JP7229994B2 - 予備焼結プリフォームおよびプロセス - Google Patents
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Description
本実施形態は、予備焼結プリフォームと、予備焼結プリフォームを形成および使用するプロセスと、に関する。より具体的には、本実施形態は、焼結ロッドから形成されたチクレット形状の予備焼結プリフォームに関する。
いくつかのタービン高温ガス経路構成要素は、下にある構成要素の一部の上に適用された１つまたは複数のシート状の材料を含むことができる。例えば、予備焼結プリフォーム（ＰＳＰ）製造中に、１つまたは複数のシート状の材料が、シュラウド付きブレード、ノズル、またはバケットなどのタービン構成要素にろう付けされる。ＰＳＰは、通常、外面または外皮を形成するために構成要素上に重ね合わせられ、ろう付けされる。典型的には、シートは、実質的に平坦であるか、またはそれらが取り付けられる構成要素表面の全体の幾何学的形状に概ね類似した曲率を含むが、圧力、曲げなどによって、これらの平坦なシートは、取り付けプロセスの間に下にある構成要素表面に適合させることができる。
特定のガスタービン構成要素は、翼形部の外側端部にシュラウドを有する。ブレードシュラウドは、典型的には、通常ｚノッチの形態のインターロック機構を有するように設計されており、タービンディスクの周囲にこのような構成要素が取り付けられるときに、隣接する構成要素とそのシュラウドで各構成要素をインターロックすることが可能になる。このインターロック機構は、翼形部が振動するのを防止し、それにより動作中に構成要素に与えられる応力を低減するのを助ける。
タービン高温ガス経路の構成要素は、典型的には、高温で高い強度を保持するように設計されたニッケル基超合金または他の高温超合金でできており、タービン構成要素のシュラウド材料およびインターロックｚノッチは、タービンエンジンの始動および停止中に生じる摩耗応力およびこすりに耐えるのに十分な硬度ではない可能性がある。これらの位置での摩耗を改善するために、表面硬化チクレットＰＳＰを摩耗表面として機能するためにｚノッチにろう付けまたは溶接することができる。それぞれのｚノッチに結合された表面硬化材料は、タービン構成要素が遠心力、圧力、熱、および振動荷重下にあるときに動作中の摩擦接触に起因する摩耗から各シュラウド内の各ノッチを保護する。
Ｔ８００、コバルト－クロム－モリブデン合金は、ガスタービンバケットで主に使用され、ｚノッチ表面硬化位置での摩耗を抑制する。Ｔ８００のミクロ組織は、より軟らかいコバルト合金マトリックス中に分散された約５０％の硬質金属間化合物ラーベス相（ケイ化モリブデン）を含む。これにより、優れた金属間摩耗特性を有する材料が提供される。ラーベス相の融点は約１５６０°Ｃ（約２８４０°Ｆ）であるため、Ｔ８００が耐摩耗性を高温まで維持することを助ける。
硬くて脆いラーベス相が存在するため、Ｔ８００の溶接性は非常に劣る。溶接は通常、高い予熱温度で行われるが、Ｔ８００はこれらの条件下でまだ割れ傾向がある。
割れ傾向を解消するために、ＰＳＰチクレットろう材が開発された。チクレットは、通常、厚さが約３．８ｍｍ（約０．１５インチ）から約５．０ｍｍ（約０．２０インチ）の正方形のＰＳＰプレートである。チクレットは従来、焼結平板から機械加工されている。しかし、このようなチクレットを平板から機械加工するには、費用と時間がかかる。
一実施形態では、プロセスは、第１の合金の第１の金属粉末と第２の合金の第２の金属粉末との粉末組成物をセラミックダイ内に配置するステップと、セラミックダイ内に焼結ロッドを形成するためにセラミックダイ内で粉末組成物を焼結するステップと、を含む。プロセスはまた、セラミックダイから焼結ロッドを取り外し、焼結ロッドを複数の予備焼結プリフォームにスライスするステップを含む。
