ITTO20090908A1 - Metodo per la fabbricazione di componenti massivi in materiali intermetallici - Google Patents

Metodo per la fabbricazione di componenti massivi in materiali intermetallici Download PDF

Info

Publication number
ITTO20090908A1
ITTO20090908A1 IT000908A ITTO20090908A ITTO20090908A1 IT TO20090908 A1 ITTO20090908 A1 IT TO20090908A1 IT 000908 A IT000908 A IT 000908A IT TO20090908 A ITTO20090908 A IT TO20090908A IT TO20090908 A1 ITTO20090908 A1 IT TO20090908A1
Authority
IT
Italy
Prior art keywords
mixture
intermetallic
metal
substrate
semi
Prior art date
Application number
IT000908A
Other languages
English (en)
Inventor
Giovanni Paolo Zanon
Original Assignee
Avio Spa
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Avio Spa filed Critical Avio Spa
Priority to IT000908A priority Critical patent/ITTO20090908A1/it
Priority to EP10192460A priority patent/EP2333134A1/en
Priority to US12/953,726 priority patent/US20110129379A1/en
Priority to CA2722757A priority patent/CA2722757A1/en
Publication of ITTO20090908A1 publication Critical patent/ITTO20090908A1/it

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23CCOATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C24/00Coating starting from inorganic powder
    • C23C24/02Coating starting from inorganic powder by application of pressure only
    • C23C24/04Impact or kinetic deposition of particles

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Powder Metallurgy (AREA)
  • Manufacture Of Alloys Or Alloy Compounds (AREA)

