CN109421262B - 制造具有空间分级特性的组件的方法 - Google Patents

Abstract

本申请提供了制造具有空间分级特性的组件的方法。一种用于制造具有空间分级特性的组件的方法，包括提供颗粒物质的第一层，第一层具有第一材料特性；以及提供颗粒物质的第二层，第二层具有不同于第一材料特性的第二材料特性。所述方法还包括在第一层和第二层之间提供中间层，并加热第一层，第二层和中间层以结合第一层和第二层。

Description

制造具有空间分级特性的组件的方法

技术领域

本申请涉及用于制造具有空间分级特性(spatially graded properties)的组件的方法，以及更具体地涉及用于由颗粒物质制造具有空间分级特性的组件的方法。

背景技术

对于具有用于航空航天和其它应用的空间分级特性的组件存在日益增长的需求，其中组件的特性在空间上变化以产生具有定制的性质的优化设计。这些性质主要受到材料特性的影响，诸如组成，微结构，相分布，孔隙度等。因此由于组成，微结构，相分布，孔隙度和其他材料特性的变化，已经产生具有空间分级特性的组件。

具有空间分级性质的组件的实例包括渗碳齿轮(carburized gear)和渗碳致动器(carburized actuator)，其中组件的表面通过从表面扩散碳而硬化，同时组件的芯保持韧性。然而，通过这种方法制造组件是受限的

已经采用了用于制造具有空间分级特性的组件的其它方法。例如，通过激光粉床和离子/激光粉给料方法，采用了具有空间分级特性的组件的增材制造。已经使用电沉积，热喷和其它技术来改变表面性质。在某些情况下可有效使用冷喷。另一种可能性是产生不同材料的层，然后通过钎焊(brazing)或使用粘合剂将这些层连接在一起。

本领域技术人员在制造具有空间分级特性的组件的领域中继续投入研发和努力。

发明内容

在一个方面中，公开的用于制造具有空间分级特性的组件的方法，包括提供颗粒物质的第一层，所述第一层具有第一材料特性；以及提供颗粒物质的第二层，所述第二层具有不同于所述第一材料特性的第二材料特性。该方法还包括在第一层和第二层之间提供中间层，并加热第一层，第二层，和中间层以结合第一层和第二层。

在另一方面中，公开的用于制造具有空间分级特性的组件的方法，包括提供颗粒物质的第一层，所述第一层具有第一材料特性，使用具有第一表面几何形状的第一模具来压实所述颗粒物质的第一层；提供颗粒物质的第二层，所述第二层具有不同于第一材料特性的第二材料特性，以及使用具有与所述第一表面几何形状不同的第二表面几何形状的第二模具来压实所述颗粒物质的第二层。

在又一方面中，公开的用于制造具有空间分级特性的组件的方法，包括提供颗粒物质的第一层，所述第一层具有第一材料特性；在所述第一层上提供颗粒物质的第二层，颗粒物质的第二层具有不同于第一材料特性的第二材料特性；以及在第一温度下加热所述第一层和所述第二层以将所述第一层与所述第二层结合。所述方法还包括提供颗粒物质的第三层，所述第三层具有第三材料特性；在第三层上提供颗粒物质的第四层，第四层具有不同于第一，第二和第三材料特性的第四材料特性；以及在第二温度下加热第三层和第四层，以将第三层与第四层结合，其中，所述第二温度不同于所述第一温度。所述方法还包括将所述结合的第一层和第二层与所述结合的第三层和第四层连接。

在又一方面中，公开的用于制造具有空间分级特性的组件的方法，包括提供颗粒物质的第一层，所述第一层具有第一材料特性；在所述第一层上提供颗粒物质的第二层，第二层具有不同于第一材料特性的第二材料特性；在所述颗粒物质的第一层和所述颗粒物质的第二层中的至少一个内或临近所述颗粒物质的第一层和所述颗粒物质的第二层中的至少一个提供非颗粒材料；以及加热所述第一层，所述第二层和所述非颗粒材料以将所述第一层与所述第二层结合。

公开的用于制造具有空间分级特性的组件的方法的其它方面将由下文的描述，附图和所附权利要求中变得显而易见。

附图说明

图1是表示用于由颗粒物质制造具有空间分级特性的组件的方法的流程图；

图2是表示用于制造具有空间分级特性的组件的方法的第一实施例的流程图；

图3A-图3C示出了根据图2的方法的实施例；

图4是表示用于制造具有空间分级特性的组件的方法的第二实施例的流程图；

图5A-图5D示出了根据图4的方法的实施例；

图6是表示用于制造具有空间分级特性的组件的方法的第三实施例的流程图；

图7A-图7C示出了根据图6的方法的实施例；

图8是表示用于制造具有空间分级特性的组件的方法的第四实施例的流程图；

图9A-图9C示出了根据图8的方法的实施例；

图10是表示用于制造具有空间分级特性的组件的方法的第五实施例的流程图；

图11示出了根据图10的方法的实施例；

图12是表示用于制造具有空间分级特性的组件的方法的第七实施例的流程图；

图13A-图13C示出了根据图12的方法的实施例；

图14是表示用于制造具有空间分级特性的组件的方法的第八实施例的流程图；

图15A-图15C示出了根据图14的方法的实施例；

图16是表示用于制造具有空间分级特性的组件的方法的第九实施例的流程图；

图17是飞行器制造和服务方法的流程图；以及

图18是飞行器的框图。

具体实施方式

如图1所示，方框10表示用于由颗粒物质的制造具有空间分级特性的组件的非限制性方法。用于制造具有本说明书的空间分级特性的组件的方法不限于在方框10的方法内操作。

参考图1，方框11包括识别所提出的组件的应用要求。应用要求可以包括例如电要求(例如，电导率)，化学要求(例如耐腐蚀性)和机械要求。机械要求可以包括例如硬度，韧性，热膨胀系数，热扩散系数，空位扩散系数(vacancies diffusion coefficient)，屈服强度，极限拉伸强度(ultimate tensile strength)，失效应变(strain to failure)，密度，抗蠕变性。应用要求可以包括这些应用要求的空间变化。例如，应用要求可以要求在组件的第一部分处的一个或多个要求，以及在组件的第二部分处的一个或多个不同的要求，使得单一材料不能满足两套要求。因此，可以考虑具有空间分级特性的组件。

方框12包括基于应用要求考虑具有空间分级特性的组件的材料，包括考虑颗粒物质原料的潜在来源和考虑非颗粒材料的潜在来源。材料的性质显著地影响材料特性，例如组成，微结构，相分布，并且因此可以考虑源材料的各种材料特性。在一个实例中，第一材料可以具有满足在组件的第一部分处的一个或多个应用要求的潜力，以及第二材料可以具有满足在组件的第二部分处的一个或多个应用要求的潜力。因此，可以考虑第一和第二材料用于制造具有空间分级特性的组件。有待考虑的颗粒物质的原料的材料特性可以包括例如，组成，微结构，相分布，孔隙度，形态和尺寸。有待考虑的非颗粒材料的材料特性可以包括例如，组成，微结构，相分布和孔隙度。

