JP7397869B2 - 付加製造された耐火金属部材、付加製造方法及び粉末 - Google Patents
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-
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Description
- モリブデン含有率、タングステン含有率、又はモリブデンとタングステンとの総含有率が85原子%超であり、先に論じた問題が回避される、一般的な部材、
- モリブデン含有率、タングステン含有率、又はモリブデンとタングステンとの総含有率が85原子%超である出発粉末を使用して、前述の特性を有する部材をプロセスで確実に製造するための一般的な付加製造方法、
- 及び付加製造方法での使用について最適化された挙動を示す粉末であって、該粉末が、モリブデン、モリブデン基合金、タングステン、タングステン基合金及びモリブデン-タングステン基合金を含む群から選択される少なくとも1つの材料からの粒子を有し、該粒子が、マトリックス相を有し、モリブデン含有率、タングステン含有率、又はモリブデンとタングステンとの総含有率が85原子%超である、粉末。
- 低減された欠陥、特に亀裂頻度
- 改善された強度
- 改善された破壊靭性
- 改善された延性
- 改善された密度
- 融点がマトリックス相の融点より高い粒子を含有する点、及び/又は
- 粒子の少なくとも1つの前駆物質(例えば、ジルコニウム、ハフニウム、タンタル、チタン、ニオブ、バナジウム)を含有しており、粒子の融点が、マトリックス相の融点より高く、この前駆物質からの粒子が、レーザー又は電子ビームによって出発粉末の粒子を層状に溶け合わせる際に生成される点、
- レーザー又は電子ビームによって出発粉末の粒子を層状に溶け合わせる際にプロセスガス雰囲気の少なくとも1つの成分(例えば、窒素)との反応において融点がマトリックス相の融点より高い粒子を形成する少なくとも1つの成分(例えば、ジルコニウム、ハフニウム、タンタル、チタン、ニオブ、バナジウム)を含有している点
で優れている。
- 融点が粒子のマトリックス相の融点より高い粒子を含有する点、及び/又は
- 粒子の少なくとも1つの前駆物質を含有しており、粒子の融点が、粒子のマトリックス相の融点より高く、この前駆物質からの粒子が、レーザー又は電子ビームによって出発粉末の粒子を層状に溶け合わせる際に生成される点
で優れている。
- XRD、SEM/EDX、TEM/EDX、マイクロプローブのような適切な分析方法による、粒子の組成及び場合によって粒子形成元素の溶解割合の決定、
- ICP-OES、ICP-MS又はXRFのような適切な方法による、粒子形成元素の総含有率の決定、
- 粒子の含有率の計算(ここで、粒子形成元素の溶解割合は考慮しない)
- 酸化物、好ましくはZrO2
- 炭化物、好ましくはZrC、NbC、MoC、TiC、TaC、HfC
- 窒化物、好ましくはYN、TaN、HfN
- ホウ化物、好ましくはTaB2、HfB2
を含む群から選択されることが意図されている。
さらに、粒子が、個別に又は任意の組み合わせで、
- 酸化物、好ましくはZrO 2 、HfO 2
- 炭化物、好ましくはZrC、NbC、MoC、TiC、TaC、HfC
- 窒化物、好ましくはYN、TaN、HfN
- ホウ化物、好ましくはTaB 2 、HfB 2
を含む群から選択される。
YN(Tm=2670℃)、MoC(Tm=2687℃)、ZrO2(Tm=2715℃)、Ta(Tm=2996℃)、TaN(Tm=3090℃)、TaB2(Tm=3140℃)、TiC(Tm=3160℃)、Re(Tm=3180℃)、HfB2(Tm=3250℃)、HfN(Tm=3305℃)、TaC(Tm=3880℃)、HfC(Tm=3900℃)、ZrC(Tm=3540℃)、NbC(Tm=3500℃)
