(57)【要約】【課題】マイクロ冷却レーザ堆積材料層を備えた構成要素並びにその製造方法を提供すること。【解決手段】製造方法が提供される。本製造方法は、レーザ堆積プロセスを用いて、基材の外面上にレーザ堆積材料を施工して、基材の外面上に１つ又はそれ以上の溝を形成するステップを含む。各溝は、ベースと開口とを有し、基材の外面に沿って少なくとも部分的に延びており、ここで基材は、少なくとも１つの中空の内部スペースを定める内面を有する。本製造方法は更に、レーザ堆積材料を覆って追加材料を堆積し、構成要素を冷却するための１つ又はそれ以上のチャンネルを定めるステップを含む。追加材料は、追加のレーザ堆積材料層又はコーティングを含むことができる。他の製造方法及び構成要素も提供される。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
製造方法であって、
外面と、少なくとも１つの中空の内部スペースを定める内面とを有する基材材料を提供するステップと、
レーザ積層プロセスを用いて前記基材材料の外面上にレーザ堆積材料を施工して、ベースと開口とを各々が有し且つ前記基材の外面に沿って少なくとも部分的に延びた１つ又はそれ以上の溝を形成するステップと、
前記レーザ堆積材料上に追加の材料層を配置させて、構成要素を冷却するための１つ又はそれ以上のチャンネルを定めるステップと、
を含み、前記追加の材料層が、前記１つ又はそれ以上の溝と流体連通して１つ又はそれ以上の冷却出口特徴要素を内部に形成するようにする、製造方法。
【請求項２】
追加の材料を堆積させて１つ又はそれ以上のチャンネルを定める前記ステップが、前記レーザ堆積材料を覆ってコーティングを堆積させ、前記１つ又はそれ以上の溝の開口を実質的にシールするステップを含む、請求項１に記載の製造方法。
【請求項３】
追加の材料を堆積させて１つ又はそれ以上のチャンネルを定める前記ステップが、先行して施工された前記レーザ堆積材料を覆って追加のレーザ堆積材料を施工し、前記１つ又はそれ以上の溝の開口を実質的にシールするステップを含む、請求項１に記載の製造方法。
【請求項４】
前記レーザ積層プロセスを用いることが、直接金属レーザ溶融（ＤＭＬＭ）又はレーザエンジニアドネットシェイプ（ＬＥＮＳ）プロセスのうちの１つを含む、請求項１に記載の製造方法。
【請求項５】
前記冷却出口特徴要素が、機械加工又は前記レーザ堆積材料上への追加材料の堆積の一方によって形成される、請求項１に記載の製造方法。
【請求項６】
前記１つ又はそれ以上の溝の各々の少なくとも一部を前記基材の外面内にある深さまで形成するステップを更に含む、請求項１に記載の製造方法。
【請求項７】
前記１つ又はそれ以上の溝の各々の少なくとも一部を前記基材の外面内に形成するために、アブレシブ液体ジェット、プランジ電解加工（ＥＣＭ）、回転電極付きの放電加工（ＥＤＭ）（ミルＥＤＭ）、及びレーザ加工又は鋳造のうちの１つを用いることを更に含む、請求項６に記載の製造方法。
【請求項８】
前記レーザ積層プロセスを用いて前記基材材料の外面上にレーザ堆積材料を施工するステップは、前記各溝が該溝の開口にて狭くなることにより、凹状溝を含むように構成される、請求項１に記載の製造方法。
【請求項９】
前記溝のそれぞれのベースを通って１つ又はそれ以上のアクセス孔を形成し、前記それぞれの孔を前記少なくとも１つの中空の内部スペースと流体連通して接続するステップを更に含む、請求項１に記載の製造方法。
【請求項１０】
前記基材が第１の材料を含み、前記レーザ堆積材料が、第２の材料にレーザを適用することによって施工され、前記第１及び第２の材料が異なる材料である、請求項１に記載の製造方法。
【請求項１１】
製造方法であって、
外面と、少なくとも１つの中空の内部スペースを定める内面とを有する基材材料を提供するステップと、
前記基材を機械加工して、前記基材の一部を選択的に除去し、各々が前記少なくとも１つの内部スペースと流体連通した１つ又はそれ以上の冷却供給孔を定めるステップと、
レーザ積層プロセスを用いて前記基材材料の外面上にレーザ堆積材料を施工して、ベースと開口とを各々が有し且つ前記基材の外面に沿って少なくとも部分的に延びた１つ又はそれ以上の溝を形成するステップと、
前記レーザ堆積材料上に追加の材料層を配置させて、構成要素を冷却するための１つ又はそれ以上のチャンネルを定めるステップと、
を含み、前記追加の材料層が、前記１つ又はそれ以上の溝と流体連通して１つ又はそれ以上の冷却出口特徴要素を内部に形成し、前記基材、前記１つ又はそれ以上の冷却供給孔、前記レーザ堆積材料、及び前記冷却出口特徴要素が、構成要素用の冷却ネットワークを提供する、製造方法。
【請求項１２】
追加の材料を堆積させて１つ又はそれ以上のチャンネルを定める前記ステップが、前記レーザ堆積材料及び前記１つ又はそれ以上の溝を覆ってコーティングを堆積させ、前記１つ又はそれ以上の溝の開口を実質的にシールするステップを含む、請求項１１に記載の製造方法。
【請求項１３】
追加の材料を堆積させて１つ又はそれ以上のチャンネルを定める前記ステップが、先行して施工された前記レーザ堆積材料を覆って追加のレーザ堆積材料を施工し、前記１つ又はそれ以上の溝の開口を実質的にシールするステップを含む、請求項１１に記載の製造方法。
【請求項１４】
前記レーザ積層プロセスを用いることが、直接金属レーザ溶融（ＤＭＬＭ）又はレーザエンジニアドネットシェイプ（ＬＥＮＳ）プロセスのうちの１つを含む、請求項１１に記載の製造方法。
【請求項１５】
アブレシブ液体ジェット、プランジ電解加工（ＥＣＭ）、回転電極付きの放電加工（ＥＤＭ）（ミルＥＤＭ）、及びレーザ加工又は鋳造を用いて、前記１つ又はそれ以上の溝の各々の少なくとも一部を前記基材の外面内に形成するステップを更に含む、請求項１１に記載の製造方法。
【請求項１６】
前記レーザ積層プロセスを用いて前記基材材料の外面上にレーザ堆積材料を施工するステップは、前記各溝が該溝の開口にて狭くなることにより、凹状溝を含むように構成される、請求項１１に記載の製造方法。
【請求項１７】
前記基材が第１の材料を含み、前記レーザ堆積材料が、第２の材料にレーザを適用することによって施工され、前記第１及び第２の材料が異なる材料である、請求項１１に記載の製造方法。
【請求項１８】
構成要素であって、
外面と、少なくとも１つの中空の内部スペースを定める内面とを含む基材と、
前記基材の外面に施工されるレーザ堆積材料と、
