(57)【要約】  新規ベータ型（ｂｃｃ）チタン合金が開示される。新規合金は典型的に２．０〜６．０ｗｔ％のＡｌ、４．０〜１２．０ｗｔ％のＶ、及び１．０〜５．０ｗｔ％のＦｅを含み、残部がチタン、任意選択の付随元素、及び不可避な不純物である。新規合金は、従来のチタン合金と比較して特性の改善された組合せを実現し得る。【選択図】図２ｂ
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
チタン合金であって、
２．０〜６．０ｗｔ％のＡｌ、
４〜１２ｗｔ％のＶ、および、
１．０〜４．２５ｗｔ％のＦｅ、を含み、
残部がＴｉ、任意選択の付随元素、及び不可避な不純物である、チタン合金。
【請求項２】
前記チタン合金が、８５０℃を超えないベータ変態点を実現するのに十分な量の前記Ｔｉ、前記Ａｌ、前記Ｖ、および前記Ｆｅを含む、請求項１に記載のチタン合金。
【請求項３】
前記合金が少なくとも１．５ｗｔ％のＦｅを含む、請求項１または２のいずれかに記載のチタン合金。
【請求項４】
前記合金が少なくとも２．０ｗｔ％のＦｅを含む、請求項１〜３のいずれかに記載のチタン合金。
【請求項５】
前記合金が少なくとも２．２５ｗｔ％のＦｅを含む、請求項１〜４のいずれかに記載のチタン合金。
【請求項６】
前記合金が少なくとも２．５ｗｔ％のＦｅを含む、請求項１〜５のいずれかに記載のチタン合金。
【請求項７】
前記合金が４．７５ｗｔ％を超えないＦｅを含む、請求項１〜６のいずれかに記載のチタン合金。
【請求項８】
前記合金が４．５ｗｔ％を超えないＦｅを含む、請求項１〜７のいずれかに記載のチタン合金。
【請求項９】
前記合金が４．２５ｗｔ％を超えないＦｅを含む、請求項１〜８のいずれかに記載のチタン合金。
【請求項１０】
前記合金が４．０ｗｔ％を超えないＦｅを含む、請求項１〜９のいずれかに記載のチタン合金。
【請求項１１】
前記合金が３．７５ｗｔ％を超えないＦｅを含む、請求項１〜１０のいずれかに記載のチタン合金。
【請求項１２】
前記合金が３．５ｗｔ％を超えないＦｅを含む、請求項１〜１１のいずれかに記載のチタン合金。
【請求項１３】
前記合金が少なくとも２．２５ｗｔ％のＡｌを含む、請求項１〜１２のいずれかに記載のチタン合金。
【請求項１４】
前記合金が少なくとも２．５ｗｔ％のＡｌを含む、請求項１〜１３のいずれかに記載のチタン合金。
【請求項１５】
前記合金が少なくとも２．７５ｗｔ％のＡｌを含む、請求項１〜１４のいずれかに記載のチタン合金。
【請求項１６】
前記合金が少なくとも３．０ｗｔ％のＡｌを含む、請求項１〜１５のいずれかに記載のチタン合金。
【請求項１７】
前記合金が５．７５ｗｔ％を超えないＡｌを含む、請求項１〜１６のいずれかに記載のチタン合金。
【請求項１８】
前記合金が５．５ｗｔ％を超えないＡｌを含む、請求項１〜１７のいずれかに記載のチタン合金。
【請求項１９】
前記合金が５．２５ｗｔ％を超えないＡｌを含む、請求項１〜１８のいずれかに記載のチタン合金。
【請求項２０】
前記合金が５．０ｗｔ％を超えないＡｌを含む、請求項１〜１９のいずれかに記載のチタン合金。
【請求項２１】
前記合金が少なくとも５．０ｗｔ％のＶを含む、請求項１〜２０のいずれかに記載のチタン合金。
【請求項２２】
前記合金が少なくとも５．５ｗｔ％のＶを含む、請求項１〜２１のいずれかに記載のチタン合金。
【請求項２３】
前記合金が少なくとも６．０ｗｔ％のＶを含む、請求項１〜２２のいずれかに記載のチタン合金。
【請求項２４】
前記合金が少なくとも６．５ｗｔ％のＶを含む、請求項１〜２３のいずれかに記載のチタン合金。
【請求項２５】
前記合金が少なくとも７．０ｗｔ％のＶを含む、請求項１〜２４のいずれかに記載のチタン合金。
【請求項２６】
