涡轮叶片的设计方法、涡轮叶片的制造方法以及涡轮叶片与流程

本发明涉及使用金属材料形成的涡轮叶片的设计方法、涡轮叶片的制造方法以及涡轮叶片。

背景技术

以往，已知有如下的蒸汽涡轮长叶片的制造方法：通过对蒸汽涡轮叶片的叶片前端部进行局部加热而局部地使晶粒微细化，从而制造局部形成了高硬度部的具有耐腐蚀性的蒸汽涡轮长叶片(例如参照专利文献1)。

在先技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2013-170558号公报

技术实现要素：

发明要解决的课题

除了蒸汽涡轮叶片之外，燃气涡轮等的涡轮叶片在燃气涡轮的运转时被高温的燃烧气体加热。涡轮叶片通过被比较宽的温度范围内的燃烧气体加热，产生包含扩散蠕变和位错蠕变在内的蠕变。扩散蠕变容易在成为高温的温度区域产生，另一方面，位错蠕变容易在成为低温的温度区域产生。即，涡轮叶片在成为高温的高温部位，扩散蠕变容易成为支配性，在成为低温的低温部位，位错蠕变容易成为支配性。

这里，在专利文献1的涡轮叶片中，将叶片前端部的晶粒微细化，但在将晶粒微细化时，在扩散蠕变成为支配性的区域的强度变得不利。即，在叶片前端部成为高温部位的情况下，扩散蠕变成为支配性，由于晶粒为微细的颗粒，因此，存在耐久性降低的可能性。

对此，本发明的课题在于，提供一种能够实现针对包含扩散蠕变和位错蠕变在内的蠕变的耐久性的提高的涡轮叶片的设计方法、涡轮叶片的制造方法以及涡轮叶片。

用于解决课题的方案

本发明的涡轮叶片的设计方法是对涡轮叶片进行设计的涡轮叶片的设计方法，该涡轮叶片使用通过加热产生包含扩散蠕变和位错蠕变在内的蠕变的金属材料而形成，其特征在于，将相比所述位错蠕变容易产生所述扩散蠕变的温度区域设为扩散蠕变温度区域，将相比所述扩散蠕变容易产生所述位错蠕变、且相比所述扩散蠕变温度区域为低温的温度区域设为位错蠕变温度区域，将从所述扩散蠕变温度区域以及所述位错蠕变温度区域中的一方的温度区域向所述扩散蠕变温度区域以及所述位错蠕变温度区域中的另一方的温度区域迁移的温度区域设为迁移温度区域，预先准备将包含所述扩散蠕变温度区域、所述位错蠕变温度区域以及所述迁移温度区域的温度区域即加热温度区域、所述涡轮叶片中产生的所述蠕变的蠕变强度、以及所述涡轮叶片的所述金属材料的结晶粒度建立了关联的相关数据，所述相关数据中，所述加热温度区域，所述蠕变强度以及所述结晶粒度以如下方式被建立关联：在将被加热的所述涡轮叶片的温度为所述迁移温度区域时的与规定的所述蠕变强度对应的所述结晶粒度没为基准结晶粒度的情况下，在被加热的所述涡轮叶片的温度为所述扩散蠕变温度区域时，与规定的所述蠕变强度对应的所述涡轮叶片的所述结晶粒度相比所述基准结晶粒度为粗粒，在被加热的所述涡轮叶片的温度为所述位错蠕变温度区域时，与规定的所述蠕变强度对应的所述涡轮叶片的所述结晶粒度相比所述基准结晶粒度为细粒，所述涡轮叶片的设计方法具备：温度分布获取工序，在该温度分布获取工序中，获取与被加热的所述涡轮叶片的温度分布相关的温度分布数据；蠕变强度获取工序，在该蠕变强度获取工序中，获取与被加热的所述涡轮叶片所要求的所述蠕变强度的分布相关的蠕变强度分布数据；以及结晶粒度设定工序，在该结晶粒度设定工序中，基于所述温度分布数据以及所述蠕变强度分布数据，根据所述相关数据，将所述涡轮叶片的成为所述扩散蠕变温度区域的高温部位处的所述结晶粒度设定为与所述基准结晶粒度相比为粗粒，将所述涡轮叶片的成为所述位错蠕变温度区域的低温部位处的所述结晶粒度设定为与所述基准结晶粒度相比为细粒。