を備え、前記レーザ堆積材料内に１つ又はそれ以上の溝が少なくとも部分的に形成され、前記各溝が、前記構成要素に沿って少なくとも部分的に延び且つ開口とベースとを有し、前記それぞれの溝のベースを通って１つ又はそれ以上の冷却アクセス孔が形成されて、前記溝を前記それぞれの中空内部スペースと流体連通して接続し、
前記構成要素が更に、
前記レーザ堆積材料を覆って配置されて前記構成要素を冷却するための１つ又はそれ以上のチャンネルを定める追加の材料を備える、構成要素。
【請求項１９】
前記それぞれの１つ又はそれ以上の溝の各々がそれぞれの開口において狭くなり、前記各溝が凹状溝を含むようになる、請求項２０に記載の構成要素。
【請求項２０】
前記レーザ堆積材料を覆って配置されて前記１つ又はそれ以上のチャンネルを定める追加の材料が、前記レーザ堆積材料を覆って配置されて前記１つ又はそれ以上の溝の開口を実質的にシールするコーティングを含む、請求項２０に記載の構成要素。
【請求項２１】
前記レーザ堆積材料を覆って配置されて前記１つ又はそれ以上のチャンネルを定める追加の材料が、先行して施工された前記レーザ堆積材料を覆って施工されて、前記１つ又はそれ以上の溝の開口を実質的にシールする追加のレーザ堆積材料を含む、請求項２０に記載の構成要素。
【請求項２２】
前記追加の材料及び前記レーザ堆積材料が同じ材料を含む、請求項２０に記載の構成要素。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は全体的に、ガスタービンエンジンに関し、より具体的には、ガスタービンエンジンにおけるマイクロチャンネル冷却に関する。
【背景技術】
【０００２】
ガスタービンエンジンにおいて、空気が圧縮機において加圧され、燃焼器において燃料と混合されて高温の燃焼ガスを発生する。エネルギーは、高圧タービン（ＨＰＴ）においてガスから抽出されて圧縮機を作動させ、低圧タービン（ＬＰＴ）においては、ガスから抽出されてターボファン航空機エンジン用途においてファンを作動させ、或いは船舶及び産業用途において外部シャフトを作動させる。
【０００３】
エンジン効率は、燃焼ガスの温度に伴って増大する。しかしながら、燃焼ガスは、その流路に沿った様々な構成要素を加熱し、その結果、エンジンの長い耐用年数を得るためにこれらの構成部品を冷却することが必要になる。通常、高温ガス経路構成要素は、圧縮機から空気をブリードすることにより冷却される。ブリード空気が燃焼プロセスでは使用されないので、この冷却プロセスはエンジン効率を低下させる。
【０００４】
ガスタービンエンジン冷却技術は成熟しており、種々の高温ガス経路構成要素において回路及び特徴要素を冷却する種々の態様について数多くの特許がある。例えば、燃焼器は、半径方向外側及び内側ライナを含み、これらは作動中に冷却を必要とする。タービンノズルは、外側及び内側バンド間で支持される中空ベーンを含み、これもまた冷却を必要とする。タービンロータブレードは中空であり、通常は内部に冷却回路を含み、該ブレードはタービンシュラウドによって囲まれ、これもまた冷却を必要とする。高温燃焼ガスは、同様にライニング加工されて好適に冷却することができる排気口を通じて吐出される。
【０００５】
これらの例示的なガスタービンエンジン構成要素全てにおいて、通常は、高強度超合金金属の薄い金属壁を用いて、構成要素の重量を低減し、且つ構成要素を冷却する必要性を最小限にしている。様々な冷却回路及び特徴要素は、エンジン内の対応する環境におけるこれらの個々の構成要素に合わせて調整される。例えば、高温ガス経路構成要素内に一連の内部冷却通路又は蛇行路を形成することができる。蛇行路に対してプレナムから冷却流体を提供することができ、該冷却流体は通路を通って流れ、高温ガス経路構成要素基材及び何らかの関連するコーティングを冷却することができる。しかしながら、この冷却方式は通常、比較的低い熱伝達率及び非均一な構成要素温度プロファイルをもたらす。
【０００６】
マイクロチャンネル冷却は、加熱領域にできる限り近接して冷却部を配置し、従って、所与の熱伝達率を得るために主耐荷重基材材料の高温側と低温側との間の温度差を縮小することによって、冷却要件を有意に低減することができる。
【０００７】
通常、これらのマイクロチャンネル冷却ネットワークは、耐荷重基材材料にチャンネルを機械加工又は鋳造することによって製作される。耐荷重基材材料へのチャンネルの製作を考慮すると、追加の応力集中が発生する。
【０００８】
従って、製作プロセス中に基材材料が実質的に損なわれないようなマイクロチャンネル冷却ネットワーク及びその製作方法を提供することが望ましいことになる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】米国特許第８，１４７，１９６号明細書
【特許文献２】米国特許第５，６２６，４６２号明細書
【特許文献３】米国特許出願公開第２０１２／０１１４８６８号明細書
【特許文献４】米国特許出願第１００８０１３８５２９号明細書
【特許文献５】米国特許第８，３８７，２４５号明細書
【特許文献６】米国特許出願シリアル番号１２／６９７，００５明細書
【特許文献７】米国特許出願シリアル番号１２／７９０，６７５明細書
【特許文献８】米国特許出願シリアル番号１２／９４３，６２４明細書
【特許文献９】米国特許出願シリアル番号１３／２１０，６９７明細書
【特許文献１０】米国特許出願公開第２０１１／０１４５３７１号明細書
【発明の概要】
【００１０】
従来技術のこれら及び他の欠点は、マイクロ冷却レーザ堆積材料を備えた構成要素及びその製造方法を提供する、本開示によって対処される。
【００１１】
１つの実施形態によれば、製造方法が提供される。本製造方法は、外面と、少なくとも１つの中空の内部スペースを定める内面とを有する基材材料を提供するステップと、レーザ積層プロセスを用いて基材材料の外面上にレーザ堆積材料を施工して、１つ又はそれ以上の溝を形成するステップと、レーザ堆積材料上に追加の材料層を配置させて、構成要素を冷却するための１つ又はそれ以上のチャンネルを定めるステップと、を含む。各溝は、ベースと開口とを有し、基材の外面に沿って少なくとも部分的に延びている。追加の材料層は、１つ又はそれ以上の溝と流体連通して１つ又はそれ以上の冷却出口特徴要素を内部に形成する。
【００１２】
