【誤訳訂正書】
【提出日】平成29年6月20日(2017.6.20)
【誤訳訂正１】
【訂正対象書類名】特許請求の範囲
【訂正対象項目名】全文
【訂正方法】変更
【訂正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱亀裂を減少させるために合金加工物を処理する方法であって、
円柱状の合金加工物の周面の少なくとも一部分上に金属コーティング材料をスプレーして、前記合金加工物に冶金的に接合された表面コーティングを形成することを含み、
前記表面コーティングが、前記合金加工物よりも延性が高く、ここで延性は室温における引張り試験での伸長または面積の縮小として測定され、
前記表面コーティングが、前記合金加工物からの熱損失を減少させ、ここで前記熱損失は前記合金加工物と周囲空気との間の温度勾配を通して測定される、方法。
【請求項２】
前記合金加工物の前記周面の少なくとも一部分上への前記金属コーティング材料の前記スプレーの間に、前記合金加工物が、前記加工物の長軸を中心に回転される、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記金属コーティング材料が、ステンレス鋼粒子およびニッケル基合金粒子から選択される粒子を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記金属コーティング材料が、３０４型ステンレス鋼（ＵＮＳ番号Ｓ３０４００）、３０４  Ｌ型ステンレス鋼（ＵＮＳ番号Ｓ３０４０３）、３１６型ステンレス鋼（ＵＮＳ番号Ｓ３１６００）、および３１６Ｌ型ステンレス鋼（ＵＮＳ番号Ｓ３１６０３）からなる群から選択される少なくとも１つのオーステナイト系ステンレス鋼粒子を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記金属コーティング材料が、６００合金（ＵＮＳ番号Ｎ０６６００）および６２５合金（ＵＮＳ番号Ｎ０６６２５）からなる群から選択される少なくとも１つのニッケル基合金の粒子を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記周面の少なくとも一部分上に金属コーティング材料をスプレーすることが、前記金属コーティング材料の融点未満かつ前記合金加工物の融点未満の温度で、前記合金加工物の前記周面の少なくとも一部分上に前記金属コーティング材料をスプレーすることを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項７】
前記周面の少なくとも一部分上に金属コーティング材料をスプレーすることが、前記周面に固体金属粒子をスプレーすることを含む、請求項６に記載の方法。
【請求項８】
前記金属コーティング材料が、固体金属粒子を含む、請求項６に記載の方法。
【請求項９】
前記周面の少なくとも一部分上に金属コーティング材料をスプレーすることが、
前記金属コーティング材料の融点以上かつ前記合金加工物の融点未満の温度で、前記合金加工物の前記周面の少なくとも一部分上に前記金属コーティング材料をスプレーすることを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１０】
前記周面の少なくとも一部分上に金属コーティング材料をスプレーすることが、前記周面上への半溶融金属粒子および溶融金属液滴のうちの少なくとも１つをスプレーすること含む、請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
前記金属コーティング材料が、半溶融金属粒子および溶融金属液滴のうちの少なくとも１つとしてスプレーされる、請求項９に記載の方法。
【請求項１２】
前記周面の少なくとも一部分上に金属コーティング材料をスプレーする前に、
前記合金加工物の前記周面の少なくとも一部分を２０００°Ｆを超える温度まで加熱することを更に含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１３】
前記合金加工物が、ニッケル基合金、ニッケル基超合金、鉄基合金、ニッケル−鉄基合金、チタン基合金、チタン−ニッケル基合金、およびコバルト基合金からなる群から選択される材料を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１４】
前記合金加工物が、７１８合金（ＵＮＳ番号Ｎ０７７１８）、７２０合金（ＵＮＳ番号Ｎ０７７２０）、Ｒｅｎｅ  ４１（商標）合金（ＵＮＳ番号Ｎ０７０４１）、Ｒｅｎｅ  ８８（商標）合金（重量パーセントで、１３のコバルト、１６のクロム、４のモリブデン、３．７のチタン、２．１のアルミニウム、４のタングステン、０．７５のニオブ、０．０２のホウ素、０．０４のジルコニウム、および０．０４の炭素を含み、残部のニッケルおよび不可避的不純物からなる公称組成を有する）、Ｗａｓｐａｌｏｙ（登録商標）合金（ＵＮＳ番号Ｎ０７００１）、およびＩｎｃｏｎｅｌ（登録商標）１００合金（ＵＮＳ番号Ｎ１３１００）からなる群から選択される材料を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１５】
前記金属コーティング材料および前記合金加工物が、コバルト、鉄、およびニッケルからなる群から選択される卑金属を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１６】
前記金属コーティング材料の前記卑金属が、前記合金加工物の前記卑金属と同じである、請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
前記金属コーティング材料の前記卑金属が、前記合金加工物の前記卑金属とは異なる、請求項１５に記載の方法。
【請求項１８】
前記周面の少なくとも一部分上に金属コーティング材料をスプレーする前に、
前記合金加工物の前記周面の少なくとも一部分をコンディショニングすることを更に含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１９】
前記合金加工物の少なくとも１回の回転を完了した後に、前記合金加工物の前記長軸に沿う方向に前記合金加工物を移動させることと、
前記合金加工物の前記周面の後続部分上に前記金属コーティング材料をスプレーすることと、
所望の金属コーティング厚を達成するまで前記移動およびスプレーを繰り返すことと、を更に含む、請求項２に記載の方法。
【請求項２０】
前記合金加工物の長手方向の端部の少なくとも一部分上に前記金属コーティング材料をスプレーして、前記合金加工物に冶金的に接合された表面コーティングを形成することを更に含む、請求項１に記載の方法。
【請求項２１】
前記周面の少なくとも一部分上に金属コーティング材料をスプレーした後に、
前記合金加工物を圧延して前記表面コーティングを圧密化することを更に含む、請求項１に記載の方法。
【請求項２２】
前記周面の少なくとも一部分上に金属コーティング材料をスプレーした後に、
鍛造および押出成形のうちの少なくとも１つによって前記合金加工物を熱間加工して、前記合金加工物を変形させることを更に含む、請求項１に記載の方法。
【請求項２３】
前記合金加工物を熱間加工した後に、
前記合金加工物から前記表面コーティングの少なくとも一部分を除去することを更に含む、請求項２２に記載の方法。
【誤訳訂正２】
【訂正対象書類名】明細書
【訂正対象項目名】全文
【訂正方法】変更
【訂正の内容】
【発明の詳細な説明】
【発明の名称】金属合金の熱間加工性を改善する方法
【技術分野】
【０００１】
本開示は、合金インゴットおよび他の合金加工物に関し、合金インゴットおよび他の合金加工物を処理するための方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
種々の合金が、「亀裂に敏感」であることを特徴とし得る。亀裂に敏感な合金でできているインゴットおよび他の加工物は、それらの表面および／または末端に沿って熱間加工作業中に亀裂を形成し得る。亀裂に敏感な合金から物品を形成することは、例えば、鍛造中または他の熱間加工作業中に形成された亀裂を、研削して落とすかまたは別様に除去する必要があり得、それが作製時間および費用を増加させ、収率を減少させるため、問題であり得る。
【０００３】
鍛造および押出成形のようなある熱間加工作業中、ダイは、合金加工物に力を適用して合金加工物を変形させる。ダイの表面と合金加工物の表面との間の交互作用は、熱伝達、摩擦、および摩耗を含み得る。熱間加工中の表面および末端の亀裂を減少させるための１つの従来技術は、熱間加工前に金属キャニスタに合金加工物を封入することである。円柱状加工物を用いると、例えば、金属キャニスタの内径は、合金加工物の外径よりもやや大きくてもよい。合金加工物は、金属キャニスタが、合金加工物を緩く囲むように金属キャニスタ内に挿入され得るが、冶金的に接合されることはない。ダイは、金属キャニスタの外面に接触していてもよい。金属キャニスタは、封入された合金加工物を熱遮断し機械的に保護し、それによって、合金加工物上の亀裂形成の発生率を排除するかまたは減少させる。金属キャニスタは、合金加工物の内面と金属キャニスタの内面との間の空気間隙の作用によって、および合金加工物が環境へ熱を照射するのを直接的に阻害することによってもまた、合金加工物を熱遮断する。
【０００４】
合金加工物のキャニング作業は、様々な不利点をもたらし得る。例えば、鍛造ダイと金属キャニスタの外面との間の機械的接触は、金属キャニスタをばらばらにし得る。また、キャニングされた加工物の据え込みおよび引抜き（ｕｐｓｅｔ−ａｎｄ−ｄｒａｗ）鍛造中に、金属キャニスタが、引抜き作業中にばらばらになる場合があり得、そのような場合には、合金加工物が、複数の据え込みおよび引抜き鍛造作業の各据え込みおよび引抜き循環間に再キャニングされる必要があり得る。再キャニングすることは、処理の複雑性と費用を増加させる。更に、金属キャニスタは、亀裂および他の作業から生じた欠損のため、オペレータがキャニングされた合金加工物の表面を目視により監視することを損なわせる恐れがあり得る。
【０００５】
前述の欠点を鑑みて、更に効率的および／または更に費用効果の高い亀裂に敏感な合金を熱間加工する方法を提供することが、有利である。より一般的には、合金インゴットおよび他の合金加工物の熱間加工性を改善するための方法を提供することが、有利である。
【発明の概要】
【０００６】
本開示に従う態様は、熱間加工性を改善するように合金インゴットおよび他の合金加工物を処理する方法に関する。
【０００７】
本開示に従う非限定的な態様は、熱亀裂を減少させるために合金加工物を処理する方法に関し、その方法は、合金加工物の表面の少なくとも一部分上に金属コーティング材料をスプレーして、合金加工物に冶金的に接合された表面コーティングを形成することを含む。金属表面コーティングは、合金加工物よりも延性であり得、合金加工物からの熱損失を減少させる。本方法のある非限定的な実施形態では、合金加工物は、合金加工物の周面の少なくとも一部分上に堆積される金属コーティング材料のスプレーの間に、加工物の長軸を中心に回転される。
【０００８】
本開示に従う更なる非限定的な態様は、熱亀裂を減少させるために合金加工物を処理する方法に関し、その方法は、金属キャニスタ内に合金加工物を挿入することを含む。金属キャニスタは、合金よりも低い熱膨張率を有し得、かつ内面を含み、その内面がその少なくとも一部分上にニッケル−ホウ素コーティングを含む。合金加工物は、金属キャニスタ内に封止されてキャニングされたアセンブリを形成し、ガスの少なくとも一部分が、キャニングされたアセンブリの内部から除去される。キャニングされたアセンブリは、加熱されて、合金加工物を金属キャニスタにＴＬＰ（液相拡散）接合する。