Description

DESCRIZIONE
del brevetto per invenzione industriale dal titolo:
“METODO PER LA FABBRICAZIONE DI COMPONENTI MASSIVI IN MATERIALI INTERMETALLICI”
La presente invenzione è relativa ad un metodo per la fabbricazione di componenti massivi in materiali intermetallici, particolarmente per applicazioni aerospaziali.
I materiali utilizzati nei sistemi propulsivi aeronautici devono possedere elevate caratteristiche di resistenza meccanica e allo scorrimento viscoso ad elevata temperatura, resistenza alla fatica, resistenza alla ossidazione e alla corrosione, leggerezza e stabilità strutturale.
Tradizionalmente i materiali impiegati sono già molti, differenziati in funzione della composizione e dei requisiti di impiego, ma le attività di ricerca e sviluppo continuano per superare i limiti dati dalle attuali tecnologie e per individuare nuovi materiali con caratteristiche sempre migliori.
Una nuova classe di materiali che possiede le caratteristiche richieste per l’impiego nei motori aeronautici è costituita dai materiali intermetallici.
L’interesse verso i materiali intermetallici è cresciuto negli ultimi anni soprattutto per l’elevato potenziale di risparmio in peso ottenibile grazie alla bassa densità ed elevata resistenza specifica. La fragilità intrinseca di questo tipo di materiali impone comunque la messa a punto di tecniche di fabbricazione e di controllo particolarmente sofisticate e l’attuazione di importanti campagne di studio e di caratterizzazione per conoscerne le proprietà su basi statisticamente significative.
I materiali intermetallici più interessanti appartengono alla famiglia TiAl (alluminiuri di titanio), utilizzabili in sostituzione delle superleghe base Nickel o Cobalto fino a temperature prossime ai 700 °C, ma altri materiali intermetallici di interesse nel campo aeronautico sono quelli basati sui sistemi NiAl e Ni3Al, o FeAl.
Sono noti gli impieghi dei materiali intermetallici come fasi precipitanti che costituiscono l’elemento di rinforzo delle leghe metalliche e che permettono il miglioramento delle stesse attraverso i trattamenti termici, oppure gli impieghi dei materiali intermetallici come sistemi di rivestimento antiusura, antiossidazione o anticorrosione.
I componenti meccanici intermetallici noti di tipo massivo sono ottenuti mediante solidificazione di miscele di uno o più elementi metallici allo stato fuso. Tali miscele contengono gli elementi metallici in un predeterminato rapporto in peso, il quale è caratteristico di una particolare lega, oppure corrisponde alla composizione atomica percentuale caratteristica di un dato composto intermetallico formabile a partire da tali elementi. I composti intermetallici costituiscono, in generale, fasi intermedie di sistemi a due o più elementi metallici (si vedano, per esempio, i diagrammi di stati dei sistemi bimetallici delle Figure da 1 a 4) e sono caratterizzati da un reticolo cristallino i cui punti sono occupati, in modo ordinato, da atomi di metalli differenti. In questo modo, le suddette miscele metalliche possono essere colate a formare lingotti destinati a successiva lavorazione meccanica, oppure colate direttamente in forme (gusci ceramici) con tecniche di “investment casting” o simili, oppure ancora atomizzate per ottenere polveri da consolidare, in una fase successiva, con tecniche di sinterizzazione massiva o “rapid manufacturing” (come “Electron Beam Melting” o “Laser Sintering”), o ancora per spruzzatura termica.
Le tecnologie comunemente utilizzate per la fabbricazione di componenti massivi in materiali intermetallici di cui sopra presentano sensibili criticità legate all’elevata durezza, fragilità e reattività di tali materiali, che limitano significativamente le possibilità di lavorazione mediante deformazione plastica, come forgiatura, estrusione, laminazione, eccetera, o anche la colata a cera persa che ha l’ulteriore inconveniente della reazione del materiale intermetallico con il guscio ceramico.
Per quanto concerne nello specifico le tecniche basate sul consolidamento di polveri per “rapid manufacturing”, queste consentono, in certa misura, di ottenere componenti massivi caratterizzati da elevate proprietà meccaniche e ridotte difettosità e presenza di sovrametalli, tali procedimenti di fabbricazione presentano importanti limiti dal punto di vista delle capacità produttive ed impongono investimenti impiantistici considerevoli, accompagnati da altrettanto significativi costi di gestione e manutenzione.
I componenti massivi ottenuti con la succitata spruzzatura termica diretta di polveri di materiali intermetallici, invece, presentano in generale elevate tensioni interne dovute alla contrazione del materiale spruzzato, e l’elevato numero di difetti presenti, sia sotto forma di porosità diffusa, sia in termini di microcricche. Tali inconvenienti rendono questa tecnologia poco affidabile e di ridotta applicabilità dal punto di vista industriale.