は、モリブデンの溶融温度(Tm=2623℃)及び部分的にタングステンの溶融温度(Tm=3422℃)を上回る。
- モリブデン及びモリブデン基合金の場合はMoO2及び/又はMoO3に対して、
- タングステン及びタングステン基合金の場合はWO2及び/又はWO3に対して、並びに
- モリブデン-タングステン基合金の場合はMoO2、MoO3、WO2及びWO3の群の少なくとも1つの酸化物に対して、
少なくとも≧1500℃の温度範囲において還元的に作用し、該合金元素のうちの少なくとも1つが、少なくとも部分的な非酸化形態と酸化形態との両方で存在することが意図されている。
Claims (21)
- 少なくとも以下のステップ:
モリブデン、モリブデン基合金、タングステン、タングステン基合金及びモリブデン-タングステン基合金を含む群から選択される少なくとも1つの材料からの出発粉末を提供するステップ、
レーザー又は電子ビームによって前記出発粉末を層状に溶け合わせて、それによってマトリックス相を形成するステップであって、前記マトリックス相中のモリブデン含有率、タングステン含有率、又はモリブデンとタングステンとの総含有率が85原子%超である、ステップ
を有する、部材を製造するための付加製造の方法であって、
前記出発粉末が、
- 融点が前記マトリックス相よりも融点の高い粒子を含有すること、及び
- レーザー又は電子ビームによって当該出発粉末を層状に溶け合わせる際に形成されるマトリックス相よりも融点の高い粒子を生成する、少なくとも1つの前駆物質を含有していること、及び
- レーザー又は電子ビームによって前記出発粉末を層状に溶け合わせる際にプロセスガス雰囲気の少なくとも1つの成分との反応において融点が前記マトリックス相の融点より高い粒子を形成する少なくとも1つの成分を含有していること、
の少なくとも1つを満たすことを特徴とする、付加製造方法。 - 前記出発粉末を提供するステップが、原料粉末を溶融相で球状化すること及び造粒することのいずれか一方又は両方を含む、請求項1に記載の方法。
- 前記粒子の平均サイズが5マイクロメートル未満である、請求項1または2に記載の方法。
- 前記部材中の前記粒子の体積含有率が0.05体積%と10体積%との間である、請求項1~3のいずれか1項に記載の方法。
- 提供される前記出発粉末が、少なくとも1つの還元元素を有し、
前記少なくとも1つの還元元素は、
前記材料がモリブデンまたはモリブデン基合金の場合は、MoO2及びMoO3のいずれか一方又は両方に対して、
前記材料がタングステンまたはタングステン基合金の場合は、WO2及びWO3のいずれか一方又は両方に対して、並びに
前記材料がモリブデン-タングステン基合金の場合は、MoO2、MoO3、WO2及びWO3の群の少なくとも1つの酸化物に対して、
少なくとも≧1500℃の温度範囲において還元的に作用し、かつ提供される前記出発粉末中に少なくとも部分的な非酸化形態で存在すること、及び
製造された前記部材(8)中で、前記少なくとも1つの還元元素のうちの少なくとも1つが、少なくとも部分的に酸化物として存在する、請求項1~4のいずれか1項に記載の方法。 - 前記部材は、モリブデン、モリブデン基合金、タングステン、タングステン基合金、及びモリブデン-タングステン基合金からなる群から選択される少なくとも1つの材料からのマトリックス相を有し、モリブデン含有率、タングステン含有率、又はモリブデンとタングステンとの総含有率が85原子%超である、請求項1~5のいずれか1項に記載の方法。
- 前記マトリックス相が、10000平方マイクロメートル未満の平均結晶粒面積を有する、請求項6に記載の方法。
- 前記粒子の平均粒子サイズが5マイクロメートル未満である、請求項1~7のいずれか1項に記載の方法。
- 前記部材中の前記粒子の体積含有率が0.05体積%と10体積%との間である、請求項1~8のいずれか1項に記載の方法。
- 前記粒子が、個別に又は任意の組み合わせで、
- 酸化物
- 炭化物
- 窒化物
- ホウ化物