方框13包括基于应用要求和考虑的材料设计等级架构(graded architecture)。设计等级架构可以包括例如选择所需的性质的空间分布，基于所需的性质的空间分布来选择所需的材料的空间分布，所需的性质的空间分布可以包括例如，选择具有不同材料特性的多个颗粒物质的层，选择各层的尺寸，以及选择各层之间界面的特性，以及选择每个颗粒物质的层的材料特性，以实现所需的性质的空间分布。设计等级架构可以包括平衡增加或减少颗粒物质的层数的优点和缺点。随着颗粒物质的层数减少，提供了经济优势，但是可能牺牲层之间的边界区域的强度。设计等级结构还可以包括选择任何非颗粒材料的数量，大小，形状，以及位置，所述非颗粒材料可以结合到所述组件中以实现所需的性质的空间分布。

方框14包括制造一种或多种预制件以满足设计的架构，包括混合颗粒物质的原料。例如，具有第一材料特性的颗粒物质的第一原料可满足在组件的第一部分处的一个或多个应用要求以及具有第二材料特性的颗粒物质的第二原料可满足在组件的第二部分处的一个或多个应用要求。第一和第二原料可以按照各种比例混合，并根据设计的架构制成一个或多个预制件，以逐渐通过从组件的第一部分至组件的第二部分的多层的过渡。

方框15包括固结所制造的预制件。固结(consolidating)可包括例如，冷压实(例如，冷等静压)和烧结，热压实(如热等静压)，火花等离子体烧结或其组合。方框15可包括将多个固结的预制件结合在一起，或将诸如常规制造的组件的其它制造的组件连接至固结的预制件。

方框16包括由固结的预制件产生最终组件。生产最终组件可以包括，例如成型加工(例如锻造)，热处理，机加工，涂覆或其他表面处理，和抛光。

下面的描述提供了用于制造和固结预制件的解决方案，包括将固结的预制件与其它固结的预制件或与非颗粒材料连接，并由此产生最终的组件。所提供的解决方案可用于满足各种应用要求(使用以各种等级架构排列的颗粒物质的各种原料)，以产生具有空间分级特性的组件。

以下描述的实例涉及用于制造具有空间分级特性的组件的方法。该方法包括提供多个颗粒物质的层，至少包括具有第一材料特性的颗粒物质的第一层和具有不同于第一材料特性的第二材料特性的颗粒物质的第二层，以及加热多个颗粒物质的层以将所述第一层与所述第二层结合。

多个颗粒物质的层可以进一步包括，例如，具有第三材料特性的颗粒物质的第三层，具有第四材料特性的颗粒物质的第四层，以及具有额外材料特性的任何额外数量的颗粒物质的层。第三材料特性可以与第一和第二材料特性相同或不同。第四材料特性可以与第一，第二和第三材料特性相同或不同。额外材料特性可以与先前材料特性相同或不同。在一个示例性方面中，多个颗粒物质的层可以包括至少三个层，其从具有选择以满足在组件的第一部分处的一个或多个应用要求的第一材料特征的颗粒物质的第一层逐渐过渡到具有选择以满足在组件的不同部分处的一个或多个应用要求的不同材料特性的最终层。

颗粒物质的材料特性没有限制，并且可以基于应用要求来选择，以产生具有所需的性质的空间分布的组件。颗粒物质的特性可以包括例如组成、微结构、相分布、颗粒形态、粒径和孔隙度。颗粒物质的组成没有限制，并且可以包括例如纯金属、合金组合物、金属间组合物、矿物组合物、陶瓷组合物、聚合物组合物及其混合物。颗粒物质的形态没有限制，并且可以包括例如，球形、片状、小片状、棒状、空心形态、或它们的混合物。颗粒物质的尺寸没有限制，并且可以包括例如，粒径为1nm至1000μm的颗粒。

在本发明说明书的上下文中，当规定颗粒物质的给定层具有不同于另一颗粒物质的层的材料特性的材料特性时，颗粒物质的各层可以具有至少一种材料特性的差异。在一个方面中，颗粒物质的各层之间的差异可以包括组成的差异。在另一方面中，颗粒物质的各层之间的差异可以包括微结构的差异。在又一个方面中，颗粒物质的各层之间的差异可以包括相分布的差异。在又一个方面中，颗粒物质的各层之间的差异可以包括颗粒形态的差异。在又一个方面中，颗粒物质的各层之间的差异可以包括粒径的差异。在又一个方面中，颗粒物质的各层之间的差异可以包括孔隙度的差异。

颗粒物质的层不受所述层的特定形状或布置的限制。例如，颗粒物质的层可以采用任何三维形状的形式以及颗粒物质的每一层可以以任何方式相对于任何其它层排列。在另一实例中，颗粒物质的层可以采用连续堆叠的平面层的形式。

多个颗粒物质的层的加热至少足以使颗粒物质的第一层与颗粒物质的第二层结合。如先前所述，各种实例可进一步包括提供具有与先前层相同或不同的材料特性的第三，第四，或额外的颗粒物质的层。多个颗粒物质的层的加热可以足以使第二层与第三层结合，第三层与第四层结合，以及其他额外层与前面的层结合。这些层的结合可以起到促进层之间的边界内聚，增加边界区域的强度，和/或最小化热应力的作用。所述层的结合可以包括，例如，所述层的固态结合。固态结合可包括例如扩散结合、钎焊、扩散钎焊；焊接、冷焊、爆炸焊接、摩擦焊接、和超声波焊接。多个颗粒物质的层的加热可以进一步足以固结一个或多个颗粒物质的层。

所述颗粒物质的层的加热可包括在确定的时间和温度下加热所述层。时间和温度可以取决于多种因素，例如应用要求，颗粒物质的材料特性，以及在预制件内的颗粒物质的层或其它结构的排列。所述时间和温度可被确定以至少足以将所述第一层与所述第二层结合，并且当需要时，足以将所述第二层与所述第三层结合，第三层与第四层结合，以及任何其他额外层与前面的层结合。较低的加热温度可能需要较长的加热时间，以及较高的加热温度可以允许较短的加热时间。

过度加热可降低提供具有期望的性质的空间分布的组件的预期效果。因此，可以控制所述加热以平衡对所述层的结合的期望以促进具有对于所述层之间的不同层边界的相反期望的边界粘着，从而使期望的性质的空间分布最大化。因此，在非限制性实例中，可以控制加热以提供500密耳或更小的最大可观测边界区域厚度。在另一非限制性实例中，可以控制加热以提供100密耳或更小的最大可观测边界区域厚度。在又一非限制性实例中，可以控制加热以提供10密耳或更小的最大可观测边界区域厚度。在又一非限制性实例中，可以控制加热以提供1密耳或更小的最大可观测边界区域厚度。

如下文进一步详细描述的，本说明书的各种实例包括颗粒物质的层之间的界面的特征。在一个方面中，所述界面可以是彼此直接接触的颗粒物质的层之间的界面。在另一方面中，所述界面可以包括插入在相邻的颗粒物质的层之间的中间层，诸如中间层箔。在又一个方面中，所述界面可以是彼此直接接触的颗粒物质的层之间的界面和插入相邻的颗粒物质的层之间中间层，例如中间层网的组合。该界面(无论具有中间层，不具有中层间或具有和不具有中间层的组合)可以是平面的，或具有简单至复杂形状。在特定实例中，中层间可通过在加热步骤之前涂覆颗粒物质的层(压实或未压实)而形成。

中间层设置在颗粒物质的层之间，例如在颗粒物质的第一层和颗粒物质的第二层之间的第一中间层。其它实施例可包括颗粒物质的第二层和颗粒物质的第三层之间的第二中间层，颗粒物质的第三层和第四颗粒物质的层之间的第三中间层，以及额外的颗粒物质的层和前面的颗粒物质的层之间的任何额外的中间层。