別の実施形態によれば、製造方法が提供される。本方法は、基材を機械加工して基材の一部を選択的に除去し、１つ又はそれ以上の冷却供給孔を定めるステップと、レーザ積層プロセスを用いて基材材料の外面上にレーザ堆積材料を施工して、１つ又はそれ以上の溝を形成するステップと、レーザ堆積材料上に追加の材料層を配置させて、構成要素を冷却するための１つ又はそれ以上のチャンネルを定めるステップと、を含む。１つ又はそれ以上の冷却供給孔の各々は、少なくとも１つの内部スペースと流体連通している。各溝は、ベースと開口とを有し、基材の外面に沿って少なくとも部分的に延びている。追加の材料層は、１つ又はそれ以上の溝と流体連通して１つ又はそれ以上の冷却出口特徴要素を内部に形成する。基材、１つ又はそれ以上の冷却供給孔、レーザ堆積材料、及び冷却出口特徴要素が、構成要素用の冷却ネットワークを提供する。
【００１３】
更に別の実施形態によれば、構成要素が提供される。構成要素は、外面と少なくとも１つの中空の内部スペースを定める内面とを含む基材と、基材の外面に施工され且つ内部に１つ又はそれ以上の溝が少なくとも部分的に形成されたレーザ堆積材料と、レーザ堆積材料を覆って配置されて構成要素を冷却するための１つ又はそれ以上のチャンネルを定める追加の材料と、を備える。各溝が、構成要素に沿って少なくとも部分的に延び且つ開口とベースとを有し、１つ又はそれ以上の冷却アクセス孔がそれぞれの溝のベースを通って形成されて、溝をそれぞれの中空内部スペースと流体連通して接続する。
【００１４】
本開示の他の目的及び利点は、添付図面を参照しながら以下の詳細な説明並びに添付の請求項を読めば明らかになるであろう。
【００１５】
本開示の上記及びその他の特徴、態様並びに利点は、図面全体を通して同じ参照符号が同様の部分を表す添付図面を参照して以下の詳細な説明を読むと、より良好に理解されるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本明細書で開示される１つの実施形態による、ガスタービンシステムの概略図。
【図２】本明細書で開示される１つの実施形態による、冷却チャンネルを備えた例示的な翼形部構成の概略断面図。
【図３】本明細書で開示される１つの実施形態による、基材材料を覆って配置されるマイクロ冷却レーザ堆積材料を含む、冷却回路の一部の概略断面図。
【図４】本明細書で開示される１つの実施形態による、マイクロ冷却レーザ堆積材料を含む冷却回路を製作する方法の１つのステップの概略図。
【図５】本明細書で開示される１つの実施形態による、マイクロ冷却レーザ堆積材料を含む冷却回路を製作する方法の１つのステップの概略図。
【図６】本明細書で開示される１つの実施形態による、マイクロ冷却レーザ堆積材料を含む冷却回路を製作する方法の１つのステップの概略図。
【図７】本明細書で開示される１つの実施形態による、基材材料を覆って配置されるマイクロ冷却レーザ堆積材料を含む、冷却回路の一部の概略断面図。
【図８】本明細書で開示される１つの実施形態による、マイクロ冷却レーザ堆積材料を含む冷却回路を製作する方法の１つのステップの概略図。
【図９】本明細書で開示される１つの実施形態による、マイクロ冷却レーザ堆積材料を含む冷却回路を製作する方法の１つのステップの概略図。
【図１０】本明細書で開示される１つの実施形態による、マイクロ冷却レーザ堆積材料を含む冷却回路を製作する方法の１つのステップの概略図。
【図１１】本明細書で開示される１つの実施形態による、マイクロ冷却レーザ堆積材料を含む冷却回路を製作する方法の１つのステップの概略図。
【図１２】本明細書で開示される１つの実施形態による、レーザ堆積材料内に形成された複数の凹状溝と、該複数の凹状溝をシールするためにレーザ堆積材料を覆って配置されるコーティングとを含む、冷却回路の一部の概略断面図。
【図１３】本明細書で開示される１つの実施形態による、レーザ堆積材料内に形成され、レーザ堆積材料上に配置されたコーティングを通って延びる複数の冷却出口特徴要素を有する、複数の凹状チャンネルを示す概略等角図。
【図１４】本明細書で開示される１つの実施形態による製作方法を示す概略ブロック図。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
本開示は、例証の目的で特定の実施形態にのみに関して説明するが、本発明の開示の他の目的及び利点は、本開示による図面に関する以下の説明により明らかになるであろう点は理解されたい。好ましい実施形態が開示されるが、これらは限定を意図するものではない。むしろ、本発明は、上記で説明されていない多くの変形、改造、置換、又は均等な構成を組み込むように修正することができるが、これらは、本発明の技術的思想及び範囲に相応する。
【００１８】
用語「第１の」、「第２の」などは、どのような順序、数量、又は重要度を意味するものではなく、むしろ、１つの要素を別の要素と区別するために用いている。本明細書において数詞のない表現は、数量の限定を意味するものではなく、むしろ参照する要素の少なくとも１つが存在することを意味する。数量に関連して使用される修飾語「約」は表示値を含めて、文脈によって決まる意味を有する（例えば、特定の量の測定値に付随するある程度の誤差を含む）。加えて、用語「組み合わせ」は、配合物、混合物、合金、反応生成物、及び同様のものを含める。
【００１９】
更にまた、本明細書において「数詞のない表現」の用語は、その用語が意味するものの単数及び複数の両方を含むことを意図しており、従って当該用語が意味するものの１つ又はそれ以上を含む（例えば、「通路孔」は、別途指定のない限り、１つ又はそれ以上の通路孔を含むことができる）。本明細書全体を通じて、「１つの実施形態」、「別の実施形態」、「ある実施形態」、及びその他などへの言及は、実施形態に関して記載された特定の要素（例えば、特徴、構造、及び／又は特性）が、本明細書で記載される少なくとも１つの実施形態に含まれており、他の実施形態に存在する場合もあり、存在しない場合もあることを意味する。同様に、「特定の構成」という表現は、構成と関連して記載される特定の要素（例えば、特徴要素、構造、及び／又は特性）が本明細書で記載される少なくとも１つの構成に含まれ、他の構成に存在する場合もあれば、存在しない場合もあることを意味する。これに加えて、記載される本発明の特徴部は、様々な実施形態及び構成において何らかの好適な様態で組み合わせることができる点を理解されたい。
【００２０】
図１は、ガスタービンシステム１０の概略図である。システム１０は、１つ又はそれ以上の圧縮機１２、燃焼器１４、タービン１６、及び燃料ノズル２０（図示せず）を含むことができる。圧縮機１２及びタービン１６は、１つ又はそれ以上のシャフト１８により結合することができる。シャフト１８は、単一シャフト又は共に結合されてシャフト１８を形成する複数のシャフトセグメントとすることができる。
【００２１】
