JP2016023366A - 合金構造体の製造方法 - Google Patents
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Abstract
Description
実施例1−1として、元素組成がAl0.3CoCrFeNiで表わされる合金構造体を積層造形により製造した。原子濃度比率は、Alの原子濃度が約7at%、Co、Cr、Fe及びNiの原子濃度が約23.3at%である。
実施例1−2として、元素組成がAlCoCrFeNiで表わされる合金構造体を積層造形により製造した。原子濃度比率は、Al、Co、Cr、Fe及びNiの原子濃度が約20.0at%である。
比較例1−1として、元素組成がAl0.3CoCrFeNiで表わされる合金構造体を鋳造により製造した。原子濃度比率は、Alの原子濃度が約7at%、Co、Cr、Fe及びNiの原子濃度が約23.3at%である。
比較例1−2として、元素組成がAl0.2CoCrFeNiで表わされる合金構造体を積層造形により製造した。原子濃度比率は、Alの原子濃度が約4.8at%、Co、Cr、Fe及びNiの原子濃度が約23.8at%である。
実施例1−3として、元素組成がAl1.5CoCrFeNiで表わされる合金構造体を積層造形により製造した。原子濃度比率は、Alの原子濃度が約27.2at%、Co、Cr、Fe及びNiの原子濃度が約18.2at%である。
比較例1−3として、元素組成がAlCoCrFeNiで表わされる合金構造体を溶射により製造した。原子濃度比率は、Al、Co、Cr、Fe及びNiの原子濃度が約20.0at%である。
比較例1−4として、元素組成がAl2.0CoCrFeNiで表わされる合金構造体を積層造形により製造した。原子濃度比率は、Alの原子濃度が約33.3at%、Co、Cr、Fe及びNiの原子濃度が約16.7at%である。
実施例1−4として、元素組成がAlCoCrFeNiMo0.5で表わされる合金構造体を積層造形により製造した。原子濃度比率は、Al、Co、Cr、Fe及びNiの原子濃度が約18.2at%、Moの原子濃度が約9.1at%である。
実施例2−1として、元素組成がAl0.3CoCrFeNiで表わされ、不可避的不純物の濃度を制限した合金構造体を積層造形により製造した。原子濃度比率は、Alの原子濃度が約7at%、Co、Cr、Fe及びNiの原子濃度が約23.3at%である。また、Pの濃度を0.002wt%以下、Siの濃度を0.010wt%以下、Sの濃度を0.001wt%以下、Snの濃度を0.002wt%以下、Sbの濃度を0.001wt%以下、Asの濃度を0.001wt%以下、Mnの濃度を0.020wt%以下、Oの濃度を0.0003wt%以下、Nの濃度を0.001wt%以下に制限した。
実施例2−2として、元素組成がAlCoCrFeNiで表わされ、不可避的不純物の濃度を制限した合金構造体を積層造形により製造した。原子濃度比率は、Al、Co、Cr、Fe及びNiの原子濃度が約20.0at%である。また、Pの濃度を0.002wt%以下、Siの濃度を0.010wt%以下、Sの濃度を0.001wt%以下、Snの濃度を0.002wt%以下、Sbの濃度を0.001wt%以下、Asの濃度を0.001wt%以下、Mnの濃度を0.020wt%以下、Oの濃度を0.0003wt%以下、Nの濃度を0.001wt%以下に制限した。
比較例2−1として、元素組成がAlCoCrFeNiで表わされ、不可避的不純物の濃度を制限した合金構造体を鋳造により製造した。原子濃度比率は、Al、Co、Cr、Fe及びNiの原子濃度が約20.0at%である。また、Pの濃度を0.002wt%以下、Siの濃度を0.010wt%以下、Sの濃度を0.001wt%以下、Snの濃度を0.002wt%以下、Sbの濃度を0.001wt%以下、Asの濃度を0.001wt%以下、Mnの濃度を0.020wt%以下、Oの濃度を0.0003wt%以下、Nの濃度を0.001wt%以下に制限した。
比較例2−2として、元素組成がAl0.2CoCrFeNiで表わされ、不可避的不純物の濃度を制限した合金構造体を鋳造により製造した。原子濃度比率は、Alの原子濃度が約4.8at%、Co、Cr、Fe及びNiの原子濃度が約23.8at%である。また、Pの濃度を0.002wt%以下、Siの濃度を0.010wt%以下、Sの濃度を0.001wt%以下、Snの濃度を0.002wt%以下、Sbの濃度を0.001wt%以下、Asの濃度を0.001wt%以下、Mnの濃度を0.020wt%以下、Oの濃度を0.0003wt%以下、Nの濃度を0.001wt%以下に制限した。
