JP2016199804A - 物品の製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】物品の製造方法及び作製された物品を提供すること。【解決手段】プロセスは、ニアネットシェイプ部品を製作することを含む。プロセスは、積層造形によって圧密シェル１０１を形成することを含む。圧密シェル１０１は、部品１２１に対応する幾何形状を有する内部空間を画成する。金属粉末を内部空間に供給する。内部空間からガスを除去する。金属粉末は、ニアネットシェイプ部品を形成するのに十分な熱及び圧力下の圧密シェル１０１内で圧密化される。【選択図】図１
Description
本発明は、物品の製造方法及び該方法で形成された物品に関する。より詳細には、本発明は、微細結晶粒組織を有する高温部品を形成するための方法に関する。
タービンシステムは、効率を向上させ、コストを削減するため絶えず修正されている。タービンシステムの効率を向上させる方法の一つには、タービンシステムの作動温度を高めることが挙げられる。タービンシステムの作動温度を高めるには、その温度上昇に耐えるように個々の部品を構築しなければならない。
従前、タービンシステム用の高温物品は慣用の鍛造技術で作られてきた。慣用の鍛造技術は経費がかかり、実施できる施設が限られており、使用できないスクラップ材料が生じ、亀裂、酸化及び／又は異物による汚染を受け易いおそれがある。加えて、耐熱合金は、鍛造プロセスの際に亀裂が生じ易く、歩留まり及び最終的な部品コストに影響を与える。
高温部品を形成するための別の公知の方法は、ニアネットシェイプ鋳造である。しかし、ニアネットシェイプ鋳造技術は、粗大結晶粒の不均一なミクロ組織及び多孔質欠陥を生じ、これらは機械的特性及び部品性能に影響を与える。
公知の粉末冶金プロセスは概して形状が雑になり、過度の機械加工及び経費を要する。かかる粉末冶金部品は、かなりの二次的な機械加工を必要とし、そのため過度の材料廃棄につながる。
先行技術に比べて１以上の改良点を呈するプロセス及び物品が当技術分野で望まれている。
一実施形態では、物品の製造方法は、ニアネットシェイプ部品を製作することを含む。本方法は、積層造形（ＡＭ；付加製造ともいう。）によって圧密シェル（consolidation shell）を形成することを含む。圧密シェルは、部品に対応する幾何形状を有する内部空間を画成する。金属粉末を内部空間に供給する。内部空間からガスを除去する。金属粉末は、ニアネットシェイプ部品を形成するのに十分な熱及び圧力下の圧密シェル内で圧密化される。
別の実施形態では、圧密シェルは、部品に対応する幾何形状を有する内部空間を含む。圧密シェルは、内部空間から延在する導管をさらに含む。内部空間には金属粉末が存在する。
別の実施形態では、部品は、積層造形で形成された圧密シェルを含む。圧密シェルは、部品に対応する幾何形状を有する内部空間を画成する。内部空間は、圧密化粉末で少なくとも部分的に充填されている。
本発明のその他の特徴及び利点については、本発明の原理を例示する図面と併せて好ましい実施形態に関する以下の詳細な説明を参照することによって明らかとなろう。
図面を通して、同じ部材にはできるだけ同じ符号を用いた。
本願では、物品及びその製造方法を提供する。例えば、本明細書で開示する特徴のうちの１以上を含んでいない概念と比較して、本開示の実施形態では、製造廃棄物の低減、サイクルタイムの低減、均一な微細結晶粒ミクロ組織を有する部品の形成、作動温度の高い部品の形成、圧縮比及び効率の向上したタービン運転、ニアネットシェイプ部品の形成、複雑な幾何形状を含む部品冷却／流体加熱／軽量設計に関するフレキシブルな設計が可能になる。一実施形態では、部品と圧密シェルは同じ粉末材料から形成することができ、異種金属反応領域を低減及び／又は解消する。一実施形態では、本開示は、モジュラープロセスであり、望ましくはガスタービン部品に関する自動化／ロボット製造セルとして使用することができる。一実施形態では、緻密化条件下で起こる収縮率を適合させることによって、最小限の機械加工又は機械加工なしで、ネットシェイプ部品を形成することができる。この実施形態では、外側シェルは、部品の所望の合金から作られる。
図１に示すように、方法１００の段階２００において、積層造形法によって圧密シェル１０１を形成する。積層造形技術で、部品のニアネットシェイプ構造に対応する幾何形状をもつ内部空間を有する圧密シェルを形成する。本明細書において「ニアネットシェイプ」という用語は、部品１２１が部品１２１の最終形状に酷似した状態で形成され、積層造形後に、機械加工又は研削のような従来の機械仕上げ技術を必要としないことを意味する。積層造形技術では、積層造形技術での使用に適した任意の材料から圧密シェル１０１を形成する。一実施形態では、積層造形技術としては、限定されるものではないが、直接金属レーザー溶融法（ＤＭＬＭ）、直接金属レーザー焼結法（ＤＭＬＳ）、選択的レーザー焼結法（ＳＬＳ）、選択的レーザー溶融法（ＳＬＭ）、電子ビーム溶融法（ＥＢＭ）、熱溶解積層法（ＦＤＭ）又はこれらの組合せなどの当業者に公知のプロセスが挙げられる。
一実施形態では、積層造形法はＤＭＬＳである。図１に示すように、ＤＭＬＳは、レーザのようなエネルギー源１０３で高エネルギービーム１０５を、粉末金属１０６を有するプラットフォーム１０７に向けて照射し、粉末金属１０６を焼結して固体を生じさせる。コンピューター化モデル又はプログラミングされた経路に従って、エネルギー源１０３及び高エネルギービーム１０５を移動及び指向させて、制御された幾何形状の固体部品を形成する。図１に示すように、得られる制御された幾何形状は圧密シェル１０１である。