前記合金が少なくとも７．５ｗｔ％のＶを含む、請求項１〜２５のいずれかに記載のチタン合金。
【請求項２７】
前記合金が１１．０ｗｔ％を超えないＶを含む、請求項１〜２６のいずれかに記載のチタン合金。
【請求項２８】
前記合金が１０．０ｗｔ％を超えないＶを含む、請求項１〜２７のいずれかに記載のチタン合金。
【請求項２９】
前記合金が９．５ｗｔ％を超えないＶを含む、請求項１〜２８のいずれかに記載のチタン合金。
【請求項３０】
前記合金が９．０ｗｔ％を超えないＶを含む、請求項１〜２９のいずれかに記載のチタン合金。
【請求項３１】
前記合金が８．７５ｗｔ％を超えないＶを含む、請求項１〜３０のいずれかに記載のチタン合金。
【請求項３２】
前記合金が８．５ｗｔ％を超えないＶを含む、請求項１〜３１のいずれかに記載のチタン合金。
【請求項３３】
請求項１〜３２に記載のチタン合金のいずれかを含む、合金体。
【請求項３４】
インゴットの形態である、請求項３３に記載の合金体。
【請求項３５】
圧延品の形態である、請求項３３に記載の合金体。
【請求項３６】
押出し成形品の形態である、請求項３３に記載の合金体。
【請求項３７】
鍛造品の形態である、請求項３３に記載の合金体。
【請求項３８】
成形鋳造物の形態である、請求項３３に記載の合金体。
【請求項３９】
付加製造品の形態である、請求項３３に記載の合金体。
【請求項４０】
（ａ）付加製造装置において供給原料を使用することであって、前記供給原料が請求項１〜３２に記載のチタン合金のいずれかを含む、使用することと、
（ｂ）前記供給原料を使用して、前記付加製造装置において金属製品を作製することと、を含む、方法。
【請求項４１】
前記供給原料が粉末供給原料を含み、
（ａ）前記粉末供給原料の金属粉末を床に分散させること、及び／または前記粉末供給原料の金属粉末を基材に向かってもしくは基材上に吹き付けることと、
（ｂ）前記金属粉末の一部分をその液相線温度超に選択的に加熱し、それにより溶融池を形成することと、
（ｃ）前記溶融池を冷却し、それにより前記金属製品の一部分を形成することであって、前記冷却することが、少なくとも毎秒１００℃の冷却速度で冷却することを含む、形成することと、
（ｄ）工程（ａ）〜（ｃ）を前記金属製品が完成するまで繰り返すことと、を含む、請求項４０に記載の方法。
【請求項４２】
前記加熱することが、放射線源を用いて加熱することを含み、前記冷却速度が、少なくとも毎秒１０００℃である、請求項４１に記載の方法。
【請求項４３】
前記供給原料がワイヤー供給原料を含み、
（ａ）放射線源を使用して、前記ワイヤー供給原料をその液相線点超に加熱し、それにより溶融池を生成することであって、前記溶融池がＴｉ、Ａｌ、Ｖ、及びＦｅを含む、生成することと、
（ｂ）前記溶融池を少なくとも毎秒１０００℃の冷却速度で冷却することと、
（ｃ）工程（ａ）〜（ｂ）を前記金属製品が完成するまで繰り返すことと、を含む、請求項４０に記載の方法。
【請求項４４】
前記冷却速度が、少なくとも１つの析出相を形成するのに十分なものである、請求項４１〜４３のいずれかに記載の方法。
【請求項４５】
前記少なくとも１つの析出相が、Ｔｉ３Ａｌを含む、請求項４４に記載の方法。
【請求項４６】
前記金属製品は少なくとも０．５体積％の前記析出相を含む、請求項４４〜４５のいずれかに記載の方法。
【請求項４７】
前記付加製造装置が、バインダージェット装置を含む、請求項４０に記載の方法。
【請求項４８】
前記付加製造装置が、指向性エネルギー堆積装置である、請求項４０に記載の方法。
【請求項４９】
前記指向性エネルギー堆積装置が、電子ビーム装置またはプラズマアーク装置を含む、請求項４８に記載の方法。
【請求項５０】
前記金属製品を加工すること、を含む、請求項４０に記載の方法。
【請求項５１】
