KR20210087968A - 적층 제조된 내화 금속 부품, 적층 제조 방법 및 분말 - Google Patents
적층 제조된 내화 금속 부품, 적층 제조 방법 및 분말 Download PDFInfo
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Abstract
몰리브덴, 몰리브덴계 합금, 텅스텐, 텅스텐계 합금 및 몰리브덴-텅스텐계 합금을 포함하는 그룹에서 선택된 적어도 하나의 재료로부터 적층 제조 공정에서 레이저 또는 전자 빔을 사용하여 제조된 고체 구조를 갖는 부품(8)에 있어서,
부품(8)은 적어도 온도 범위≥1500℃에서
- 몰리브덴 및 몰리브덴계 합금의 경우 MoO2 및/또는 MoO3에 대해,
- 텅스텐 및 텅스텐계 합금의 경우 WO2 및/또는 WO3에 대해, 그리고
- 몰리브덴-텅스텐계 합금의 경우 MoO2, MoO3, WO2 및 WO3 그룹으로부터의 적어도 하나의 산화물에 대해
환원 효과(reducing effect)를 갖는 하나 이상의 합금 원소(들)을 포함하며,
여기서 합금 원소(들) 중 적어도 하나는 적어도 부분적으로 산화되지 않은 형태 및 산화된 형태 둘 다로 존재하는 것을 특징으로 하는 부품(8).
부품(8)은 적어도 온도 범위≥1500℃에서
- 몰리브덴 및 몰리브덴계 합금의 경우 MoO2 및/또는 MoO3에 대해,
- 텅스텐 및 텅스텐계 합금의 경우 WO2 및/또는 WO3에 대해, 그리고
- 몰리브덴-텅스텐계 합금의 경우 MoO2, MoO3, WO2 및 WO3 그룹으로부터의 적어도 하나의 산화물에 대해
환원 효과(reducing effect)를 갖는 하나 이상의 합금 원소(들)을 포함하며,
여기서 합금 원소(들) 중 적어도 하나는 적어도 부분적으로 산화되지 않은 형태 및 산화된 형태 둘 다로 존재하는 것을 특징으로 하는 부품(8).
Description
본 발명은 청구항 제1항의 전제부의 특징을 갖는 부품(component), 청구항 제16항의 전제부의 특징을 갖는 부품의 제조를 위한 적층 제조 공정(방법)(additive manufacturing process) 및 적층 제조 공정을 위한 분말의 용도에 관한 것이다.
높은 융점, 낮은 열팽창 계수 및 높은 열전도율 때문에, 몰리브덴(Mo), 텅스텐(W) 및 이들의 합금은 다양한 고성능 응용 분야, 예를 들면 X-선 양극, 방열판, 고온 가열 영역, 스러스터, 압출 다이, 사출 금형 부품, 핫 러너 노즐, 저항 용접 전극 또는 이온 주입 시스템을 위한 부품에 사용된다. 또한 이들 요소들은 높은 밀도를 가지며 따라서 전자기 및 입자 방사선의 우수한 차폐를 보장한다. 실온에서 비교적 낮은 연성과 높은 DBTT (ductile-brittle transition temperature (연성 취성 전이 온도))의 결과로 가공 특성은 기계 가공 및 성형 공정 모두에 불리하다. 또한 몰리브덴-레늄과 텅스텐-레늄을 제외하고는 이러한 재료의 용접성이 좋지 않다. 이러한 재료로부터 부품을 생산하는 대규모 산업 규모의 공정은 해당 출발 분말을 압축하고 소결한 다음 일반적으로 고온(DBTT 이상의 온도)에서 성형하는 분말 야금 생산 경로이다.
적층 제조 공정으로 달성할 수 있는 기하학적 부품 설계의 가능성은 기존 공정의 가능성을 훨씬 능가한다. 특히 몰리브덴, 텅스텐 및 그 합금과 같은 재료의 경우, 다른 금속 재료에 비해 이러한 재료가 일반적으로 사용되는 종래의 제조 방법으로 가공하기가 현저히 더 어렵기 때문에 적층 제조 공정이 특히 유리하다. 금속 재료의 적층 제조는 일반적으로 출발 재료로 분말을 사용하고 덜 일반적으로 또한 와이어를 사용한다. 금속 재료는 레이저 빔을 사용하여 층별로(층상으로) 적용(도포)된 분말이 국부적으로 소결되는 선택적 레이저 소결(selective laser sintering)(SLS), 층별로 적용(도포)된 분말은 국부적으로 용융되는 선택적 레이저 빔 용융(selective laser beam melting)(SLM) 및 선택적 전자 빔 용융(selective electron beam melting)(SEBM), 및 노즐을 통해 공급되는 분말이 용융되는 레이저 금속 증착(laser metal deposition)(LMD)과 같은 여러 공정들의 확립을 보았다. 적층 제조 공정은 기계 가공 또는 성형 공구가 필요하지 않으며, 따라서 적은 수의 유닛들로 부품을 비용 효율적으로 제조하는 것을 가능하게 한다. 또한 고전적인 제조 공정의 경우라면 상당한 비용과 복잡성으로만 생산할 수 있는 부품의 기하학적 형상을 실현하는 것을 가능하게 만든다. 또한 함께 융합되거나 소결되지 않은 분말 입자들을 재사용할 수 있기 때문에 높은 자원 효율성을 달성한다. 그러나 이들 공정들의 단점은 매우 낮은 빌드 속도(적층 속도)(build rate)를 유지한다는 점이다.
또한 주조 또는 소결과 같은 종래의 압밀화 공정(consolidation processes)과 비교할 때 다른 금속 물리적 메커니즘이 적용된다는 것이 빔 기반 적층 제조 공정에서 고려되어야 한다. 소결의 경우 치밀화(densification)를 결정하는 것은 표면 및 경계 입자 확산이지만 SLM, SEBM 및 LMD와 같은 높은 냉각 속도에서 국부적 용융 및 응고를 포함하는 공정의 작용 메커니즘은 다르고 훨씬 더 복잡하며 또한 아직 완전히 이해되지 않았다. 여기서 습윤 거동, 마란고니 대류(Marangoni convection), 증발로 인한 되튐 효과(recoil effect), 분리, 에피택셜 입자 성장(epitaxial grain growth), 응고 시간, 열 흐름, 열 흐름 방향 및 응고 수축의 결과로 인한 내부 응력이 언급되어야 한다. 종래 공정에서 성공한 재료 개념은 일반적으로 빔 기반 적층 공정에서 결함이 없는 부품으로 이어지지 않는다.
