JP2019189938A - 付加製造材料の微細構造を機械加工により改良する方法 - Google Patents
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Abstract
Description
一以上の相互接続された構成要素を有する一体物の第1の層を生成することであって、第1の層は、第1の配列の構造を有した第1の複数の粒子を含む材料を用いて生成され、材料は、第1の層上に生成される後続の層に連結されて一体物の一部を形成するように構成可能である、第1の層を生成することと、一体物の第1の層を生成してから閾値期間が経過した後、第1の層の少なくとも一部に外力を印加することであって、外力の印加によって、材料の第1の複数の粒子の第1の配列に一以上の変形を生じさせる、外力を印加することと、一体物の第1の層に連結された第2の層を生成することであって、第2の層を生成することによって、第1の層の材料に、第2の複数の粒子を再結晶化させて、第1の複数の粒子のうち該一以上の変形の近傍にある一以上の粒子の組を置き換え、第2の複数の粒子が、第1の配列とは異なる第2の配列の構造を有する、第2の層を生成することとを含む、方法。
材料が金属であり、一体物の第1の層を生成することが、ワイヤ供給による付加製造を用いることを含む、条項1に記載の方法。
材料が合金であり、一体物の第1の層を生成することが、粉末供給による付加製造を用いることを含む、条項1に記載の方法。
第1の配列の構造を有した第1の複数の粒子を含む一体物の第1の層を生成することが、エピタキシャル成長から複数の伸長粒が生じるように、第1の層を堆積することを含む、条項1から3の何れか一項に記載の方法。
第1の配列の構造を有した第1の複数の粒子を含む一体物の第1の層を生成することが、第1の複数の粒子の伸長粒が、材料の第1の層に異方性を付与する柱状配向を有するように、第1の層を堆積することを含む、条項4に記載の方法。
一体物の第1の層に連結された第2の層を生成することが、第2の配列の構造を有する第2の複数の粒子が、第1の複数の粒子の複数の伸長粒の粒子製サイズよりも小さい粒子サイズをそれぞれ有するように、第2の層を堆積することを含む、条項4又は5に記載の方法。
一体物の第1の層を生成してから閾値期間が経過した後、第1の層の少なくとも一部に外力を印加することが、第1の層の材料が第1の層の材料の再結晶温度未満に降温するのに要する時間量に依存する所与の閾値期間の後、第1の層の少なくとも一部に外力を印加することを含む、条項1から6の何れか一項に記載の方法。
一体物の第1の層に連結された第2の層を生成することは、第2の配列の構造を有する第2の複数の粒子が、材料の第1の層に等方性を付与するランダムな結晶方向及び等軸粒子構造を有するように、第2の層を堆積することを含む、条項1から7の何れか一項に記載の方法。
第1の層の少なくとも一部に外力を印加することが、ショットピーニング処理を用いて外力を印加することを含み、ショットピーニング処理は、材料の第1の層に1組の物体を投射して材料の第1の複数の粒子の第1の配列に一以上の変形を生じさせることを含む、条項1から8の何れか一項に記載の方法。
第1の層の少なくとも一部に外力を印加することが、回転フラッパを用いて外力を印加することを含み、回転フラッパは、回転フラッパを第1の層からの閾値距離内に配置し動かすと材料の第1の複数の粒子の第1の配列に一以上の変形を生じさせるように構成された、一以上のフラップを含む、条項1から9の何れか一項に記載の方法。
第1の層の少なくとも一部に外力を印加することが、超音波ピーニングを用いて外力を印加することを含み、超音波ピーニングは、材料の第1の層の一以上の部分に音波衝撃を投射して、材料の第1の複数の粒子の第1の配列に一以上の変形を生じさせることを含む、条項1から10の何れか一項に記載の方法。
外力を印加することが、材料の第1の層に、該一以上の変形において再結晶化を刺激する熱を供給することを含む、条項1から11の何れか一項に記載の方法。
一体物の第1の層に連結された第2の層を生成することが、一体物の第1の層の材料に対応する材料を用いて第2の層を生成することを含む、条項1から12の何れか一項に記載の方法。
一体物の第1の層に連結された第2の層を生成することが、一体物の第1の層の材料とは異なる材料を用いて第2の層を生成することを含む、条項1から13の何れか一項に記載の方法。