在一方面中，颗粒物质的第一和第二层之间的第一类型的中间层，例如中间层箔、中间层网、中间层涂层等，以及第二类型的中间层，例如中间层箔、中间层网、中间层涂层等，可以在颗粒物质的第二层和第三层之间或在颗粒物质的第三或第四层之间。

中间层可起到分隔颗粒物质的层的作用，以允许在加热时结合分离的层，或改善界面形状的控制。在一方面中，中间层，例如中间层箔、中间层网、中间层涂层等，自身可以具有材料特性的空间分布，例如中间层内组合物的空间分布。

当存在中间层时，加热足以将被中间层隔开的层结合在一起。在这种情况下，分离的层的结合可以包括，例如，在所述中间层与所述分离层中的一个或两个之间的固态结合，分离的层之间的固态结合，或它们的组合。

用于制造具有空间分级特性的组件的方法可以包括压实颗粒物质的层。颗粒物质的层可以单独地压实或在一起压实。压实可包括冷压实(例如冷单轴压，冷等静压等)以产生生坯压实物(生坯压坯，green compact)，或可包括热压实(例如，热单轴压、热等静压等)以部分地或完全地固结颗粒物质的层。可以例如在加热以结合颗粒物质的层之前，之间或之后进行压实。

如上所述，加热步骤可以包括压实。然而，加热颗粒物质的层不需要压实。在一个实例中，可以在大气压下加热颗粒物质的层。在另一实例中，可以在真空压力下加热颗粒物质的层。

虽然示出了各种实施例以示出通过使用模具压制来压实，本发明不局限于通过使用模具压制来压实。压实包括用模具施加压力，施加加压气氛，振动压实，或用于压实给定体积的颗粒物质的任何其它过程。

在一方面中，可以在低于所述材料的最低熔点的温度下加热颗粒物质的层，以避免熔化。在另一方面中，颗粒物质的层可以快速加热到熔点以上，然后快速冷却，例如通过局部加热过程。在特定实例中，加热可以包括火花等离子体烧结。

虽然在下面从图2开始描述了各种实例，但是本领域技术人员在阅读本说明书后可以进行修改。本说明书包括这样的修改，本发明仅由权利要求书的范围限定。

如图2所示，方框20表示用于制造具有空间分级特性的组件的方法的第一实例。如方框21所示，该方法包括将颗粒物质的第一层加载到模具的腔中，颗粒物质的第一层具有第一材料特性。如方框22所示，该方法进一步包括将颗粒物质的第一层压实。如方框23所示，该方法进一步包括将颗粒物质的第二层加载到所述第一层上的模具的腔中，颗粒物质的第二层具有不同于第一材料特性的第二材料特性。如方框24所示，该方法进一步包括压实第二层。如方框25所示，该方法进一步包括加热第一层和第二层以结合第一层和第二层。在一方面中，压实所述第一和第二层中的任一个或两者可以包括冷压实以提供生坯压实物或热压实以提供部分或完全固结的压实物。另一方面，在施加下一颗粒物质的层之前可以通过自动粉末分配器添加颗粒物质的层以及压实各层来自动化该方法。

上述方法可进一步包括具有与任何前面的颗粒物质的层的材料特性相同或不同的额外材料特性的任何数量的额外的颗粒物质的层。每个额外的颗粒物质的层可以加载到前面层上的模具的腔中，并压实。可以将第一，第二和额外层加热以结合每个额外的颗粒物质的层与其前面的颗粒物质的层。上述方法可以进一步在上述步骤之前，之间或之后包括额外步骤。

图3A、图3B和图3C示出了根据图2所述的方法的非限制性实例，如图3A所示，将颗粒物质的第一层31加载到模具32a、32b的腔中，以及通过模具33压实颗粒物质的第一层31。如图3B所示，将颗粒物质的第二层35加载到第一层31上的模具32a、32b的腔，以及通过模具33压实第二层35。如图3C所示，可从模具32a、32b中移开第一层31和第二层35，然后加热以结合所述第一层与所述第二层。

如图4所示，方框40表示用于制造具有空间分级特性的组件的方法的第二实例。与本发明的第一实例相比较，所述第二实例的特征包括在所述第一层和所述第二层之间的界面上增加的控制。

如方框41所示，该方法包括使具有第一预定高度的模腔过量装载具有第一材料特性的颗粒物质。如方框42所示，该方法还包括移开过量的过量装载的颗粒物质以提供具有第一预定高度的颗粒物质的第一层。如方框43所示，该方法还包括将颗粒物质的第一层压实。如方框44所示，该方法还包括增加模腔的高度以提供具有第二预定高度的模腔并使所述模腔加载具有不同于所述第一材料特性的第二材料特性的颗粒物质的第二层。如方框45所示，该方法还包括压实颗粒物质的第二层。如方框46所示，该方法还包括加热第一层和第二层以结合第一层和第二层。方框44可以包括使模腔过量装载颗粒物质的第二层并且去除过量的过量装载的颗粒物质的第二层，以提供具有第二预定高度的颗粒物质的第二层。应当理解的是，模腔的第二预定高度可以是模腔的顶部和压实之后的颗粒物质的第一层的顶部之间的距离。该方法可以进一步包括重复用于具有不同于第一和第二材料特性的第三材料特性的颗粒物质的第三层的相应步骤。该方法可以进一步包括按照相同方式添加的任何数量的额外的颗粒物质的层。上述方法可以进一步在上述步骤之前，之间或之后包括额外的步骤。可以加热第一，第二和任何额外层以结合每个额外的颗粒物质的层与其前面的颗粒物质的层。上述方法可以进一步在上述步骤之前，之间或之后包括额外步骤。

在一个实例中，压实第一层，压实第二层或压实第一层和压实第二层两者可以包括冷压实以提供生坯压实物或热压实以提供部分或完全固结的压实物。在一个实例中，压实第一层，压实第二层或压实第一层和压实第二层两者可以包括冷压实以提供生坯压实物或热压实以提供部分或完全固结的压实物。

图5A、图5B、图5C和图5D示出了图4的方法的非限制性实例。如图5A所示，内腔50可由模具52(例如，中空圆柱形模具52)的内侧壁51，和从模具52的上表面55位移高度h1的下模具54的上表面53限定。如图5B所示，颗粒物质的第一层56、56’可以过量装载于模具52的上表面55上方。如图5C所示，可从模具52的上表面55上方移开过量56’的颗粒物质的第一层以提供可随后压实的颗粒物质的第一层56。如图5D所示，下模具54可以相对于模具52向下位移以提供具有增加高度h2的内腔50’，并且可以将颗粒物质的第二层57加载到第一层56上，然后压实和加热。因此，可以更好地控制第一层和第二层之间的界面的位置。在另一非限制性实例中，下模具54可相对于模具52保持静止并且可在第一模具52上方添加另一模具，以增加内腔的高度(未示出)。

本说明书的各种额外实例包括在颗粒物质的层之间提供中间层，例如在具有第一材料特性的颗粒物质的第一层和具有不同于第一材料特性的第二材料特性的颗粒物质的第二层之间，在具有第二材料特性的颗粒物质的第二层和具有不同于第一材料特性和第二材料特性的第三材料特性的颗粒物质的第三层之间，或在具有不同于前述材料的材料特性的材料特性的第四或额外的颗粒物质的层之间。所述中间层起到分离颗粒物质的层的作用，以允许在加热时结合分离的层，或改善分离层之间的界面形状的控制。