別の実施形態では、積層造形法はＤＭＬＭであり、材料の第１の層を選択された領域に分配し、第１の層を選択的にレーザー溶融し、材料の１以上の追加の層を第１の層の上に分配し、１以上の追加の層の各々を選択的にレーザー溶融することを含む。この実施形態では、第１の層及び１以上の追加の層の選択的レーザー溶融によって圧密シェル１０１を形成する。別の実施形態では、材料はアトマイズド粉末である。さらなる実施形態では、ＤＭＬＭは不活性ガス雰囲気中で実施される。一実施形態では、ＦＤＭは、ノズルに材料を供給し、ノズルを加熱し、ノズルから材料を押し出すことを含む。ノズルを加熱することで、材料がノズルを通過する際に材料が溶融する。ノズルから材料を押し出すと、材料が固まって、圧密シェル１０１を形成する。積層造形での使用に適した材料としては、限定されるものではないが、金属、セラミック、合金、超合金、鋼、ステンレス鋼、工具鋼、ニッケル、コバルト、クロム、チタン、アルミニウム又はそれらの組合せが挙げられる。一実施形態では、部品の圧密シェル１０１は、耐食性又は耐酸化性のような有益な特性をもつ材料から作ることができる。例えば、圧密シェル１０１は、耐食性及び／又は耐酸化性を与えるため、公知の耐食性及び／又は耐酸化性組成物から作られる。同様に、別の実施形態では、耐エロージョン性が望まれる場合、圧密シェル１０１は、耐エロージョン性シェルを用いて作られる。
別の実施形態では、圧密シェル１０１は、物理的又は化学的手段で除去することができるような第２の金属又は合金でできた内部空間又は内壁を含む部品幾何形状を画成する。例えば、第２の除去可能な材料は、例えばマグネシウム又はアルミニウムのような活性系列（active-series）材料である金属又は合金などである。活性系列材料は、ニッケル基材料のような不動系列（passive-series）材料よりも活性の大きい材料である。この実施形態では、活性系列材料は部品から浸出又はエッチングによって除去することができ、例えば、流体流れ（気体又は液体）、加熱又は冷却或いは軽量化のための空間のためのチャネルを生じる。
圧密シェル１０１は、部品１２１に対応する幾何形状を有する内部空間を画成する壁部を含む。圧密シェル１０１は、所望の部品幾何形状に対応する幾何形状をもつ内部空間を含むように形成される。一実施形態では、内部空間は、ニアネットシェイプ部品と同一又は処理後にニアネットシェイプ部品を形成するように修正された幾何形状を有する。例えば、圧密シェルの幾何形状及び寸法は、圧密化の際に起こり得る３次元収縮を考慮に入れた内部空間を有する。所望の部品幾何形状に対応する幾何形状は、圧密化後に部品１２１の所望の幾何形状が得られる幾何形状である。別の実施形態では、所望の部品に対応する幾何形状は、圧密シェル１０１が除去される表面を含む。一実施形態では、複数の部品を同時に処理できるように、複数の圧密シェル１０１を、例えば溶接などによって一緒に接合する。
積層造形法で形成された圧密シェル１０１は、圧密シェル１０１の内部空間から延在して外部空間に開口した導管１０２又は同様の構造体を含む。導管１０２は、圧密シェル１０１に粉末を充填することができ、かつ脱気することができるような幾何形状及び位置に形成される。導管１０２は、圧密化後の部品１２１の幾何形状に対する影響を低減又はなくす幾何形状で適所に形成される。
圧密シェル１０１が形成されたら、圧密シェル１０１に金属粉末１１１を供給する（段階２０１）。別の実施形態では、金属粉末１１１は、積層造形法による圧密シェル１０１の形成中に圧密シェル１０１に導入してもよい。圧密シェル１０１を、金属粉末供給源１０９からの金属粉末１１１で少なくとも部分的に充填する。一実施形態では、金属粉末１１１は微細結晶粒粉末である。適当な微細結晶粒粉末によって、圧密化後に微細結晶粒高強度合金を形成することができる。金属粉末の適当な粒度は、例えばメッシュサイズであり、約−８０〜＋３２５メッシュ又は約−１４０〜＋２７０メッシュとすることができる。粉末粒子が小さすぎると、圧密シェル１０１への粉末の流動性が損なわれる。粉末粒子が大きすぎると、粉末の充填密度が低下し、得られる部品１２１の結晶粒サイズが望ましくなってしまうおそれがある。一実施形態では、金属粉末１１１は、ニッケル、コバルト、チタン、鉄、それらの合金及び組合せからなる群から選択される金属である。一実施形態では、圧密シェル１０１は、単一組成の金属粉末１１１で充填される。一実施形態では、圧密シェル１０１の一部分は第１の組成の金属粉末１１１で部分的に充填され、圧密シェル１０１の残部は第２の組成の金属粉末１１１で充填され、第１の組成と第２の組成は異なる特性を有する。別の実施形態では、第１の組成と第２の組成は粒度が異なる。一実施形態では、金属粉末１１１の特性は、部品１２１のセクションの特性と適合する。一実施形態では、金属粉末１１１の特性と圧密シェル１０１の特性は同一又は実質的に同一である。例えば、金属粉末１１１の粉末結晶粒度は、部品１２１の用途に応じて調整することができる。一実施形態では、金属粉末の結晶粒度は、部品１２１に望ましい特性を与えるように選択される。例えば、選択される粉末結晶粒度は、特定の静止又は回転ガスタービン部品としての用途に必要な機械的特性及び耐熱特性を与える。適当な結晶粒度の例としては、用途に望まれる機械的特性に応じて、ＡＳＴＭ１５よりも微細、約ＡＳＴＭ２〜ＡＳＴＭ１５、ＡＳＴＭ３よりも微細、ＡＳＴＭ５よりも微細、ＡＳＴＭ８よりも微細又は約ＡＳＴＭ８〜約ＡＳＴＭ１２の平均結晶粒度が挙げられる。本開示を通してＡＳＴＭ結晶粒度は、米国材料試験協会によって規定された標準尺度に従うものである。