根据该结构，能够根据涡轮叶片的温度分布以及蠕变强度分布来设定适当的结晶粒度。即，通过在涡轮叶片的高温部位处将结晶粒度设为粗粒，能够提高相对于扩散蠕变的耐久性，另外，通过在涡轮叶片的低温部位处将结晶粒度设为细粒，能够提高相对于位错蠕变的耐久性。因此，能够实现产生包含扩散蠕变以及位错蠕变在内的蠕变的涡轮叶片的耐久性的提高。需要说明的是，作为金属材料，例如应用ni基合金或co基合金，但只要是能够产生扩散蠕变和位错蠕变的金属材料即可，也可以为不锈钢，未特别限定。另外，温度分布获取工序与蠕变强度获取工序的各工序的实施可以相继进行，可以先进行温度分布获取工序，也可以先进行蠕变强度获取工序。

另外，优选的是，所述涡轮叶片具有：设置在基端部侧的叶片根部；以及与所述叶片根部的前端部侧相连设置的叶片形状部，在所述结晶粒度设定工序中，在所述涡轮叶片的所述叶片形状部中将所述结晶粒度设定为随着从所述基端部侧朝向所述前端部侧而成为粗粒。

根据该结构，在叶片形状部的前端部为高温且叶片形状部的基端部为低温的情况下，通过将叶片形状部的前端部设为粗粒，能够提高前端部的相对于扩散蠕变的耐久性，另外，通过将叶片形状部的基端部设为细粒，能够提高基端部的相对于位错蠕变的耐久性。

另外，优选的是，所述涡轮叶片还具有：在所述叶片形状部的所述基端部侧的内部设置的冷却室；以及在所述叶片形状部的内部与所述冷却室的所述前端部侧连通设置的多个冷却通路，在所述结晶粒度设定工序中，在所述涡轮叶片的所述冷却室中将所述结晶粒度设定为与所述基准结晶粒度相比为细粒。

根据该结构，通过将冷却室设为细粒，能够提高冷却室的相对于位错蠕变的耐久性。

本发明的涡轮叶片的制造方法是对通过上述的涡轮叶片的设计方法设计的所述涡轮叶片进行制造的涡轮叶片的制造方法，其特征在于，所述涡轮叶片的制造方法具备：浇铸工序，在该浇铸工序中，向所述涡轮叶片的铸模浇铸熔融后的所述金属材料即熔融金属；冷却工序，在该冷却工序中，以使所述涡轮叶片的所述高温部位的冷却速度比所述低温部位的冷却速度慢、使所述涡轮叶片的所述低温部位的冷却速度比所述高温部位的冷却速度快的方式将所述熔融金属冷却；以及铸模去除工序，在该铸模去除工序中，去除所述铸模，取出固化后的所述熔融金属即所述涡轮叶片。

根据该结构，通过变慢涡轮叶片的高温部位处的冷却速度，能够使高温部位的结晶粒度成为粗粒，通过加快涡轮叶片的低温部位处的冷却速度，能够使低温部位的结晶粒度成为细粒。因此，能够制造相对于包含扩散蠕变以及位错蠕变在内的蠕变而言耐久性高的涡轮叶片。

本发明的涡轮叶片是使用通过加热产生包含扩散蠕变和位错蠕变在内的蠕变的金属材料而形成的涡轮叶片，其特征在于，所述涡轮叶片具备：高温部位，其成为相比所述位错蠕变容易产生所述扩散蠕变的扩散蠕变温度区域；以及低温部位，其成为相比所述扩散蠕变容易产生所述位错蠕变、且相比所述扩散蠕变温度区域为低温的位错蠕变温度区域，在将从所述扩散蠕变温度区域以及所述位错蠕变温度区域中的一方的温度区域向所述扩散蠕变温度区域以及所述位错蠕变温度区域中的另一方的温度区域迁移的温度区域设为迁移温度区域，且将处于所述迁移温度区域时的所述涡轮叶片的结晶粒度设为基准结晶粒度时，所述高温部位的结晶粒度与所述基准结晶粒度相比为粗粒，所述低温部位的结晶粒度与所述基准结晶粒度相比为细粒。

