粉末成形法による耐圧冷却チャンネル構造ロケットノズルの試作

1990 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 01850151
• Research Category: Grant-in-Aid for Developmental Scientific Research (B)
• Research Institution: Tohoku University
• Principal Investigator: 渡辺 龍三 東北大学, 工学部, 教授 (20005341)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 武田 義信 住友電気工業(株), 伊丹研究所, 主任研究員 ; 平野 徹 ダイキン工業(株), CAEセンター, 主任研究員 ; 新野 正之 航空宇宙技術研究所, 角田支所, 室長 ; 八柳 信之 航空宇宙技術研究所, 角田支所, 室長 ; 川崎 亮 東北大学, 工学部, 助教授 (50177664)
• Keywords: ロケット燃焼器 / 軽量合金 / 粉末成形法 / 焼結接合 / 傾斜機能化

Research Abstract

前年度に引き続き、軽量長寿命ロケット燃焼器の外殻構成材として、AlーCu系を、また比較材料系としてAgーCu系を選択し、素粉末混合法による焼結外殻の形成およびロケット燃焼器内筒材としての純銅(OMC材)との焼結接合化について検討した。前年度の調査において、AlーCu焼結外殻とOMC材内筒との間の接合が極めて不良であり、これはAlーCu焼結層の異常膨張が主原因であることが明らかとなったが、この点について、熱間等方圧付加による異常膨張の抑制および界面の組成傾斜化による接合性の改善を企図して実験を進めた。外殻の焼結に伴う異常膨張につしては、600℃で数10気圧の等方圧付加により完全に抑制できること、また、内筒との接合性については、内筒表面へのAgメッキ処理および外殻焼結層のCu濃度の傾斜制御により効果的に改善されることがわかった。しかし、AlーCu系素粉末混合物の焼結においては、成分の偏析を避けることは困難であり、精密寸法制御ならびに強度制御を要する冷却チャンネル構造のロケットノズル作製において、重大な欠陥が形成されることが懸念された。この点については、AlーCu均一合金粉による焼結層の形成についても検討を行い、成分偏折のない均一組織を有する焼結層が得られることを確認した。また、内筒材(OMC)との焼結接合についても、組成傾斜化により比較的良好な接合状態が得られた。以上の実験結果にもとづいて、ロケットノズル形状を模擬した小型試験片の作製を行い、形状複雑化に伴う組織および内筒との接合状態の変化について、比較的焼結過程の単純なAgーCu系混合粉を用いて実験観察を行った。現在ノズる作製プロセスの諸条件を取りまとめている。