선택적 레이저 빔 용융에 의한 순수한 텅스텐 제조는 Dianzheng Wang 등에 의한 저널 기사(Appl. Sci. 2007, 7, 430)에 기술되며 선택적 레이저 빔 용융에 의한 몰리브덴 제조는 D. Faidel 등에 의한 저널 기사 (Additive Manufacturing 8 (2015) 88-94)에 기술된다. WO2012055398은 내화성 금속에 대한 선택적 레이저 용융 공정을 개시하며, 여기서 재료의 조성은 부품의 제조 동안 대기에 존재하는 반응성 가스와의 반응에 의해 변경될 수 있다. 명세서 CN103074532 A 및 수반되는 저널 논문 "Selective Laser Melting Additive Manufacturing of Hard-to-Process Tungsten-Based Alloy Parts With Novel Crystalline Growth Morphology and Enhanced Performance", Journal of Manufacturing Science and Engineering, August 2016, Vol. 138, 081003, Dongdong Gu et al.은 기계적으로 합금된 텅스텐-TiC 분말의 레이저 빔 용융을 기술한다.
가장 널리 보급된 적층 제조 공정은 선택적 레이저 빔 용융 공정(selective laser beam melting process)(SLM)이다. 이것은 기판에 분말 층을 적용(도포)하기 위해 코팅 바를 사용하는 것을 포함한다. 그런 다음 레이저 빔이 이 분말 층 위로 안내된다. 상기 빔은 분말 입자의 국부적 용융을 가져오고, 따라서 개별 분말 입자가 서로 융합하고 이전에 적용(도포)된 층에 융합하게 한다. 따라서 제조될 부품의 층은 분말 입자의 연속적인 국부적 용융 및 후속 응고를 통해 형성된다. 추가 분말 층이 이전에 가공된 분말 층에 적용(도포)되고 공정이 다시 시작된다. 따라서 부품은 각각의 새로운 분말 층으로 추가 구성되며, 여기서 빌드 방향(적층 방향)(build direction)은 분말 층의 각 평면에 수직이다. 적층 제조 공정은 특징적인 미세 구조를 생성하기 때문에 당업자는 부품이 종래 공정 또는 적층 공정에 의해 생산되었는지 여부를 식별할 수 있다.
몰리브덴과 텅스텐은 높은 융점, 고체 상태에서 높은 열전도율 및 액체 상태에서 높은 표면 장력과 점도를 갖는다. 이러한 재료들은 적층 제조 공정을 사용하여 가공하기 가장 어려운 재료들 중 하나이다. 높은 표면 장력과 높은 점도와 결합된, 높은 열전도율에 의해 야기되는 용융 상(molten phase)의 짧은 시간은 볼링 효과(balling effect)를 촉진하며, 이는 결과적으로 기공을 유발하여 균열을 유발하는 결함과 낮은 밀도로 이어진다. 볼링 효과는 표면 품질, 특히 표면 거칠기에 부정적인 영향을 미친다. 몰리브덴과 텅스텐은 매우 낮은 파괴 인성(fracture toughness)을 갖기 때문에, 공정에 고유한 내부 열 유도 응력과 결합된 국부적 결함으로 인해 균열이 발생한다.
선택적 레이저 또는 전자 빔 용융에 의해 생성된 몰리브덴 및 텅스텐으로 만들어진 부품들은 주상 결정 구조를 나타내며, 여기서 빌드 방향(적층 방향)의 평균 그레인 종횡비(grain aspect ratio)(GAR, 그레인 길이 대 그레인 너비의 비율)는 일반적으로 8보다 크다. 레이저/전자 빔의 용융 경로를 재생하는 균열의 결정 간 네트워크(intercrystalline network)는 빌드 방향(적층 방향)에 수직인 평면에 형성된다. 균열은 주로 결정 간 고온 및 저온 균열이다. 상기 균열은 부품이 종종 개방된 다공성을 나타내며 기밀 및 액밀이 아닌 결과와 부분적으로 관련된다. 부품의 파괴를 초래하는 응력은 일반적으로 소성 변형을 일으키지 않으며 주로 결정간 파괴 거동(intercrystalline fracture behavior)이 관찰된다. 결정 간 파괴 거동은 주로 입자 경계를 따라 균열에 의해 발생하는 파괴를 의미하는 것으로 이해되어야 한다. 이러한 파괴 거동의 결과로서 이러한 방식으로 제조된 부품들은 낮은 파괴 저항성, 낮은 파괴 인성 및 낮은 연성을 나타낸다.
본 발명의 목적은 위에서 논의된 문제점들을 피할 수 있는 해당 유형의 부품, 상기 언급된 특성을 갖는 부품의 신뢰성 있는 제조를 위한 해당 유형의 적층 제조 공정 및 적층 제조 공정에 사용하기 위해 최적화된 거동을 나타내는 분말을 제공하는 것이다. 특히 본 발명의 목적은 다음과 같은 특성을 갖는 부품을 제공하는 것이다:
- 감소된 결함 빈도, 특히 균열 빈도
- 향상된 파괴 인성
- 향상된 연성
- 향상된 밀도
- 폐쇄 다공성
상기 목적은 청구항 제1항의 특징을 갖는 부품, 청구항 제16항의 특징을 갖는 적층 제조 방법 및 청구항 제18항의 특징을 갖는 분말의 용도에 의해 달성된다. 본 발명의 유리한 실시형태들은 종속 청구항들에서 정의된다.
빔 기반 적층 제조 공정을 통해 제조된 몰리브덴, 텅스텐, 몰리브덴 기반 및 텅스텐 기반 합금으로 만들어진 부품들은 일반적으로 0.25 내지 0.6 at%의 산소 함량을 갖는다. 기계적으로 합금 된 분말을 사용하면 2 at% 이상의 현저히 높은 산소 함량이 발생할 수도 있다. 예를 들어 선택적 레이저 또는 전자 빔 용융과 같은 적층 제조 공정은 산소 함량을 감소시키지 않는다. 주사 또는 투과 전자 현미경과 같은 고해상도 검사 방법을 사용할 때, 종래 기술의 부품들에서 산소는 몰리브덴/텅스텐 산화물의 형태로 입계에서 주로 침전되는 것이 명백하다. 이러한 침전물은 결정 입계에 영역적으로 배치되며 결과적으로 몰리브덴, 텅스텐 및 그 합금으로 만들어진 적층 제조 부품의 낮은 파괴 저항성과 인성을 갖는 결정 간 파괴 거동의 원인이 된다. 높은 산소 함량은 고온 균열 및 저온 균열 둘 다를 발생시킬 수 있다. 고온 균열은 감소된 결정 입계 강도의 결과로서 제조 중에 형성된다. 본 경우 결정 입계 강도는 용융 경로의 열 영향 영역에서 입계에 석출된 산화물의 용융에 의해 악영향을 받는다. 저온 균열은 균열 핵 역할을 하는 결함(기공, 미세 균열)과 결합된 열 유도 응력에 기인할 수 있다. 입계 강도가 종래 기술의 경우와 같이 입자 내부의 강도보다 현저히 낮으면 결정 간 균열이 발생한다.