【０００９】
本開示に従う別の非限定的な態様は、本開示の方法のうちのいずれかに従って作製または処理された合金加工物に関する。
【００１０】
本開示に従うなおも別の非限定的な態様は、本開示の方法のうちのいずれかに従って作製または処理された合金加工物からまたは合金加工物を含んで作製された製品に関する。そのような製品は、例えば、ジェットエンジン構成要素、陸上系タービン構成要素、バルブ、エンジン構成要素、シャフト、および締結具を含む。
【００１１】
本明細書に記載の種々の非限定的な実施形態は、添付の図面と併せて以下の説明を考慮することによってより良く理解され得る。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本明細書に記載の方法のある非限定的な実施形態に従う、フロー図である。
【図２】本明細書に記載の種々の非限定的な実施形態に従う、合金加工物を処理する方法の模式図である。
【図３】本明細書に記載の種々の非限定的な実施形態に従う、合金加工物を処理する方法の模式図である。
【図４】本明細書に記載の方法のある非限定的な実施形態に従う、フロー図である。
【図５】本明細書に記載の種々の非限定的な実施形態に従う、合金加工物を処理する方法の模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
読者は、本開示に従う種々の非限定的および非包括的実施形態の以下の説明を考慮した上で、前述の詳細ならびにその他のものを理解する。
【００１４】
概して本明細書に使用される、「から本質的になる」および「からなる」という用語は、「含む（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」という用語に具体化される。
【００１５】
概して本明細書に使用される、「１つの」、「ａ」、「ａｎ」、および「ｔｈｅ」という冠詞は、別途示されない限り、「少なくとも１つの」または「１つ以上の」を指す。
【００１６】
概して本明細書に使用される、「含む（ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ）」および「有する」という用語は、「含む（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」を意味する。
【００１７】
概して本明細書に使用される、「軟化点」という用語は、特定の材料がもはや剛性固体として挙動せず、その自重でたるみ始める最低温度を指す。
【００１８】
概して本明細書に使用される、「約」という用語は、測定された量のための誤差の許容できる程度を指し、測定の本質または精度を所与する。誤差の典型的例示的程度は、２０％以内、１０％以内、または所与の値または値の範囲の５％以内であってもよい。
【００１９】
本明細書に記述される全ての数量は、別途示されない限り、用語「約」によって全ての事例において修正されるとして理解されるべきである。本明細書に開示される数量は、近似であり、各数値は、列挙された値およびその値を囲む機能的に同等の範囲の両方を意味するように意図される。少なくとも、そして本特許請求の範囲に対する均等論の適用を制限する試みとしてではなく、各数値は、報告された有効数字の数の見地からおよび通常の四捨五入技術を適用することによって、少なくとも解釈されるべきである。本明細書に記述された数値の近似値にかかわらず、実際の測定された値の具体的な実施例において記載される数値は、可能な限り正確に報告されている。
【００２０】
本明細書に記述される全ての数の範囲は、その中に組み込まれる全ての部分的範囲を含む。例えば、「１〜１０」および「１〜１０の間」の範囲は、その間の全ての部分的範囲を含むことを意図し、列挙された１の最小値および列挙された１０の最大値を含む。本明細書に列挙される任意の最大数値限定は、全てのより低い数値限定を含むことが意図される。本明細書に列挙される任意の最小数値限定は、全てのより高い数値限定を含むことが意図される。
【００２１】
以下の説明では、本明細書に記載の物品および方法の種々の非限定的な実施形態の完全な理解を提供するように、ある詳細が説明される。当該分野の当業者は、本明細書に記載の非限定的な実施形態がこれらの詳細なしに実施され得ることを理解する。他の事例では、物品および方法に関連する既知の構造および方法は、本明細書に記載の非限定的な実施形態の不必要に曖昧な説明を避けるために、詳細に示されないまたは説明されない場合がある。
【００２２】
本開示は、種々の特徴、態様、および物品および方法の種々の非限定的な実施形態の利点を説明する。しかしながら、本開示が、種々の特徴、態様、および本明細書に記載の種々の非限定的な実施形態の利点のうちのいずれかの組み合わせによって達成され得る多数の代替的な実施形態を、当該分野の当業者が有用であると考え得る任意の組み合わせまたは部分的組み合わせにおいて包含することを理解されたい。
【００２３】
例えば、鍛造作業および押出成形作業のような熱間加工作業中、力は、加工物の再結晶温度を上回るような周囲温度を超える温度で、合金インゴットまたは他の合金加工物に適用され得、加工物を可塑的に変形させ得る。加工作業を経る合金加工物の温度は、合金加工物の表面に機械的に力を適用するように使用されたダイまたは他の構造の温度を超えてもよい。合金加工物は、周囲空気への熱損失およびその表面間での熱勾配の相殺およびダイまたは他の構造と接触することによってその表面を冷却することが原因で、温度勾配を形成し得る。温度勾配は、熱間加工中、加工物の表面亀裂の一因となり得る。表面亀裂は、合金加工物が亀裂に敏感な合金から形成される状況において特に問題である。
【００２４】
ある非限定的な実施形態に従うと、合金加工物は、亀裂に敏感な合金からなり得るかまたは亀裂に敏感な合金を含み得る。例えば、種々のニッケル基合金、鉄基合金、ニッケル−鉄基合金、チタン基合金、チタン−ニッケル基合金、コバルト基合金、およびニッケル基超合金のような超合金は、特に熱間加工作業中、亀裂に敏感であり得る。合金インゴットまたは他の合金加工物は、そのような亀裂に敏感な合金および超合金から形成され得る。例えば、亀裂に敏感な合金加工物は、７１８合金（ＵＮＳ番号Ｎ０７７１８）、７２０合金（ＵＮＳ番号Ｎ０７７２０）、Ｒｅｎｅ  ４１（商標）合金（ＵＮＳ番号Ｎ０７０４１）、Ｒｅｎｅ  ８８（商標）合金、Ｗａｓｐａｌｏｙ（登録商標）合金（ＵＮＳ番号Ｎ０７００１）、およびＩｎｃｏｎｅｌ（登録商標）１００合金から選択される合金または超合金から形成され得るが、これらに限定されない。
本明細書に記載の方法は、亀裂に敏感な合金に関連して使用するために有利であるが、本方法は、概して、例えば、熱間加工温度で比較的低い延性によって特徴付けられる合金、１０００°Ｆ〜２２００°Ｆの温度で熱間加工された合金、および概して亀裂を起こしやすくない合金を含む任意の合金に対しても適用可能であることを理解されたい。よって、本明細書に使用される、「合金」という用語は、従来の合金および超合金を含む。当該分野の当業者によって理解されるように、超合金は、比較的良好な表面安定性、腐食および酸化抵抗性、高い強度、および高温での高クリープ抵抗性を呈する。種々の非限定的な実施形態では、合金加工物は、インゴット、ビレット、バー、プレート、管、焼結された予め形成された物等を含んでもよいか、またはそれらから選択されてもよい。
【００２５】
合金インゴットまたは他の合金加工物は、例えば、従来の冶金技術または粉末冶金技術を用いて、形成されてもよい。例えば、種々の非限定的な実施形態では、合金インゴットまたは他の合金加工物は、ＶＩＭ−ＶＡＲ作業として知られる、真空誘導溶解（ＶＩＭ）と真空アーク再溶解（ＶＡＲ）との組み合わせによって形成されてもよい。種々の非限定的な実施形態では、合金加工物は、エレクトロスラグ再溶解（ＥＳＲ）作業がＶＩＭ作業とＶＡＲ作業との中間に実施され、ＶＩＭ−ＥＳＲ−ＶＡＲ（すなわち、３つのことから構成される溶解）シーケンスを提供する、３つのことから構成される溶解技術によって形成され得る。他の非限定的な実施形態では、合金加工物は、溶融合金の微粒化および得られる冶金粉末の収集および合金加工物への圧密化を含む粉末冶金作業を用いて形成され得る。
【００２６】
ある非限定的な実施形態では、合金インゴットまたは他の合金加工物は、スプレー形成作業を用いて形成され得る。例えば、ＶＩＭを使用して、原料から塩基合金組成物を調製し得る。ＥＳＲ作業は、任意に、ＶＩＭの後に使用されてもよい。溶融合金は、ＶＩＭまたはＥＳＲ溶解プールから抽出され得、微粒化されて溶融液滴を形成し得る。溶融合金は、例えば、低温壁誘導ガイド（ｃｏｌｄ  ｗａｌｌ  ｉｎｄｕｃｔｉｏｎ  ｇｕｉｄｅ）（ＣＩＧ）を用いて溶解プールから抽出されてもよい。合金は、スプレー形成作業を用いて溶融または半溶融として堆積されてよく、凝固された合金加工物を形成する。
【００２７】
ある非限定的な実施形態では、合金インゴットまたは他の合金加工物は、熱間等方圧加圧（ＨＩＰ）を用いて形成され得る。ＨＩＰは、概して、粉末材料を一体化した予め形成された物に圧縮し圧密化する、例えば、アルゴンのような高圧および高温ガスの等方圧適用を指す。粉末は、密封容器によって高圧および高温ガスから分離され得、圧縮され圧密化されたガスと粉末との間の圧力壁として機能する。密封容器は、可塑的に変形して粉末を圧縮し得、高温は、効率的に、個別の粉末粒子を一緒に焼結して一体化した予め形成された物を形成し得る。均一な圧縮圧力は、粉末全体にわたって適用され得、均質な密度分布が予め形成された物に達成され得る。例えば、ほぼ等原子比のニッケル−チタン合金粉末が、例えば、鋼キャニスタのような金属容器に充填され得、脱ガスされて吸湿した水分および捕捉したガスを除去し得る。ほぼ等原子比のニッケル−チタン合金粉末を含有する容器は、例えば、溶接することによって、真空下で密封され得る。密封された容器は、次いで、容器におけるニッケル−チタン合金粉末の完全な高密度化を達成するのに十分な温度および圧力下でＨＩＰ化され得、それによって、完全に高密度化されたほぼ等原子比のニッケル−チタン合金の予め形成された物を形成し得る。
【００２８】
本開示に従うある非限定的な実施形態において、図１を参照すると、熱亀裂を減少させるために合金加工物を処理する方法は、概して、（１０）合金加工物の長軸を中心に合金加工物を回転させることと、（１５）合金加工物の周面の少なくとも一部分上に金属コーティング材料をスプレーして、合金加工物からの熱損失を削減する合金加工物に冶金的に接合された表面コーティングを形成することと、を含み得る。ある非限定的な実施形態では、合金加工物は、略円柱状の合金加工物であり得、金属コーティングは、例えば、合金加工物の周面上に堆積され得る。しかしながら、合金加工物が、異なる形状を有し得ることが理解される。更に、図１は、合金加工物が軸を中心に回転される実施形態を模式的に描写するが、スプレー装置が合金加工物に対して、またはその反対に平行移動され、それによって、金属コーティング材料が、合金加工物の表面に対して分散されて、合金加工物の表面上に堆積され得る任意の代替的な方法が利用され得ることが理解される。
【００２９】
