ITUB20150793A1 - Materiale composito a base di siliciuro e processo per produrlo - Google Patents
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- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
- C04B2235/70—Aspects relating to sintered or melt-casted ceramic products
- C04B2235/72—Products characterised by the absence or the low content of specific components, e.g. alkali metal free alumina ceramics
- C04B2235/723—Oxygen content
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
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- C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
- C04B2235/70—Aspects relating to sintered or melt-casted ceramic products
- C04B2235/74—Physical characteristics
- C04B2235/77—Density
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
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- C04B2235/70—Aspects relating to sintered or melt-casted ceramic products
- C04B2235/74—Physical characteristics
- C04B2235/78—Grain sizes and shapes, product microstructures, e.g. acicular grains, equiaxed grains, platelet-structures
- C04B2235/786—Micrometer sized grains, i.e. from 1 to 100 micron
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
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- C04B2235/70—Aspects relating to sintered or melt-casted ceramic products
- C04B2235/80—Phases present in the sintered or melt-cast ceramic products other than the main phase
- C04B2235/85—Intergranular or grain boundary phases
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- C04B2235/96—Properties of ceramic products, e.g. mechanical properties such as strength, toughness, wear resistance
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
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- C04B2237/00—Aspects relating to ceramic laminates or to joining of ceramic articles with other articles by heating
- C04B2237/30—Composition of layers of ceramic laminates or of ceramic or metallic articles to be joined by heating, e.g. Si substrates
- C04B2237/32—Ceramic
- C04B2237/36—Non-oxidic
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
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- C04B2237/00—Aspects relating to ceramic laminates or to joining of ceramic articles with other articles by heating
- C04B2237/50—Processing aspects relating to ceramic laminates or to the joining of ceramic articles with other articles by heating
- C04B2237/70—Forming laminates or joined articles comprising layers of a specific, unusual thickness
- C04B2237/704—Forming laminates or joined articles comprising layers of a specific, unusual thickness of one or more of the ceramic layers or articles
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
- F01D5/00—Blades; Blade-carrying members; Heating, heat-insulating, cooling or antivibration means on the blades or the members
- F01D5/12—Blades
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- F01D5/282—Selecting composite materials, e.g. blades with reinforcing filaments
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
- F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
- F05D2230/00—Manufacture
- F05D2230/20—Manufacture essentially without removing material
- F05D2230/23—Manufacture essentially without removing material by permanently joining parts together
- F05D2230/232—Manufacture essentially without removing material by permanently joining parts together by welding
- F05D2230/234—Laser welding
Description
TITOLO
MATERIALE COMPOSITO A BASE DI SILICIURO E PROCESSO PER PRODURLO
DESCRIZIONE CAMPO TECNICO
Le forme di realizzazione dell?oggetto qui illustrato si riferiscono principalmente a un materiale composito a base di siliciuro e ad un processo per produrlo.
STATO DELLA TECNICA
Per le applicazioni di turbine a gas (pale rotoriche, pale statoriche, tettucci) vengono utilizzate superleghe a base di nichel.
Tuttavia, in questo settore, le superleghe a base di nichel incontrano una limitazione fondamentale, vale a dire il loro punto di fusione. Poich? le superleghe avanzate fondono a temperature nell?ordine di 1350?C, ? possibile ottenere un significativo rafforzamento soltanto a temperature al di sotto di 1150?C.
A tale proposito, le ricerche riguardanti nuovi materiali idonei per le applicazioni di turbine a gas iniziano ad aumentare il passo al fine di superare i limiti meccanici e fisici delle superleghe. Lo sviluppo previsto pu? soltanto essere ottenuto fornendo un miglioramento delle propriet? essenziali dei materiali strutturali come la fatica termica, la resistenza all?ossidazione, il rapporto resistenza/peso e la resistenza alle fratture. Vi sono due differenti tipi di materiali che si candidano a resistere a condizioni operative di circa 1200?C; il primo ? costituito da ceramiche strutturali come SiC, Si3N4, e il secondo ? costituito da siliciuri strutturali come MoSi2.