ガスタービンシステム１０は、幾つかの高温ガス経路構成要素１００を含むことができる。高温ガス経路構成要素は、システム１０を通過するガスの高温流に少なくとも部分的に曝される、システム１０の何れかの構成要素である。例えば、バケット組立体（ブレード又はブレード組立体としても知られる）、ノズル組立体（ベーン又はベーン組立体としても知られる）、シュラウド組立体、移行部品、保持リング、及び圧縮機排出構成要素は、全て高温ガス経路構成要素である。しかしながら、本開示の高温ガス経路構成要素１００は、上記の実施例に限定されず、高温のガス流に少なくとも部分的に曝される何れかの構成要素とすることができる点は理解されたい。更に、本開示の高温ガス経路構成要素２２は、ガスタービンシステム１０における構成要素に限定されず、高温流に曝される可能性がある機械装置の何れかの要素又はその構成要素とすることができる点は理解されたい。
【００２２】
高温ガス経路構成要素２２が高温ガス流に曝されると、該高温ガス経路構成要素２２は高温ガス流によって加熱され、高温ガス経路構成要素２２が実質的に劣化又は故障する温度にまで達する場合がある。従って、高い温度の高温ガス流でシステム１０が作動して、システム１０の効率及び性能及び／又は寿命を向上させることができるようにするためには、高温ガス経路構成要素２２の冷却システムが必要となる。
【００２３】
一般に、本開示の冷却システムは、高温ガス経路構成要素２２の表面上に形成された一連の小チャンネル又はマイクロチャンネルを含む。工業用サイズの発電タービン構成要素において、「小」又は「マイクロ」チャンネルの寸法は、０．２５ｍｍから１．５ｍｍの範囲の概略深さ及び幅を含み、航空機製造サイズのタービン構成要素では、チャンネルの寸法は、０．１ｍｍから０．５ｍｍの範囲の概略深さ及び幅を含むことになる。高温ガス経路構成要素は、保護コーティングを備えることができる。冷却流体は、プレナムからチャンネルに提供することができ、また、冷却流体は、チャンネルを通って流れて高温ガス経路構成要素２２を冷却することができる。
【００２４】
図３〜１２を参照して、代替の製造方法を説明する。例えば、図３〜６に示すように、本製造方法は、レーザ堆積材料層３６（本明細書で記載される）において基材３２の外側（最上）表面３４上に１つ又はそれ以上の溝３０を定めるステップを含む。更に、コーティングなどの追加の材料４６をレーザ堆積材料３６上に堆積することができる。例えば図７〜１１において示されるように、本製造方法は、１つ又はそれ以上の溝３０の少なくとも一部を基材３２内に、及び１つ又はそれ以上の溝３０の残りの部分をレーザ堆積材料層３６（本明細書で記載される）に定めるステップを含む。本製造方法は更に、溝を実質的にシールするようにレーザ堆積材料を施工するステップを含むことができる。その後、任意選択のコーティングをレーザ堆積材料上に堆積することができる。例えば、図３及び７に示すように、各溝３０は、ベース３８と開口４０とを有し、基材３２の外面３４に沿って少なくとも部分的に延びる。図２に示すように、基材３２は、少なくとも１つの中空の内部スペース４４を定める内面４２を有する。この製造方法の実施形態は、開示の目的として提供され、本明細書で提供されるステップの別の組み合わせも本開示により予期される点は理解されたい。
【００２５】
１つの実施形態において、基材３２は、１つ又はそれ以上の溝３０を形成する前に鋳造される。引用により全体が本明細書に組み込まれる、米国特許第５，６２６，４６２号（Ｍｅｌｖｉｎ  Ｒ．  Ｊａｃｋｓｏｎ他，「Ｄｏｕｂｌｅ−ｗａｌｌ  ａｉｒｆｏｉｌ」）で考察されるように、基材３２は、あらゆる好適な材料から形成することができる。高温ガス構成要素２２を対象とした用途に応じて、基材は、ニッケル基、コバルト基、及び鉄基超合金を含むことができる。ニッケル基超合金は、γ相とγ’相の両方を含むもの、特にγ’相が超合金の容量で少なくとも４０％を占めてγ相とγ’相の両方を含むものとすることができる。このような合金は、高温強度及び耐高温クリープ性を含む望ましい特性の組み合わせに起因して有利であることが分かっている。基材材料はまた、ＮｉＡｌ金属間化合物合金を含むことができ、これらの合金はまた、高温強度及び耐高温クリープ性を含む優れた特性の組み合わせを有することが分かっており、航空機で使用されるタービンエンジン用途での使用に有利である。Ｎｂ基合金の場合、優れた耐酸化性を有する被覆Ｎｂ基合金、詳細には、Ｎｂ−（２７−４０）Ｔｉ−（４．５−１０．５）Ａｌ−（４．５−７．９）Ｃｒ−（１．５−５．５）Ｈｆ−（０−６）Ｖ（ここで組成範囲は原子百分率である）を含む合金が好ましいことになる。基材材料はまた、シリサイド、カーバイド、又はホウ化物を含むＮｂ含有金属間化合物のような少なくとも１つの二次相を含有するＮｂ基合金を含むことができる。このような合金は、延性相（すなわち、Ｎｂ基合金）と強化相（すなわち、Ｎｂ含有金属間化合物）の複合材料である。他の構成では、基材材料は、Ｍｏ5ＳｉＢ2及びＭｏ3Ｓｉ二次相を有するモリブデン（固溶体）をベースとした合金のような、モリブデン基合金を含む。他の構成では、基材材料は、ＳｉＣファイバで強化された炭化ケイ素（ＳｉＣ）マトリックスのような、セラミックマトリックス複合材を含む。他の構成では、基材材料は、ＴｉＡｌ基金属間化合物を含む。
【００２６】
ここで図３〜６を参照すると、ここで製造方法の１つの実施形態が開示される。より詳細には、図３に示すように、上述の基材３２が提供される。本方法は、レーザ焼結又は堆積プロセスを用いて、基材３２及びより詳細には基材の外面３４を覆ってレーザ堆積材料３６を施工し、１つ又はそれ以上の溝３０を定めるステップを含む。本プロセスは、３次元溝構造を構築するために、直接金属レーザ溶融（ＤＭＬＭ）又はレーザエンジニアドネットシェイプ（ＬＥＮＳ）プロセスのうちの１つを含むことができる。レーザ焼結又は堆積プロセスは、積層して完全な構造体を形成する多くの層を含むことができる。一例として、代表的な層厚みは、７ミクロンサイズの粉体又はワイヤを用いて形成されたときに約１ミクロンとすることができる。一例として、０．１０インチ厚みのマクロチャンネル冷却の完全なレーザ堆積材料３６を形成するのに２５０の層が必要となる。
【００２７】