높은 산소 함량은 볼링 효과를 추가로 증폭시킨다. 산소는 용융 영역의 가장자리 영역에 축적되어 표면 장력을 감소시킨다. 따라서 마란고니 대류는 가장자리 영역에서 용융 영역의 중심으로의 재료 흐름을 촉진하며, 그 결과 플라토 레일리 불안정성(Plateau-Rayleigh instability)으로 인해 야기되는 볼링(balling)이 훨씬 더 현저하게 증폭된다.
따라서, 본 발명에 따른 부품은 적어도 온도 범위≥1500℃에서 몰리브덴 및 몰리브덴계 합금의 경우 MoO2 및/또는 MoO3에 대해, 텅스텐 및 텅스텐계 합금의 경우 WO2 및/또는 WO3에 대해, 그리고 몰리브덴-텅스텐계 합금의 경우 MoO2, MoO3, WO2 및 WO3 그룹으로부터의 적어도 하나의 산화물에 대해 환원 효과(reducing effect)를 갖는 하나 이상의 합금 원소(들)을 포함한다는 특징을 가지며, 여기서 합금 원소(들) 중 적어도 하나는 적어도 부분적으로 산화되지 않은 형태 및 산화된 형태 둘 다로 존재한다.
이하에서 단수형 용어 "합금 원소"는 몰리브덴 및/또는 텅스텐에 대한 환원 효과를 갖는 둘 이상의 합금 원소를 또한 포함한다.
합금 원소는 원소 형태로 그리고 화합물의 성분으로서 둘 다 존재할 수 있다. 수소와 같은 가스는 전형적으로 그리고 본 발명의 맥락에서 합금 원소로 언급되지 않는다는 점에 유의한다. 본 발명은 추가로 합금 원소가 적어도 부분적으로 산화되지 않은 형태 및 산화된 형태 둘 다로 존재하는 것을 요구한다. 이것은 합금 원소의 산화된 형태가 고체 상태의 부품에 존재해야 하는 것을 요구한다.
본 발명의 기본 개념은 환원 효과를 갖는 적어도 하나의 합금 원소의 형태로 더 매력적인 반응 파트너로 산소를 제공함으로써, 특히 입계에서 몰리브덴/텅스텐 산화물의 형성을 감소시키는 것이다. 따라서, 부품의 산소 함량은 감소되지 않고 오히려 산소는 적어도 부분적으로, 바람직하게는 대체로 합금 원소(들)로 형성된 고체 산화물의 형태로 존재한다 (실온에서). 이러한 방식으로 결합된 산소는 더 이상 입계 강도에 악영향을 미치지 않는다.
환원 효과를 갖는 적절한 합금 원소는 당업자에 의해 테이블에서 쉽게 찾을 수 있다. Gibbs 에너지(자유 엔탈피) 또는 Richardson-Ellingham 다이어그램을 사용하여 표준 생성 자유 엔탈피들 사이의 차이를 기반으로 몰리브덴/텅스텐 산화물에 환원 효과를 갖는 원소를 찾을 수 있다. 이것은 몰리브덴/텅스텐 산화물의 환원제로서 적합한 원소를 간단한 방식으로 찾는 것을 가능하게 만든다. 합금 원소는 바람직하게는 화학량론과 관계없이 모든 몰리브덴 산화물(예를 들어 MoO2, MoO3) 및/또는 모든 텅스텐 산화물(예를 들어 WO2, WO3)에 대해 환원 효과를 갖는다. 합금 원소가 산화물 형태로 산소를 안정적으로 결합할 수 있기 위하여 합금 원소가 적어도 온도 범위≥1500℃에서 몰리브덴/텅스텐 산화물에 대한 환원 효과를 가져야 한다. 1500℃ 미만의 온도에서는 반응 속도가 너무 느리고 몰리브덴/텅스텐 산화물의 충분한 환원이 더 이상 발생하지 않는다. 합금 원소는 바람직하게는 몰리브덴/텅스텐 합금의 액상선 온도에 대한 실온 범위의 온도 범위에서 몰리브덴/텅스텐 산화물에 대해 환원 효과를 갖는다.
적어도 부분적으로 산화되지 않은 형태와 산화된 형태의 부품에 합금 원소의 존재는 통상적인 방법, 예를 들어 XRD, 마이크로프로브, ICP-OES, ICP-MS, XRF, SEM/EDX, TEM/EDX 및 캐리어 가스 고온 추출에 의해 입증될 수 있다. 합금 원소 함량의 정량적 결정은 예를 들어 ICP-OES 또는 ICP-MS를 통해 수행되고 캐리어 가스 고온 추출 또는 XRF에 의해 산소 함량의 정량적 결정이 수행된다. 합금 원소가 산화된 형태와 산화되지 않은 형태로 존재하는지 여부는 XRD에 의해 결정될 수 있으며, 낮은 함량에서는 예를 들면 마이크로프로브, SEM/EDX 또는 TEM/EDX와 같은 공간 분해 방법에 의해 결정될 수 있다.
본 발명에 따른 적층 제조 공정은 제공된 출발 분말이 적어도 온도 범위≥1500℃에서 몰리브덴 및 몰리브덴계 합금의 경우 MoO2 및/또는 MoO3에 대해, 텅스텐 및 텅스텐계 합금의 경우 WO2 및/또는 WO3에 대해, 그리고 몰리브덴-텅스텐계 합금의 경우 MoO2, MoO3, WO2 및 WO3 그룹으로부터의 적어도 하나의 산화물에 대해 환원 효과를 가지며 제공된 출발 분말에 적어도 부분적으로 산화되지 않은 형태로 존재하는 적어도 하나의 원소를 포함하며 제조된 부품에서 합금 원소(들) 중 적어도 하나는 적어도 부분적으로 산화물 형태로 존재하는 특징을 갖는다. 적어도 하나의 합금 원소는 원소 형태와 화합물의 성분으로 모두 존재할 수 있다.
부품이 제조되는 사용되는 재료는 바람직하게는 분말이다. 종래 기술에 따라 공지된 모든 빔 기반 적층 제조 공정, 특히 다수의 개별 분말 입자들이 함께 융합되어 고 에너지 빔에 의해 고체 구조를 형성하는 공정이 본 발명에서 사용될 수 있다.
출발 분말을 제공하는 단계는 용융 상에서 입자의 구상화 처리(spheroidization)를 포함할 수 있다. 용융 상의 구상화는 작은 입자 체적으로 인해 추가 조치 없이도 높은 냉각 속도를 달성한다. 이것은, 예를 들어 합금 원소가 강제적으로 용해된 형태로 Mo 또는 W 결정 격자에 존재하거나 초소형 입자 형태로 침전된다는 점에서 합금 원소의 매우 균일한 분포를 가져온다. 따라서 환원 효과를 갖는 합금 원소가 분말 입자에 균일하게 분포된다. 균일한 분포는 합금 원소가 존재하고 부품의 어느 지점에서도 산화물 형태로 산소를 결합할 수 있는 것을 보장한다. 또한 용융 단계를 통해 구상화 처리된 분말은 매우 우수한 분말 테이크업 거동을 보여준다. 따라서 균일한 표면 커버리지를 갖는 분말 층을 달성하는 것이 가능하다.
