(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属コンポーネントを自由造形製作する方法であって、
粉末混合物を形成するためにベース金属、低溶融温度金属、およびポリマ結合剤の粉末を混合させるステップと、
プラットホーム上に前記粉末混合物の層を広げるステップと、
前記ポリマ結合剤を局所的に溶融させるために、混合した粉末の前記層の選択された区域へエネルギのビームを向けるステップとを含み、前記ポリマ結合剤は再凝固して前記選択された区域の前記金属粉末を結合させ、さらに、
ポリマ結合粉末のプリフォーム部分を作製するために、前記粉末混合物を広げ、かつ連続した層の選択される区域へ前記エネルギビームを向ける前記ステップを繰返すステップと、
前記プリフォーム部分から前記ポリマ結合剤を蒸発させ、かつ除去するために前記プリフォーム部分を加熱するステップと、
前記低溶融温度粉末を溶融するのに十分であるが前記ベース金属の粉末を溶融させない恒温度期間に、一時的かつ部分的な液相と再凝固を伴う焼結によって前記プリフォーム部分を高密度化するステップとを含む、方法。
【請求項２】
前記プリフォーム部分を加熱する前記ステップの前に前記粉末混合物から前記プリフォーム部分を分離するステップをさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記加熱し、前記高密度化するステップの間に、セラミック粉末とセラミックコーティングされた金属粉末とからなるグループから選択される支持粉末のベッドで前記プリフォーム部分を支持するステップをさらに含む、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
支持粉末のベッドで前記プリフォーム部分を支持する前記ステップはイットリア、ジルコニア、シリコン窒化物、ボロン窒化物、および表面窒化されたニッケルアルミ化物の粉末からなるグループから前記支持粉末を選択するステップを含む、請求項３に記載の方法。
【請求項５】
支持粉末のベッドで前記プリフォーム部分を支持する前記ステップは支持粉末の流動化したベッドを設けるステップを含む、請求項３に記載の方法。
【請求項６】
プリフォーム支持型を設けるステップと、
解離剤で前記プリフォーム支持型をコーティングするステップと、
前記加熱し、前記高密度化するステップの間に前記プリフォーム部分を支持するために前記コーティングされたプリフォーム支持型を位置決めするステップとをさらに含む、請求項２に記載の方法。
【請求項７】
前記加熱し、前記高密度化するステップの間に摩擦性の低いプレート上に前記プリフォーム部分および前記支持型を置くステップをさらに含む、請求項６に記載の方法。
【請求項８】
前記部分の残留ポロシティを閉じ、かつその化学的組成の均質化を完了するために前記高密度化された部分を熱間静水圧プレスするステップをさらに含む、請求項２に記載の方法。
【請求項９】
前記混合させるステップは、７５−８５％の前記ベース金属の粉末と、５−１５％の前記低溶融温度金属の粉末と、５−１５％の前記ポリマ結合剤の粉末とからなる前記粉末混合物を形成するステップを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１０】
前記ポリマ結合剤を混合させる前記ステップは細かい球状粒子の形状の高純度ナイロンを混合させるステップを含む、請求項１に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【技術分野】
この発明は自由造形製作に関し、特に、混合された粉末の選択レーザ結合および一時的液相を伴う焼結を用いて金属コンポーネントを自由造形製作する方法に関する。
【０００２】
【発明の背景】