図５に最も良好に例示されるように、ＤＭＬＭプロセスを用いたレーザ堆積材料３６の堆積は通常、コンピュータ支援製図（ＣＡＤ）プログラムの利用を含み、コンピュータモデルのスライスを複数の薄い層に適用する。次いで、金属粉体が基材３２上に堆積され、レーザを適用し、基材３２近傍の第１の層に対応する領域において粉体を溶融する。レーザにより溶融された金属粉体は、ほぼ直ぐに固化し、基材３２の一部上にレーザ堆積材料３６の一部を形成し、１つ又はそれ以上の溝３０を定めるようになる。固化した金属部分を囲む何らかの非溶融粉体は、ルース粉体として残ることになる。レーザ堆積材料３６は、基材３２に金属結合することができる。次に、追加の金属粉体が付加されて、レーザが次の層を溶融させると同時に、これをレーザ堆積材料３６の第１の層に融合させる。この積層プロセスは、レーザ堆積材料３６が融合して完全な構造体を形成し、内部に１つ又はそれ以上の溝３０を定めて、残りの非溶融金属粉体が全て除去されるまで続けられる。
【００２８】
代替のＬＥＮＳプロセスでは、レーザは、金属材料を溶融段階まで加熱して溶融プールを生成するのに使用される。粉体又は固体（例えば、ワイヤ、テープ、又はフォイル）の原材料が溶融プールに送給され、金属材料を付加する。レーザ堆積材料３６は、基材３２に金属結合することができる。溶融プール位置及び金属原材料の制御により、レーザ堆積材料３６の複数の層を積層できるようになる。図５に示すように、この積層プロセスは、レーザ堆積材料３６が融合して完全な構造体を形成し、内部に１つ又はそれ以上の溝３０を定めるまで続けられる。レーザ堆積プロセス中、材料は、１つ又はそれ以上の溝３０を定めて、各溝がベース３８及び開口４０を有し且つ基材３２の外面３４に沿って少なくとも部分的に延びるようにして積層される。溝の上部の開口４０にわたる距離は、特定の用途に基づいて変わることができる。しかしながら、特定の構成では、１つ又はそれ以上の溝３０の各々の開口にわたる距離は、追加材料４６の堆積前で約０〜２５ミル（０．０〜０．６ｍｍ）の範囲にある。
【００２９】
特定の構成では、基材３２及びレーザ堆積材料３６は、同じ材料を含む。例えば、基材３２は、第１の材料を含むことができ、レーザ堆積材料３６は、粉体形態の第１の材料にレーザを適用することにより施工することができる。これらの構成において、第１の材料は、限定ではないが、米国特許第５，６２６，４６２号（Ｍｅｌｖｉｎ  Ｒ．  Ｊａｃｋｓｏｎ他）を参照して上述したように、ニッケル基、コバルト基、及び鉄基超合金を含む、幾つかのニッケル基、コバルト基、及び鉄基合金の１つを含むことができる。
【００３０】
他の構成において、基材３２とレーザ堆積材料３６は、異なるが親和性の材料を含むことができ、レーザ堆積材料が基材材料と良好に結合するようになる。例えば、基材３２は、第１の材料を含むことができ、レーザ堆積材料３６は、レーザを粉体形態の第２の材料に適用することによって堆積することができ、ここでレーザ堆積材料（第２の材料）は、基材材料（第１の材料）と良好に結合する親和性材料である。第１及び第２の材料は、限定ではないが、米国特許第５，６２６，４６２号（Ｍｅｌｖｉｎ  Ｒ．  Ｊａｃｋｓｏｎ他）を参照して上述したように、ニッケル基、コバルト基、及び鉄基超合金を含む、幾つかのニッケル基、コバルト基、及び鉄基合金から選択することができる。特定の構成において、第２の材料は、追加材料４６に使用される材料を含むことができる。
【００３１】
ここで図６を参照すると、製造方法は更に、レーザ堆積材料３６を覆って追加材料４６を堆積させ、内部に形成された１つ又はそれ以上の溝３０をシールし、且つ１つ又はそれ以上の冷却チャンネル６０を定めるステップを含むことができる。追加材料４６は、好適な材料を含み、レーザ堆積材料３６に結合される。追加材料４６は、１つ又はそれ以上の溝３０を実質的にシールし、１つ又はそれ以上の冷却チャンネル６０を定めるように堆積される構造コーティング４８として説明することができる。より詳細には、コーティング４８は、レーザ堆積材料３６の最上面に堆積され、１つ又はそれ以上の溝３０を実質的にシールするように延びている。引用により全体が本明細書に組み込まれる、Ｒｏｎａｌｄ  Ｓｃｏｔｔ  Ｂｕｎｋｅｒ他による、名称「Ｍｅｔｈｏｄ  ｏｆ  Ｆａｂｒｉｃａｔｉｎｇ  ａ  Ｃｏｍｐｏｎｅｎｔ  Ｕｓｉｎｇ  ａ  Ｆｕｇｉｔｉｖｅ  Ｃｏａｔｉｎｇ」の米国特許出願公開第２０１２／０１１４８６８号で考察されるように、犠牲充填材料を利用して、１つ又はそれ以上の溝３０を実質的にシールするようにコーティング４８の堆積を可能にすることができる。
【００３２】
特定の構成において、コーティング４８は、工業部品において、０．１〜２．０ミリメートル、より詳細には０．２〜１．０ミリメートル、更に詳細には０．２〜０．５ミリメートルの範囲の厚みを有する。航空機部品では、この範囲は通常、０．１〜０．２５ミリメートルである。しかしながら、特定の構成要素２２の要件に応じて他の厚みを利用してもよい。加えて、コーティング４８は、イオンプラズマ蒸着を用いて形成されたときには、約０．５ｍｍよりも小さい厚みを有することができるが、熱プラズマ溶射（高速酸素燃料など）では、構造コーティング４８の厚みは、約１ｍｍ未満とすることができる。
【００３３】
コーティング４８は、構造コーティングを含み、更に任意選択的に追加コーティングを含むことができる。コーティング層は、様々な技法を用いて堆積することができる。特定のプロセスにおいて、構造コーティング層は、イオンプラズマ蒸着（）を実施することにより堆積される。例示的なイオンプラズマ蒸着装置及び方法は、引用により全体が本明細書に組み込まれる、同一出願人による、米国特許出願第１００８０１３８５２９号（Ｗｅａｖｅｒ  ｅｔ  ａｌ，  「Ｍｅｔｈｏｄ  ａｎｄ  ａｐｐａｒａｔｕｓ  ｆｏｒ  ｃａｔｈｏｄｉｃ  ａｒｃ  ｉｏｎ  ｐｌａｓｍａ  ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ」）において提供される。要約すると、イオンプラズマ蒸着は、コーティング材料から形成された消耗カソードを真空チャンバ内の真空環境に載置するステップと、基材３２を真空環境内に提供するステップと、カソードに電流を供給し、カソード表面上がカソード表面からのコーティング材料のアーク誘起浸食を生じたときにカソードアークを形成するステップを含む。
【００３４】
イオンプラズマ蒸着を用いて堆積したコーティングの非限定的な実施例は、Ｊａｃｋｓｏｎ他、「Ｄｏｕｂｌｅ−ｗａｌｌ  ａｉｒｆｏｉｌ」の米国特許第５，６２６，４６２号を参照して以下でより詳細に考察するように、構造コーティング、並びにボンドコート及び酸化防止コーティングを含む。特定の高温ガス経路構成要素２２では、構造コーティングは、ニッケル基又はコバルト基合金を含み、より詳細には超合金又は（Ｎｉ，Ｃｏ）ＣｒＡｌＹ合金を含む。例えば、基材材料がγ相とγ’相の両方を含有するＮｉ基超合金である場合、米国特許第５，６２６，４６２号を参照して以下でより詳細に考察するように、構造的コーティングは、同様の材料組成を含むことができる。