在一个方面，中间层可以包括插入在相邻的颗粒物质的层(例如中间层箔)之间的中间层。在另一方面中，界面可以是彼此直接接触的颗粒物质的层之间的界面和插入相邻的颗粒物质的层之间的中间层例如中间层网的组合。中间层可以是平的或具有简单至复杂的形状。在特定实例中，可以在加热步骤之前通过涂覆颗粒物质的层(压实或未压实的)来形成中间层。在一方面中，中间层，例如中间层箔、中间层网、中间层涂层等，自身具有材料特性的空间分布，例如中间层内的组合物的空间分布。当存在中间层时，加热足以将被中间层分隔开的层结合在一起。在这种情况下，分离的层的结合可以包括例如，中间层与分离的层中的一个或两个层之间的固态结合，分离的层之间的固态结合，或它们的组合。

中间层的材料特性没有限制，并且可以取决于多种因素，如应用要求，颗粒物质的层的材料特性、预制件的构造、或颗粒物质的层的结合和固结。中间层的材料特性可以包括例如组成、微结构、相分布和孔隙率。

中间层的组成没有限制，并且可以取决于多种因素，例如上面列出的因素。所述中间层的组成由一种或多种组分组成。同样地，被中间层间隔开的颗粒物质的层的组成各自由一种或多种组分组成。在一个方面，所述中间层的组成可以包括与被中间层间隔开的颗粒物质的层的组成中的一个或两者相同的一种或多种组分。在另一方面中，中间层可以由与被中间层间隔开的颗粒物质的层的组成中的一个或两者相同的一种或多种组分组成，或基本上由其组成。中间层的组成可以包括例如金属、合金、金属间组合物、陶瓷组合物、聚合物组合物或它们的混合物。在特定实例中，中间层可以具有与被中间层间隔开的颗粒物质的层的组成相同或其中间的组成。

在特定实例中，颗粒物质的第一层可以包括钛或钛合金，颗粒物质的第二层可以包括二硼化钛(TiB2)，并且将颗粒物质的第一层与颗粒物质的第二层分隔开的中间层可以包括钛或钛合金。

中间层的形状没有限制。中间层可以是位于颗粒物质的层之间的预制结构，或者中间层可以在所述中间层将分开所述颗粒物质的层的位置处制造。在一个实施例中，中间层可以包括中间层箔、中间层网。在另一个实施例中，在加热步骤之前可以通过涂覆颗粒物质的层(压实或未压实的)来形成中间层。在又一个实施例中，中间层可以作为模具的一部分制成。

中间层的厚度没有限制，并且可以包括将颗粒物质的第一层与颗粒物质的第二层分开的任何厚度。在非限制性实施例中，中间层的厚度可以是500密耳或更小。在另一个非限制性实施例中，中间层的厚度可以是100密耳或更小。在又一个非限制性实施例中，中间层的厚度可以是10密耳或更小。在又一个非限制性实施例中，中间层的厚度可以是1密耳或更小。

如前所述，中间层可以起到分隔颗粒物质的层的作用，以允许在加热时结合分离的层，或改善界面形状的控制。结合分离的层可以包括例如，中间层与分离的层中的一个或两个之间的固态结合，分离的层之间的固态结合，或它们的组合。这可以包括，例如，在足以扩散地混合分离的层的时间和温度下加热，例如结合颗粒物质的第一层与颗粒物质的第二层。在一个实施例中，加热可以足以将颗粒物质的第一层与中间层扩散地混合。在另一个实施例中，加热可以足以扩散地混合颗粒物质的第一层与中间层，以及扩散地混合颗粒物质的第二层与中间层。在又一个实施例中，加热可以足以通过中间层扩散地混合第一层与第二层。加热层的时间和温度可以取决于上述扩散混合的程度和中间层的特性，例如组成，形状，和厚度。

如图6所示，方框60表示用于制造具有空间分级特性的组件的方法的第三实施例。如方框61所示，该方法包括将颗粒物质的第一层加载到模具的腔中，第一层具有第一材料特性。如方框62所示，该方法还包括在颗粒物质的第一层上的模腔内提供中间层箔。如方框63所示，该方法还包括加载颗粒物质的第二层至中间层箔上的模具的腔体，第二层具有不同于第一材料特性的第二材料特性。如方框64所示，该方法还包括压实第一层，中间层箔和第二层。如方框65所示，该方法还包括加热第一层，第二层和中间层箔以结合第一层和第二层。在一个实施例中，压实可以包括冷压实以提供生坯压实物或热压实以提供部分或完全固结的压实物。在另一个实施例中，压实可以在加热第一层，第二层和中间层箔以结合第一层和第二层期间发生。

中间层箔的材料特性没有限制，并且可以取决于多种因素，如应用要求，颗粒物质的层的材料特性，预制件的配置，或颗粒物质的层的结合和固结。中间层箔的材料特性可以包括例如组成，微结构，相分布和孔隙率。

中间层箔的组成没有限制，并且可以取决于多种因素，例如上述因素。中间层箔的组成由一种或多种组分组成。同样地，被中间层箔隔开的颗粒物质的层的组成各自由一种或多种组分组成。在一个方面，中间层箔的组成可以包括与被中间层箔隔开的颗粒物质的层的组成中的一个或两者相同的一种或多种组分。在另一方面中，中间层箔可以由被中间层箔隔开的颗粒物质的层的组成中的一个或两者相同的一种或多种组分组成或基本上由其组成。中间层箔的组成可以包括例如金属，合金，金属间组合物，陶瓷组合物，聚合物组合物或它们的混合物。在具体实施例中，中间层箔可以具有与被中间层箔隔开的颗粒物质的层的组成相同或其中间的组成。

在一个方面，加热颗粒物质的第一层，颗粒物质的第二层，和中间层箔可以足以将整个中间层箔扩散到第一层，第二层，或第一层和第二层中。在另一方面中，加热颗粒物质的层和中间层箔可以足以将中间层箔的一部分扩散到颗粒物质的层中，而在层之间，所述中间层箔的其余部分没有扩散并且是固体。

上述方法可以进一步包括将第二中间层箔提供于颗粒物质的第二层上的模腔内，并将颗粒物质的第三层加载到第二中间层箔上的模腔，第三层具有不同于第一和第二材料特性的第三材料特性，并可以进一步提供任何数量的具有不同于先前材料特性的额外材料特性并加载到设置在前面的层上的中间层箔上的模腔的颗粒物质的额外层。上述方法可以进一步包括在上述步骤之前，之间或之后的额外步骤。

图7A、图7B和图7C示出了根据图6的方法的非限制性实施例。如图7A所示，颗粒物质的第一层71加载到模具72a、72b的腔中。如图7B所示，将中间层箔75设置在第一层71上的模具72a、72b的腔中。如图7C所示，将第二层76设置在中间层箔75上的模具72a、72b的腔中，然后通过模具73压实，并加热以结合第一层和第二层。