根据该结构，通过在涡轮叶片的高温部位处将结晶粒度设为粗粒，能够提高相对于扩散蠕变的耐久性，另外，通过在涡轮叶片的低温部位处将结晶粒度设为细粒，能够提高相对于位错蠕变的耐久性。因此，能够形成相对于包含扩散蠕变以及位错蠕变在内的蠕变而言耐久性高的涡轮叶片。

另外，优选的是，所述涡轮叶片还具备：设置在基端部侧的叶片根部；以及与所述叶片根部的前端部侧相连设置的叶片形状部，所述叶片形状部的所述结晶粒度随着从所述基端部侧朝向所述前端部侧而成为粗粒。

根据该结构，在叶片形状部的前端部为高温且叶片形状部的基端部为低温的情况下，通过将叶片形状部的前端部设为粗粒，能够提高前端部的相对于扩散蠕变的耐久性，另外，通过将叶片形状部的基端部设为细粒，能够提高基端部的相对于位错蠕变的耐久性。

另外，优选的是，所述涡轮叶片还具备：在所述叶片形状部的所述基端部侧的内部设置的冷却室；以及在所述叶片形状部的内部与所述冷却室的所述前端部侧连通设置的多个冷却通路，所述冷却室为所述低温部位。

根据该结构，通过将成为低温部位的冷却室设为细粒，能够提高冷却室的相对于位错蠕变的耐久性。

本发明的另一涡轮叶片是使用金属材料形成的涡轮叶片，其特征在于，所述涡轮叶片具备：设置在基端部侧的叶片根部；以及与所述叶片根部的前端部侧相连设置的叶片形状部，所述叶片形状部的结晶粒度随着从所述基端部侧朝向所述前端部侧而成为粗粒。

根据该结构，在叶片形状部的前端部为高温且叶片形状部的基端部为低温的情况下，通过将叶片形状部的前端部设为粗粒，能够提高前端部的相对于扩散蠕变的耐久性，另外，通过将叶片形状部的基端部设为细粒，能够提高基端部的相对于位错蠕变的耐久性。

附图说明

图1是示出本实施方式的涡轮叶片的剖视图。

图2是与在本实施方式的涡轮叶片的设计方法中使用的相关数据相关的曲线图。

图3是与向本实施方式的涡轮叶片赋予的负荷以及结晶粒度相关的说明图。

图4是与本实施方式的涡轮叶片的设计方法相关的流程图。

图5是与本实施方式的涡轮叶片的制造方法相关的流程图。

图6是与本实施方式的涡轮叶片的另一例相关的说明图。

图7是与本实施方式的涡轮叶片的另一例相关的说明图。

具体实施方式

以下，基于附图对本发明的实施方式详细进行说明。需要说明的是，并不通过该实施方式来限定该发明。另外，下述实施方式中的构成要素包括本领域技术人员能够且容易置换的构成要素、或者实质上相同的构成要素。此外，以下记载的构成要素能够适当进行组合，另外，在存在多个实施方式的情况下，也能够组合各实施方式。

[实施方式]

图1是示出本实施方式的涡轮叶片的剖视图。图2是与在本实施方式的涡轮叶片的设计方法中使用的相关数据相关的曲线图。图3是与向本实施方式的涡轮叶片赋予的负荷以及结晶粒度相关的说明图。图4是与本实施方式的涡轮叶片的设计方法相关的流程图。图5是与本实施方式的涡轮叶片的制造方法相关的流程图。

本实施方式的涡轮叶片1使用金属材料而形成，是通过本实施方式的涡轮叶片的设计方法设计出的涡轮叶片。涡轮叶片1例如是设置于燃气涡轮的动叶，作为金属材料，例如应用了ni基合金或co基合金。首先，参照图1对成为设计对象的涡轮叶片1进行说明。需要说明的是，在本实施方式中，将涡轮叶片1用作动叶进行说明，但也可以为静叶，未特别限定。