第1の層の少なくとも一部に外力を印加することが、材料の第1の層の上面に外力を印加して、材料の第1の複数の粒子の第1の配列の複数の位置で複数の変形を生じさせることを含み、閾値期間は、第1の複数の粒子の少なくとも閾値部分が第2の複数の粒子によって置き換えられるように第1の層の材料が第2の複数の粒子を再結晶化するのに必要な時間に基づいている、条項1から14の何れか一項に記載の方法。
一体物の第1の層に連結された第2の層を生成してから第2の閾値期間が経過した後、第2の層の少なくとも一部に外力を印加することと、第2の層に連結された第3の層を生成することとを更に含み、第3の層を生成することにより、第2の層の材料に、第3の複数の粒子を再結晶化させて、第2の層の材料の所与の複数の粒子の配列において外力の印加によって生じた一以上の変形の近傍にある所与の複数の粒子のうち一以上の粒子の組を置き換え、
第3の複数の粒子が、第2の複数の粒子の第2の配列と同様の第3の配列の構造を有する、条項1から15の何れか一項に記載の方法。
一以上の相互接続された構成要素を有する一体物を含む器具であって、一体物は、第1の層及び第2の層を含み、第1の層は、第1の配列構造の第1の複数の粒子を含む材料を用いて生成され、材料は、第1の層上に生成される後続の層に連結されて一体物の一部を形成するように構成可能であり、一体物の第1の層を生成してから閾値期間が経過した後、第1の層の少なくとも一部に外力を印加して、材料の第1の複数の粒子の第1の配列に一以上の変形を生じさせ、第2の層は、一体物の第1の層に連結され、第2の層を生成することによって、第1の層の材料に、第2の複数の粒子を再結晶化させて、第1の複数の粒子のうち該一以上の変形の近傍にある一以上の粒子の組を置き換え、第2の複数の粒子の配列の構造が第1の配列とは異なる第2の配列である、器具。
第1の層の少なくとも一部に外力を印加して材料の第1の複数の粒子の第1の配列に一以上の変形を生じさせることが、回転フラッパの使用を含み、回転フラッパは、回転フラッパを第1の層から閾値の距離内に配置し動かすと材料の第1の複数の粒子の第1の配列に一以上の変形を生じさせる、一以上のフラップを含む、条項17に記載の器具。
第1の層の少なくとも一部に外力を印加することにより、材料の第1の複数の粒子の第1の配列に一以上の変形を生じさせることが、超音波ピーニングを用いることを含み、超音波ピーニングは、材料の第1の層の一以上の部分に音波衝撃を投射して、材料の第1の複数の粒子の第1の配列に一以上の変形を生じさせることを含む、条項17又は18に記載の器具。
一以上の相互接続された構成要素を有する一体物の第1の層を生成することであって、第1の層は、金属の第1の層に異方性を付与する柱状配向を有した伸長粒を含む金属を用いて生成され、金属は、第1の層上に生成される後続の層に連結して一体物の一部を形成するように構成可能である、一体物の第1の層を生成することと、一体物の第1の層を生成してから閾値期間が経過した後、第1の層の少なくとも一部に外力を印加することであって、外力を印加することにより、金属の伸長粒の柱状配向に一以上の変形を生じさせる、外力を印加することと、一体物の第1の層に連結された第2の層を生成することであって、第2の層を生成することにより、第1の層の金属に等軸粒子を再結晶化させて、第1の層の金属の伸長粒のうち一以上の変形の近傍にある一以上を置き換え、等軸粒子が金属の第1の層に等方性を付与する、第2の層を生成することと含む、方法。
Claims (20)
- 一以上の相互接続された構成要素を有する一体物(114)の第1の層(116)を生成すること(102)であって、
前記第1の層(116)は、第1の配列の構造を有する第1の複数の粒子を含む材料を用いて生成され、前記材料は、前記第1の層(116)上に生成される後続の層に連結されて前記一体物(114)の一部を形成するように構成可能である、第1の層(116)を生成すること(102)と、
前記一体物(114)の前記第1の層(116)を生成してから閾値期間が経過した後、前記第1の層(116)の少なくとも一部に外力を印加すること(104)であって、前記外力の印加によって、前記材料の前記第1の複数の粒子の前記第1の配列に一以上の変形を生じさせる、外力を印加すること(104)と、
前記一体物(114)の前記第1の層(116)に連結された第2の層(118)を生成すること(106)であって、前記第2の層(118)を生成することによって、前記第1の層(116)の前記材料に、第2の複数の粒子(136、138)を再結晶化させて、前記第1の複数の粒子のうち前記一以上の変形の近傍にある一以上の粒子の組を置き換え、前記第2の複数の粒子(136、138)が、前記第1の配列とは異なる第2の配列の構造を有する、第2の層(118)を生成すること(106)と