実施例2−3として、元素組成がAl1.5CoCrFeNiで表わされ、不可避的不純物の濃度を制限した合金構造体を積層造形により製造した。原子濃度比率は、Alの原子濃度が約27.2at%、Co、Cr、Fe及びNiの原子濃度が約18.2at%である。また、Pの濃度を0.005wt%以下、Siの濃度を0.040wt%以下、Sの濃度を0.002wt%以下、Snの濃度を0.005wt%以下、Sbの濃度を0.002wt%以下、Asの濃度を0.005wt%以下、Mnの濃度を0.050wt%以下、Oの濃度を0.001wt%以下、Nの濃度を0.002wt%以下に制限した。
比較例2−3として、元素組成がAlCoCrFeNiで表わされ、不可避的不純物の濃度を制限した合金構造体を溶射により製造した。原子濃度比率は、Al、Co、Cr、Fe及びNiの原子濃度が約20.0at%である。また、Pの濃度を0.002wt%以下、Siの濃度を0.010wt%以下、Sの濃度を0.001wt%以下、Snの濃度を0.002wt%以下、Sbの濃度を0.001wt%以下、Asの濃度を0.001wt%以下、Mnの濃度を0.020wt%以下、Oの濃度を0.0003wt%以下、Nの濃度を0.001wt%以下に制限した。
比較例2−4として、元素組成がAl2.0CoCrFeNiで表わされ、不可避的不純物の濃度を制限した合金構造体を積層造形により製造した。原子濃度比率は、Alの原子濃度が約33.3at%、Co、Cr、Fe及びNiの原子濃度が約16.7at%である。また、Pの濃度を0.002wt%以下、Siの濃度を0.010wt%以下、Sの濃度を0.001wt%以下、Snの濃度を0.002wt%以下、Sbの濃度を0.001wt%以下、Asの濃度を0.001wt%以下、Mnの濃度を0.020wt%以下、Oの濃度を0.0003wt%以下、Nの濃度を0.001wt%以下に制限した。
実施例3−1として、元素組成がAlCoCrFeNiで表わされ、不可避的不純物の濃度を制限した図5に示す合金構造体を積層造形により製造した。原子濃度比率は、Al、Co、Cr、Fe及びNiの原子濃度が約20.0at%である。また、Pの濃度を0.002wt%以下、Siの濃度を0.010wt%以下、Sの濃度を0.001wt%以下、Snの濃度を0.002wt%以下、Sbの濃度を0.001wt%以下、Asの濃度を0.001wt%以下、Mnの濃度を0.020wt%以下、Oの濃度を0.0003wt%以下、Nの濃度を0.001wt%以下に制限した。
実施例3−2として、元素組成がAlCoCrFeNiで表わされ、不可避的不純物の濃度を制限していない図5に示す合金構造体を積層造形により製造した。原子濃度比率は、Al、Co、Cr、Fe及びNiの原子濃度が約20.0at%である。
実施例4−1として、元素組成がAlCoCrFeNiで表わされ、不可避的不純物の濃度を制限した合金構造体を積層造形により製造した。原子濃度比率は、Al、Co、Cr、Fe及びNiの原子濃度が約20.0at%である。また、Pの濃度を0.002wt%以下、Siの濃度を0.010wt%以下、Sの濃度を0.001wt%以下、Snの濃度を0.002wt%以下、Sbの濃度を0.001wt%以下、Asの濃度を0.001wt%以下、Mnの濃度を0.020wt%以下、Oの濃度を0.0003wt%以下、Nの濃度を0.001wt%以下に制限した。
実施例4−2として、元素組成がAlCoCrFeNiで表わされ、不可避的不純物の濃度を制限した合金構造体を積層造形により製造した。原子濃度比率は、Al、Co、Cr、Fe及びNiの原子濃度が約20.0at%である。また、Pの濃度を0.002wt%〜0.005wt%、Siの濃度を0.010wt%〜0.040wt%、Sの濃度を0.001wt%〜0.002wt%、Snの濃度を0.002wt%〜0.005wt%、Sbの濃度を0.001wt%〜0.002wt%、Asの濃度を0.001wt%〜0.005wt%、Mnの濃度を0.020wt%〜0.050wt%、Oの濃度を0.0003wt%〜0.001wt%、Nの濃度を0.001wt%〜0.002wt%とした。
実施例4−3として、元素組成がAlCoCrFeNiで表わされ、不可避的不純物の濃度を制限していない合金構造体を積層造形により製造した。原子濃度比率は、Al、Co、Cr、Fe及びNiの原子濃度が約20.0at%である。
