JPH0741929A - 金属溶射による複合物品の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 電子出願以前の出願であるので 要約・選択図及び出願人の識別番号は存在しない。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は複合金属材料の分野に関するもので あり、また特に金属から構成される複合物品の製 造方法に関する。

（従来の技術） 処理法の改革はガスタービンエンジン部品の 高温性能及び部品の信頼性の向上に寄与している。

鋳造法の開発における技術革新から、形状が複雑 で薄肉の空冷ガスタービンブレード、一体鋳造さ れたロータとノズル、高温用のクリープに強く方 向性固体化(Directionally Solidified,(DS))さ れた柱状粒子及び単結晶エアロフォイル、鋳造収 縮多孔度を緻密化する鋳物の熱間静水圧加圧(Hot Isostatic Pressing,(HIC))、及び微粒子鋳造を 作り出す会社秘蔵の技術が生まれた。新しい粉末 金属の製法及び圧密処理は新しい押出し及び鍛造 処理と相俟って、改善された低サイクル疲労強度 を示す微粒子ディスクを製造する能力を供えるに 至った。

低圧プラズマ吹付技術により微粒子部品及びコ ーティングの製造法が導入された。しかし開発さ れた処理法のなかで、単一の部品内に粗粒子構造 の高温クリープ特性と微粒子構造の引っ張り強さ 及び低サイクル疲労強度を併せ持つことに成功し たものは少ない。本発明の目的は独自の処理能力 を提供することにある。以下に従来の技術に利用 されている各種処理法について述べる。

等軸微細構造を有する一体鋳造ロータは多くの 小型ガスタービンに使われて成功している。軍用 機及び商業用航空機における推力及び出力の増大 の必要性から更に厳しい性能が要求されるように なった。その結果、設計者は従来の別々にブレー ドを造る方法、即ち微粒子構造の鍛造ディスクを 造り、そのディスクに機械加工したブレードの根 元を嵌め込むような溝を切り、所望の粒子構造の 鋳造ブレードを挿入して機械的に取り付ける方法 を取った。溝とブレードの機械加工は費用のかさ む工程である。この方法ではまた取り付け可能な ブレード数は殊に小型エンジンでは制限される。

性能を上げるには多数のブレードを持つ設計とす ることが望ましい。

タービンディスクは鍛造処理によって造られ、 それにはインゴットまたは粉末金属のいずれかの 在庫品を使って取り掛かる。粉末金属ディスクは 一般に熱間静水圧加圧(HIP)により圧密され鋳造 冶金(ingot metallurgy)に比べ合金の偏析の少な いことが立証されている。しかし粉末金属ディス クは、粉末の霧化に使われる残留アルゴンのため 熱誘起多孔性(Thermally Induced Porosity、(T IP))を招き易い。粉末に酸素が汚染物質として存 在すれば酸化物網が形成され、割れの始まる場所 として知られている先験的粒子境界として顕微鏡 観測で検出されるようになる。このような制約が あるため粉末金属ディスクは処理の面でも品質管 理の面でも高価なものとなる。

タービンエンジン設計の熟練者は、一体となっ ている鋳物の製造の容易さと構造的まとまりを別 々にブレードを植えたタービンエンジンロータの 性能の高さと組み合わせた場合の潜在的利点は既 に認識している。このようなタービンロータを造 るためいくつかの方法が開発されている。

１つの方法は等軸中空ブレードリングを鋳造し てから別々に造った粉末金属ディスクをリングの 内径に拡散接着することである。熱間静水圧加圧 処理中には、完全な接着を行なうため通常境界面 合わせと銀ろう付けが必要である。この方法の欠 点は４つもの工程が必要なことであり、それらは 1)鋳込み、2)精密機械加工、3)粉体金属の熱間 静水圧加圧及び4)最終接着を行なうための第２の 熱間静水圧加圧である。これらの工程はいずれも 高価であり、欠陥品廃棄損失による経費がこれに 加わる。 もう１つの方法では内部に方向性個体 化または単結晶鋳造されたブレードを入れた精密 鋳型内に粉末金属を加える。鋳型は金属製缶に入 れられ、不活性圧力伝達媒体で覆われ、真空密封 され、熱間静水圧加圧される。このブレードと粉 末を組み合わせる方法は境界面合わせ法よりも工 程段階は少ないが、65-70％の密度のものを固体 化する際のブレードと粉末金属間の移動のため寸 法的な調整が厳しく制限される。

