JP2010185141A - 伝動装置に使用する硬化チタン構造物 - Google Patents

伝動装置に使用する硬化チタン構造物 Download PDF

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Abstract

【課題】ギアの重量及び強度の問題に加えて、起こりうる他の問題を考慮に入れた部品製造方法及び装置を提供する。
【解決手段】部品を製造するための方法及び装置が提供されている。部品は、合金を含み、位置決めされて設置済み部品を形成する。設置済み部品を加熱する電磁場が生成される。電磁場が発生している間に、設置済み部品の表面を不活性ガスに曝して、設置済み部品の外側と設置済み部品の内側区分の間に逆熱勾配を生成して、熱処理部品を形成する。
【選択図】図３

Description

本発明は概して部品の製造、具体的には硬化金属構造物を製造する方法及び装置に関するものである。さらに具体的には、本発明は伝動装置に使用する析出硬化合金構造物を製造する方法及び装置に関するものである。
ギアとは、別のギア及び／又は装置に回転力を伝達することができる伝動システム内に含まれることができる構成部品である。ギアは歯を有する丸い車輪の形態を取ることができる。歯は別のギア及び／又は装置の他の歯と係合する及び／又はかみあうことができる。この係合により、一つのギアから遅延なく別のギア及び／又は装置に力を移すことが可能になり得る。
ギアは一般的に航空機等の様々な輸送手段に搭載されている。特にヘリコプターは、ギアを使用する複数の異なる伝動システムを有する。例えば、限定しないが、ヘリコプターには、一以上のエンジンノーズ伝動ボックス、中間伝動ボックス、主要伝動ボックス、テイルローター伝動ボックス、又は他の好適なギアシステムが搭載されている。
産業及び／又は航空分野に応用されるギアは一般に、強固で堅い中心部を有している。この中心部は亀裂伝播及びローラ疲労故障に対して耐久性を持つように作られている。ギアの表面は一般にギアの歯を形成する強固で堅い層を有している。この表面は、ギアの歯の表面が別のギア及び／又は装置の歯と接触して滑動することで発生する可能性のある磨耗に対して耐久性を持つように作られている。これらのギアの特性は様々な種類の金属及び／又は合金を使用して達成される。例えば、限定しないが、合金鋼は急冷及び焼き戻しした後に、合金の硝酸処理を行うことによって処理される。これらの種類の特性を持つのに加えて、特に航空宇宙における使用に対しギアの重量を削減することもまた望ましい。例えば、限定しないが、ヘリコプターの伝動装置はシステムの重量の約３分の１を占める可能性がある。
一つの解決法は、チタン製ギアを使用することである。チタン製ギアは合金鋼に比べて低い密度を有するため、重量が小さくなる。しかし、現在入手可能なチタン合金製ギアは、同じ寸法の合金鋼製ギアよりも強度が低い。例えば、限定しないが、Ｔｉ−６Ａｌ−４Ｖ又はＴｉ−６Ａｌ−２Ｓｎ−４Ｖ−２Ｚｒ等の広く市販されているアルファ・ベータ型チタン合金からできたギアの強度は、合金鋼製ギアの３分の１まで低下する。
この種の強度差を補うために、チタン合金製ギアの厚みを増加させて低い強度を補うことができる。この埋め合わせはしかしながら、チタン合金の低い密度によって可能となった重量削減をゼロ近くにまでしばしば減らしてしまう。さらに、チタン合金製ギアはまた、他のギアと係合するときの滑動磨耗に対する耐久性に関して、合金鋼製ギアの表面と同様に硬い表面も持たない。
したがって、上述した一以上の問題だけでなく、起こりうる他の問題を考慮に入れた方法及び装置を持つことが有利である。
ある有利な実施形態においては、部品を製造する方法が提供されている。この部品は合金を含み、設置済み部品を形成するために位置決めされる。設置済み部品を加熱する電磁場を発生させる。設置済み部品の表面は、電磁場が発生している間に不活性ガスにさらされ、設置済み部品の外側と設置済み部品の内側区分の間に逆熱勾配を生成して熱処理部品を形成する。
別の有利な実施形態では、ギアを製造する方法が提供されている。合金を含む厚板はベータ相領域で鍛造される。合金は析出硬化合金、準安定性ベータチタン合金、析出硬化可能なステンレス鋼合金、及びニッケル基超合金のうちの一つから選択される。厚板はギアであり、ベータ相領域においてギアを鍛造した後に、アルファ＋ベータ相領域において鍛造されて、鍛造ギア形状が形成される。鍛造ギア形状には、アルファ＋ベータ相領域において鍛造ギア形状を鍛造した後に、ベータ相領域において固溶化熱処理が施される。鍛造ギア形状はアルファ相領域において冷却される。冷却は、アルファ相の沈殿を防ぐため、空気冷却及び水焼入れのうちの一つを用いて行われる。鍛造ギア形状は機械加工されてギアが形成される。ギアは部品ホルダー上においてインダクションコイルに対して相対的に位置決めされて設置済みギアを形成する。部品ホルダー、冷却リングマニホルド、及びインダクションコイルはチャンバ内に位置している。インダクションコイルによって電磁波が発生する。電磁場は、約１〜１万ヘルツの周波数と、設置済みギアに渦電流を発生させて、析出硬化が起きるアルファ＋ベータ相領域において選択温度まで設置済みギアを加熱する強度を有する。周波数はギアの深さに基づいて選択される。設置済みギアの歯の表面が不活性ガスにさらされると同時に、電磁場を発生させて、設置済みギアの外側区分と設置済みギアの内側区分との間に逆熱勾配を生成して熱処理ギアが形成される。熱処理ギアは、段階的な析出硬化微細構造を有し、熱処理ギアの外側区分は熱処理ギアの内側区分よりも堅い。熱処理ギアは研削される。熱処理ギアの表面にはレーザー衝撃ピーニングが施され、熱処理ギアの表面を圧縮応力がかかった状態に置く。ギアの歯の表面にコーティングが施され、コーティングが施された歯の表面ができ上がる。このコーティングには、物理蒸着窒化チタン、めっき炭化ニッケル、及び高速酸素燃料が蒸着された炭化タングステン−コバルトのうちの一つから選択される材料が含まれる。コーティングされたギアの歯の表面は研磨される。ギアは、可動プラットフォーム、不動プラットフォーム、陸上構造物、水上構造物、宇宙構造物、航空機、ヘリコプター、水上艦、タンク、人員運搬車、電車、宇宙船、潜水艦、バス、自動車、レース・カー、レース・ボート、プレス機械、変速装置、ダム、及び製造設備のうちの一つから選択された対象物において使用することが可能である。