如图1所示，涡轮叶片1构成为从基端部侧起依次包括叶片根部11、叶片形状部12、以及护罩13。

叶片根部11例如为树形状，成为向燃气涡轮的转子安装的部位。叶片形状部12设置在叶片根部11的前端部侧，从叶片根部11朝向前端部侧沿长边方向(转子的径向)延伸地形成。

叶片形状部12的周面为叶面，燃气涡轮的燃烧器中产生的高温的燃烧气体吹碰到该叶面。叶片形状部12的长边方向上的长度为叶片高度。护罩13设置在叶片形状部12的前端侧，与供燃烧气体流通的壳体的内周面对置设置。该护罩13能够与相邻的其他的涡轮叶片1的护罩13连结。

另外，在涡轮叶片1的内部形成有冷却结构20。冷却结构20具有：形成在叶片根部11侧的冷却空气导入流路21；相对于冷却空气导入流路21形成在叶片形状部12侧的冷却室22；以及相对于冷却室22形成在叶片形状部12侧的多个冷却通路23。冷却空气导入流路21是从叶片根部11的端面延伸到冷却室22的流路，从涡轮叶片1的外部向内部导入冷却空气。冷却室22与冷却空气导入流路21连通，从冷却空气导入流路21被导入冷却空气。另外，冷却室22中设置有多个针翅25。多个针翅25被在冷却室22内流通的冷却空气冷却，由此将涡轮叶片1的叶片形状部12的基端侧冷却。多个冷却通路23与冷却室22连通，供来自冷却室22的冷却空气流通。在多个冷却通路23流通的冷却空气将涡轮叶片1的叶片形状部12的前端侧冷却。需要说明的是，在多个冷却通路23流通后的冷却空气通过未图示的返回流路而从涡轮叶片1的叶片根部11排出，或者从与各冷却通路23连通的未图示的喷出孔向涡轮叶片1的外侧排出。

上述的涡轮叶片1因安装于燃气涡轮的转子并进行旋转，从而由离心力赋予应力。涡轮叶片1在被赋予应力的状态下加热而产生蠕变。因此，涡轮叶片1被设计为，相对于与应力以及加热温度相应地产生的蠕变，成为满足要求性能的规定的蠕变强度。

这里，蠕变具有扩散蠕变和位错蠕变。扩散蠕变在加热温度高的高温区域成为支配性。即，高温区域是相比位错蠕变容易产生扩散蠕变的温度区域(扩散蠕变温度区域)，成为扩散蠕变支配区域。另外，对于扩散蠕变而言，在扩散蠕变温度区域，构成涡轮叶片1的金属材料的结晶粒径越为细粒(越小)，则蠕变变形速度越快。换言之，在扩散蠕变温度区域，构成涡轮叶片1的金属材料的结晶粒径越为粗粒(越大)，则能够使蠕变变形速度越慢。位错蠕变在加热温度低的低温区域成为支配性。即，低温区域是相比扩散蠕变容易产生位错蠕变的温度区域(位错蠕变温度区域)，成为位错蠕变支配区域。另外，对于位错蠕变而言，在位错蠕变温度区域，构成涡轮叶片1的金属材料的结晶粒径越为粗粒(越大)，则蠕变变形速度越快。换言之，在位错蠕变温度区域，构成涡轮叶片1的金属材料的结晶粒径越为细粒(越小)，则能够使蠕变变形速度越慢。而且，从扩散蠕变温度区域以及位错蠕变温度区域中的一方的温度区域向另一方的温度区域迁移的温度区域成为迁移温度区域。即，在迁移温度区域，成为扩散蠕变与位错蠕变的产生为大致相同的比例的温度区域。需要说明的是，扩散蠕变温度区域、位错蠕变温度区域以及迁移温度区域根据所使用的金属材料的种类而成为不同的温度区域。