In quest?ottica, vengono sviluppati materiali comprendenti un sistema MoSi2 Si3N4, che possiedono una bassa densit?, un?eccellente resistenza all?ossidazione, una resistenza alla flessione, e propriet? di scorrimento. Tuttavia finora, detti materiali, tipicamente prodotti mediante sinterizzazione, non sono stati utilizzati per applicazioni di turbine a gas per via della loro bassa resistenza alle fratture (inferiore a 10 MPa m0,5).
SOMMARIO
Di conseguenza, vi ? l?esigenza generale di materiali idonei per applicazioni di turbine a gas, che mostrino buone propriet? in termini di fatica termica nelle condizioni operative, bassa densit?, resistenza all?ossidazione, resistenza alla flessione, propriet? di scorrimento e resistenza alle fratture.
Un?idea importante ? fornire un materiale in cui la miscelazione di una polvere di siliciuro e Si3N4 sia effettuata in presenza di particelle di ossido al fine di controllare la microstruttura finale e migliorare le propriet? meccaniche.
Un?altra idea importante ? migliorare il processo di produzione di detto materiale, superando pertanto le limitazioni osservate per il processo di sinterizzazione.
Le prime forme di realizzazione dell?oggetto qui illustrato corrispondono a un materiale composito a base di siliciuro comprendente un siliciuro di Mo, B, W, Nb, Ta, Ti, Cr, Co, Y, o una loro combinazione, Si3N4 e almeno un ossido scelto dal gruppo consistente in ossidi di ittrio, ossidi di cerio, e loro combinazioni.
Le seconde forme di realizzazione dell?oggetto qui illustrato corrispondono a un processo per produrre il materiale composito a base di siliciuro, detto processo comprendendo le fasi di: i) fornire polveri di siliciuro, Si3N4, e almeno un ossido,
ii) miscelare le polveri in modo omogeneo,
iii) stendere almeno un primo strato di polveri miscelate su una superficie di supporto, iv) far fondere almeno una parte delle polveri attivando una sorgente di alimentazione, detta sorgente avendo una potenza energetica di 150-1000 W, e
v) lasciare raffreddare e solidificare le polveri fuse, ottenendo pertanto il materiale composito a base di siliciuro.
In generale, il processo pu? essere effettuato fino a quando non vengono raggiunti uno spessore e una forma desiderati del materiale composito a base di siliciuro.
Le terze forme di realizzazione dell?oggetto qui illustrato corrispondono a un materiale composito a base di siliciuro ottenibile mediante il processo di cui sopra.
In generale, detto materiale mostra propriet? meccaniche, fisiche e termiche considerevolmente migliorate rispetto alle superleghe convenzionali.
Le quarte forme di realizzazione dell?oggetto qui illustrato corrispondono a un componente di percorso di gas caldi (HGP) di una turbina a gas, come una pala rotorica, una pala statorica, ed un tettuccio, realizzato con il materiale di cui sopra.
BREVE DESCRIZIONE DEI DISEGNI
I disegni allegati, che sono qui incorporati e costituiscono una parte della specifica, illustrano forme di realizzazione esemplificative della presente invenzione e, unitamente alla descrizione dettagliata, spiegano queste forme di realizzazione. Nei disegni:
la figura 1 illustra una sezione trasversale schematica di un apparato di fusione laser diretta di metalli (DMLM); e
la figura 2 illustra le principali fasi di processo quando viene utilizzato un apparato DMLM. DESCRIZIONE DETTAGLIATA
La seguente descrizione delle forme di realizzazione esemplificative fa riferimento ai disegni allegati.
La seguente descrizione non limita l?invenzione. Piuttosto, l?ambito dell?invenzione ? definito dalle rivendicazioni allegate.
In tutta la specifica, il riferimento a ?una sola forma di realizzazione? o ad ?una forma di realizzazione? indica che un tratto distintivo, una struttura o una caratteristica specifico/a descritto/a in relazione a una forma di realizzazione ? incluso/a in almeno una forma di realizzazione dell?oggetto illustrato. Pertanto, la forma della frase ?in una sola forma di realizzazione? o ?in una forma di realizzazione? in varie posizioni in tutta la specifica non si riferisce necessariamente alla stessa forma di realizzazione. Inoltre, i tratti distintivi, le strutture o le caratteristiche specifiche possono essere combinati/e in qualsiasi modo idoneo in una o pi? forme di realizzazione.