別の実施形態では、予備焼結プリフォームは、第１の合金の第１の金属粉末と第２の合金の第２の金属粉末との粉末組成物をセラミックダイ内に配置するステップと、セラミックダイ内に焼結ロッドを形成するためにセラミックダイ内で粉末組成物を焼結するステップと、を含むプロセスによって形成される。プロセスはまた、セラミックダイから焼結ロッドを取り外し、焼結ロッドを複数の予備焼結プリフォームにスライスするステップを含む。
本発明の他の特徴および利点は、本発明の原理を例示により示した添付の図面を伴って、以下に行うより詳細な説明から明らかになるであろう。
可能な限り、同一の部品を表すために図面全体にわたって同一の符号を使用する。
予備焼結プリフォーム（ＰＳＰ）と、ニアネットシェイプまたはネットシェイプの表面硬化チクレットとして予備焼結プリフォーム（ＰＳＰ）を製造するプロセスが提供される。
本開示の実施形態は、例えば、本明細書に開示する特徴の１つまたは複数を含まない概念と比較して、ＰＳＰ、表面硬化チクレット、ニアネットシェイプ表面硬化チクレット、またはネットシェイプ表面硬化チクレットの製造を単純化し、ＰＳＰ、表面硬化チクレット、ニアネットシェイプ表面硬化チクレット、またはネットシェイプ表面硬化チクレットの製造コストを削減し、またはこれらの組み合わせを行う。
本明細書で使用される「チクレット」とは、所定の幾何学的形状を有し、次いで構成要素上にろう付けされるＰＳＰの一片を指す。いくつかの実施形態では、所定の形状は実質的に長方形の形状である。いくつかの実施形態では、所定の形状は、縮尺が類似する長さおよび幅、ならびに長さおよび幅よりも大幅に小さい厚さを有する。
本明細書で使用される「ロッド」は、所定の断面と、断面の最大長よりも著しく大きい高さと、を有する物体を指す。いくつかの実施形態では、ロッドの断面は、円形、丸みのある形、正方形、長方形、楕円形、または多角形である。
本明細書で使用される「Ｂ９３」は、重量で、約１３．７％～約１４．３％のクロム（Ｃｒ）約９．０％～約１０．０％のコバルト（Ｃｏ）、４．６％～約５．０％のチタン（Ｔｉ）、約４．５％～約４．８％のケイ素（Ｓｉ）、約３．７％～約４．３％のモリブデン（Ｍｏ）、約３．７％～約４．０％のタングステン（Ｗ）、約２．８％～約３．２％のアルミニウム（Ａｌ）、約０．５０％～約０．８０％のホウ素（Ｂ）、約０．１３％～約０．１９％の炭素（Ｃ）、偶発的不純物、および残りのニッケル（Ｎｉ）の組成を含む合金を指す。Ｂ９３は、例えばＯｅｒｌｉｋｏｎ Ｍｅｔｃｏ（スイスのＰｆａｆｆｉｋｏｎ）から市販されている。
本明細書で使用される「ＢＮｉ－２」は、重量で、約７％のＣｒ、約４．５％のＳｉ、約３％のＢ、約３％の鉄（Ｆｅ）、偶発的不純物、および残りのＮｉの組成を含む合金を指す。ＢＮｉ－２は、例えばＬｕｃａｓ－Ｍｉｌｈａｕｐｔ社（ウィスコンシン州Ｃｕｄａｈｙ）から市販されている。
本明細書で使用される「ＢＮｉ－３」は、重量で、約４．５％のＳｉ、約３％のＢ、偶発的不純物、および残りのＮｉの組成を含む合金を指す。ＢＮｉ－３は、例えば、Ｌｕｃａｓ－Ｍｉｌｈａｕｐｔ社から市販されている。
本明細書で使用される「ＢＮｉ－５」は、重量で、約１９％のＣｒ、約１０％のＳｉ、偶発的不純物、および残りのＮｉの組成を含む合金を指す。ＢＮｉ－５は、例えば、Ｌｕｃａｓ－Ｍｉｌｈａｕｐｔ社から市販されている。
本明細書で使用される「ＢＮｉ－６」は、重量で、約１１％のリン（Ｐ）、偶発的不純物、および残りのＮｉの組成を含む合金を指す。ＢＮｉ－６は、例えば、Ｌｕｃａｓ－Ｍｉｌｈａｕｐｔ社から市販されている。
