JP2021134428A - 分散強化材料を製造する方法 - Google Patents

Abstract

【課題】分散強化材料を製造する方法、より具体的にはナノサイズの分散質を中に有する分散強化材料を生産する方法を提供することである。【解決手段】分散強化材料を生産するための方法が提示される。この方法は、複数の第１の金属粒子を分散質形成粒子の懸濁液に曝して分散質形成粒子が付着する金属粒子を形成するステップを含む。分散質形成粒子をそこに有している金属粒子は、エネルギープロセスに通され、分散強化材料を形成する。さらに提供されるのは、金属ベースのマトリックス中にナノサイズの分散質を含む分散強化材料または金属コンポーネントを製造する方法である。【選択図】図１

Description

本主題は、一般的に、分散強化材料を生産する方法に関するものであり、より詳細には、本明細書の実施形態は、ナノサイズの分散質を中に有する分散強化材料を生産する方法に関するものである。

分散強化材料を生産するための一プロセスは、ボールミル粉砕プロセス（ｂａｌｌ ｍｉｌｌｉｎｇ ｐｒｏｃｅｓｓ）を使用して特定の金属粒子を他の粒子粉体と混合し、その後混合物を熱圧密して本体を形成することに基づく機械的合金化プロセスである。しかしながら、機械的合金化プロセスでは、粉砕および抽出の際に金属粒子に特定の汚染物質を混入させ、結果として得られる材料の構造的および化学的特性に影響を及ぼし得る。さらに、このようにして生産された金属粉体および粒子は、粉砕時に漂遊元素を拾い上げる可能性があり、最終材料中に望ましくない汚染物質を混入させる可能性がある。

それに加えて、説明されているボールミル粉砕プロセスなどの機械的合金化プロセスは、時間と費用がかかり得る。さらに、ボールミル粉砕された粉体の粉体品質は、大規模な粉体生産には信頼性と再現性に欠けることがある。

本明細書の実施形態は、分散強化材料を製造する方法に関係し、より詳細には、ナノサイズの分散質を中に有する分散強化材料を生産する方法に関係する。

一実施形態において提供されるのは、複数の第１の金属粒子を、粒子を分散質形成粒子の懸濁液に曝すステップを含む、分散強化材料を生産する方法である。第１の金属粒子および分散質形成粒子は、同じまたは異なる金属組成を備え得る。分散質形成粒子は、第１の金属粒子の表面に凝集し、それにより、分散質形成粒子が付着する複数の金属粒子を形成し得る。分散質形成粒子が付着する金属粒子は、エネルギープロセスに通され、分散強化材料を形成する。

さらに別の実施形態において提供されるのは、金属ベースのマトリックス（ｍｅｔａｌ−ｂａｓｅｄ ｍａｔｒｉｘ）中に分散されたナノサイズの分散質を含む分散強化金属コンポーネントを製造する方法である。この方法は、第１の金属粉体を、水などの好適な流体担体（ｆｌｕｉｄ ｃａｒｒｉｅｒ）と分散質形成粉体とを含有する懸濁液で被覆し、分散質形成粒子が付着する金属粉体を形成するステップを含む。第１の金属粉体および分散質形成粉体は、異なる金属組成を備え得る。第１の金属粉体は、分散質形成粒子の粒径よりも大きい平均粒径を有する粒子も含み得る。この方法は、電子ビーム溶融（ＥＢＭ）、直接選択的レーザー溶融（ＤＳＬＭ）、選択的レーザー溶融（ＳＬＭ）、直接金属レーザー溶融（ＤＭＬＭ）、または指向性エネルギー堆積（ＤＥＤ）を使用して、分散質形成粒子が付着している金属粉体からコンポーネントを生産するステップをさらに含む。

本発明の実施形態のこれらのおよび他の特徴および態様は、類似の文字は図面全体を通して類似の部分を表す添付図面を参照しつつ次の詳細な説明を読んだときに明らかになるであろう。