前記金属製品が、最終付加製造体であり、前記加工することが、前記最終付加製造体を加工することである、請求項５０に記載の方法。
【請求項５２】
前記作製する工程が、
前記供給原料を使用して、前記金属製品の一部分を第１に作製する工程と、
前記供給原料を使用して、前記金属製品の別の一部分を第２に作製する工程と、を含み、
前記加工することは、少なくとも前記第１に作製する工程または前記第２に作製する工程の後に行う、請求項５０に記載の方法。
【請求項５３】
前記加工することは、前記第１に作製する工程と前記第２に作製する工程の間に行う、請求項５２に記載の方法。
【請求項５４】
前記加工することが、熱間静水圧圧縮成形を含む、請求項５０〜５３のいずれかに記載の方法。
【請求項５５】
前記加工することが、圧延、鍛造、及び押出しのうちの１つ以上を含む、請求項５０〜５３のいずれかに記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【背景技術】
【０００１】
チタン合金は、その低い密度（鋼の密度の６０％）及び高い強度で知られている。加えて、チタン合金は良好な耐食特性を有することがある。純粋なチタンは、アルファ（ｈｃｐ）結晶構造を有する。
【発明の概要】
【０００２】
概して、本特許出願は、材料（「新規材料」）の固相線温度のすぐ下で体心立方（ｂｃｃ）固溶体構造の単相領域を有する、チタン、アルミニウム、バナジウム、及び鉄から作製される、新規ｂｃｃ（ベータ）材料（例えば、合金）に関する。当業者に公知のように、また図１に示すように、体心立方（ｂｃｃ）単位格子は、立方体の８個の角の各々における原子と、立方体の中心の１つの原子とを有する。角の原子の各々は別の立方体の角であるので、角の原子は８個の単位格子間で共有される。本明細書に記載されている独特の組成に起因して、新規材料は、その材料の固相線温度のすぐ下でｂｃｃ固溶体構造の単相領域を実現することができる。新規材料は、高い液相線点及び狭い平衡凍結範囲（例えば、凝固中のミクロ偏析を制限するため）も有することができ、これにより新規材料は、従来のインゴット加工、ならびに粉末冶金、成形鋳造、付加製造、及びこれらの組合せ（ハイブリッド加工）による作製に好適となる。
【０００３】
新規ｂｃｃ材料は、概して、２．０〜６．０ｗｔ％のＡｌ、４．０〜１２．０ｗｔ％のＶ、及び１．０〜５．０ｗｔ％のＦｅ、残部はチタン、任意選択の付随元素、及び不可避な不純物を含み、この材料はｂｃｃ結晶構造を実現するのに十分な量のチタン、アルミニウム、バナジウム、及び鉄を含む。合金において、低い温度で、固体状態の変態により、アルファ相（ｈｃｐ）の小片がいくつか存在し得る。以下の表は、有益な新規合金材料の非制限的な例をいくつか提供する。
【表１】
2019516861.tif 000003
【０００４】
本明細書で使用する場合、「合金化元素」は、アルミニウム、バナジウム、鉄、及びチタンの合金の元素、ならびに本明細書に定義される組成限度内を意味する。本明細書で使用する場合、「付随元素」は、合金に使用することができる、粒界改質剤、鋳造助剤、及び／または粒子構造制御材料などを含み、例えばシリコン、イットリウム、エルビウム、炭素、酸素及びホウ素などが挙げられる。一実施形態では、新規合金のベータ変態点は、８５０℃を超えない。一実施形態では、材料は高温でさらなる析出を誘発するのに十分な量で、１つ上の以下の付随元素を任意選択で含んでもよい：
・  Ｓｉ：１ｗｔ％まで
・  Ｙ：１ｗｔ％まで
・  Ｅｒ：１ｗｔ％まで
・  Ｃ：０．５ｗｔ％まで
・  Ｏ：０．５ｗｔ％まで
・  Ｂ：０．５ｗｔ％まで。
材料において、このような任意選択の追加の元素の量が、強化析出物の生成を誘発するのに十分であるべき一方で、このような任意選択の追加の元素の量はまた、第１相粒子を避けるために制限されるべきである。