출발 분말을 제공하는 단계는 또한 환원 효과를 갖는 하나 이상의 원소 (합금 원소의 형태로 완성된 부품에 존재함)가 첨가된 원료 분말의 과립화(granulation)를 포함할 수 있다. 과립화는 더 큰 분말 입자를 제공하기 위해 미세하게 분산된 1차 입자들의 응집 및 결합을 의미하는 것으로 이해되어야 한다. 몰리브덴 및/또는 텅스텐 및 합금 원소를 함유하는 균일한 원료 분말 혼합물로부터 출발하여 균일한 과립이 생성될 수 있다. 분쇄된 분말에 비해 과립화 된 분말 입자는 우수한 유동 거동을 나타내며, 따라서 균일한 분말 층의 적용(도포)을 가능하게 한다. 밀링 장치에서 마모된 재료로 인한 분말의 높은 산소 함량 및 기타 불순물도 방지된다.
본 발명에 따른 적층 제조 공정에서 바람직하게는 용융 중에 입자 정제 효과를 가지며 따라서 가공된 재료의 인성을 증가시키는 1 마이크로 미터 미만의 미세 탄화물, 질산염 또는 붕소화물이 형성되는 것이 제공될 수 있다. 그것들은 동시에 강도 향상을 가져온다.
적층 제조 공정, 특히 본 발명에 따른 적층 제조 공정에서 본 발명에 따른 사용을 위한 분말은 분말이 적어도 온도 범위≥1500℃에서 몰리브덴 및 몰리브덴계 합금의 경우 MoO2 및/또는 MoO3에 대해, 텅스텐 및 텅스텐계 합금의 경우 WO2 및/또는 WO3에 대해, 그리고 몰리브덴-텅스텐계 합금의 경우 MoO2, MoO3, WO2 및 WO3 그룹으로부터의 적어도 하나의 산화물에 대해 환원 효과(reducing effect)를 갖는 하나 이상의 원소를 포함하며, (합금 원소(들)로서 부품에 존재하는) 환원 원소(들) 중 적어도 하나는 적어도 부분적으로 산화되지 않은 형태로 존재하는 특징을 갖는다. 상기 적어도 하나의 환원 원소는 원소 형태로 그리고 화합물의 성분으로 둘 다 존재할 수 있다.
분말 중의 환원 원소(들) 중 하나 또는 하나 이상이 몰리브덴이 풍부한 또는 텅스텐이 풍부한 상에 적어도 부분적으로, 바람직하게는 50 at% 이상의 정도로 용해될 때 바람직하다.
몰리브덴계 합금은 적어도 50 at%의 몰리브덴을 함유하는 합금을 의미하는 것으로 이해되어야 한다. 몰리브덴계 합금은 특히 적어도 80, 90, 95 또는 99 at%의 몰리브덴을 포함한다. 텅스텐계 합금은 적어도 50 at%의 텅스텐을 포함한다. 텅스텐계 합금은 특히 적어도 80, 90, 95 또는 99 at%의 텅스텐을 포함한다. 몰리브덴-텅스텐 합금은 몰리브덴과 텅스텐의 총합이 적어도 50 at%, 특히 몰리브덴과 텅스텐의 총합이 적어도 80, 90, 95 또는 99 at%를 포함하는 합금을 의미하는 것으로 이해되어야 한다. 몰리브덴-텅스텐 합금은 모든 농도 범위에서 바람직한 실시형태이다.
개별 분말 입자들은 바람직하게는 적층 제조 방법에 의해 용융되며, SLM(selective laser beam melting(선택적 레이저 빔 용융)) 또는 SEBM(selective electron beam melting(선택적 전자 빔 용융))을 사용하는 것이 유리하다.
부품은 바람직하게는 층상으로 구성된다. 예를 들어, 분말 층은 코팅 바를 통해 베이스 플레이트에 적용(도포)된다. 분말 층은 일반적으로 10 내지 150 마이크로 미터의 높이를 갖는다.
SEBM에서 디포커스 전자빔(defocused electron beam)은 처음에 분말 입자를 서로 소결하여 전도성을 부여하는 데 사용된다. 그런 다음 분말은 에너지의 도입 (전자 빔에 의해)에 의해 국부적으로 녹는다(용융된다). SLM에서는 에너지 도입 (레이저 빔에 의한)에 의한 분말의 국소 용융이 즉시 시작될 수 있다.
빔은 일반적으로 30 마이크로미터 내지 200 마이크로미터의 선폭을 갖는 선형 용융 경로 패턴을 생성한다. 레이저 또는 전자 빔은 분말 층 위로 안내된다. 적절한 빔 안내에 의해 전체 분말 층 또는 그렇지 않으면 분말 층의 일부만 용융되고 후속적으로 응고될 수 있다. 분말 층의 용융 및 응고 영역은 완성된 부품의 일부이다. 녹지 않은 분말은 생성된 부품의 구성 요소가 아니다. 그 후, 코팅 바에 의해 추가 분말 층이 적용(도포)되고 레이저 또는 전자 빔이 이 분말 층 위로 다시 안내된다. 이것은 층상 구조와 특징적인 부품 구조를 가져온다. 전자 또는 레이저 빔의 안내는 각 분말 층에 소위 스캔 구조를 형성을 가져온다. 또한, 일반적인 층 구조는 새로운 분말 층의 적용(도포)에 의해 결정되는 빌드 방향(적층 방향)으로 마찬가지로 형성된다. 스캔 구조와 개별 층들 모두 완성된 부품에서 분명하다(식별 가능하다).
적층 제조 방법을 통해 고 에너지 빔 (바람직하게는 레이저 빔 또는 전자 빔)을 통해 고체 구조를 형성하기 위해 선택적으로 융합된 분말 입자의 미세 구조는 예를 들면 열 분무와 같은 다른 공정을 통해 생성된 미세 구조와는 확연히 다르다. 따라서 열 분무는 가스 흐름에서 개별 분무 입자를 가속화하고 코팅할 부품의 표면에 분사하는 것을 포함한다. 분무 입자는 완전히 또는 부분적으로 용융된 형태(플라즈마 분무) 또는 고체 형태(저온 가스 분무)일 수 있다. 개별 분무 입자들이 부품 표면에 충격을 가할 때 평평해지며 주로 기계적 상호 작용을 통해 부착되며 스프레이 층의 층상 구성을 가져오기 때문에 층 형성이 발생한다. 따라서 시트형 층 구조가 형성된다. 이러한 방식으로 생성된 층들은 빌드 방향(적층 방향)에 평행한 평면에서 2를 훨씬 초과하는 평균 그레인 종횡비(GAR; 그레인 폭에 대한 그레인 길이의 비율)를 갖는 빌드 방향(적층 방향)에 수직인 그레인 범위를 나타내며 따라서 빌드 방향(적층 방향)에 평행한 평면에서 마찬가지로 2를 훨씬 초과하는 평균 그레인 종횡비를 갖지만, 빌드 방향(적층 방향)에 평행한 그레인 범위를 갖는 선택적인 레이저 또는 전자 빔 용융에 의해 생성된 층/부품과는 확연히 다르다.