コンピュータ支援の設計データを用いてポリマ材料の固体物を自由造形製作するために業務用のシステムが利用可能である。利用可能であるならば、複雑な形状の金属コンポーネントを自由造形製作する類似した方法が、プロトタイプを急速に製造し、コストの高いコンポーネントを完全に小バッチ製造するのに有益であるだろう。しかしながら、これまでの技術は高い強度および構造的一体性を有する金属コンポーネントを直接的に自由造形製作するためにはうまく適合されていない。
【０００３】
金属コンポーネントのための急速なプロトタイプ化システムを発展させる試みにおいて、２つの異なった合金粉末が選択レーザ焼結（ＳＬＳ）のプロセスにおいて用いられた。たとえば、ヘインズ２３０超合金のような、金属コンポーネントのベース合金組成を有する粉末の単一の層が、２次元積層コンポーネント作製プロセスにおいて単一層区分の８５％に相当する厚さで広げられた。たとえば、３重量％のボロンを含むヘインズ２３０合金のような、溶融温度の抑制された粉末の第２の層が、コンポーネントのステレオリソグラフィ区分の完成した層の最終的な１５％に相当する厚さで第１の粉末層の上に広げられた。粉末層は上部粉末層の溶融温度のすぐ下である温度まで不活性環境において予め加熱された。上部粉末を溶融させるのに十分な強さのレーザビームが上部層の選択された区域上に焦点合わせされた。液体金属が直下の粉末層内へ迅速に染み込んで恒温的に凝固した。なぜならば、溶融温度抑制剤（たとえばボロン）がその液相から出て固相粉末内へ拡散したからである。このプロセスは急速にコンポーネントのほぼ十分に密な区分を生じた。新しい粉末層が次に上部に広げられ、コンピュータ支援の設計データに従って１層ずつ完全な固体コンポーネントを漸進的に作製するプロセスが繰返して行なわれた。最後の熱間静水圧プレス（ＨＩＰ）処理は少量の孤立したポロシティを塞ぐために用いられた。
【０００４】
従来の設備を用いる、以上のプロセスを制限するものは、粉末ベッド（支持床）の温度が容易には約２００℃より上に上げられないということである。しかしながら、レーザビームは粉末の上部層の温度を、典型的には１０００℃を超えるその溶融点より上に上げなければならない。結果として、コンポーネントは、それが作製されるときに残留する圧力および歪みを生じる激しい温度勾配を受ける。
【０００５】
代替的なプロセスでは、ポリマ粉末が金属粉末と混合された。次に、上述のような選択レーザ焼結がポリマ粉末成分を溶融させるために用いられた。溶融したポリマは金属粉末と適所で結合して、１層ずつ、固体であるが多孔性の物体を形成した。ポリマ結合剤をバーンアウトさせるためにコンポーネントが加熱された後で、これは部分的な（固体）焼結を受けて、後の高密度化のために、残留する圧力を残っている金属粉末に伝えた。部分的に焼結されたコンポーネントは次に、（たとえば鋼粉末部分のための銅のような）より溶融点の低い液体金属での溶浸によってか、または、熱間静水圧プレス（ＨＩＰ）ガス圧力を多孔性コンポーネントに伝えるために何らかの形のカプセル充填を必要とするＨＩＰによって高密度化された。この方法に関連した大きな問題は、ポリマ結合剤のバーンアウトの後に金属密度が非常に低くなり、このために何らかの形のＨＩＰプロセスによる最終的な高密度化の間に部分的な寸法と形状との制御が不十分となり、最終的な高密度化のために液体金属溶浸を利用するコンポーネントの強度が非常に低くなることである。これらのプロセスの制限のために、複雑な形状の金属コンポーネントを自由造形製作するために選択レーザ焼結の新しい方法が必要である。
【０００６】
【発明の概要】
この発明は、典型的にはコンピュータ支援の設計（ＣＡＤ）データを用いて、混合された粉末を選択レーザ焼結（ＳＬＳ）することによって金属コンポーネントを自由造形製作する方法を含む。この方法に用いられる混合粉末は、全体の混合物のほぼ７５−８５％を構成する親またはベース金属合金と、典型的にはベース金属の合金を含み、かつ全体の混合物のほぼ５−１５％を構成する低溶融温度金属粉末と、全体の混合物のほぼ５−１５％を構成するポリマ結合剤とを含む。