如图8所示，方框80表示用于制造具有空间分级特性的组件的方法的第四实施例。如方框81所示，该方法包括将颗粒物质的第一层加载到模具的腔中，第一层具有第一材料特性。如方框82所示，该方法还包括在第一层上的模腔内提供中间层网。如方框83所示，该方法还包括将颗粒物质的第二层加载到中间层网上的模腔，第二层具有不同于第一材料特性的第二材料特性。如方框84所示，该方法还包括压实第一层，中间层网和第二层。如方框85所示，该方法还包括加热第一层、层材料、中间层网以结合第一层和第二层。在一个实施例中，压实可以包括冷压实以提供生坯压实物或热压实以提供部分或完全固结的压实物。在另一个实施例中，压实可以在加热第一层、第二层、和中间层网以结合第一层和第二层期间发生。

中间层网的材料特性没有限制，并且可以取决于多种因素，如应用要求、颗粒物质的层的材料特性、预制件的构造、或颗粒物质的层的结合和固结。中间层网的材料特性可以包括例如组成、微结构、相分布和孔隙率。

中间层网的组成没有限制，并且可以取决于多种因素，例如上述因素。中间层网的组成由一种或多种组分组成。同样地，被中间层网分隔的颗粒物质的层的组成各自由一种或多种组分组成。在一个方面，中间层网的组成可以包括与被中间层网分隔开的颗粒物质的层的组成中的一个或两者相同的一种或多种组分。在另一方面中，中间层网可以由与被中间层网分隔开的颗粒物质的层的组成中的一个或两者相同的一种或多种组分组成，或基本上由其组成。中间层网的组成可以包括例如金属、合金、金属间组合物、陶瓷组合物、聚合物组合物或它们的混合物。在具体实施例中，中间层网可以具有与被中间层网分隔开的颗粒物质的层的组成相同或其中间的组成。

在一个方面，加热颗粒物质的第一层、颗粒物质的第二层、和中间层网可以足以将整个中间层网扩散到第一层、第二层、或第一层和第二层中。在另一方面中，加热颗粒物质的层和中间层网可以足以将中间层网的一部分扩增到颗粒物质的层中，而在所述层之间，所述中间层网的其余部分没有扩散和并且是固体。

上述方法可以进一步包括在颗粒物质的第二层上的模腔内提供第二中间层网，并且将颗粒物质的第三层加载到第二中间层网上的模腔，第三层具有不同于第一和第二材料特性的第三材料特性，并可以进一步提供任何数量的具有与先前材料特性不同的额外材料特性并加载到设置在前面层上的中间层网的模腔的颗粒物质的额外层。上述方法可以进一步包括在上述步骤之前、之间或之后的额外步骤。

在一个实施例中，中间层网可以在其中具有小于颗粒物质的单独层的尺寸的开口。在另一个实施例中，中间层网可以具有与被中间层网分开的颗粒物质的层不同的组成。在一个方面，由于加热第一层、第二层、和中间层网，该中间层网可以保持基本不变。相反地，第一层和第二层可以通过中间层网中的开口结合。

图9A、图9B和图9C示出了根据图10的方法的非限制性实施例。如图9A所示，颗粒物质的第一层91加载到模具92a、92b的腔中。如图9B所示，将中间层网95设置在第一层91上的模具92a、92b的腔中。如图9C所示，将第二层96设置在95上的模具92a、92b的腔，然后通过模具93压实，并加热以结合第一层和第二层。

如图10所示，方框100表示用于制造具有空间分级特性的组件的方法的第五实施例。如方框101所示，该方法包括提供模具，模具包括第一模腔、第二模腔、和设置于第一模腔与所述第二模腔之间的中间层。如方框102所示，该方法还包括在第一模腔内加载颗粒物质的第一层，第一层具有第一材料特性；以及在第二模腔内加载颗粒物质的第二层，第二层具有不同于第一材料特性的第二材料特性。如方框103所示，该方法还包括加热第一层、第二层、和包括中间层的模具以结合第一层和第二层。可以通过例如增材制造来形成模具。

上述方法还可以包括提供第三模腔和设置在第二模腔和第三模腔之间的第二中间层，以及第三模腔内的颗粒物质的第三层，第三层具有不同于第一和第二材料特性的第三材料特性。上述方法还可以包括提供任何数量的额外模腔，中间层设置在额外模腔和任何先前模腔之间，并且在每个额外模腔内具有颗粒物质的额外层。上述方法可以进一步包括在上述步骤之前，之间或之后的额外步骤。

在一个实施例中，中间层可以具有与被中间层间隔开的颗粒物质的层的组成相同或其中间的组成。在另一实施例中，中间层可以包括中间层箔或中间层网。

在一个方面，加热颗粒物质的层和包括中间层的模具可以足以将整个中间层扩散到颗粒物质的层中。在另一方面中，除了中间层之外的模具的部分可与颗粒物质的层结合。在又一个方面，加热颗粒物质的层和中间层可以足以将整个中间层扩散到颗粒物质的层中。在又一个方面，加热颗粒物质的层和中间层可以足以将中间层的一部分扩散到颗粒物质的层中，而在层之间，中间层的其余部分没有扩散并且是固体。

图11示出了示例性模具110，其中颗粒物质的第一层可以加载在第一模腔111内，颗粒物质的第二层可以加载在第二模腔112内，并且颗粒物质的第三层可以加载第三模腔113。可以加热示例性模具110以结合第一模腔111中的第一层和第二模腔112中的第二层，以及结合第二模腔112中的第二层和第三模腔113中的第三层。可以通过例如增材制造来形成模具。

如图12所示，方框120表示用于制造具有空间分级特性的组件的方法的第六实施例，其中使用中间层成形颗粒物质的层。如方框121所示，该方法包括将颗粒物质的第一层加载到模具的腔，第一层具有第一材料特性。如方框122所示，该方法还包括在第一层上的模腔内提供中间层，其中所述中间层改变颗粒物质的第一层的形状。如方框123所示，该方法还包括在中间层上加载颗粒物质的第二层，第二层具有不同于第一材料特性的第二材料特性。如方框124所示，该方法还包括压实第一和第二层。如方框125所示，该方法还包括加热第一层，第二层，和中间层以结合第一层和第二层。在一个实施例中，压实可以包括冷压实以提供生坯压实物或热压实以提供部分或完全固结的压实物。在另一个实施例中，压实可以在加热第一层，第二层，和中间层以结合第一层和第二层期间发生。

上述方法可以进一步包括在颗粒物质的第二层上的模腔内提供第二中间层，其中所述第二中间层改变颗粒物质的第二层的形状。该方法可以包括具有不同于先前材料特性的额外材料特性，并加载到以相同方式提供的中间层上的模腔的第三或任何数量的颗粒物质的额外层。当第一中间层改变颗粒物质的第一层的形状时，第二中间层可以改变颗粒物质的第二层的形状，以具有相同或不同的形状。上述方法可以进一步包括在上述步骤之前，之间或之后的额外步骤。

中间层可以通过例如将中间层提供到颗粒物质的层上的模腔内，然后使用具有所需表面几何形状的模具压实中间层，或通过产生中间层以具有期望的几何形状，然后将中间层压实到颗粒物质的底层上来改变颗粒物质底层的形状。

图13A、图13B和图13C示出了根据图12的方法的非限制性实施例。如图13A所示，颗粒物质的第一层131加载到模具132a、132b的腔中，中间层138设置在第一层131上的模具132a、132b的腔内。然后通过具有第一表面几何形状134的第一模具133来压实第一层131和中间层138。如图13B所示，颗粒物质的第二层135加载到中间层138上的模具132a、132b的腔，通过具有与第一表面几何形状134不同的第二表面几何形状137的第二模具136压实第二层135。如图13C所示，第一层131，中间层138和第二层135可以从模具132a、132b中移开，然后可以加热以结合第一层和第二层。结果，第一层131可以具有通过中间层138改变的形状，以具有例如可变的厚度。