接着，参照图2，对在本实施方式的涡轮叶片1的设计方法中使用的相关数据进行说明。如图2所示，相关数据成为将涡轮叶片1的加热温度区域、涡轮叶片1中产生的蠕变的蠕变强度、以及涡轮叶片1的金属材料的结晶粒度建立了关联的数据。图2的纵轴为蠕变强度，横轴为粒度。另外，线l1是成为扩散蠕变温度区域的高温侧的温度区域中的蠕变强度的变化，线l2是成为位错蠕变温度区域的低温侧的温度区域中的蠕变强度的变化。需要说明的是，线l1与线l2交叉的点成为迁移温度(迁移温度区域)，将该迁移温度下的结晶粒度设为基准结晶粒度。

在图2的相关数据中，观察线l1时，在与基准结晶粒度相比为粗粒的情况下，蠕变强度变高。即，在扩散蠕变温度区域成为粗粒的情况下，蠕变强度变高。另一方面，在与基准结晶粒度相比为细粒的情况下，蠕变强度变低。即，在扩散蠕变温度区域成为细粒的情况下，蠕变强度变低。另外，观察线l2时，在与基准结晶粒度相比为粗粒的情况下，蠕变强度变低。在位错蠕变温度区域成为粗粒的情况下，蠕变强度变低。另一方面，在与基准结晶粒度相比为细粒的情况下，蠕变强度变高。即，在位错蠕变温度区域成为细粒的情况下，蠕变强度变高。

接着，参照图3，针对向涡轮叶片1赋予的包含热以及应力的负荷进行说明，并且，参照图4，使用上述的相关数据对设计涡轮叶片1的涡轮叶片的设计方法进行说明。

如图4所示，首先，在涡轮叶片1的设计方法中，实施温度分布获取工序(步骤s11)，通过解析等来获取与在燃气涡轮的运转时被加热的涡轮叶片1的温度分布相关的温度分布数据。在本实施方式中，图1所示的涡轮叶片1具有冷却结构20，因此，在温度分布获取工序s11中获取的涡轮叶片1的温度分布为涡轮叶片1的内部侧成为低温(位错蠕变温度区域)、且朝向外部侧成为高温(扩散蠕变温度区域)的温度分布。即，涡轮叶片1的内部侧为低温部位，外部侧为高温部位。

另外，如图3所示，涡轮叶片1为其叶片形状部12的基端部侧成为低温(位错蠕变温度区域)、朝向叶片形状部12的前端部成为高温(扩散蠕变温度区域)的温度(金属温度)分布。即，涡轮叶片1的基端部侧为低温部位，前端部侧为高温部位。另外，涡轮叶片1在冷却结构20的冷却室22的前端部侧为成为规定的温度范围的低温部位。因此，涡轮叶片1中，温度从叶片形状部12的基端部侧到冷却结构20的冷却室22的前端部侧连续地变高，在冷却结构20的冷却室22的前端部侧，温度进一步变高，温度从冷却结构20的冷却室22的前端部侧到叶片形状部12的前端部侧连续地变高。这样，隔着冷却结构20的冷却室22的前端部侧，涡轮叶片1的前后的温度阶段性地变高。

接着，在实施温度分布获取工序s11之后实施蠕变强度获取工序(步骤s12)，通过解析等来获取与被加热的涡轮叶片1所要求的蠕变强度的分布相关的蠕变强度分布数据。在本实施方式中，图1所示的涡轮叶片1中，其基端部侧的应力高，成为温度低的低温高应力侧，其前端部侧的应力低，成为温度高的高温低应力侧。即，如图3所示，涡轮叶片1在离心力的作用下，基端部的应力变高，朝向前端部而应力变低。另外，涡轮叶片1在冷却结构20的冷却室22的前端部侧为成为规定的范围的应力。因此，涡轮叶片1中，应力从叶片形状部12的基端部侧到冷却结构20的冷却室22的前端部侧连续地变低，在冷却结构20的冷却室22的前端部侧，应力进一步变低，应力从冷却结构20的冷却室22的前端部侧到叶片形状部12的前端部侧连续地变低。这样，隔着冷却结构20的冷却室22的前端部侧，涡轮叶片1的前后的应力阶段性地变低。而且，在蠕变强度获取工序s12中，获取成为规定的蠕变强度这样的蠕变强度数据，该规定的蠕变强度允许在成为低温高应力的基端部产生的蠕变，并且，允许在成为高温低应力侧的前端部产生的蠕变。

