JP5901585B2 - 3次元の製品の製造方法 - Google Patents
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Description
a)付加的製造プロセスによって、金属ベース材料から前述の製品を連続的に形成し、それにより実質的に異方性の特性を有している製品を形成するステップ;
b)製造された前述の製品を十分に高い温度で熱処理し、再結晶化及び/又は粒子の粗粒化によって前述の異方性を十分に低減するステップ。
a)前述の製品の3次元モデルを作成し、複数の断面を計算するためにスライスプロセスを実施するステップ;
b)続けて、計算された前述の断面を機械制御ユニット(15)に供給するステップ;
c)プロセスに必要とされる、前述のベース材料の粉末を準備するステップ;
d)粉末層(12)を規則的で一定の厚さで基板プレート上又は先行して処理された粉末層上に提供するステップ;
e)制御ユニット(15)に記憶されている3次元モデルに応じた前述の製品の断面に対応する領域をエネルギビーム(14)によって走査することによって溶融を実施するステップ;
f)先行して形成された断面の上側表面を、層一つ分の厚さ(d)分だけ低下させるステップ;
g)3次元モデルに応じた最後の断面に達するまで、前述のステップc)からステップf)を繰り返すステップ;
h)前述の3次元の製品(11)を熱処理するステップ。
a)3次元モデルを作成し、複数の断面を計算するためにスライスプロセスを実施し、それらの断面を続いて機械制御ユニット(図5における参照番号15を参照されたい)に供給するステップ;
b)プロセスに必要とされる、前述のNi/Co/Feベースの合金の粉末を準備するステップ;
c)粉末層12を規則的で一定の厚さdで基板プレート上又は先行して処理された粉末層上に提供するステップ;
d)制御ユニットに記憶されている3次元モデルに応じた前述の製品の断面に対応する領域をエネルギビーム(例えばレーザビーム14)によって走査することによって溶融を実施するステップ;
e)先行して形成された断面の上側表面を、層一つ分の層さd分だけ低下させるステップ(図5における垂直方向の矢印を参照されたい);
f)3次元モデルに応じた最後の断面に達するまで、前述のステップc)からステップe)を繰り返すステップ;
g)前述の3次元の製品11を熱処理するステップ。
機械的な試験及びマイクロ構造の評価は、SLM法又は他の付加的製造プロセスによって製造されたスペシメンが強い異方性特性を示すことを証明した。適切な熱処理によって、異方性材料特性、例えばヤング率を著しく低減することができ、それによって、より等方性の材料特性が得られる。
Claims (22)
- 3次元の製品(11)を製造するための方法において、
a)異方性の特性を発生させる付加的製造プロセスによって、高温Feベース合金または高温Niベース合金または高温Coベース合金である金属ベース材料(12)から前記製品(11)を連続的に形成し、それにより、異方性の特性を有している製品(11)を作成するステップ、ただし、前記付加的製造プロセスは、選択的レーザ溶融法(SLM:selective laser melting)、選択的レーザ焼結法(SLS:selective laser sintering)または電子線溶融法(EBM:electron beam melting)の内の一つであり、且つ、粉末の形態の前記金属ベース材料(12)を使用する、および、
b)前記製品(11)の異方性を低減するために、製造された前記製品(11)を、前記金属ベース材料(12)の再結晶化温度Trecryst以上の温度Tで、かつ、前記金属ベース材料(12)を再結晶化するのに十分長い保持時間tで熱処理するステップ、
を備えていることを特徴とする、方法。 - 前記ステップa)は、
a1)前記製品(11)の3次元モデルを作成し、複数の断面を計算するためにスライスプロセスを実施するステップと、
a2)続けて、前記計算された断面を機械制御ユニット(15)に供給するステップと、
a3)プロセスに必要とされる、前記ベース材料の粉末を準備するステップと、