Esiste, dunque, nella tecnica l’esigenza di fornire un metodo per la fabbricazione di componenti massivi in materiale intermetallico che imponga bassi investimenti impiantistici e ridotti costi di gestione e manutenzione e che possa garantire una elevata produttività.
Inoltre, esiste nel settore aeronautico l’esigenza di fornire un metodo per la fabbricazione di componenti massivi in materiale intermetallico che possiedano caratteristiche microstrutturali e meccaniche tali da soddisfare i requisiti imposti dalle particolari condizioni di uso.
Scopo della presente invenzione è pertanto quello di fornire un metodo per la fabbricazione di componenti massivi in materiale intermetallico, il quale consenta di soddisfare in modo semplice ed economico almeno una delle suddette esigenze.
Il suddetto scopo è raggiunto dalla presente invenzione, in quanto relativa ad un metodo comprendente le fasi di
a) preparare una miscela di polveri di almeno due elementi metallici, le polveri essendo presenti nella miscela in proporzione in peso corrispondente alla percentuale atomica in cui gli almeno due elementi metallici sono presenti in un corrispondente composto intermetallico formabile a partire da tali elementi metallici;
b) applicare per cold spray su un substrato (S) una pluralità di strati di tale miscela di polveri in modo da ottenere, sul substrato (S), un semilavorato di miscela metallica di dimensioni predeterminate;
c) trattare termicamente almeno il semilavorato di miscela metallica in modo da provocare la reazione tra gli elementi metallici a formare tale composto intermetallico; e
d) rimuovere il substrato (S), ottenendo così il componente massivo di materiale intermetallico.
Inoltre, la presente invenzione è relativa ad un componente massivo in materiale intermetallico ottenibile dal metodo.
Per una migliore comprensione della presente invenzione, ne viene descritta nel seguito una preferita forma di attuazione, a puro titolo di esempio non limitativo e con riferimento ai disegni allegati, nei quali:
- la Figura 1 illustra il diagramma di fase Ti-Al;
- la Figura 2 illustra il diagramma di fase Al-Cr;
- la Figura 3 illustra il diagramma di fase Fe-Al;
- la Figura 4 illustra il diagramma di fase Al-Ni;
- la Figura 5 illustra una vista schematica di un apparato per cold spray;
- la Figura 6 illustra schematicamente le fasi del metodo secondo l’invenzione.
Le Figure da 1 a 4 mostrano, a titolo di esempio non limitativo, i diagrammi di fase di alcuni sistemi a due componenti caratterizzati dalla possibilità di formare un composto intermetallico.
È possibile osservare come, in ogni caso, esista, per ciascun composto intermetallico la cui formazione è termodinamicalmente possibile, uno specifico rapporto stechiometrico tra gli elementi metallici che lo compongono il quale corrisponde ad una ben determinata composizione percentuale in peso ricavabile con semplici calcoli stechiometrici. Per esempio, all’intermetallico Ti-Al (si veda la Figura 1) corrisponde una composizione percentuale atomica di 50 atomi di Ti per 50 atomi di Al, che corrispondono al 64% in peso di Ti e 36% in peso di Al. Nel caso di Ti-48Al-2Cr-2Nb (non illustrato) si ricava, analogamente, la seguente composizione percentuale in peso: 32÷33,5% in peso Al; 2,4÷2,7% in peso Cr; 4,5÷5,1% in peso Nb; il resto (al massimo 60% in peso) Ti.
Dall’analisi dei diagrammi di stato dei sistemi bi- e pluri-metallici è, pertanto, facilmente valutabile quali composti intermetallici siano ottenibili e quali siano le composizioni, espresse in percentuali atomiche e/o in peso, di elementi metallici ad essi corrispondenti.
Sulla base di questa analisi, viene dunque preparata, secondo il metodo dell’invenzione, una miscela di polveri di almeno due elementi metallici, le polveri essendo presenti nella miscela in proporzione in peso corrispondente alla percentuale atomica in cui detti almeno due elementi metallici sono presenti in un corrispondente composto intermetallico formabile a partire da tali elementi metallici. Tale miscela di polveri può essere ottenuta per semplice miscelazione dei costituenti puri, oppure utilizzando miscele nelle quali gli elementi costituenti sono presenti in lega, o ancora con polveri rivestite, ottenute per macinazione o con altri metodi noti.
Secondo il metodo dell’invenzione, su un substrato S viene applicata (si veda la Figura 6) per cold spray una pluralità di strati L della miscela di polveri in modo da ottenere, sul substrato, un semilavorato di miscela metallica SLM di dimensioni predeterminate. In particolare, il semilavorato di miscela metallica SLM avrà dimensioni sostanzialmente corrispondenti a quelle del componente massivo CM che si intende lavorare, a meno di variazioni ottenibili a seguito di lavorazioni meccaniche successive.