知られているタービン部品を造る方法での上記 の欠点を勘案して、これらの制約の多くを克服し たこの種部品の製造法を明らかにする。

（発明が解決しようとする課題） したがって、本発明の１つの目的は、微粒子構 造のディスクと通常の精密鋳型の性質の長所を組 み合わせたタービンロータの製造法を提供するこ とにある。

更に本発明のもう１つの目的は、異種金属部分 から構成される複合物品の製造法を提供すること にある。異種金属部分は異なった組成のものでも 同じ組成のもでも良い。

また本発明のその他の目的及び利点は、一部は 以下の説明に述べ、一部はこの説明から明らかで あるかあるいは本発明を実施することにより習得 することができよう。

（課題を解決するための手段） この発明は、具体化されここに詳述する本発明 の目的に従って前記の目的を達成するため、溶融 金属を少なくとも１つの固体金属部材に溶射して 複合金属物品を造る方法である。この方法は固体 金属部材を準備し金属部材の表面を洗浄しこれを 低圧下で調節した雰囲気内で予熱することにより 金属部材とこれに溶射される金属との境界におけ る冶金学的接合(metallurgicrl bond)の形成を容 易にする段階を含む。溶融金属は金属部材表面上 に溶射され急激に固体化され、固形で部分的に気 孔を有する溶射金属部分を順次形成する。金属部 分は金属部材表面の少なくとも一部に粘着して複 合物品のプレフォームを形成する。境界における 残留応力はプレフォームを十分に低い冷却速度で 冷却することにより低減される。次にプレフォー ムは高温加圧されて溶射金属部分における気孔を 実質的に除去し溶射金属部分を金属部材表面に冶 金学的に接合する。

望ましくは、プレフォーム内の気孔を除去する 手段は熱間静水圧加圧による。この実施例におい ては固体金属部材はガス不透過性であり内部に空 洞を有する。空洞の表面とその中に溶射されるき んぞくとの間の冶金学的接合の形成は空洞表面を 洗浄し金属部材を低圧下で調節された雰囲気内で 予熱することにより容易にされる。溶融金属は空 洞内に溶射され急速に固体化されて空洞内に固形 で部分的に気孔を有する溶射金属部分を順次形成 する。実質的に空洞を満たし空洞表面の少なくと も一部に粘着する金属部分は、複合プレフォーム を形成し、その最も外側部分の固体化された金属 の部分は実質的にガス不透過性である。境界にお ける残留応力はプレフォームを十分に低い冷却速 度で冷却することにより低減される。次にプレフ ォームは熱間静水圧加圧されて溶射金属部分にお ける気孔を実質的に除去し溶射金属部分を金属部 材表面に冶金学的に接合する。

望ましくは、上述の処理はニッケル基合金を使 って行なわれ、この種の処理における溶融金属の 溶射を受ける金属部材の予熱には約815.5℃(150 0°F)乃至982.2℃(1800°F)の範囲の温度であ ることが望ましい。更に、固体金属部材の表面は、 その上に形成される極性が負の直流アークによる 熱プラズマで予熱した後清浄することが望ましい。

ここで本発明は、これを説明する好適な実施態 様を使って記述する。

この発明は、溶融金属を少なくとも１つの固体 金属部材に溶射して複合金属物品を造る方法であ る。この方法は高温で使用するための金属製複合 金属物品を造る方法に特に有用性が見出だされる。

今回の発明は異なった場所で異なった微細構造を 有する金属物品、例えば微粒子構造のハブと単結 晶構造のブレードを造るのに使用することができ る。ここに述べる例はニッケル基超合金を目指す ものである。しかし、この発明は溶射金属を形成 し固体化されて適切な熱化学処理により有用な構 造に変換される構造を形成する他の金属および合 金についても使用することができる。

この発明による第１の段階は固体金属部材を準 備することである。固体金属部材の目的はその表 面に溶射される溶融金属を受け入れること及びそ の溶融金属を適切な形状及び微細構造のものに固 体化することの２つである。

