JP2021155807A - 耐酸化合金及び耐酸化合金の製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】耐酸化性を有する耐酸化合金を提供する。【解決手段】耐酸化合金３００の製造方法１は、金属粉末を圧縮成形した第１成形材１００を生成することと、金属粉末と異なる合金粉末で覆われた第１成形材１００を圧縮成形することとを含む。また、合金粉末の主成分の耐酸化性は、金属粉末の主成分の耐酸化性より高い。第１成形材１００を生成することが金属粉末を融解することなく金属粉末を圧縮成形することを含んでもよい。第１成形材１００を圧縮成形することは、合金粉末を融解することなく合金粉末を圧縮成形して第２成形材２００を生成することと、第２成形材２００を焼結することとを含んでもよい。【選択図】図１
Description
本発明は、耐酸化合金及び耐酸化合金の製造方法に関するものである。
耐酸化性の高い合金の研究がなされている。例えば、特許文献１には、モリブデンまたはモリブデン合金のホウケイ化物を添加して、耐酸化性を有するモリブデン合金を製造する方法が開示されている。
特許文献２には、プラズマ溶射法を用いてモリブデン‐シリコン‐ボロン（Ｍｏ−Ｓｉ−Ｂ）系合金でコーティングを行う技術が開示されている。
特許文献３には、スパッタリングを用いてモリブデン‐シリコン‐ボロン（Ｍｏ−Ｓｉ−Ｂ）系合金でコーティングを行う技術が開示されている。
上記の状況に鑑み、耐酸化性を有する耐酸化合金を提供することを目的の１つとする。他の目的については、以下の記載及び実施の形態の説明から理解することができる。
以下に、発明を実施するための形態で使用される番号・符号を用いて、課題を解決するための手段を説明する。これらの番号・符号は、特許請求の範囲の記載と発明を実施するための形態との対応関係の一例を示すために、参考として、括弧付きで付加されたものである。よって、括弧付きの記載により、特許請求の範囲は、限定的に解釈されるべきではない。
上記目的を達成するための一実施の形態による耐酸化合金の製造方法は、金属粉末を圧縮成形した第１成形材（１００）を生成すること（Ｓ１００）と、金属粉末と異なる合金粉末で覆われた第１成形材（１００）を圧縮成形すること（Ｓ２００）とを含む。また、合金粉末の主成分の耐酸化性は、金属粉末の主成分の耐酸化性より高い。
上記目的を達成するための一実施の形態による耐酸化合金は、第１金属を主成分とする内部構造（３１０）と、第１金属の化合物を形成する元素を含み、内部構造を覆う外部構造（３２０）とを備える。外部構造（３２０）において、第１金属の化合物を形成する元素の、外部構造（３２０）の厚さ方向における分布は均一である。外部構造（３２０）における第１金属の化合物の割合は、内部構造（３１０）における第１金属の化合物の割合と異なる。外部構造（３２０）は、アスペクト比が１．３以下の複数の孔（３２２）を有する。
上記の形態によれば、耐酸化性を有する耐酸化合金を製造することができる。
（実施の形態１）
図１に示す製造方法１により、安価に耐酸化合金を製造することができる。ステップＳ１００において、金属粉末を圧縮成形した第１成形材１００が生成される。金属粉末の主成分は、任意の金属、例えば、モリブデン（Ｍｏ）、ニオブ（Ｎｂ）、タングステン（Ｗ）、金属‐シリコン系合金、金属‐ボロン系合金などを含む。金属‐シリコン系合金の金属と、金属‐ボロン系合金の金属はモリブデン（Ｍｏ）、ニオブ（Ｎｂ）、タングステン（Ｗ）などを含んでもよい。金属‐シリコン‐ボロン系合金は、金属‐シリコン系合金と金属‐ボロン系合金の両方に含まれてもよい。金属‐シリコン系合金は、例えばＭｏ５Ｓｉ３、Ｍｏ３Ｓｉなどを含み、金属‐ボロン系合金は、例えばＭｏＢ、Ｍｏ２Ｂなどを含む。金属‐シリコン‐ボロン系合金はＭｏ５ＳｉＢ２などを含んでもよい。ここで、粉末の主成分は、粉末を構成する割合、例えば質量パーセントが最も大きい材料を含んでもよい。