その他の金属粉末１１１の材料としては、例えば、以下の重量％組成のものが挙げられる。約１０％のニッケル、約２９％のクロム、約７％のタングステン、約１％の鉄、約０．２５％の炭素、約０．０１％のホウ素、及び残部のコバルト（例えば、ＦＳＸ４１４）；約０．０１５％のホウ素、約０．０５％〜約０．１５％の炭素、約２０％〜約２４％のクロム、約３％の鉄、約０．０２％〜約０．１２％のランタン、約１．２５％のマンガン、約２０％〜約２４％のニッケル、約０．２％〜約０．５％のケイ素、約１３％〜約１５％のタングステン、及び残部のコバルト（例えば、ＨＡＹＮＥＳ（登録商標）１８８）；約２２．５％〜約２４．２５％のクロム、約０．３％以下のチタン（例えば、約０．１５％〜約０．３％のチタン）、約６．５％〜約７．５％のタングステン、約９％〜約１１％のニッケル、約３％〜約４％のタンタル、約０．６５％以下の炭素（例えば、約０．５５％〜約０．６５％の炭素）、約０．５５％以下のジルコニウム（例えば、約０．４５％〜約０．５５％のジルコニウム）、及び残部のコバルト（例えば、Ｍａｒ−Ｍ−５０９）；約０．０５％の炭素、約２０％のニッケル、約２０％のクロム、約０．１％のジルコニウム、約７．５％のタンタル、及び残部のコバルト（例えば、Ｍａｒ−Ｍ−９１８）；約６．６％〜約７．０％のクロム、約１１．４５％〜約１２．０５％のコバルト、約５．９４％〜約６．３０％のアルミニウム、約０．０２％のチタン、約４．７０％〜約５．１０％のタングステン、約１．３％〜約１．７％のモリブデン、約２．６％〜約３．０％のレニウム、約６．２０％〜約６．５０％のタンタル、約１．３％〜約１．７％のハフニウム、約０．１０％〜約０．１４％の炭素、約０．００３５％のマンガン、約０．０３％のジルコニウム、約０．０１％〜約０．０２％のホウ素、約０．２％の鉄、約０．０６％のケイ素、約０．１％のカリウム、約０．００４％の硫黄、約０．１％のニオブ、及び残部のニッケル（例えば、Ｒｅｎｅ１４２）；約１３．７０％〜約１４．３０％のクロム、約９％〜約１０％のコバルト、約３．２％のアルミニウム、約４．８％〜約５．２０％のチタン、約３．７％〜約４．３％のタングステン、約０．１％のレニウム、約４．３％以下のレニウム及びタングステンの組合せ、約０．５％のタンタル、約０．１％のハフニウム、約０．１５％〜約０．１９％の炭素、約０．１５％のパラジウム、約０．３％のプラチナ、約０．０１％のマグネシウム、約０．０２％〜約０．１％のジルコニウム、約０．０１％〜約０．０２％のホウ素、約０．３５％の鉄、約０．１％のケイ素、約０．１％のマンガン、約０．０１５％のリン、約０．００７５％の硫黄、約０．１％のニオブ、及び残部のニッケル（例えば、Ｒｅｎｅ８０）；約０．０８〜約０．１２％の炭素、約２２．２％〜約２２．８％のクロム、約０．１０％のマンガン、約０．２５％のケイ素、約１８．５％〜約１９．５％のコバルト、約１．８％〜約２．２％のタングステン、約２．３％のチタン、約１．２％のアルミニウム、約１．０％のタンタル、約０．８％のニオブ、約０．０５％のジルコニウム、約０．００８％のホウ素、及び残部のニッケル（例えば、ＧＴＤ−２２２（登録商標）、Ｇｅｎｅｒａｌ Ｅｌｅｃｔｒｉｃ社）；約２０％〜約２４％のクロム、約１０％〜約１５％のコバルト、約８％〜約１０％のモリブデン、約０．８％〜約１．５％のアルミニウム、約０．０５％〜約０．１５％の炭素、約３．０％の鉄、約１．０％のマンガン、約０．０１５％のケイ素、約０．０１５％の硫黄、約０．６％のチタン、約０．５％の銅、約０．００６％のホウ素、及び残部のニッケル（例えば、ＩＮＣＯＮＥＬ（登録商標）６１７）；約５％の鉄、約２０％〜約２３％のクロム、約０．５％以下のケイ素、約８％〜約１０％のモリブデン、約０．５％以下のマンガン、約０．１％以下の炭素、及び残部のニッケル（例えば、ＩＮＣＯＮＥＬ（登録商標）６２５）；合計で約５０％〜約５５％のニッケルとコバルト、約１７％〜約２１％のクロム、合計で約４．７５％〜約５．５０％のニオブとタンタル、約０．０８％の炭素、約０．３５％のマンガン、約０．３５％のケイ素、約０．０１５％のリン、約０．０１５％の硫黄、約１．０％のコバルト、約０．３５％〜０．８０％のアルミニウム、約２．８０％〜約３．３０％のモリブデン、約０．６５％〜約１．１５％のチタン、約０．００１％〜約０．００６％のホウ素、約０．１５％の銅、及び残部の鉄（例えば、ＩＮＣＯＮＥＬ（登録商標）７１８）；重量％で１５．５％のクロム、６．３％のニッケル、１．５％の銅、０．３７％のニオブ（０．４％以下のニオブであってもよい）、０．０５％の炭素、及び残部の鉄という公称組成を有するマルテンサイトステンレス鋼（例えば、Ｇｅｎｅｒａｌ Ｅｌｅｃｔｒｉｃ社のＧＴＤ−４５０）；約０．１５％の炭素、約１．００％のマンガン、約０．５０％のケイ素、約１１．５％〜約１３．０％のクロム、約０．０４％のリン、約０．０３％の硫黄、及び残部のＦｅ（例えば、４０３Ｃｂ）；約０．１５％の炭素、約０．６０％のマンガン、約０．４０％のケイ素、約０．５０％のニッケル、約１０．８％のクロム、約０．