본 발명에 따른 부품의 하나의 예시적인 실시형태에서, 부품의 적어도 하나의 합금 원소는 부분적으로 용해된 형태로 존재하고, 바람직하게는 몰리브덴이 풍부한 또는 텅스텐이 풍부한 상에서 50 at% 이상의 정도로 용해되는 것이 제공된다. 이것은 적어도 하나의 합금 원소가 적층 공정(빌드 공정)(build process) 동안 부품의 임의의 영역에서 산화물 형태의 산소의 결합을 가능하게 하기에 충분한 양으로 존재하는 결과를 갖는다. 몰리브덴 및/또는 텅스텐 산화물 형태의 산소가 영역적으로 입계를 차지하고 따라서 위에서 설명한 바와 같이 입계 강도를 현저하게 감소시키는 반면, 본 발명에 따른 부품에서는 영역적으로 입계를 차지하지 않는 적어도 하나의 합금 원소에 의해 국부적으로 결합된 산화물로서 존재한다.
본 발명에 따른 부품의 하나의 예시적인 실시형태에서, 합금 원소들 중 적어도 하나가 금속 합금 원소인 것이 제공된다. 이 합금 원소는 바람직하게는 몰리브덴 및/또는 텅스텐에 적어도 부분적으로 용해될 수 있다.
본 발명에 따른 부품의 하나의 예시적인 실시형태에서, 합금 원소들 중 적어도 하나는 주기율표의 2족, 3족 또는 4족 원소, 바람직하게는 티타늄, 지르코늄 또는 하프늄인 것이 제공된다. 이들 합금 원소들은 산소에 대한 강한 친화성을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 부품의 하나의 예시적인 실시형태에서, 부품이 융점 > 1800℃, 특히 > 2600℃을 갖는 산화물을 함유하는 것이 제공된다. 바람직한 산화물들은 TiO2 (융점: 1843℃), ZrO2 (융점: 2715℃) 또는 HfO2 (융점: 2758℃)이다. 이들 산화물들은 낮은 결정립 조대화 경향을 갖는다. 이는 입자 정제, 인성 향상 효과뿐만 아니라 특히 높은 사용 온도에서 부품의 강도 향상 효과를 가져온다. TiO2, ZrO2 또는 HfO2를 함유하는 혼합 산화물도 위에서 언급한 긍정적인 효과를 나타낸다.
본 발명에 따른 부품의 하나의 예시적인 실시형태에서, 산화되지 않은 및 산화된 형태의 부품에서 적어도 하나의 합금 원소의 함량은 0.05 at% 내지 20 at%, 바람직하게는 0.1 at% 내지 10 at% 범위인 것이 제공된다. 0.05 at% 이하에서는 본 발명에 따른 효과가 충분한 정도로 발생하지 않는다. 20 at% 이상에서는 적어도 하나의 합금 원소의 강도 향상 효과가 매우 뚜렷하고 따라서 적층 공정(빌드 공정)에서의 응력이 더 작은 정도로 감소된다.
본 발명에 따른 부품의 하나의 예시적인 실시형태에서, 부품의 탄소 함량은 0.05 at% 내지 20 at% 범위에 있는 것이 제공된다. 몰리브덴의 경우 탄소는 바람직하게는 Mo2C로서 침전된 형태로 존재하고 텅스텐의 경우 바람직하게는 W2C로서 침전된 형태로 존재한다. Mo2C와 W2C는 모두 적층 제조 공정 중에 제조되는 부품에서 발생하는 온도에서 산소에 대한 용해도를 나타낸다. 이것은 또한 몰리브덴 산화물/텅스텐 산화물로 입계의 점유 및 그 결과 약화를 방지하는 것을 가능하게 만든다. 또한 탄소는 에너지 빔에 의해 녹은 재료의 응고 동안 구조 과냉각을 통해 몰리브덴과 텅스텐 및 그 합금 모두에서 입자 정제를 가져온다. 그러나 0.05 at% 미만에서는 효과가 약하며 반면에 20 at% 이상의 수준은 열 유도 응력 감소를 방해하는 현저한 압밀(consolidation)을 발생시킨다.
본 발명에 따른 부품의 하나의 예시적인 실시형태에서, 몰리브덴 함량, 텅스텐 함량 또는 몰리브덴 및 텅스텐의 총 함량은 60 at% 이상, 바람직하게는 80 at% 이상, 특히 바람직하게는 90 at% 또는 95 at% 이상인 것이 제공된다.
본 발명에 따른 부품의 하나의 예시적인 실시형태에서, 적어도 하나의 파단면(파괴면)(fracture plane)에서 부품은 파단 면적(fracture area)의 50% 이상, 바람직하게는 80% 이상, 특히 바람직하게는 90% 이상의 트랜스크리스탈린 비율(transcrystalline proportion)을 갖는 파괴 거동을 나타내는 것이 제공된다. 트랜스크리스탈린(결정 안을 가로질러(관통하여) 생기는) 파괴 거동(transcrystalline fracture behavior)은 과도한 응력으로 인한 부품의 파단이 결정립 경계를 따르지 않고 주로 결정립을 통과한다는 의미로 이해되어야 한다. 트랜스크리스탈린 파괴 비율의 평가는 실온에서 생성된 파단 표면의 주사 전자 현미경 검사에 의해 수행된다. 트랜스크리스탈린 파괴 거동을 갖는 면적과 결정 간 파괴 거동(intercrystalline fracture behavior)을 갖는 면적은 파단면의 대표 점에서 측정되며, 트랜스크리스탈린 파괴(파단) 비율은 조사된 총 면적에 대한 트랜스크리스탈린 면적의 비율로부터 결정된다.
본 발명에 따른 부품의 하나의 예시적인 실시형태에서, 부품이 빌드 방향(적층 방향)으로 층상으로 제조되고 바람직하게는 5 미만, 바람직하게는 3 미만의 빌드 방향(적층 방향)에 평행한 평면에서 평균 입자 범위(그레인 종횡비)를 갖는 것이 제공된다. 빌드 방향(적층 방향)에 수직인 응력의 경우 빌드 방향(적층 방향)에 평행한 높은 그레인 종횡비는 파단(파괴) 경로가 짧고 따라서 생성된 파단 영역이 (입자 경계의 지향된 코스로 인해) 작기 때문에 실질적으로 빌드 방향(적층 방향)으로 연장되는 결정 입계를 따라 결정 간 파괴(파단)(intercrystalline fracturing)를 촉진한다. 그에 반해서, 낮은 그레인 종횡비는 빌드 방향(적층 방향)에 수직인 이러한 응력의 경우에도 충분한 파괴 인성이 보장된다. 이것은 일반적으로 요구되는 성능 특성에 충분한 기계적 특성의 등방성을 보장한다.