本明細書の実施形態による分散強化材料を作る例示的な方法のフローチャートである。 本明細書の実施形態による微細アルミナ粒子でコーティングされたニッケル粒子の拡大画像である。 本明細書の実施形態による微細アルミナ粒子でコーティングされた複数のニッケル粒子の拡大画像である。 本開示の実施形態による、分散強化ニッケル材料の透過電子画像である。 本開示の実施形態による、ナノサイズの分散質を中に有する分散強化ニッケル材料の透過電子画像である。 本開示の実施形態による、ナノサイズの分散質を中に有する分散強化ニッケル材料の透過電子画像である。

様々な実施形態で、加法的処理により分散強化材料を生産するための方法を開示する。このプロセスは、第１の金属組成を備える複数の第１の金属粒子を、第２の金属組成を備える分散質形成粒子の懸濁液に曝して、分散質形成粒子が付着する複数の金属粒子を形成するステップを含む。分散質形成粒子が付着する複数の金属粒子は、第１の金属組成を備える内部と、第２の金属組成の分散質形成粒子を含む外面部分とを有する。分散質形成粒子が付着する複数の金属粒子は、エネルギープロセスに通され、分散強化材料を形成することができる。特定の実施形態において、第１の金属組成は、任意の金属合金またはベース合金組成、たとえば、ニッケル合金、チタン合金、コバルト合金、亜鉛合金、アルミニウム合金、鉄合金、および／または銅合金を含み得る。いくつかの実施形態において、複数の第１の金属粒子は、約１０μｍから約１０００μｍである第１の平均粒径を有する。特定の実施形態において、第２の金属組成は、アルミニウム、イットリウム、セリウム、ランタン、マグネシウム、スズ、チタン、亜鉛、および／またはジルコニウムの任意の好適な窒化物、炭化物、および／または酸化物を含み得る。いくつかの実施形態において、分散質形成粒子は、約５ｎｍから約２５０ｎｍの第２の平均粒径を有する。特定の実施形態において、複数の第１の金属粒子は、分散質形成粒子の第２の平均粒径よりも大きい第１の平均粒径を有する。いくつかの実施形態において、懸濁液は、水である流体担体を含む。

いくつかの実施形態において、エネルギープロセスは、電子ビーム溶融（ＥＢＭ）、直接選択的レーザー溶融（ＤＳＬＭ）、選択的レーザー溶融（ＳＬＭ）、直接金属レーザー溶融（ＤＭＬＭ）、指向性エネルギー堆積（ＤＥＤ）、およびこれらの組合せを含む。エネルギープロセスにおいて、分散質形成粒子が付着する金属粒子は、第２の金属組成のナノサイズの分散質を含む分散強化材料を形成する。特定の実施形態において、分散強化材料は、第２の金属組成を備える分散質を体積比で約１％から約１０％ほど含む。

本開示の分散強化材料を形成する方法は、分散強化材料を形成するために機械的合金化を必要としない。有利には、本開示の方法により形成された分散強化材料は、機械的合金化によって形成されたものと比較してより汚染物質が少ないものとなり得る。さらに、本明細書の分散強化材料は、本明細書に開示されていない他の手段によって製造される他の材料と比較して少ない製造コストで製造され、短い時間で製造され得る。

図１は、本明細書の実施形態による金属ベースのマトリックス中に分散質のナノサイズの粒子を有する分散強化材料を作る例示的な方法（１００）のフローチャートを例示している。（１０２）において、この方法は、複数の第１の金属粒子を分散質形成粒子の懸濁液に曝すステップを含む。第１の金属粒子は、第１の金属組成を備える。第１の金属組成は、分散強化材料中で金属ベースのマトリックスとして使用するのに適している任意の金属組成または金属合金であってよい。特定の実施形態において、第１の金属組成は、鉄、クロム、ニッケル、アルミニウム、コバルト、モリブデン、マンガン、マグネシウム、ケイ素、銅、ニオブ、チタン、高融点金属、タンタル、ハフニウム、イットリウム、バナジウム、タングステン、ジルコニウム、およびこれらの組合せを含み得る。いくつかの実施形態において、第１の金属組成は、ステンレス鋼、鉄ベースの合金、アルミニウムベースの合金、チタンベースの合金、ニッケルベースの合金、またはこれらの組合せを含む合金構成マトリックスなどの、金属ベースのマトリックスを含み得る。