接着，在实施蠕变强度获取工序s12之后实施结晶粒度设定工序(步骤s13)，基于温度分布数据以及蠕变强度数据，根据上述的相关数据来设定涡轮叶片1的结晶粒度。具体而言，在结晶粒度设定工序s13中，将涡轮叶片1的成为扩散蠕变温度区域的高温部位处的结晶粒度设定为与基准结晶粒度相比为粗粒，将涡轮叶片1的成为位错蠕变温度区域的低温部位处的结晶粒度设定为与基准结晶粒度相比为细粒。

这里，如图3所示，涡轮叶片1的基端部的结晶粒度(结晶粒径)成为细粒，朝向前端部，结晶粒度成为粗粒。另外，涡轮叶片1在冷却结构20的冷却室22的前端部侧为成为规定的范围的粒径。因此，涡轮叶片1中，粒径从叶片形状部12的基端部侧到冷却结构20的冷却室22的前端部侧连续地变大，在冷却结构20的冷却室22的前端部侧，粒径进一步变大，粒径从冷却结构20的冷却室22的前端部侧到叶片形状部12的前端部侧连续地变大。这样，隔着冷却结构20的冷却室22的前端部侧，涡轮叶片1的前后的粒径阶段性地变大。

需要说明的是，在结晶粒度设定工序s13中，设定为结晶粒度从低温部位到高温部位阶段性地变大，但也可以设定为结晶粒度从低温部位到高温部位连续地变大，未特别限定。

这样，通过实施步骤s11至步骤s13，在涡轮叶片1的设计方法中设定涡轮叶片1的结晶粒度。

接着，参照图5，说明对通过上述的设计方法设计出的涡轮叶片1进行制造的涡轮叶片的制造方法。

如图5所示，首先，在涡轮叶片1的制造方法中，实施准备用于形成涡轮叶片1的铸模的铸模准备工序(步骤s21)。在铸模准备工序s21中，例如，通过将铸模配置在加热炉内并进行铸模的预热，从而抑制在制造铸件(涡轮叶片1)时向铸模注入了熔融金属(熔融了的金属材料)之际损伤铸模的情况。

在实施铸模准备工序s21之后实施从铸模的开口浇铸熔融金属的浇铸工序(步骤s22)。在实施浇铸工序s22之后实施将熔融金属冷却的冷却工序(步骤s23)。在冷却工序s23中，使涡轮叶片1的高温部位的冷却速度比低温部位的冷却速度慢。换言之，在冷却工序s23中，使涡轮叶片1的低温部位的冷却速度比高温部位的冷却速度快。对于冷却速度而言，能够通过调整铸模的厚度或者调整设置在铸模周围的保温材料的厚度来控制冷却速度。

在实施冷却工序s23之后实施铸模去除工序s24，去除铸模，取出固化后的熔融金属即涡轮叶片1。在铸模去除工序s24中，例如通过将铸模破碎并去除来取出涡轮叶片1。需要说明的是，通过对所取出的涡轮叶片1适当地实施后续处理而获得作为产品的涡轮叶片1。

通过这样的制造方法制造出的图1所示的涡轮叶片1中，高温部位的结晶粒度与基准结晶粒度相比为粗粒，低温部位的结晶粒度与基准结晶粒度相比为细粒。具体而言，图1所示的涡轮叶片1形成为，涡轮叶片1的内部侧(冷却结构20周围)的结晶粒度为细粒，涡轮叶片1的外部侧(表面侧)的结晶粒度与内部侧相比为粗粒。另外，图1所示的涡轮叶片1形成为，如图3所示，基端部侧的结晶粒度为细粒，涡轮叶片1的前端部侧的结晶粒度与基端部侧相比为粗粒。另外，涡轮叶片1形成为，冷却结构20的冷却室22的结晶粒度为细粒。