非限定的な実施形態では、本開示に従う方法は、合金加工物の長手方向の端部の少なくとも一部分上に金属コーティング材料をスプレーして、合金加工物からの熱損失を減少させる合金加工物に冶金的に接合された金属表面コーティングを形成することを含み得る。ある非限定的な実施形態では、方法は、合金加工物の少なくとも１回の回転を完了した後に加工物の長軸に沿って合金加工物を移動させることと、合金加工物の外周面の少なくとも後続部分上に金属コーティング材料をスプレーすることと、所望のコーティング厚が達成されるまで移動およびスプレーを繰り返すことと、を含み得る。しかしながら、再度述べるが、スプレー装置と合金加工物との間で相対運動が達成され、それによって、金属コーティング材料が、合金加工物の表面に対して分散されて、合金加工物の表面上に堆積され得るような任意の代替的な作業が使用されてもよいことが理解される。
【００３０】
ある非限定的な実施形態では、金属コーティングの材料は、合金加工物よりも延性および／または可鍛性であってもよい。種々の非限定的な実施形態では、合金加工物上に形成された金属コーティングは、例えば、６８°Ｆ〜２３００°Ｆおよび１５００°Ｆ〜２２５０°Ｆのような幅広い温度範囲にわたって延性であるものであってもよい。金属コーティングおよび合金加工物の延性は、引張り試験での伸長または面積の縮小として測定され得る。ある非限定的な実施形態では、金属コーティングは、合金加工物の伸長を超える伸長（室温で２インチにおける％）を含み得る。ある非限定的な実施形態では、金属コーティングは、少なくとも１５％、少なくとも２０％、少なくとも３０％、少なくとも４０％、２０％超、２５％超、３０％超、３５超、４０％超、４５％超、１５％〜４５％、２０％〜４０％、または２５％〜４０％の伸長（室温で２インチにおける％）を含み得る。ある非限定的な実施形態では、合金加工物は、最大１５％、最大２０％、または最大３０％の伸長（室温で２インチにおける％）を含み得る。
【００３１】
ある非限定的な実施形態では、金属コーティング材料は、合金加工物を加工している時に使用される特定の加工温度で合金加工物の合金よりも大きい強靭性および／または低い硬度を有する金属材料を含み得る。硬度は、Ｒｏｃｋｗｅｌｌ試験に従って測定され得る。ある非限定的な実施形態では、金属コーティングは、合金加工物のＲｏｃｋｗｅｌｌ硬度よりも少ないＲｏｃｋｗｅｌｌ硬度を含み得る。ある非限定的な実施形態では、金属コーティングは、８８〜９５のＲｏｃｋｗｅｌｌ  Ｂ硬度を含み得、合金加工物は、９２〜１００のＲｏｃｋｗｅｌｌ  Ｂ硬度を含み得る。ある非限定的な実施形態では、金属コーティングは、８２〜８８のＲｏｃｋｗｅｌｌ  Ｂ硬度を含み得、合金加工物は、９２〜１００のＲｏｃｋｗｅｌｌ  Ｂ硬度を含み得る。ある非限定的な実施形態では、金属コーティングは、８８のＲｏｃｋｗｅｌｌ  Ｂ硬度を含み得、合金加工物は、９２のＲｏｃｋｗｅｌｌ  Ｂ硬度を含み得る。ある非限定的な実施形態では、金属コーティングは、２５のＲｏｃｋｗｅｌｌ  Ｃ硬度を含み得、合金加工物は、３８のＲｏｃｋｗｅｌｌ  Ｃ硬度を含み得る。金属コーティングおよび合金加工物の強靭性は、室温で徐冷された材料上においてＣｈａｒｐｙ  Ｖ−ｎｏｔｃｈ衝撃試験によって測定され得る。ある非限定的な実施形態では、金属コーティングの材料は、合金加工物のＣｈａｒｐｙ  Ｖ−ｎｏｔｃｈ衝撃エネルギーを超えるＣｈａｒｐｙ  Ｖ−ｎｏｔｃｈ衝撃エネルギーを含み得る。ある非限定的な実施形態では、金属コーティングは、７５°Ｆで６５−〜８０ｆｔ−ｌｂのＣｈａｒｐｙ  Ｖ−ｎｏｔｃｈ衝撃エネルギーを含み得る。
【００３２】
ある非限定的な実施形態では、金属コーティングは、接触しているダイの表面から合金加工物の表面を熱遮断し得る。そのような場合には、金属コーティングは、環境および／またはコーティングされた加工物に接触している鍛造または押出成形ダイの表面に熱を照射することから下層の合金加工物を阻害するかまたは制限する。金属コーティングの熱遮断する効果は、下層の合金加工物の表面が、表面が熱間加工中により容易に亀裂を生じ得る脆性温度まで冷却されないように阻止し得るかまたは阻害し得る。ある非限定的な実施形態では、金属コーティング材料は、合金加工物よりも酸素に対して更に抵抗性があり得る。
【００３３】
ある非限定的な実施形態では、金属コーティング材料は、加工物の表面上にスプレーされた金属粒子を含み得る。金属粒子は、例えば、ステンレス鋼粒子、ニッケル基合金粒子、鉄基合金粒子、ニッケル−鉄基合金粒子、チタン基合金粒子、およびコバルト基合金粒子のうちの１つ以上であってもよい。ある非限定的な実施形態では、金属粒子は、ステンレス鋼粒子およびニッケル基合金粒子から選択されてもよい。ある非限定的な実施形態では、ステンレス鋼粒子は、オーステナイト系ステンレス鋼粒子を含んでもよい。ある非限定的な実施形態では、金属コーティング材料は、３０４型ステンレス鋼（ＵＮＳ番号Ｓ３０４００）粒子、３０４Ｌ型ステンレス鋼（ＵＮＳ番号Ｓ３０４０３）粒子、３１６型ステンレス鋼（ＵＮＳ番号Ｓ３１６００）粒子、および３１６Ｌ型ステンレス鋼（ＵＮＳ番号Ｓ３１６０３）粒子からなる群から選択されるオーステナイト系ステンレス鋼粒子を含み得る。ある非限定的な実施形態では、金属コーティング材料は、６００合金（ＵＮＳ  Ｎ０６６００）粒子および６２５合金（ＵＮＳ  Ｎ０６６２５）粒子からなる群から選択されるニッケル基合金粒子を含み得る。
【００３４】
ある非限定的な実施形態では、金属コーティング材料および合金加工物は、コバルト、鉄、およびニッケルからなる群から選択される卑金属を含み得る。ある非限定的な実施形態では、金属コーティング材料の卑金属は、合金加工物の卑金属と同じであってもよい。例えば、金属コーティング材料は、６００合金（ＵＮＳ番号Ｎ０６６００）および６２５合金（ＵＮＳ番号Ｎ０６６２５）から選択されるニッケル基合金を含み得、合金加工物は、７２０合金（ＵＮＳ番号Ｎ０７７２０）、Ｒｅｎｅ  ８８（商標）合金、およびＷａｓｐａｌｏｙ（登録商標）合金（ＵＮＳ番号Ｎ０７００１）から選択されるニッケル基合金を含み得る。ある非限定的な実施形態では、金属コーティング材料の卑金属および合金加工物の卑金属は、異なってもよい。例えば、金属コーティング材料は、３０４型ステンレス鋼（ＵＮＳ  Ｓ３０４００）および３１６型ステンレス鋼（ＵＮＳ  Ｓ３１６００）から選択される鉄基合金を含み得、合金加工物は、７２０合金（ＵＮＳ番号Ｎ０７７２０）、Ｒｅｎｅ  ８８（商標）合金、およびＷａｓｐａｌｏｙ（登録商標）合金（ＵＮＳ番号Ｎ０７００１）から選択されるニッケル基合金を含み得る。
【００３５】
ある非限定的な実施形態では、熱亀裂を減少させるために合金加工物を処理する方法は、概して、合金加工物の周面の少なくとも一部分上に金属コーティング材料を溶射して、合金加工物に冶金的に接合された金属表面コーティングを形成することを含み得、その金属表面コーティングは、合金加工物からの熱損失を削減する。ある非限定的な実施形態では、合金加工物は、略円柱状の合金加工物を含み得る。当該分野の当業者によって理解されるように、溶射することは、金属コーティング材料が、金属コーティング材料の融点以上の温度である間に表面上に金属コーティング材料をスプレーすることを含み得、それよって、スプレーされた金属コーティング材料は、半溶融金属粒子および／または溶融金属液滴を含む。従来の溶射技術は、例えば、プラズマ、高速酸素燃料（ＨＶＯＦ）、アーク、およびガスフレーム溶射技術を含む。いくつかの従来の溶射技術のうちのいずれもが、過度の労力なく、本開示に従う方法において使用するために好適に適合され得る。
【００３６】
ある非限定的な実施形態では、合金加工物の表面へ半溶融金属粒子および／または溶融金属液滴を含む金属コーティング材料を溶射する前に、合金加工物の表面の少なくとも一部分は、例えば、１１００°Ｆ〜２０００°Ｆのような少なくとも１１００°Ｆに加熱され得る。例えば、略円柱状の合金加工物の周面の少なくとも一部分は、２０００°Ｆを超える温度に加熱され得、次いで、半溶融金属粒子および／または溶融金属液滴を含む金属コーティング材料は、合金加工物の加熱された表面の少なくとも一部分上に溶射され得る。
【００３７】
ある非限定的な実施形態では、図２を参照すると、溶射システム１００は、概して、溶融状態で金属コーティング材料を保持するために、タンディッシュのような器物１０５を備え得る。器物１０５は、器物１０５から溶融材料を流動させるように開口部を有する底壁を備え得る。器物１０５は、取鍋または炉１０７から溶融材料を受け取り得る。ノズル１１０は、開口部から溶融金属コーティング材料の流出流（ｅｘｉｔ  ｓｔｒｅａｍ）を受け取るように器物１０５の底壁に隣接していてもよい。噴霧器１２０は、ノズル１１０を流出する溶融金属コーティング材料を噴霧するようにノズル１１０と連通していてもよい。噴霧器１２０は、液体、空気、または不活性ガス流のような流体流を有する溶融材料の流出流に衝突して、スプレー円錐１２５を形成する溶融液滴に流出流を分解し得る。スプレー円錐１２５を含むスプレーは、融点および／または金属コーティング材料の軟化温度以上の温度であり得る。スプレー円錐１２５を含むスプレーは、溶融材料および／または半溶融材料を含み得る。本実施形態および本明細書に記載の他の非限定的な実施形態と関連して使用され得る噴霧器１２０およびスプレーシステムの代替的な設計は、本開示の種々の実施形態の本説明を考慮していることが、当業者には明らかである。
【００３８】
図２に示される非限定的な実施形態を参照すると、合金加工物１３０は、回転シール１４０を通ってスプレーチャンバ１５０に移動され合金加工物１３０の長軸を中心に平行に回転され得る。誘導または抵抗性加熱コイル１６０は、加工物１３０および／またはスプレー円錐１２５の表面の加熱を可能にするように加工物１３０の周囲長の周りに位置付けされ得る。ある非限定的な実施形態では、加熱コイル１６０は、加工物表面を１８５０°Ｆに加熱し得る。溶射された金属表面コーティング１３５は、合金加工物１３０上にスプレー円錐１２５を衝突させ合金加工物１３０を回転させることによって、略円柱状の合金加工物１３０の周面の少なくとも一部分上に形成され得る。合金加工物１３０は、スプレー円錐１２５の真下を通って通過してもよい。図１は、合金加工物が軸を中心に回転される実施形態を模式的に描写するが、スプレー装置が合金加工物に対してまたはその反対に平行移動され、それによって、金属コーティング材料が、合金加工物の表面に対して分散されて、合金加工物の表面上に堆積され得る任意の代替的な方法が利用され得ることが理解される。
【００３９】
任意に、合金加工物１３０は、スプレーチャンバ１５０を流出する前および／またはスプレーチャンバ１５０を流出した後に１つ以上の圧延機（示されず）と接触してもよい。溶射し任意に圧延した後に、合金加工物は、スプレーチャンバ１５０から取り除かれてもよい。過度にスプレーされたいずれの溶融コーティング材料も、チャンバベース１５５で回収され再利用するように粉末として凝固させ得る。
【００４０】