【０００７】
粉末混合物は、粉末の金属粒子と接続ネックまたはブリッジとを結合させるために急速に再凝固する、粉末のポリマ成分を局所レーザ溶融することによって、１層ずつプリフォーム部分を作製するための従来のＳＬＳ装置において用いられ得る。好ましい実施例では、ポリマ成分は細かく、かつ高純度の球状粒子ナイロン粉末を含む。プリフォーム部分を完成した後、温度が上げられ、かつ気圧の低い真空炉において結合剤が除去される。このプロセスのポリマ焼結された粉末組織は、プリフォーム部分に損傷を与え得る蒸気圧力の局所ポケットを作らずに、プリフォーム部分の表面にポリマ蒸気が容易に流れるための開いた、接続した孔を設ける。
【０００８】
ポリマ結合剤を除去し、その後、一時的液相を伴う焼結高密度化プロセスを行なう間、プリフォーム部分に支持を与えることが一般に必要である。ポリマ結合剤の除去と多量の（典型的に約１０−２０容積％）の液体金属の生成とがこの部分の不可欠な強度を一時的に減少させるように作用するので、（たとえばセラミック粉末のような）支持粉末が高密度化の間にこの部分を取囲み、かつ支持するように用いられ得る。好ましくは、支持粉末は、容易に流れ、かつ高密度化部分のあらゆる領域に対して連続的に支持を与える細かい球状粒子を含んで、重力の下でのき裂またはずれを防ぐ。
【０００９】
プリフォーム部分に支持を与える代替的な方法は、構造的に支持する型を含むプリフォーム（「未焼結」、すなわち高密度化されない）支持ツーリングを構成することである。未焼結の支持ツーリングは、プリフォーム部分に必要とされない多量の混合粉末を用いることによって、プリフォーム部分と同時にＳＬＳによって構成できる。支持ツーリングが多量の高価な合金粉末を必要とするならば、支持ツーリングはあまり高価ではない合金粉末を用いて別個のＳＬＳプロセスにおいて作られ得る。構成された後、支持型が一時的液相を伴う焼結高密度化プロセスの間にプリフォーム部分に付着することを防ぐために、未焼結支持ツーリングは（たとえば）アルミナまたはイットリア粉末の細かい被覆剤でスプレーされ得る。プリフォーム部分と実質的に同じ収縮率を有するプリフォーム材料（すなわち高密度化されていない）を含む未焼結ツーリングは、高密度化プロセスの間構造的な支持を与えるために、プリフォーム部分の下および周囲に適宜配置され得る。
【００１０】
一般に、結合剤を除去するために用いられるのと同じ真空炉が、制御される加熱処理によって一時的液相を伴う焼結と支持されるプリフォーム部分の高密度化とのために用いられる。狭い温度範囲内で加熱速度と恒温維持時間とが制御されるために、この部分の一時的液相を伴う焼結が所望の形状と寸法的な公差とでほぼ一杯の密度になる。この部分に対する最大の恒温維持温度は低温度合金の溶融温度よりも上であるが、ベース金属合金の溶融点よりも下である。
【００１１】
最終段階として、高密度化された部分は熱間静水圧プレス（ＨＩＰ）処理を受け得る。ＨＩＰ処理は、残留するポロシティを閉じ、特に合金の温度低下コンポーネントに関してこの部分の化学的組成の均質化を完成するために必要であろう。残留するポロシティの除去はこの部分の疲労特性を向上させるために重要であり、合金の均質化は常温延性、靱性、および高温強度の特性を向上できる。
【００１２】
この発明の主な目的は金属コンポーネントを急速に自由造形製作することである。この発明の特徴は、ベース金属、低溶融温度金属、およびポリマ結合剤を含む粉末混合物の選択レーザ結合および一時的液相を伴う焼結である。この発明の利点は複雑な形状の金属プロトタイプの急速な製造と、工具細工または機械加工の必要なしに高いコストの金属コンポーネントを完全に小バッチ製造することとである。
【００１３】
この発明のさらなる理解とそのさらなる利点とのために、以下の好ましい実施例の詳細な説明は添付の図面を参照する。