【０００５】
新規材料は、狭い凍結範囲を有してもよく、それにより高温亀裂及び／またはミクロ偏析を制限（またはなくする）ことになる。実際、図２ａ及び以下の表１〜２に示すように、新規合金は、同時に存在する液体及び固体とともに不変の温度を有する、ほぼ純金属のように凝固し得る。
【０００６】
以下の表２〜３は、新規合金の一実施形態のために、液相線温度、固相線温度、平衡凍結範囲、非平衡凍結範囲、ベータ変態点、ソルバス温度、析出相及び密度の非制限例をいくつか提供する。
【表２】
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【表３】
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【０００７】
本明細書に記載される新規合金は、平衡状態、すなわち液相線と固相線との間の温度範囲、及び非平衡状態、すなわち液相線と予測される凝固経路のための最終共晶変態点との間の温度範囲、の両方において、狭い凍結範囲を有する。平衡凍結範囲は、インベストメント鋳造、単結晶育成、または大型インゴット鋳造などの、低速凝固プロセスを表すことができる。非平衡状態は、金属鋳型における薄肉鋳造及び付加製造などを含む、適度に速い冷却速度を伴うプロセスを表すことができる。従来の合金に比較して、発明された合金は、より高いベータ変態点を有し、それは高温での適用のための、この合金のｈｃｐ（α）相のより高い熱安定性を示す。
【０００８】
上記のように、新規チタン合金は、概して１．０〜５．０ｗｔ％のＦｅを含む。図２ｂは、Ｔｉ−４Ａｌ−８Ｖ−ＸＦｅ合金の凍結範囲に対する鉄含有量の効果を示す。合金は、特にＦｅが約３ｗｔ％で、狭い凍結範囲を有する。平衡凍結範囲は、Ｆｅが約１〜５ｗｔ％でおよそ５℃よりも狭い。固体状態のＴｉ−４Ａｌ−８Ｖ−ＸＦｅ合金の平衡相領域における鉄含有量の効果を図２ｃに示す。それは、Ｆｅが増加するのに伴って増加する、ベータ（β）及びＴｉ３Ａｌ（α２）相の安定性を示す。増加したベータ安定性は、高温での合金の強度を劣化させ、増加したＴｉ３Ａｌは合金の延性を低減させ得る。一実施形態では、合金は少なくとも１．５ｗｔ％のＦｅを含む。別の実施形態では、合金は少なくとも２．０ｗｔ％のＦｅを含む。さらに別の実施形態では、合金は少なくとも２．２５ｗｔ％のＦｅを含む。別の実施形態では、合金は少なくとも２．５ｗｔ％のＦｅを含む。一実施形態では、合金は４．７５ｗｔ％を超えないＦｅを含む。別の実施形態では、合金は４．５ｗｔ％を超えないＦｅを含む。さらに別の実施形態では、合金は４．２５ｗｔ％を超えないＦｅを含む。別の実施形態では、合金は４．０ｗｔ％を超えないＦｅを含む。さらに別の実施形態では、合金は３．７５ｗｔ％を超えないＦｅを含む。別の実施形態では、合金は３．５ｗｔ％を超えないＦｅを含む。一実施形態では、合金は１．０〜４．２５ｗｔ％のＦｅを含む。別の実施形態では、合金は１．５〜４．０ｗｔ％のＦｅを含む。さらに別の実施形態では、合金は２．０〜４．０ｗｔ％のＦｅを含む。別の実施形態では、合金は２．２５〜３．７５ｗｔ％のＦｅを含む。さらに別の実施形態では、合金は２．５〜３．５ｗｔ％のＦｅを含む。
【０００９】