ある非限定的な実施形態では、本開示に従う方法は、溶射した後に、溶射された金属表面コーティングを圧密化するかまたは密度を高くするように合金加工物を圧延することを含み得る。いかなる特定の理論にも束縛されることを望まないが、半溶融金属粒子および／または溶融金属液滴は、形成中におよび空中で酸化され得、孔を形成すると考えられる。得られる溶射された金属表面コーティングは、コーティングされた合金加工物の後続の熱間加工を妨げ得る開気孔率を含み得る。ある非限定的な実施形態では、本方法は、溶射した後に、溶射された金属表面コーティングにおける開気孔率を除去するかまたは減少させるようにスプレーチャンバで合金加工物を圧延することを含み得る。ある非限定的な実施形態では、方法は、溶射した後に、溶射された金属表面コーティングにおける開気孔率を除去するかまたは減少させるようにコーティングされた合金加工物を再度加熱し合金加工物を圧延することを含み得る。ある非限定的な実施形態では、制限されないが、圧延処理は、例えば、２〜８スタンドのような、最大１７スタンドのロールを使用してもよく、１時間あたり最大１００トンの速度で材料を処理できる。ある他の非限定的な実施形態では、本開示に従う方法は、溶射された金属表面コーティングにおける開気孔率を除去するかまたは減少させるように、コーティングされた加工物を熱間等方圧加圧することによって金属表面コーティングを圧密化することまたは密度を高くすることを含み得る。
【００４１】
ある非限定的な実施形態では、溶射された表面コーティングの特徴は、これらに限定されないが、温度、圧力、スタンドオフ（スプレーノズルと合金加工物の対象とする表面との間の距離）、スプレー速度、および堆積収率を含む処理する条件に関し得る。ある非限定的な実施形態では、溶射装置によって生成された金属コーティング材料スプレーの圧力は、１ＭＰａ、最大１ＭＰａ、１ＭＰａ未満、０．５〜１ＭＰａ、または０．７〜１ＭＰａであり得る。ある非限定的な実施形態では、溶射装置によって生成された金属コーティング材料スプレーの温度は、１０００°Ｆ〜２７００°Ｆ、１５００°Ｆ〜２５００°Ｆ、または２２５０°Ｆ〜２７００°Ｆであり得る。ある非限定的な実施形態では、溶射装置によって生成された金属コーティング材料のスプレー速度は、１ｌｂ／分〜１００ｌｂ／分、３０ｌｂ／分〜１００ｌｂ／分、２５ｌｂ／分〜７５ｌｂ／分、または５０ｌｂ／分であり得る。ある非限定的な実施形態では、溶射装置と合金加工物の対象とする表面との間のスタンドオフの距離は、１インチ〜７２インチ、１２インチ〜７２インチ、２４インチ〜３６インチ、３６インチ〜７２インチ、または３６インチであり得る。ある非限定的な実施形態では、溶射処理の堆積収率は、最大９５％、最大８０％、最大７５％、最大７０％、１０％〜９５％、２０％〜８０％、２５％〜７５％、３０％〜６０％、または５０％であり得る。概して本明細書に使用される、「堆積収率」という用語は、合金加工物に接着する溶射された金属コーティング材料の百分率を指す。
【００４２】
ある非限定的な実施形態では、合金加工物上に溶射された金属表面コーティングの厚さは、最大２インチ、最大１インチ、最大０．５インチ、最大０．２５インチ、０．２５〜２インチ、０．５〜１インチ、または１〜２インチであり得る。ある非限定的な実施形態では、溶射された金属表面コーティングは、圧延した後に、最大２インチ、最大１インチ、最大０．５インチ、最大０．２５インチ、０．２５〜２インチ、０．５〜１インチ、１〜２インチ、０．２５〜０．５インチ、０．１〜０．５インチ、または０．１〜０．２５インチの厚さを有し得る。ある非限定的な実施形態では、溶射された金属表面の厚さは、合金加工物の横切る速度および／または回転速度に関連し得る。
【００４３】
ある非限定的な実施形態では、熱亀裂を減少させるために合金加工物を処理する方法は、概して、合金加工物の表面の少なくとも一部分上に金属コーティング材料をコールドスプレーして、合金加工物に冶金的に接合された金属表面コーティングを形成することを含み得、その金属表面コーティングは、合金加工物からの熱損失を削減する。ある非限定的な実施形態では、合金加工物は、略円柱状の合金加工物であり得、金属コーティングは、例えば、合金加工物の周面上に堆積され得る。しかしながら、合金加工物が、異なる形状を有し得ることが理解される。当該分野の当業者によって理解されるように、コールドスプレーすることは、金属コーティング材料が、金属コーティング材料の融点を下回る温度である間に表面上に金属コーティング材料をスプレーすることを含み得、それよって、スプレーされた金属コーティング材料は、金属コーティング材料の固体粒子を含む。
【００４４】
ある非限定的な実施形態では、図３を参照すると、コールドスプレーシステム２００は、概して、固体粒状金属コーティング材料を保持するために、器物２０５を含み得る。器物２０５は、器物２０５から固体粒状材料を流動させるように開口部を有する底壁を備え得る。収束発散（Ｌａｖａｌ）型ノズルのようなノズル２１０は、開口部から固体粒状材料を受け取るように器物２０５と連通していてもよい。ノズル２１０は、空気、窒素、ヘリウム、アルゴン、またはそれらの混合物のような流体流を超音波速度に加速させ得る。固体粒状材料を、器物２０５から流体流に供給して流量に同調させ、高速に加速して、スプレー円錐２２５を形成し得る。固体粒状材料が、ノズル２１０からまたはノズル２１０の流出口で、器物２０５から流体流上流に供給され得る。流体流は、固体粒状材料の融点および／または軟化温度未満の温度に加熱され得る。ある非限定的な実施形態では、流体流は、固体粒状材料が、加工物２３０との衝撃に応じて可塑的に変形させるのに十分な速度を達成すると、ノズル２１０への流入前に加熱されなくてもよい。本実施形態および本明細書に記載の他の非限定的な実施形態と関連して使用され得る好適なノズルおよびコールドスプレー装置は、本発明の実施形態の本説明を考慮していることが、当該分野の当業者には明らかである。
【００４５】
図３に示される非限定的な実施形態を参照すると、合金加工物２３０は、回転シール２４０を通ってスプレーチャンバ２５０に移動され合金加工物２３０の長軸を中心に平行に回転され得る。コールドスプレーされた表面コーティング２３５は、合金加工物２３０上にスプレー円錐２２５を衝突させ合金加工物２３０を回転させることによって、合金加工物２３０の周面の少なくとも一部分上に形成され得る。合金加工物２３０は、スプレー円錐２２５の真下を通って通過してもよい。過度にスプレーされたいずれの固体金属コーティング材料も、チャンバベース２５５で回収され再利用され得る。図３は、合金加工物が軸を中心に回転される実施形態を模式的に描写するが、スプレー装置が合金加工物に対して、またはその反対に平行移動され、それによって、金属コーティング材料が、合金加工物の表面に対して分散されて、合金加工物の表面上に堆積され得る任意の代替的な方法が利用され得ることが理解される。
【００４６】
コールドスプレーすることは、粒状金属コーティング材料および合金加工物の融点を下回る、比較的低い温度で実行され得る。比較的低い温度は、高温酸化、蒸発、溶解、再結晶、および／または金属コーティング材料のガス放出を阻止し得、溶射コーティング方法全体に利点を提供し得る。ある非限定的な実施形態では、固体金属コーティング材料の本来の構造および特性は、例えば、プラズマ、ＨＶＯＦ、アーク、ガスフレーム溶射、または他の溶射処理のような、高温コーティング処理とそうでなければ関連し得る相変態なく、合金加工物上にコーティングとして堆積されるとき保存され得る。いかなる特定の理論にも束縛されることを望まないが、コールドスプレーされたコーティング材料は、空気中で酸化しない場合があり、種々の溶射されたコーティングよりも高い密度および／または低い熱伝導度を有する合金加工物上に金属コーティングを提供し得ると考えられる。
【００４７】
コールドスプレーの根底にある原理、装置、および方法は、概して、例えば、米国特許第５，３０２，４１４号に説明される。いかなる特定の理論にも束縛されることを望まないが、コールドスプレー表面コーティングは、加工物の表面上の粒子衝突の結果として形成され得ると考えられる。合金加工物上の固体金属粒子の衝撃は、固体金属粒子を可塑的に変形させ得る。粒子／粒子界面および／または粒子／加工物界面で剪断することは、粒子および／または合金加工物上の表面酸化フィルムを分解し得、それによって、金属を金属に接触させることおよび個別の金属コーティング粒子間、および金属コーティング粒子と合金加工物の表面との間の強度の冶金接合の形成を開始し得る。コールドスプレー処理における接合は、粒子変形の処理に依存し得、それゆえ、硬い脆性の材料は、それらの可塑的に変形させる限定された能力のため、コールドスプレーを助長し得る。
【００４８】
ある非限定的な実施形態では、コールドスプレーされた表面コーティングの特徴は、これらに限定されないが、温度、圧力、合金化合物の横切る速度、スタンドオフ（ノズルと合金加工物の表面との間の距離）、スプレー速度、および堆積収率を含む処理する条件に関し得る。ある非限定的な実施形態では、コールドスプレー装置によって生成されたスプレーの圧力は、０．５〜５ＭＰａ、０．７〜５ＭＰａ、１〜５ＭＰａ、１〜４ＭＰａ、０．３〜１ＭＰａ、０．５〜１ＭＰａ、または０．７〜１ＭＰａであり得る。ある非限定的な実施形態では、コールドスプレー装置によって生成されたスプレーの温度は、１００〜１０００℃、１００〜６００℃、２５０〜６００℃、３００〜１０００℃、４００〜６００℃、５００〜１０００℃、または５００〜８００°Ｃであり得る。ある非限定的な実施形態では、コールドスプレー装置のスプレー速度は、１〜２００ｇ／分、１０〜１００ｇ／分、または０．１〜１ｇ／分であり得る。ある非限定的な実施形態では、コールドスプレー装置と合金加工物の対象とする表面との間のスタンドオフの距離は、１〜７２インチ、１２〜７２インチ、２４〜３６インチ、３６〜７２インチ、または３６インチであり得る。ある非限定的な実施形態では、コールドスプレー処理の堆積収率は、最大９５％、最大８０％、最大７５％、最大７０％、１０％〜９５％、２０％〜８０％、２５％〜７５％、３０％〜６０％、または５０％であり得る。
【００４９】
ある非限定的な実施形態では、コールドスプレー表面コーティングの厚さは、最大２インチ、最大１インチ、最大０．５インチ、最大０．２５インチ、０．２５インチ〜２インチ、０．５インチ〜１インチ、１インチ〜２インチであり得る。ある非限定的な実施形態では、溶射された金属表面の厚さは、合金加工物の横切る速度および／または回転速度に関連し得る。
【００５０】
本開示に従うある非限定的な実施形態では、表面コーティングが、合金加工物の周面または他の表面の領域上に堆積された後に、合金加工物は、堆積された表面コーティングとスプレー円錐から離れた表面の対応する領域とを移動させ、スプレー円錐に向かう表面の第２または後続の領域を移動させるように、再度位置付けられ得る。合金加工物が再度位置付けられた後に、金属表面コーティングは、スプレー円錐に接触するように合金加工物の長軸に平行な方向に合金加工物を移動させることによって、合金加工物の表面上にコールドスプレーされ得る。言い換えれば、スプレー円錐は、合金加工物が合金加工物の長軸に対して平行に移動させられ、合金加工物の表面の後続の領域がスプレー円錐の真下を通る際に、静止状態であってもよい。
【００５１】
合金加工物の相対的な再位置付けをすることおよび例えば、合金加工物の長軸に対して平行な方向において略円柱状の合金加工物の周面上に金属表面コーティングを堆積させることは、合金加工物の周面が実質的に金属コーティングで被覆されるまで連続的に繰り返され得る。ある非限定的な実施形態では、スプレーパラメータおよび合金加工物の位置付けは、所定であり得、および／または合金加工物の周面の少なくとも一部分にわたって均一な表面コーティングを形成するように活発に制御され得る。
【００５２】
