(57)【要約】【課題】  内部に許容可能なレベルの小孔を有する部材を製造するのに使用できる向上した粉末冶金処理方法が提供される。【解決手段】  粉末冶金技術１０によって製造される部材が記載される。この部材の実施態様は、処理後に内部にほとんどまたは全く小孔を有していない。部材の実施態様は、粉末からプリフォームを生成１３し、プリフォームから部材を生成１５し、内部に所定の微細構造を生成するように部材を熱処理１７し、次いで、内部のどのような小孔も低減するように、熱処理された部材を熱間静水圧圧縮成形１９する、ことによって生成される。部材は、次いで、必要ならば、その最終寸法まで機械加工され得る。【選択図】  図１
2006118038.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
粉末を用意し、
粉末からプリフォームを生成し、
プリフォームから部材を生成し、
内部に所定の微細構造を生成するように部材を熱処理し、
内部のどのような小孔も低減するように、熱処理された部材を熱間静水圧圧縮成形する、
ことを含むことを特徴とする、部材を形成する方法。
【請求項２】
粉末は、ガンマＴｉＡｌ粉末、ニッケルアルミニド粉末、鉄アルミニド粉末、チタン合金粉末、および超合金粉末のうちの少なくとも一つから成ることを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項３】
粉末は、約４４〜４８原子パーセントのアルミニウムと、約１〜２原子パーセントのニオブと、約１〜２原子パーセントのクロムと、約１〜２原子パーセントのモリブデンと、約０．１〜０．２原子パーセントのホウ素と、約０．１〜０．２原子パーセントの炭素と、残部の実質的なチタンと、から成ることを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項４】
粉末は、約７０μｍの平均粒径を有することを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項５】
粉末からプリフォームを生成することは、プリフォームの密度を高めるとともに粉末の結合によって粉末を固めるのに十分な温度において粉末を熱間静水圧圧縮成形することを含むことを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項６】
粉末を熱間静水圧圧縮成形することは、約９２５〜１３２０℃および約１５〜４５ｋｓｉにおいて、約２〜１０時間、実行されることを特徴とする請求項５記載の方法。
【請求項７】
粉末を熱間静水圧圧縮成形することは、アルゴン雰囲気中で実行されることを特徴とする請求項５記載の方法。
【請求項８】
部材は、押出しおよび等温鍛造の一方または両方によってプリフォームから生成されることを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項９】
部材は、粉末のアルファトランザス温度より下の温度において、プリフォームから生成されることを特徴とする請求項８記載の方法。
【請求項１０】
部材が生成された後で、部材を熱処理する前に、部材は、近ガンマ微細構造を有することを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項１１】
部材を熱処理することは、粉末のアルファトランザス温度より上の温度において実行されることを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項１２】
部材を熱処理することは、約９２５〜１３７０℃において、約２〜１０時間、実行されることを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項１３】
所定の微細構造は、層状微細構造であることを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項１４】
熱処理された部材を熱間静水圧圧縮成形することは、実質的な結晶粒成長が部材内で生じるのを防止するように十分低い温度において実行されることを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項１５】