【００１４】
【好ましい実施例の詳細な説明】
この発明は、混合粉末を選択レーザ結合し、かつ一時的液相を伴う焼結することによって金属コンポーネントを自由造形製作する方法を含む。コンピュータ処理装置から直接的にコンピュータ支援の設計データを用いることのできるこの方法は、複雑な形状の金属プロトタイプを急速に製造し、かつ特別な工具細工または機械動作の必要なしに高いコストのコンポーネントまたはダイを完全に小バッチ製造するのに有益である。
【００１５】
この方法において変更されるような選択レーザ焼結（ＳＬＳ）を準備するにあたり、３つの粉末が混合される。１つの粉末は、全体の粉末混合物のほぼ７５−８５％（好ましくは約８２％）を構成する、一例としてニッケルベースのヘインズ２３０超合金のような所望の親またはベース金属合金を含む。ベース金属は、適切な粉末に形成でき、後に一時的液相を伴う焼結プロセスによって高密度化できる、たとえばニッケル、鉄、コバルト、銅、タングステン、モリブデン、レニウム、チタン、およびアルミニウムのような金属元素から選択できる。全体の混合物のほぼ５−１５％（好ましくは約１０％）を構成する第２の粉末は一般に第１の粉末と同じベース金属合金を含むが、少なくとも約２００℃、好ましくは３００−４００℃だけ合金の溶融点を下げるために加えられる、たとえばボロン（典型的に約３−４％）のような十分な量の合金化元素を含む。溶融点抑制剤として用いられ得る他の合金化元素はたとえば、シリコンと、カーボンと、リンと、（たとえばアルミニウムとのマグネシウムのように）上述のさまざまなベース金属とともに低溶融点共晶組成を形成する多数の金属元素とを含む。金属粉末の平均粒径は一般に約１−５５μｍの範囲（好ましくは約２５−５５μｍの範囲）であり、たとえば−３２５メッシュとして特定され得る。ほぼ５−１５％（好ましくは約８％）を構成する第３の粉末はポリマ結合剤を含む。ポリマ結合剤粉末の平均粒径は一般に１−５０μｍの範囲（好ましくは約３−８μｍの範囲）である。このプロセスは他の材料および組成に適用可能であり、当業者はここに説明される合金、混合割合、および温度が一例として挙げられ、この発明を限定するものではないと理解することに注意されるべきである。
【００１６】
この発明の選択レーザ焼結プロセスは図１に概略的に示され、これはＳＬＳ装置１０と製作される部分１５との側断面図を示す。ＳＬＳ装置１０は側壁１２とプラットホームまたはテーブル１４とを含む。テーブル１４はたとえばそこに埋込まれたコイル１６で加熱できる。テーブル１４は焼結されるべき粉末１８を含むためのキャビティを形成するように壁１２内をインクリメントに下がるように構成され得る。手段２０は、焼結するキャビティ内において粉末１８の適度な層をテーブル１４の上に広げるために装置１０上に位置決めされる。
【００１７】
このプロセスにおいて、上述のような３部分混合物を構成する粉末１８が所望の部分１５のプリフォーム型を作製するために用いられる。手段２０は、最初に壁１２のてっぺんのすぐ下に位置決めされるテーブル１４の上に粉末１８の薄い層（たとえばほぼ０．００１″から０．０２０″）を広げるために用いられ得る。テーブル１４は、混合粉末１８の温度をポリマ結合剤成分の溶融点より下の所望のレベルにもたらすためにコイル１６で加熱され得る。レーザ２４からのビーム２２は、部分１５のためにコンピュータ支援の設計（ＣＡＤ）データを有するコンピュータ処理装置２５によって典型的に指示されるように、混合粉末１８の層にわたってスキャンさせられ、粉末１８を選択レーザ焼結する。ビーム２２の機能は粉末１８を正確に、かつ局所的に加熱することである。好ましくは、ビーム２２は赤外線または近赤外線領域のレーザによって与えられる。ただし、正確、かつ局所的な加熱を生じるのに十分に強いエネルギのどのような焦点合わせされるビームが用いられてもよい。こうして、ＳＬＳプロセスは、レーザビーム２２によってスキャンされるときに混合粉末１８の層におけるポリマ成分を局所的に溶融させる。溶融したポリマは急速に再凝固して、金属粒子間の接続ネックまたはブリッジとして、粉末１８の金属成分を結合させる。レーザビーム２２がそのスキャンを終えた後、テーブル１４は予め定められたインクリメントだけ下げられ、粉末１８の新しい層が前の層の上に広げられ、ＳＬＳプロセスが繰返して、コンピュータ処理装置２５によって与えられる設計プランに従って１層ずつ部分１５を作製する。