合金が熱間加工され得る温度範囲は、合金および本開示に従う方法によって堆積させた金属コーティング材料の組成物および形態において亀裂が開始する温度を考慮し得る。熱間加工作業のための所与の開始温度で、いくつかの合金は、合金において亀裂が開始する温度の差異のため、他の合金よりも大きい温度範囲にわたって効率的に熱間加工され得る。比較的小さい熱間加工の温度範囲（すなわち、合金が熱間加工され得る最低温度と亀裂が開始する温度との間の差異）を有する合金のため、金属表面コーティングの厚さは、下層の加工物が、亀裂が開始する脆性の温度範囲まで冷却されないように阻害するかまたは阻止するように、比較的大きくてもよい。同様に、比較的大きい熱間加工の温度範囲を有する合金のため、金属表面コーティングの厚さは、下層の合金インゴットまたは他の合金加工物が、亀裂が開始する脆性の温度範囲まで冷却されないように阻害するかまたは阻止するように、比較的小さくてもよい。
【００５３】
ある非限定的な実施形態では、金属表面コーティングは、合金加工物の表面の少なくとも一部分上に形成され得る。ある非限定的な実施形態では、金属表面コーティングは、加工物の表面の実質的な一部分上に形成され得る。ある非限定的な実施形態では、金属表面コーティングは、合金加工物の周面上に形成され得る。ある非限定的な実施形態では、金属表面コーティングは、加工物の周面上および加工物の少なくとも１つの側面上または端面上に形成され得る。ある非限定的な実施形態では、金属表面コーティングは、加工物の周面上および加工物の各側面上または端面上に形成され得る。
【００５４】
本明細書に開示される方法に従う合金加工物上に提供される金属表面コーティングは、接触しているダイの表面から下層の加工物の表面を熱遮断するのに十分な厚さまで堆積させてもよく、それによって、下層の加工物の表面が、下層の加工物の表面が熱間加工中により容易に亀裂を生じ得る温度まで冷却されないように阻害するかまたは阻止し得る。この方式で、より大きい熱間加工温度は、概して、より大きい金属表面コーティングの厚さを優先することと相関し得る。ある非限定的な実施形態では、金属表面コーティングは、加工物からの熱損失を減少させるのに好適な厚さを有し得る。いかなる特定の理論にも束縛されることを意図しないが、金属表面コーティングは、合金加工物の熱損失を減少し得、および／または熱間加工中にダイまたは他の接触している表面に対して加工物の滑性を増加させ得る。金属表面コーティングは、対流、伝導、および／または放射を通じて加工物からの熱損失に対する遮熱壁として機能し得る。
【００５５】
ある非限定的な実施形態に従うと、熱亀裂を減少させるために合金インゴットまたは他の合金加工物を処理する方法は、概して、合金加工物を加工する前に、金属表面コーティングを含む合金加工物を冷却することを含み得る。合金加工物を冷却することは、金属表面コーティングを冷却することを含み得る。ある非限定的な実施形態では、合金加工物を冷却することは、合金加工物を空気冷却することを含み得る。ある非限定的な実施形態では、合金加工物の表面は、合金加工物を加工する前に室温に冷却され得る。
【００５６】
ある非限定的な実施形態では、図４を参照すると、熱亀裂を減少させるための本開示に従う合金加工物を処理する更なる方法は、概して、（４０）金属キャニスタ内に合金加工物を挿入することを含む。金属キャニスタの内面の少なくとも一部分は、ニッケル−ホウ素コーティングを含む。合金加工物は、（４２）金属キャニスタ内に封止されてキャニングされたアセンブリを形成する。（４４）キャニングされたアセンブリの内部からガスの少なくとも一部分が除去され、（４６）キャニングされたアセンブリは、加熱されて、合金加工物を金属キャニスタにＴＬＰ接合する。ある非限定的な実施形態では、金属キャニスタは、金属カバーを含み得る。例えば、金属カバーは、金属キャニスタ内に合金加工物を封入するように金属キャニスタの開口端に溶接されてもよく、または別様に安全に取り付けられてもよく、それによってキャニングされたアセンブリを形成し得る。本方法の種々の非限定的な実施形態では、出口が、金属キャニスタおよび金属カバーのうちの１つに提供され得、キャニングされたアセンブリは、出口を待ち設けて密封され得る。ガスは、出口上に真空を設定することによってキャニングされたアセンブリの内部から引き出されてもよい。
【００５７】
ある非限定的な実施形態では、ニッケル−ホウ素コーティングは、キャニングされたアセンブリの加熱中に、金属キャニスタに合金加工物を冶金的に接合させ得る。したがって、ある非限定的な実施形態では、金属キャニスタは、合金加工物に冶金的に接合された表面コーティングであると称され得るかまたは考慮され得る。
【００５８】
ある非限定的な実施形態では、金属キャニスタは、開口端と、金属一部分の開口端に溶接されてもよいかまたは別様に安全に取り付けられてもよい金属カバーとを有する略円柱状の金属の一部分を含み得、それによって、その中に合金加工物を封止し得る。ある非限定的な実施形態では、金属キャニスタは、例えば、０．２５〜０．７５インチまたは０．２５〜０．５インチを超えるような０．２５〜１インチの壁の厚さを含み得る。ある非限定的な実施形態では、金属キャニスタは、合金加工物の外径よりも大きい内径を含み得、よって合金加工物は、キャニスタ内に配置され得る。ある非限定的な実施形態では、金属キャニスタは、閉口端の内径に対して、キャニスタの開口端のより大きい内径を含み得る。ある非限定的な実施形態では、キャニングされたアセンブリは、合金加工物と金属キャニスタとの間に間隙を含み得る。ある他の非限定的な実施形態では、キャニングされたアセンブリは、合金加工物と金属キャニスタとの間の間隙を欠く場合がある。ある非限定的な実施形態では、合金加工物は、重力の影響下で金属キャニスタと接触させるように金属キャニスタ内に挿入され得る。ある非限定的な実施形態では、合金加工物は、ＴＬＰ接合中および／または均質化中、ニッケル−ホウ素コーティングをそこに含む金属キャニスタに接触し得る。
【００５９】
ある非限定的な実施形態では、合金加工物および／または金属キャニスタは、テーパ状であり得る。テーパ状金属キャニスタは、テーパ状合金加工物を適合するように冷却形成することおよび金属シートを溶接することによって形成され得る。ある非限定的な実施形態では、テーパ状合金加工物およびテーパ状金属キャニスタは、幅広い端部および狭い端部を含んでもよい。ある非限定的な実施形態では、狭い端部は、底部の端部を含み得、幅広い端は、上部の端部を含み得る。ある非限定的な実施形態では、テーパ状合金加工物およびテーパ状金属キャニスタは、１：５０〜１：２００、１：５０〜１：１００、１：２００、１：１００、または１：５０のテーパを含み得る。ある非限定的な実施形態では、合金加工物は、テーパ状の円柱状外面を含み得、金属キャニスタは、相補的テーパ状の円柱状内面を含み得る。ある非限定的な実施形態では、テーパ状表面の相補的幾何学は、ニッケル−ホウ素コーティングを含む合金加工物と金属キャニスタとの間に密接な接触を提供し得る。ある非限定的な実施形態では、合金加工物は、合金加工物の長軸の全体長に沿ってテーパ状であり得る。いかなる特定の理論にも束縛されることを望まないが、相補的幾何学を有するテーパ状加工物およびテーパ状金属キャニスタを活用することは、非テーパ状合金加工物および／または非テーパ状金属キャニスタに対して、ニッケル−ホウ素コーティングを含む合金加工物と金属キャニスタとの間の接触を改善し得ると考えられる。
【００６０】
ある非限定的な実施形態では、金属キャニスタは、合金加工物よりも低い熱膨張率を有する材料を含み得る。例えば、オーステナイト系ステンレス鋼は、炭素鋼よりも約３０％大きい熱膨張係数を有し得る。ある非限定的な実施形態では、金属キャニスタの熱膨張率は、例えば、６８°Ｆ〜２０００°Ｆのような広い温度範囲にわたって合金加工物の熱膨張率未満の少なくとも２０％であり得る。いかなる特定の理論にも束縛されることを望まないが、合金加工物と金属キャニスタとの間の熱膨張特性におけるそのような差異は、キャニングされたアセンブリの加熱中およびＴＬＰ接合中に、ニッケル−ホウ素コーティングを含む合金加工物と金属キャニスタとの間に接触を維持するように圧縮応力を生成し得ると考えられる。ある非限定的な実施形態では、金属キャニスタ材料は、７０〜２００°Ｆ（２１〜９３℃で１２．４μｍ／ｍ・℃）で６．９×１０−６ｉｎ／ｉｎ・°Ｆの熱膨張率を含み得る。ある非限定的な実施形態では、金属キャニスタ材料は、７０〜２００°Ｆ（２１〜９３℃で１６．５μｍ／ｍ・℃）で９．２×１０−６ｉｎ／ｉｎ・°Ｆの熱膨張率を含み得る。ある非限定的な実施形態では、合金加工物は、７０〜２００°Ｆ（２１〜９３℃で１２．２μｍ／ｍ・℃）で６．８×１０−６ｉｎ／ｉｎ・°Ｆの熱膨張率を含み得る。
【００６１】
ある非限定的な実施形態では、金属キャニスタは、ニッケル基合金、鉄基合金、ニッケル−鉄基合金、コバルト基合金、およびステンレス鋼から選択される材料を含み得る。鉄基合金キャニスタは、９０２合金（ＵＮＳ番号Ｎ０９９０２）を含み得る。ある非限定的な実施形態では、金属キャニスタは、４３０型ステンレス鋼（ＵＮＳ番号Ｓ４３０００）を含み得る。
【００６２】
ある非限定的な実施形態では、合金加工物および金属キャニスタは、コバルト、鉄、およびニッケルからなる群から選択される卑金属を含み得る。ある非限定的な実施形態では、金属キャニスタの卑金属および合金加工物の卑金属は、異なってもよい。例えば、金属キャニスタが、９０２合金（ＵＮＳ番号Ｎ０９９０２）および４３０型ステンレス鋼（ＵＮＳ番号Ｓ４３０００）から選択される鉄基合金を含み得る一方で、合金加工物は、７２０合金（ＵＮＳ番号Ｎ０７７２０）、Ｒｅｎｅ  ８８（商標）合金、およびＷａｓｐａｌｏｙ（登録商標）合金（ＵＮＳ番号Ｎ０７００１）から選択されるニッケル基合金を含み得る。
【００６３】
ある非限定的な実施形態では、方法は、金属キャニスタ内に合金加工物を挿入する前に、金属キャニスタの内面の少なくとも一部分上にニッケル−ホウ素コーティングを堆積させることを含み得る。ある非限定的な実施形態では、ニッケル−ホウ素コーティングは、無電解めっきによって金属キャニスタの内面に適用されてもよい。当該分野の当業者に知られているように、無電解めっきは、電流の使用なしに表面上に材料を堆積させることができる。概して、無電解めっきは、電気エネルギーの使用なしに表面上に金属を堆積させるように溶液中に１つ以上の金属イオンの触媒縮小を含む。堆積処理のための推進力は、溶液中の化学物質還元剤によって提供され得る。種々の好適な無電解めっき処理は、金属キャニスタの内面上にニッケル−ホウ素コーティングを堆積させるように使用されてもよく、当該分野の当業者は、本方法に関連して金属キャニスタの内部の面上に好適なニッケル−ホウ素コーティングを提供するように従来の無電解めっき技術を容易に適合できる。
【００６４】
ある非限定的な実施形態では、金属キャニスタの内面の少なくとも一部分上にニッケル−ホウ素コーティングを堆積させることは、概して、金属キャニスタの内部のニッケル−ホウ素材料を含むめっき溶液を処分することと、金属キャニスタの内面の少なくとも一部分上にニッケル−ホウ素材料をめっきすることと、出口を通してのような、金属キャニスタからめっき溶液を排出することと、金属キャニスタをすすぐことと、例えば金属キャニスタを加熱することによるような金属キャニスタを乾燥させることと、を含み得る。本処理は、ニッケル−ホウ素コーティングを有する金属キャニスタの内面を提供する。めっき処理中、めっき溶液の温度およびｐＨは、監視され制御され得る。ある非限定的な実施形態では、めっき溶液は、一定温度で保持され得る。ある非限定的な実施形態では、めっき溶液は、初期に、触媒めっき処理を開始するように加熱され得る。ある非限定的な実施形態では、めっき時間は、ある所望の厚さを有するコーティングを作製するように選択され得る。