熱処理された部材を熱間静水圧圧縮成形することは、部材内の層状微細構造を保持するのに十分な温度において実行されることを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項１６】
熱処理された部材を熱間静水圧圧縮成形することは、約９２５〜１３２０℃および約１５〜４５ｋｓｉにおいて、約２〜１０時間、実行されることを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項１７】
熱処理されかつ熱間静水圧圧縮成形された部材内のどのような小孔も、大きさが約０．００５インチ（１２７μｍ）未満であることを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項１８】
熱処理されかつ熱間静水圧圧縮成形された部材をその最終寸法まで機械加工することをさらに含むことを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項１９】
部材は、ガスタービンエンジン部材を含むことを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項２０】
ガスタービンエンジン部材は、圧縮機ディスク、圧縮機ブレード、低圧タービンブレード、および接線搭載噴射器のうちの少なくとも一つを含むことを特徴とする請求項１９記載の方法。
【請求項２１】
ガンマＴｉＡｌ粉末を用意し、
ガンマＴｉＡｌ粉末をプリフォームへと固め、
プリフォームから部材を生成し、
内部に所定の微細構造を生成するように部材を熱処理し、
内部のどのような小孔も低減するように、熱処理された部材を熱間静水圧圧縮成形する、
ことを含むことを特徴とする、部材を形成する方法。
【請求項２２】
ガンマＴｉＡｌ粉末は、約４４〜４８原子パーセントのアルミニウムと、約１〜２原子パーセントのニオブと、約１〜２原子パーセントのクロムと、約１〜２原子パーセントのモリブデンと、約０．１〜０．２原子パーセントのホウ素と、約０．１〜０．２原子パーセントの炭素と、残部の実質的なチタンと、から成ることを特徴とする請求項２１記載の方法。
【請求項２３】
ガンマＴｉＡｌ粉末は、約７０μｍの平均粒径を有することを特徴とする請求項２２記載の方法。
【請求項２４】
ガンマＴｉＡｌ粉末をプリフォームへと固めることは、約１２６０℃および約２５ｋｓｉにおいて、約４時間、アルゴン雰囲気中で、ガンマＴｉＡｌ粉末を熱間静水圧圧縮成形することを含むことを特徴とする請求項２１記載の方法。
【請求項２５】
部材は、押出しおよび等温鍛造の一方または両方によってプリフォームから生成されることを特徴とする請求項２１記載の方法。
【請求項２６】
部材が生成された後で、部材を熱処理する前に、部材は、近ガンマ微細構造を有することを特徴とする請求項２１記載の方法。
【請求項２７】
内部に所定の微細構造を生成するように部材を熱処理することは、約１３５４℃において、約４時間、部材を熱処理することを含むことを特徴とする請求項２１記載の方法。
【請求項２８】
所定の微細構造は、層状微細構造であることを特徴とする請求項２７記載の方法。
【請求項２９】
熱処理された部材を熱間静水圧圧縮成形することは、約１２３２℃および約２５ｋｓｉにおいて、約１０時間、実行されることを特徴とする請求項２１記載の方法。
【請求項３０】
熱処理されかつ熱間静水圧圧縮成形された部材の微細構造は、熱間静水圧圧縮成形される前の熱処理された部材内に存在していた層状微細構造に実質的に類似する層状微細構造から成ることを特徴とする請求項２１記載の方法。
【請求項３１】
熱処理されかつ熱間静水圧圧縮成形された部材は、熱間静水圧圧縮成形される前の熱処理された部材より小さい小孔を有することを特徴とする請求項２１記載の方法。
【請求項３２】
熱処理されかつ熱間静水圧圧縮成形された部材内のどのような小孔も、約０．００５インチ（１２７μｍ）未満であることを特徴とする請求項２１記載の方法。
【請求項３３】
熱処理されかつ熱間静水圧圧縮成形された部材をその最終寸法まで機械加工することをさらに含むことを特徴とする請求項２１記載の方法。
【請求項３４】
部材は、ガスタービンエンジン部材を含むことを特徴とする請求項２１記載の方法。
【請求項３５】
ガスタービンエンジン部材は、圧縮機ディスク、圧縮機ブレード、低圧タービンブレード、および接線搭載噴射器のうちの少なくとも一つを含むことを特徴とする請求項３４記載の方法。