Le prime forme di realizzazione dell?oggetto qui illustrato corrispondono a un materiale composito a base di siliciuro comprendente
- un siliciuro di Mo, B, W, Nb, Ta, Ti, Cr, Co, Y, o una loro combinazione,
- Si3N4, e
- almeno un ossido scelto dal gruppo consistente in ossidi di ittrio, ossidi di cerio, e loro combinazioni.
Detto siliciuro ? preferibilmente scelto dal gruppo consistente in MoSi2, Mo5SiB2, Mo3Si, Mo5SiB2, ?-Mo-Mo5SiB2-Mo3Si, WSi2, NbSi2, TaSi2, TiSi2, CrSi2, CoSi2, YSi2, Mo5Si3, Ti5Si3, e loro combinazioni.
In forme di realizzazione preferite, detto siliciuro ? scelto dal gruppo consistente in MoSi2, Mo5SiB2, Mo3Si, Mo5SiB2, ?-Mo-Mo5SiB2-Mo3Si, Mo5Si3, e loro combinazioni.
In particolari forme di realizzazione, il materiale di cui sopra pu? comprendere
- almeno 35% in peso di siliciuro,
- 15-45% in peso di Si3N4,
- 0,5-15% in peso di almeno un ossido,
- fino al 4% in peso di impurezze.
Eventuali impurezze comprendono Al, C, Fe, Ca, O, N, o una loro combinazione.
In forme di realizzazione preferite, il materiale di cui sopra pu? comprendere
- 20-40% in peso di Si3N4,
- 0,5-8% in peso di Y2O3,
- 0,5-6% in peso di CeO2,
- fino al 4% in peso di impurezze.
In forme di realizzazione particolarmente preferite, il materiale comprende
- 20-40% in peso di Si3N4,
- 0,5-6% in peso di Y2O3,
- 0,5-4% in peso di CeO2,
- < 0,1% in peso di Al,
- < 0,5% in peso di C,
- < 0,1% in peso di Fe,
- < 0,1% in peso di Ca,
- < 1,5% in peso di O,
- < 0,5% in peso di N,
il rimanente essendo MoSi2.
Seconde forme di realizzazione dell?oggetto qui illustrato corrispondono a un processo per produrre il materiale composito a base di siliciuro, detto processo comprendendo le fasi di: i) fornire polveri di siliciuro, Si3N4, e almeno un ossido,
ii) miscelare le polveri in modo omogeneo,
iii) stendere almeno un primo strato di polveri miscelate su una superficie di supporto, iv) far fondere almeno una parte delle polveri attivando una sorgente di alimentazione, detta sorgente avendo una potenza energetica di 150-1000 W, e
v) lasciare raffreddare e solidificare le polveri fuse, ottenendo pertanto il materiale composito a base di siliciuro.
Nella fase iv), detta sorgente di alimentazione pu? essere un fascio laser o di elettroni. Preferibilmente, detta sorgente di alimentazione ? un laser.
In particolare, la fase iv) pu? essere eseguita mediante fusione laser diretta di metalli (DMLM), fusione laser selettiva (SLM), sinterizzazione laser selettiva (SLS), formatura laser di metalli (LMF) o fusione mediante fascio di elettroni (EBM).
In forme di realizzazione preferite, la fase iv) ? eseguita mediante fusione laser diretta di metalli (DMLM), pi? preferibilmente con una potenza energetica di circa 300 W.