図１に示す製造方法１により、安価に耐酸化合金を製造することができる。ステップＳ１００において、金属粉末を圧縮成形した第１成形材１００が生成される。金属粉末の主成分は、任意の金属、例えば、モリブデン（Ｍｏ）、ニオブ（Ｎｂ）、タングステン（Ｗ）、金属‐シリコン系合金、金属‐ボロン系合金などを含む。金属‐シリコン系合金の金属と、金属‐ボロン系合金の金属はモリブデン（Ｍｏ）、ニオブ（Ｎｂ）、タングステン（Ｗ）などを含んでもよい。金属‐シリコン‐ボロン系合金は、金属‐シリコン系合金と金属‐ボロン系合金の両方に含まれてもよい。金属‐シリコン系合金は、例えばＭｏ５Ｓｉ３、Ｍｏ３Ｓｉなどを含み、金属‐ボロン系合金は、例えばＭｏＢ、Ｍｏ２Ｂなどを含む。金属‐シリコン‐ボロン系合金はＭｏ５ＳｉＢ２などを含んでもよい。ここで、粉末の主成分は、粉末を構成する割合、例えば質量パーセントが最も大きい材料を含んでもよい。
第１成形材１００は、金属粉末を溶解することなく圧縮成形することで生成されてもよい。例えば、第１成形材１００は、冷間等方圧加圧法（Cold Isostatic Pressing；ＣＩＰ）を用いて形成されてもよい。また、第１成形材１００は、一方向、例えば上下方向に金型で圧縮成形を行う金型成形を用いて形成されてもよい。これにより、第１成形材１００は焼結されていない未焼結体として成形され得る。
ステップＳ２００において、合金粉末で覆われた第１成形材１００を圧縮成形することで、耐酸化合金３００が生成される。合金粉末は第１成形材１００に含まれる金属粉末と異なる。合金粉末の主成分は、耐酸化性を有する合金、例えば金属‐シリコン‐ボロン系合金を含む。金属‐シリコン‐ボロン系合金の金属はモリブデン（Ｍｏ）、ニオブ（Ｎｂ）、タングステン（Ｗ）などを含んでもよく、金属‐シリコン‐ボロン系合金はＭｏ５ＳｉＢ２、Ｍｏ５Ｓｉ３、Ｍｏ３Ｓｉ、ＭｏＢ、Ｍｏ２Ｂなども含んでもよい。合金粉末の主成分は、第１成形材１００に含まれる金属粉末の主成分より耐酸化性が高くてもよい。
耐酸化性は、所望の温度（例えば１０９５℃）の空間に、所望の時間（例えば２時間）だけ物質を置いたときに、生成された酸化物の表面からの厚さ、または減肉の厚さ、例えば表面の昇華により母材の厚さが減少した量により表されてもよい。耐酸化性は、酸化物の厚さまたは減肉の厚さが薄いほど高い。
ステップＳ２００において、図２に示すように、合金粉末を融解することなく圧縮成形して第２成形材２００が生成されてもよい。例えば、第１成形材１００は、合金粉末で覆われる。合金粉末で覆われた第１成形材１００は圧縮成形され、第２成形材２００が生成される。第２成形材２００は、第１成形材１００を覆い、合金粉末で形成された外部層２１０を有する。例えば、第１成形材１００の周囲すべてが合金粉末で覆われてもよい。第２成形材２００は、冷間等方圧加圧法または金型成形を用いて、合金粉末で覆われた第１成形材１００から生成されてもよい。なお、ステップＳ２００の圧縮成形で使用する型は、ステップＳ１００の圧縮成形で使用した型と異なってもよい。
耐酸化合金３００は、第２成形材２００を焼結することで生成されてもよい。第２成形材２００は、任意の方法、例えば放電プラズマ焼結（Spark Plasma Sintering；ＳＰＳ）、ミリ波焼結などにより焼結されてもよい。例えば、第２成形材２００は還元雰囲気、例えば水素中で焼結してもよい。
第２成形材２００は、例えば圧縮成形で使用した型から外されて焼結される。第２成形材２００は、圧縮成形で使用した型から外され、敷板治具の上に置かれる。敷板治具は、合金粉末の主成分に応じた金属で形成されている。例えば、合金粉末の主成分がモリブデン系化合物のとき、敷板治具はモリブデン又はモリブデン系化合物で形成されている。また、第２成形材２００の形状に応じて、支持治具が配置される。支持治具は、焼結中における第２成形材２００の変形、例えば重力による変形を抑制する。
耐酸化合金３００は、図３に示すように、内部構造３１０と外部構造３２０とを備える。内部構造３１０は、第１成形材１００に含まれる金属粉末の成分に応じた成分を有する。例えば、内部構造３１０の主成分は、第１成形材１００に含まれる金属粉末の成分と同じである。また、外部構造３２０も、第１成形材１００を覆った合金粉末の成分に応じた成分を有する。例えば、外部構造３２０の主成分は、第１成形材１００を覆った合金粉末の成分と同じである。