ここに具現され、第１図及び第２図に示されて いるように、固体金属部材は内部に空洞 12 を有 するタービンエンジンロータ 10 の部分である。

ロータ 10 にはまたブレード 16 及び 16′が含ま れ、ブレードに課せられる条件に適合した独特の 微細構造を持つことがある。空洞の表面は、図に ノズル 14 として示したノズルからその上に溶射 される溶融金属を受け入れる。この処理の目標は 金属部材とその上に沈積する材質との間の境界に おいて冶金学的接合を形成することである。今回 の発明の主旨から、冶金学的接合は接合される両 部材間の境界における連続した金属構造である。

ここに具体化され第２図に示されているように、 溶射沈積した材料 18 と空洞 18 との間には境界 20において冶金学的接合が形成されている。

好適な実施態様においては、空洞内に沈積する 材質は熱間静水圧加圧により固体化される。この 種の具体例では、空洞の表面と沈積する材質との 間の冶金学的接合は、固体部材と沈積する材質の 最も外側の領域がガス不透過性であることによっ て容易となる。その結果、熱間静水圧加圧処理の 間にかかるガス圧は溶射金属を圧密して、固体金 属部材であるロータ 10 との境界 20 における溶 射金属材料18の微視的多孔性もいかなる巨視的分 離も起こらなくする。

この発明によれば、金属部材の表面とこれに溶 射される金属との間の境界における冶金学的接合 の形成は金属部材を洗浄しこれを低圧下において 調節された雰囲気内で予熱することにより容易と なる。溶射される金属を受け入れる固体金属部材 の表面に酸化物などの不純物が連続的な酸化物層 としてあるいは不連続な酸化物粒子として存在す れば、冶金学的接合の形成は困難になる。従って、 今回の発明の方法は金属部材表面の洗浄を含まな ければならない。１つの好適な実施態様では、処 理には金属部材の表面を陰極(Cathode)とする金 属部材表面への直流アークを作ってプラズマ内金 属部材表面の洗浄を行なう段階が含まれている。

この種の処理はリバースアーク洗浄として知られ ており、ジャーナルオブメタル（Journal of Met al）誌1981年10月号のシャンカー（Shankar）ら による論文に述べられている。リバースアーク洗 浄は低圧下において調節された雰囲気内で行なえ ば表面の不純物を除去する。

ここに述べる実施態様では、物品を収納した処 理される容器は、先ず１０^-3トル以下の真空に引 かれ、洗浄処理の間はアルゴン及びヘリウム雰囲 気内で 30 から 50 トルの範囲の圧力で直流アー クが発生される。

洗浄は、単一段階あるいは多段階のいずれによ っても前述のリバースアイク洗浄段階により行な われる。更に、表面は予熱段階の前に機械加工ま たは化学的洗浄を行なって境界における冶金学的 接合の形成を損ねるいかなる不純物も除去する。

この発明によれば、金属部材は低圧下において 調節された雰囲気内で予熱される。金属部材の予 熱は、溶融金属の噴霧が沈積すべき固体表面に衝 突するときの熱伝達速度に影響する。急俊な熱勾 配のため境界を通じて残留応力が発生するので、 この種の勾配をできるだけ小さくするような予熱 の量を考慮しなければならない。ニッケル基合金 については、金属部材を約815.5℃(1500°F)乃 至982.2℃(1800°F)の範囲の温度で予熱するこ とが望ましい。今回の発明の１つの利点は、溶融 金属を溶射する前にアークまたはプラズマの手段 により固体部材を予熱でき、これによって自動化 が可能な効率の良い製造処理法を提供することで ある。

この発明によれば、溶融金属は固体金属部材の 表面に溶射される。ここに具体化され第１図に示 すように、空洞 12 内に溶射すべき溶融金属 22 を溶射するノズル 14 が備えられている。溶融金 属は粉末金属を高速熱プラズマ内に導く手段によ り溶射することが望ましい。カリフォルニア州、 アーヴィンのエレクトロプラズマ（Electro Plas ma）社製プラズマ溶射装置を使って特に成功を収 めた。この種の装置は不活性ガス流の高温プラズ マを発生し、その中にこたお金属粉末を注入すれ ば高温プラズマにより溶融し、プラズマの運動に より溶融金属を受け取る面へ向かって溶射される。