如图14所示，方框140表示用于制造具有空间分级特性的组件的方法的第七实施例。与本发明的第一和第二实施例相比较，第三实施例的特征包括对界面形状和层厚度变化的控制增加。

如方框141所示，该方法包括提供颗粒物质的第一层，第一层具有第一材料特性。如方框142所示，该方法还包括用具有第一表面几何形状的模具压实第一层。如方框143所示，该方法还包括在第一层上提供颗粒物质的第二层，第二层具有与第一材料特性不同的第二材料特性。如方框144所示，该方法还包括使用具有不同于所述第一表面几何形状的第二表面几何形状第二模具压实颗粒物质的第二层。如方框145所示，该方法还包括加热第一层和第二层以结合第一层和第二层。在一个实施例中，压实第一层，压实第二层或压实第一层和压实第二层两者可以包括冷压实以提供生坯压实物或热压实以提供部分或完全固结的压实物。一方面，可以通过自动粉料分配器添加一层粉末并且在施加下一层之前压实每个层来自动化该方法。

上述方法可进一步包括任何数量的具有与前述材料特性不同的额外材料特性并被加载到先前材料上的模具的腔中(压实，并加热以将所述额外材料与先前材料结合)的颗粒物质的额外层。压实额外的颗粒物质的层可以使用先前使用的模具或具有与先前使用的模具的表面几何形状不同的另一表面几何形状的另一模具。上述方法可以进一步包括在上述步骤之前，之间或之后的额外步骤。

图15A、图15B和图15C示出了根据图14的方法的非限制性实施例。如图15A所示，颗粒物质的第一层151加载到模具152a、152b的腔中，并且第一层151由具有第一表面几何形状154的第一模具153压实。如图15B所示，颗粒物质的第二层155加载到第一层151上的模具152a、152b的腔，第二层155由具有不同于第一表面几何形状154的第二表面几何形状157的第二模具156压实。如图15C所示，第一层151和第二层155可以从模具152a、152b中移开，并且此后可加热以结合所述第一层与所述第二层。结果，第一层151可以具有被修改以具有例如可变厚度的形状。

如图16所示，方框160表示通过连接具有空间等级的性质的先前结合的材料与一种或多种其它材料用于制造具有空间分级特性的组件的方法的第八实施例。

如方框161所示，该方法包括提供颗粒物质的第一层，颗粒物质的第一层具有第一材料特性。如方框162所示，该方法还包括提供颗粒物质的第二层，颗粒物质的第二层具有不同于第一材料特性的第二材料特性。如方框163所示，所述方法还包括加热所述颗粒物质的第一层和所述颗粒物质的第二层以结合所述第一层和所述第二层。如方框164所示，该方法还包括提供第三材料。如方框165所示，该方法还包括将结合的第一层和第二层与第三材料连接。由方框161至方框163表示的用于提供和加热第一和第二层的步骤没有进一步限制，并且可以包括用于制造具有空间分级特性的组件的先前描述方法中的任一种。在一个实施例中，通过方框161至方框163表示的用于提供和加热第一层和第二层以结合第一层和第二层的步骤可以例如根据本发明的第一至第七实施例中任一项来完成。上述方法还可以包括具有与颗粒物质的第一和第二层结合的额外材料特性的额外材料，或者可以包括与第三材料连接的额外材料。上述方法可以进一步包括在上述步骤之前，之间或之后的额外步骤。

通过将具有空间分级特性的先前结合的材料与第三材料连接来制造具有空间分级特性的组件的方法具有进一步扩展可在具有空间分级特性的组件中结合在一起的材料范围的能力。

在一个实施例中(示出了进一步扩展可以结合的材料范围的能力)，存在具有T1最小和T1最大之间的处理温度的颗粒物质的第一层，具有T2最小和T2最大之间的处理温度的颗粒物质的第二层，具有T3最小和T3最大之间的处理温度的第三材料，其中T1最小至T1最大的处理温度与T2最小至T2最大的处理温度相匹配，T2最小至T2最大的处理温度与T3最小至T3最大的处理温度相匹配，但是T1最小至T1最大的处理温度与T3最小至T3最大的处理温度不匹配，例如T1最小大于T3最大或T1最大小于T3最小。最小温度T1最小、T2最小和T3最小可以表示例如，在给定的处理时间内足以使颗粒物质的层结合的最小温度或足以固结相应层的最小温度。最大温度T1最大、T2最大、T3最大可以表示例如相应材料的熔化温度。因此，材料T1和T3不能在相同的温度下进行处理。然而，根据第八实施例，材料T1和T2可以根据第一至第七实施例之一制成预型件，并加热以结合第一材料和第二材料，然后可以将第三材料连接到其上。

在一个实施例中(示出了进一步扩展可以结合的材料范围的能力)，第三材料可以是多孔泡沫，T3最大可以是超过其则泡沫的多孔结构将被破坏的温度。在具体实施例中，具有根据方框161-方框163的步骤形成的组成分级的TiB/Ti金属基体复合材料可以与闭孔Ti泡沫连接。TiB/Ti金属基体复合材料可以在将破坏Ti泡沫的多孔结构的高温下合成，然后在不足以合成TiB/Ti金属基体复合材料的低温下，将闭孔Ti泡沫与TiB/Ti金属基体复合材料连接。连接步骤可以包括，例如，扩散结合。

此外，可以将两个预制件连接在一起以进一步扩展可以结合的材料的范围。例如，具有第一材料特性的颗粒物质的第一层和具有不同于所述第一材料特性的第二材料特性的颗粒物质的第二层可以在足以结合第一层和第二层的第一时间和第二温度下加热。具有第三材料特性的颗粒物质的第三层和具有与第三材料特性不同的第四材料特性的颗粒物质的第四层可以在足以结合第三层和第四层的第二时间和第二温度下加热。第一层和第二层可以根据第一至第七实施例之一制成预制件，第三层和第四层可以根据第一至第七实施例中相同或不同的实施例制成预制件。然后，结合的第一和第二层可以与结合的第三和第四层连接。该方法还可以包括具有与颗粒物质第三和第四层结合的额外材料特性的额外材料。该方法还可以包括在上述步骤之前，之间或之后的额外步骤。

在一个实施例中示出了进一步扩展可以结合的材料范围的能力，颗粒物质的第一层可以具有T1最小和T1最大之间的处理温度，颗粒物质的第二层可以具有T2最小和T2最大之间的处理温度，颗粒物质的第三层可以具有T3最小和T3最大之间的处理温度，颗粒物质第四层可以具有T4最小和T4最大之间的处理温度，其中T1最小至T1的处理温度与T2最小至T2最大的处理温度相匹配，T2最小至T2最大的处理温度与T3最小至T3最大的处理温度相匹配，T3最小至T3最大的处理温度与T4最小至T4最大的处理温度相匹配，但是颗粒物质的第一，第二，第三，第四层的处理温度并不都是彼此相匹配的。因此，颗粒物质的第一和第二层可以在第一温度下加热以结合第一和第二层，颗粒物质第三和第四层可以在第二温度下加热以结合第三和第四材料，第二和第三材料可以在第三温度下连接以结合第二和第三材料。因此，第一加热温度可以高于第三或第四材料的最大处理温度或低于第三或第四材料的最小处理温度，或所述第二加热温度可以高于所述第一或第二层的最大处理温度或低于所述第一或第二层的最小处理温度，并且所述连接温度可以是所述第一温度和所述第二温度之间的中间温度。