第１の金属粒子は、第１の平均粒径も有し得る。いくつかの実施形態において、第１の平均粒径は、金属粒子の平均直径サイズである。いくつかの実施形態において、第１の平均粒径は、約１０μｍから約１０００μｍであってよい。いくつかの実施形態において、第１の平均粒径は、約２０μｍから約８００μｍであってよい。いくつかの実施形態において、第１の平均粒径は、約３０μｍから約７００μｍであってよい。いくつかの実施形態において、第１の平均粒径は、約４０μｍから約６００μｍであってよい。いくつかの実施形態において、第１の平均粒径は、約５０μｍから約５００μｍであってよい。いくつかの実施形態において、第１の平均粒径は、約１００μｍから約４００μｍであってよい。いくつかの実施形態において、第１の平均粒径は、約２００μｍから約３００μｍであってよい。

分散質形成粒子は、第２の金属組成を備える。第２の金属組成は、分散強化材料の所望の特性および分散質材質に基づき選択され得る。たとえば、第２の金属組成は、任意の好適な金属酸化物、金属窒化物、金属炭化物、またはこれらの組合せを含み得る。いくつかの実施形態において、第２の金属組成は、金属ベースのマトリックス内の分散質として使用するのに適している任意の金属または金属合金であってよい。いくつかの実施形態において、第２の金属組成は、酸化アルミニウムなどの金属酸化物を含む。いくつかの実施形態において、第２の金属組成は、鉄、ニッケル、コバルト、モリブデン、マンガン、マグネシウム、ケイ素、銅、ニオブ、チタン、高融点金属、タンタル、ハフニウム、バナジウム、ホウ素、アルミニウム、イットリウム、アンチモン、バリウム、セリウム、インジウム、ランタン、マグネシウム、スズ、チタン、亜鉛、ジルコニウム、およびこれらの組合せを含み得る。いくつかの実施形態において、第２の金属組成は、鉄、ニッケル、コバルト、モリブデン、マンガン、マグネシウム、ケイ素、銅、ニオブ、チタン、高融点金属、タンタル、ハフニウム、バナジウム、ホウ素、アルミニウム、イットリウム、アンチモン、バリウム、セリウム、インジウム、ランタン、マグネシウム、スズ、チタン、亜鉛、ジルコニウム、およびこれらの組合せの任意の好適な酸化物、炭化物、または窒化物を含み得る。好適な酸化物は、限定はしないが、マグネシウム、アルミニウム、チタンの元素、イットリウム、ランタン、セリウム、ネオジムなどの希土類元素、ジルコニウム、および／またはハフニウムの元素の酸化物を含む。好適な炭化物は、限定はしないが、ホウ素、ケイ素、チタン、バナジウム、クロム、ジルコニウムの元素、ならびにニオブ、モリブデン、タンタル、タングステン、ジルコニウム、および／またはハフニウムなどの高融点金属元素の炭化物を含む。いくつかの実施形態において、第２の金属組成は、ステンレス鋼、鉄ベースの合金、アルミニウムベースの合金、チタンベースの合金、ニッケルベースの合金、またはこれらの組合せを含む合金構成マトリックスなどの、金属ベースのマトリックスを含み得る。

分散質形成粒子は、第２の平均粒径も有し得る。いくつかの実施形態において、第２の平均粒径は、分散質形成粒子の平均直径サイズである。いくつかの実施形態において、第２の平均粒径は、約５ｎｍから約２５０ｎｍであってよい。いくつかの実施形態において、第２の平均粒径は、約１０ｎｍから約２２５ｎｍであってよい。いくつかの実施形態において、第２の平均粒径は、約２０ｎｍから約２００ｎｍであってよい。いくつかの実施形態において、第２の平均粒径は、約４０ｎｍから約１７５ｎｍであってよい。いくつかの実施形態において、第２の平均粒径は、約７５ｎｍから約１５０ｎｍであってよい。いくつかの実施形態において、第２の平均粒径は、約９０ｎｍから約１５０ｎｍであってよい。したがって、特定の実施形態において、第１の金属粒子は、分散質形成粒子と比較してより広いまたは大きい平均粒径を有する。