【請求項３６】
請求項１記載の方法により形成されたことを特徴とする部材。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は一般に粉末冶金技術により作成された部材に関する。より詳細には本発明は、そのような部材の内部のどのよう小孔も除去、あるいは少なくとも最小化または収縮させるように、熱処理後、そのような部材を熱間静水圧圧縮成形することに関する。
【０００２】
（連邦政府後援の研究または開発に関する陳述）
米国政府は、米国空軍との契約番号Ｆ３３６１５−０１−Ｃ−２１８１に従い本発明に一定の権利を有し得る。
【背景技術】
【０００３】
高性能ガスタービンエンジンの効率は、作動温度の上昇とともに上昇する。従って、そのようなエンジンの燃料および排気ガス温度を上昇させる大きな動機が存在する。しかしながら、作動温度の上昇が望ましいとはいえ、エンジンの推力対重量比（ｔｈｒｕｓｔ−ｔｏ−ｗｅｉｇｈｔ  ｒａｔｉｏ）を、特に航空宇宙用途では増加させるように、回転部材の重量をできる限り多く低減する大きな動機も存在する。従って、既存の部材より軽量な部材を有することが望まれている。
【０００４】
二相ガンマＴｉＡｌ基金属間合金は、高温の航空宇宙および自動車用途のための有力な材料として、特にガスタービンエンジン内の従来のニッケルおよびチタン合金の可能な代替品として、かなりの注目を受けてきた。そのような合金は、従来の高温チタン合金に比較して、向上した高温機械特性および向上した耐酸化性を示す。さらに、そのような合金は、高温での良好なクリープ抵抗性および強度を有しており、従来のニッケルおよびチタン合金より低い密度を有する。そのような合金は、より高い作動温度によって、増加した効率が達成できるであろう、ブレード、ベーン、ディスク、その他などといった、軽量なガスタービンエンジン部材を作成するのに使用できるであろう。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
粉末冶金技術は、鋳造部材より高い均質性と、従来の鍛錬（ｗｒｏｕｇｈｔ）部材より高い強化物含有量とを有する部材を製造できる。従って、そのような部材を形成するのに粉末冶金技術を用いるのが好ましくなり得る。
【０００６】
しかしながら、そのような部材を製造するのに現在使用されている粉末冶金技術はしばしば、多くの用途にとって大きすぎかつ多すぎる小孔（ｐｏｒｏｓｉｔｙ）を内部に有する部材を生成する。従って、そのような部材を製造するための向上した粉末冶金技術を有するのが望ましいであろう。また、そのような部材内の小孔を最小化するか、あるいは許容可能なレベルまで内部の小孔を少なくとも低減する方法を有するのが望ましいであろう。さらに、さまざまな材料に有用な粉末冶金処理技術を有するのが望ましいであろう。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上で明らかにした欠点は、本発明の実施態様により克服され、本発明は、内部に許容可能なレベルの小孔を有する部材を製造するのに使用できる向上した粉末冶金処理技術に関する。これらの技術は、限定される訳ではないが、ガスタービンエンジン部材などといったさまざまな部材を生成するのに、さまざまな材料と共に使用できる。
【０００８】
本発明の実施態様は、部材と、そのような部材を形成する方法とを含み、方法は、粉末を用意し、粉末からプリフォームを生成し、プリフォームから部材を生成し、内部に所定の微細構造（ｍｉｃｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅ）を生成するように部材を熱処理し、内部のどのような小孔も低減するように、熱処理された部材を熱間静水圧圧縮成形（ｈｏｔ  ｉｓｏｓｔａｔｉｃ  ｐｒｅｓｓｉｎｇ）（ＨＩＰ）する、ことを含む。実施態様はさらに、熱処理されかつ熱間静水圧圧縮成形された部材をその最終寸法まで機械加工することを含み得る。熱処理されかつ熱間静水圧圧縮成形された部材内に残るどのような小孔も、一般に大きさが約０．００５インチ（１２７μｍ）未満である。本発明は、限定される訳ではないが、圧縮機ディスク、圧縮機ブレード、低圧タービンブレード、および接線搭載噴射器（ｔａｎｇｅｎｔｉａｌ  ｏｎ  ｂｏａｒｄ  ｉｎｊｅｃｔｏｒ）などといったガスタービンエンジン部材を生成するのに利用できる。