溶融金属がこれを受け取る固体金属部材の表面に 均等に沈積することを保証するには、特定の利用 に対して適切な沈積金属の形態がえられるように 固体金属部材を動かすかプラズマガン動作のイン デックシングを行なう。

ここに具体化され第１図及び第２図に示されて いるように、ノズル 14 は空洞 12 に対して固定 された位置にあり、物品 10 はノズル 14 に対し て空洞内の固体金属への沈積を適切な形態にする ように回転させられる。溶融金属を受け取る空洞 が不規則な形状のものであるときは、空洞と沈積 する金属との境界におけるボイドの形成を最小に 止めるため、固体金属部材と溶融金属の噴霧を溶 射する手段の双方を動かす必要の起きることがあ る。境界におけるボイドの形成は好ましくはない がこの発明の実施の成功にとって全く有害である 訳ではない。この処理は調節された雰囲気内で行 なわれるので、空洞もその中に沈積する金属もそ の表面に表面汚染を生じるおそれはない。従って その後の高温加圧のような固形化手段により、境 界におけるいかなる小さなボイドもつぶされてし まい沈積する材料と固体金属部材との間の冶金学 的接合が出来上がるはずである。このようにして 沈積する材料は金属部材の少なくとも一部に粘着 し、複合体プレフォームと呼ばれるものを形成す る。複合体プレフォームは固体金属部材の上に沈 積する金属から構成される。沈積する金属は、固 体金属部材と沈積する金属との間の境界において 多孔性であってもよければボイドが存在しても差 し支えない。

金属部材の表面上に溶射される溶融金属は、固 体金属部材が予熱されたときでさえ、溶融金属と 固体金属部材との温度差のため急激に固形化され る。ここに沈積する材料の微細構造を調整する機 会が生じる。固体金属部材上への沈積速度、溶融 金属溶射速度、溶融金属溶射の滴の大きさ及び金 属噴流と固体金属部材間の温度差を調節すること により、沈積する金属はこれらの変数により決ま るそれ自体の結晶構造を持つことになる。固体金 属部材または既に沈積して今は固体金属となって いるものに順次固形化して行く溶融金属は第２図 に示すように積み重なって部分的に気孔を有する 溶射金属部分 18 を形成する。

気孔を有する溶射金属部分 18 はその後圧密さ れて 15 ミクロンから 45 ミクロンの大きさの粒 子を持った密な微粒子部分となる。この範囲の粒 子の大きさであれば一般的にタービンエンジンロ ータのハブの粒子サイズの要求に適合する。

この発明による方法は、複合体プレフォームを 十分に低い冷却速度で冷却することにより、沈積 する金属と固体金属部材との間の境界における残 留応力を低減する。冷却速度は、幾分かは固体金 属部材の予熱温度、その質量、ニッケル基合金の 組成及び形態に左右されるが、複合体プレフォー ム内に有害な残留応力を生じること無く装置を室 温まで下げるには約426.6乃至815.5℃／Hr(800 乃至1500°F/Hr)の範囲で十分である。

この発明によれば、複合体プレフォームは高温 加圧されて溶射金属部分におけるボイドを実質的 に除去し、固体金属部材表面の溶射金属部分を冶 金学的に接合する。この高温加圧はガス圧下で行 なうことが望ましく、これにより複合体プレフォ ームの静水圧加圧を行なうことができる。静水圧 加圧を必要としない形態の場合は機械的な手段に よる高温加圧で十分内部のボイドも除去し沈積材 料を圧密することもできる。高温加圧または熱間 静水圧加圧による物品の固形化に続き、物品を熱 処理して新しく沈積した材料と沈積材料を受け入 れた固体金属部材の双方について所望の微細構造 をえることができる。

沈積した材料を熱間静水圧加圧により固形化し た好適態様においては、その処理には部分的に気 孔を有する溶射金属部分 18 の表面上にガス不透 過性層を形成する処理を含まなければならない。