【００１８】
１００％ポリマ粉末の従来のＳＬＳと比較して、この発明の重要な局面は相対的に小さい容積分率（たとえば約５−１５％）のポリマ結合剤を混合粉末１８において用いることである。好ましい実施例では、混合粉末１８のポリマ成分は、ほぼ３−８μｍの範囲の平均粒径を有する細かく、高純度の球状粒子ナイロン粉末を含む。上述のように処方される混合粉末１８が有する属性は、（１）ＳＬＳ装置１０における優れた流動特性と、（２）（混合粉末１８の金属内容物の熱伝導性が高いことから生ずる、）従来の１００％ポリマ粉末と比較して構成間の熱歪みが少なく、反復性が高い、優れたレーザ焼結特性と、（３）ポリマ結合剤の低容積分率、優れた粉末流動特性、および、すべて球状の制御される大きさの分配粉末混合物によってもたらされる高いタップ密度から生じる、「未焼結」（すなわち高密度化の前）のプリフォーム部分における高い金属容積分率と、（４）自然表面張力の下で金属粒子間の液体ポリマ結合剤のブリッジング作用が強いための、ポリマ結合されるプリフォーム部分１５の高い寸法的な公差、表面仕上げ、および強健性である。
【００１９】
レーザ焼結の最終層を完成した後で、作製されたプリフォーム部分１５はＳＬＳ装置１０から取除かれる。プリフォーム部分からポリマ結合剤成分を除去するのは、温度が上昇され（たとえば約３００−５００℃）、かつ気圧が低い真空炉に部分１５を置くことによって達成できる。低い容積分率の好ましい高純度ナイロン結合剤を用いると、（ａ）元のナイロン粉末が高純度であるために結合剤残留物（主にカーボン）からのベース金属の汚染が非常に少なく、（ｂ）ナイロンの容積分率が低く、金属粒子接点におけるブリッジとしてのその優先的な位置のために、多孔性プリフォーム部分１５への物理的損傷を最小にして相対的に急速なガス抜きが行なわれるという利点がある。このように、このプロセスのポリマ焼結される粉末構造は、プリフォーム部分１５に損傷を与え得る蒸気圧の局所ポケットを作らずに、真空炉ガス抜きプロセスの間にナイロン蒸気がプリフォーム部分１５の表面へと容易に流れるための開いた、接続された孔を設ける。
【００２０】
ポリマ結合剤コンポーネントを除去し、その後、一時的液相を伴う焼結高密度化プロセス（以下にさらに説明される）を行なう間に、部分１５に支持を与えることが一般に必要である。ポリマ結合剤の除去と多量の（典型的に約１０−２０容積％）の液体金属の生成とは部分１５の不可欠な強度を一時的に減少させるように作用する。支持を与えるために、支持粉末が高密度化プロセスの間にプリフォーム部分１５を取囲むために用いられ得る。部分１５のための適切な支持粉末の例は、イットリア、ジルコニア、シリコン窒化物、およびボロン窒化物のようなセラミック粉末と、たとえば窒化表面を有するニッケルアルミ化物（Ｎｉ3 Ａｌ）粉末のようなセラミック表面被覆を有する金属粉末とを含む。
【００２１】
好ましくは、支持粉末は細かい球状粒子を含んで容易に流れ、高密度化の間に均一な加熱を確実にし、重力下で部分１５の亀裂またはずれを防ぐように全領域に対して連続な支持を与える。支持粉末は均一な加熱を与えるのに十分な熱伝導性を有するべきであり、金属部分１５で反応しないべきであり、一時的液相を伴う焼結プロセスで必要とされる温度で凝集しないべきである。部分１５の非均一的な加熱は高密度化プロセスの間に収縮にむらがあるために亀裂を引き起こし得る。凝集のために、余分な支持粉末はキャビティに捉えられることがあり、高密度化部分１５の圧力亀裂につながり得る。