耐酸化合金３００の表面は高い耐酸化性を有する。耐酸化合金３００の表面は外部構造で形成されている。外部構造３２０の主成分は、合金粉末の主成分である耐酸化性を有する合金を含む。このため、耐酸化合金３００は高い耐酸化性を有する。また、金属粉末の主成分が延性を有することで、耐酸化合金３００は延性も有し得る。ここで合金の主成分、例えば外部構造３２０の主成分は、合金を占める割合、例えば質量パーセントが最も大きい材料を含んでもよく、割合が大きい方から５つの材料を含んでもよい。
このように、一度の焼結で耐酸化合金３００は製造され得るため、製造コストを低減することができる。コーティングにより耐酸化合金を製造するとき、コーティングを行う前に表面の洗浄が行われる。コーティングの処理と、洗浄処理とが行われるため、製造方法１よりも製造コストが高くなる。洗浄処理には、内部構造を合金粉末で覆う際の表面処理工程、例えば表面変性層の除去が含まれ得る。製造方法１では、この洗浄処理を省略することができる。また、製品形状に類似するニアネット形状を有する耐酸化合金３００を製造することができるため、さらに製造コストを低減することができる。
ステップＳ２００において、合金粉末の主成分に含まれる元素の分布が均一になるように、第１成形材１００を覆ってもよい。この場合、この方法で製造される耐酸化合金３００の外部構造３２０において、外部構造３２０の主成分に含まれる元素の分布は均一になり得る。例えば、表面からの距離に応じて変化せず、外部構造３２０の主成分に含まれる元素の、外部構造３２０の厚さ方向における分布は均一になり得る。内部構造３１０においても同様に、内部構造３１０の主成分に含まれる元素は均一に分布され得る。
さらに、図４に示すように、合金粉末を圧縮成形し焼結するため、外部構造３２０は略球状、例えばアスペクト比が１．３以下の複数の孔３２２を有し得る。例えば、孔３２２のうち、８０％以上の孔３２２は１．３以下のアスペクト比を有する。内部構造３１０も略球状、例えばアスペクト比が１．３以下の複数の孔３１２を有し得る。例えば、孔３１２のうち、８０％以上の孔３１２が１．３以下のアスペクト比を有する。また、外部構造３２０の密度が９０％以上でもよい。内部構造３１０の密度が９０％以上でもよい。
このような構造により、この方法で製造された耐酸化合金３００は、コーティング処理を用いて製造された合金と区別され得る。ここで、分布が均一とは、元素の割合が１０％以上変動しないことを表してもよい。
元素の割合は、電子線マイクロアナライザ（Electron Probe Micro Analyzer；ＥＰＭＡ）を用いて測定してもよい。例えば、内部構造３１０または外部構造３２０の複数の断面において、電子線マイクロアナライザを用いて元素成分が測定される。これにより、元素成分の分布が測定され得る。孔３１２、３２２の形状、例えばアスペクト比は、内部構造３１０または外部構造３２０の断面を撮像することで測定することができる。
合金粉末の主成分は、金属粉末の主成分の化合物を含んでもよい。この場合、外部構造３２０の主成分となる金属が、内部構造３１０の主成分となる金属と同じになり得る。このため、外部構造３２０と内部構造３１０との結合力が高くなる。
ステップＳ２００において、圧縮成形と焼結とが同時に行われてもよい。例えば、合金粉末で覆われた第１成形材１００を、熱間等方圧加熱法（Hot Isostatic Pressing；ＨＩＰ）により、圧縮成形して、耐酸化合金３００が生成されてもよい。
（実施の形態２）
ステップＳ２００において、図５に示す方法が実行されてもよい。ステップＳ２１０において、合金粉末を圧縮成形したピース材２２０が生成される。ピース材２２０は、図６に示すように、第１成形材１００に接触し得る複数の接触面２２５を有し、第１成形材１００の角、例えば第１成形材１００が直方体のとき頂点に配置できるように構成されている。ピース材２２０の厚さＬ１は、外部層２１０の厚さより薄くてもよい。例えば、ピース材２２０の厚さＬ１は、外部層２１０の厚さの９０％以下でもよく、外部層２１０の厚さの８０％以下でもよい。