【０００９】
粉末からプリフォームを生成することは、プリフォームの密度を高めるとともに粉末の結合によって粉末を固める（ｃｏｎｓｏｌｉｄａｔｅ）のに十分な温度において粉末を熱間静水圧圧縮成形することを含み得る。実施態様において、この熱間静水圧圧縮成形は、約９２５〜１３２０℃および約１５〜４５ｋｓｉにおいて、約２〜１０時間、アルゴン雰囲気中で実行され得る。より詳細には、実施態様において、この熱間静水圧圧縮成形は、約１２６０℃および約２５ｋｓｉにおいて、約４時間、アルゴン雰囲気中で実行され得る。
【００１０】
部材は、押出しと等温鍛造（ｉｓｏｔｈｅｒｍａｌ  ｆｏｒｇｉｎｇ）の一方または両方、その他によるなどさまざまな仕方でプリフォームから生成できる。実施態様において、部材は、近ガンマ（ｎｅａｒ  ｇａｍｍａ）微細構造がプリフォーム内に存在するように、粉末のアルファトランザス（ｔｒａｎｓｕｓ）温度より下の温度において、プリフォームから生成できる。
【００１１】
部材を熱処理することは、部材内に所望の微細構造を生成するのに十分な時間および温度において実行される。実施態様において、この熱処理は、部材内に層状（ｌａｍｅｌｌａｒ）微細構造を生成するように、粉末のアルファトランザス温度より上の温度において、例えば、約９２５〜１３７０℃において、約２〜１０時間、実行され得る。より詳細には、実施態様において、この熱処理は、約１３５４℃において、約４時間、実行され得る。
【００１２】
熱処理後、部材は、実質的な結晶粒成長が部材内で生じるのを防止するように十分低い温度において、熱間静水圧圧縮成形される。実施態様において、この温度は、部材内の層状微細構造を保持することができ、約９２５〜１３２０℃および約１５〜４５ｋｓｉにおいて、約２〜１０時間、実行され得る。より詳細には、実施態様において、この熱間静水圧圧縮成形は、約１２３２℃および約２５ｋｓｉにおいて、約１０時間、実行され得る。この熱間静水圧圧縮成形工程の後、部材は、この工程の前の部材内に存在するより小かあるいはより小さい小孔を有することになる。
【００１３】
本発明に使用される粉末は、限定される訳ではないが、ガンマＴｉＡｌ（ｇａｍｍａ−ＴｉＡｌ）、ニッケルアルミニド（ａｌｕｍｉｎｉｄｅ）、鉄アルミニド、チタン合金、および超合金などといった任意の適切な材料から成ることができる。実施態様において、粉末は、約４４〜４８原子パーセントのアルミニウムと、約１〜２原子パーセントのニオブと、約１〜２原子パーセントのクロムと、約１〜２原子パーセントのモリブデンと、約０．１〜０．２原子パーセントのホウ素と、約０．１〜０．２原子パーセントの炭素と、残部の実質的なチタンと、から成ることができる。粉末は、約７０μｍの平均粒径を有し得る。
【００１４】
本発明のさらなる詳細は、以下の説明の過程で当業者には明らかになるであろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
本発明の実施態様は、同様の参照符号が図面全体を通して同様の部材を示している、さまざまな図を参照して以下に説明される。
【００１６】
本発明の理解を促進する目的で、図１〜図８に例示されるような本発明のいくつかの実施態様と、本発明を記載するのに使用される特定の用語とをここで参照する。ここで使用する用語は、限定ではなく説明の目的のためのものである。ここに開示する特定の構造上および機能上の詳細は、限定として解釈されるものではなく、本発明をさまざまに利用するのを当業者に教示するための単なる基礎として解釈する必要がある。説明した構造および方法における任意の変更または変形と、当業者には通常浮かぶであろうような、ここに例示した本発明の原理のさらなる適用とは、説明されかつ請求される本発明の精神および範囲内にあると考えられる。
【００１７】
本発明は、向上した粉末冶金処理された、内部にほとんどまたは全く小孔のない部材に関する。粉末冶金技術が、本発明の部材を作成するのに使用されるが、その理由は、このような技術が、固められた粉末内に、従って、それから製造される最終の押出しと鍛造の一方または両方がなされた部材内にも、微細構造上および化学的な均質性を与えるからである。本発明は、不溶解性気体（すなわち、アルゴンまたはヘリウム）中で粉末冶金により製造された急速に凝固した粉末から形成される材料であって、その固められかつ熱処理された形態において内部に熱的に誘発された小孔を有する任意の材料と共に利用できる。アルゴンまたはヘリウムガス中で粉末冶金によって製造された粉末から生成された材料は一般に、熱処理後に熱的に誘発された小孔を含有するが、その理由は、アルゴンおよびヘリウムは両方とも金属中に不溶解性であり、高温で熱処理されると、これらの気体は、移動性となり、材料中に細孔（ｐｏｒｅ）として（すなわち、熱的に誘発された小孔として）析出するからである。