８５％のモリブデン、約０．２２％のバナジウム、約０．３９％のニオブ及び残部の鉄（例えば、４０３Ｃｂ＋）；約２０％のクロム、約１０％のコバルト、約８．５％のモリブデン、約２．５％以下のチタン、約１．５％のアルミニウム、約１．５％以下の鉄、約０．３％以下のマンガン、約０．１５％以下のケイ素、約０．０６％の炭素、約０．００５％のホウ素、及び残部のニッケル（例えばＨＡＹＮＥＳ（登録商標）２８２）；約１８％のクロム、約１４．８％のコバルト、約３．０％のモリブデン、約１．２５％のタングステン、約５％のチタン、約２．５％のアルミニウム、約０．０３５％の炭素、約０．０３３％のホウ素、約０．０３％のジルコニウム、及び残部のニッケル（例えば、ＵＤＩＭＥＴ（登録商標）７２０）。「ＩＮＣＯＮＥＬ」は、Ｈｕｎｔｉｎｇｔｏｎ Ａｌｌｏｙｓ社（米国ウェストバージニア州ハンチントン）製の合金の米国における登録商標である。「ＨＡＹＮＥＳ」は、Ｈａｙｎｅｓ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ社（米国インディアナ州ココモ）製の合金の米国における登録商標である。「ＵＤＩＭＥＴ」は、Ｓｐｅｃｉａｌ Ｍｅｔａｌｓ社（米国ニューヨーク州ニューハートフォード）製の合金の米国における登録商標である。
次いで、圧密シェル１０１からガス１１３を排出する（段階２０３）。圧密シェル１０１からのガス１１３の除去又は排気は、導管１０２を通して真空装置１１５で真空に引くことによって達成し得る。一実施形態では、真空装置１１５は、圧密シェル１０１の排気時に粉末が逃散しないように十分小さなメッシュサイズのスクリーン又はフィルターを含む。
圧密シェル１０１からガスを除去した後、適当な手段を用いて導管１０２をシールする。例えば、一実施形態では、導管１０２を機械的に圧着することによって圧密シェル１０１をシールする。一実施形態では、導管１０２を機械的に圧着し、圧着した端部を加熱しＴＩＧ溶接する。
次いで、金属粉末１１１を含む圧密シェル１０１を、圧密シェル１０１内に存在する金属粉末及び／又は合金粉末を緻密化するのに十分な時間並びに温度及び圧力で圧密化段階に付す。圧密化の時間、温度及び圧力条件は、合金組成並びに粉末の融点、種類、粒度及び充填密度を含めた粉末の性質に応じて、必然的に変化する。図１に示すように、段階２０４において、圧密シェル１０１は、高圧収納容器１１７に配置される。高圧収納容器１１７は、圧密シェル１０１内の金属粉末１１１を圧密化するための制御された雰囲気１１９を与える。一実施形態では、圧密化は、熱間静水圧プレス（ＨＩＰ）によって達成される。ＨＩＰは、高圧収納容器１１７内の不活性雰囲気中で同時に加えられる熱及び圧力を含む。一実施形態では、圧密化に関する条件は、約４５ｋｓｉ〜約６０ｋｓｉの圧力で約２６００〜約３０００°Ｆに加熱することを含む。別の実施形態では、圧密シェル１０１及び金属粉末１１１に圧力を加えた後、別途、粉末粒子を焼結させるための加熱段階が望ましいことがある。逆に、ある種の合金では、金属粉末１１１を焼結又は部分的に焼結させた後、金属粉末１１１を緻密化するために圧力を加えることが望ましいこともある。
圧密化によって、ニアネットシェイプ幾何形状の部品１２１が得られる（段階２０５）。一実施形態では、部品１２１は、導管１０２を除去するように機械加工される。一実施形態では、部品１２１から圧密シェル１０１を除去する。一実施形態では、圧密シェル１０１の除去は、公知の機械的材料除去法を用いて機械的に（例えば機械加工によって）達成される。一実施形態では、圧密シェル１０１の除去は、公知の材料除去法を用いて、化学的又は電気的に達成される。部品１２１は、微細結晶粒組織を含む。例えば、部品１２１のミクロ組織は、例えば、特定の静止又は回転ガスタービン部品としての用途に必要な望ましい機械的特性及び耐熱特性を与えるミクロ組織を含む。例えば、部品１２１は、ＡＳＴＭ１５よりも微細、約ＡＳＴＭ２〜ＡＳＴＭ１５、ＡＳＴＭ３よりも微細、ＡＳＴＭ５よりも微細、ＡＳＴＭ８よりも微細又は約ＡＳＴＭ８〜約ＡＳＴＭ１２の結晶粒サイズを含む。
一実施形態では、プロセス１００は自動化される。一実施形態では、図１に示す各段階は手作業なしで実施される。例えば、一実施形態では、プロセス１００の段階は、自動化機器によって、単一の排気容器内又は大気中で実施される。自動化プロセスは、雰囲気中の夾雑物質又は手作業による汚染のリスクを低減又は解消する。例えば、排気容器内又は大気中の金属粉末１１１は、夾雑物への露出を低減し、部品１２１の粒子汚染のリスクを低減させる。
図２は、本開示の実施形態に係る部品１２１を示す。部品１２１は、作動中の部品と同一又は実質的に同一の幾何形状を有するニアネットシェイプ部品である。図２に示す部品１２１は、タービンバケット、圧縮機ブレード又は圧縮機ベーンである。他の適当な部品１２１としては、翼形セグメント、ノズル、シュラウド、燃焼部品及び／又はその他の適当な高温タービン部品が挙げられる。図３に示す実施形態は、一実施形態に係る図２の矢視３−３断面図を示す。この実施形態では、部品１２１は、圧密化１０１を含む。図４に示す実施形態は、圧密シェル１０１を除去した代替的な実施形態の図２の矢視３−３断面図を示す。適当な除去プロセスとしては、機械的除去その他の機械加工プロセスが挙げられる。