これにより熱間静水圧加圧中にガス圧を加えて沈 積した材料を圧密し内部のどんなボイドをも除去 する。物品が熱間静水圧加圧により固形化される 第１及び第２図に示したいかなる実施の場合も、 沈積した材料 18 と空洞 12 の端部 24 の間は、 熱間静水圧加圧中に加えられたガス圧が漏れてそ の場所でのボイドの除去を妨げないように、沈積 した材料18と空洞 12 の間の境界 20 にガスの透 過しない接着を行なうべきである。第２図に示す ように、固形化された金属部分 18 の最も外側の 部分 26 もまた本質的にガス不透過性でなければ ならず、これにより溶射沈積した材料 18 の熱間 静水圧加圧による固形化が容易になる。

今回の発明は1162.8から1204.4℃(2125から2 200°F)の間の温度で 15 から 25 KSI の均衡圧 力の下で実施して成功した。この技術に精通して いる人々であれば、この発明の溶射沈積材料に示 されているように超微粒子を有する超合金は約98 2.2乃至1204.4℃(1800乃至2200°F)で超可塑性 のふるまいを示すことを認識している。従って、 この発明と結び付く熱間静水圧加圧の段階はこの 温度範囲で行なうことができよう。

今回の発明は、クリープ強度の高い材料と引っ 張り強さの高い材料を組み合わせて、容易に自動 化でき調節できて従来の方法ではえられなかった 複合物品を提供する方法を提示するものである。

（実施例） 今回の発明は以下に示す実施例に利用された。

（実施例１） 双対合金複合ガスタービンエンジンロータはこ の発明により製造された。第１図において、ブレ ード付きリング部材 10 は精密鋳造の Mar-M247 ニッケル基超合金であり、代表的なASTM M10-M15 の等軸粒子サイズのものである。 Mar-M247 の組 成を第１表に示す。部材の空洞は、この空洞を構 成する内壁が連続したガス不透過性のものである ようにブレードリングとともに鋳造された。空洞 は機会加工して表面の不連続や鋳造工程中に形成 された酸化物を除去した後化学処理を行なって機 械加工中に生じたすべての汚染物を除去した。

洗浄したブレードリングは真空室内のマニピュ レータに固定され、処理中は約35 rpmで回転さ せられた。真空室は10^-3トル以下の真空度に下げ 室内環境から気体不純物を除いた。EPI-03プラズ マガンからの高純度アルゴン及びヘリウム高温プ ラズマによりリングを約926.6-982.2℃(1700-18 00°F)に予熱した。プラズマガンはブレードガン に対して垂直から鋭角に向け空洞表面から 15 イ ンチの位置に置いた。ガンの使用電力は 68 KWで あった。処理中は室内雰囲気は 30-50トルに維持 した。最終の空洞のアーク洗浄はブレードリング をプラズマガンに対して負のバイアス電圧にして 行なった。最終洗浄直後に LC アストロロイ(Ast roloy)として知られる溶融ニッケル基超合金を、 プラズマガンにより約100 g/min の速度で噴射し た。溶融金属は順次表面に接触し急速に固形化し た。溶融金属の方向は、実質的に空洞を満たしブ レード付きリングと固体化された金属ハブの他の 部分との間にガス不透過性シールとなるように調 節し、これにより第２図に示すような双対合金複 合体プレフォームを形成した。固形化された金属 ハブは部分的に気孔はあったが最も外側の部分は ガス圧を伝達するに十分な緻密さであった。

双対合金複合体プレフォームを真空室内で調節 冷却した後、プレフォームを 2165°F/25 KSI/ 4 hrで熱間静水圧加圧(HIP)し、ボイドを吸収し てブレードリングと溶射沈積されたハブとの冶金 学的接合を強化した。

この実施例で作られた冶金学的接合の完全性は 第３図に示すように優れた質のものであり、非金 属汚染物の比較的ないものであった。固体化され たハブは双対特性タービンロータのハブセクショ ンにとって望ましい均等な粒子サイズ及び微細構 造を示した。

機械的試験の試料をこの実施例に示す複合ロー タの(a)溶射沈積部 18 内、(b)鋳造部材 10 内、 及び(c)接合部が実質的にゲージ部の中心になる ように冶金学的接合を横切っての３か所から取っ た。切り分ける前に、プレフォームは、1115.5℃ /2h/AC(2040°F/2h/AC)に続き 982.2℃/4h/AC( 1800°F/4h/AC)そして更に 648.8℃（1200°F/24 h/AC）と 760℃/8h/AC(1400°F/8h/AC)の熱処理 を行なった。これらの試料の23.8℃(75°F)、 537.7 ℃（1000°F)及び 760℃(1400°F)におけ る引っ張り試験の結果を第II表に示す。本発明に より微粒子構造とガス成分の少ない隙間が構成さ れるため、溶射部材はすぐれた強度と延性値を示 した。接合部の引っ張り特性は鋳造ブレードリン グの特性と本質的に等価であった。