본 발명에 따른 부품의 하나의 예시적인 실시형태에서, 부품은 10,000 마이크로미터 제곱 미만, 특히 1000 마이크로미터 제곱 미만의 평균 입자 면적을 갖는 파인-그레인드 미세 구조(fine-grained microstructure)를 갖는 것이 제공된다. 따라서 부품은 높은 연성(high ductility)과 함께 높은 강도와 인성(high strength and toughness)을 갖는다. 그레인 면적은 면적측정(측면법)(planimetry)을 이용하여 정량 현미경(입체해석학)으로 결정된다.
본 발명에 따른 부품의 하나의 예시적인 실시형태에서, 부품은 바람직하게는 평균 크기가 1 마이크로미터 미만인 미세 탄화물, 질화물 또는 붕소화물 미립자를 함유하는 것이 제공된다. 이러한 미립자는 강화 및 또한 입자 정제 효과를 가지며 따라서 파괴 인성을 증가시킨다. 미세한 미립자는 바람직하게는 환원 효과를 갖는 합금 원소의 탄화물, 질화물 또는 붕소화물이다.
본 발명에 따른 부품의 하나의 예시적인 실시형태에서, 부품의 적어도 하나의 합금 원소의 산화된 형태는 평균 크기가 5 마이크로미터 미만, 바람직하게는 1 마이크로미터 미만인 미세 산화물 침전 형태인 것이 제공된다. 산화물들은 바람직하게는 적층 제조 공정 동안 재료 내의 산소와 적어도 하나의 합금 원소의 반응에 의해 형성된다. 이들 산화물들은 핵 형성 효과를 가질 수 있으며, 그 결과 부품은 유리하게는 고강도 및 인성을 갖는 미세한 미세구조를 나타낸다.
본 발명에 따른 부품, 본 발명에 따른 적층 제조 공정 및 본 발명에 따른 용도의 하나의 예시적인 실시형태에서, 출발 분말에서 환원 효과를 갖는 모든 합금 원소들의 합(at%, 출발 분말의 조성 기준)이 출발 분말의 산소 함량(at%, 출발 분말의 조성 기준)보다 적어도 50 % 더 높으며, 바람직하게는 적어도 100 % 더 높다.
본 발명에 따른 부품, 본 발명에 따른 적층 제조 공정 및 본 발명에 따른 용도의 추가의 예시적인 실시형태에서, 부품에서 모든 금속 합금 원소들/환원 원소들의 합(at%)이 부품의 산소 함량(at%) 보다 적어도 50 % 더 높으며, 바람직하게는 적어도 100 % 더 높다.
상기 언급된 비율은 적어도 하나의 합금 원소의 함량이 몰리브덴 또는 텅스텐 산화물에 의한 결정 입계의 불리한 점유를 방지하기 위해 부품의 임의의 지점에서 첨가제 생산 공정 동안 충분히 높은 것을 보장한다.
본 발명은 배경기술에서 논의된 문제점들을 피할 수 있는 해당 유형의 부품, 상기 언급된 특성을 갖는 부품의 신뢰성 있는 제조를 위한 해당 유형의 적층 제조 공정 및 적층 제조 공정에 사용하기 위해 최적화된 거동을 나타내는 분말을 제공하는 효과가 있다. 특히 본 발명은 다음과 같은 특성을 갖는 부품을 제공한다:
- 감소된 결함 빈도, 특히 균열 빈도
- 향상된 파괴 인성
- 향상된 연성
- 향상된 밀도
- 폐쇄 다공성
본 발명의 예시적인 실시형태들은 도면을 참조로 논의된다.
도 1: SLM 공정의 개략도
도 2: 빌드 방향(적층 방향)에 수직인(도 2a) 그리고 빌드 방향(적층 방향)에 평행한(도 2b)에 평행한 단면 평면을 갖는 SLM에 의해 생성된 종래 기술 Mo 시편(시편 번호 1)의 광학 현미경 사진
도 3: 종래 기술 파단면의 주사 전자 현미경 사진(시편 번호 1)
도 4: 빌드 방향(적층 방향)에 수직인 단면 평면을 갖는 SLM에 의해 생성된 본 발명의 시편(시편 번호 4)의 광학 현미경 사진
도 1: SLM 공정의 개략도
도 2: 빌드 방향(적층 방향)에 수직인(도 2a) 그리고 빌드 방향(적층 방향)에 평행한(도 2b)에 평행한 단면 평면을 갖는 SLM에 의해 생성된 종래 기술 Mo 시편(시편 번호 1)의 광학 현미경 사진
도 3: 종래 기술 파단면의 주사 전자 현미경 사진(시편 번호 1)
도 4: 빌드 방향(적층 방향)에 수직인 단면 평면을 갖는 SLM에 의해 생성된 본 발명의 시편(시편 번호 4)의 광학 현미경 사진
종래 기술 시편(시편 번호 1)
비발명적 시편의 경우 sieve fraction < 40 마이크로미터의 구상화된 Mo 분말이 사용되었다.
화학적 및 물리적 분말 특성은 테이블 1에 보고된다. 몰리브덴의 부피 구성에 대한 일반적인 파라미터를 사용하여 이 분말을 상용 SLM 장치를 사용하여 미세 구조 특성화 및 10 mm x 10 mm x 10 mm의 치수를 갖는 밀도의 결정을 위한 시편으로 그리고 35 mm x 8 mm x 8 mm의 치수를 갖는 굴곡 시편으로 가공되었다.
SLM 공정의 개략도가 도 1에 도시된다. 제어 시스템은 특히 레이저(1), 레이저 미러(2), 코팅 바(3), 분말 저장 용기(6)의 분말 공급 장치(4) 및 빌드 공간(적층 공간(build space)(7)의 베이스 플레이트(5)의 위치를 제어한다. 시스템은 적층 공간 가열 수단(build space heating means)을 갖는다. 실험을 위해 Mo 베이스 플레이트는 500℃로 가열되었다. 코팅 바(3)를 사용하여 분말 층을 도포하였다. 레이저 미러(2)를 사용하여 안내된 레이저 빔이 분말 층 위에 스캔되어 입자를 녹였고, 부품 설계에 따라 재료가 존재하는 그 아래에 있는 이전에 녹여지고 응고된 층을 부분적으로 녹였다 (부품(8)). 그 다음 베이스 플레이트(5)를 30 마이크로미터 낮추고 코팅 바(3)가 추가 분말 층을 도포하였고 공정 순서가 다시 시작되었다.