本明細書で使用される「ＢＮｉ－７」は、重量で、約１４％のＣｒ、約１０％のＰ、偶発的不純物、および残りのＮｉの組成を含む合金を指す。ＢＮｉ－７は、例えば、Ｌｕｃａｓ－Ｍｉｌｈａｕｐｔ社から市販されている。
本明細書で使用される「ＢＮｉ－９」は、重量で、約１５％のＣｒ、約３％のＢ、偶発的不純物、および残りのＮｉの組成を含む合金を指す。ＢＮｉ－９は、例えば、Ｌｕｃａｓ－Ｍｉｌｈａｕｐｔ社から市販されている。
本明細書で使用される「ＢＮｉ－１０」は、重量で、約１６％のＷ、約１１．５％のＣｒ、約３．５％のＳｉ、約３．５％のＦｅ、約２．５％のＢ、約０．５％のＣ、偶発的不純物、および残りのＮｉの組成を含む合金を指す。ＢＮｉ－１０は、例えばＡｎＨｕｉ Ｈｕａｚｈｏｎｇ Ｗｅｌｄｉｎｇ Ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ社（中国の合肥）から市販されている。
本明細書で使用される、「ＢＲＢ」は、重量で、約１３．０％～約１４．０％のＣｒ、約９．０％～約１０．０％のＣｏ、約３．５％～約３．８％のＡｌ、約２．２５％～約２．７５％のＢ、偶発的不純物、および残りのＮｉの組成を含む合金を指す。ＢＲＢは、例えばＯｅｒｌｉｋｏｎ Ｍｅｔｃｏから市販されている。
本明細書で使用される「ＣＭ６４」は、重量で、約２６．０％～約３０．０％のＣｒ、約１８．０％～約２１．０％のＷ、約４．０％～約６．０％のＮｉ、約０．７５％～約１．２５％のバナジウム（Ｖ）、約０．７％～約１．０％のＣ、約０．００５％～約０．１％のＢ、最大約３．０％のＦｅ、最大約１．０％のＭｇ、最大約１．０％のＳｉ、最大約０．５％のＭｏ、偶発的不純物、および残りのＣｏの組成を含む合金を指す。ＣＭ６４は、例えば、Ｍｏｒｇａｎ Ａｄｖａｎｃｅｄ Ｃｅｒａｍｉｃｓ（カリフォルニア州Ｈａｙｗｏｏｄ）の一部門であるＷＥＳＧＯ Ｃｅｒａｍｉｃｓから市販されている。
本明細書で使用される「Ｄ１５」は、重量で、約１４．８％～約１５．８％のＣｒ、約９．５％～約１１．０％のＣｏ、約３．２％～約３．７％のＡｌ、約３．０％～約３．８％のタンタル（Ｔａ）、約２．１％～約２．５％のＢ、偶発的不純物、および残りのＮｉの組成を含む合金を指す。Ｄ１５は、例えばＯｅｒｌｉｋｏｎ Ｍｅｔｃｏから市販されている。
本明細書で使用される「ＤＦ４Ｂ」は、重量で、約１３．０％～約１５％のＣｒ、約９．０％～約１１．０％のＣｏ、約３．２５～約３．７５％のＡｌ、約２．２５％～約２．７５％のＴａ、約２．５％～約３．０％のＢ、約０．０１％～約０．１０％のイットリウム（Ｙ）、偶発的不純物、および残りのＮｉの組成を含む合金を指す。ＤＦ４Ｂは、例えばＯｅｒｌｉｋｏｎ Ｍｅｔｃｏから市販されている。
本明細書で使用される「ＧＴＤ １１１」は、重量で、約１３．７０％～約１４．３０％のＣｒ、約９．０％～約１０．０％のＣｏ、約４．７％～約５．１％のＴｉ、約３．５％～約４．１％のＷ、約２．８％～約３．２％のＡｌ、約２．４％～約３．１％のＴａ、約１．４％～約１．７％のＭｏ、約０．３５％のＦｅ、約０．３％のＳｉ、約０．１５％のニオブ（Ｎｂ）、約０．０８％～約０．１２％のＣ、約０．１％のマンガン（Ｍｎ）、約０．１％の銅（Ｃｕ）、約０．０４％のジルコニウム（Ｚｒ）、約０．００５％～約０．０２０％のＢ、約０．０１５％のＰ、約０．００５％の硫黄（Ｓ）、偶発的不純物、および残りのＮｉの組成を含む合金を指す。
本明細書で使用される「ＧＴＤ ４４４」は、重量で、約９．７５％のＣｒ、約７．５％のＣｏ、約４．２％のＡｌ、約３．５％のＴｉ、約４．８％のＴａ、約６％のＷ、約１．５％のＭｏ、最大約０．５％のＮｂ、最大約０．２％のＦｅ、最大約０．２％のＳｉ、最大約０．１５％のハフニウム（Ｈｆ）、最大約０．０８％のＣ、最大約０．００９％のＺｒ、最大約０．００９％のＢ、偶発的不純物、および残りのＮｉの組成を含む合金を指す。