（実施例２） 漸変粒子サイズ金属ハブを有する相対合金複合 ロータは、実施例１に示した方法において特定の プラズマ処理パラメータを調節することにより製 造した。溶射中に動的室内圧力を 40 と 45 トル の間で変化させ、粉末添加量が少ないときはアー クのかけ方を約 10 kwから 2 kwに変えることに より、鋳造リングとの境界に近い固形化したハブ の粒子サイズは直径約 60 乃至 80 ミクロンと大 きなものができた。プラズマ処理パラメータを実 施例１の条件から漸次変えることにより、固形化 したハブの中心部に第３図に示すような代表的直 径が約 20 から 30 ミクロンの粒子サイズのもの ができた。この発明以前には１段階だけの処理で 相対合金複合ロータの粒子サイズを丹念に変えて やることはできなかった。この技術に熟達してい る者であれば、複合物品が高い応力傾度及び高温 に暴されるガスタービンなどの応用に対する漸変 粒子サイズの利点を認識するだろう。

（実施例３） AF2-1DA-6（その組成は第Ｉ表に示されている） として知られる超合金を実施例１の方法で製造し、 その微細構造の安定性を通常の粉末押し出し冶金 法で造られた合金と比較した。それぞれの材料は 最初は均質で 20 から 30 ミクロンの粒子サイズ を示した。両材料とも2200°F に 40 時間さらし た。通常処理の材料では熱誘起多孔性(TIP)が発 生した。溶射合金では多孔性の発生は観測されな かった。通常処理の材料ではまた粒子の成長が見 られ、粒子サイズは 80 から 100ミクロンとなっ た。溶射材料ではわずかな粗粒子化（ 40-50 ミク ロン）しか観測されなかった。

この予期しなかった長時間にわたる粒子サイズ の安定性は、複合物品により高温での高温加圧及 び熱処理能力を与える。

今回の発明は実施例により説明したが、これに 限定されるものではない。発明の範囲は前述の特 許請求の範囲及びこれと等価なものにより決めら れる。

第 Ｉ 表 ニッケル基超合金の組成 元素 鋳造合金 粉末合金 粉末合金 (w/o) Mar-M247 LC Astroloy AF-21DA-6 Ni 残部 残部 残部 Cr 8.0 15.0 12.0 Co 10.0 17.0 9.69 Mo 0.6 5.0 2.96 W 10.0 - 6.6 Ta 3.0 - 1.47 Ａｌ 5.5 4.0 4.4 Ti 1.0 3.5 2.77 Hf 1.5 - - C 0.16 0.03 0.04 B 0.02 0.02 0.02 Zr 0.09 0.06 0.02 O₂ (ppm) 12 110 118 N₂ (ppm) 10 28 36

【図面の簡単な説明】

第１図は今回の発明の方法による中央空洞内に 金属が沈積する前のタービン部品の模式的側面図 である。 第２図は空洞内に金属が沈積した後の実施例１ の模式的側面図である。 第３図は Mar M247 鋳造部とLC Astroloy溶射 部間の接合部の顕微鏡写真（倍率200）である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｃ２３Ｃ 4/18 (72)発明者 マーク ジェイ．ストラスゼイム アメリカ合衆国49445 ミシガン州ノース マスケゴン，カディルラツク 902 (72)発明者 ルイス イー．ダーディ アメリカ合衆国49445 ミシガン州マスケ ゴン，ブローボーン ドライブ 4065