さらに別の有利な実施形態では、装置はチャンバ、インダクションコイル、及びガス送出システムを備えている。インダクションコイルはチャンバ内に位置する電磁場を発生させることができる。ガス送達システムは、部品内に逆熱勾配を確立するように、電磁場が発生している間にチャンバ内の部品表面に不活性ガスを連続的に送ることができる。
本発明の様々な実施形態において特徴、機能及び利点を個別に達成することができる、又は更に別の実施形態と組み合わせることができ、更に別の実施形態では、下記の説明及び図面を参照して更なる詳細が理解できるであろう。
有利な実施形態の特徴と考えられる新規の特徴は添付の請求項に記載されている。しかしながら、有利な実施形態だけでなく使用の好適なモード、更なる目的、及びその利点は、本発明の有利な実施形態の下記の詳細説明を添付の図面と関連させながら読むことによって最適に理解することができる。
有利な実施形態による航空機の製造及び点検方法を示す図である。 有利な実施形態を実施可能な航空機の図である。 有利な実施形態による製造環境のブロック図である。 有利な実施形態による逆勾配熱処理システムの図である。 有利な実施形態による逆勾配熱処理システムのチャンバの断面上面図である。 有利な実施形態によるギアを有するチャンバの一部を示す図である。 有利な実施形態によるギアの一部を示す断面図である。 有利な実施形態によるギアを加工するのに使用可能な様々な時効処理を施した析出硬化Ｔｉ−１０Ｖ−２Ｆｅ−３Ｃｒ合金の一般的な機械特性を示す図である。 有利な実施形態によるチタン合金の製造シーケンスを示す図である。 有利な実施形態による部品を製造するプロセスのフローチャートである。 有利な実施形態によるギアの形態の部品を製造するプロセスのフローチャートである。
図面をさらに具体的に参照すると、本発明の実施形態は図１に示す航空機の製造及び点検方法１００と、図２に示す航空機２００において説明することができる。まず図１を見てみると、航空機の製造及び点検方法を示す図は有利な実施形態に従って図示されている。試作段階において、実例となる航空機の製造及び点検方法１００は図２の航空機２００の規格及び設計１０２と、材料調達１０４を含むことができる。
製造段階においては、図２の航空機２００の構成要素及びサブアセンブリの製造１０６と、システム統合１０８が行われる。その後、図２の航空機２００は検査及び納入１１０を経て就航１１２されることができる。顧客によって就航されている間、図２の航空機２００には所定の保守及び点検１１４（変更、再構成、改装、及び他の保守及び点検も含むことができる）が予定される。
航空機の製造及び点検方法１００の各プロセスは、システム・インテグレーター、第三者、及び／又はオペレータによって行われる又は実施することが可能である。これらの実施例において、オペレータは顧客であってよい。この説明の目的のために、システム・インテグレーターは、非限定的に、任意の数の航空機メーカー及び主要なシステム下請業者を含むことができ、第三者は、非限定的に、任意の数の供給メーカー、下請業者及びサプライヤを含むことができ、オペレータは、航空機、リース会社、軍部、サービス組織等であってよい。
ここで図２に示すように、有利な実施形態が実施可能である航空機の図面が図示されている。この実施例では、航空機２００は図１の航空機の製造及び点検方法１００によって製造され、複数のシステム２０４と内部装飾２０６を有する機体２０２を含むことができる。システム２０４の実施例は、一以上の推進システム２０８、電気システム２１０、油圧システム２１２、及び環境システム２１４を含む。航空機２００は様々な形態を取ることができる。例えば、航空機２００は飛行機、ヘリコプター又は他の好適な種類の航空機であってよい。任意の数の他のシステムを含むことができる。航空宇宙における実施例を示したが、異なる有利な実施形態を自動車産業等の他の業界に応用することができる。
本明細書に具現化された装置及び方法を、図１の航空機の製造及び点検方法１００の任意の一以上の段階に採用することができる。例えば、図１の構成要素及びサブアセンブリの製造１０６において製造された構成要素又はサブアセンブリを、航空機２００が図１の点検１１２にある間に製造される構成要素又はサブアセンブリと同じ方法で加工又は製造することができる。
また、一以上の装置の実施形態、方法の実施形態、又はこれらの組み合わせを、例えば、航空機２００を実質的に組立てしやすくする、又は航空機２００にかかる費用を削減することによって、例えば非限定的に、図１の構成要素およびサブアセンブリの製造１０６及びシステム統合１０８等の製造段階において用いることが可能である。同様に、一以上の装置の実施形態、方法の実施形態、またはこれらの組み合わせを、航空機２００が就航１１２している間、又は図１の保守及び点検１１４にある間に用いることができる。
異なる有利な実施形態では、ギア等の部品を製造するのに使用できる軽量材料を有することが望ましいことが考慮され、認識されている。異なる有利な実施形態では、ギアを取り付けることが可能なシャフトからの荷重等の荷重を担持する際に破砕を防ぐことができる内部を持つギアを有することが望ましいことが考慮され、認識されている。
異なる有利な実施形態ではまた、他のギアと係合するときに磨耗に対する耐久性を持つように十分堅い外側部分を持つギアを有することが望ましいことが考慮され、認識されている。さらに、異なる有利な実施形態では、耐摩耗性の改善に加えて耐摩擦性の改善が可能になる方法で、他のギアと係合できる表面を持つギアを有することが望ましいことが考慮され、認識されている。
したがって、異なる有利な実施形態により、部品を製造する方法が提供される。合金を含む部品を位置決めする。設置済み部品を加熱する電磁場を発生させる。さらに、電磁場が発生している間に、設置済み部品の表面を不活性ガスにさらして設置済み部品の表面と設置済み部品の内部との間に熱勾配を生成して熱処理部品を形成する。
ここで図３を参照すると、有利な実施形態による製造環境のブロック図が図示されている。製造環境３００は例えば図２の航空機２００等の航空機の部品を製造するのに使用することができる。