本明細書で使用される「ＨＡＹＮＥＳ １８８」は、重量で、約２１％～約２３％のＣｒ、約２０％～約２４％のＮｉ、約１３％～約１５％のＷ、約３％以下のＦｅ、約１．２５％以下のＭｎ、約０．２％～約０．５％のＳｉ、約０．０５％～約０．１５％のＣ、約０．０３％～約０．１２％のランタン（Ｌａ）、最大約０．０２％のＰ、最大約０．０１５％のＢ、最大約０．０１５％のＳ、偶発的不純物、および残りのＣｏの組成を含む合金を指す。
本明細書で使用される「ＨＡＹＮＥＳ ２３０」は、重量で、約２２％のＣｒ、約２％のＭｏ、約０．５％のＭｎ、約０．４％のＳｉ、約１４％のＷ、約０．３％のＡｌ、約０．１％のＣ、約０．０２％のＬａ、偶発的不純物、および残りのＮｉの組成を含む合金を指す。
本明細書で使用するとき、「ＩＮＣＯＮＥＬ ７３８」は、重量で、約１５．７％～約１６．３％のＣｒ、約８．０％～約９．０％のＣｏ、約３．２％～約３．７％のＴｉ、約３．２％～約３．７％のＡｌ、約２．４％～約２．８％のＷ、約１．５％～約２．０％のＴａ、約１．５％～約２．０％のＭｏ、約０．６％～約１．１％のＮｂ、最大約０．５％のＦｅ、最大約０．３％のＳｉ、最大約０．２％のＭｎ、約０．１５％～約０．２０％のＣ、約０．０５％～約０．１５％のＺｒ、最大約０．０１５％のＳ、約０．００５％～約０．０１５％のＢ、偶発的不純物、および残りのＮｉの組成を含む合金を指す。
本明細書で使用される「Ｌ６０５」は、重量で、約１９％～約２１％のＣｒ、約１４％～約１６％のＷ、約９％～約１１％のＮｉ、最大約３％のＦｅ、約１％～約２％のＭｎ、約０．０５％～約０．１５％のＣ、最大約０．４％のＳｉ、最大約０．０４％のＰ、最大約０．０３％のＳ、偶発的不純物、および残りのＣｏの組成を含む合金を指す。
本明細書で使用される「ＭａｒＭ２４７」は、重量で約９．３％～約９．７％のＷ、約９．０％～約９．５％のＣｏ、約８．０％～約８．５％のＣｒ、約５．４％～約５．７％のＡｌ、任意選択により約３．２％のＴａ、任意選択により約１．４％のＨｆ、最大約０．２５％のＳｉ、最大約０．１％のＭｎ、約０．０６％～約０．０９％のＣ、偶発的不純物、および残りのＮｉの組成を含む合金を指す。
本明細書で使用される「ＭａｒＭ５０９」は、重量で、約２２．５％～約２４．２５％のＣｒ、約９％～約１１％のＮｉ、約６．５％～約７．５％のＷ、約３％～約４％のＴａ、最大約０．３％のＴｉ（例えば、約０．１５％～約０．３％のＴｉ）、最大約０．６５％のＣ（例えば、約０．５５％～約０．６５％のＣ）、最大約０．５５％のＺｒ（例えば、約０．４５％～約０．５５％のＺｒ）、偶発的不純物、および残りのＣｏの組成を含む合金を指す。
本明細書で使用される「ＭａｒＭ５０９Ｂ」は、重量で、約２２．００％～約２４．７５％のＣｒ、約９．０％～約１１．０％のＮｉ、約６．５％～約７．６％のＷ、約３．０％～約４．０％のＴａ、約２．６％～約３．１６％のＢ、約０．５５％～約０．６４％のＣ、約０．３０％～約０．６０％のＺｒ、約０．１５％～約０．３０％のＴｉ、最大約１．３０％のＦｅ、最大約０．４０％のＳｉ、最大約０．１０％のＭｎ、最大約０．０２％のＳ、偶発的不純物、および残りのＣｏの組成を含む合金を指す。ＭａｒＭ５０９Ｂは、例えばＷＥＳＧＯ Ｃｅｒａｍｉｃｓから市販されている。
本明細書で使用する場合、「Ｒｅｎｅ １０８」は、重量で、約９％～約１０％のＣｏ、約９．３％～約９．７％のＷ、約８．０％～約８．７％のＣｒ、約５．２５％～約５．７５％のＡｌ、約２．８％～約３．３％のＴａ、約１．３％～約１．７％のＨｆ、最大約０．９％のＴｉ（例えば、約０．６％～約０．９％のＴｉ）、最大約０．６％のＭｏ（例えば、約０．４％～約０．６％のＭｏ）、最大約０．２％のＦｅ、最大約０．１２％のＳｉ、最大約０．１％のＭｎ、最大約０．１％のＣｕ、最大約０．１％のＣ（例えば、約０．０７％～約０．１％のＣ）、最大約０．１％のＮｂ、最大約０．０２％のＺｒ（例えば、約０．００５％～約０．０２％のＺｒ）、最大約０．０２％のＢ（例えば、約０．０１％～約０．０２％のＢ）、最大約０．０１％のＰ、最大約０．００４％のＳ、偶発的不純物、および残りのＮｉの組成を含む合金を指す。