La tecnica di cold spray comprende, generalmente, le fasi di iniettare la miscela di polveri in un ugello e di applicare la miscela di polveri sul substrato accelerando la miscela di polveri allo stato non fuso a velocità dell’ordine di 300 ÷ 1.200 m/s per mezzo di un flusso di un gas di trasporto che attraversa l’ugello. Nella Figura 5 è illustrato schematicamente un apparato 100 per cold spray per applicare una pluralità di strati di miscela di polveri metalliche sulla superficie di un substrato S.
A tale scopo, l’apparato 100 comprende un compressore 110, un sistema 120 per l’alimentazione della miscela di polveri ed un ugello 130 per spruzzare la polvere stessa.
Inoltre, l’apparato 100 può comprendere mezzi 140 per riscaldare il flusso gassoso in ingresso.
Il gas, compresso ad una pressione superiore a circa 5 bar, è posto in contatto con le particelle costituenti la miscela di polveri metalliche alimentate dal sistema 120 e le trascina espellendole attraverso l’ugello 130 ad alta velocità. Al fine di poter generare un flusso subsonico o supersonico, come illustrato in Figura Z, viene vantaggiosamente utilizzato un ugello 130 convergentedivergente.
Preferibilmente, una porzione del flusso di gas viene riscaldata prima di arrivare all’ugello 130.
Tipicamente la distanza tra il punto in cui gas e particelle giungono in contatto e la base dell’ugello 130 può essere variata per modulare la temperatura finale delle polveri e compresa tra 20 e 200 mm.
Preferibilmente, viene impiegato come gas di trasporto un gas inerte monoatomico come elio o argo, in modo da escludere la possibilità di reazioni con i componenti della miscela di polveri metalliche ed avere elevate velocità del gas in virtù del proprio rapporto γ. Tuttavia, se i tempi di contatto tra i componenti della miscela di polveri metalliche ed il gas di trasporto sono molto limitati, è possibile utilizzare anche gas di trasporto più economici, come azoto o aria. È possibile inoltre utilizzare miscele in qualsiasi proporzione dei gas precedentemente citati ed in particolare azoto, aria, argon, elio, neon, kripton.
La temperatura a cui viene scaldato il gas dal sistema 140 di trasporto è direttamente collegata alla temperatura ed alla velocità finale delle particelle spruzzate. Nei processi coldspray la temperatura del gas è tipicamente compresa tra 300 e 1200°C.
La permanenza delle polveri a contatto con il gas è molto breve per cui la temperatura delle polveri, se pur non misurabile, non raggiunge mai la temperatura del gas.
La temperatura di deposizione è tipicamente la più bassa possibile, compatibilmente con la necessità di ottenere un minimo livello di deformazione delle particelle di polvere spruzzate.
La temperatura a cui vengono mantenute le polveri prima di entrare in contatto con il gas alla base dell’ugello 130 è sufficientemente bassa da minimizzare l’eventualità di attivare i meccanismi di reazione che porterebbero alla formazione prematura del composto intermetallico, è opportuno non superare una temperatura pari a metà della temperatura di fusione del componente metallico più bassofondente.
Per quanto concerne la dimensione media delle particelle metalliche costituenti la miscela di polveri, questa può essere vantaggiosamente scelta nell’intervallo da 1 a 200 µm, così da rendere più facile la dispersione e miscelazione nella fase di preparazione della miscela di polveri.
Più preferibilmente, dal momento che le polveri sono successivamente sottoposte ad un trattamento termico per favorire la reazione di formazione del composto intermetallico, poiché tale reazione coinvolge fenomeni di diffusione a livello atomico, la dimensione media delle particelle metalliche è compresa nell’intervallo da 1 a 50 µm, così da promuovere una reazione più uniforme e graduale.
Una dimensione ancora inferiore, infatti, si accompagnerebbe ad un peso delle particelle troppo ridotto, di conseguenza la quantità di moto accumulata nella fase di cold spray e scaricata al momento dell’impatto contro la superficie del substrato, ovvero contro uno strato di polveri metalliche precedentemente applicato, sarebbe troppo piccola. D’altro canto, se la dimensione media delle particelle è troppo elevata, a fronte di una quantità di moto elevata, la frequenza degli impatti e l’area interessata da ciascun impatto sarebbero troppo basse.
La quantità di miscela di polveri metalliche depositata sul substrato sarà, in generale, tale da formare l’inviluppo del componente massivo da fabbricare, tenendo conto di eventuali deformazioni e variazioni di volume che possono essere indotte nel corso del trattamento termico e delle eventuali successive lavorazioni meccaniche.
Vantaggiosamente, secondo il metodo dell’invenzione viene utilizzato un substrato realizzato in un materiale che permetta un agevole distacco del semilavorato di miscela metallica al termine della fase di cold spray. Per esempio, può essere utilizzato un supporto che non reagisca con gli elementi metallici contenuti nella polvere da applicare per cold spray, come un materiale non metallico.