この図示した実施例では、製造環境３００を使用して合金３０２を加工する。合金３０２は様々な形態を取ることができる。例えば、限定しないが、合金３０２は析出硬化合金３０４であってよい。換言すれば、合金３０２は、析出硬化を通して強化される及び／又は硬化されることが可能なものから選択することができる。析出硬化合金３０４は熱処理を施して沈着物３０５を形成することが可能な合金である。
これらの図示した実施例においては、沈着物３０５によって析出硬化合金３０４が強化される。析出硬化は、例えば、限定しないが、粒子３０７等の沈着物が、析出硬化合金３０４の過飽和の固溶体相から生成される熱過程である。過飽和の固溶体相は、溶体が、溶体に溶解できる粒子の量よりも多い溶解された粒子を含有する相である。これらの粒子はまた、第２相粒子３１１とも呼ばれる。
沈着物３０５は析出硬化合金３０４の強度と堅さを増加させる。沈着物３０５により、析出硬化合金３０４の結晶格子の転位運動及び／又は欠陥を防ぐことができる。沈着物３０５は、析出した粒子が熱力学的に安定している温度において形成される。沈着物３０５は、例えば、限定しないが、粒子３０７及び／又は第２相粒子３１１であってよい。
これらの図示した実施例においては、析出硬化合金３０４は例えば、限定しないが、ベータチタン合金３０６である。ベータチタン合金３０６はこれらの実施例では、準安定性ベータチタン合金３０８の形態を取る。準安定性ベータチタン合金３０８は、ベータチタン安定剤３０９を含むことができる。ベータチタン安定剤３０９は、準安定性ベータチタン合金３０８の高温ベータ相を低い温度に安定させることができる任意の成分であってよい。例えば、限定しないが、ベータチタン安定剤３０９は、モリブデン（Ｍｏ）、バナジウム（Ｖ）、ニオビウム（Ｎｂ）、クロム（Ｃｒ）、及び／又は鉄（Ｆｅ）であってよい。
合金３０２は例えば、限定しないが、チタン合金３１０、ステンレス鋼合金３１２、ニッケル基合金３１４、及び他の好適な析出硬化可能な合金を含むことができる。チタン合金３１０は例えば、任意の準安定性ベータチタン合金であってよい。ステンレス鋼合金３１２とニッケル基合金３１４は、任意の析出硬化ステンレス鋼合金及び任意の析出硬化ニッケル基合金をそれぞれ使用して生成することができる。これらの図示した実施例においては、チタン合金３１０は例えば、限定しないが、Ｔｉ−１０Ｖ−２Ｆｅ−３Ｃｒ、Ｔｉ−５Ｍｏ−５Ｖ−５Ａｌ−３Ｃｒ、Ｔｉ−４．５Ｆｅ−６．８Ｍｏ−１．５Ａｌ、及び／又は任意の他の好適なベータチタン合金であってよい。
合金３０２は厚板３１６の形態を取る。厚板３１６は様々な形状を有することができる。例えば、厚板３１６は円形、長方形、正方形、及び／又は他の好適な形状であってよい。さらに厚板３１６は特定の実施形態によって様々な厚さを有することができる。厚板３１６はこれらの実施例では、鍛造システム３１８内で加工される。
この図示した実施例では、鍛造システム３１８は加熱炉３２０とプレス機３２２を含むことができる。加熱炉３２０によって厚板３１６が加熱され、プレス機３２２を使用して厚板３１６を形作ることが可能になる。プレス機３２２は厚板３１６を部品３２６の形状３２４に形作る。これらの実施例では、部品３２６は例えば、限定しないが、ギア３２８であってよい。
機械加工ツール３３０によって形状３２４が部品３２６の寸法に機械加工されて、機械加工部品３３２が形成される。機械加工ツール３３０は部品３２６の所望の寸法を作製できる任意の機械加工ツールであってよい。機械加工ツール３３０は例えば、限定しないが、平削りツール、切削ツール、堀削ツール、研削ツール、研磨ツール、及び／又は他のツールの組み合わせであってもよい。
機械加工部品３３２は、逆勾配熱処理システム３３４を使用して処理される。図示した実施例では、逆勾配熱処理システム３３４を使用して、機械加工部品３３２内部で析出硬化合金３０４を析出硬化させる。逆勾配熱処理システム３３４を使用して、時効処理及び／又は時効硬化を行って機械加工部品３３２の最終構造及びその結果生じる機械特性をさらに制御する。
逆勾配熱処理システム３３４は、誘導加熱器３３６、不活性ガスシステム３３８、真空ポンプ３３９、及びチャンバ３４０を備えている。誘導加熱器３３６は電源装置３４２及びインダクションコイル３４４を含む。電源装置３４２は例えば、限定しないが、コンデンサ、変圧器、及び／又は他の好適な装置を含むことができる。インダクションコイル３４４はチャンバ３４０内部に位置しており、図示した実施例においてインダクタとも呼ばれている。
電源装置３４２は異なる周波数の電力３４８を発生させることができる。例えば、限定しないが、電源装置３４２は周波数３５０の電力３４８を発生させる。電力３４８はインダクションコイル３４４に送られて電磁場３４６を発生させる。これらの実施例においては、周波数３５０は約１〜１万ヘルツの範囲で変化させることができる。使用される周波数及び到達可能な周波数は、使用する電源装置３４２によって異なる。電源装置３４２はインダクションコイル３４４に冷却水を供給して、抵抗損失を減らすためにインダクションコイル３４４を低温に維持する。
部品ホルダー３５２はチャンバ３４０内部に設置されている。真空ポンプ３３９によりチャンバ３４０内部が真空３５３になる。不活性ガスシステム３３８はガス供給装置３５４とガス送出システム３５６を含む。ガス供給装置３５４は、ガス送出システム３５６によってチャンバ３４０に送るために不活性ガス３５８を格納することができる。
真空ポンプ３３９によりチャンバ３４０内部が真空３５３になる。ガス送出システム３５６により、真空３５３状態のチャンバ３４０に不活性ガス３５８が送られる。真空ポンプ３３９により真空３５３状態が作られる。設置済み部品３６６を処理する前に、この過程を何回か繰り返しても良い。
この図示した実施例では、ガス送出システム３５６は冷却リングマニホルド３６０の形態を取る。冷却リングマニホルド３６０は、インダクションコイル３４４が冷却された後に、インダクションコイル３４４にろう付け又は溶接されたチューブでできていてよい。冷却リングマニホルド３６０は、熱及び電気の伝導性に優れた材料から成っていてよい。例えば、限定しないが、電気抵抗率の低い銅及び銅合金を使用して冷却リングマニホルド３６０を形成することができる。