いくつかの実施形態において、複数の第１の金属粒子を分散質形成粒子の懸濁液に曝すステップ（１０２）は、複数の第１の金属粒子を好適なレセプタクルに入れるステップと、分散質形成粒子の懸濁液をレセプタクル内の第１の金属粒子の上に注ぐステップとを含む。懸濁液は、任意の好適な流体担体を含んでいてもよい。いくつかの実施形態において、流体担体は水を含んでいてもよい。次いで、第１の金属粒子および分散質形成粒子は、流体担体を取り除くために任意の好適な蒸発プロセスに通され得る。好適な蒸発プロセスは、噴霧乾燥および／または真空乾燥などの、流体担体を取り除くための任意の好適な乾燥プロセスを含み得る。蒸発の際に、分散質形成粒子は、第１の金属粒子の表面に凝集し始める。流体担体が蒸発した後、第１の金属粒子の外面は、その上に分散質金属粒子の凝集体を含み得る。特定の実施形態において、分散質形成粒子または分散質形成粒子を含むサテライト粒子が、第１の金属粒子の各々の外面をコーティングし得る。いくつかの実施形態において、第１の金属粒子の外面上の分散質形成粒子のコーティングは、不均一であってもよい。たとえば、任意の特定の理論に拘束されることなく、第１の金属粒子および分散質形成粒子が互いに曝され合うと、分散質形成粒子は、その上に凝集体またはサテライト粒子を形成する第１の金属粒子の各々の外面に不均一に凝集し得る。実際、第１の金属粒子上への第２の金属組成の分散質形成粒子の凝集は、第１の金属粒子のうちの１つまたは複数の粒子の外面上に第２の金属組成物がより厚くまたはより大量に存在する特定の領域を生じさせ得る。（図２Ａを参照）。さらに、特定の第１の金属粒子が、実質的に第２の金属組成物が凝集していない領域または部分をそれらの外面上に含み得ることも考えられる。（図２Ａを参照）。したがって、いくつかの実施形態において、第２の金属組成の分散質形成粒子は、第１の金属粒子の各々の外面に不均一にコーティングするか、または凝集し得る。（図２Ａおよび図２Ｂを参照）。

いくつかの実施形態において、第１の複数の金属粒子を分散質形成粒子と組み合わせることで、分散質形成粒子が付着する複数の金属粒子を形成するものとしてよく、金属粒子は、第１の金属組成を備える内部と、第２の金属組成を備える外面部分とを有する。

この方法（１００）は、分散質形成粒子が付着する複数の金属粒子をエネルギープロセスに通して、分散強化材料を形成する（１０４）ステップを含む。分散強化材料を形成するために使用されるエネルギープロセスは、限定はしないが、電子ビーム溶融（ＥＢＭ）、直接選択的レーザー溶融（ＤＳＬＭ）、選択的レーザー溶融（ＳＬＭ）、直接金属レーザー溶融（ＤＭＬＭ）、指向性エネルギー堆積（ＤＥＤ）、およびこれらの組合せを含む当技術分野で知られている任意のプロセスであってよい。エネルギープロセスパラメータは、金属ベースのマトリックス内の分散質のサイズおよび分布を制御するように選択され得る。いくつかの実施形態において、ナノサイズの分散質は、エネルギープロセスにおいて分散強化材料内にｉｎ ｓｉｔｕで形成される。

いくつかの実施形態において、エネルギープロセスは、レーザーまたは電子ビームなどのエネルギー源を利用してもよい。レーザーまたは電子ビームのプロセスパラメータは、金属ベースのマトリックス内のナノサイズの分散質のｉｎ−ｓｉｔｕ均一形成を促進するように設定され得る。これらのパラメータの非限定的な例は、限定はしないが、レーザーもしくは電子ビームのエネルギー出力、ハッチ間隔、堆積層の厚さ、レーザーもしくは電子ビームの走査速度、保護シールドガスの流量、酸素の量、窒素の量、反応性元素の量もしくは濃度、走査戦略または走査パターン、および同様のもの、ならびにこれらの組合せを含み得る。これらのパラメータは、相互に依存しており、金属ベースのマトリックスおよび反応性元素の性質に基づき変化し得ることは理解され得る。