【００１８】
本発明の実施態様は、図１に示す概略の粉末冶金技術１０を含む。まず、粉末が、用意１１され得る。次に、プリフォームが、粉末から生成１３され得る。その後、部材が、プリフォームから生成１５され得る。次に、部材は、内部に所望の微細構造を生成するように熱処理１７され得る。その後、部材は、熱処理中に生成された内部のどのような小孔も最小化するように、熱間静水圧圧縮成形１９され得る。その後、部材がまだその最終の所望の形状または形態でない場合は、部材は、その最終の所望の形状、形態、または寸法に、機械加工されるか別な方法で形成され得る。
【００１９】
本発明において使用される粉末１１は、限定される訳ではないが、ガスタービンエンジン部材、その他を作成するのに使用される、ガンマＴｉＡｌ粉末、ニッケルアルミニド粉末、鉄アルミニド粉末、チタン合金粉末、任意の他の超合金粉末などといった、任意の急速に凝固した、不溶解性ガスにより製造された粉末から成ることができる。実施態様においては、アルゴンガス噴霧されたガンマＴｉＡｌ粉末が、望ましいものとなり得るが、その理由は、それが、実質的に化学的な偏析（ｓｅｇｒｅｇａｔｉｏｎ）のない微細な結晶粒微細構造から成るからである。さらに、このようなガンマＴｉＡｌ部材は、多くのガスタービンエンジン部材に現在使用されている超合金部材の代わりに使用できる。ここでおよび全体を通して使用されるように、「ガンマチタンアルミニド」およびその派生物（すなわち、ガンマＴｉＡｌ、γ−ＴｉＡｌ、その他）は、二元チタン−アルミニウム状態図において約４４〜４８原子パーセントアルミニウム付近を略中心として見出される二相（γ＋α2）微細構造を形成することができるようなそれらの組成のことである。Ｘの合金添加物（ここで、Ｘは、限定される訳ではないが、クロム、ニオブ、モリブデン、ホウ素、炭素、その他のうちの少なくとも一つを含み得る）は、所定の適用のために合金の性質を変更することと改善することの一方または両方を行うように、本発明の実施態様に提供されることができる。
【００２０】
プリフォームは、例えば、熱間静水圧圧縮成形、熱間金型圧縮成形（ｈｏｔ  ｄｉｅ  ｃｏｍｐａｃｔｉｏｎ）、その他などといった任意の適切な仕方で粉末から形成１３され得る。実施態様において、粉末は、密封されて、プリフォームの密度を高めるとともに粉末の結合によって粉末を固めるのに十分な温度で熱間静水圧圧縮成形され得る。このような仕方で粉末を熱間静水圧圧縮成形することによって、粉末結晶粒は、金属的に結合することと互いに焼結することの一方または両方を行うことができる。ガンマＴｉＡｌの実施態様において、プリフォームは、熱間静水圧圧縮成形が粉末のアルファトランザス温度（Ｔα）より下で実施される場合は、近ガンマ微細構造を有するはずである。
【００２１】
一旦プリフォームが生成されると、部材は、例えば、鍛造、押出し、押出しとその後の鍛造との組み合わせその他のうちの少なくとも一つなどといった任意の適切な仕方で、プリフォームから生成１５され得る。いくつかの実施態様において、プリフォームは、ディスクなどといった所望の部材を生成するのに、等温鍛造され得る。ガンマＴｉＡｌの実施態様において、押出しと等温鍛造の一方または両方は通常、この材料についてのＴαより十分下の、Ｔｉ−Ａｌ状態図の（α＋γ）相域（ｐｈａｓｅ  ｆｉｅｌｄ）における温度において実行される。従って、ガンマＴｉＡｌ部材は、これらの部材が形成された後に、近ガンマ微細構造を有するはずである。他の実施態様（すなわち、ニッケルアルミニド、鉄アルミニド、他のチタン合金、および他の超合金）においては、押出しと等温鍛造の一方または両方は、約１０２３℃と同じくらい高いかそれより高い温度において実行され得る。
【００２２】