Claims (29)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 少なくとも１種の固体金属部材の表面に
   溶 融金属を溶射することによる複合物体の製造方法 であり、上記方法が 固体金属部材を準備し、 上記金属部材の表面を洗浄し上記金属部材 を低圧下で調節した雰囲気内で予熱することによ り上記金属部材とこれに溶射される金属との境界 における冶金学的接合の形成を容易にし、 溶融金属を上記金属部材上に溶射し、 上記溶融金属を急激に個体化して上記金属 部材表面の少なくとも一部に粘着した固形で部分 的に気孔を有する溶射金属部分を順次形成して複 合物品のプレフォームを形成し、 上記プレフォームを十分に低い冷却速度で 冷却することにより上記境界における残留応力を 低減し、 上記プレフォームを高温加圧して上記溶射 金属部内の気孔を実質的に除去し、且つ上記溶射 金属部を上記金属部材に冶金学的に接合させるこ とから構成されることを特徴とする複合金属物品 の製造方法。
2. 【請求項２】 上記金属部材が実質的にガス不透過性で
   あ り、上記方法が上記部分的に気孔を有する溶射金 属部分の表面上にガス不透過性の層を形成する段 階及び上記プレフォームを熱間静水圧加圧する段 階を含む請求項１記載の方法。
3. 【請求項３】 上記金属物品がニッケルから構成される
   請 求項１記載の方法。
4. 【請求項４】 上記金属部材が約815.5℃乃至 982.2℃の範囲で予熱される請求項３ 記載の方法。
5. 【請求項５】 上記金属部材の予熱段階が上記金属部材
   上 に高速熱プラズマを衝突させる段階を含む請求項 １記載の方法。
6. 【請求項６】 上記金属部材の表面洗浄段階が上記金属
   部 材を陰極とする上記金属部材表面に直流のアーク を形成させることにより行われる請求項５記載の 方法。
7. 【請求項７】 溶融金属の溶射段階が上記個体金属部材
   へ 向けられたプラズマ内に粉末金属を注入すること により行われる請求項１記載の方法。
8. 【請求項８】 上記金属がニッケルから構成される請求
   項 ７記載の方法。
9. 【請求項９】 上記金属部材の表面上に上記溶融金属を
   溶 射している間、上記溶融金属の溶射手段に対して 上記金属部材を動かす段階を含む請求項１記載の 方法。
10. 【請求項１０】 上記個体金属物品が、方向性固形化さ
    れた 金属部材から構成される請求項１記載の方法。
11. 【請求項１１】 上記個体金属物品が単結晶金属部材か
    ら構 成される請求項１記載の方法。
12. 【請求項１２】 上記溶射金属の粒子の大きさを変える
    ため 上記溶融金属の溶射手段に関連するパラメータを 変える段階を含む請求項１記載の方法。
13. 【請求項１３】 微粒子部材に冶金学的に接合された少
    なく とも１つの単結晶部材から構成され、理論的密度 に近い複合金属部品を製造する方法において、上 記方法が、 少なくとも１つのガス不透過性固体金属部 材を準備し、上記固体金属部材は単結晶であり、 上記微粒子部材と接触するように置かれた 上記単結晶部材の表面を洗浄することにより上記 微粒子部材と上記単結晶部材間の冶金学的接合の 形成を容易にし、上記洗浄段階は低圧において調 節された雰囲気内で行われ、 上記単結晶部材を低圧において調節された 雰囲気内で予熱し、 上記単結晶部材の表面上に高速熱プラズマ 内の溶融金属を溶射し、 上記溶融金属を急激に固体化して上記金属 部材表面の少なくとも一部に粘着した固体で部分 的に気孔を有する溶射金属部分を順次形成して複 合物品のプレフォームを形成し、 上記部分的に気孔を有する溶射金属部分の 表面上にガス不透過性の層を形成し、 上記複合プレフォームを十分に低い冷却速 度で冷却することにより上記プレフォーム内の残 留応力を低減し、且つ 上記プレフォームを熱間静水圧加圧して上 記溶射金属部内の気孔を除去し、且つ上記溶射金 属部を上記金属部材に冶金学的に接合させること から構成されることを特徴とする複合金属物品の 製造方法。
14. 【請求項１４】 少なくとも１つの固体金属部材に溶融