本明細書で使用される「Ｒｅｎｅ １４２」は、重量で、約１２％のＣｏ、約６．８％のＣｒ、約６．４％のＴａ、約６．１％のＡｌ、約４．９％のＷ、約２．８％のレニウム（Ｒｅ）、約１．５％のＭｏ、約１．５％のＨｆ、約０．１２％のＣ、約０．０２％のＺｒ、約０．０１５％のＢ、偶発的不純物、および残りのＮｉの組成を含む合金を指す。
本明細書で使用される「Ｒｅｎｅ １９５」は、重量で、約７．６％のＣｒ、約３．１％のＣｏ、約７．８％のＡｌ、約５．５％のＴａ、約０．１％のＭｏ、約３．９％のＷ、約１．７％のＲｅ、約０．１５％のＨｆ、偶発的不純物、および残りのＮｉの組成を含む合金を指す。
本明細書で使用される「Ｒｅｎｅ Ｎ２」は、重量で、約１３％のＣｒ、約７．５％のＣｏ、約６．６％のＡｌ、約５％のＴａ、約３．８％のＷ、約１．６％のＲｅ、約０．１５％のＨｆ、偶発的不純物、および残りのＮｉの組成を含む合金を指す。
本明細書で使用される「ＳＴＥＬＬＩＴＥ ６」は、重量で、約２７．０％～約３２．０％のＣｒ、約４．０％～約６．０％のＷ、約０．９％～約１．４％のＣ、最大約３．０％のＮｉ、最大約３．０％のＦｅ、最大約２．０％のＳｉ、最大約１．０％のＭｏ、偶発的不純物、および残りのＣｏの組成を含む合金を指す。ＳＴＥＬＬＩＴＥ ６は、例えばＤｅｌｏｒｏ Ｓｔｅｌｌｉｔｅ社（カナダ、オンタリオ州Ｂｅｌｌｅｖｉｌｌｅ）によって商業的に生産されている。
本明細書で使用される「Ｔ８００」は、重量で、約２７．０％～約３０．０％のＭｏ、約１６．５％～約１８．５％のＣｒ、約３．０％～３．８％のＳｉ、最大約１．５％のＦｅ、最大約１．５％のＮｉ、最大約０．１５％の酸素（Ｏ）、最大約０．０８％のＣ、最大約０．０３％のＰ、最大約０．０３％のＳ、偶発的不純物、および残りのＣｏの組成を含む合金を指す。Ｔ８００は、例えば、Ｄｅｌｏｒｏ Ｓｔｅｌｌｉｔｅ社によって製造され、例えば、ＷＥＳＧＯ Ｃｅｒａｍｉｃｓから市販されている。
図１を参照すると、プロセスは、粉末組成物１４を形成するために、第１の合金の第１の溶融粉末１０と第２の合金の第２の溶融粉末１２とを組み合わせて混合するステップを含んでもよい。第１の合金および第２の合金は、異なる溶融温度を有するので、粉末組成物１４を焼結温度まで加熱すると、第１の金属粉末１０を溶融することなく粉末組成物を焼結ロッド３０に焼結する。このプロセスは、セラミックダイ２０の空洞２２に粉末組成物１４を充填するステップを含む。いくつかの実施形態では、セラミックダイ２０は、セラミック管、セラミック容器、またはセラミックボートである。セラミックダイ２０は、焼結の条件に耐えることができる任意のセラミック材料で作ることができ、それらは、限定はしないが、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）、酸化ジルコニウム（ＺｒＯ２）、炭化ケイ素（ＳｉＣ）、窒化ケイ素（Ｓｉ３Ｎ４）、または窒化アルミニウム（ＡｌＮ）を含んでもよい。
プロセスは、粉末組成物１４から空洞２２内に焼結ロッド３０を形成するために、粉末組成物１４で充填された空洞２２を有するセラミックダイ２０を焼結温度まで加熱するステップをさらに含む。いくつかの実施形態では、焼結は真空炉で行われる。いくつかの実施形態では、焼結の温度は、約１１５０℃（約２１００°Ｆ）から約１２９０℃（約２３５０°Ｆ）の範囲である。