시편은 와이어 침식에 의해 베이스 플레이트(5)로부터 분리되었고, 10 mm x 10 mm x 10 mm 시편의 시편 밀도는 부력법(buoyancy method (hydrostatic weighing)에 의해 결정되었으며, 여기서 열린 기공은 용융된 파라핀에 담그어 사전에 폐쇄되었다. 시편은 금속 조직 검사를 받았다. 35 mm x 8 mm x 8 mm 시편 (3 개의 평행 시편)에 3 점 굴곡 시험(3-point flexural test)을 실시했다. 굴곡 시편의 파단면은 주사 전자 현미경으로 검사하였고 결정간/트랜스크리스탈린 파단면(intercrystalline/transcrystalline fracture surface)의 비율을 결정하였다.
도 2는 종래 기술의 Mo 시편 (시편 번호 1)의 미세 구조를 도시한다. 단면 평면은 도 2a에서는 빌드 방향(적층 방향)에 수직이고 도 2b에서는 빌드 방향(적층 방향)에 평행하다. 시편은 공정의 스캔 구조를 재현하는 타일과 같은 방식으로 배열된 많은 기공과 결정간 균열(intercrystalline cracks)을 나타낸다. 미세 구조는 빌드(적층) 방향에 평행한 주상 결정(columnar crystals) 형태이다. 그레인 종횡비는 평균 입자 길이와 평균 입자 폭을 결정한 다음 평균 입자 길이를 평균 입자 폭으로 나눔으로써 이미지 분석에 의해 결정되었다. 8의 그레인 종횡비가 계산되었다. 샘플의 굽힘 강도는 테이블 2에 보고된다. 낮은 값은 낮은 입계 강도(grain boundary strength)때문이다. 결정간 파괴(intercrystalline fracture)의 비율은 95 %이다. 파단면에 대한 주사 전자 현미경 검사는 입자 경계가 Mo 산화물 침전물로 영역적으로 점유되어 있음을 보여준다(도 3).
본 발명 시편:
본 발명의 시편의 경우, sieve fraction < 40 마이크로미터에서 용융 상을 통해 구상화된 분말들(시편 번호 2, 3 및 4)이 사용되었다. 화학적 및 물리적 분말 특성은 테이블 1에 보고된다. 이러한 분말들의 가공은 800℃의 빌드(적층) 공간 온도에서 몰리브덴의 부피 구성을 위한 일반적인 파라미터로 수행되었다. 미세 구조 특성화 및 밀도 결정을 위한 시편은 10 mm x 10 mm x 10 mm의 치수를 가졌다. 굴곡 시편은 35 mm x 8 mm x 8 mm의 치수를 가졌다.
SLM 공정 및 시편의 특성화는 종래 기술 시편에 대해 설명된 것과 동일한 조건에서 수행되었다.
시편 번호 2 (Mo - 0.55 at% Hf)를 갖는 시편, 시편 번호 3 (Mo - 1.1 at% Zr)를 갖는 시편 및 시편 번호 4 (Mo - 0.9 at% Ti - 0.09 at% Zr - 0.10 at% C)를 갖는 시편의 금속 조직 시험은 광학 현미경 사진 (빌드 방향에 수직인 단면 평면)을 통해 시편 번호 4를 갖는 시편에 대해 도 4에서 예시적인 방식으로 문서화된 바와 같이 모든 본 발명 시편이 균열이 없음을 보여준다. 빌드 방향에 평행한 평면의 미세 구조는 평균 그레인 종횡비가 3.8 (시편 번호 2를 갖는 시편), 3.9 (시편 번호가 3를 갖는 시편) 및 2.9 (시편 번호 4를 갖는 시편)이다.
화학적 분석, 굴곡 시험 및 파단면 평가의 결과는 테이블 2에 보고된다.
본 발명 시편의 굴곡 강도는 종래 기술 시편보다 약 10 배 더 높다. 모든 시편에서 지배적인 파괴(파단) 메커니즘은 트랜스크리스탈린 파괴(파단)(transcrystalline fracture)이다. 시편 번호 2와 3을 갖는 시편에서 결정간 파단면(intercrystalline fracture surface)의 작은 비율(3%)이 검출되었으며, 이 영역에서 결정 입계는 트랜스크리스탈린 파괴(파단) 경로의 평면에서 배향된다. 에너지 분산형 X 선 분광법 (EDX)은 이 영역에서 Mo 산화물을 검출하지 못했다. 시편 번호 4를 갖는 시편은 트랜스크리스탈린 파괴만 나타난다. XRD 검사는 시편 번호 2를 갖는 시편에 대한 Mo 및 HfO2 상, 시편 번호 3을 갖는 시편에 대한 Mo 및 ZrO2 상, 시편 번호 4를 갖는 시편에 대한 Mo 및 TiO2 상을 보여준다. SEM/EDX 검사에서 시편 번호 2를 갖는 시편에 대해 HfO2 입자, 시편 번호 3을 갖는 시편에 대해 ZrO2 입자, 시편 번호 4를 갖는 시편에 대해 TiO2 입자가 검출되었다. 그러나, 각각의 산화물의 더 큰 부피 분율은 입자 크기가 SEM의 검출 한계 미만이 되도록 미세했다. 시편 번호 4를 갖는 시편의 초기 TEM 검사에서 평균 크기가 30 nm 범위인 입자를 검출했다.