機械加工部品３３２は、設置済み部品３６６のように、チャンバ３４０内部の部品ホルダー３５２上に位置決めされる。周波数３５０の電力３４８がインダクションコイル３４４に供給されると、電磁場３４６によって設置済み部品３６６が加熱される。この加熱は表面３７０よりもむしろ内部３６８で起こり、設置済み部品３６６の内部３６８に拡散する。
図示した実施例では、電磁場３４６によって渦電流３７２が、設置済み部品３６６の内部３６８に発生する。渦電流３７２により、設置済み部品３６６の内部３６８にジュール加熱３７４が起こる。設置済み部品３６６の表面３７０は、表面上３７０を流れる不活性ガス３５８の噴流の形態で不活性ガス３５８にさらされる。
冷却リングマニホルド３６０によって電磁場３４６が発生している間に、冷却リングマニホルド３６０を通して設置済み部品３６６の表面３７０上に不活性ガス３５８が送られる。不活性ガス３５８は設置済み部品３６６の表面３７０を冷却することができる。図示した実施例では、加熱している間のある一定時間、表面３７０は不活性ガス３５８に連続的にさらされる。一定時間は、電磁場３４６が設置済み部品３６６に作用している間ずっと、又は、電磁場３４６が設置済み部品３６６に作用している間およびその後の、電磁場３４６が設置済み部品３６６に作用している間のある一部の時間とすることができる。
この加熱及び冷却を行って、逆熱勾配３７６を生成する。逆熱勾配３７６では、温度が表面３７０と比べて内部３６８の方向に更に増加する。
この設置済み部品３６６の処理により、設置済み部品３６６の析出硬化合金３０４の析出硬化の結果である熱処理部品３７８が形成される。その後、熱処理部品３７８を研削ツール３８０を使用して加工する。この実施例においては、熱処理部品３７８は、段階的な析出硬化微細構造３７７を有している。段階的な析出硬化微細構造３７７は、熱処理部品３７８内部の沈着物の量及び／又は大きさの変化である。
図示した実施例では、熱処理部品３７８の内部３２１方向とは逆に、熱処理部品３７８の表面３２３から外側に向かって、沈着物の量が増加し、沈着物の大きさが縮小する。
研削ツール３８０は熱処理部品３７８を所望の寸法に研削して、研削部品３８２を形成する。研削部品３８２は、酸浴システム３８４を使用して加工され、処理部品３８６を形成する。
酸浴システム３８４では、研削部品３８２が処理されて、研削及び熱処理部品３７８の熱処理によって発生した全ての金属損傷が取り除かれる。これらの実施例では、酸浴システム３８４には例えば、限定しないが、硝酸（ＨＮＯ３）及びフッ化水素酸（ＨＦ）等の酸３８８が用いられる。
処理部品３８６はレーザー衝撃ピーニングシステム３９０を用いて加工される。レーザー衝撃ピーニングシステム３９０によって、処理部品３８６を艶なし黒色塗料３９１でコーティングした後に、レーザー光線３９２を当てて艶なし黒色塗料３９１を蒸発させる。艶なし黒色塗料３９１のレーザーによる蒸発は、水層中で行うことができる。この過程により、処理部品３８６の表面３７０上及び／又は表面３７０周囲に圧縮応力３９３が生じる。圧縮応力３９３は、処理部品３８６の使用中に生じ得る疲労を防ぐのを助けることができる。
これらの実施例では、レーザー衝撃ピーニングシステム３９０は、処理部品３８６に所望の大きさの圧縮応力を生じさせることができる全てのレーザーを用いることができる。
加工部品３９４は次にコーティングシステム３９５を用いて加工される。コーティングシステム３９５により加工部品３９４上にコーティング３９６が形成され、被覆部品３９７が形成される。
コーティング３９６により、耐磨耗性及び耐摩擦性が改善される。これらの実施例では、コーティング３９６は様々な形態を取ることができる。例えば、限定しないが、コーティング３９６は物理蒸着窒化チタン、めっき炭化ニッケル、及び／又は高速酸素燃料が蒸着された炭化タングステン−コバルトのうちの一つから選択される材料からできていてよい。
被覆部品３９７はポリッシャ３９８を使用して磨いて、完成部品３９９を形成することができる。完成部品３９９はその後図２の航空機２００内部で使用する、又はギアを使用する他の好適な対象物において使用することが可能である。
図３の製造環境３００の図は、物理的又は構造的な制限を意味するものではなく、異なる有利な実施形態を実施することが可能である。製造環境３００に示す構成要素に加えて、又はその代わりに、他の構成要素を使用することができる。さらに、製造環境３００の幾つかの構成要素を除外することができる。
例えば、限定しないが、ある有利な実施形態では、鍛造システム３１８のプレス機３２２の代わりにハンマーシステムを使用することができる。さらに別の有利な実施形態では、プレス機３２２と併せてハンマーシステムを使用することができる。更に別の実例となる実施例として、ある有利な実施形態では、誘導加熱器３３６に加えて更なる誘導加熱器を使用して複数の部品を加工することができる。
さらに、ある有利な実施形態では、鍛造システム３１８は、不必要である可能性がある。この種の実施形態では、製造環境３００は部分的に完成した部品から開始することができる。さらに別の有利な実施形態では、ポリッシャ３９８はコーティング３９６に使用される材料の種類によって不必要である可能性がある。
ここで図４を参照すると、逆勾配熱処理システムは有利な実施形態に従って図示されている。この実施例では、逆勾配熱処理システム４００は図３の逆勾配熱処理システム３３４のある実施形態の例である。
この図示した実施例では、逆勾配熱処理システム４００は、電源装置４０２、不活性ガス供給源４０４、チャンバ４０６、インダクションコイル４０８、冷却リングマニホルド４１０、部品ホルダー４１２、及び真空ポンプ４１４を備えている。不活性ガス供給源４０４はインダクションコイル４０８内部に収容された冷却リングマニホルド４１０に接続される。インダクションコイル４０８は電源装置４０２に接続されている。
インダクションコイル４０８により電磁場が発生している間に、不活性ガス供給源４０４はチャンバ４０６の内部４１８に不活性ガス４１６を供給する。真空ポンプ４１４によりチャンバ４０６内部が真空になる。この図示した実施例においてはさらに、真空ポンプ４１４により、不活性ガス４１６も除去される。真空ポンプ４１４により不活性ガス４１６も除去されて、チャンバ４０６への加圧を軽減する及び／又は防ぐ。