このプロセスは、焼結ロッド３０の断面形状を変更し、所定の断面形状を有する機械加工された焼結ロッド４０を形成するために、焼結ロッド３０を機械加工するステップを任意選択により含む。
次いで、このプロセスは、複数のＰＳＰ５０を形成するために、焼結ロッド３０または機械加工された焼結ロッド４０を小さなスライスに機械加工するステップを含む。いくつかの実施形態では、機械加工は、旋削、ボーリング、フライス加工、研削、放電加工（ＥＤＭ）、レーザー切断、水噴射、またはそれらの組み合わせを含むことができるが、これらに限定されない。スライス位置および厚さは、好ましくは、所定の厚さを有する焼結ロッド３０または機械加工された焼結ロッド４０からＰＳＰ５０を形成するように選択される。いくつかの実施形態では、ＰＳＰ５０は、ネットシェイプまたはニアネットシェイプの表面硬化チクレットである。所定の厚さは、単一の焼結ロッド３０または機械加工された焼結ロッド４０からのＰＳＰ５０の一部または全部と同じであってもよく、あるいは全く同じでなくてもよい。
このプロセスは、ＰＳＰ５０を物品６０の表面にろう付けするステップをさらに含んでもよい。いくつかの実施形態では、ろう付けの温度は、約１１５０℃（約２１００°Ｆ）から約１２９０℃（約２３５０°Ｆ）の範囲である。
図２を参照すると、一対のＰＳＰ５０が、優れたろう付け接合部を形成するために、ＰＳＰ５０の平坦な端面の平坦な位置で物品６０にろう付けされた。図３は、長方形３内の図２の画像からの物品６０上のＰＳＰ５０のうちの１つをより詳細に示す。
図４を参照すると、一対のＰＳＰ５０が、ＰＳＰ５０の湾曲した側面の垂直位置で２つの同様の物品６０にろう付けされて、優れたろう付け接合部を形成した。図５は、長方形５内の図４の画像からの物品６０のうちの１つの上のＰＳＰ５０のうちの１つをより詳細に示す。
いくつかの実施形態では、粉末組成物１４は、別個の相として互いに混合された第１の合金および第２の合金を含む。第１の合金は、第２の合金よりも高い溶融温度を有する。第１の合金は高融点合金粉末であり、少なくとも約１３２０°Ｃ（約２４００°Ｆ）の第１の融点を含むことができ、第２の合金は低融点合金粉末であり、約１２９０°Ｃ（約２３５０°Ｆ）未満の第２の融点を含むことができる。いくつかの実施形態では、第１の合金は表面硬化材料である。
第１の合金は、１つまたは複数の耐溶接（ＨＴＷ）合金、耐熱合金、超合金、ニッケル基超合金、コバルト基超合金、鉄基超合金、チタンアルミニウム超合金、鉄基合金、鋼合金、ステンレス鋼合金、コバルト基合金、ニッケル基合金、チタン基合金、表面硬化合金、Ｔ８００、ＣＭ６４、ＧＴＤ １１１、ＧＴＤ ４４４、ＨＡＹＮＥＳ １８８、ＨＡＹＮＥＳ ２３０、ＩＮＣＯＮＥＬ ７３８、Ｌ６０５、ＭａｒＭ２４７、ＭａｒＭ５０９、Ｒｅｎｅ １０８、Ｒｅｎｅ １４２、Ｒｅｎｅ １９５、Ｒｅｎｅ Ｎ２、ＳＴＥＬＬＩＴＥ ６、またはこれらの組み合わせを含んでもよい。
第２の合金は、１つまたは複数のろう付け合金、鉄基合金、鋼合金、ステンレス鋼合金、コバルト基合金、ニッケル基合金、チタン基合金、Ｂ９３、ＢＮｉ－２、ＢＮｉ－３、ＢＮｉ－５、ＢＮｉ－６、ＢＮｉ－７、ＢＮｉ－９、ＢＮｉ－１０、ＢＲＢ、ＤＦ４Ｂ、Ｄ１５、ＭａｒＭ５０９Ｂ、またはこれらの組み合わせを含んでもよい。
いくつかの実施形態では、粉末組成物１４は、限定はしないが、酸化アルミニウム、炭化ケイ素、炭化タングステン、窒化チタン、炭窒化チタン、炭化チタン、またはこれらの組み合わせなどの、１つまたは複数のセラミック添加剤をさらに含む。