【００６５】
ある非限定的な実施形態では、めっき溶液は、金属キャニスタの内面上にめっきされるように、溶媒、還元剤、および１つ以上の金属のイオンを含み得る。溶媒は、例えば、メタノールおよび／またはエタノールのような水および／またはアルコールを含み得る。金属イオンは、例えば、少なくとも部分的に溶媒に可溶性である金属塩を用いて、提供されてもよい。ある非限定的な実施形態では、金属塩は、塩化ニッケル、硫酸ニッケル、蟻酸ニッケル、酢酸ニッケル、および／または溶液に可溶性である任意の他の好適なニッケル塩を含んでもよい。ある非限定的な実施形態では塩アニオンが無電解めっき処理を妨げないかまたは不要なコーティング特性を作製しないように塩が選択され得る。ある非限定的な実施形態では、還元剤は、Ｎ−ジメチルアミンボラン、Ｈ−ジエチルアミンボラン、および水素化ホウ素ナトリウムのうちの１つ以上を含み得る。
【００６６】
ある非限定的な実施形態では、めっき溶液は、溶液のｐＨを制御する、金属イオンを安定化させる、金属塩の沈殿を阻止する、遊離金属イオン濃度を制御する、および／またはコーティングのある物理的特性を制御するように、１つ以上の添加剤を含み得る。ある非限定的な実施形態では、めっき溶液は、溶液のｐＨを制御するように酸および／または塩基を含み得る。ある非限定的な実施形態では、めっき溶液は、例えば、めっき溶液の遊離ニッケルイオン濃度を制御するように、酸のような錯化剤を含み得る。
【００６７】
ある非限定的な実施形態では、めっき溶液は、ある物理的特性を作製するように固体潤滑剤および／または硬い粒子を含み得る。例えば、固体潤滑剤および／または硬い粒子は、摩擦または耐摩耗性のある係数を有するコーティングを作製するように選択され得る。ある非限定的な実施形態では、固体潤滑剤は、ポリテトラフルオロエチレン、グラファイト、および硫化モリブデンから選択されてもよい。ある非限定的な実施形態では、めっき溶液は、炭化物（例えば、炭化ケイ素および／または炭化クロム）、窒化物、ホウ化物、ダイアモンド、および／または酸化物から選択される硬い粒子を含む。ある非限定的な実施形態では、固体潤滑剤および／または硬い粒子は、めっき溶液中に懸濁された粉末を含み得る。堆積処理中、懸濁された材料のうちのいくつかは、得られるコーティングに組み込まれ得、それによって、所望の物理的な特性を生じ得る。ある非限定的な実施形態では、固体潤滑剤および／または硬い粒子は、個別に、コーティングの体積によって最大２０％を含み得る。ある非限定的な実施形態では、ニッケル−ホウ素コーティングは、合金加工物の硬度または耐摩耗性を超える硬度および／または耐摩耗性を有し得る。
【００６８】
ある非限定的な実施形態では、ニッケル−ホウ素コーティングは、ニッケルおよび例えば、２〜７重量パーセントのホウ素、または３〜５重量パーセントのホウ素のような、１〜１０重量パーセントのホウ素を含み得る。ある非限定的な実施形態では、ニッケル−ホウ素コーティングは、ニッケルおよび３〜５重量パーセントのホウ素を含み得る。ニッケル−ホウ素コーティングは、偶発的な不純物もまた含み得る。ある非限定的な実施形態では、ニッケル−ホウ素コーティングは、１〜１０重量パーセントのホウ素、２〜７重量パーセントのホウ素、または３〜５重量パーセントのホウ素、ニッケル、および偶発的な不純物からなるかまたは本質的になる。
【００６９】
ある非限定的な実施形態では、ニッケル−ホウ素コーティングは、例えば、０．００５インチ〜０．１インチまたは０．００５インチ〜０．０１インチのような０．００５インチ〜０．２５インチの厚さを含み得る。
【００７０】
ある非限定的な実施形態では、ニッケル−ホウ素コーティングを堆積させる前に、金属キャニスタは、例えば、金属キャニスタの内面を研磨することまたは剥離することによって条件付けされた表面であり得る。種々の非限定的な実施形態では、金属キャニスタは、紙やすりで磨かれ得るおよび／またはバフ研磨され得る。ある非限定的な実施形態では、金属キャニスタは、キャニスタの内面へのニッケル−ホウ素コーティングの接合を改善させるように３番〜４番仕上げに研削された表面であり得る。
【００７１】
ある非限定的な実施形態では、ニッケル−ホウ素コーティングは、上述のように、溶射およびコールドスプレーのうちの１つによって金属キャニスタに適用されてもよい。キャニスタの内部壁にニッケル−ホウ素コーティングを適用するように溶射することを活用するある非限定的な実施形態では、溶融金属コーティング材料は、ニッケル−ホウ素合金を含み得る。キャニスタの内部壁にニッケル−ホウ素コーティングを適用するようにコールドスプレーすることを活用するある非限定的な実施形態では、金属コーティング材料の固体金属粒子は、ニッケル−ホウ素合金粒子を含み得る。ある非限定的な実施形態では、溶射またはコールドスプレーによって適用されるニッケル−ホウ素合金は、ニッケル基合金または最大３重量パーセントのホウ素を含むホウ酸化ステンレス鋼を含み得る。ある非限定的な実施形態では、溶射またはコールドスプレーによって適用されるニッケル−ホウ素合金は、１．７５〜２．２５重量パーセントのホウ素を含む３０４Ｂ７型ステンレス鋼（ＵＮＳ番号Ｓ３０４６７）を含み得る。
【００７２】
ある非限定的な実施形態では、金属キャニスタの内面の少なくとも一部分上にニッケル−ホウ素コーティングを形成した後であるが合金加工物を挿入する前に、金属キャニスタは、加熱されてもよい。例えば、種々の実施形態では、金属キャニスタは、金属キャニスタを膨張させるように、例えば１１００°Ｆ〜２５００°Ｆのような高温に曝露され得、合金加工物は、その膨張した金属キャニスタ内に挿入され得る。金属キャニスタはニッケル−ホウ素コーティングが、合金加工物としっかりと接触している状態に取り込まれ得るように金属キャニスタが冷却されると接触してもよい。
【００７３】
ある非限定的な実施形態では、本方法は、キャニスタ上に提供された出口を真空ポンプに接続することにより、キャニングされたアセンブリの内部からガスを除去することと、キャニングされたアセンブリの内部からガスおよび／または水分の少なくとも一部分を除去するように真空を適用することとを含み得る。ある非限定的な実施形態では、真空は、ＴＬＰ接合中および／または均質化中に、合金加工物と金属キャニスタとの間の接触を維持するように空気圧縮圧力を生成し得る。いかなる特定の理論にも束縛されることを望まないが、キャニングされたアセンブリを加熱することは、ＴＬＰ接合形成および／または冶金接合形成に不利に影響し得るキャニングされたアセンブリの内部においてガスを生成し得ると考えられる。ある非限定的な実施形態では、方法は、同時に、キャニングされたアセンブリの内部からガスおよび／または水分を除去するように真空を適用することと、キャニングされたアセンブリをＴＬＰ接合温度および／または均質化温度に加熱することと、を含み得る。
【００７４】
ある非限定的な実施形態では、キャニングされたアセンブリを加熱して合金加工物を金属キャニスタにＴＬＰ接合することは、炉またはオーブン内にキャニングされたアセンブリを置くことを含み得る。ある非限定的な実施形態では、キャニングされたアセンブリは、ＴＬＰ接合温度および均質化温度のうちの少なくとも１つに加熱され得る。ある非限定的な実施形態では、ＴＬＰ接合温度は、均質化温度以下であり得る。ある非限定的な実施形態では、ＴＬＰ接合温度は、ニッケル−ホウ素コーティングの融解温度以上であり得る。ある非限定的な実施形態では、ニッケル−ホウ素コーティングの融解温度は、均質化温度以下であり得る。ある非限定的な実施形態では、均質化温度は、２１００°Ｆ〜２２００°Ｆであり得る。ある非限定的な実施形態では、ＴＬＰ接合温度は、１８００°Ｆ〜２０００°Ｆであり得る。ある非限定的な実施形態では、ニッケル−ホウ素コーティングの融解温度は、１８５０°Ｆ〜１９３０°Ｆであり得る。
【００７５】
ある非限定的な実施形態では、ＴＬＰ接合および均質化は、同時に起こり得る。例えば、ある非限定的な実施形態では、ＴＬＰ接合温度は、均質化温度と重複してもよい。いかなる特定の理論にも束縛されることを望まないが、ＴＬＰ接合および／または均質化中、ニッケル−ホウ素コーティングは、溶解し得、ホウ素は、合金加工物および金属キャニスタの両方に拡散し得ると考えられる。ホウ素が、ニッケル−ホウ素コーティングから拡散するにつれて、ニッケル−ホウ素コーティングの融点は、上昇し得る。ニッケル−ホウ素コーティングが再度凝固すると、冶金接合は、金属キャニスタの内面に合金加工物を溶接して形成し得、それによって、ＴＬＰ接合をもたらし得る。ある非限定的な実施形態では、ＴＬＰ接合は、均質化の前に起こり得る。
【００７６】
ある非限定的な実施形態では、キャニングされたアセンブリは、第１の期間にはＴＬＰ接合温度に加熱され得、第２の期間には均質化温度に加熱され得る。ある非限定的な実施形態では、第１の期間および第２の期間は、独立して、例えば、２４〜７２時間、３６〜４８時間、６〜２４時間、１〜５時間、２〜４時間、または２〜３時間のような、最大７２時間、最大４８時間、最大３６時間、最大２４時間、最大１２時間、最大５時間、最大４時間、および最大２時間から選択され得る。ある非限定的な実施形態では、第１の期間は、例えば、最大４時間、最大２時間、１〜５時間、２〜４時間、または２〜３時間のような、最大５時間であってもよい。ある非限定的な実施形態では、第２の期間は、例えば、最大４８時間、最大３６時間、最大２４時間、最大１２時間、２４〜７２時間、３６〜４８時間、または６〜２４時間のような、最大７２時間であってもよい。ある非限定的な実施形態では、キャニングされたアセンブリは、最大２時間にわたって１８５０°Ｆ〜１９３０°Ｆの温度に加熱されてニッケル−ホウ素コーティングを溶解し得、３６〜７２時間にわたって２１００°Ｆ〜２２００°Ｆの均質化温度にキャニングされたアセンブリを加熱する前に、合金加工物と金属キャニスタとの間にＴＬＰ接合をもたらし得る。
【００７７】
ある非限定的な実施形態では、キャニングされたアセンブリは、第１の温度勾配を適用することによって合金加工物と金属キャニスタとの間にＴＬＰ接合を作製するように加熱され得、次いで、第２の温度勾配を適用することによって合金加工物を均質化するように加熱し得る。ある非限定的な実施形態では、第１の温度勾配は、例えば、少なくとも０．７５°Ｆ／分、少なくとも１°Ｆ／分、少なくとも２°Ｆ／分、最大３°Ｆ／分、最大２°Ｆ／分、最大１．５°Ｆ／分、最大１°Ｆ／分、０．５〜２°Ｆ／分、または０．６〜１．７５°Ｆ／分のような、少なくとも０．５０°Ｆ／分であり得る。ある非限定的な実施形態では、第１の温度勾配は、最大２時間にわたって１８５０°Ｆ〜１９３０°Ｆの温度に上昇するのに十分な速度であり得る。ある非限定的な実施形態では、第１の温度勾配は、例えば、少なくとも０．２°Ｆ／分、少なくとも０．５°Ｆ／分、少なくとも０．７５°Ｆ／分、最大１°Ｆ／分、最大１°Ｆ／分、最大０．９°Ｆ／分、最大０．７５°Ｆ／分、０．１〜０．９°Ｆ／分、または０．２〜０．５°Ｆ／分のような、少なくとも０．１０°Ｆ／分であり得る。ある非限定的な実施形態では、第２の温度勾配は、３６〜４８時間にわたって２１００°Ｆ〜２２００°Ｆの温度に上昇するのに十分な速度であり得る。いかなる特定の理論にも束縛されることを望まないが、ニッケル−ホウ素コーティングの融点付近に温度勾配を減速させることおよび／またはニッケル−ホウ素コーティングの融点で保持することは、溶解されたニッケル−ホウ素コーティングの長範囲の移動を減少させ得るかまたは阻止し得、合金加工物と金属キャニスタとの間により強度な冶金接合を提供し得ると考えられる。ある非限定的な実施形態では、加熱することは、１８５０°Ｆ〜１９３０°Ｆに下降され得、１９００°Ｆ〜１９３０°Ｆで１〜２時間にわたって保持され得る。