如以上那样，根据本实施方式，能够根据涡轮叶片1的温度分布以及蠕变强度分布来设定适当的结晶粒度。即，通过在涡轮叶片1的高温部位将结晶粒度设为粗粒，能够提高相对于扩散蠕变的耐久性，另外，通过在涡轮叶片1的低温部位将结晶粒度设为细粒，能够提高相对于位错蠕变的耐久性。因此，能够实现产生包含扩散蠕变以及位错蠕变在内的蠕变的涡轮叶片1的耐久性的提高。

另外，根据本实施方式，在叶片形状部12的前端部为高温且叶片形状部12的基端部为低温的情况下，通过将叶片形状部12的前端部设为粗粒，能够提高前端部的相对于扩散蠕变的耐久性，另外，通过将叶片形状部12的基端部设为细粒，能够提高基端部的相对于位错蠕变的耐久性。

另外，根据本实施方式，通过将冷却室22设为细粒，能够提高冷却室22的相对于位错蠕变的耐久性。

另外，根据本实施方式，通过将涡轮叶片1的高温部位处的冷却速度变慢，能够使高温部位的结晶粒度形成为粗粒，通过将涡轮叶片1的低温部位处的冷却速度变快，能够使低温部位的结晶粒度形成为细粒。因此，能够制造出相对于包含扩散蠕变以及位错蠕变在内的蠕变而言耐久性高的涡轮叶片1。

需要说明的是，在本实施方式中，作为金属材料，应用了ni基合金或co基合金等合金，但只要是能够产生扩散蠕变和位错蠕变的金属材料即可，也可以为不锈钢，未特别限定。在该情况下，扩散蠕变温度区域、位错蠕变温度区域以及迁移温度区域根据所使用的金属材料而成为不同的温度区域。

另外，在本实施方式中，在先进行了温度分布获取工序s11之后实施了蠕变强度获取工序s12，但也可以在先进行了蠕变强度获取工序s12之后实施温度分布获取工序s11，未特别限定。

另外，本实施方式的设计方法应用于涡轮叶片1，但不局限于涡轮叶片1，也可以应用于配管等其他产品。

另外，在本实施方式中，对图1所示的涡轮叶片1的情况进行了说明，但例如也可以应用于图6所示的涡轮叶片30以及图7所示的涡轮叶片40。图6以及图7是与本实施方式的涡轮叶片的另一例相关的说明图。

图6所示的涡轮叶片30成为在图1所示的涡轮叶片1的冷却结构20的基础上省略了冷却室22的结构。即，在图6所示的涡轮叶片30中，设置于内部的冷却结构20具有冷却空气导入流路21、以及相对于冷却空气导入流路21形成于叶片形状部12侧的多个冷却通路23。需要说明的是，冷却空气导入流路21以及多个冷却通路23与图1相同，故省略说明。

在图6所示的涡轮叶片30中，基于加热而产生的涡轮叶片30的温度分布为涡轮叶片30的内部侧成为低温(位错蠕变温度区域)、朝向外部侧成为高温(扩散蠕变温度区域)的温度分布。另外，涡轮叶片30为基端部侧成为低温(位错蠕变温度区域)、朝向前端部连续地成为高温(扩散蠕变温度区域)的温度分布。即，涡轮叶片30的基端部侧为低温部位，前端部侧为高温部位。

图6所示的涡轮叶片30中，其基端部侧为应力高的高应力侧，其前端部侧为应力低的低应力侧。而且，涡轮叶片30的应力从基端部侧朝向前端部侧连续地变低。

另外，图6所示的涡轮叶片30形成为，基端部侧的结晶粒度为细粒，涡轮叶片1的前端部侧的结晶粒度与基端部侧相比为粗粒。而且，涡轮叶片30形成为，粒度从基端部侧朝向前端部侧连续地变大。

图7所示的涡轮叶片40成为省略了图1所示的涡轮叶片1的冷却结构20的结构。即，图7所示的涡轮叶片40成为内部为实心的无冷却的涡轮叶片。图7的涡轮叶片40的温度分布、应力分布以及结晶粒度的分布与图6的涡轮叶片30相同，故省略说明。

附图标记说明：

1、30、40涡轮叶片；

11叶片根部；

12叶片形状部；

13护罩；

20冷却结构；

21冷却空气导入流路；

22冷却室；

23冷却通路；

25针翅。