a4)粉末層(12)を一定の厚さで基板プレート上又は先行して処理された粉末層上に提供するステップと、
a5)前記制御ユニット(15)に記憶されている前記3次元モデルに応じた前記製品(11)の断面に対応する領域をエネルギビーム(14)によって走査することによって溶融を実施するステップと、
a6)先行して形成された断面の上側表面を、層一つ分の厚さ(d)分だけ低下させるステップと、
a7)前記3次元モデルに応じた最後の断面に達するまで、前記のステップa3)からステップa6)を繰り返すステップと、
を有し、
前記ステップb)は前記ステップa7)の終了後に行われる、請求項1に記載の方法。 - 前記粉末の粒子は球状の形状を有している、請求項1または2に記載の方法。
- 前記粉末の正確な粒径分布を、篩分法及び/又は風選法(エアー分離)によって得る、請求項1乃至3のいずれか一項に記載の方法。
- 前記粉末を粉末冶金プロセスによって提供する、請求項2に記載の方法。
- 前記粉末冶金プロセスは、ガス噴霧法又は水噴霧法、プラズマ回転電極プロセス又は機械的な製粉法の内の一つである、請求項5に記載の方法。
- 前記合金は、微細分散された酸化物を含む、請求項1乃至6のいずれか一項に記載の方法。
- 前記微細分散された酸化物は、Y2O3,ThO2,HfO2,ZrO2の内の一つを含む、請求項7に記載の方法。
- 前記熱処理をヤング率の異方性の低減に使用する、請求項1乃至8のいずれか一項に記載の方法。
- 前記異方性を低減させるための前記熱処理は、別個の複数の異なる熱処理のステップから構成されている、請求項1乃至9のいずれか一項に記載の方法。
- 前記異方性を低減させるための前記熱処理は、複数のステップから構成されており、前記複数のステップの各ステップが、加熱速度、保持温度、保持時間及び冷却速度の特定の組み合わせでの熱処理である、請求項1乃至9のいずれか一項に記載の方法。
- 前記熱処理ステップの内の少なくとも一つを、前記製造された製品(11)のマイクロ構造における金属間相、炭化物又は窒化物を部分的又は完全に溶解するには十分な高さの温度及び十分な長さの保持時間で実施する、請求項11に記載の方法。
- 前記熱処理ステップの内の少なくとも一つを、前記再結晶化のために、炭化金属、窒化金属又は炭窒化金属を析出させるには十分な高さの温度及び十分な長さの保持時間で実施する、請求項11または12に記載の方法。
- 前記炭化金属、窒化金属又は炭窒化金属は、M(C,N),M6C,M7C3又はM23C6の内の一つである、請求項13に記載の方法。
- 前記熱処理ステップの内の少なくとも一つを、前記再結晶化のために、金属間相を析出させるには十分な高さの温度及び十分な長さの保持時間で実施する、請求項12乃至14のいずれか一項に記載の方法。
- 前記金属間相は、Ni3(Al,Ti)又はNi3(Nb,Al,Ti)又はNi3Nbの内の一つである、請求項15に記載の方法。
- 前記熱処理ステップの内の少なくとも一つを、前記再結晶化のために、ホウ化金属を析出させるには十分な高さの温度及び十分な長さの保持時間で実施し、粒界強さを改善する、請求項11乃至16のいずれか一項に記載の方法。
- 前記ホウ化金属は、M3B2である、請求項17に記載の方法。
- 前記熱処理ステップの内の少なくとも一つを、前記再結晶化のために、前記析出の体積の分率、サイズ、形状及び分布を変更するには十分な高さの温度及び十分な長さの保持時間で実施する、請求項13乃至18のいずれか一項に記載の方法。
- 前記異方性を低減させるための前記熱処理ステップの内の少なくとも一つを、熱間等方圧加圧(HIP)条件下で実施し、マイクロ構造を更に改善する、請求項12乃至19のいずれか一項に記載の方法。
- 前記製造された製品(11)の一部に対してのみ、前記異方性を低減させるための前記熱処理を実施する、請求項1乃至20のいずれか一項に記載の方法。
- 前記熱処理、個々の熱処理又は複数の熱処理ステップの前又は後に、その都度、前記製造された製品(11)に対して、機械加工、溶接又は蝋付けの内の一つを実施する、請求項1乃至21のいずれか一項に記載の方法。
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