いくつかの実施形態では、粉末組成物１４は、約９０重量％の第１の合金と約１０重量％の第２の合金との、あるいは、約８０重量％の第１の合金と約２０重量％の第２の合金との、あるいは、約７０重量％の第１の合金と約３０重量％の第２の合金との、あるいは、約６０重量％の第１の合金と約４０重量％の第２の合金との、あるいは、約５０重量％の第１の合金と約５０重量％の第２の合金との、あるいは、約４５重量％の第１の合金と約５５重量％の第２の合金との、あるいはこれらの間の任意の値、範囲、または下位範囲の混合物を含む。いくつかの実施形態では、第１の合金はＴ８００である。いくつかの実施形態では、第２の合金はＭａｒＭ５０９Ｂである。
所定の断面形状を有する焼結ロッド３０を形成するように輪郭付けられた空洞２２を有するセラミックダイ２０は、所定の比率の第１の溶融粉末１０と第２の溶融粉末１２の混合物で充填される。いくつかの実施形態では、セラミックダイ２０はセラミック管である。管の断面は、丸みのある形、正方形、長方形、または楕円形を含むが、これらに限定されない、任意の形状であってもよい。いくつかの実施形態では、空洞２２は、約１．３ｃｍ（約０．５０インチ）の内径を有する円筒状である。いくつかの実施形態では、バインダー材料は使用されない。焼結ロッド３０の断面は、セラミックダイ２０の断面の形状に応じて、円形、丸みのある形、正方形、長方形、楕円形、または多角形を含むが、これらに限定されない任意の形状であってもよい。
粉末組成物１４は、空洞２２内で加熱することにより焼結され、焼結ロッド３０を形成する。焼結ロッド３０は、既にネットシェイプまたはニアネットシェイプである断面を有してもよい。あるいは、焼結ロッド３０を研削または機械加工して機械加工された焼結ロッド４０を形成することにより、ネットシェイプまたはニアネットシェイプを有する断面を達成してもよい。
ネットシェイプまたはニアネットシェイプの焼結ロッド３０または機械加工された焼結ロッド４０は、ネットシェイプまたはニアネットシェイプの断面および所定の厚さを有するセクションにスライスされる。いくつかの実施形態では、所定の厚さは、ＰＳＰ表面硬化チクレットの厚さである。
ＰＳＰ表面硬化チクレットは、物品６０の表面にろう付けされている。いくつかの実施形態では、ＰＳＰ表面硬化チクレットは、ろう付けプロセスを実施して表面硬化を形成する前に、所定の位置で物品６０の表面に仮付け溶接される。
いくつかの実施形態では、焼結ロッド３０は、約４６ｃｍ（約１８インチ）から約９１ｃｍ（約３６インチ）、あるいは約６１ｃｍ（約２４インチ）から約７６ｃｍ（約３０インチ）、あるいは約４６ｃｍ（約１８インチ）から約６１ｃｍ（約２４インチ）、あるいは、約４６ｃｍ（約１８インチ）、あるいは約６１ｃｍ（約２４インチ）、あるいは約７６ｃｍ（約３０インチ）、あるいは約９１ｃｍ（約３６インチ）の範囲、あるいは任意の値、範囲、またはこれらの間の下位範囲の高さを有する。いくつかの実施形態では、焼結ロッド３０は、約６．４ｍｍ（約０．２５インチ）から約２．５ｃｍ（約１インチ）、あるいは約１．０ｃｍ（約０．４インチ）から約１．９ｃｍ（約０．７５インチ）、あるいは約１．３ｃｍ（約０．５インチ）の範囲、あるいはこれらの間の任意の値、範囲、または下位範囲の最大断面長を有する。いくつかの実施形態では、ＰＳＰ５０の厚さは、約２．５ｍｍ（約０．１インチ）から約６．４ｍｍ（約０．２５インチ）、あるいは約３．８ｍｍ（約０．１５インチ）から約５．１ｍｍ（約０．２インチ）、あるいは約３．８ｍｍ（約０．１５インチ）、あるいは約５．１ｍｍ（約０．２インチ）の範囲、あるいはこれらの間の任意の値、範囲、または下位範囲である。
いくつかの実施形態では、物品６０は、相手先商標製造（ＯＥＭ）部品であるか、あるいは物品６０の表面は、表面硬化から恩恵を受ける任意の表面または封止から恩恵を受ける任意の穴であってもよい。