レーザーまたは電子ビームプロセスは、金属溶融時に加熱および冷却速度が極めて速い。レーザーまたは電子溶融によるこの高速凝固プロセスは、加法的製造時のナノサイズの分散質の形成を円滑にする。加法的製造プロセスの加熱／冷却速度は、レーザーまたは電子ビームのエネルギー出力、ハッチの間隔、堆積層の厚さ、走査速度、シールドガスの流量、走査戦略／パターン、層の厚さ、および同様のものの組合せによって制御される。レーザーまたは電子ビームの出力、走査速度は、レーザーまたは電子ビーム粉体床加法的製造プロセスの他のパラメータと組み合わせて制御され、それによって、ナノサイズの分散質の所望のサイズ、体積密度、および分布が得られるものとしてよい。

分散形成粒子が付着する金属粒子をエネルギープロセスに曝すと、金属ベースのマトリックス内に第２の金属組成の分散質を有する第１の金属材料を含む金属ベースのマトリックスを有する材料またはコンポーネントが生成される。いくつかの実施形態において、第２の金属組成の分散質は、ナノサイズである。特定の実施形態において、分散強化材料中に存在するナノサイズの分散質の平均サイズは、約０．５ナノメートルから約５００ナノメートルの範囲にある。ナノサイズの分散質の形状は、金属ベースのマトリックスの界面エネルギーに関する分散質の界面エネルギーに依存する。ナノサイズの分散質は、球形の形状をとり得る。（図３Ａ〜図３Ｃを参照）。しかしながら、ナノサイズの分散質の他の形状も、本明細書の範囲内で企図される。特定の実施形態において、分散強化材料中のナノサイズの分散質の体積画分は、約１パーセントから約１０パーセントの範囲にある。

さらに、レーザー粉体床プロセスなどの、エネルギープロセスにおいて形成されたナノサイズの分散質は、結果として得られる分散強化材料の機械的特性を増強し得る。特定の実施形態において、本明細書において提示されている方法により形成された分散質を含む分散強化材料は、増強高温機械的特性を示し得る。

第２の金属組成のナノサイズの分散質は、金属ベースのマトリックス中に高密度で均一に分布し得る。金属ベースのマトリックス内のナノサイズの沈殿物の均一な分布は、限定はしないが、降伏強さ、引っ張り強さ、耐食性、亀裂抵抗、クリープ抵抗、高温機械的特性、増強照射損傷許容性、およびこれらの組合せなどの、分散強化材料および結果として得られるコンポーネントの増強材料特性をもたらす。いくつかの実施形態において、金属分散質を含む本明細書において開示されている分散強化材料は、発電用途、航空宇宙用途、自動車用途、医療分野、および同様の分野で使用され得る。

特定の実施形態において、レーザーまたは電子ビーム加法的製造の溶融および凝固プロセス中などのエネルギープロセス中に、ナノサイズの酸化物分散質は、金属粒子の表面に存在する酸素と、金属粒子中に存在する反応性元素との間の反応によってｉｎ−ｓｉｔｕで形成され得る。レーザーまたは電子ビームプロセスパラメータは、ナノサイズの酸化物分散質のサイズおよび分布を制御するように選択することができる。

いくつかの実施形態において、本明細書の方法は、分散強化材料を１つまたは複数の形成後熱処理に通し、金属の結晶粒微細構造を最適化し、その中の分散質の安定性、サイズ、分布、および密度を制御し、安定した、ナノスケールの、均一に分布したナノサイズの分散質を生成するステップを含む。特定の実施形態において、ナノサイズの金属または酸化物の分散質は、金属ベースのマトリックス中で粒内、粒間、またはその両方で分布している。いくつかの実施形態において、１つまたは複数の熱処理は、全コンポーネント炉熱処理、局所熱処理（すなわち、表面加熱）、レーザー加熱、電子ビーム加熱、および同様のものを含み得る。いくつかの実施形態において、本明細書の方法は、分散強化材料を指向性再結晶プロセスに曝すステップを含み得る。

所望の方式によるナノサイズの分散質の形成は、反応性元素の濃度、酸素の量、窒素の量、炭素の量、レーザープロセスパラメータ、電子ビームパラメータ、熱処理後パラメータ、またはこれらの組合せなどの、第１の金属粒子および分散質形成粒子の化学的性質に依存し得ることに留意されたい。