ここで図５を参照すると、逆勾配熱処理システムのチャンバの断面上面図は、有利な実施形態に従って図示されている。部品５００は図３の設置済み部品３６６の一実施例である。この実施例では、部品５００はギア５０２の形態を取り、チャンバ４０６の内部４１６の部品ホルダー４１２上に位置決めされている。電磁場５０８が発生してギア５０２を加熱する間に、不活性ガス５０４がギア５０２の表面５０６上に分散される。不活性ガス５０４は不活性冷却ガスであってよい。表面５０６はギア５０２の歯の表面を含む。
ここで図６を参照すると、ギアを有するチャンバの一部の図は有利な実施形態に従って図示されている。この図示した実施例では、断面６００、６０２、及び６０４は断面図に見られるインダクションコイル４０８の部分である。図から分かるように、断面６０６、６０８、及び６１０はガス送出システムの冷却リングマニホルドの部分である。
不活性ガス６１２は開口部６１４、６１６、及び６１８から送られてギア５０２の表面６２０に作用する。これらの開口部はまた噴出口とも呼ばれる。ギア５０２の内部６２２がインダクションコイル４０８によって加熱されている間に、断面６００、６０２、及び６０４として示す表面６２０が不活性ガス６１２によって冷却される。
ここで図７を参照すると、ギアの一部の断面図は有利な実施形態に従って図示されている。この実施例では、ギア７００は図３の完成部品３９９の一部の一実施例である。
この図示した実施例では、ギア７００は車輪７０４上に歯７０２を有している。図示したように、ギア７００は内側区域７０６と外側区域７０８を有している。さらにギア７００は、ギア７００の表面７１２に形成可能なコーティング７１０を有することもできる。
この図示した実施例では、外側区域７０８はＨ９００機械特性を有し、その一方で内側区域７０６はＨ１０５０機械特性を有する。この図示した実施例では、Ｈ１０５０及びＨ９００は、Ｔｉ−１０Ｖ−２Ｆｅ−３Ｃｒ合金に対し華氏１０５０度及び９００度の各温度で１時間行う時効熱処理を意味する。
これらの図示した実施例では、外側区域７０８は厚さ７１４を有し、コーティング７１０は厚さ７１６を有する。これらの実施例では、厚さ７１４は通常約０．２００インチであってよく、厚さ７１６は通常約０．００２〜０．０２０インチであってよい。
外側区域７０８は、図３の逆勾配熱処理システム３３４を使用して析出硬化を行うことにより、硬化又は強化される。内側区域７０６に対して外側区域７０８が硬化及び／又は強化されることにより、ギア７００の耐磨耗性を向上させることができる。
内側区域７０６は外側区域７０８と比較してより堅い内部を有している。換言すると、内側区域７０６はギア７００を破砕させずに荷重を担持することが可能である。例えば車輪７０４はギア７００が取り付けられたシャフトの荷重を担持することができる。
ここで図８を参照すると、ギアを加工するのに使用することができる種々の時効処理が施された析出硬化Ｔｉ−１０Ｖ−２Ｆｅ−３Ｃｒ合金の通常の機械特性を示す図は、有利な実施形態に従って図示されている。この図示した実施例では、グラフ８００は準安定性ベータチタン合金を使用した図５のギア５０２のコア特性を表している。この実施例では、グラフ８００は最大引張強度を表すＸ軸８０２を有することができる。Ｙ軸８０４は破砕靱性を表す。
この実施例から分かるように、ギア５０２は、ギア５０２の内側のポイント８０６においてＨ１０５０特性と、ギア５０２の外側区域のポイント８０８においてＨ９００特性を有している。この図示した実施例では、ギア５０２の内側は亀裂形成及び伝播に抵抗できる強度及び／又は硬度を有している。換言すれば、ギア５０２の内側の特性により破砕に対して耐性ができる。ギアの表面の堅さによって、ギア表面に生じ得る擦過傷、滑動、接着磨耗、及び／又は他の種類の磨耗が減る。
ここで図９を参照すると、チタン合金の製造シーケンスを示す図は有利な実施形態に従って図示されている。この図示した実施例では、代表的なチタン相図９００は擬二元相図である。代表的なチタン相図９００はベータチタン安定剤の割合を表すｘ軸９０２と温度を表すｙ軸９０４を有している。
代表的なチタン相図９００では、種々の相が温度と組成の関数として平衡状態にある領域が識別される。これらの領域は単相域又は二重相域であってよい。例えば、アルファ相領域及びベータ相領域は単相域であってよい。アルファ＋ベータ相領域は二重相域であってよい。代表的なチタン相図９００では、チタン合金のアルファ相及びベータ相の領域は識別される。
例えば、代表的なチタン相図９００には、アルファ相領域９０６、ベータ相領域９０８、及びアルファ＋ベータ相領域９１０がある。アルファ相領域９０６とベータ相領域９０８は単相の領域である一方、アルファ＋ベータ相領域９１０はアルファ相とベータ相の混合領域である。これらの異なる領域は線９１２及び線９１４で分離されている。線９１４に沿った温度はベータ転移温度と呼ばれる。
これらの実施例では、図３のチタン合金３１０は、使用されるベータ安定剤の割合及び／又はチタン合金３１０の温度によって、代表的なチタン相図９００の異なる相に存在することができる。
特定の組成については、線９１４上のベータ転移点９１５は、その組成のベータ転移又は変換温度を表す。このポイントはチタン合金３１０の、ベータ相が１００％平衡状態に存在することができる最低温度を表している。線９１４上のベータ転移点９１５よりも低い温度によって、チタン合金３１０が例えばアルファ＋ベータ相領域９１０等の二重相域となり得る。同じように、特定の組成については、線９１２上の対応するポイントは、チタン合金３１０全体がアルファ相９０６として存在することができる最大温度を表している。線９１２上のこのポイントよりも高い温度では、チタン合金はアルファ＋ベータ相領域９１０となり得る。
主要相を使用してチタン合金３１０の種類を特徴付けることができる。例えば、限定しないが、アルファ相チタン合金は溶接可能であり、所望の高温強度を有している。アルファ＋ベータ相チタン合金では、適度な強度に改善された硬度が組み合わさる。準安定性ベータ相チタン合金は、他の形態のチタンよりも高い引張強度を有することができ、この性能により析出硬化が可能になる。
ｘ軸９０２のベータ安定剤の割合は、添加してチタン合金３１０のベータ相を安定化させることができる成分を表している。換言すれば、ベータ安定剤の添加により、チタン合金３１０がベータ相として存在することができる温度が低下する。