ステップＳ２００において、図５に示す方法が実行されてもよい。ステップＳ２１０において、合金粉末を圧縮成形したピース材２２０が生成される。ピース材２２０は、図６に示すように、第１成形材１００に接触し得る複数の接触面２２５を有し、第１成形材１００の角、例えば第１成形材１００が直方体のとき頂点に配置できるように構成されている。ピース材２２０の厚さＬ１は、外部層２１０の厚さより薄くてもよい。例えば、ピース材２２０の厚さＬ１は、外部層２１０の厚さの９０％以下でもよく、外部層２１０の厚さの８０％以下でもよい。
ピース材２２０は、合金粉末を溶解することなく圧縮成形することで生成されてもよい。例えば、ピース材２２０は、冷間等方圧加圧法（Cold Isostatic Pressing；ＣＩＰ）または金型成形を用いて形成されてもよい。
ステップＳ２２０において、図７に示すように、第１成形材１００がピース材２２０に支持されるように、ピース材２２０が配置される。例えば、ピース材２２０は、第１成形材１００の少なくとも一部の角に配置される。ピース材２２０は第１成形材１００の頂点に配置されてもよい。ピース材２２０は、図８に示すように、２つの平面または曲面の境界、例えば直方体における辺に沿って配置されてもよい。
ステップＳ２３０において、第１成形材１００を合金粉末で覆い、合金粉末で覆われた第１成形材１００を圧縮成形することで、耐酸化合金３００が生成される。第１成形材１００は、ピース材２２０に支持された状態で、合金粉末に覆われる。合金粉末で覆われた第１成形材１００が圧縮成形される。
ステップＳ２３０において、図９に示すように、合金粉末を融解することなく圧縮成形して第２成形材２００を生成してもよい、第１成形材１００は、合金粉末であるピース材２２０と外部層２１０とで覆われる。第２成形材２００は、冷間等方圧加圧法または金型成形を用いて生成されてもよい。耐酸化合金３００は、その後、第２成形材２００を任意の方法で焼結することで生成される。
このように、ピース材２２０を用いて、耐酸化合金３００は製造され得る。ピース材２２０を用いて第１成形材１００を支持することで、耐酸化合金３００の外部構造３２０は均一な厚さを有し得る。この製造方法は、耐酸化合金３００の内部構造３１０が耐酸化合金３００の表面に露出することを低減することができる。
ステップＳ２３０において、圧縮成形と焼結とが同時に行われてもよい。例えば、合金粉末で覆われた第１成形材１００は、熱間等方圧加熱法により、圧縮成形されてもよい。
（実施の形態３）
ステップＳ２００において、図１０に示す方法が実行されてもよい。ステップＳ２５０において、合金粉末で覆われた第１成形材１００を圧縮成形して、第２成形材２００が生成される。例えば、第１成形材１００は合金粉末で覆われる。合金粉末で覆われた第１成形材１００を圧縮成形することで、第２成形材２００が生成される。
ステップＳ２００において、図１０に示す方法が実行されてもよい。ステップＳ２５０において、合金粉末で覆われた第１成形材１００を圧縮成形して、第２成形材２００が生成される。例えば、第１成形材１００は合金粉末で覆われる。合金粉末で覆われた第１成形材１００を圧縮成形することで、第２成形材２００が生成される。
第２成形材２００は、合金粉末を融解することなく圧縮成形して生成されてもよい。例えば、第２成形材２００は、冷間等方圧加圧法または金型成形を用いて、合金粉末で覆われた第１成形材１００から生成されてもよい。
ステップＳ２６０において、酸化物粉末で覆われた第２成形材２００を圧縮成形して、耐酸化合金３００が生成される。例えば、第２成形材２００は酸化物粉末で覆われる。酸化物粉末は、例えば、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）、酸化イットリウム（Ｙ２Ｏ３）、酸化クロム（Ｃｒ２Ｏ３）、ジルコニア（ＺｒＯ２）、イットリア安定化ジルコニア（ＹＳＺ）、酸化マグネシウム（ＭｇＯ）、酸化ハフニウム（ＨｆＯ２）などの一部を含んでもよい。