分散強化材料を生産するために使用され得る従来の機械的ボールミル粉砕プロセスとは対照的に、本明細書では、分散強化材料およびそのような材料を使用したコンポーネントを作るために加法的製造を使用する。有利には、本明細書の分散強化材料を形成する方法は、時間効率およびコスト生産性の高い方式で実装され得る。たとえば、本明細書の分散強化材料の加法的製造は、ボールミル粉砕および他の類似の時間のかかるプロセスを含む既存のプロセスで必要な製造時間と比較してより短い製造時間で達成することを可能にする。本明細書は、第１の金属粒子に分散質形成粒子を凝集させるために機械的ボールミル粉砕を必要としない第１の複数の金属粒子および第２の複数の分散質形成粒子から分散強化材料を作る奏功する方法を提供する。本明細書の方法により、粒子の機械的合金化が不要になる。それに加えて、本明細書において開示されている方法は、所望の分散質を形成するために特別な粉体組成物を配合しなくて済むようにする。本明細書において提供されているように、本明細書において提供される方法の例示的な実施形態により第１の粉体を分散質形成粒子でコーティングすることによって、金属含有粉体などの任意の粉体は、開示されている分散質形成粒子でコーティングし、加法的製造を使用してこの組合せを強固にすることによって分散質強化粉体にすることができる。

実施例１は、本開示による分散強化材料を形成することを例示している。本明細書において提供される実施例１は、本開示による方法の非限定的な例示的実施形態を示している。

合金Ｒｅｎｅ ６５に対応する組成の一定量の粉体が、Ｎｙａｃｏｌ Ｎａｎｏ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ Ｉｎｃ．からのＮｙａｃｏｌ Ａｌ２０と混合された。Ｎｙａｃｏｌ Ａｌ２０は、６０〜９０ｎｍのサイズの（ＡｌＯ（ＯＨ））、またはＡｌ_２Ｏ_３・Ｈ_２Ｏの粒子の水担体中の２０ｗｔ％混合物である。混合は、ビーカーの中で行われ、これはＮｙａｃｏｌ Ａｌ２０を金属粉体中に注ぎ込み、その後水が蒸発する間に撹拌することからなるものであった。その結果得られた粉体が、図２Ａおよび図２Ｂに示されている。図示されているように、微細アルミナ粒子は、塊となってニッケル粉体に付着している。

結果として得られたコーティング済み粉体がＣｏｎｃｅｐｔ Ｌａｓｅｒ ＭＬａｂの粉体床３Ｄプリンティングマシンに入れられ、小試験片が生産された。透過電子顕微鏡（ＴＥＭ）試験片が、集束イオンビーム（ＦＩＢ）ミリングによって、小さな作られたままのＤＭＬＭ試験片から作製された。分散強化材料のその結果得られたＴＥＭ像が、図３Ａ、図３Ｂ、および図３Ｃに示されている。

図３Ｂおよび図３Ｃに示されているように、分散強化材料中のアルミニウム（Ａｌ）および酸化物（Ｏ）の濃度の対応関係は、図２Ａおよび図２Ｂに示されている粒子がアルミニウムおよび酸素を含むことを示している。さらに、その結果得られた材料中のアルミニウムおよび酸化物の分散質のサイズは約５０〜１００ｎｍであり、これは元のＮｙａｃｏｌ Ａｌ２０材料中の粒子の粒径とよく一致している。

溶液からの沈殿によって粒子の体積画分が増加したかどうかを確認するために、熱処理実験が行われた。この熱処理は、粒子の体積画分の増加を示さず、したがって粒子はＤＭＬＭプロセスにおいて形成されたことが示された。

本発明の特定の特徴のみが図示され説明されているが、当業者であれば多くの修正形態および変更形態を思いつくであろう。したがって、付属の請求項は、本発明の範囲内に収まるようなすべての修正形態および／または変更形態を対象とすることが意図されていると理解されるであろう。

本発明のさらなる態様は、次の項の主題によって提供される。

［項１］分散強化材料を生産するための方法であって、第１の金属組成を備える複数の第１の金属粒子を、第２の金属組成を備える分散質形成粒子の懸濁液に曝して、分散質形成粒子が付着する複数の金属粒子を形成するステップであって、分散質形成粒子が付着する複数の金属粒子は第１の金属組成を備える内部と、第２の金属組成を備える外面部分とを有する、ステップと、分散質形成粒子が付着する複数の金属粒子をエネルギープロセスに通して分散強化材料を形成するステップとを含む方法。