異なる有利な実施形態では、チタン合金３１０は代表的なチタン相図９００の異なる領域内で加工することが可能である。例えば、限定しないが、チタン合金３１０はポイント９１６においてＶ、Ｍｏ、及びＣｒの安定剤容量を有するＴｉ−５Ａｌ−５Ｖ−５Ｍｏ−３Ｃｒであってよい。
この図示した実施例では、チタン合金３１０はポイント９１８においてベータ相領域９０８で鍛造される（作業９３０）。ポイント９１８は華氏約１７００度の高温であってよい。鍛造中に、温度を所望のレベルに維持して所望のアルファ＋ベータ微細構造を生成することによって、チタン合金３１０の所望の微細構造を得ることができる。
さらに、鍛造ハンマー及び／又はプレス金型を使用することにより、約２０〜３０％の圧下変形も起こして、所望の微細構造を得るのに役立てることができる。変形により再結晶過程が起き、その結果、粒子が細かい及び／又は小さい二相微細構造となり得る。二重相アルファ＋ベータ相領域において鍛造することにより、再結晶化後の粒子の成長を抑えてより小さい粒子サイズを得ることができる。その後、ポイント９２０でアルファ＋ベータ相領域９１０においてさらにチタン合金３１０の鍛造を行う（作業９３２）。ポイント９２０は華氏約１６００度の高温であってよい。
次にポイント９１８においてベータ相領域９０８でチタン合金３１０の熱処理を行う（作業９３４）。その後、ポイント９２０においてアルファ＋ベータ相領域９１０でチタン合金３１０の最終的な鍛造を行う（作業９３６）。その後、ポイント９１８において固溶化熱処理を行い（作業９３８）、そしてベータ相領域９０８を急速空冷により室温まで冷やす（作業９３９）。
これらの実施例では、室温は部品を物理的に取り扱うことができる温度であってよい。室温は華氏約５０〜１５０度の範囲の温度であってよい。ある有利な実施形態では、チタン合金３１０の冷却を空冷の代わりに水焼入れによって行い、室温において過飽和の準安定性ベータ相を生成することができる。
次に時効処理を行って、ポイント９２２においてアルファ＋ベータ相領域９１０で残留ベータ相をアルファ及びベータ相に転換する（作業９４０）。ポイント９２２は華氏約９００〜１０５０度の範囲の温度であってよい。作業９４０での時効熱処理は、チタン合金３１０の所望の特性を得るために行われる。作業９４０では、この熱処理は逆勾配熱処理システム３３４を使用して行う。
逆勾配熱処理システム３３４により、チタン合金３１０をアルファ＋ベータ領域９１０内で所望の温度まで加熱する。チタン合金３１０の内側区域は、華氏約１０００〜１１００度の範囲の温度に到達可能である。この温度により機械強度は低くなるが硬度は高くなる。チタン合金３１０の表面は不活性ガス３５８で冷却される。
この冷却により、チタン合金３１０の表面を低い温度に保つことができる。この低い温度は華氏約８００〜９００度の範囲であってよい。この温度により、ベータ相におけるアルファ相の粒子のより細かい析出が可能になる。この種の加工により、高い機械強度及び／又は高い耐磨耗性が得られる。
ここで図１０を参照すると、部品を製造する過程のフローチャートが有利な実施形態に従って図示されている。図１０に示す過程は、例えば図３の製造環境３００等の製造環境を用いて実施することができる。
この過程は、合金３０２を含む部品３２６を位置決めして、設置済み部品３６６を形成することにより開始する（作業１０００）。その後、電磁場３４６を発生させて設置済み部品３６６を加熱する（作業１００２）。電磁場３４６を発生させている間に、設置済み部品３６６の表面３７０を不活性ガス３５８に曝して、設置済み部品３６６の表面３７０と内部３６８の間に逆熱勾配３７６を生成して熱処理部品３７８を形成し（作業１００４）、その後この過程は終了する。これらの図示した実施例では、電磁場３４６を発生させている間に、表面３７０を不活性ガス３５８に連続的に曝す。熱処理部品３７８は外側区域と内側区域とで異なる微細構造及び／又は機械特性を有している。
ここで図１１を参照すると、ギアの形態の部品を製造する過程のフローチャートが、有利な実施形態に従って図示されている。図１１に示す過程は、例えば、限定しないが、図３の製造環境３００等の製造環境を用いて実施することができる。
この過程は、ベータ相領域１００８において厚板３１６を鍛造することから開始する（作業１１００）。その後、この過程では、厚板３１６をアルファ＋ベータ領域１０１０において鍛造する（作業１１０２）。
この図示した実施例では、厚板３１６はＴｉ−５Ａｌ−５Ｖ−５Ｍｏ−３Ｃｒを含む１５×１５×３インチの厚板の形態を採ることができる。
厚板３１６はベータ相領域１００８においてベータアニールを使用して熱処理する（作業１１０４）。作業１１０４では、ベータ相領域１００８において厚板３１６の温度を上げることによって熱処理を行うことができる。これらの実施例では、ベータアニールを華氏１４５０度よりも高い温度で行うことができる。その後、部品３２６の形状３２４の厚板３１６をアルファ相領域１００６を介して空冷して析出させる（作業１１０６）。
部品３２６の形状３２４の厚板３１６は、ベータ相１００６を介して空冷し、析出させる（作業１１０７）。アルファ＋ベータ領域１０１０は、合金３０２のアルファ相の粒子が合金３０２のベータ相内で析出することができる領域である。温度が下がると、拡散によって起こるゆっくりとした成長と相まって、低温で起こるさらに急速な核生成のために、アルファ相の粒子が更に析出する。沈着物の直径はより小さくなっている。
鍛造過程の最後に行われるベータ相固溶化熱処理アニールから合金３０２を冷却するときにアルファ相の粒子が析出しないように、合金３０２を空冷する。空冷は、沈着物の核形成が起こる隙を与えない程度の冷却速度で行われる。これらの粒子は、後に続く過程中に成分を析出させることができるように、合金３０２のベータ相において準安定性溶液中に保持される。機械特性の更なる増加は、次の第２析出熱処理中に起こる。これらの実施例では、アルファ相１００６は華氏約８００度より低い温度で到達可能である。
作業１１００〜１１０７は、部品３２６の中心部の最小破砕靭性をより高くするために行われる。逆熱勾配３７６が生成される後過程において、析出されるべき溶体中のアルファ相の最大量を守るために、空冷は急速に行われる（作業１１０８）。これらの実施例では、合金３０２をアルミニウム豊富な領域と、モリブデン、鉄、クロム、バナジウム豊富な領域とに分けることができる。合金３０２のアルミニウム豊富な領域は、六角形の密集した結晶構造を有するアルファ相粒子が析出する一方、バナジウム、鉄、クロム、及びモリブデン豊富な領域は体心立法結晶構造を有するベータ相のままである。