ステップＳ２６０において、図１１に示すように、酸化物粉末を融解することなく圧縮成形して第３成形材２５０を生成してもよい、第１成形材１００は、合金粉末である外部層２１０で覆われる。第２成形材２００、例えば外部層２１０は、酸化物粉末で形成される酸化物層２６０で覆われる。第２成形材２００の周囲すべてが酸化物粉末で覆われてもよい。第３成形材２５０は、冷間等方圧加圧法または金型成形を用いて生成されてもよい。耐酸化合金３００は、その後、第３成形材２５０を任意の方法で焼結することで生成される。
製造された耐酸化合金３００は、図１２に示すように、内部構造３１０と、外部構造３２０と、表面層３３０とを備える。表面層３３０が酸化物で形成されているため、耐酸化合金３００は高い耐酸化性を有する。内部構造３１０と、外部構造３２０とは、図３に示す耐酸化合金３００と同様であるため、説明を省略する。また、一度の焼結で耐酸化合金３００を製造できるため、製造コストが抑制される。
ステップＳ２６０において、圧縮成形と焼結とが同時に行われてもよい。例えば、酸化物粉末で覆われた第２成形材２００は、熱間等方圧加熱法により、圧縮成形されてもよい。
（実施の形態４）
図５に示すステップＳ２３０において、図１０に示す処理が実行されてもよい。この場合、ステップＳ２５０において、ピース材２２０に支持された第１成形材１００を合金粉末で覆い、合成合金で覆われた第１成形材１００を圧縮成形して、第２成形材２００が生成される。その後の処理は、実施の形態３と同様のため、説明を省略する。
図５に示すステップＳ２３０において、図１０に示す処理が実行されてもよい。この場合、ステップＳ２５０において、ピース材２２０に支持された第１成形材１００を合金粉末で覆い、合成合金で覆われた第１成形材１００を圧縮成形して、第２成形材２００が生成される。その後の処理は、実施の形態３と同様のため、説明を省略する。
（実施の形態５）
図１０に示すステップＳ２６０において、図１３に示す処理が実行されてもよい。ステップＳ２６１において、図１４に示すように、酸化物粉末を圧縮成形した表面ピース材４２０が生成される。表面ピース材４２０は、第２成形材２００に接触し得る複数の接触面４２５を有し、第２成形材２００の角に配置できるように構成されている。表面ピース材４２０の厚さＬ２は、酸化物層２６０の厚さより薄くてもよい。例えば、表面ピース材４２０の厚さＬ２は、酸化物層２６０の厚さの９０％以下でもよく、酸化物層２６０の厚さの８０％以下でもよい。
図１０に示すステップＳ２６０において、図１３に示す処理が実行されてもよい。ステップＳ２６１において、図１４に示すように、酸化物粉末を圧縮成形した表面ピース材４２０が生成される。表面ピース材４２０は、第２成形材２００に接触し得る複数の接触面４２５を有し、第２成形材２００の角に配置できるように構成されている。表面ピース材４２０の厚さＬ２は、酸化物層２６０の厚さより薄くてもよい。例えば、表面ピース材４２０の厚さＬ２は、酸化物層２６０の厚さの９０％以下でもよく、酸化物層２６０の厚さの８０％以下でもよい。
表面ピース材４２０は、酸化物粉末を溶解することなく圧縮成形することで生成されてもよい。例えば、表面ピース材４２０は、冷間等方圧加圧法（Cold Isostatic Pressing；ＣＩＰ）または金型成形を用いて形成されてもよい。
ステップＳ２６２において、図１５に示すように、第２成形材２００が表面ピース材４２０に支持されるように、表面ピース材４２０が配置される。例えば、表面ピース材４２０は、第２成形材２００の少なくとも一部の角に配置される。表面ピース材４２０は第２成形材２００の頂点に配置されてもよい。
ステップＳ２６３において、第２成形材２００を酸化物粉末で覆い、酸化物粉末で覆われた第２成形材２００を圧縮成形することで、耐酸化合金３００が生成される。第２成形材２００は、表面ピース材４２０に支持された状態で、酸化物粉末に覆われる。酸化物粉末で覆われた第２成形材２００が圧縮成形される。