［項２］第１の金属組成は、ニッケル、チタン、コバルト、亜鉛、銅、ニオブ、タンタル、タングステン、モリブデン、およびイットリウムからなる群から選択される少なくとも１つの金属を含む、任意の前項に記載の方法。

［項３］複数の第１の金属粒子は、約１０μｍから約１０００μｍまでの第１の平均粒径を備える、任意の前項に記載の方法。

［項４］分散質形成粒子は、約５ｎｍから約２５０ｎｍまでの第２の平均粒径を備える、任意の前項に記載の方法。

［項５］複数の第１の金属粒子は第１の平均粒径を備え、分散質形成粒子は第２の平均粒径を備え、第１の平均粒径は第２の平均粒径よりも大きい、任意の前項に記載の方法。

［項６］第２の金属組成は、金属酸化物、金属窒化物、金属炭化物、およびこれらの組合せを含む、任意の前項に記載の方法。

［項７］エネルギープロセスは、電子ビーム溶融（ＥＢＭ）、直接選択的レーザー溶融（ＤＳＬＭ）、選択的レーザー溶融（ＳＬＭ）、直接金属レーザー溶融（ＤＭＬＭ）、指向性エネルギー堆積（ＤＥＤ）、およびこれらの組合せを含む、任意の前項に記載の方法。

［項８］分散質形成粒子が付着する複数の金属粒子を乾燥プロセスに通すステップをさらに含む、任意の前項に記載の方法。

［項９］懸濁液は、少なくとも１つの流体担体を含み、少なくとも１つの流体担体は水を含む、任意の前項に記載の方法。

［項１０］分散強化材料は、約１％体積から約１０％体積の第２の金属組成を備える、任意の前項に記載の方法。

［項１１］複数の第１の金属粒子を分散質形成粒子の懸濁液に曝すステップは、複数の第１の金属粒子をレセプタクルに入れるステップと、分散質形成粒子の懸濁液をレセプタクル内の複数の第１の金属粒子の上に注ぐステップであって、懸濁液は流体担体を含む、ステップと、第１の金属粒子および分散質形成粒子の懸濁液を蒸発プロセスに曝して、分散質形成粒子が付着する複数の金属粒子を形成するステップとを含む、任意の前項に記載の方法。

［項１２］蒸発プロセスは、複数の第１の金属粒子および分散質形成粒子の懸濁液を乾燥させることによって流体担体を蒸発させて流体担体を取り除くことを含む、任意の前項に記載の方法。

［項１３］蒸発プロセスは、複数の第１の金属粒子および分散質形成粒子の懸濁液を噴霧乾燥プロセスに通して流体担体を取り除くステップを含む、任意の前項に記載の方法。

［項１４］蒸発プロセスは、複数の第１の金属粒子および分散質形成粒子の懸濁液を真空乾燥プロセスに通して流体担体を取り除くステップを含む、任意の前項に記載の方法。

［項１５］分散強化材料は、第１の金属組成の金属ベースのマトリックス内の第２の金属組成の分散質を含む、任意の前項に記載の方法。

［項１６］分散強化材料を指向性再結晶プロセスに曝すステップをさらに含む、任意の前項に記載の方法。

［項１７］金属ベースのマトリックス中に分散されたナノサイズの分散質を含む分散強化金属コンポーネントを製造する方法であって、第１の複数の粒子を含む第１の金属粉体を、第２の複数の粒子を含む分散質形成粉体の懸濁液で被覆して、第２の複数の粒子が付着する第１の複数の粒子を含む第３の金属粉体を形成するステップであって、第１の複数の粒子は第１の金属組成および第１の平均粒径を備え、分散質形成粉体は流体担体中に懸濁され、第２の複数の粒子は第２の金属組成および第２の平均粒径を備える、ステップと、電子ビーム溶融（ＥＢＭ）、直接選択的レーザー溶融（ＤＳＬＭ）、選択的レーザー溶融（ＳＬＭ）、直接金属レーザー溶融（ＤＭＬＭ）、または指向性エネルギー堆積（ＤＥＤ）を使用して第３の金属粉体からコンポーネントを生産するステップとを含む方法。