合金３０２は、全てベータチタンである体心立法結晶構造を有するために、固溶化熱処理及び急冷後は準安定性ベータ合金と呼ばれる。室温では、ベータ相１００８は熱力学的にこの組成の最高に安定した状態にあり、これはアルファ＋ベータ領域１０１０である。用語「急速に」は、ベータ溶体化アニールから室温までの冷却中にアルファ相の核形成を防ぐために、華氏度／秒で表される合金３０２の可能な冷却速度を意味する。核形成を抑えるのに必要な速度は、異なる対流熱伝達係数を有する冷却媒体に移されて必要な冷却速度が得られる。
これらの冷却媒体を、その対流熱伝達係数の順にランク付けすると下記、すなわち：静止空気自然対流、強制空気対流、塩浴焼入れ、水浴焼入れ、及びブライン浴焼入れとなる。例えば１０Ｖ−２Ｆｅ−３Ｃｒ等の合金には、そのアルファ相の核形成を抑えるためにさらに急速な水焼入れが必要となり得るが、５Ｍｏ−５Ａｌ−５Ｖ−３Ｃｒは空冷のみで足りる。
この過程では部品３２６の形状３２４を、ギア３２８の所望の寸法に機械加工する（作業１１１０）。その後、この過程では部品３２６を電磁場３４６に曝すことによって処理部品３２６を加熱すると同時に、部品３２６の表面３７０を不活性ガス３５８に曝して逆熱勾配３７６を生成する（作業１１１２）。この作業過程では、不活性ガスはアルゴンの形態であってよい。作業１１１０では、アルファ相の析出硬化が行われる。これらの図示した実施例では、ギア３２８は表面３７０上にＨ９００特性を有し、ギア３２８の内部３６８にＨ１０５０特性を有する。
ギア３２８の表面３７０を所望の寸法に研削する（作業１１１４）。作業１１１４は、作業１１１０で行われる加工に比べて、さらに細かい形状及び／又は交差を生み出すことができる。これらの実施例では、研削はギア３２８の歯に対して行われる。この過程では次に、酸浴システム３８４を使用してギア３２８を酸３８８に浸す（作業１１１６）。この作業によって、作業１１１２において研削中に生じ得るギア３２８への金属損傷を除去する。さらに、この作業によって、作業１１１０において行われる熱処理の際に残留した酸化物スケールとアルファケースも除去する。
これらの実施例では、酸は例えば、不純な不活性ガスに起因して熱処理中に生成される有害なアルファケース又は酸化物スケールを全て除去するのに使用される硝酸（ＨＮＯ３）及び／又はフッ化水素（ＨＦ）酸等であってよい。華氏７００度を上回る温度において、チタン合金は不活性ガス内で酸素不純物とますます急速に反応して、チタン合金の格子内部で酸素原子が溶解し、これによりアルファケースと呼ばれる、チタン合金の表面上の不安定な六角形の密集したアルファ相を安定化させることができる。あるいは、チタン合金が不活性ガス内で酸素不純物とますます急速に反応することにより、環境における酸素が比較的豊富である場合に、グレー酸化物（ＴｉＯ２）スケールが表面上に形成され得る。
加熱炉に空気が存在する時は、環境における酸素が比較的豊富であると考えられる。いずれの場合においても、チタン合金の不安定なアルファ（酸素を豊富に含む）相は表面上に形成される。チタン合金のこの相が表面から除去されてない場合、この要素の延性及び破砕靭性を損なう可能性がある。
スケールとアルファ相は、酸浴槽でスケールとアルファ相を溶解させることによって除去される。この酸浴の濃度を薄めることにより、スケールとアルファ相を除去することができる。これらの実施例では、酸は例えば硝酸（ＨＮＯ３）及び／又はフッ化水素（ＨＦ）酸等であってよい。
この過程では次に、ギア３２８の表面３７０を艶なし黒色塗料３９１でコーティングする（作業１１１８）。この過程では次に、表面３７０にレーザー光線３９２を当てる（作業１１２０）。作業１１２０は、表面３７０を例えば、限定しないが、圧縮応力３９３等の圧縮残留応力下に置くために行われる。この圧縮残留応力により、別のギアとの接触で生じ得る疲労を軽減する及び／又は防ぐことができる。これらの図示した実施例では、レーザー衝撃ピーニングによって、約１８０ＫＳＩの圧縮残留応力を加えることができる。
この過程では次に、ギア３２８の歯をコーティング３９６でコーティングする（作業１１２２）。コーティング３９６はまた、磨耗コーティングとも呼ばれ、例えば、限定しないが、物理蒸着窒化チタン、めっき炭化ニッケル、及び／又は高速酸素燃料が蒸着された炭化タングステン−コバルトであってよい。この作業には、高速酸素燃料炭化タングステン−コバルトコーティングを使用することができる。
この過程では次に、コーティング３９６を研磨して（作業１１２４）、その後この過程は終了する。
図１０及び１１に示す異なる作業は限定するものではなく、異なる有利な実施形態を実行することが可能である。図示した異なる実施形態のフローチャート及びブロック図は、幾つかの実施可能な装置及び方法の構造、機能性、及び作業を示す。この件では、フローチャート又はブロック図の各ブロックは、特定の一つ又は複数の機能を実行するための一以上の実施可能な作業を含むモジュール、区分、部分を示すことができる。
ある代替実施形態では、ブロックにおいて注記された一つ又は複数の作用は、図面に注記されたのとは違う順番に起こることが可能である。例えばある場合には、それに含まれる機能性によって、続いて示す２つのブロックを実質的に同時に実施することが可能である、又はブロックを時には逆の順に実施することができる。
例えば、ある有利な実施形態では、コーティングの種類によって研磨が必要ない場合がある。更に別の有利な実施形態では、例えばそれほど条件の厳しくない応用形態においてニッケル基又はｐＨステンレス圧粉を使用して、部品がすでに部分的に加工されている場合は、鍛造作業が必要ない場合がある。
更に別の実施例として、他の有利な実施形態では、レーザー衝撃ピーニング以外の他の機構を利用して、部品の表面上に圧縮残留応力を加えることができる。例えば、限定しないが、要素の表面を残留圧縮力下に置くことができる全てのプロセスを使用することができる。例えば、限定しないが、レーザー衝撃ピーニングの代わりに機械加工ツールを使用して表面の艶出しをしてもよい。