【００２２】
高密度化部分１５への均一な熱伝導と持続される支持とは、機械的攪拌作用または再循環ガスによって生じ得る、徐々に流動化されるベッドに支持粉末を与えることによって高めることができる。再循環ガスは一時的液相を伴う焼結プロセスを妨げない（好ましくは高める）ように選択されるべきである。真空環境と比較して、たとえばメタン、水素、および窒素の気体混合物が焼結速度を高め、鉄またはニッケル合金部分の硬さを強める。流動化された媒体に理想的な粉末は、一時的液相を伴う焼結プロセスにおいて加熱処理されるべき部分のものと類似しているか、または僅かに低い密度の材料である。たとえばニッケルまたは鋼合金部分の流動化された加熱処理ベッドは、厚い表面窒化被覆をニッケルアルミ化物粉末粒子に与えるように処理されたニッケルアルミ化物粉末によって与えられ得る。
【００２３】
プリフォーム部分１５に支持を与える代替的な方法は、図１に型２８として示されるプリフォーム（「未焼結」）支持ツーリング（すなわち構造的に支持する型）を構成することである。未焼結支持型２８は、部分１５には必要とされない多量の混合粉末１８を用いることによって、プリフォーム部分１５と同時にＳＬＳによって構成できる。粉末１８が高価な合金粉末を含み、かつ支持ツーリングが多くの量を必要とするならば、支持ツーリングはあまり高価ではない合金粉末を用いて別個のＳＬＳプロセスにおいて作られ得る。構成し、装置１０から除去した後、一時的液相を伴う焼結高密度化プロセス中に支持型２８がプリフォーム部分１５に固着することを防ぐために、未焼結支持型２８はたとえばアルミナまたはイットリア粉末のような解離剤の細かい被覆剤をスプレーされ得る。プリフォーム部分と同じ収縮率（または、あまり高価ではない合金が用いられる場合実質的に同じ収縮率）を有する材料を含む未焼結型２８は、高密度化プロセス中に構造的な支持を与えるために適宜部分１５の下および周囲に置かれる。
【００２４】
好ましくは、液相焼結温度が超えられるときに急速かつ均一に溶融するように、金属粉末混合物の低溶融温度成分はベース合金組成で予め合金化される。一般に、溶融点抑制材料の元素粉末は十分に急速な溶融をもたらさない。ベース合金組成とは異なる合金組成を有する、予め合金化された低溶融温度粉末は一般に高密度化部分に非均質的な組成および微細構造を生じ、結果的に劣った機械的属性につながる。好ましくは、２つの金属粉末が従来の機械的混合技術によって効果的に混ぜられ得るように、低溶融温度成分はベース金属粉末のものと類似した粒径の別個の粉末の形状であり、ベース金属粉末と低溶融温度粉末との間の表面接触区域は、一時的液相を伴う焼結温度で相互拡散を減少させ、かつ効果的な溶融を確実にするために最小にされる。ベース金属粉末を低溶融温度成分の被覆剤とともに用いることはあまり効果的ではない。なぜなら、（別の粉末粒子と比較して）粉末被覆剤のより大きな接触区域が一時的液相を伴う焼結温度に達する前に溶融点低下元素の過度の相互拡散および希釈を許すからである。
【００２５】
ポリマ結合剤を除去するのに用いられるのと同じ真空炉が、制御される加熱処理によって一時的液相を伴う焼結および高密度化のために用いられ得る。狭い温度範囲内での特定的な加熱速度および恒温維持時間とのために、十分に制御され、かつ繰返し可能な収縮で部分１５の一時的液相を伴う焼結がほぼ一杯の密度となり、最終形状の部分１５に所望の形状と寸法的な公差とを生じる。このプロセスのこの段階に対する重大な材料成分は、ベース合金の溶融点をほぼ３００−４００℃だけ下げるために（たとえば約３−４％のボロンのような）合金化付加物を含んだベース金属合金（全体の容積の約５−１５％）を典型的に含む低溶融温度粉末である。