［項１８］第１の平均粒径は第２の平均粒径よりも大きい、任意の前項に記載の方法。

［項１９］コンポーネントは、第１の金属組成の金属ベースのマトリックス内の第２の金属組成のナノサイズの分散質を含む、任意の前項に記載の方法。

Claims (15)

1. 分散強化材料を生産するための方法であって、
   第１の金属組成を備える複数の第１の金属粒子を、第２の金属組成を備える分散質形成粒子の懸濁液に曝して、前記分散質形成粒子が付着する複数の金属粒子を形成するステップであって、前記分散質形成粒子が付着する前記複数の金属粒子は前記第１の金属組成を備える内部と、前記第２の金属組成を備える外面部分とを有する、ステップと、
   前記分散質形成粒子が付着する前記複数の金属粒子をエネルギープロセスに通して分散強化材料を形成するステップとを含む方法。
2. 前記第１の金属組成は、ニッケル、チタン、コバルト、亜鉛、銅、ニオブ、タンタル、タングステン、モリブデン、およびイットリウムからなる群から選択される少なくとも１つの金属を含む請求項１に記載の方法。
3. 前記複数の第１の金属粒子は、約１０μｍから約１０００μｍまでの第１の平均粒径を備える請求項１または２に記載の方法。
4. 前記分散質形成粒子は、約５ｎｍから約２５０ｎｍまでの第２の平均粒径を備える請求項１から３のいずれか一項に記載の方法。
5. 前記複数の第１の金属粒子は第１の平均粒径を備え、前記分散質形成粒子は第２の平均粒径を備え、前記第１の平均粒径は前記第２の平均粒径よりも大きい請求項１から４のいずれか一項に記載の方法。
6. 前記第２の金属組成は、金属酸化物、金属窒化物、金属炭化物、およびこれらの組合せを含む請求項１から５のいずれか一項に記載の方法。
7. 前記エネルギープロセスは、電子ビーム溶融（ＥＢＭ）、直接選択的レーザー溶融（ＤＳＬＭ）、選択的レーザー溶融（ＳＬＭ）、直接金属レーザー溶融（ＤＭＬＭ）、指向性エネルギー堆積（ＤＥＤ）、およびこれらの組合せを含む請求項１から６のいずれか一項に記載の方法。
8. 前記分散質形成粒子が付着する前記複数の金属粒子を乾燥プロセスに通すステップをさらに含む請求項１から７のいずれか一項に記載の方法。
9. 前記懸濁液は、少なくとも１つの流体担体を含み、前記少なくとも１つの流体担体は、水を含む請求項１から８のいずれか一項に記載の方法。
10. 前記分散強化材料は、約１％体積から約１０％体積の前記第２の金属組成を備える請求項１から９のいずれか一項に記載の方法。
11. 前記複数の第１の金属粒子を分散質形成粒子の前記懸濁液に曝すステップは、前記複数の第１の金属粒子をレセプタクルに入れるステップと、分散質形成粒子の前記懸濁液を前記レセプタクル内の前記複数の第１の金属粒子の上に注ぐステップであって、前記懸濁液は流体担体を含む、ステップと、前記第１の金属粒子および分散質形成粒子の前記懸濁液を蒸発プロセスに曝して、前記分散質形成粒子が付着する前記複数の金属粒子を形成するステップとを含む請求項１から１０のいずれか一項に記載の方法。
12. 前記蒸発プロセスは、前記複数の第１の金属粒子および分散質形成粒子の前記懸濁液を乾燥させることによって前記流体担体を蒸発させて前記流体担体を取り除くステップを含む請求項１１に記載の方法。
13. 前記蒸発プロセスは、前記複数の第１の金属粒子および分散質形成粒子の前記懸濁液を噴霧乾燥プロセスに通して前記流体担体を取り除くステップを含む請求項１１に記載の方法。
14. 前記蒸発プロセスは、前記複数の第１の金属粒子および分散質形成粒子の前記懸濁液を真空乾燥プロセスに通して前記流体担体を取り除くステップを含む請求項１１に記載の方法。
15. 前記分散強化材料は、前記第１の金属組成の金属ベースのマトリックス内の前記第２の金属組成の分散質を含む請求項１から１４のいずれか一項に記載の方法。

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