ステップＳ２６３において、酸化物粉末を融解することなく圧縮成形して第３成形材２５０が生成されてもよい。第２成形材２００は、酸化物粉末である表面ピース材４２０と酸化物粉末とで覆われる。第３成形材２５０は、冷間等方圧加圧法または金型成形を用いて生成されてもよい。耐酸化合金３００は、その後、第３成形材２５０を任意の方法で焼結することで生成される。
このように、表面ピース材４２０を用いて、耐酸化合金３００は製造され得る。表面ピース材４２０を用いて第２成形材２００を支持することで、耐酸化合金３００の表面層３３０は均一な厚さを有し得る。この製造方法により、耐酸化合金３００の外部構造３２０と内部構造３１０とが耐酸化合金３００の表面に露出することを低減することができる。
ステップＳ２６３において、圧縮成形と焼結とが同時に行われてもよい。例えば、酸化物粉末で覆われた第２成形材２００は、熱間等方圧加熱法により、圧縮成形されてもよい。
（変形例）
耐酸化合金３００は、圧縮成形し得る任意の形状で製造し得る。例えば、円錐形の耐酸化合金３００が製造されてもよい。この場合、ピース材２２０は、図１６に示すように、第１成形材１００の角、例えば円錐の頂点と、底面と側面との境界に沿った位置とに配置されてもよい。
耐酸化合金３００は、圧縮成形し得る任意の形状で製造し得る。例えば、円錐形の耐酸化合金３００が製造されてもよい。この場合、ピース材２２０は、図１６に示すように、第１成形材１００の角、例えば円錐の頂点と、底面と側面との境界に沿った位置とに配置されてもよい。
耐酸化合金３００は、複数の層状に形成された外部構造３２０を備えてもよい。例えば、外部構造３２０は、耐酸化合金３００の表面に近づくほど各層の耐酸化性が高くなるように構成されてもよい。この耐酸化合金３００は、図１のステップＳ２００を複数回繰り返すことで製造され得る。この場合、焼結処理はすべての層を圧縮成形した後に行われてもよい。例えば、合金粉末が融解されることなく各層が圧縮成形される。合金粉末が融解されることなくすべての層を圧縮成形したあとに焼結処理が行われる。焼結と圧縮成形とを繰り返す場合に、層状の外部構造３２０は、内部構造３１０に比べて脆く、壊れやすい場合がある。層状の外部構造３２０を圧縮成形したあとに、焼結処理を行うことで、層状の構造を壊すことなく耐酸化合金３００を製造することが可能である。
金属粉末は、添加により第１金属を強化可能な元素、例えばチタン（Ｔｉ）、ジルコニウム（Ｚｒ）、ハフニウム（Ｈｆ）、タングステン（Ｗ）、タンタル（Ｔａ）、炭素（Ｃ）などを含んでもよい。これにより、耐酸化合金３００は、高い強度を有することができる。
金属粉末は、第１成形材１００を覆う合金粉末の主成分を含んでもよい。これにより、内部構造３１０は外部構造３２０に接合しやすくなる。
合金粉末または酸化物粉末は、第１成形材１００の主成分、例えば第１成形材１００の質量パーセント密度が最も大きい元素より酸素と結びつきやすい元素、例えばアルミニウム（Ａｌ）、マグネシウム（Ｍｇ）、カルシウム（Ｃａ）、ニオブ（Ｎｂ）、クロム（Ｃｒ）、チタン（Ｔｉ）、希土類元素などを含んでもよい。これにより、耐酸化合金３００は高い耐酸化性を有することができる。
表面層３３０はセラミックスで形成されてもよい。この場合、図１０のステップＳ２６０において、セラミックス系前駆体の粉末で覆われた第２成形材２００を圧縮成形して耐酸化合金３００が生成される。酸化物粉末がセラミックス系前駆体の粉末に代わることを除き、実施の形態３〜４と同様のため、説明を省略する。また、図１３のステップＳ２６１において、セラミックス系前駆体の粉末を圧縮成形した表面ピース材４２０が生成されてもよい。酸化物粉末がセラミックス系前駆体の粉末に代わることを除き、実施の形態５と同様のため、説明を省略する。
以上において説明した実施の形態および変形例は一例であり、機能を阻害しない範囲で変更してもよい。また、各実施の形態および変形例で説明した構成は、機能を阻害しない範囲で、任意に変更してもよく、または／および、任意に組み合わせてもよい。