테이블 1
테이블 2
1
레이저
2 레이저 미러
3 코팅 바
4 분말 공급 장치
5 베이스 플레이트
6 분말 저장 용기
7 빌드(적층) 공간
8 부품
2 레이저 미러
3 코팅 바
4 분말 공급 장치
5 베이스 플레이트
6 분말 저장 용기
7 빌드(적층) 공간
8 부품
Claims (20)
- 몰리브덴, 몰리브덴계 합금, 텅스텐, 텅스텐계 합금 및 몰리브덴-텅스텐계 합금을 포함하는 그룹에서 선택된 적어도 하나의 재료로부터 적층 제조 공정에서 레이저 또는 전자 빔을 사용하여 제조된 고체 구조를 갖는 부품(8)에 있어서,
부품(8)은 적어도 온도 범위≥1500℃에서
- 몰리브덴 및 몰리브덴계 합금의 경우 MoO2 및/또는 MoO3에 대해,
- 텅스텐 및 텅스텐계 합금의 경우 WO2 및/또는 WO3에 대해, 그리고
- 몰리브덴-텅스텐계 합금의 경우 MoO2, MoO3, WO2 및 WO3 그룹으로부터의 적어도 하나의 산화물에 대해
환원 효과(reducing effect)를 갖는 하나 이상의 합금 원소(들)을 포함하며,
여기서 합금 원소(들) 중 적어도 하나는 적어도 부분적으로 산화되지 않은 형태 및 산화된 형태 둘 다로 존재하는 것을 특징으로 하는 부품(8). - 제1항에 있어서,
부품(8)의 합금 원소(들) 중 적어도 하나는 부분적으로 용해되며, 바람직하게는 몰리브덴이 풍부한 또는 텅스텐이 풍부한 상에서 50 at% 이상의 정도로 용해되는 것을 특징으로 하는 부품. - 제1항 또는 제2항에 있어서,
합금 원소(들) 중 적어도 하나는 금속 원소인 것을 특징으로 하는 부품. - 제1항 내지 제3항들 중 어느 한 항에 있어서,
합금 원소들 중 적어도 하나는 주기율표의 2족, 3족 또는 4족 원소, 바람직하게는 티타늄, 지르코늄 또는 하프늄인 것을 특징으로 하는 부품. - 제1항 내지 제4항들 중 어느 한 항에 있어서,
부품(8)은 TiO2, ZrO2 또는 HfO2를 함유하는 것을 특징으로 하는 부품. - 제1항 내지 제5항들 중 어느 한 항에 있어서,
산화되지 않은 및 산화된 형태의 부품(8)에서 적어도 하나의 합금 원소의 함량은 0.05 at% 내지 20 at%, 바람직하게는 0.1 at% 내지 10 at% 범위인 것을 특징으로 하는 부품. - 제1항 내지 제6항들 중 어느 한 항에 있어서,
부품(8)의 탄소 함량은 0.05 at% 내지 20 at% 범위에 있는 것을 특징으로 하는 부품. - 제1항 내지 제7항들 중 어느 한 항에 있어서,
부품(8)의 탄소는 적어도 부분적으로 탄화물 형태인 것을 특징으로 하는 부품. - 제1항 내지 제8항들 중 어느 한 항에 있어서,
몰리브덴 함량, 텅스텐 함량 또는 몰리브덴 및 텅스텐의 총 함량은 60 at% 이상인 것을 특징으로 하는 부품. - 제1항 내지 제9항들 중 어느 한 항에 있어서,
적어도 하나의 파단면에서 부품(8)은 파단 면적의 50% 이상의 트랜스크리스탈린 비율(transcrystalline proportion)을 갖는 파괴 거동을 나타내는 것을 특징으로 하는 부품. - 제1항 내지 제10항들 중 어느 한 항에 있어서,
부품(8)이 빌드 방향으로 층상으로 제조되고 바람직하게는 5 미만의 빌드 방향에 평행한 평면에서 평균 입자 범위(종횡비)를 갖는 것을 특징으로 하는 부품. - 제1항 내지 제11항들 중 어느 한 항에 있어서,
부품(8)은 10,000 마이크로미터 제곱 미만의 평균 입자 면적을 갖는 파인-그레인드 미세 구조를 갖는 것을 특징으로 하는 부품. - 제1항 내지 제12항들 중 어느 한 항에 있어서,
부품(8)은 바람직하게는 평균 크기가 1 마이크로미터 미만인 미세 탄화물, 질화물 또는 붕소화물 미립자를 함유하는 것을 특징으로 하는 부품. - 제1항 내지 제13항들 중 어느 한 항에 있어서,
부품(8)에서 적어도 하나의 합금 원소의 산화된 형태는 평균 크기가 5 마이크로미터 미만인 미세 산화물 침전 형태인 것을 특징으로 하는 부품. - 제1항 내지 제14항들 중 어느 한 항에 있어서,
부품(8)에서 모든 금속 합금 원소들의 합이(at%) 부품의 산소 함량(at%)보다 적어도 50% 더 높으며, 바람직하게는 적어도 100% 더 높은 것을 특징으로 하는 부품. - 부품(8), 특히 제1항 내지 제15항들 중 어느 한 항에 따른 부품(8)을 제조하기 위한 적층 제조 방법으로서,
- 몰리브덴, 몰리브덴계 합금, 텅스텐, 텅스텐계 합금 및 몰리브덴-텅스텐계 합금을 포함하는 그룹에서 선택된 적어도 하나의 재료로 구성된 출발 분말을 제공하는 단계
- 레이저 또는 전자 빔을 사용하여 출발 분말 입자의 층별 융합하는 단계를
포함하는 적층 제조 방법에 있어서,
제공된 출발 분말은 적어도 온도 범위≥1500℃에서 몰리브덴 및 몰리브덴계 합금의 경우 MoO2 및/또는 MoO3에 대해, 텅스텐 및 텅스텐계 합금의 경우 WO2 및/또는 WO3에 대해, 그리고 몰리브덴-텅스텐계 합금의 경우 MoO2, MoO3, WO2 및 WO3 그룹으로부터의 적어도 하나의 산화물에 대해 환원 효과(reducing effect)를 가지며 적어도 부분적으로 산화되지 않은 형태로 제공된 출발 분말에 존재하는 적어도 하나의 원소를 가지며, 제조된 부품(8)에서 합금 원소(들) 중 적어도 하나는 적어도 부분적으로 산화물 형태로 있는 것을 특징으로 하는 적층 제조 방법. - 제16항에 있어서,
출발 분말에서 모든 금속 환원 원소들의 합이(at%) 출발 분말의 산소 함량(at%)보다 적어도 50% 더 높은 것을 특징으로 하는 적층 제조 방법. - 적층 제조 방법, 특히 선행하는 항들 중 어느 한 항에 따르는 적층 제조 방법을 위한 몰리브덴, 몰리브덴계 합금, 텅스텐, 텅스텐계 합금 및 몰리브덴-텅스텐계 합금을 포함하는 그룹에서 선택된 적어도 하나의 재료의 입자들을 포함하는 분말로서, 입자들은 과립화 및/또는 용융 상을 통해 제조되는 분말에 있어서, 분말은 적어도 온도 범위≥1500℃에서 몰리브덴 및 몰리브덴계 합금의 경우 MoO2 및/또는 MoO3에 대해, 텅스텐 및 텅스텐계 합금의 경우 WO2 및/또는 WO3에 대해, 그리고 몰리브덴-텅스텐계 합금의 경우 MoO2, MoO3, WO2 및 WO3 그룹으로부터의 적어도 하나의 산화물에 대해 환원 효과를 갖는 하나 이상의 원소를 더욱 포함하며, 환원 원소(들) 중 적어도 하나는 적어도 부분적으로 산화되지 않은 형태로 존재하는 것을 특징으로 하는 분말의 용도.
- 제18항에 있어서,
분말 중의 환원 원소(들) 중 하나 이상이 몰리브덴이 풍부한 또는 텅스텐이 풍부한 상에 적어도 부분적으로 용해되며, 바람직하게는 50 at% 이상의 정도로 용해되는 것을 특징으로 하는 분말의 용도. - 제18항 또는 제19항에 있어서,
모든 금속 환원 원소들의 합이(at%) 부품의 산소 함량(at%)보다 적어도 50 %, 바람직하게는 적어도 100 % 더 높은 것을 특징으로 하는 용도.
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