Alternativamente, può essere utilizzato un substrato (metallico o non-metallico) rivestito con uno strato isolante di distacco. In questo contesto, per “strato isolante” si intende uno strato di un materiale tale da non reagire con gli elementi metallici contenuti nella polvere da applicare per cold spray, come per esempio uno strato di una opportuna vernice di un agente di distacco, o ancora un substrato che sia rimovibile per dissoluzione chimica, eccetera.
In questo modo, si evita di dover ricorrere ad una fase di separazione meccanica (per esempio per abrasione) ottenendo vantaggiosamente una semplificazione del procedimento ed una riduzione di tempi e costi di lavorazione.
Il substrato è tipicamente costituito da un materiale avente rigidezza sufficiente a resistere all’impatto delle particelle di miscela di polveri metalliche che vengono spruzzate contro la sua superficie. Vantaggiosamente, il substrato è costituito da uno stampo avente sostanzialmente la forma complessiva del componente massivo da fabbricare, a meno delle modifiche da ottenersi a seguito di lavorazioni successive.
Il metodo dell’invenzione comprende, inoltre, una fase di trattamento termico del semilavorato di miscela metallica in modo da provocare la reazione tra gli elementi metallici a formare il composto intermetallico.
Vantaggiosamente, tale trattamento termico viene eseguito dopo avere separato il semilavorato di miscela metallica dal substrato.
In alternativa, se il substrato è realizzato in un materiale tale da resistere alle condizioni imposte dal trattamento termico e da non reagire in alcun modo, nel corso del trattamento termico stesso, con gli elementi metallici depositati, è possibile rimuovere il substrato (stampo) al termine dell’intero processo di formazione del composto intermetallico.
Il distacco del semilavorato di miscela metallica (nel caso in cui il distacco venga eseguito a monte del trattamento termico) ovvero del semilavorato massivo in composto intermetallico (nel caso in il distacco venga eseguito a valle del trattamento termico) dal substrato può avvenire manualmente, oppure meccanicamente, per dissoluzione chimica, eccetera.
In alternativa, è altresì possibile eseguire il distacco a seguito di ulteriori lavorazioni meccaniche eseguite a monte del trattamento termico, per esempio con l’obiettivo di ottenere una specifica forma complessa e/o per eseguire una finitura superficiale.
La temperatura alla quale viene effettuato il trattamento termico dipende dalla composizione del singolo composto intermetallico ed è, in generale, funzione della corrispondente temperatura eutettica o peritettica.
In particolare, poiché le particelle metalliche costituenti la miscela di polveri, a seguito delle ripetute collisioni imposte dalla tecnica di deposizione per cold spray, presentano un elevato grado di deformazione e, in generale, una elevata concentrazione di vacanze e difetti, la reazione di formazione del composto intermetallico può essere favorita termodinamicamente a temperature anche sensibilmente inferiori alle temperature eutettiche o peritettiche riportate nei corrispondenti diagrammi di fase.
Tuttavia, al fine di accrescere la produttività e ridurre i costi associati al trattamento termico, questo viene eseguito ad una temperatura sostanzialmente prossima alla temperatura eutettica o peritettica relativa al composto intermetallico che si intende formare.
Come descritto in precedenza, il motivo per cui il trattamento termico dell’invenzione è preferibilmente eseguito in prossimità della temperatura eutettica o peritettica caratteristica dello specifico composto intermetallico è che, in linea di principio, non è coinvolta alcuna fase liquida in equilibrio termodinamico al di sotto di tale temperatura e, pertanto, essa è adatta a favorire l’ottenimento del composto intermetallico sotto forma finemente dispersa.
Tuttavia, nei sistemi reali, poiché il coinvolgimento della fase liquida alle temperature di poco eccedenti quella eutettica o peritettica è trascurabile, anche la formazione del composto intermetallico non ne è sostanzialmente influenzata. Pertanto, con l’espressione “ad una temperatura sostanzialmente prossima alla temperatura eutettica o peritettica” utilizzata in questa sede si vuole tenere conto di questo fenomeno in modo da includere l’intero intervallo di temperatura entro il quale il metodo dell’invenzione non perde, in ogni modo, di efficacia.
I tempi di permanenza in temperatura saranno, in generale, funzione della temperatura selezionata. Più in particolare, i tempi di permanenza in temperatura saranno tali da consentire l’interdiffusione degli elementi metallici costituenti la miscela, pertanto saranno anche funzione del grado di miscelazione delle polveri nella miscela.