各実施の形態に記載の耐酸化合金の製造方法は、例えば以下のように把握される。
第１の態様に係る耐酸化合金の製造方法（１）は、金属粉末を圧縮成形した第１成形材（１００）を生成すること（Ｓ１００）と、金属粉末と異なる合金粉末で覆われた第１成形材（１００）を圧縮成形すること（Ｓ２００）とを含む。また、合金粉末の主成分の耐酸化性は、金属粉末の主成分の耐酸化性より高い。
製造される耐酸化合金（３００）は、内部構造（３１０）と、内部構造（３１０）を覆う外部構造（３２０）とを備え、外部構造（３２０）の耐酸化性が内部構造（３１０）の耐酸化性より高い。このため、製造された耐酸化合金（３００）は、高い耐酸化性を有する。
第２の態様に係る耐酸化合金の製造方法は、第１の態様に係る耐酸化合金の製造方法であって、第１成形材（１００）を生成することが金属粉末を融解することなく金属粉末を圧縮成形することを含むように構成されている。
第１成形材（１００）が焼結することなく成形された未焼結体であるため、製造コストを抑制することができる。
第３の態様に係る耐酸化合金の製造方法は、第１の態様に係る耐酸化合金の製造方法であって、第１成形材（１００）を圧縮成形すること（Ｓ２００）が、合金粉末を融解することなく合金粉末を圧縮成形して第２成形材（２００）を生成することと、第２成形材を焼結することとを含むように構成されている。
第４の態様に係る耐酸化合金の製造方法は、第１の態様に係る耐酸化合金の製造方法であって、第１成形材（１００）を圧縮成形すること（Ｓ２００）が、合金粉末を圧縮成形したピース材（２２０）を生成すること（Ｓ２１０）と、ピース材（２２０）で第１成形材（１００）を支持すること（Ｓ２２０）とを含むように構成されている。さらに、第１成形材（１００）を圧縮成形すること（Ｓ２００）が、合金粉末で第１成形材（１００）を覆うこと（Ｓ２３０）を含む。
第５の態様に係る耐酸化合金の製造方法は、第４の態様に係る耐酸化合金の製造方法であって、第１成形材（１００）を支持すること（Ｓ２２０）が、第１成形材（１００）の角にピース材（２２０）を配置することを含むように構成されている。
これにより、外部構造（３２０）は均一な厚さを有し得る。これにより、内部構造（３１０）が耐酸化合金（３００）の表面に露出することを低減することができる。
第６の態様に係る耐酸化合金の製造方法は、第４の態様に係る耐酸化合金の製造方法であって、ピース材（２２０）を生成することが、合金粉末を融解することなく合金粉末を圧縮成形することを含むように構成されている。
ピース材（２２０）が焼結することなく形成されるため、製造コストを抑制することができる。
第７の態様に係る耐酸化合金の製造方法は、第１の態様に係る耐酸化合金の製造方法であって、金属粉末の主成分が第１金属を含み、合金粉末の主成分が第１金属の化合物を含むように構成されている。
第８の態様に係る耐酸化合金の製造方法は、第１の態様に係る耐酸化合金の製造方法であって、金属粉末が合金粉末の主成分を含むように構成されている。
これにより、第１構造（３１０）と第２構造（３２０）との結合力が高くなる。
第９の態様に係る耐酸化合金の製造方法は、第１の態様に係る耐酸化合金の製造方法であって、第１成形材（１００）を圧縮成形すること（Ｓ２００）が、第１成形材（１００）の周囲のすべてを合金粉末で覆うことを含むように構成されている。
第１０の態様に係る耐酸化合金の製造方法は、第１の態様に係る耐酸化合金の製造方法であって、第１成形材（１００）を圧縮成形すること（Ｓ２００）が、合金粉末で覆われた第１成形材（１００）を圧縮成形して第２成形材（２００）を生成すること（Ｓ２５０）と、酸化物粉末またはセラミックス系前駆体の粉末で覆われた第２成形材（２００）を圧縮成形すること（Ｓ２６０）とを含むように構成されている。
製造される耐酸化合金（３００）は、表面層（３３０）を備える。耐酸化性の高い表面層（３３０）が外部構造（３２０）を覆うため、耐酸化合金（３００）は高い耐酸化性を有することができる。
各実施の形態の耐酸化合金は、例えば以下のように把握される。