【００３５】
他のプロセス構成では、構造的コーティングは、溶射プロセス及びコールドスプレープロセスのうちの少なくとも１つを実施することによって堆積される。例えば、溶射プロセスは、燃焼溶射又はプラズマ溶射を含むことができ、燃焼溶射は、高速フレーム溶射（ＨＶＯＦ）又は高速空気燃料溶射（ＨＶＡＦ）を含むことができ、プラズマ溶射は、大気（空気又は不活性ガスなど）プラズマ溶射、又は低圧プラズマ溶射（ＬＰＰＳ、真空プラズマ溶射又はＶＰＳとしても知られる）を含むことができる。１つの非限定的な実施例において、（Ｎｉ，Ｃｏ）ＣｒＡｌＹコーティングは、ＨＶＯＦ又はＨＶＡＦによって堆積される。構造的コーティングを堆積するための他の例示的な技法には、限定ではないが、スパッタリング、電子ビーム物理蒸着、化学めっき、及び電気めっきが挙げられる。
【００３６】
特定の構成において、構造的及び任意選択の追加のコーティング層を堆積するために複数の堆積技法を利用することが望ましい。例えば、第１の構造的コーティング層は、イオンプラズマ蒸着を用いて堆積することができ、その後の堆積層及び任意選択の追加の層（図示せず）は、燃焼溶射プロセス又はプラズマ溶射プロセスなどの他の技法を用いて堆積することができる。使用される材料に応じてコーティング層用に異なる堆積技法を用いることは、限定ではないが、許容誤差、強度、接着、及び／又は延性などの特性上の利点をもたらす。有利には、基材３２とレーザ堆積材料３６との間の金属結合は、例えば、熱プラズマ法によって堆積されたＮｉＣｒＡｌＹのようなコーティングに伴うものよりもより強固になる。従って、熱プラズマコーティングがレーザ堆積材料３６を覆って施工される場合には、熱プラズマコーティングにおける強度不足の問題が軽減又は排除されることになる。
【００３７】
図７〜１１を参照して別の製造方法を説明する。例えば、図９に示すように、上述の開示された実施形態とは対照的に、本製造方法は、基材３２の外面３４内にある深さまで延びた少なくとも一部を含むよう１つ又はそれ以上の溝３０を形成するステップを含む。図７に示すように、基材３２は、少なくとも１つの中空の内部スペース４４を定める内面３４を有する。基材については、上記において詳細に説明されている。図１０及び１１に示す例示的な構成では、完了時において、１つ又はそれ以上の溝３０の各々は、それぞれの開口４０において狭くなっており、各溝３０が凹状の溝３１を含むようになる。凹状の溝３１の形成は、同一出願人の、Ｒｏｎａｌｄ  Ｓｃｏｔｔ  Ｂｕｎｋｅｒ他による、「Ｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓ  ｗｉｔｈ  ｒｅ−ｅｎｔｒａｎｔ  ｓｈａｐｅｄ  ｃｏｏｌｉｎｇ  ｃｈａｎｎｅｌｓ  ａｎｄ  ｍｅｔｈｏｄｓ  ｏｆ  ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｅ」の米国特許第８，３８７，２４５号において記載されている。
【００３８】
図３に関して上記で説明したように、基材３２が提供される。この特定の実施形態において、最初に１つ又はそれ以上の溝３０の少なくとも一部が、基材３２の外面３４内にある深さで形成される。より詳細には、図９に最もよく示されるように、本方法は、内部に延びる１つ又はそれ以上の溝の一部を形成するように基材３２の外面３４内への除去プロセスを含む。代替として、形成される１つ又はそれ以上の溝３０の一部を最外面３４に含むよう鋳造することができる。
【００３９】
図示の実施形態において、１つ又はそれ以上の溝３０の一部は、様々な技法を用いて形成することができる。基材３２内に溝３０の一部を形成するための例示的な技法には、アブレシブ液体ジェット、プランジ電解加工（ＥＣＭ）、回転電極付きの放電加工（ＥＤＭ）（ミルＥＤＭ）、及びレーザ加工が挙げられる。例示的なレーザ加工技法は、同一出願人による、２０１０年１月２９日に出願された、名称「Ｐｒｏｃｅｓｓ  ａｎｄ  ｓｙｓｔｅｍ  ｆｏｒ  ｆｏｒｍｉｎｇ  ｓｈａｐｅｄ  ａｉｒ  ｈｏｌｅｓ」の米国特許出願シリアル番号１２／６９７，００５において記載されており、当該特許出願は引用により全体が本明細書に組み込まれる。例示的なＥＤＭ技法は、同一出願人による、２０１０年５月２８日に出願された、名称「Ａｒｔｉｃｌｅｓ  ｗｈｉｃｈ  ｉｎｃｌｕｄｅ  ｃｈｅｖｒｏｎ  ｆｉｌｍ  ｃｏｏｌｉｎｇ  ｈｏｌｅｓ，  ａｎｄ  ｒｅｌａｔｅｄ  ｐｒｏｃｅｓｓｅｓ」の米国特許出願シリアル番号１２／７９０，６７５において記載されており、当該特許出願は引用により全体が本明細書に組み込まれる。
【００４０】
特定のプロセスにおいて、溝３０の各々の一部は、アブレシブ液体ジェット５２（図９）を用いて形成される。例示的なウォータジェット孔加工プロセスは、同一出願人による、２０１０年５月２８日に出願された、名称「Ａｒｔｉｃｌｅｓ  ｗｈｉｃｈ  ｉｎｃｌｕｄｅ  ｃｈｅｖｒｏｎ  ｆｉｌｍ  ｃｏｏｌｉｎｇ  ｈｏｌｅｓ，  ａｎｄ  ｒｅｌａｔｅｄ  ｐｒｏｃｅｓｓｅｓ」の米国特許出願シリアル番号１２／７９０，６７５において記載されており、当該特許出願は引用により全体が本明細書に組み込まれる。米国特許出願シリアル番号１２／７９０，６７５において説明されるように、ウォータジェットプロセスは通常、高圧水のストリーム中に懸濁されたアブレシブ粒子（例えば、アブレシブ「グリット」）の高速ストリームを利用している。水圧は、大きく変化する可能性があるが、多くの場合、約３５〜６２０ＭＰａの範囲にある。ガーネット、酸化アルミニウム、炭化ケイ素、及びガラスビーズなど、幾つかのアブレシブ材料を用いることができる。有利には、アブレシブ液体ジェット機械加工法の能力により、成形制御によって様々な深さまで段階的に材料を除去することができる。これにより、基材３２の表面３４内に形成される１つ又はそれ以上の溝３０の各々の一部が、実質的に平行な辺を有するか又は角度を付けて孔開け加工し、凹状の溝３１を形成できるようになる。加えて、複数のアクセス孔５４（図７）が、一定断面の直線状の孔、成形孔（楕円状など）、又は収束又は拡散する孔として１つ又はそれ以上の溝３０の各々と連通して基材３２内に形成することができる。