    金属 を溶射することによる複合金属物品の製造方法に おいて、その方法が、 固体でガス不透過性の金属部材を準備し、 上記部材は内部に空洞を含み、 上記空洞の表面を洗浄することにより上記 空洞の表面とその上に溶射される金属間の境界に おける冶金学的接合の形成を容易にし、上記金属 部材を低圧において調節された雰囲気内で予熱し、 上記空洞内に溶融金属を溶射し、 上記溶融金属を急激に固体化して上記空洞 内に固体で部分的に気孔を有する溶射金属部分を 順次形成し、上記金属部分が実質的に上記空洞を 満たし、上記空洞の少なくとも一部と粘着して複 合体プレフォームを形成し、固体化された金属部 分の最も外側の層はガス不透過性であり、 十分に低い冷却速度で冷却することにより 上記境界内の残留応力を低減し、且つ 上記プレフォームを熱間静水圧加圧して実 質的に上記溶射金属部内の気孔を除去し、且つ上 記溶射金属部を上記空洞の表面に冶金学的に接合 させることから構成されることを特徴とする複合 金属物品の製造方法。
15. 【請求項１５】 上記金属物品がニッケルから構成され
    る請 求項14記載の方法。
16. 【請求項１６】 上記金属部材が約815.5℃乃至 982.2℃の範囲で予熱される請求項15 記載の方法。
17. 【請求項１７】 上記金属部材の予熱段階が上記金属部
    材上 に高速熱プラズマを衝突させる段階を含む請求項 14記載の方法。
18. 【請求項１８】 上記金属部材の表面洗浄段階が上記金
    属部 材を陰極とする上記金属部材表面に直流のアーク を形成させることにより行われる請求項17記載の 方法。
19. 【請求項１９】 溶融金属の溶射段階が上記個体金属部
    材へ 向けられたプラズマ内に粉末金属を注入すること により行われる請求項14記載の方法。
20. 【請求項２０】 上記金属がニッケルで構成される請求
    項19 記載の方法。
21. 【請求項２１】 上記金属部材の表面上に上記溶融金属
    を溶 射している間、上記溶融金属の溶射手段に対して 上記金属部材を動かす段階を含む請求項20記載の 方法。
22. 【請求項２２】 上記溶融金属部の異なった場所で異な
    った 粒子の大きさを有する上記溶融金属部を形成する 段階を含む請求項20記載の方法。
23. 【請求項２３】 少なくも１つの固体金属部材に溶融金
    属 を溶射することによる複合金属物品の製造方法に おて、その方法が、 固体でガス不透過性の金属部材を準備し、 上記部材は内部に空洞を含み、 上記空洞の表面を洗浄することにより上記 空洞の表面とその上に溶射される金属間の境界に おける冶金学的接合の形成を容易にし、上記金属 部材を低圧において調節された雰囲気内で予熱し、 上記空洞に向けられた高速熱プラズマ内に 粉末金属を注入して溶融金属噴霧を形成し、 上記空洞内に溶融金属を溶射し、 上記溶融金属を急激に固体化して上記空洞 内に固体で部分的に気孔を有する溶射金属部分を 順次形成し、上記金属部分が実質的に上記空洞を 満たし、上記空洞の少なくとも一部と粘着して複 合体プレフォームを形成し、固体化された金属部 分の最も外側の層はガス不透過性であり、 十分に低い冷却速度で冷却することにより 上記境界内の残留応力を低減し、且つ 上記プレフォームを熱間静水圧加圧して実 質的に上記溶射金属部内の気孔を除去し、且つ上 記溶射金属部を上記空洞の表面に冶金学的に接合 させることから構成されることを特徴とする複合 金属物品の製造方法。
24. 【請求項２４】 上記金属物品がニッケルから構成され
    る請求 項23記載の方法。
25. 【請求項２５】 上記金属部材が約815.5℃乃至 982.2℃の範囲で予熱される請求項24 記載の方法。
26. 【請求項２６】 上記金属部材の予熱段階が上記金属部
    材上 に高速熱プラズマを衝突させる段階を含む請求項 24記載の方法。
27. 【請求項２７】 上記金属部材の表面洗浄段階が上記金
    属部 材を陰極とする上記金属部材表面に直流のアーク を形成させることにより行われる請求項26記載の 方法。
28. 【請求項２８】 溶融金属の溶射段階が上記個体金属部
    材へ 向けられたプラズマ内に粉末金属を注入すること により行われる請求項23記載の方法。
29. 【請求項２９】 上記金属部材の表面に溶融金属を溶射
    して いる間、上記固体金属部材を回転させる段階を含 む請求項23記載の方法。