本発明を１以上の実施形態を参照して説明してきたが、本発明の範囲を逸脱することなく、その要素を種々変更させることができ、均等物で置換することができることは当業者には明らかであろう。さらに、特定の状況又は材料に適応させるために、その本質的範囲から逸脱することなく、本発明の教示に多くの修正を行うことができる。したがって、本発明は、本発明を実施するための最良の形態として開示された特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に属するあらゆる実施形態を包含する。また、発明の詳細な説明に記載した数値はすべて正確な値及び近似値が明示されていると解される。
Claims (20)
- ニアネットシェイプ部品の製造方法であって、
部品に対応する幾何形状を有する内部空間を画成する圧密シェルを積層造形によって形成する段階と、
内部空間に金属粉末を供給する段階と、
内部空間からガスを除去する段階と、
ニアネットシェイプ部品を形成するのに十分な熱及び圧力下の圧密シェル内で金属粉末を圧密化する段階と
を含む方法。 - 圧密化が熱間静水圧プレスを含む、請求項１記載の方法。
- 金属粉末が、ニッケル、コバルト、チタン、鉄、それらの合金及び組合せからなる群から選択される金属を含む、請求項１記載の方法。
- 部品に対応する幾何形状が、圧密化後にニアネットシェイプ部品を形成する幾何形状を含む、請求項１記載の方法。
- 圧密シェルを除去する段階をさらに含む、請求項１記載の方法。
- 圧密シェルを除去する段階が、機械加工、電気的除去又は化学的除去からなる群から選択される除去プロセスを含む、請求項５記載の方法。
- 圧密シェルが、部品内部にチャネルを形成するための第２の除去可能な材料を含む、請求項１記載の方法。
- ニアネットシェイプ部品が圧縮機ブレードである、請求項１記載の方法。
- 内部空間に金属粉末を供給する段階が、第１の金属粉末及び第２の金属粉末を供給することを含む、請求項１記載の方法。
- 第１の金属粉末と第２の金属粉末とが異種組成を有する、請求項９記載の方法。
- 第１の金属粉末と第２の金属粉末とが異なる特性を有する、請求項９記載の方法。
- 圧密シェルが部品の上に皮膜材料を形成する、請求項１記載の方法。
- 圧密シェルであって、
部品に対応する幾何形状を有する内部空間と、
内部空間から延在する導管と
を備えていて、内部空間に金属粉末が存在する、圧密シェル。 - 部品が圧縮機ブレードである、請求項１３記載の圧密シェル。
- 金属粉末が、ニッケル、コバルト、チタン、鉄、それらの合金及び組合せからなる群から選択される金属である、請求項１３記載の圧密シェル。
- 金属粉末が第１の金属粉末及び第２の金属粉末を含む、請求項１３記載の圧密シェル。
- 積層造形で形成された圧密シェルを含む部品であって、圧密シェルが、部品に対応する幾何形状を有する内部空間を画成しており、内部空間が、圧密化粉末で少なくとも部分的に充填されている、部品。
- タービンバケット、圧縮機ブレード、圧縮機ベーン、翼形セグメント、ノズル、シュラウド、及び燃焼部品からなる群から選択される、請求項１７記載の部品。
- 圧縮機ブレードである、請求項１７記載の部品。
- 圧密シェルが部品の上に皮膜を形成する、請求項１７記載の部品。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US14/639,464 US11434766B2 (en) | 2015-03-05 | 2015-03-05 | Process for producing a near net shape component with consolidation of a metallic powder |
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Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20190028319A (ko) * | 2017-09-08 | 2019-03-18 | 미츠비시 히타치 파워 시스템즈 가부시키가이샤 | 코발트기 합금 적층 조형체, 코발트기 합금 제조물, 및 그것들의 제조 방법 |
| JP2020525643A (ja) * | 2017-07-05 | 2020-08-27 | ボディコート エイチ．アイ．ピー．リミテッドＢｏｄｙｃｏｔｅ Ｈ．Ｉ．Ｐ．Ｌｉｍｉｔｅｄ | 熱間等方圧加圧法のためのカプセル |
| KR20210024120A (ko) * | 2019-03-07 | 2021-03-04 | 미츠비시 파워 가부시키가이샤 | 열교환기 |
| JP2022516335A (ja) * | 2019-01-07 | 2022-02-25 | シーメンス エナジー グローバル ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング ウント コンパニー コマンディートゲゼルシャフト | 付加製造で使用するためのＣｏ合金 |
Families Citing this family (21)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| FI127380B (en) | 2017-09-25 | 2018-04-30 | Teknologian Tutkimuskeskus Vtt Oy | Process for producing a multi-material component and multi-material component |