Generalmente, alcune ore di permanenza in temperatura sono sufficienti per ottenere una completa conversione della miscela metallica in composto intermetallico.
Dal punto di vista pratico, valutando sperimentalmente mediante diffrattometria il grado di avanzamento della formazione delle fasi intermetalliche è possibile ottimizzare i tempi di trattamento.
Inoltre, il trattamento termico finalizzato alla formazione del composto intermetallico può essere vantaggiosamente combinato con un trattamento termico teso a conferire al composto intermetallico così ottenuto particolari caratteristiche microstrutturali e/o proprietà meccaniche. Per esempio il trattamento termico di formazione del materiale intermetallico Ti-48Al-2Cr-2Nb può essere combinato con il trattamento termico tipico di questo materiale, che viene eseguito alla temperatura di 1205 °C per almeno 2 ore, con successivo raffreddamento a velocità controllata, al fine di avere una adeguata microstruttura lamellare di fase gamma.
Il trattamento termico secondo l’invenzione può essere condotto in forno, ovvero utilizzando mezzi di somministrazione di energia termica alternativi, quali irraggiamento, laser, eccetera.
Dopo la fase di deposizione per cold spray e a monte del trattamento termico suddescritto, il semilavorato di miscela metallica può essere preventivamente sottoposto ad un trattamento termico di distensione avente l’obiettivo di ridurre l’entità delle tensioni interne introdotte con il processo di cold spray stesso e di migliorare la duttilità del semilavorato facilitando, le lavorazioni meccaniche di asportazione dei sovrametalli e di finitura e minimizzando i rischi di rottura. Tale trattamento di distensione deve, in ogni caso, essere condotto ad una temperatura relativamente bassa al fine di evitare la prematura reazione di formazione del composto intermetallico.
I componenti prodotti con il metodo dell’invenzione possono essere, successivamente, sottoposti ad un trattamento di pressatura isostatica a caldo, allo scopo di ridurre la porosità ed incrementare, di conseguenza, la densità del materiale.
Secondo una variante, il componente massivo ottenuto secondo il metodo dell’invenzione è prevalentemente costituito da un intermetallico. In altre parole, secondo una variante dell’invenzione, il componente massivo comprende almeno il 50% in peso di composto intermetallico, preferibilmente più dell’80% di composto intermetallico, ancora più preferibilmente più del 90% di composto intermetallico.
Rispetto ai metodi noti per la fabbricazione di componenti massivi in materiale intermetallico, il metodo dell’invenzione comporta una serie di interessanti vantaggi.
È noto, infatti, che gli aspetti più critici legati alle tecniche note riguardano la elevata durezza, fragilità e reattività dei materiali intermetallici stessi.
A fronte della loro fragilità, i composti intermetallici offrono, però, un vantaggioso compromesso tra le proprietà dei materiali ceramici e quelle dei materiali metallici, in particolare per condizioni nelle quali elevata durezza e resistenza alle alte temperature sono particolarmente importanti. Alcuni di essi possiedono, inoltre, particolari proprietà magnetiche e chimiche, che derivano dalla loro struttura altamente ordinata e dalla natura dei legami coinvolti.
Rispetto ai procedimenti di lavorazione noti che coinvolgono operazioni di deformazione plastica, quali la forgiatura, l’estrusione, la laminazione, eccetera, il metodo dell’invenzione elimina, vantaggiosamente, la necessità di sottoporre il materiale intermetallico a deformazione plastica in quanto la formazione del composto intermetallico avviene per reazione tra i suoi componenti elementari soltanto dopo che il componente è stato, in buona sostanza, processato in misura definitiva per quanto concerne la formatura e la finitura superficiale.
Inoltre, rispetto alle soluzioni note basate sull’impiego di processi per colata a cera persa, viene esclusa la possibilità di avere situazioni critiche di interazione a reazione ad elevata temperatura tra il materiale intermetallico fuso ed il guscio ceramico, limitando l’entità dei sovrametalli necessari per la rimozione dello strato superficiale contaminato. Vantaggiosamente, vengono altresì minimizzata la generazione di difetti nel corso della fase di solidificazione dell’intermetallico (per esempio microritiri).
Infine, rispetto alle soluzioni basate su tecniche di rapid manufacturing come il processo di “Electron Beam Melting”, il metodo dell’invenzione comporta costi di investimento, gestione e manutenzione sensibilmente ridotti e consente un significativo incremento della produttività.
Risulta, infine, chiaro che al sistema descritto ed illustrato possono essere apportate modifiche e varianti che non escono dall'ambito di protezione delle rivendicazioni indipendenti.