実施例5として、元素組成をAlTiCoCrFeNiCuVMnとし、不可避的不純物の濃度を制限した図5に示す合金構造体を積層造形により製造した。原子濃度比率は、Al、Ti、Co、Cr、Fe、Ni、Cu、V及びMnの原子濃度については、原子濃度の差を±3%以内の範囲に揃えて略等原子比率とした。また、Pの濃度を0.005wt%〜0.002wt%、Siの濃度を0.040wt%〜0.010wt%、Sの濃度を0.002wt%〜0.001wt%、Snの濃度を0.005wt%〜0.002wt%、Sbの濃度を0.002wt%〜0.001wt%、Asの濃度を0.005wt%〜0.001wt%、Mnの濃度を0.050wt%〜0.020wt%、Oの濃度を0.001wt%〜0.0003wt%、Nの濃度を0.002wt%〜0.001wt%の範囲に制限した。
実施例6として、元素組成をAlTiCoCrFeNiCuVMnとし、不可避的不純物の濃度を制限した円弧状の形状を有する合金構造体(図9参照)を積層造形により製造した。
実施例7として、元素組成をAlTiCoCrFeNiCuVMnとし、不可避的不純物の濃度を制限したダンベル状の形状を有する合金構造体を積層造形により製造した。
実施例8として、元素組成をAlTiCoCrFeNiCuVMnとし、不可避的不純物の濃度を制限したロッド状の形状を有する合金構造体を積層造形により製造した。
10 合金粉末
15 基材
20 溶融部
21 基材載置台
22 加工テーブル
23 リコータ
24 加熱手段
30 凝固部
40 凝固層
50 結晶粒
100 溶融境界
110 粒界(大傾角粒界)
120 小傾角粒界
301 電気炉
302 金属塊
303 アーク放電
304 電極
305 酸素バーナ
306 酸素ガス
309 取鍋
310 溶湯
311 取鍋製錬炉
313 ポーラスプラグ
314 アルゴンガス
316 真空装置
317 排気孔
318 タンディッシュ
319 真空容器
320 排気孔
324 電気炉
326 合金溶湯
330 チャンバ
Claims (7)
- 元素周期表の第3族から第16族までに含まれる原子番号13から原子番号79の元素群から選択され、Fe原子に対する原子半径の比率が0.83以上1.17以下である少なくとも4種の元素と、Feとをそれぞれ5at%以上30at%以下の原子濃度の範囲で含有すると共に、前記少なくとも4種の元素及びFeのうち少なくとも4種の元素の原子濃度の差が3at%未満の範囲にある合金粉末を層状に展延する粉末展延工程と、
展延された前記合金粉末を局所加熱して溶融させた後に凝固させて凝固組織を形成し、前記局所加熱による被加熱領域を前記合金粉末が展延された面に対して平行に移動させて凝固層を形成する凝固層造形工程と、を備え、
前記粉末展延工程と前記凝固層造形工程とを交互に繰り返すことで複数の層状の凝固層を形成することを特徴とする合金構造体の製造方法。 - 前記少なくとも4種の元素が、Al、Si、P、Ti、V、Cr、Mn、Co、Ni、Cu、Zn、Ga、Ge、As、Se、Nb、Mo、Tc、Ru、Rh、Pd、Ag、Sn、Sb、Te、Ta、W、Re、Os、Ir、Pt、Auからなる群より選択されることを特徴とする請求項1に記載の合金構造体の製造方法。
- 前記合金粉末の粒子径分布が1μm以上500μm以下の範囲にあることを特徴とする請求項1に記載の合金構造体の製造方法。
- 前記凝固層造形工程後に未溶融の前記合金粉末を除去する工程を備えることを特徴とする請求項1に記載の合金構造体の製造方法。
- 前記凝固層造形工程は、前記合金粉末の溶融前に前記合金粉末の融点の50%から80%の温度で前記合金粉末を加熱する予備加熱工程を備えることを特徴とする請求項1に記載の合金構造体の製造方法。
- 前記凝固層造形工程は、前記凝固層の表面温度が500℃以上の状態で、前記凝固層の少なくとも一部を形状加工又は表面加工する工程を備えることを特徴とする請求項1に記載の合金構造体の製造方法。
- 前記形状加工又は表面加工する工程は、金属製若しくは合金製の工具、又は、ダイヤモンド粉末、金属間化合物粉末、無機製若しくは無機複合材料製の工具を用いることを特徴とする請求項6に記載の合金構造体の製造方法。
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