Il processo di cui sopra pu? essere effettuato fino a quando non vengono raggiunti uno spessore e una forma desiderati del materiale composito a base di siliciuro. A tale proposito, il processo pu? inoltre comprendere le fasi di:
vi) stendere un secondo strato di polveri miscelate sul materiale composito a base di siliciuro ottenuto nella fase v), detto secondo strato ricoprendo almeno parzialmente la superficie del materiale,
vii) ripetere le fasi iv) e v), ottenendo pertanto un secondo strato del materiale composito a base di siliciuro, il quale aderisce al materiale composito a base di siliciuro della fase v), e, facoltativamente,
viii) ripetere le fasi vi) e vii) stendendo un terzo strato e ulteriori strati di polveri miscelate, fino a quando non vengono raggiunti uno spessore e una forma desiderati del materiale composito a base di siliciuro.
Occorre rimarcare che il processo di cui sopra pu? essere considerato un processo di fabbricazione additivo, in cui ?additivo? ? detto almeno un ossido. Questo tipo di processo ? economico, flessibile ed efficiente, per cui i componenti della macchina di forma complessa possono essere facilmente prodotti a basso costo. L?uso di processi di fabbricazione additivi pu? essere estremamente auspicabile per la produzione di componenti di una turbomacchina o di una turbina a gas che devono soddisfare requisiti rigidi per quanto riguarda la resistenza meccanica in gravose condizioni operative, come per esempio la resistenza allo scorrimento a temperatura elevata in condizioni di fatica.
Il processo di cui sopra consente di fabbricare strato per strato un articolo avente una forma complessa, partendo dalle polveri, che vengono fuse localmente utilizzando una sorgente di alimentazione. Come detto, la sorgente di alimentazione preferita ? un laser, in accordo con l?apparato DMLM esemplificativo della figura 1. La fabbricazione additiva in atmosfera controllata, per esempio utilizzando un gas inerte, e/o in condizioni di vuoto, impedisce l?alterazione chimica.
Il processo preferito eseguito utilizzando l?apparato DMLM pu? essere illustrato nel modo seguente, facendo riferimento alle figure 1 e 2.
Un primo strato di polveri miscelate (polvere 3, figura 1) proveniente da un contenitore per polveri viene distribuito su un piano mobile (piattaforma di costruzione 4, figura 1) facendo muovere il contenitore di materiale in polvere una o pi? volte lungo il piano mobile che ? collocato all?altezza della superficie bersaglio, per mezzo per esempio di una paletta (paletta 6, figura 1). Lo spessore dello strato di polvere ? preferibilmente inferiore a 0,06 mm (60 micron), pi? preferibilmente inferiore a 0,04 mm (40 micron). ? particolarmente preferito uno spessore di strato di circa 0,02 mm.
Dopo aver preparato il primo strato di polveri miscelate (3, deposizione (paletta), figura 2), la sorgente di alimentazione (laser 1 e fascio laser 2, figura 1) viene attivata e controllata in modo da far fondere localmente le polveri (parte fusa 5, figura 1) in una porzione desiderata dello strato, corrispondente a una sezione trasversale del prodotto finale da fabbricare. Preferibilmente, la sorgente di alimentazione possiede una potenza energetica di 150-370 W, pi? preferibilmente di circa 300 W.
La distanza di scansione della sorgente di alimentazione viene preferibilmente disposta al fine di fornire una sostanziale sovrapposizione di linee di scansione adiacenti. Una scansione sovrapposta da parte della sorgente di alimentazione consente di fornire una riduzione delle sollecitazioni mediante la scansione adiacente successiva, e pu? efficacemente fornire un materiale sottoposto a trattamento termico continuo. La distanza di scansione della sorgente di alimentazione ? preferibilmente inferiore a 0,1 mm (100 micron), pi? preferibilmente inferiore a 0,05 mm (50 micron). ? particolarmente preferita una distanza di scansione di circa 0,03 mm.