第１１の形態に係る耐酸化合金は、第１金属を主成分とする内部構造（３１０）と、第１金属の化合物を形成する元素を含み、内部構造を覆う外部構造（３２０）とを備える。外部構造（３２０）において、第１金属の化合物を形成する元素の、外部構造（３２０）の厚さ方向における分布は均一である。外部構造（３２０）における第１金属の化合物の割合は、内部構造（３１０）における第１金属の化合物の割合と異なる。外部構造（３２０）は、アスペクト比が１．３以下の複数の孔（３２２）を有する。
前述の製造方法により形成されると、このような構造を有する耐酸化合金（３００）が製造される。製造された耐酸化合金（３００）は高い耐酸化性を有する。
１ ：製造方法
１００ ：第１成形材
２００ ：第２成形材
２１０ ：外部層
２２０ ：ピース材
２２５ ：接触面
２５０ ：第３成形材
２６０ ：酸化物層
３００ ：耐酸化合金
３１０ ：内部構造
３１２ ：孔
３２０ ：外部構造
３２２ ：孔
３３０ ：表面層
４２０ ：表面ピース材
４２５ ：接触面
１００ ：第１成形材
２００ ：第２成形材
２１０ ：外部層
２２０ ：ピース材
２２５ ：接触面
２５０ ：第３成形材
２６０ ：酸化物層
３００ ：耐酸化合金
３１０ ：内部構造
３１２ ：孔
３２０ ：外部構造
３２２ ：孔
３３０ ：表面層
４２０ ：表面ピース材
４２５ ：接触面
Claims (11)
- 金属粉末を圧縮成形した第１成形材を生成することと、
前記金属粉末と異なる合金粉末で覆われた前記第１成形材を圧縮成形することと、
を含み、
前記合金粉末の主成分の耐酸化性は、前記金属粉末の主成分の耐酸化性より高い
耐酸化合金の製造方法。 - 前記第１成形材を生成することは、前記金属粉末を融解することなく前記金属粉末を圧縮成形することを含む
請求項１に記載の耐酸化合金の製造方法。 - 前記第１成形材を圧縮成形することは、
前記合金粉末を融解することなく前記合金粉末を圧縮成形して第２成形材を生成することと、
前記第２成形材を焼結することと、
を含む
請求項１または２に記載の耐酸化合金の製造方法。 - 前記第１成形材を圧縮成形することは、
前記合金粉末を圧縮成形したピース材を生成すること、
前記ピース材で前記第１成形材を支持することと、
前記合金粉末で前記第１成形材を覆うことと、
を含む
請求項１から３のいずれか１項に記載の耐酸化合金の製造方法。 - 前記第１成形材を支持することは、前記第１成形材の角に前記ピース材を配置することを含む
請求項４に記載の耐酸化合金の製造方法。 - 前記ピース材を生成することは、前記合金粉末を融解することなく前記合金粉末を圧縮成形することを含む
請求項４または５に記載の耐酸化合金の製造方法。 - 前記金属粉末の主成分は第１金属を含み、
前記合金粉末の主成分は前記第１金属の化合物を含む
請求項１から６のいずれか１項に記載の耐酸化合金の製造方法。 - 前記金属粉末は、前記合金粉末の主成分を含む
請求項１から７のいずれか１項に記載の耐酸化合金の製造方法。 - 前記第１成形材を圧縮成形することは、前記第１成形材の周囲のすべてを前記合金粉末で覆うことを含む
請求項１から８のいずれか１項に記載の耐酸化合金の製造方法。 - 前記第１成形材を圧縮成形することは、
前記合金粉末で覆われた前記第１成形材を圧縮成形して第２成形材を生成することと、
酸化物粉末またはセラミックス系前駆体の粉末で覆われた前記第２成形材を圧縮成形することを含む
請求項１から９のいずれか１項に記載の耐酸化合金の製造方法。 - 第１金属を主成分とする内部構造と、
前記第１金属の化合物を形成する元素を含み、前記内部構造を覆う外部構造と、
を備え、
前記外部構造において、前記第１金属の化合物を形成する元素の、前記外部構造の厚さ方向における分布は均一であり、
前記外部構造における前記第１金属の化合物を形成する元素の割合は、前記内部構造における前記第１金属の化合物を形成する元素の割合と異なり、
前記外部構造は、アスペクト比が１．３以下の複数の孔を有する
耐酸化合金。
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