一旦部材が生成されると、部材は、内部に所望の微細構造を生成するように熱処理１７され得る。十分に層状の微細構造は、強くかつ割れ抵抗性であるので、それらは、多くの用途において望ましい。割れ抵抗性の層状微細構造は、部材合金のＴαより上の温度において部材を熱処理することによりガンマＴｉＡｌの部材内で達成できる。他の実施態様（すなわち、ニッケルアルミニド、鉄アルミニド、他のチタン合金、および他の超合金）においては、約１０００〜１２００℃の温度における約２〜４時間の熱処理が、部材内に所望の微細構造を生成するのに使用され得る。
【００２３】
このような高温熱処理はしばしば、部材内に空洞を置き去りにしており、この空洞は、例えば、超音波スキャン、Ｘ線投影法、連続切片作成、その他などといったさまざまな仕方で確認できる。実施態様において、そのような小孔は、粉末中に閉じ込められて熱処理中に空洞／細孔の形態で凝集するアルゴンまたは他の不溶解性の気体により生成される熱的に誘発された小孔であり得ると考えられる。これは、熱的に誘発された小孔として知られる望ましくない状態である。形成の機構にも拘わらず、この小孔は、多くの部材に対して許容できるよりかなり大きなものとなり得る。さらに、この小孔がどのように形成されたかに応じて、小孔は、結晶粒界に付随することがあり、結晶粒界は、割れ開始のための好ましい部位として機能することにより、最終部材の低サイクル疲労（ｌｏｗ  ｃｙｃｌｅ  ｆａｔｉｇｕｅ）特性を低減し得る。従って、粉末冶金技術が多くの部材を形成するのに満足して利用されるためには、この小孔は、除去するか、あるいは許容可能なレベルまで少なくとも低減する必要がある。
【００２４】
熱処理１７後に部材を熱間静水圧圧縮成形１９することは、内部の小孔を低減できるかあるいは許容可能なレベルまで内部の小孔を少なくとも低減できることが発見された。熱間静水圧圧縮成形は、塑性変形、クリープ、および拡散の組み合わせによって部材内の内部空隙および微小空洞（ｍｉｃｒｏｐｏｒｏｓｉｔｙ）を除去し、それによって、より高密度の部材を形成できる。この熱間静水圧圧縮成形工程は、内部の小孔の量または大きさを低減する以外は、微細構造に及ぼす影響は最小限とする必要がある。この熱間静水圧圧縮工程の間に生成する圧縮クリープひずみが、部材を所定の用途に対する使用に許容できるようにするのに十分に内部の小孔を治すのに十分であるかまたは十分でないか、を示すのに、簡単な計算を行うことができる。代替として、超音波検査が、部材内に残っているどのような小孔も許容可能であることを検証するのに利用され得る。
【００２５】
一旦部材が、熱処理され、熱間静水圧圧縮成形されると、部材は、その所望の最終の寸法に、必要があれば、機械加工されるか別な方法で形成され得る。ガンマＴｉＡｌ部材の十分に層状の微細構造は、この付加的な処理工程が部材合金のＴαより下の温度において実行される場合は、維持されるはずである。
【００２６】
本発明の粉末冶金処理技術は、例えば、ガスタービンエンジン部材（すなわち、圧縮機ディスク、圧縮機ブレード、低圧タービンブレード、接線搭載噴射器、その他）、または、高温における高い機械的負荷に晒され得る任意の他の部材などといったさまざまな部材を作成するのに使用できる。
【００２７】
（実施例）
例示的な非限定的なサンプルであるガンマＴｉＡｌディスクが、本発明を検証するのに作成され、評価された。このサンプルは、原子パーセントでＴｉ−４６Ａｌ−３．７（Ｎｂ，Ｃｒ，Ｍｏ）−０．４（Ｂ，Ｃ）の公称組成を有しかつ約７０μｍの平均粒径を有する、アルゴンガス噴霧されたガンマＴｉＡｌ粉末１１を用いて調製された。この粉末を密封し、約１２６０℃および約２５ｋｓｉにおいて、約４時間、アルゴン雰囲気中で、熱間静水圧圧縮成形することにより、プリフォームが生成された。一旦プリフォームが固められると、プリフォームは、（α＋γ）相域内で、約１１７７℃において約８５％低減（ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ）を用いて二段階操作で、ディスクへと等温鍛造１５された。この時点で、ディスクは、図２に示すように、近ガンマ微細構造を有していた。次いで、ディスクは、図３に示すように、約２５０μｍの平均層状結晶粒径を有する、γ−ＴｉＡｌ相とα2−Ｔｉ3Ａｌとの交互の小板（ｐｌａｔｅｌｅｔ）から成る十分に層状の微細構造を生成するように、約１３５４℃において、約４時間、真空下で熱処理１７された。一般に、二重（ｄｕｐｌｅｘ）微細構造を有するガンマＴｉＡｌは、より良好な伸びおよび強度特性を与えるが、一方、層状微細構造を有するガンマＴｉＡｌは、より良好なクリープ抵抗性、靭性、および割れ抵抗性を与える。