| US10662716B2 (en) | 2017-10-06 | 2020-05-26 | Kennametal Inc. | Thin-walled earth boring tools and methods of making the same |
| JP7024328B2 (ja) | 2017-10-31 | 2022-02-24 | 株式会社Ihi | 金属部材の作製方法 |
| FR3074707A1 (fr) * | 2017-12-13 | 2019-06-14 | Manoir Industries | Procede de fabrication d’une piece metallurgique |
| GB201721769D0 (en) * | 2017-12-22 | 2018-02-07 | Rolls Royce Power Eng Plc | A manufacturing method |
| US11014292B2 (en) * | 2018-09-17 | 2021-05-25 | Caterpillar Inc. | Hybrid methods of additive manufacturing |
| US11498125B2 (en) * | 2018-10-31 | 2022-11-15 | Hamilton Sundstrand Corporation | Method for fabricating components using hybrid additive manufacturing and consolidation process |
| SG11202012578UA (en) | 2019-03-07 | 2021-10-28 | Mitsubishi Power Ltd | Cobalt based alloy product and method for manufacturing same |
| US11414728B2 (en) | 2019-03-07 | 2022-08-16 | Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. | Cobalt based alloy product, method for manufacturing same, and cobalt based alloy article |
| WO2020179082A1 (ja) | 2019-03-07 | 2020-09-10 | 三菱日立パワーシステムズ株式会社 | コバルト基合金粉末、コバルト基合金焼結体およびコバルト基合金焼結体の製造方法 |
| EP3725903B1 (en) | 2019-03-07 | 2023-02-22 | Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. | Cobalt-based alloy product |
| DE112020001416T5 (de) | 2019-03-25 | 2021-12-09 | Kennametal Inc. | Additive fertigungstechniken und deren anwendungen |
| US11945943B2 (en) | 2019-08-23 | 2024-04-02 | Desktop Metal, Inc. | Binder composition for additive manufacturing |
| US20210138550A1 (en) * | 2019-10-21 | 2021-05-13 | Desktop Metal, Inc. | Binder compositions for additive manufacturing comprising low molecular weight polymers including acrylic acid repeat units |
| DE102021106606A1 (de) | 2020-03-26 | 2021-09-30 | Vdm Metals International Gmbh | Pulver aus einer Kobalt-Chromlegierung |
| EP3964308A1 (en) * | 2020-09-02 | 2022-03-09 | Mitsubishi Power, Ltd. | Method for manufacturing cobalt-based alloy structure, and cobalt-based alloy structure obtained thereby |
| US20220168809A1 (en) * | 2020-10-08 | 2022-06-02 | Markforged, Inc. | Composites, tooling, dies and methods of manufacturing thereof |
| RU2752359C1 (ru) * | 2020-10-14 | 2021-07-26 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования «Южно-Уральский государственный университет (национальный исследовательский университет)» | Способ изготовления деталей сложной формы гибридным литейно-аддитивным методом |
