粒度を有するリム基材を形成することと、
    前記ボア基材または前記リム基材のうちの１つに中間層を位置決めすることと、
    前記中間層が前記ボア基材の一部と前記リム基材の一部の両方と接触するように、前記リム基材の前記一部に隣接して前記ボア基材の前記一部を位置決めすることと、
    前記中間層を融解するために、前記ボア基材と前記リム基材の融点未満の温度で、前記ボア基材及び前記リム基材、並びに前記中間層を加熱することと、
    前記ハイブリッドディスクのウェブに沿って、前記ボア基材と前記リム基材の間にソリッドステート接合部を形成するために、一定温度で前記中間層を凝固することと、
    を含む、前記方法。
14. 前記第１の平均粒度は、ＡＳＴＭ１１とＡＳＴＭ９の間にあり、前記第２の平均粒度は、ＡＳＴＭ８とＡＳＴＭ６の間にある、請求項１３に記載の方法。
15. 前記接合部は、前記回転軸に対して、５°と８５°の間で傾斜する、請求項１３に記載の方法。
16. 前記接合部は、前記回転軸から前記リム基材の外縁部までの径方向距離の５０パーセントと８０パーセントの間に配置される、請求項１３に記載の方法。
17. 前記ハイブリッドディスクに対して接着後の熱処理を行うことと、
    前記ハイブリッドディスクの仕上げ機械加工を行うことと、
    をさらに含む、請求項１３に記載の方法。
18. 前記中間層は、７５から８５重量パーセントのニッケル、１０から２０重量パーセントのクロム、及び１から５重量パーセントのホウ素を含む、請求項１３に記載の方法。
19. ＡＳＴＭ１１とＡＳＴＭ９の間の平均粒度を有するボア部分と、
    ＡＳＴＭ８とＡＳＴＭ６の間の平均粒度を有するリム部分と、
    前記ボア部分と前記リム部分の間に配置されるウェブ部分であって、前記ボア部分の径方向外面と前記リム部分の径方向内面に隣接して形成される一定温度で凝固したソリッドステート接合部を含み、前記一定温度で凝固した接合部は、前記ハイブリッドディスクの回転軸に対して５°と８５°の間で傾斜する、前記ウェブ部分と、
    を含む、ハイブリッドディスク。

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