【００４１】
加えて、米国特許出願シリアル番号２／７９０，６７５において説明されるように、ウォータジェットシステムは、多軸コンピュータ数値制御（ＣＮＣ）ユニットを含むことができる。ＣＮＣシステム自体は、当該技術分野で公知であり、例えば、米国特許出願公開１００５／００１３９２６（Ｓ．Ｒｕｔｋｏｗｓｋｉ他）において記載されており、当該特許公開は引用により本明細書に組み込まれる。ＣＮＣシステムは、Ｘ、Ｙ、及びＺ軸並びに回転軸に沿ったカッティングツールの移動を可能にする。
【００４２】
１つの実施形態において、基材３２の表面３４内に形成された所定深さまでの１つ又はそれ以上の溝３０の一部の各々は、アブレシブ液体ジェット５２の第１の通過において基材３２の表面３４に対してある側方角度でアブレシブ液体ジェット５２を配向し、次いで、側方角と実質的に対向する角度で後続の通過を形成し、各溝が溝の開口に向けて狭くなり始まるようになる。レーザ堆積材料３６（現在説明されている）内に形成される１つ又はそれ以上の溝３０の一部と組み合わせて、溝は凹状溝３１を含むことになる。通常、溝の所望の深さ及び幅を得るために、複数回の通過が実施されることになる。この技法は、同一出願人による、Ｂｕｎｋｅｒ他の名称「Ｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓ  ｗｉｔｈ  ｒｅ−ｅｎｔｒａｎｔ  ｓｈａｐｅｄ  ｃｏｏｌｉｎｇ  ｃｈａｎｎｅｌｓ  ａｎｄ  ｍｅｔｈｏｄｓ  ｏｆ  ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｅ」の米国特許出願シリアル番号１２／９４３，６２４において記載され、本特許出願は引用により全体が本明細書に組み込まれる。加えて、１つ又はそれ以上の凹状溝３１を形成するステップは更に、アブレシブ液体ジェット５２が側方角と実質的に対向する角との間の１つ又はそれ以上の角度で溝３１のベース３８に向けて配向される追加の通過を実施し、溝３０のベース３８から材料が除去されるようにするステップを含むことができる。代替の実施形態において、基材３２の表面３４内に形成される溝３０の一部は、図３〜６の溝３０とほぼ同様の実質的に平行は辺を含むことができる。
【００４３】
図３〜６を参照して上記で説明した方法と同様に、本製造方法は更に、レーザ焼結又は堆積プロセスを用いて基材３２を覆ってレーザ堆積材料３６を施工し、更に１つ又はそれ以上の溝３０及び最終的には構成要素２２を冷却するための１つ又はそれ以上のチャンネル６０を定めるステップを含む。より詳細には、基材３２の表面３４内に１つ又はそれ以上の溝３０の一部を形成するステップに続いて、レーザ堆積材料３６が、図３〜６に関して上記で説明されたようにして施工される。より詳細には、レーザ堆積材料３６は、ＤＭＬＭ又はＬＥＮＳ積層手順の何れかを用いて１つ又はそれ以上の溝３０の残りの部分を定めるように施工することができる。
【００４４】
図１０に示す構成において、レーザ堆積材料３６は、１つ又はそれ以上の溝３０を更に定めるように堆積される。１つの実施形態において、追加の材料４６を付加し、１つ又はそれ以上の溝３０の開口４０を実質的にシールすることができる。上記で示すように、溝の上部、すなわち開口４０にわたる距離は、特定の用途に基づいて変わることができる。１つの実施形態において、１つ又はそれ以上の溝３０の各々の開口４０にわたる距離は、約０〜１５ミル（０．０〜０．４ｍｍ）の範囲にある。有利には、これにより犠牲充填材料（図示せず）を用いることなく追加材料４６を施行することができる。１つの実施形態において、追加材料４６は、上述のようにコーティング５０、又は追加のレーザ堆積材料５２とすることができ、該レーザ堆積材料５２は、堆積プロセス中に開口４０をシールする。この特定の実施形態において、レーザ堆積材料３６は、開口４０を完全にはシールしなくてもよい。しかしながら、開口４０は十分に小さく、レーザ堆積材料３６により、構造的コーティングを架けるために中間付近に幾らかの小さな残留ギャップを有する部分的カバーを形成することによって、犠牲充填材料（図示せず）を用いることなく追加材料４６を堆積することができる。図示の実施形態において、追加の充填材料を用いることなく追加のレーザ堆積材料５０が堆積される。図１１に示す構成では、任意選択のコーティング４８を更に含めることができる。
【００４５】
例えば、図３、７、１１及び１２に示すように、製造方法は更に、溝３０のそれぞれのベース３８を通る１つ又はそれ以上のアクセス孔５４を形成し、それぞれの溝３０をそれぞれの中空の内部スペース４４と流体連通して接続するようにするステップを含むことができる。従って、例えば、図３及び７に示すように、アクセス孔は、チャンネル６０と同じ範囲を占めない点に留意されたい。アクセス孔を形成する例示的な技法は、同一出願人による、Ｂｕｎｋｅｒ他の名称「Ｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓ  ｗｉｔｈ  ｃｏｏｌｉｎｇ  ｃｈａｎｎｅｌｓ  ａｎｄ  ｍｅｔｈｏｄｓ  ｏｆ  ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｅ」の米国特許出願シリアル番号１３／２１０，６９７に記載されており、当該出願は引用により全体が本明細書に組み込まれる。図３、７、及び１２に最もよく示されるように、１つ又はそれ以上の冷却出口特徴要素５６が追加材料４６内に定められる。１つの実施形態において、冷却出口特徴要素５６は、追加材料４６を機械加工することにより形成される。代替の実施形態において、冷却出口特徴要素５６は、レーザ堆積材料３６上への追加材料４６の堆積中に形成される。レーザ堆積材料３６は、それぞれの溝３０を出口流の冷却手段と流体連通して接続する。この特定の実施形態において、１つ又はそれ以上の冷却出口特徴要素５６は、孔として構成され、例えば、図３、７及び１２に示すように、チャンネル６０と同じ範囲を占めない点に留意されたい。冷却出口特徴要素５６は、複数の冷却チャンネルの冷却出口を接続することができる出口トレンチを含む、多くの代替の形態をとることができる点は理解されたい。出口トレンチは、同一出願人による、Ｒ．  Ｂｕｎｋｅｒ他の名称「Ｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓ  ｗｉｔｈ  ｃｏｏｌｉｎｇ  ｃｈａｎｎｅｌｓ  ａｎｄ  ｍｅｔｈｏｄｓ  ｏｆ  ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｅ」の米国特許出願公開第２０１１／０１４５３７１号に記載されており、当該出願は引用により全体が本明細書に組み込まれる。