| IT202200002705A1 (it) * | 2022-02-15 | 2023-08-15 | Nuovo Pignone Tecnologie Srl | Nozzle sector |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2000517375A (ja) * | 1995-11-27 | 2000-12-26 | ボード・オブ・リージェンツ，ザ・ユニバーシティ・オブ・テキサス・システム | 熱間等圧処理を用いるレーザー指向物品製造法 |
| EP2551040A1 (en) * | 2011-07-25 | 2013-01-30 | EADS Deutschland GmbH | Method of manufacturing a component by hot isostatic pressing |
Family Cites Families (18)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3982934A (en) * | 1974-05-31 | 1976-09-28 | United Technologies Corporation | Method of forming uniform density articles from powder metals |
| GB1582651A (en) * | 1977-04-01 | 1981-01-14 | Rolls Royce | Products formed by powder metallurgy and a method therefore |
| JP2002527144A (ja) * | 1998-10-12 | 2002-08-27 | セリックス， インコーポレイテッド | 組織再生のための複合体およびその製造方法 |
| US7332123B2 (en) * | 2002-12-27 | 2008-02-19 | General Electric Company | Method for manufacturing composite articles and the articles obtained therefrom |
| US20070003416A1 (en) | 2005-06-30 | 2007-01-04 | General Electric Company | Niobium silicide-based turbine components, and related methods for laser deposition |
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| DE102006049216A1 (de) * | 2006-10-18 | 2008-04-24 | Mtu Aero Engines Gmbh | Hochdruckturbinen-Rotor und Verfahren zur Herstellung eines Hochdruckturbinen-Rotors |
| US9114488B2 (en) * | 2006-11-21 | 2015-08-25 | Honeywell International Inc. | Superalloy rotor component and method of fabrication |
| CN101391302A (zh) * | 2008-10-10 | 2009-03-25 | 华中科技大学 | 一种热等静压金属包套的整体快速制造方法 |
| EP2319641B1 (en) | 2009-10-30 | 2017-07-19 | Ansaldo Energia IP UK Limited | Method to apply multiple materials with selective laser melting on a 3D article |
| CH705750A1 (de) | 2011-10-31 | 2013-05-15 | Alstom Technology Ltd | Verfahren zur Herstellung von Komponenten oder Abschnitten, die aus einer Hochtemperatur-Superlegierung bestehen. |
| CH705662A1 (de) | 2011-11-04 | 2013-05-15 | Alstom Technology Ltd | Prozess zur Herstellung von Gegenständen aus einer durch Gamma-Prime-Ausscheidung verfestigten Superlegierung auf Nickelbasis durch selektives Laserschmelzen (SLM). |
| EP2700459B1 (en) | 2012-08-21 | 2019-10-02 | Ansaldo Energia IP UK Limited | Method for manufacturing a three-dimensional article |