を含む、方法(100)。 - 前記材料が金属であり、前記一体物(114)の前記第1の層(116)を生成することが、ワイヤ供給による付加製造の使用を含む、請求項1に記載の方法。
- 前記材料が合金であり、前記一体物(114)の前記第1の層(116)を生成することが、粉末供給による付加製造の使用を含む、請求項1に記載の方法。
- 前記第1の配列の構造を有した前記第1の複数の粒子を含む前記一体物(114)の前記第1の層(116)を生成することが、エピタキシャル成長から複数の伸長粒(128−132)が生じるように、前記第1の層(116)を堆積することを含む、請求項1から3の何れか一項に記載の方法。
- 前記第1の配列の構造を有した前記第1の複数の粒子を含む前記一体物(114)の前記第1の層(116)を生成することが、前記第1の複数の粒子の前記伸長粒(128−132)が、前記材料の前記第1の層(116)に異方性を付与する柱状配向を有するように、前記第1の層(116)を堆積することを含む、請求項4に記載の方法。
- 前記一体物(114)の前記第1の層(116)に連結された前記第2の層(118)を生成することが、前記第2の配列の構造を有する前記第2の複数の粒子(136、138)が、前記第1の複数の粒子の前記複数の伸長粒(128−132)の粒子サイズよりも小さい粒子サイズをそれぞれ有するように、前記第2の層(118)を堆積することを含む、請求項4又は5に記載の方法。
- 前記一体物(114)の前記第1の層(116)を生成してから閾値期間が経過した後、前記第1の層(116)の少なくとも一部に外力を印加することが、前記第1の層(116)の前記材料が前記第1の層(116)の前記材料の再結晶温度未満に降温するのに必要な時間量に依存する所与の閾値期間の後、前記第1の層(116)の少なくとも一部に外力を印加することを含む、
請求項1から6の何れか一項に記載の方法。 - 前記一体物(114)の前記第1の層(116)に連結された前記第2の層(118)を生成することは、
前記第2の配列の構造を有する前記第2の複数の粒子(136,138)が、前記材料の前記第1の層(116)に等方性を付与するランダムな結晶方位と等軸粒子構造とを有するように、前記第2の層(118)を堆積することを含む、請求項1から7の何れか一項に記載の方法。 - 前記第1の層(116)の少なくとも一部に外力を印加することが、
ショットピーニング処理を用いて外力を印加することを含み、前記ショットピーニング処理は、前記材料の前記第1の層(116)に1組の物体を投射して、前記材料の前記第1の複数の粒子の前記第1の配列に前記一以上の変形を生じさせることを含む、請求項1から8の何れか一項に記載の方法。 - 前記第1の層(116)の少なくとも一部に外力を印加することが、
回転フラッパを用いて外力を印加することを含み、前記回転フラッパは、前記回転フラッパを前記第1の層(116)から閾値の距離内に配置し動かすと前記材料の前記第1の複数の粒子の前記第1の配列に前記一以上の変形を生じさせるように構成された、一以上のフラップを含む、請求項1から9の何れか一項に記載の方法。 - 前記第1の層(116)の少なくとも一部に外力を印加することが、
超音波ピーニングを用いて外力を印加することを含み、前記超音波ピーニングは、前記材料の前記第1の層(116)の一以上の部分に音波衝撃を投射して、前記材料の前記第1の複数の粒子の前記第1の配列に前記一以上の変形を生じさせることを含む、請求項1から10の何れか一項に記載の方法。 - 外力を印加することが、前記一以上の変形における再結晶化を励起する熱を前記材料の前記第1の層(116)に供給することを含む、請求項1から11の何れか一項に記載の方法。
- 前記一体物(114)の前記第1の層(116)に連結された前記第2の層(118)を生成することが、前記一体物(114)の前記第1の層(116)の前記材料に対応する材料を用いて前記第2の層(118)を生成することを含む、請求項1から12の何れか一項に記載の方法。
- 前記一体物(114)の前記第1の層(116)に連結された前記第2の層(118)を生成することが、前記一体物(114)の前記第1の層(116)の前記材料とは異なる第2の材料を用いて前記第2の層(118)を生成することを含む、請求項1から13の何れか一項に記載の方法。
- 前記第1の層(116)の少なくとも一部に外力を印加することが、
前記材料の前記第1の層(116)の上面に外力を印加して、前記材料の前記第1の複数の粒子の前記第1の配列の複数の位置で複数の変形を生じさせることを含み、