【００４６】
ここで図１３を参照すると、図示され又は本明細書で記載される１つ又はそれ以上の実施形態による、１つ又はそれ以上のチャンネル６０を含む構成要素を製造する方法１００の１つの実施構成を図示したフローチャートが示される。本方法１００は、ステップ１０２において、最初に基材３２を提供し、次いで、ステップ１０４においてレーザ堆積材料３６を最外面３４上に施工して１つ又はそれ以上の溝３０を定めることによって、最終的には１つ又はそれ以上の冷却チャンネル６０を含むように構成要素２２を製造することを含む。任意選択的に、レーザ堆積材料を施工する前に、ステップ１０６において、１つ又はそれ以上の溝３０の一部を最初に基材３２の表面に定めることができる。次に、コーティング５０のような追加の材料４６又は追加のレーザ堆積材料５２が堆積され、レーザ堆積材料３６によって定められる１つ又はそれ以上の溝３０の各々の開口を実質的にシールする。図示のように、１つの実施形態において、追加のレーザ堆積材料５２は、１つ又はそれ以上の溝３０の実質的なシールを提供することができ、その後の堆積コーティング５０を含むことができ、又は含まない場合もある。１つ又はそれ以上の溝３０をシールする前に、機械加工ステップにおいて１つ又はそれ以上の冷却アクセス孔５４を基材３４に定める。１つ又はそれ以上の冷却アクセス孔５４は、内部スペース４４と流体連通して設けられる。１つ又はそれ以上の溝３０の製作は、格子様幾何形状で、又は寸法要件が維持される範囲で、湾曲（２Ｄ又は３Ｄスペース）幾何形状、交差、又は同様のものを含む、他の任意の幾何形状で構成されたパターンを含むことができる。加えて、所望の形状を得るために、中間の機械加工ステップを１つ又はそれ以上の溝３０を形成するステップの後に含めることができる。
【００４７】
最後に、ステップ１１０において、１つ又はそれ以上の冷却出口特徴要素５６が、追加の材料４６及び／又はレーザ堆積材料３６の１つ又はそれ以上に形成される。１つの実施形態において、１つ又はそれ以上の冷却出口特徴要素５６は、コーティング５０においてあらゆる位置及びパターンで機械加工され、冷却パターンと流体連通を形成する。別の実施形態において、１つ又はそれ以上の冷却出口特徴要素５６が、あらゆる位置及びパターンで追加のレーザ堆積材料３６の堆積中に形成され、冷却パターンと流体連通を形成する。処理後、内部スペース４４、該内部スペース４４と流体連通した１つ又はそれ以上の冷却アクセス孔５４、及び１つ又はそれ以上の冷却アクセス孔５４及び１つ又はそれ以上の冷却出口特徴要素５６と流体連通してレーザ堆積材料３６内に形成された１つ又はそれ以上のチャンネル６０を含む構成要素が設けられる。
点は理解されたい。冷却出口特徴要素５６は、複数の冷却チャンネルの冷却出口を接続できる出口トレンチを含む、多くの代替の形態をとることができる。出口トレンチは、同一出願人による、Ｒ．  Ｂｕｎｋｅｒ他の名称「Ｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓ  ｗｉｔｈ  ｃｏｏｌｉｎｇ  ｃｈａｎｎｅｌｓ  ａｎｄ  ｍｅｔｈｏｄｓ  ｏｆ  ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｅ」の米国特許出願公開第２０１１／０１４５３７１号に記載されており、当該出願は引用により全体が本明細書に組み込まれる。
【００４８】
直接金属レーザ溶融（ＤＭＬＭ）又はレーザエンジニアドネットシェイプ（ＬＥＮＳ）のようなレーザ焼結又は堆積プロセスを用いて、タービン構成要素のような鋳造又は製作される構成要素の外面上にマイクロチャンネル冷却層を直接堆積し焼結（接合及び圧縮）又は溶融するように、構成要素に冷却チャンネル製作する方法が開示される。マイクロチャンネルは、ＤＭＬＭ又はＬＥＮＳ積層プロセスの一部として形成され、１つの実施形態において、予備機械加工ステップを必要としない。チャンネルは、耐荷重基材、通常は鋳造構成要素に機械加工されず、従って、基材材料に追加の応力集中が導入されない。代替の実施形態において、基材表面へのマイクロチャンネルの少なくとも一部を予備機械加工するステップを含めることができる。離散化又はプログラム化した焼結プロセス又はパターンを極めて小さな増分位置ステップに保持し、極めて小さな溝サイズ及び上部開口を得ることができる。小さな溝サイズ及び小さな上部開口は、チャンネルをシールする他の方法（例えば、溶射又はイオンプラズマ蒸着）又は開口をシールする追加のレーザ堆積材料を付加することによってカバーコーティングの直接施工を可能にする。
【００４９】
有利には、上述の方法は、基材、１つ又はそれ以上の冷却供給孔、レーザ堆積材料及び冷却出口特徴要素内に形成された１つ又はそれ以上の冷却チャンネルを含む構成要素の冷却ネットワークを提供する。本方法は、マイクロチャンネルが内部に定められ、結果として得られるマイクロチャンネル冷却構成要素用のマイクロチャンネルの耐久性を確保する、レーザ堆積材料の高強度金属結合を提供する。
【００５０】
構造及び方法に関する上述の記載は、説明の目的で提示されている。本開示を詳細に説明し例示したが、これは例証及び実施例を目的とし、限定を意図するものではない点は明白に理解すべきである。上記の教示に照らして、本開示の多くの修正及び変形が実施可能であることは明らかである。従って、本開示の精神及び範囲は、添付の請求項によってのみ限定されることになる。
【符号の説明】
【００５１】
１０  ガスタービンシステム
１２  圧縮機
１４  燃焼器
１６  タービン
１８  シャフト
２０  燃料ノズル
２２  高温ガス構成要素
３０  １つ又はそれ以上の溝
３１  凹状溝
３２  基材
３４  外面
３６  レーザクラッディング材料層
３８  ベース
４０  開口
４２  内面
４４  内部スペース
４６  追加材料
４８  コーティング層
５０  追加レーザ堆積材料
５２  アブレシブ液体ジェット
５４  冷却剤アクセス孔
５６  冷却出口特徴要素
６０  １つ又はそれ以上のチャンネル
【図１】
2014177938.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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