Dopo la fusione (4, fusione (laser), figura 2), il materiale risultante ? lasciato raffreddare e solidificare. Le polveri all?esterno dei limiti della sezione trasversale del prodotto finale da fabbricare (1, modello in 3D, e 2, tranciatura, figura 2) rimangono sotto forma di polvere. Dopo aver lavorato il primo strato come descritto sopra, il piano mobile viene abbassato (5, piattaforma di abbassamento, figura 2) e un successivo strato di polveri miscelate ? distribuito sulla sommit? del primo strato. Il secondo strato di polveri miscelate ? a sua volta selettivamente fuso e in seguito lasciato raffreddare e solidificare. La fusione e la solidificazione vengono eseguite in modo tale che ciascuna porzione di strato aderisca alla porzione di strato formatasi in precedenza. Il processo viene ripetuto per gradi fino a quando l?intero prodotto finale non ? formato, aggiungendo successivamente uno strato di polveri miscelate dopo l?altro e facendo fondere e solidificando selettivamente le porzioni di strato corrispondenti alle successive sezioni trasversali del prodotto finale desiderato, come mostrato a titolo illustrativo nella figura 2 (1, modello in 3D, e 2, tranciatura).
Dopo aver completato il prodotto, le polveri che non si sono fuse n? solidificate possono essere rimosse e vantaggiosamente riciclate.
Occorre apprezzare il fatto che la fase di fusione, preferibilmente tramite DMLM, consente di ottenere la fusione delle polveri anzich? la sinterizzazione. In questo modo, ? possibile avere una microstruttura pi? omogenea ed evitare una scarsa sinterizzazione tra le particelle, che si traduce in una fragilit? meccanica. Inoltre, vengono ottenuti tutti i vantaggi associati alla tecnologia AM per un?applicazione di turbina a gas: stampi costosi evitati, riduzione dei costi, riduzione di tempi di esecuzione, nuova configurazione. Per esempio, l?applicazione di questi materiali compositi a base di siliciuro sui componenti del percorso di gas caldi (HGP) di una turbina a gas consentir? di aumentare la potenza e l?efficienza della turbina a gas riducendo o evitando il raffreddamento dei componenti. Ci? ? possibile progettando parti non-fredde (assenza di canali di raffreddamento interni) grazie al materiale descritto sopra, in grado di aumentare la temperatura dei metalli dei componenti.
Facoltativamente, al fine di ridurre ulteriormente la porosit? e aumentare la densit? del materiale finale, quest?ultimo pu? essere inoltre trattato con una lavorazione isostatica a caldo, preferibilmente dopo un trattamento con sollecitazione di compressione. La lavorazione isostatica a caldo pu? essere effettuata con il materiale prima della rimozione dalla superficie di supporto.
In aggiunta, il processo pu? anche comprendere un?ulteriore fase di trattamento termico in soluzione del materiale.
Terze forme di realizzazione dell?oggetto qui illustrato corrispondono a un materiale composito a base di siliciuro ottenibile mediante il processo di cui sopra.
In generale, il materiale ottenuto in questo modo mostra propriet? meccaniche, fisiche e termiche considerevolmente migliorate rispetto alle superleghe convenzionali.
In particolare, un materiale composito a base di siliciuro ottenibile mediante il processo di cui sopra comprende
- un siliciuro scelto dal gruppo consistente in MoSi2, una lega Mo-Si-B, o una loro combinazione,
- Si3N4, e
- almeno un ossido scelto dal gruppo consistente in ossidi di ittrio, ossidi di cerio, e loro combinazioni,
detto materiale avendo una porosit? inferiore a 0,5%, una densit? di 4-5 g/cm3, una struttura in grani direzionalmente solidificata e dimensioni medie dei grani di 50-150 ?m.
La dimensione massima dei pori, misurabile mediante SEM, ? inferiore a 100 ?m.
In forme di realizzazione preferite, il materiale possiede un carico di rottura (UTS) superiore a 700 MPa a 23 ?C e superiore a 550 MPa a 900 ?C.
In altre forme di realizzazione preferite, il materiale possiede un modulo di Young (E) superiore a 300 GPa a 23 ?C e superiore a 290 MPa a 900 ?C.
In ulteriori forme di realizzazione preferite, il materiale possiede un valore critico del fattore di intensit? della sollecitazione (Kc) superiore a 5 MPa/m a 23 ?C e superiore a 10 MPa/m a 900 ?C.