異なる有利な実施形態の説明は図示及び説明目的で記載されており、開示された形の実施形態を包括する又は限定するものではない。当業者には、多数の修正及び変更が明らかである。ギアの製造に関する異なる有利な実施形態が記載されているが、異なる有利な実施形態は他の種類の部品を製造するのに応用することができる。
他の種類の部品は例えば、限定しないが、シャフト、クランクシャフト、バルブ、カム、カムシャフト、プロペラ、フライホイール、及び／又は他の好適な部品を含む。さらに、異なる有利な実施形態は例えば、ヘリコプター等の航空機の部品の製造に関連させて説明した。異なる有利な実施形態を、航空機以外の他の種類の対象物に応用することができる。
例えば、異なる有利な実施形態を例えば、限定しないが、可動プラットフォーム、不動プラットフォーム、陸上構造物、水上構造物、宇宙構造物、航空機、ヘリコプター、水上艦、タンク、人員運搬車、電車、宇宙船、潜水艦、バス、自動車、レース・カー、レース・ボート、プレス機械、変速装置、ダム、製造設備、及び／又は他の好適な対象物等の対象物に応用することが可能である。
さらに、異なる有利な実施形態により、他の有利な実施形態と比べて異なる利点を得ることができる。選択された一つの又は複数の実施形態は、実施形態の原理と実際の応用形態を最適に説明するために、そして当業者が特定の使用に好適なさまざまな修正が施された様々な実施形態の開示内容を理解することができるように、選択され説明された。
１０２ 規格及び設計
１０４ 材料の調達
１０６ 構成要素及びサブアセンブリの製造
１０８ システム統合
１１０ 検査及び納入
１１２ 就航
１１４ 保守及び点検
２００ 航空機
２０２ 機体
２０４ システム
２０６ 内部装飾
２０８ 推進
２１０ 電気
２１２ 油圧
２１４ 環境
３００ 製造環境
３０２ 合金
３０４ 析出硬化合金
３０５ 沈着物
３０６ ベータチタン合金
３０７ 粒子
３０８ 準安定性ベータチタン合金
３０９ ベータチタン安定剤
３１０ チタン合金
３１１ 第２相粒子
３１２ ステンレス鋼合金
３１４ ニッケル基合金
３１６ 厚板
３１８ 鍛造システム
３２０ 加熱炉
３２１ 内部
３２２ プレス機
３２３ 表面
３２４ 部品の形状
３２６ 部品
３２８ ギア
３３０ 機械加工ツール
３３２ 機械加工部品
３３４ 逆勾配熱処理システム
３３６ 誘導加熱器
３３８ 不活性ガスシステム
３３９ 真空ポンプ
３４０ チャンバ
３４２ 電源装置
３４４ インダクションコイル
３４６ 電磁場
３４８ 電力
３５０ 周波数
３５２ 部品ホルダー
３５３ 真空
３５４ ガス供給装置
３５６ ガス送出システム
３５８ 不活性ガス
３６０ 冷却リングマニホルド
３６６ 設置済み部品
３６８ 部品内部
３７０ 表面
３７２ 渦電流
３７４ ジュール加熱
３７６ 逆熱勾配
３７７ 段階的な析出硬化微細構造
３７８ 熱処理部品
３８０ 研削ツール
３８２ 研削部品
３８４ 酸浴システム
３８６ 処理部品
３８８ 酸
３９０ レーザー衝撃ピーニングシステム
３９１ 艶なし黒色塗料
３９２ レーザー光線
３９３ 圧縮応力
３９４ 加工部品
３９５ コーティングシステム
３９６ コーティング
３９７ 被覆部品
３９８ ポリッシャ
３９９ 完成部品
４００ 逆勾配熱処理システム
４０２ 電源装置
４０４ 不活性ガス供給源
４０６ チャンバ
４０８ インダクションコイル
４１０ 冷却リングマニホルド
４１２ 部品ホルダー
４１４ 真空ポンプ
４１６ 不活性ガス
４１８ チャンバ内部
５００ 部品
５０２ ギア
５０４ 不活性ガス
５０６ ギア表面
５０８ 電磁場
６００ 断面
６０２ 断面
６０４ 断面
６０６ 断面
６０８ 断面
６１０ 断面
６１２ 不活性ガス
６１４ 開口部
６１６ 開口部
６１８ 開口部
６２０ ギア表面
６２２ ギア内部
７００ ギア
７０２ 歯
７０４ 車輪
７０６ 内側区域
７０８ 外側区域
７１０ コーティング
７１２ ギア表面
７１４ 外側区域の厚さ
７１６ コーティングの厚さ
８０２ 最大引張強度を表すＸ軸８０２
８０４ 破砕靱性を表すＹ軸

Claims (10)

  1. 部品を製造する方法であって、
    合金を含む部品を位置決めして設置済み部品を形成するステップ、
    設置済み部品を加熱する電磁場を発生させるステップ、及び
    電磁場が発生している間に、設置済み部品の表面を不活性ガスに曝して、設置済み部品の外側区分と設置済み部品の内側区分との間に逆熱勾配を生成して熱処理部品を形成するステップ
    を含む方法。
  2. 約１〜１万ヘルツの周波数の電磁場を発生させる、請求項１に記載の方法。
  3. 熱処理部品が段階的な析出硬化微細構造を有する、請求項１に記載の方法。
  4. 位置決めするステップが、
    インダクションコイルによって電磁場が発生し、冷却リングマニホルドが位置しているチャンバ内部に部品を設置するステップ
    を含む、請求項１に記載の方法。
  5. 部品がギアであり、周波数がギアの深さに基づいて選択される、請求項２に記載の方法。
  6. 部品の表面にレーザー衝撃ピーニングを行うことによって熱処理部品の表面を圧縮応力下に置くステップ
    を更に含む、請求項１に記載の方法。
  7. 部品表面に、物理蒸着窒化チタン、めっき炭化ニッケル、及び高速酸素燃料が蒸着された炭化タングステン−コバルトから選択された一の材料を含むコーティングを堆積させるステップ
    をさらに含む、請求項１に記載の方法。
  8. チャンバと、
    チャンバ内に位置し、電磁場を発生させることが可能なインダクションコイルと、
    部品の逆熱勾配が確立するように、電磁場が発生している間に、チャンバ内の部品表面上に不活性ガスを連続的に送ることができる冷却リングマニホルドを有するガス送出システムと
    を備える装置。
  9. ガス送出システムの冷却リングマニホルドが、部品に向けられる複数の噴流を含む、請求項８に記載の装置。
  10. 部品の内側区分に渦電流を生成することができる周波数でインダクションコイルに電磁場を発生させる電流を生成することができる電源装置
    をさらに備える、請求項９に記載の装置。
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