超音波スキャンおよび連続切片作成は、図４に示すように、少量の空洞／細孔５０、５５がこの熱処理されたディスク内に存在することを示した。図５の（ａ）および（ｂ）に示すように、超音波スキャンは、この小孔５０、５５の存在を確認した。この小孔５０、５５は、それぞれ約０．０１３”および０．０１９”の直径を有していたが、ガスタービンエンジンに使用される回転圧縮機ディスクなどといった多くの部材に許容できるよりかなり大きいものであった。従って、この小孔５０、５５を除去する試みとしてさらなる処理が着手された。この事については、熱処理されたディスクは、内部の小孔５０、５５を最小化する試みとして、約１２３２℃および約２５ｋｓｉにおいて、約１０時間、アルゴン雰囲気中で、熱間静水圧圧縮成形１９された。図６、および図７の（ａ）および（ｂ）に示すように、超音波スキャンは、熱処理されたディスク内に先に存在していた小孔５０、５５が、熱間静水圧圧縮成形後に除去されることを確認した。さらに、図３および図８に見ることができるように、熱処理されたディスクの微細構造には、熱間静水圧圧縮成形前（図３）に比較して、熱間静水圧圧縮成形後（図８）に、実質的な変化は検出されなかった。
【００２８】
上述したように、本発明は、内部にほとんどまたは全く小孔のない部材を製造するための向上した粉末冶金技術を提供する。有利には、この技術は、高温において良好な機械的性質を有する部材を製造するために、さまざまな材料と共に使用できる。この技術は、高温において高い機械的負荷を受けるガスタービンエンジン部材およびその他の部材を作成するのに使用できる。多くの他の実施態様および利点は、当業者には明らかであろう。
【００２９】
本発明が満足させるさまざまな必要を果たす、本発明のさまざまな実施態様を説明した。これらの実施態様は、本発明のさまざまな実施態様の原理の単なる例示であることを理解する必要がある。本発明の多数の変形および適合は、本発明の精神および範囲から逸脱せずに当業者には明らかであろう。例えば、ガンマＴｉＡｌ粉末をここでは非限定の例示的な一実施態様において説明したとはいえ、本発明は、そのような粉末と共に使用するのに限定されない。本発明は、部材の熱処理中に部材内に熱的に誘発された小孔を生成する、任意の迅速に凝固した、不溶解性ガスにより製造された粉末と共に使用することができる。従って、本発明は、添付の請求項およびそれらの均等物の範囲に含まれる全ての適切な変形および変更を含むことが意図されている。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明の実施態様において、最小の小孔を有するかあるいは全く小孔のない部材を生成するのに使用され得る、例示的な粉末冶金処理技術を示す流れ図である。
【図２】本発明の実施態様において使用されるディスクの近ガンマ微細構造を示すＳＥＭ顕微鏡写真である。
【図３】図２のディスクが熱処理された後のその層状微細構造を示すＳＥＭ顕微鏡写真である。
【図４】二つの可視のきず（ｆｌａｗ）を示す、図３の熱処理されたディスクの部分を示す、超音波Ｃスキャン（Ｃ−ｓｃａｎ）である。
【図５】（ａ）、（ｂ）は、図４に図示されたきずの存在を確認する超音波Ａスキャン（Ａ−ｓｃａｎ）である。
【図６】図４および図５において特定されるきずの可視のしるしを全く示さない、熱処理されたディスクが熱間静水圧圧縮成形された後の、図３のディスクの同じ部分を示す、超音波Ｃスキャンである。
【図７】（ａ）、（ｂ）は、図４および図５において特定されるきずの削除を確認する超音波Ａスキャンである。
【図８】熱処理されたディスクが熱間静水圧圧縮成形された後に、図３のディスクの層状微細構造が維持されたことを示すＳＥＭ顕微鏡写真である。
【符号の説明】
【００３１】
５０、５５…小孔
【図１】
2006118038.tif 000003
【図５】
2006118038.tif 000004
【図７】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図６】
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【図８】
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