In forme di realizzazione maggiormente preferite, il materiale comprende ?-Si3N4 e ?-Si3N4, quest?ultimo essendo aciculare. Infatti, il processo additivo favorisce la crescita di ?-Si3N4 aciculare; l?almeno un ossido, preferibilmente sotto forma di grani aventi dimensioni medie < 50 ?m, induce la deviazione della propagazione delle cricche, cos? da rendere desiderabile questo tipo di microstruttura al fine di aumentare la resistenza alle fratture.
La microstruttura risultante del materiale ? un siliciuro ben disperso e particelle di Si3N4 circondate da una fase di bordo di grano. Non avviene alcuna reazione tra siliciuro e Si3N4, e non viene rilevata alcuna cricca, nonostante la discrepanza di espansione termica tra i due composti. Gli ossidi sono collocati in corrispondenza dei bordi di grano che si presuppone siano completamente amorfi.
Si sviluppa ?-Si3N4 aciculare e ci? pu? essere confermato mediante misurazioni XRD.
Riepilogando, la microstruttura finale ? costituita da grani di Si3N4 (sostanzialmente arrotondati nella forma cristallografica ? e aciculare in quella ?), da grani di siliciuro, e da una fase amorfa in corrispondenza dei bordi di grano contenente gli ossidi (ossido di ittrio e ossido di cerio).
Occorre comprendere che tutti gli aspetti identificati come preferiti e vantaggiosi per il materiale composito a base di siliciuro devono essere considerati analogamente preferiti e vantaggiosi anche per il rispettivo processo di produzione e il rispettivo materiale da esso ottenibile.
Quarte forme di realizzazione dell?oggetto qui illustrato corrispondono a un componente di percorso di gas caldi (HGP) di una turbina a gas, come una pala rotorica, una pala statorica, ed un tettuccio, realizzato con il materiale di cui sopra.
Occorre anche comprendere che tutte le combinazioni degli aspetti preferiti del materiale composito a base di siliciuro, del processo di produzione e del materiale da esso ottenibile, nonch? i loro impieghi in applicazioni di turbine a gas, come indicato sopra, sono da considerarsi come qui descritti.
Sebbene le forme di realizzazione illustrate dell?oggetto descritto nella presente siano state descritte sopra in modo esauriente con particolarit? e dettagli in relazione a svariate forme di realizzazione esemplificative, risulter? evidente alle persone mediamente esperte nella tecnica che numerose modifiche, variazioni e omissioni sono possibili senza discostarsi materialmente dai nuovi insegnamenti, dai principi e dai concetti esposti nella presente, e dai vantaggi dell?oggetto esposto nelle rivendicazioni allegate. Pertanto, l?ambito vero e proprio delle innovazioni illustrate dovr? essere determinato soltanto dalla pi? ampia interpretazione delle rivendicazioni allegate in modo da comprendere tutte tali modifiche, variazioni e omissioni. In aggiunta, l?ordine o la sequenza di tutte le fasi del processo o del metodo pu? essere modificato/a o risistemato/a in sequenza secondo forme di realizzazione alternative.
Claims (15)
- RIVENDICAZIONI 1. Materiale composito a base di siliciuro comprendente - un siliciuro di Mo, B, W, Nb, Ta, Ti, Cr, Co, Y, o una loro combinazione, - Si3N4, e - almeno un ossido scelto dal gruppo consistente in ossidi di ittrio, ossidi di cerio, e loro combinazioni.
- 2. Il materiale di rivendicazione 1, comprendente: - almeno 35% in peso di siliciuro, - 15-45% in peso di Si3N4, - 0,5-15% in peso di almeno un ossido, - fino al 4% in peso di impurezze.
- 3. Il materiale di rivendicazione 1 o 2, in cui detto siliciuro ? scelto dal gruppo consistente in MoSi2, Mo5SiB2, Mo3Si, Mo5SiB2, ?-Mo-Mo5SiB2-Mo3Si, WSi2, NbSi2, TaSi2, TiSi2, CrSi2, CoSi2, YSi2, Mo5Si3, Ti5Si3, e loro combinazioni.
- 4. Il materiale di una qualsiasi delle rivendicazioni 1-3, comprendente - 20-40% in peso di Si3N4, - 0,5-8% in peso di Y2O3, - 0,5-6% in peso di CeO2, - fino al 4% in peso di impurezze, dette impurezzecomprendendo Al, C, Fe, Ca, O, N, o una loro combinazione.