前記閾値期間は、前記第1の複数の粒子の少なくとも閾値部分が前記第2の複数の粒子(136,138)によって置き換えられるように前記第1の層(116)の前記材料が前記第2の複数の粒子(136,138)を再結晶化するのに必要な時間量に基づいている、請求項1から14の何れか一項に記載の方法。 - 前記一体物(114)の前記第1の層(116)に連結された前記第2の層(118)を生成してから第2の閾値期間が経過した後、前記第2の層(118)の少なくとも一部に外力を印加することと、
前記第2の層(118)に連結された第3の層(120)を生成することと
を更に含み、
前記第3の層(120)を生成することによって、前記第2の層(118)の材料に第3の複数の粒子を再結晶化させて、所与の複数の粒子のうち、前記第2の層(118)の前記材料の前記所与の複数の粒子の配列において前記外力の印加によって生じた一以上の変形の近傍にある一以上の粒子の組を置き換え、
前記第3の複数の粒子が、前記第2の複数の粒子(136,138)の前記第2の配列と同様の第3の配列の構造を有する、請求項1から15の何れか一項に記載の方法。 - 一以上の相互接続された構成要素を有する一体物(114)を含む器具(112)であって、前記一体物(114)が
第1の配列の構造を有する第1の複数の粒子を含む材料を用いて生成された第1の層(116)であって、前記材料が、前記第1の層(116)上に生成される後続の層に連結されて前記一体物(114)の一部を形成するように構成可能であり、前記第1の層(116)を生成してから閾値期間が経過した後、前記第1の層(116)の少なくとも一部に外力を印加して前記材料の前記第1の複数の粒子の前記第1の配列に一以上の変形を生じさせた、第1の層(116)と、
前記一体物(114)の前記第1の層(116)に連結された第2の層(118)であって、前記第2の層(118)の生成によって、前記第1の層(116)の前記材料に第2の複数の粒子(136,138)を再結晶化させて、前記第1の複数の粒子のうち、前記一以上の変形の近傍にある一以上の粒子の組を置き換え、前記第2の複数の粒子(136,138)が、前記第1の配列とは異なる第2の配列の構造を有する、第2の層(118)と
を含む、器具(112)。 - 前記第1の層(116)の少なくとも一部に前記外力を印加して前記材料の前記第1の複数の粒子の前記第1の配列に一以上の変形を生じさせることが、回転フラッパの使用を含み、前記回転フラッパは、前記回転フラッパを前記第1の層(116)から閾値の距離内に配置し動かすと前記材料の前記第1の複数の粒子の前記第1の配列に前記一以上の変形を生じさせる、一以上のフラップを含む、請求項17に記載の器具。
- 前記第1の層(116)の少なくとも一部に前記外力を印加して前記材料の前記第1の複数の粒子の前記第1の配列に一以上の変形を生じさせることが、超音波ピーニングの使用を含み、前記超音波ピーニングは、前記材料の前記第1の層(116)の一以上の部分に衝撃を投射して前記材料の前記第1の複数の粒子の前記第1の配列に前記一以上の変形を生じさせることを含む、請求項17又は18に記載の器具。
- 一以上の相互接続された構成要素を有する一体物(114)の第1の層(116)を生成すること(142)であって、前記第1の層(116)は、金属の前記第1の層(116)に異方性を付与する柱状配向を有した伸長粒(128−132)を含む前記金属を用いて生成され、前記金属は、前記第1の層(116)上に生成される後続の層に連結して前記一体物(114)の一部を形成するように構成可能である、第1の層(116)を生成すること(142)と、
前記一体物(114)の前記第1の層(116)を生成してから閾値期間が経過した後、前記第1の層(116)の少なくとも一部に外力を印加すること(144)であって、前記外力を印加することにより、前記金属の前記伸長粒(128−132)の前記柱状配向に一以上の変形を生じさせる、外力を印加すること(144)と、
前記一体物(114)の前記第1の層(116)に連結された第2の層(118)を生成すること(146)であって、前記第2の層(118)を生成することにより、前記第1の層(116)の前記金属に等軸粒子を再結晶化させて、前記第1の層(116)の前記金属の、前記一以上の変形の近傍にある前記伸長粒(128−132)のうち一以上を置き換え、前記等軸粒子は前記金属の前記第1の層(116)に等方性を付与する、第2の層(118)を生成すること(146)と
含む、方法(140)。
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