| JP6342912B2 (ja) | 2012-11-08 | 2018-06-13 | ディーディーエム システムズ， インコーポレイテッド | 金属構成要素の加法的製造および修復 |
| KR101541429B1 (ko) * | 2013-03-21 | 2015-08-03 | 두산중공업 주식회사 | 쉬라우드 임펠러의 제조방법 |
| US20160243621A1 (en) * | 2013-10-17 | 2016-08-25 | The Exone Company | Three-Dimensional Printed Hot Isostatic Pressing Containers and Processes for Making Same |
| KR101473900B1 (ko) * | 2013-12-18 | 2014-12-18 | 한국항공우주연구원 | 쾌속조형법을 이용한 메탈코어 제작 및 이를 이용한 열간 정수압 성형을 통한 정밀부품 제작 방법 및 이를 이용한 액체로켓 터보펌프 구동용 터빈 블리스크 |
| CN104858430A (zh) * | 2014-02-25 | 2015-08-26 | 通用电气公司 | 三维零件的制造方法 |
-
2015
- 2015-03-05 US US14/639,464 patent/US11434766B2/en active Active
-
2016
- 2016-03-03 JP JP2016040557A patent/JP6804205B2/ja active Active
- 2016-03-03 EP EP16158426.3A patent/EP3064295B1/en active Active
- 2016-03-07 CN CN201610223630.4A patent/CN105935774B/zh active Active
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2000517375A (ja) * | 1995-11-27 | 2000-12-26 | ボード・オブ・リージェンツ，ザ・ユニバーシティ・オブ・テキサス・システム | 熱間等圧処理を用いるレーザー指向物品製造法 |
| EP2551040A1 (en) * | 2011-07-25 | 2013-01-30 | EADS Deutschland GmbH | Method of manufacturing a component by hot isostatic pressing |
Cited By (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2020525643A (ja) * | 2017-07-05 | 2020-08-27 | ボディコート エイチ．アイ．ピー．リミテッドＢｏｄｙｃｏｔｅ Ｈ．Ｉ．Ｐ．Ｌｉｍｉｔｅｄ | 熱間等方圧加圧法のためのカプセル |
| US11478849B2 (en) | 2017-07-05 | 2022-10-25 | Bodycote H.I.P. Limited | Capsule for isostatic pressing and method |
| JP7382234B2 (ja) | 2017-07-05 | 2023-11-16 | ボディコート エイチ．アイ．ピー．リミテッド | 熱間等方圧加圧法のためのカプセルおよび製造方法 |
| KR20190028319A (ko) * | 2017-09-08 | 2019-03-18 | 미츠비시 히타치 파워 시스템즈 가부시키가이샤 | 코발트기 합금 적층 조형체, 코발트기 합금 제조물, 및 그것들의 제조 방법 |
| KR102132656B1 (ko) | 2017-09-08 | 2020-07-13 | 미츠비시 히타치 파워 시스템즈 가부시키가이샤 | 코발트기 합금 적층 조형체, 코발트기 합금 제조물, 및 그것들의 제조 방법 |
| KR20200084850A (ko) * | 2017-09-08 | 2020-07-13 | 미츠비시 히타치 파워 시스템즈 가부시키가이샤 | 코발트기 합금 적층 조형체의 제조 방법 |
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| KR102225271B1 (ko) | 2017-09-08 | 2021-03-09 | 미츠비시 파워 가부시키가이샤 | 코발트기 합금 재료 |
| JP2022516335A (ja) * | 2019-01-07 | 2022-02-25 | シーメンス エナジー グローバル ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング ウント コンパニー コマンディートゲゼルシャフト | 付加製造で使用するためのＣｏ合金 |
| KR20210024120A (ko) * | 2019-03-07 | 2021-03-04 | 미츠비시 파워 가부시키가이샤 | 열교환기 |
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