- 5. Il materiale di una qualsiasi delle rivendicazioni 1-4, comprendente - 20-40% in peso di Si3N4, - 0,5-6% in peso di Y2O3, - 0,5-4% in peso di CeO2, - < 0,1% in peso di Al, - < 0,5% in peso di C, - < 0,1% in peso di Fe, - < 0,1% in peso di Ca, - < 1,5% in peso di O, - < 0,5% in peso di N, il rimanente essendo MoSi2.
- 6. Processo per la produzione del materiale composito a base di siliciuro di rivendicazione 1, detto processo comprendendo le fasi di: i) fornire polveri di siliciuro, Si3N4, ed almeno un ossido, ii) miscelare le polveri in modo omogeneo, iii) stendere almeno un primo strato di polveri miscelate su una superficie di supporto, iv) far fondere almeno una parte delle polveri attivando una sorgente di alimentazione, detta sorgente avendo una potenza energetica di 150-1000 W, e v) lasciare raffreddare e solidificare le polveri fuse, ottenendo pertanto il materiale composito a base di siliciuro.
- 7. Il processo di rivendicazione 6, in cui la fase iv) ? eseguita mediante fusione laser diretta di metalli (DMLM), fusione laser selettiva (SLM), sinterizzazione laser selettiva (SLS), formatura laser di metalli (LMF) o fusione mediante fascio di elettroni (EBM).
- 8. Il processo di rivendicazione 7, in cui la fase iv) ? eseguita mediante fusione laser diretta di metalli (DMLM), con una potenza energetica di circa 300 W.
- 9. Il processo di una qualsiasi delle rivendicazioni 6-8, ulteriormente comprendente le fasi di: vi) stendere un secondo strato di polveri miscelate sul materiale composito a base di siliciuro ottenuto nella fase v), detto secondo strato ricoprendo almeno parzialmente la superficie del materiale, vii) ripetere le fasi iv) e v), ottenendo pertanto un secondo strato del materiale composito a base di siliciuro, il quale aderisca al materiale composito a base di siliciuro della fase v), e facoltativamente viii) ripetere le fasi vi) e vii) stendendo un terzo strato e ulteriori strati di polveri miscelate, fino a quando non vengono raggiunti uno spessore e una forma desiderati del materiale composito a base di siliciuro.
- 10. Materiale composito a base di siliciuro ottenibile dal processo di rivendicazione 6, comprendente - un siliciuro di Mo, B, W, Nb, Ta, Ti, Cr, Co, Y, o una loro combinazione, - Si3N4, e - almeno un ossido scelto dal gruppo consistente in ossidi di ittrio, ossidi di cerio, e loro combinazioni, detto materiale avendo una porosit? inferiore allo 0,5%, una densit? di 4-5 g/cm3, una struttura in grani direzionalmente solidificata, e dimensioni medie dei grani di 50-150 ?m.
- 11. Il materiale di rivendicazione 10, detto materiale avendo un carico di rottura (UTS) superiore a 700 MPa a 23 ?C e superiore a 550 MPa a 900 ?C.
- 12. Il materiale di rivendicazione 10 o 11, detto materiale avendo un modulo di Young (E) superiore a 300 GPa a 23 ?C e superiore a 290 MPa a 900 ?C.
- 13. Il materiale di una qualsiasi delle rivendicazioni 10-12, detto materiale avendo un valore critico del fattore di intensit? della sollecitazione (Kc) superiore a 5 MPa/m a 23 ?C e superiore a 10 MPa/m a 900 ?C.
- 14. Il materiale di una qualsiasi delle rivendicazioni 10-13, detto materiale comprendendo ?-Si3N4 e ?-Si3N4, quest?ultimo essendo aciculare.
- 15. Componente di percorso di gas caldi (HGP) di una turbina a gas, detto componente essendo una pala rotorica, una pala statorica, o un tettuccio, realizzato con il materiale di una qualsiasi delle rivendicazioni 1-5 e 10-14.
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