Claims (1)

  1. RIVENDICAZIONI 1.- Metodo per la fabbricazione di un componente massivo in materiale intermetallico, comprendente le fasi di a) preparare una miscela di polveri di almeno due elementi metallici, le polveri essendo presenti nella miscela in proporzione in peso corrispondente alla percentuale atomica in cui detti almeno due elementi metallici sono presenti in un corrispondente composto intermetallico formabile a partire da tali elementi metallici; b) applicare per cold spray su un substrato (S) una pluralità di strati di tale miscela di polveri in modo da ottenere, sul substrato (S), un semilavorato di miscela metallica di dimensioni predeterminate; c) trattare termicamente almeno il semilavorato di miscela metallica in modo da provocare la reazione tra i detti elementi metallici a formare il detto composto intermetallico; e d) rimuovere il detto substrato (S), ottenendo così il componente massivo di materiale intermetallico. 2.- Metodo secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che detta fase d) di rimozione viene eseguita prima di detta fase c) di trattamento termico e separando il detto semilavorato di miscela metallica dal detto substrato (S), il detto componente massivo di materiale intermetallico essendo ottenuto nella fase c) dal detto semilavorato di miscela metallica. 3.- Metodo secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che detta fase d) di rimozione viene eseguita dopo detta fase c) di trattamento termico, nella fase c) ottenendosi un semilavorato massivo di materiale intermetallico, il detto componente massivo di materiale intermetallico essendo ottenuto nella fase d) dal detto semilavorato massivo di materiale intermetallico. 4.- Metodo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che il detto substrato è realizzato in un materiale che non reagisca con i detti almeno due elementi metallici. 5.- Metodo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che il detto substrato è rivestito almeno parzialmente con uno strato isolante di distacco. 6.- Metodo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che detta fase di trattamento termico viene eseguita ad una temperatura sostanzialmente prossima alla temperatura eutettica o peritettica relativa al detto composto intermetallico. 7.- Metodo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che detta fase b) di applicazione viene eseguita ad una temperatura delle particelle inferiore alla metà della temperatura di fusione dell’elemento metallico più bassofondente di detta miscela di polveri. 8.- Metodo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che detta miscela di polveri è costituita da particelle aventi dimensione media compresa tra 1 e 200 µm. 9.- Metodo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che detta miscela di polveri è costituita da particelle aventi dimensione media compresa tra 1 e 50 µm. 10.- Metodo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto di comprendere, tra la detta fase b) di applicazione e la detta fase c) di trattamento termico una fase e) di trattamento di distensione ad una temperatura tale da non innescare la reazione di formazione del composto intermetallico. 11.- Metodo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che detta fase a) di preparare una miscela di polveri di almeno due elementi metallici viene eseguita mediante miscelazione degli almeno due elementi puri o in lega o sotto forma di polveri rivestite. 12.- Metodo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che detta fase b) di applicazione per cold spray viene eseguita utilizzando un gas di trasporto selezionato nel gruppo consistente in elio, neon, argon, azoto, ossigeno, aria o una qualsiasi miscela dei precedenti in qualsiasi proporzione. 13.- Metodo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che detta fase c) di trattamento termico viene realizzata in forno o mediante altri mezzi di somministrazione di energia termica. 14.- Metodo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che il detto componente massivo è costituito prevalentemente di intermetallico. 15.- Componente massivo in materiale intermetallico ottenibile dal metodo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti.
IT000908A 2009-11-24 2009-11-24 Metodo per la fabbricazione di componenti massivi in materiali intermetallici ITTO20090908A1 (it)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
IT000908A ITTO20090908A1 (it) 2009-11-24 2009-11-24 Metodo per la fabbricazione di componenti massivi in materiali intermetallici
EP10192460A EP2333134A1 (en) 2009-11-24 2010-11-24 Method for manufacturing massive components made of intermetallic materials
US12/953,726 US20110129379A1 (en) 2009-11-24 2010-11-24 Method for manufacturing massive components made of intermetallic materials
CA2722757A CA2722757A1 (en) 2009-11-24 2010-11-24 Method for manufacturing massive components made of intermetallic materials