からなる群から選択される、請求項1~9のいずれか1項に記載の方法。 - 前記部材が、少なくとも一つの還元元素を有し、前記少なくとも一つの還元元素は、
前記材料がモリブデンまたはモリブデン基合金の場合は、MoO 2 及びMoO 3 のいずれか一方又は両方に対して、
前記材料がタングステンまたはタングステン基合金の場合は、WO 2 及びWO 3 のいずれか一方又は両方に対して、並びに
前記材料がモリブデン-タングステン基合金の場合は、MoO 2 、MoO 3 、WO 2 及びWO 3 の群の少なくとも1つの酸化物に対して、
少なくとも≧1500℃の温度範囲において還元的に作用し、
前記少なくとも一つの還元元素のうちの少なくとも1つが、少なくとも部分的な非酸化形態と酸化形態との両方で存在する、請求項1~10のいずれか1項に記載の方法。 - レーザー又は電子ビームによって粉末を層状に溶け合わせるステップを含む付加製造に用いられる付加製造用粉末であって、
モリブデン、モリブデン基合金、タングステン、タングステン基合金及びモリブデン-タングステン基合金を含む群から選択される少なくとも1つの材料からの母材粒子であって、前記母材粒子が、マトリックス相を有し、前記マトリックス相中のモリブデン含有率、タングステン含有率、又はモリブデンとタングステンとの総含有率が85原子%超である母材粒子と、
- 融点が前記母材粒子の前記マトリックス相よりも融点が高い粒子、及び
- レーザー又は電子ビームによって当該粉末を層状に溶け合わせた場合に前記マトリックス相よりも融点の高い粒子を生成することができる少なくとも1つの前駆物質、の少なくとも一方と、を含む、付加製造用粉末。 - 前記母材粒子が、析出物の形態で前記粒子を有する、請求項12に記載の付加製造用粉末。
- 前記粉末が、モリブデン、モリブデン基合金、タングステン、タングステン基合金又はモリブデン-タングステン基合金を含有する前記母材粒子と、融点が前記マトリックス相の融点より高い粒子と、を含有する混合物である、請求項12または13に記載の付加製造用粉末。
- 前記少なくとも1つの前駆物質を含む前記粒子が、前記母材粒子上に層として少なくとも部分的に存在する、請求項12~14のいずれか1項に記載の付加製造用粉末。
- 前記マトリックス相が、10000平方マイクロメートル未満の平均結晶粒面積を有する、請求項12~15のいずれか1項に記載の付加製造用粉末。
- 前記粒子の平均粒子サイズが5マイクロメートル未満である、請求項12~16のいずれか1項に記載の付加製造用粉末。
- 前記粒子が、個別に又は任意の組み合わせで、
- 酸化物
- 炭化物
- 窒化物
- ホウ化物
からなる群から選択される、請求項12~17のいずれか1項に記載の付加製造用粉末。 - 少なくとも1つの還元元素をさらに有し、
前記少なくとも1つの還元元素は、
前記材料がモリブデンまたはモリブデン基合金の場合は、MoO 2 及びMoO 3 のいずれか一方又は両方に対して、
前記材料がタングステンまたはタングステン基合金の場合は、WO 2 及びWO 3 のいずれか一方又は両方に対して、並びに
前記材料がモリブデン-タングステン基合金の場合は、MoO 2 、MoO 3 、WO 2 及びWO 3 の群の少なくとも1つの酸化物に対して、
少なくとも≧1500℃の温度範囲において還元的に作用し、少なくとも1つの還元元素が、少なくとも部分的な非酸化形態で存在する、請求項12~18のいずれか1項に記載の付加製造用粉末。 - 融点が前記マトリックス相の融点より高い前記粒子の平均粒子サイズが5マイクロメートル未満である、請求項12~19のいずれか1項に記載の粉末の使用。
- 融点が前記マトリックス相の融点より高い前記粒子の体積含有率が、前記粉末中で0.05体積%と10体積%との間である、請求項20に記載の粉末の使用。
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