可以通过引入非颗粒材料进一步改变上述第一至第八实施例中任一项。非颗粒材料可以包括例如，陶瓷棒或具有预定形状的金属合金，它们例如在加热以结合所述材料之前引入到颗粒物质的层内或附近。在另一方面中，可以通过增材制造方法诸如热喷、冷喷、激光沉积(其中，在加热结合所述材料之前，之间或之后使用所述增材制造方法)来提供非颗粒材料。

可以通过根据前述实施例中任一项提供的成形层，进行或不进行预先压实，可选地在所述成形层上提供中间层，然后继续在其上提供一个或多个额外的颗粒物质的层来进一步修改上述实施例中任一项。因此，该方法可包括根据前述实施例中的任一项来提供一个或多个颗粒物质的层，可选地压实和/或固结所述一个或多个层，随后例如通过对所述层进行机加工，通过熔化所述层，或通过焊接所述层来成形至少一个层。提供给第一层的成形可以包括任何形状或图案以提供期望的空间分级特性。该方法还可以可选地在颗粒物质的成形层上提供中间层。然后，根据前述实施例中的任一项，该方法可以继续在其上提供一个或多个额外的颗粒物质的层，或者，该方法可以直接进行加热结合所述层。

上述实施例中的任一种可通过结合钎焊，扩散结合和其他固态或半固态连接方法，例如惯性摩擦焊接来进一步修改。

应用可包括热保护系统、发动机内壁衬、装甲、超音速蒙皮(hypersonic skin)、齿轮和致动器。

本发明的实例可以在如图17所示的飞行器制造和服务方法170，如图18所示的飞行器180的上下文中描述。在预生产过程中，示例性方法170可以包括飞行器180的规格和设计，如方框171所示，和物料采购，如方框172所示。在生产过程中，可以替代飞行器180的组件和子组件制造，如方框173所示，和系统整合，如方框174所示。此后，飞行器180可以通过认证和递送，如方框175所示，以处于服务状态，如方框176所示。在服务时，飞行器180可以被调度用于例行维护和服务，如方框177所示，例行维护和服务可以包括飞行器180的一个或多个系统的修改，重新配置，刷新等。

示例性方法170的每个过程可以由系统积分器，第三方和/或操作者(例如，客户)执行或完成。为了本说明书的目的，系统积分器可以包括但不限于，任何数量的飞行器制造商和主要系统分包商；第三方可包括但不限于任何数量的厂商，分包商和供应商；以及操作者可以是航空公司，租赁公司，军事实体，服务组织等。

如图18所示，由示例性方法170生产的飞行器180(图17)可以包括具有多个高级系统182和内部183的机身181。高级系统182的实例可以包括一个或多个推进系统184、电气系统185、液压系统186和环境系统187。可以包括任何数量的其它系统。尽管示出了航空航天实例，但是本文公开的原理可以应用于诸如汽车和海洋工业的其它产业。因此，除了飞行器180之外，本文所公开的原理也可以应用于其它车辆(例如，陆地车辆，海洋车辆，空间车辆等)。

所公开的用于制造具有空间分级特性的组件的方法可以在制造和服务方法170的任何一个或多个阶段期间使用。例如，对应于组件和子组件制造(方框173)的组件或子组件可以使用所公开的方法制造或制备。此外，所述方法可在生产阶段期间利用(方框173和方框174)，例如，通过显著加速组装飞行器180或降低飞行器180的成本。类似地，例如，但非限制性地，在飞行器180处于服务期间时(方框176)和/或维护和服务阶段期间(方框177)，可以使用所公开的方法。

此外，本发明包括根据以下各项的实施方式：

1.一种制造具有空间分级特性的组件的方法，所述方法包括：

提供颗粒物质的第一层，颗粒物质的所述第一层具有第一材料特性；

提供颗粒物质的第二层，所述第二层具有不同于所述第一材料特性的第二材料特性；

在颗粒物质的所述第一层和颗粒物质的所述第二层之间提供中间层；以及

加热所述第一层、所述第二层和所述中间层以将所述第一层与所述第二层结合。

2.根据条款1所述的方法，其中提供颗粒物质的所述第一层包括将颗粒物质的所述第一层加载在模腔内，其中所述中间层设置在所述模腔内的所述第一层上，并且其中提供颗粒物质的所述第二层包括将所述第二层加载在所述模腔内的所述中间层上。

3.根据条款2所述的方法，进一步包括压实颗粒物质的所述第一层和颗粒物质的所述第二层。

4.根据条款3所述的方法，其中在压实所述第二层之前压实所述第一层。

5.根据条款3所述的方法，其中在所述加热之前进行所述压实。

6.根据条款3的方法，其中在所述加热期间进行所述压实。

7.根据条款2的方法，其中所述中间层包括中间层箔。

8.根据条款7所述的方法，其中所述中间层箔的组成包含与所述第一层和所述第二层中的一个或两者的组成相同的一种或多种组分。

9.根据条款2所述的方法，其中所述中间层包括中间层网。

10.根据条款9所述的方法，其中所述中间层网的组成包含与所述第一层和所述第二层中的一个或两者的组成相同的一种或多种组分。

11.根据条款1所述的方法，其中提供中间层包括提供模具，所述模具包括第一模腔和第二模腔，其中所述中间层设置在所述第一模腔和所述第二模腔之间，其中颗粒物质的所述第一层加载在所述第一模腔内，并且其中颗粒物质的所述第二层加载在所述第二模腔内。

12.根据条款11所述的方法，其中所述模具通过增材制造形成。

13.根据条款1所述的方法，其中提供颗粒物质的所述第一层包括将颗粒物质的所述第一层加载在模腔内，其中所述中间层设置在所述模腔内的颗粒物质的所述第一层上，并且其中设置在颗粒物质的所述第一层上的所述中间层改变颗粒物质的所述第一层的形状。

14.根据条款13所述的方法，其中颗粒物质的所述第一层的所述改变形状具有可变厚度。

15.根据条款13所述的方法，其中所述中间层是中间层箔。

16.根据条款13所述的方法，其中所述中间层为中间层网。

17.一种制造具有空间分级特性的组件的方法，所述方法包括：

提供颗粒物质的第一层，所述第一层具有第一材料特性；

成形所述第一层；

提供颗粒物质的第二层，所述第二层具有不同于所述第一材料特性的第二材料特性；以及

压实颗粒物质的所述第二层。

18.根据条款17所述的方法，其中所述成形所述第一层包括使用具有第一表面几何形状的第一模具来压实所述颗粒物质的第一层，并且其中所述压实颗粒物质的所述第二层包括使用具有与所述第一表面几何形状不同的第二表面几何形状的第二模具压实。