部分１５の一時的液相を伴う焼結のための最大の恒温維持温度は低温度（たとえばボロン化）合金の溶融点よりも上であるが、ベース金属合金の溶融点よりも下である。（ベース金属合金だけの液相焼結と比較して）液相焼結のために低溶融温度合金を用いることの利点は、（１）全体の金属粉末の約５−１５％だけが溶融するので、（粉末粒子の全部が部分的に溶融する、ベース金属だけの液相焼結の場合と比較して）重力下でプリフォーム部分の壊れやすい元素における崩壊があまり起こらず、（２）ベース金属だけの溶融点よりも低いほぼ２００−４００℃で焼結が起こり、これは（より高い温度で溶融しないベース金属における不所望な微細構造粗雑化と比較して）優れた微細構造を与え、炉の設備に関して著しく経済的な利点を有し、（３）（ボロン化の場合の）再凝固が液体のボロンの恒温希釈によるもの（すなわち、ボロンが固体ベース金属粉末粒子に希釈することによるもの）であり、これは（ベース金属だけの再凝固は炉の温度を下げることによってのみ起こるが）溶融点を急速に上げることにつながることを含む。ボロン化される場合に固有の恒温凝固プロセスは優れた微細構造につながる。なぜなら、望ましくない溶質分離を凝固中に引き起こす温度勾配がないからである。
【００２６】
上述の高密度化プロセスの間、たとえばボロン窒化物または機械加工された黒鉛のような材料を含む、滑らかな摩擦の少ないプレート上にプリフォーム部分１５および未焼結支持型２８を置くことが望ましいであろう。摩擦の少ないプレートを用いると部分１５（および支持型２８）が上部および底部で均一に収縮し、これによって、他の方法では底部表面で作用する重力的および摩擦的圧迫から生じ得るいかなる歪みも除去される。
【００２７】
このプロセスの以上の高密度化段階が十分に密な部分１５を与えるが、最後の熱間静水圧プレス（ＨＩＰ）処理を含むことが望ましい場合もあり得る。ＨＩＰ処理は、特に合金の温度低下構成要素（たとえばボロン）に関して、残留するポロシティを閉じ、部分の化学組成的均質化を完了するために必要であろう。残留するポロシティを除去するのは部分１５の疲労属性を向上させるために重要である。ボロン成分を均質化すると、環境温度延性、靱性、および高温強度の属性を向上できる。
【００２８】
このプロセスのあるアプリケーションでは、高密度化段階において一時的液体の容量を制限することが望ましいであろう。これは、一時的液相を伴う焼結の間の重力によるずれを最小にするか、または機械的な属性を向上させるためにボロンの全含有量を減少させるために望ましいであろう。しかしながら、一時的液体の容量を制限するとき、残留する孤立したポロシティが著しい量であることが予期できる。この場合、最終的なＨＩＰ処理が部分１５の最終的な機械的特性を最適にするために必要であろう。それにもかかわらず、一時的液相を伴う焼結のために温度低下合金を用いるのは、プリフォーム（未焼結）部分の直接的な固体状態ＨＩＰ強化処理と比較して、（１）残留するポロシティが孤立しており、表面接続していないためにＨＩＰ工具細工または袋がけが必要とされない（したがって、他のどのような方法によってもモノリシック部分において生成可能ではない、表面接続された内部チャネルおよびキャビティのような複雑さおよび特徴をプリフォーム部分に認め）、（２）一時的液体があらゆるベース金属粉末粒子を湿らせ、再凝固の前に効果的に表面酸化物と他の汚染とを擦り取るという利点を与える。粒子表面酸化物および汚染を除去することが望ましい。なぜなら、これらの存在が一般的に、直接ＨＩＰ処理される粉末において疲労属性および破砕属性を著しく減少させるからである。
【図面の簡単な説明】
【図１】  この発明の方法を行なうのに用いられるような選択レーザ焼結（ＳＬＳ）装置の概略的な側断面図である。
【符号の説明】
１０  ＳＬＳ装置
１４  プラットホーム
１５  プリフォーム部分
１８  粉末
２２  ビーム
【図１】
0003660069.tif 000002