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
IT000908A ITTO20090908A1 (it) 2009-11-24 2009-11-24 Metodo per la fabbricazione di componenti massivi in materiali intermetallici

Publications (1)

Publication Number Publication Date
ITTO20090908A1 true ITTO20090908A1 (it) 2011-05-25

Family

ID=42557282

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
IT000908A ITTO20090908A1 (it) 2009-11-24 2009-11-24 Metodo per la fabbricazione di componenti massivi in materiali intermetallici

Country Status (4)

Country Link
US (1) US20110129379A1 (it)
EP (1) EP2333134A1 (it)
CA (1) CA2722757A1 (it)
IT (1) ITTO20090908A1 (it)

Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8475882B2 (en) * 2011-10-19 2013-07-02 General Electric Company Titanium aluminide application process and article with titanium aluminide surface
US8584732B1 (en) 2012-09-24 2013-11-19 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Army Mold release method for a cold spray process
WO2014116256A1 (en) * 2013-01-28 2014-07-31 United Technologies Corporation Solid state metal powder consolidation for structural components
US20170355018A1 (en) * 2016-06-09 2017-12-14 Hamilton Sundstrand Corporation Powder deposition for additive manufacturing
DE102017222182A1 (de) 2017-12-07 2019-06-13 Helmholtz-Zentrum Geesthacht Zentrum für Material- und Küstenforschung GmbH Verfahren zum Aufbringen einer Titanaluminidlegierung, Titanaluminidlegierung und Substrat umfassend eine Titanaluminidlegierung
CN112996614B (zh) * 2018-11-09 2024-02-06 易福仁科技知产私人有限公司 喷涂形成物体的方法
CN112441834B (zh) * 2020-11-22 2022-08-02 西北工业大学 选择性激光熔化制备Al2O3-GdAlO3-ZrO2三元共晶陶瓷的方法
CN113293366A (zh) * 2021-05-28 2021-08-24 广东工业大学 一种Ni3Al涂层的制备方法

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20050084701A1 (en) * 2003-10-20 2005-04-21 The Boeing Company Sprayed preforms for forming structural members
WO2006109956A1 (en) * 2005-04-15 2006-10-19 Snt Co., Ltd Method of preparing metal matrix composite and coating layer and bulk prepared thereby
WO2007021091A1 (en) * 2005-08-17 2007-02-22 Kyung-Hyun Ko Method of improving surface properties of the metal and metal with coating layer prepared by the same

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20050084701A1 (en) * 2003-10-20 2005-04-21 The Boeing Company Sprayed preforms for forming structural members
WO2006109956A1 (en) * 2005-04-15 2006-10-19 Snt Co., Ltd Method of preparing metal matrix composite and coating layer and bulk prepared thereby
WO2007021091A1 (en) * 2005-08-17 2007-02-22 Kyung-Hyun Ko Method of improving surface properties of the metal and metal with coating layer prepared by the same

Also Published As

Publication number Publication date
EP2333134A1 (en) 2011-06-15
US20110129379A1 (en) 2011-06-02
CA2722757A1 (en) 2011-05-24

Similar Documents

Publication Publication Date Title
ITTO20090908A1 (it) Metodo per la fabbricazione di componenti massivi in materiali intermetallici
Dilip et al. A novel method to fabricate TiAl intermetallic alloy 3D parts using additive manufacturing
Mohammadi et al. Achieving low surface roughness AlSi10Mg_200C parts using direct metal laser sintering
CN104136148B (zh) 金属或合金物体的加工
CN109280820A (zh) 一种用于增材制造的高强度铝合金及其粉末的制备方法
DK3167971T3 (en) PROCEDURES FOR IMPROVING THE HEATABILITY OF METAL ALLOYS
US7479299B2 (en) Methods of forming high strength coatings
Lv et al. Mechanical properties of AlSi10Mg alloy fabricated by laser melting deposition and improvements via heat treatment
CN106868353A (zh) 用于粉末冶金技术的含钪的铝合金
EP3558570A1 (en) Aluminum alloy products having fine eutectic-type structures, and methods for making the same
Canakci et al. A novel method for the production of metal powders without conventional atomization process
EP3717245B1 (en) A method of using an atomized alloy powder in additive manufacturing
Sienkiewicz et al. Fabrication of TiAl intermetallic phases by heat treatment of warm sprayed metal precursors
US20120171041A1 (en) Thin-walled structural component, and method for the production thereof
RU2713668C1 (ru) Материалы с гпу-структурой на основе алюминия, титана и циркония и изделия, полученные из них
CN110997195B (zh) 使用冷喷涂形成锻造结构的方法
Han et al. Microstructure and properties of in-situ TiB2 matrix composite coatings prepared by plasma spraying
JP6904690B2 (ja) 被覆物品及び製造方法
WO2014096822A1 (en) Manufacture of hollow parts
Qbau et al. Development of light weight high strength aluminum alloy for selective laser melting
Chen et al. Microstructures and properties of TiCp/Al coating synthesized on Ti–6Al–4V alloy substrate using mechanical alloying method
Moradi et al. Microstructural characterization and failure mechanism of vacuum plasma sprayed Ti-6Al-4V/B4C composite
Nam et al. Development of nanoporous copper foams by chemical dealloying of mechanically alloyed Al–Cu compounds
Ochonogor et al. Microstructure characterization of laser-deposited titanium carbide and zirconium-based titanium metal matrix composites
Wang et al. Microstructure and mechanical properties of 7055 Al alloy prepared under different sintering conditions using powder by-products