19.根据条款17所述的方法，进一步包括在所述成形所述第一层之前压实颗粒物质的所述第一层。

20.根据条款19所述的方法，其中，成形所述第一层包括以下至少一种：机加工所述第一层、熔化所述第一层、以及焊接所述第一层。

21.根据条款17所述的方法，进一步包括在所述第一层和所述第二层之间提供中间层。

22.根据条款21所述的方法，其中所述中间层是中间层箔。

23.根据条款21所述的方法，其中所述中间层为中间层网。

24.一种制造具有空间分级特性的组件的方法，所述方法包括：

提供颗粒物质的第一层，所述第一层具有第一材料特性；

在所述第一层上提供颗粒物质的第二层，颗粒物质的所述第二层具有不同于所述第一材料特性的第二材料特性；

在第一温度下加热所述第一层和所述第二层以将所述第一层与所述第二层结合；

提供颗粒物质的第三层，所述第三层具有第三材料特性；

在所述第三层上提供颗粒物质的第四层，所述第四层具有不同于所述第一，第二和第三材料特性的第四材料特性；

在第二温度下加热所述第三层和所述第四层以将所述第三层与所述第四层结合，其中所述第二温度不同于所述第一温度；

以及

连接所述结合的第一层和第二层与所述结合的第三层和第四层。

25.根据条款24所述的方法，其中所述第二温度高于所述第一层和所述第二层中的至少一种的熔点。

26.根据条款24所述的方法，其中，所述连接包括在所述第一温度和所述第二温度之间的第三温度下加热。

27.根据条款24所述的方法，进一步包括以下至少一种：在所述加热所述第一层和所述第二层之前在所述第一层和所述第二层之间提供中间层；以及在所述加热所述第三层和所述第四层之前在所述第三层和所述第四层之间提供中间层。

28.根据条款24所述的方法，进一步包括使用具有第一表面几何形状的第一模具来压实颗粒物质的所述第一层，以及使用具有与所述第一表面几何形状不同的第二表面几何形状的第二模具来压实颗粒物质的所述第二层。

29.根据条款24所述的方法，其中所述连接包括固体或半固体连接过程。

30.根据条款29所述的方法，其中，所述连接包括钎焊、扩散结合和摩擦焊接中的至少一种。

31.根据条款29所述的方法，其中所述连接包括惯性摩擦焊接。

32.一种制造具有空间分级特性的组件的方法，所述方法包括：

提供颗粒物质的第一层，所述第一层具有第一材料特性；

在所述第一层上提供颗粒物质的第二层，所述第二层具有不同于所述第一材料特性的第二材料特性；

在颗粒物质的所述第一层和颗粒物质的所述第二层中至少一个中或附近提供非颗粒材料；以及

加热所述第一层，所述第二层和所述非颗粒材料以将所述第一层与所述第二层结合。

33.根据条款32所述的方法，其中在颗粒物质的所述第一层和颗粒物质的所述第二层中的至少一种加载在所述模腔内之前，将所述非颗粒材料提供在模腔中。

34.根据条款32所述的方法，其中在颗粒物质的所述第一层和颗粒物质的所述第二层中的至少一种加载在所述模腔内之后，将所述非颗粒材料提供在模腔中。

35.根据条款32所述的方法，其中所述非颗粒材料是棒。

36.根据条款32所述的方法，其中所述非颗粒材料是陶瓷棒。

37.根据条款32所述的方法，其中所述非颗粒材料是具有预定形状的金属或合金。

38.根据条款32所述的方法，进一步包括在所述第一层和所述第二层之间提供中间层。

39.根据条款32所述的方法，进一步包括使用具有第一表面几何形状的第一模具来压实颗粒物质的所述第一层，以及使用具有与所述第一表面几何形状不同的第二表面几何形状的第二模具来压实颗粒物质的所述第二层。

40.根据条款32所述的方法：进一步包括

提供颗粒物质的第三层，所述第三层具有不同于所述第一和第二材料特性的第三材料特性；

在所述第三层上提供颗粒物质第四层，所述第四层具有不同于所述第一，第二和第三材料特性的第四材料特性；

在第二温度下加热所述第三层和所述第四层以结合所述第三层和所述第四层；以及

连接所述结合的第一层和第二层以及所述结合的第三层和第四层。

41.根据条款32所述的方法，其中，所述非颗粒材料通过增材制造方法提供。

42.根据条款41所述的方法，其中所述增材制造方法包括热喷，冷喷和激光沉积中的至少一种。

尽管已经示出并描述了用于制造具有空间分级特性的组件的公开方法的各种实例，在阅读本说明书后本领域技术人员可以进行修改。本申请包括这样的修改，并且本申请仅由权利要求的范围限定。

Claims (13)

1.一种制造具有空间分级特性的组件的方法，所述方法包括：

提供颗粒物质的第一层(31)，颗粒物质的所述第一层具有第一材料特性；

提供颗粒物质的第二层(35)，所述第二层具有不同于所述第一材料特性的第二材料特性；

在颗粒物质的所述第一层和颗粒物质的所述第二层之间提供中间层(138)，其中所述中间层(138)包括中间层网(95)，并且其中所述中间层网的组成包含与所述第一层(31)和所述第二层(35)中的一个或两者的组成相同的一种或多种组分；以及

在足以将颗粒物质的所述第一层和/或所述第二层与所述中间层扩散地混合的时间和温度下，或者在足以通过所述中间层扩散地混合所述第一层与所述第二层的时间和温度下，加热所述第一层、所述第二层和所述中间层以将所述第一层和所述第二层结合，

其中所述第一层包括钛或钛合金，所述第二层包括二硼化钛，并且所述中间层包括钛或钛合金，以及

其中所述第一层与所述第二层之间材料特性的差异包括组成的差异、微结构的差异、相分布的差异、颗粒形态的差异、粒径的差异和孔隙度的差异中的至少一种。

2.根据权利要求1所述的方法，其中提供颗粒物质的所述第一层(31)包括将颗粒物质的所述第一层加载在模腔内，其中将所述中间层(138)提供在所述模腔内的所述第一层上，并且其中提供颗粒物质的所述第二层(35)包括将所述第二层加载在所述模腔内的所述中间层上。

3.根据权利要求2所述的方法，还包括压实颗粒物质的所述第一层(31)和颗粒物质的所述第二层(35)。

4.根据权利要求3所述的方法，其中在压实所述第二层(35)之前，压实所述第一层(31)。

5.根据权利要求3所述的方法，其中在所述加热之前进行所述压实。

6.根据权利要求3所述的方法，其中在所述加热期间进行所述压实。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的方法，其中所述中间层(138)包括中间层箔(75)。

8.根据权利要求7所述的方法，其中所述中间层箔(75)的组成包括与所述第一层(31)和所述第二层(35)中的一个或两者的组成相同的一种或多种组分。

9.根据权利要求1至6中任一项所述的方法，其中提供中间层(138)包括提供模具，所述模具包括第一模腔和第二模腔，其中所述中间层设置在所述第一模腔和所述第二模腔之间，其中将颗粒物质的所述第一层(31)加载在所述第一模腔内，并且其中将颗粒物质的所述第二层(35)加载在所述第二模腔内。

10.根据权利要求9所述的方法，其中通过增材制造形成所述模具。

11.根据权利要求1至6中任一项所述的方法，其中提供颗粒物质的所述第一层(31)包括将颗粒物质的所述第一层加载在模腔内，其中将所述中间层(138)提供在所述模腔内的颗粒物质的所述第一层上，并且其中提供在颗粒物质的所述第一层上的所述中间层改变颗粒物质的所述第一层的形状。

12.根据权利要求11所述的方法，其中颗粒物质的所述第一层(31)的改变的形状具有变化的厚度。

13.根据权利要求11所述的方法，其中所述中间层(138)是中间层网(95)。

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