いくつかの実施形態では、焼結ロッド３０または機械加工された焼結ロッド４０は、コアおよび高融点粉末、低融点粉末の混合物として使用され、バインダーはコーティングとして機能し、特定の用途向けにハイブリッドＰＳＰ材料の組み合わせを提供するために、組み合わせが押し出され、焼結される。コーティングは、コアと同じ第１の溶融粉末１０および／または第２の溶融粉末１２を含んでもよく、あるいは代替的な合金材料を代わりに使用してもよい。コーティングの断面領域の形状は、丸みのある形、正方形、長方形、または楕円形を含むがこれらに限定されない任意の形状であってもよい。
本発明を、１つまたは複数の実施形態を参照して説明してきたが、その構成要素について、本発明の技術的範囲から外れることなく、種々の変更および同等物による置き換えが可能であることを、当業者であれば理解できるであろう。さらに、本発明の本質的な範囲から逸脱することなく、特定の状況または材料を本発明の教示に適応させるさめに、多数の変更を行うことが可能である。したがって、本発明は、本発明の実施について考えられる最良の態様として開示された特定の実施形態に限定されるものではなく、むしろ本発明は、添付の特許請求の技術的範囲に包含されるすべての実施形態を含むように意図される。加えて、詳細な説明において述べられたすべての数値は、あたかも正確な値および近似値の両方が明示的に示すものとして解釈されるべきである。
３ 長方形
５ 長方形
１０ 第１の溶融粉末、第１の金属粉末
１２ 第２の溶融粉末
１４ 粉末組成物
２０ セラミックダイ
２２ 空洞
３０ 焼結ロッド
４０ 機械加工された焼結ロッド
５０ 予備焼結プリフォーム（ＰＳＰ）
６０ 物品
５ 長方形
１０ 第１の溶融粉末、第１の金属粉末
１２ 第２の溶融粉末
１４ 粉末組成物
２０ セラミックダイ
２２ 空洞
３０ 焼結ロッド
４０ 機械加工された焼結ロッド
５０ 予備焼結プリフォーム（ＰＳＰ）
６０ 物品
Claims (9)
- 第１の合金の第１の金属粉末（１０）と第２の合金の第２の金属粉末（１２）との粉末組成物（１４）をセラミックダイ（２０）内に配置するステップと、
前記セラミックダイ（２０）内に焼結ロッド（３０）を形成するために前記セラミックダイ（２０）内で前記粉末組成物（１４）を焼結するステップと、
前記セラミックダイ（２０）から前記焼結ロッド（３０）を取り外すステップと、
前記焼結ロッド（３０）を複数の予備焼結プリフォーム（５０）にスライスするステップと
を含むプロセス。 - 前記第１の合金が２４００°Ｆ以上の第１の融点を有し、前記第２の合金が２３５０°Ｆ以下の第２の融点を有する、請求項１に記載のプロセス。
- 前記焼結ロッド（３０）が４６ｃｍ～９１ｃｍの範囲内の高さを有する、請求項１に記載のプロセス。
- 前記焼結ロッド（３０）をスライスする前に、前記焼結ロッド（３０）を所定の断面形状に機械加工するステップをさらに含む、請求項１に記載のプロセス。
- 前記スライスが、旋削、ボーリング、フライス加工、研削、放電加工、レーザー切断、水噴射及びそれらの組み合わせからなる群から選択される機械加工プロセスを含む、請求項１に記載のプロセス。
- 前記複数の予備焼結プリフォーム（５０）のうちの１つを物品（６０）にろう付けするステップをさらに含む、請求項１に記載のプロセス。
- 前記予備焼結プリフォーム（５０）が３ｍｍ～１０ｍｍの範囲内の厚さを有する、請求項１に記載のプロセス。
- 前記第１の金属粉末（１０）及び前記第２の金属粉末（１２）が、９０：１０～４５：５５の範囲内の重量比で前記粉末組成物（１４）中に存在する、請求項１に記載のプロセス。
- 前記粉末組成物（１４）がバインダー材料を含まない、請求項１に記載のプロセス。
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