【００７８】
本明細書に記載のキャニング方法とは対照的に、従来のキャニング技術は、金属缶が、加工物に冶金的に接合されないため、低防護率であることを特徴とし得る。いかなる特定の理論にも束縛されることを望まないが、金属キャニスタと合金加工物との間のＴＬＰ接合は、ダイ冷却効果のため、表面亀裂から加工物を効率的に保護するように重熱間加工を乗り切り得、それによって、鍛造収率を改善すると考えられる。例えば、本発明者らは、本発明に従って作製されたＴＬＰ接合が、非常に強靭な圧延条件下で乗り切ったことを観察した。ニッケル−ホウ素表面コーティングは、合金加工物の表面に冶金的に接合され得、金属キャニスタは、熱間加工に至るまでおよび熱間加工中、合金加工物の表面上に保持され得る。合金加工物に接合された金属キャニスタは、合金加工物からの熱損失を減少させ得、そのように接合されたキャニスタを欠くそれ以外は同一の合金加工物に対して、合金加工物の鍛造、押出成形、または他の加工中の表面亀裂の発生率を排除し得るかまたは減少させ得る。金属キャニスタは、鍛造されたバーおよびビレット作製物を作製する回転鍛造の後におよび／またはバーおよびコイル作製物を作製する圧延の後に、合金加工物に冶金的に接合されて残り得る。
【００７９】
ある非限定的な実施形態では、図５を参照すると、熱亀裂を減少させるために合金加工物を処理する方法は、概して、（５０）インゴットを提供すること、（５２）インゴットを研磨してテーパ状インゴットを形成すること、（５４）テーパ状金属キャニスタを提供すること、（５６）金属キャニスタの内面の少なくとも一部分上に無電解めっき、スプレー形成、またはコールドスプレーのうちの１つによってニッケル−ホウ素コーティングを堆積させること、（５８）金属キャニスタの内面をすすぐことおよび（６０）乾燥させること、（６２）金属キャニスタ内に合金加工物を挿入すること、（６４）金属キャニスタ内に合金加工物を封止してキャニングされたアセンブリを形成すること、（６６）真空下でキャニングされたアセンブリの内部からガスおよび／または水分の少なくとも一部分を除去すること、（６８）真空下でキャニングされたアセンブリを加熱して、合金加工物を金属キャニスタの内部の面にＴＬＰ接合して（７０）キャニングされた合金加工物を形成することを含み得る。
【００８０】
ある非限定的な実施形態に従うと、本明細書に開示される方法の実施形態によって作製されるコーティングされた合金加工物またはキャニングされた合金加工物は、熱間加工され得る。コーティングされたまたはキャニングされた合金加工物を熱間加工することは、コーティングされたまたはキャニングされた加工物に力を適用して加工物に変形させることを含み得る。力は、例えば、ダイおよび／またはロールを用いて適用され得る。ある非限定的な実施形態では、コーティングされたまたはキャニングされた合金加工物を熱間加工することは、１５００°Ｆ〜２５００°Ｆの温度で加工物を熱間加工することを含み得る。ある非限定的な実施形態では、コーティングされたまたはキャニングされた合金加工物を熱間加工することは、鍛造作業および／または押出成形作業を含み得る。例えば、本明細書に開示される方法に従う加工物の表面の少なくとも１つの領域上に堆積した金属表面コーティングを有する加工物、または本明細書に記載されるようなキャニングされた合金加工物は、据え込み鍛造および／または引抜き鍛造され得る。種々の非限定的な実施形態では、方法は、加工物上に金属表面コーティングを形成した後に、鍛造することによってコーティングされた加工物を熱間加工することを含み得る。種々の非限定的な実施形態では、方法は、加工物上に金属表面コーティングを形成した後に、１５００°Ｆ〜２５００°Ｆの温度で鍛造することによってコーティングされた合金加工物を熱間加工することを含み得る。種々の非限定的な実施形態では、方法は、合金加工物上に表面コーティングを形成した後に、押出成形することによってコーティングされた合金加工物を熱間加工することを含み得る。種々の非限定的な実施形態では、方法は、合金加工物上に金属表面コーティングを形成した後に、１５００°Ｆ〜２５００°Ｆの温度で押出成形することによってコーティングされた合金加工物を熱間加工することを含み得る。
【００８１】
据え込みおよび引抜き鍛造作業は、据え込み鍛造作業の１つ以上のシーケンスおよび引抜き鍛造作業の１つ以上のシーケンスを含み得る。据え込み鍛造作業中、加工物の端表面は、加工物の長さを圧縮し加工物の断面を増大させる加工物に力を適用する鍛造ダイと接触していてもよい。引抜き作業中、側表面（例えば、円柱状加工物の周面）は、加工物の断面を圧縮し加工物の長さを増大させる加工物に力を適用する鍛造ダイと接触していてもよい。
【００８２】
ある非限定的な実施形態に従うと、熱亀裂を減少させるために合金インゴットまたは他の合金加工物を処理する方法は、概して、加工物から金属表面コーティングの少なくとも一部分および／または表面コーティングの残遺物を除去することを含み得る。ある非限定的な実施形態では、方法は、コーティングされた加工物を熱間加工した後に、加工物を熱間加工することによって形成された作製物から金属表面コーティングの少なくとも一部分を除去することを含み得る。表面コーティング材料を除去することは、例えば、ショットブラストすること、研磨すること、剥離すること、および旋盤することのうちの１つ以上を含んでもよい。ある非限定的な実施形態では、熱間加工コーティングされた加工物を剥離することは、旋削加工することを含み得る。
【００８３】
ある非限定的な実施形態に従うと、熱亀裂を減少させるために合金インゴットまたは他の合金加工物を処理する方法は、概して、加工物から金属キャニスタの少なくとも一部分または金属キャニスタの残遺物を除去することを含み得る。ある非限定的な実施形態では、方法は、キャニングされた加工物を熱間加工した後に、キャニングされた加工物を熱間加工することによって形成された作製物から金属キャニスタの少なくとも一部分を除去することを含み得る。キャニスタ材料を除去することは、例えば、ショットブラストすること、研磨すること、剥離すること、および旋盤することのうちの１つ以上を含んでもよい。ある非限定的な実施形態では、熱間加工コーティングされた加工物を剥離することは、旋削加工することを含み得る。
【００８４】
種々の非限定的な実施形態では、金属表面コーティングを含むように処理されたかまたは本明細書に記載のようにキャニングされた合金インゴットまたは他の合金加工物は、１つ以上の据え込みおよび引抜き鍛造作業に供され得る。例えば、３つのことから構成される据え込みおよび引抜き鍛造作業では、コーティングまたはキャニングされた加工物は、最初に据え込み鍛造され、次いで引抜き鍛造され得る。据え込みおよび引抜きシーケンスは、合計で３つの連続する据え込みおよび引抜き鍛造作業に対して更に２度繰り返され得る。種々の非限定的な実施形態では、コーティングまたはキャニングされた加工物は、１つ以上の押出成形作業に供され得る。例えば、押出成形作業では、略円柱状のコーティングまたはキャニングされた加工物は、環状のダイを通って押し出され得、それによって、直径を減少させ加工物の長さを増大させ得る。他の熱間加工技術は、当業者には明らかであり、本開示に従う方法は、過度の実験方法の必要なく、そのような他の技術のうちの１つ以上の使用のために適合され得る。
【００８５】
種々の非限定的な実施形態では、本明細書に開示される方法は、キャストされた、圧密化された、またはスプレー形成されたインゴットの形態の合金インゴットから鍛造されたビレットを作製するように使用されてもよい。ビレットまたは他の加工された物品へのインゴットの鍛造変換または押出成形変換は、以前の加工物に比べて物品のより細かい粒状構造を作製し得る。コーティングされキャニングされた合金加工物を作製するための本明細書に説明される方法および処理は、合金加工物の表面に提供された材料が、鍛造中および／または押出成形作業中、加工物の表面亀裂の発生率を減少させ得るため、加工物からの鍛造または押出成形された作製物（例えば、ビレットのような）の収率を改善し得る。例えば、本開示の方法の実施形態に従って合金加工物の表面の領域上に提供された金属表面コーティングが、加工ダイによって生じた歪みに耐容性を示すことが観察された。本開示に従って提供された金属表面コーティングが、熱間加工中、加工ダイと合金加工物との間の温度差動に、より容易に耐容性を示すことも観察された。このようにして、本開示に従う金属表面コーティングは、表面亀裂を全く呈し得ないかまたは小規模な表面亀裂を呈し得、一方表面亀裂の開始が加工中に下層の合金加工物で阻止または減少されることが観察された。
【００８６】
種々の非限定的な実施形態では、本開示に従って表面コーティングを有するかまたはキャニングされた種々の合金のインゴットまたは他の加工物は、種々の物品を製作するように使用され得る作製物を形成するように熱間加工されてもよい。例えば、本明細書に記載される処理は、ニッケル基合金、鉄基合金、ニッケル−鉄基合金、チタン基合金、チタン−ニッケル基合金、コバルト基合金、ニッケル基超合金、および他の超合金からビレットを形成する処理において使用され得る。熱間加工されたインゴットまたは他の合金加工物から形成されたビレットまたは他の作製物を使用して、例えば、タービンエンジンおよび種々の陸上にあるタービンのためのディスクおよびリングのような、タービン構成要素を含む物品を製作し得るが、これらに限定されない。本明細書に記載の種々の非限定的な実施形態に従って処理された合金インゴットまたは他の合金加工物から製作された他の物品は、バルブ、エンジン構成要素、シャフト、および締結具を含み得るが、これらに限定されない。
【００８７】
本明細書の種々の実施形態に従って処理され得る合金加工物は、任意の好適な形態であってもよい。特に非限定的な実施形態では、例えば、合金加工物は、インゴット、ビレット、バー、プレート、管、焼結された予め形成された物等を含んでもよい。
【００８８】
本明細書に引用される全ての文献は、別途示されない限り、参照により本明細書に組み込まれる。いずれの文献の引用も、それが本発明に対する先行技術であるという承認として解釈されるべきではない。本文献における用語のいずれかの意味または定義が、参照により組み込まれる文献における同一の用語のいずれかの意味または定義と矛盾する範囲内では、本文献における該用語に割り当てられた意味または定義が、先行する。
【００８９】
本発明の具体的な非限定的な実施形態が例示され説明されるが、様々な他の変更および修正が、本発明の趣旨および範囲から逸脱することなく行われ得ることは当業者には明白である。それゆえ、添付の特許請求の範囲において、本発明の範囲内にあるそのような全ての変更および修正を網羅することが意図される。
［発明の態様］
本願の発明は以下の態様を含む。
［１］
熱亀裂を減少させるために合金加工物を処理する方法であって、
合金加工物の表面の少なくとも一部分上に金属コーティング材料をスプレーして、前記合金加工物に冶金的に接合された表面コーティングを形成することを含み、
前記表面コーティングが、前記合金加工物よりも延性であり、
前記表面コーティングが、前記合金加工物からの熱損失を減少させる、方法。
［２］
前記合金加工物が、略円柱状の合金加工物であり、前記方法が、
前記合金加工物の周面の少なくとも一部分上に前記金属コーティング材料をスプレーして、前記合金加工物に冶金的に接合された前記表面コーティングを形成することを含む、［１］に記載の方法。
［３］
前記合金加工物の前記周面の少なくとも一部分上への前記金属コーティング材料の前記スプレーの間に、前記合金加工物が、前記加工物の長軸を中心に回転される、［１］または［２］に記載の方法。
［４］
前記金属コーティング材料が、ステンレス鋼粒子およびニッケル基合金粒子から選択される粒子を含む、［１］に記載の方法。
［５］
前記金属コーティング材料が、３０４型ステンレス鋼（ＵＮＳ番号Ｓ３０４００）、３０４  Ｌ型ステンレス鋼（ＵＮＳ番号Ｓ３０４０３）、３１６型ステンレス鋼（ＵＮＳ番号Ｓ３１６００）、および３１６Ｌ型ステンレス鋼（ＵＮＳ番号Ｓ３１６０３）からなる群から選択される少なくとも１つのオーステナイト系ステンレス鋼ステンレスの粒子を含む、［１］に記載の方法。
［６］
前記金属コーティング材料が、６００合金（ＵＮＳ番号Ｎ０６６００）および６２５合金（ＵＮＳ番号Ｎ０６６２５）からなる群から選択される少なくとも１つのニッケル基合金の粒子を含む、［１］に記載の方法。
［７］
前記周面の少なくとも一部分上に金属コーティング材料をスプレーすることが、前記金属コーティング材料の融点および前記合金加工物の融点未満の温度で、前記合金加工物の前記周面の少なくとも一部分上に前記金属コーティング材料をスプレーすることを含む、［１］に記載の方法。
［８］
前記周面の少なくとも一部分上に金属コーティング材料をスプレーすることが、前記周面に固体金属粒子をスプレーすることを含む、［７］に記載の方法。
［９］
前記金属コーティング材料が、固体金属粒子を含む、［７］に記載の方法。
［１０］
前記周面の少なくとも一部分上に金属コーティング材料をスプレーすることが、
前記金属コーティング材料の融点以上かつ前記合金加工物の融点未満の温度で、前記合金加工物の前記周面の少なくとも一部分上に前記金属コーティング材料をスプレーすることを含む、［１］に記載の方法。
［１１］
前記周面の少なくとも一部分上に金属コーティング材料をスプレーすることが、前記周面上への半溶融金属粒子および溶融金属液滴のうちの少なくとも１つを含む、［１０］に記載の方法。
［１２］
前記金属コーティング材料が、半溶融金属粒子および溶融金属液滴のうちの少なくとも１つを含む、［１０］に記載の方法。
［１３］
前記周面の少なくとも一部分上に金属コーティング材料をスプレーする前に、
前記合金加工物の前記周面の少なくとも一部分を２０００°Ｆを超える温度まで加熱することを更に含む、［１］に記載の方法。
［１４］
前記合金加工物が、ニッケル基合金、ニッケル基超合金、鉄基合金、ニッケル−鉄基合金、チタン基合金、チタン−ニッケル基合金、およびコバルト基合金からなる群から選択される材料を含む、［１］に記載の方法。
［１５］
前記合金加工物が、７１８合金（ＵＮＳ番号Ｎ０７７１８）、７２０合金（ＵＮＳ番号Ｎ０７７２０）、Ｒｅｎｅ  ４１（商標）合金（ＵＮＳ番号Ｎ０７０４１）、Ｒｅｎｅ  ８８（商標）合金、Ｗａｓｐａｌｏｙ（登録商標）合金（ＵＮＳ番号Ｎ０７００１）、およびＩｎｃｏｎｅｌ（登録商標）１００合金からなる群から選択される材料を含む、［１］に記載の方法。
［１６］
前記金属コーティング材料および前記合金加工物が、コバルト、鉄、およびニッケルからなる群から選択される卑金属を含む、［１］に記載の方法。
［１７］
前記金属コーティング材料の前記卑金属が、前記合金加工物の前記卑金属と同じである、［１６］に記載の方法。
［１８］
前記金属コーティング材料の前記卑金属が、前記合金加工物の前記卑金属とは異なる、［１６］に記載の方法。
［１９］
前記周面の少なくとも一部分上に金属コーティング材料をスプレーする前に、
前記合金加工物の前記周面の少なくとも一部分をコンディショニングすることを更に含む、［１］に記載の方法。
［２０］
前記合金加工物の少なくとも１回の回転を完了した後に、前記合金加工物の前記長軸に沿う方向に前記合金加工物を移動させることと、
前記合金加工物の前記周面の後続部分上に前記金属コーティング材料をスプレーすることと、
所望の金属コーティング厚を達成するまで前記移動およびスプレーを繰り返すことと、を更に含む、［３］に記載の方法。
［２１］
前記合金加工物の長手方向の端部の少なくとも一部分上に前記金属コーティング材料をスプレーして、前記合金加工物に冶金的に接合された表面コーティングを形成することを更に含む、［１］に記載の方法。
［２２］
前記周面の少なくとも一部分上に金属コーティング材料をスプレーした後に、
前記合金加工物を圧延して前記金属表面コーティングを圧密化することを更に含む、［１］に記載の方法。
［２３］
前記周面の少なくとも一部分上に金属コーティング材料をスプレーした後に、
鍛造および押出成形のうちの少なくとも１つによって前記合金加工物を熱間加工して、前記合金加工物を変形させることを更に含む、［１］に記載の方法。
［２４］
前記合金加工物を熱間加工した後に、
前記合金加工物から前記金属表面コーティングの少なくとも一部分を除去することを更に含む、［２３］に記載の方法。
［２５］
熱亀裂を減少させるために合金加工物を処理する方法であって、
金属キャニスタ内に前記合金加工物を挿入することであって、前記金属キャニスタが、前記合金加工物よりも低い熱膨張率を有し、かつ内面の少なくとも一部分上にニッケル−ホウ素コーティングを含む内面を含み
前記合金加工物を前記金属キャニスタ内に封止して、キャニングされたアセンブリを提供することと、
前記キャニングされたアセンブリの内部からガスの少なくとも一部分を除去することと、
前記キャニングされたアセンブリを加熱して、前記合金加工物を前記金属キャニスタにＴＬＰ接合することと、を含む、方法。
［２６］
前記金属キャニスタの前記熱膨張率が、前記合金加工物の前記熱膨張率未満の少なくとも２０パーセントである、［２５］に記載の方法。
［２７］
前記キャニングされたアセンブリを加熱して、前記合金加工物を前記金属キャニスタにＴＬＰ接合することが、前記合金加工物を前記金属キャニスタに冶金的に接合することである、［２５］に記載の方法。
［２８］
前記合金加工物を金属キャニスタ内に封止することが、前記金属キャニスタの開口端に金属カバーを溶接することを含む、［２５］に記載の方法。
［２９］
前記金属キャニスタおよび金属カバーのうちの少なくとも１つに出口を提供することと、
前記出口に真空を適用して前記キャニングされたアセンブリからガスの少なくとも一部分を除去することを更に含む、［２８］に記載の方法。
［３０］
前記キャニングされたアセンブリを加熱することが、前記合金加工物が均質化され、および前記ニッケル−ホウ素コーティングの前記融解温度以上の均質化温度に前記キャニングされたアセンブリを加熱することを含む、［２５］に記載の方法。
［３１］
前記均質化温度が、２１００°Ｆ〜２２００°Ｆであり、前記ニッケル−ホウ素コーティングの前記融解温度が、１８００°Ｆ〜２０００°Ｆである、［３０］に記載の方法。
［３２］
前記キャニングされたアセンブリを加熱することが、
前記キャニングされたアセンブリを１８５０°Ｆ〜１９３０°Ｆの温度で最大２時間にわたって加熱して前記ニッケル−ホウ素コーティングを融解することと、引き続いて、
２１００°Ｆ〜２２００°Ｆの均質化温度に前記キャニングされたアセンブリを加熱することと、を含む、［３０］に記載の方法。
［３３］
２１００°Ｆ〜２２００°Ｆの均質化温度に前記キャニングされたアセンブリを加熱することが、３６時間〜４８時間にわたって前記均質化温度で前記キャニングされたアセンブリを保持することを含む、［３０］に記載の方法。
［３４］
前記合金加工物が、テーパ状、略円柱状の外面を含み、前記金属キャニスタが、相補的テーパ状、略円柱状の内面を含む、［２５］に記載の方法。
［３５］
金属キャニスタが、ニッケル基合金、鉄基合金、およびステンレス鋼からなる群から選択される材料を含む、［２５］に記載の方法。
［３６］
前記金属キャニスタが、９０２合金（ＵＮＳ番号Ｎ０９９０２）および４３０型ステンレス鋼（ＵＮＳ番号Ｓ４３０００）から選択される材料を含む、［３５］に記載の方法。
［３７］
前記合金加工物が、７１８合金（ＵＮＳ番号Ｎ０７７１８）、７２０合金（ＵＮＳ番号Ｎ０７７２０）、Ｒｅｎｅ  ４１（商標）合金（ＵＮＳ番号Ｎ０７０４１）、Ｒｅｎｅ  ８８（商標）合金、Ｗａｓｐａｌｏｙ（登録商標）合金（ＵＮＳ番号Ｎ０７００１）、およびＩｎｃｏｎｅｌ（登録商標）１００合金からなる群から選択される材料を含む、［２５］に記載の方法。
［３８］
前記金属キャニスタおよび前記合金加工物が、コバルト、鉄、およびニッケルからなる群から選択される卑金属を含む、［２５］に記載の方法。
［３９］
前記金属キャニスタの前記卑金属と前記合金加工物の前記卑金属とが異なる、［３８］に記載の方法。
［４０］
前記合金加工物を前記金属キャニスタ内に挿入する前に、
前記合金加工物の外面および前記金属キャニスタの内面のうちの少なくとも１つの少なくとも１つの領域を研磨することを更に含む、［２５］に記載の方法。
［４１］
前記合金加工物を前記金属キャニスタ内に挿入する前に、
前記金属キャニスタを加熱することを更に含む、［２５］に記載の方法。
［４２］
前記キャニングされたアセンブリ内で、前記合金加工物が、前記ニッケル−ホウ素コーティングの少なくとも一部分と接触している、［２５］に記載の方法。
［４３］
前記キャニングされたアセンブリが、前記合金加工物と前記金属キャニスタとの間の間隙を欠いている、［２５］に記載の方法。
［４４］
同時に、前記キャニングされたアセンブリの内部からガスの少なくとも一部分を除去し、前記キャニングされたアセンブリを加熱して、前記合金加工物を前記金属キャニスタにＴＬＰ接合することを更に含む、［２５］に記載の方法。
［４５］
無電解めっきによって前記金属キャニスタの内面の少なくとも一部分上にニッケル−ホウ素コーティングを堆積させて、前記ニッケル−ホウ素コーティングを形成することを更に含む、［２５］に記載の方法。
［４６］
前記ニッケル−ホウ素コーティングが、３〜５重量パーセントのホウ素を含む、［４５］に記載の方法。
［４７］
前記ニッケル−ホウ素コーティングが、０．００５インチ〜０．０１インチの厚さを有する、［４５］に記載の方法。
［４８］
前記キャニングされたアセンブリを加熱して、前記合金加工物を前記金属キャニスタにＴＬＰ接合した後に、
鍛造および押出成形のうちの少なくとも１つによって前記キャニングされたアセンブリを熱間加工して、前記キャニングされたアセンブリを変形させることを更に含む、［２５］に記載の方法。
［４９］
前記キャニングされたアセンブリを熱間加工した後に、
前記変形させたキャニングされたアセンブリから前記金属キャニスタの少なくとも一部分を除去することを更に含む、［４８］に記載の方法。
【誤訳訂正３】
【訂正対象書類名】図面
【訂正対象項目名】図１
【訂正方法】変更
【訂正の内容】
【図１】
2016517472.tif 000001
【誤訳訂正４】
【訂正対象書類名】図面
【訂正対象項目名】図４
【訂正方法】変更
【訂正の内容】
【図４】
2016517472.tif 000002