上記のように、新規チタン合金は、概して２．０〜６．０ｗｔ％のＡｌを含む。Ｔｉ−８Ｖ−３Ｆｅ−ＸＡｌ合金の平衡凍結範囲に対するアルミニウム含有量の効果は、図２ｄに与えられる。これは、Ａｌが約４ｗｔ％での最小凍結範囲を示す。凍結範囲は、Ａｌが約２〜６ｗｔ％でおよそ５℃よりも狭い。図２ｅは、固体状態のＴｉ−８Ｖ−３Ｆｅ−ＸＡｌ合金の平衡相領域におけるアルミニウム含有量の効果を示す。図２ｅに示すように、ｈｃｐ（α）及びＴｉ３Ａｌ（α２）の両方は、合金においてアルミニウム含有量が増加するとともに安定する。前述のとおり、ｈｃｐ（α）は、高温での強度を増加させるが、Ｔｉ３Ａｌ（α２）は合金の延性を低下させ得る。一実施形態では、合金は少なくとも２．０ｗｔ％のＡｌを含む。別の実施形態では、合金は少なくとも２．２５ｗｔ％のＡｌを含む。さらに別の実施形態では、合金は少なくとも２．５ｗｔ％のＡｌを含む。別の実施形態では、合金は少なくとも２．７５ｗｔ％のＡｌを含む。さらに別の実施形態では、合金は少なくとも３．０ｗｔ％のＡｌを含む。一実施形態では、合金は６．０ｗｔ％を超えないＡｌを含む。別の実施形態では、合金は５．７５ｗｔ％を超えないＡｌを含む。さらに別の実施形態では、合金は５．５ｗｔ％を超えないＡｌを含む。別の実施形態では、合金は５．２５ｗｔ％を超えないＡｌを含む。さらに別の実施形態では、合金は５．０ｗｔ％を超えないＡｌを含む。一実施形態では、合金は２．２５〜５．７５ｗｔ％のＡｌを含む。別の実施形態では、合金は２．２５〜５．５ｗｔ％のＡｌを含む。さらに別の実施形態では、合金は２．５〜５．２５ｗｔ％のＡｌを含む。別の実施形態では、合金は２．７５〜５．２５ｗｔ％のＡｌを含む。別の実施形態では、合金は３．０〜５．０ｗｔ％のＡｌを含む。
【００１０】
上記のように、新規チタン合金は、概して４．０〜１２．０ｗｔ％のＶを含む。Ｔｉ−４Ａｌ−３Ｆｅ−ＸＶ合金の平衡凍結範囲に対するバナジウム含有量の効果は、図２ｆに与えられる。図２ｇは、固体状態のＴｉ−４Ａｌ−３Ｆｅ−ＸＶ合金の平衡相領域におけるバナジウム含有量の効果を示す。図２ｇに示すように、ベータ（β）は、合金においてバナジウム含有量が増加するとともに安定する。前述のように、ベータ（β）は、特に高温で、合金の強度を低下させ得る。一実施形態では、合金は少なくとも５．０ｗｔ％のＶを含む。別の実施形態では、合金は少なくとも５．５ｗｔ％のＶを含む。さらに別の実施形態では、合金は少なくとも６．０ｗｔ％のＶを含む。別の実施形態では、合金は少なくとも６．５ｗｔ％のＶを含む。さらに別の実施形態では、合金は少なくとも７．５ｗｔ％のＶを含む。一実施形態では、合金は１２．０ｗｔ％を超えないＶを含む。別の実施形態では、合金は１１．０ｗｔ％を超えないＶを含む。さらに別の実施形態では、合金は１０．０ｗｔ％を超えないＶを含む。別の実施形態では、合金は９．５ｗｔ％を超えないＶを含む。さらに別の実施形態では、合金は９．０ｗｔ％を超えないＶを含む。別の実施形態では、合金は８．７５ｗｔ％を超えないＶを含む。さらに別の実施形態では、合金は８．５ｗｔ％を超えないＶを含む。一実施形態では、合金は５．０〜１１．０ｗｔ％のＶを含む。別の実施形態では、合金は５．０〜１０．０ｗｔ％のＶを含む。さらに別の実施形態では、合金は５．５〜９．５ｗｔ％のＶを含む。別の実施形態では、合金は６．０〜９．０ｗｔ％のＶを含む。さらに別の実施形態では、合金は６．５〜８．７５ｗｔ％のＶを含む。さらに別の実施形態では、合金は７．０〜８．７５ｗｔ％のＶを含む。別の実施形態では、合金は７．５〜８．５ｗｔ％のＶを含む。
【００１１】
一実施形態では、新規ｂｃｃ材料は、２．０〜６．０ｗｔ％のＡｌ、６．０〜８．７５ｗｔ％のＶ、及び１．０〜４．２５ｗｔ％のＦｅ、残部はチタン及び不可避な不純物を含み、この材料はｂｃｃ結晶構造を実現するのに十分な量のチタン、アルミニウム、バナジウム、及び鉄を含む。
【００１２】
１つのアプローチにおいて、またこれより図３を参照すると、新規材料を作製する方法は、Ｔｉ、Ａｌ、Ｖ、及びＦｅを含み且つ上記の組成の範囲内の混合物を、混合物の液相線温度超に加熱して、それにより液体を形成する工程（１００）と、混合物を液相線温度超から固相線温度未満まで冷却する工程（２００）であって、冷却により、混合物はｂｃｃ（体心立方）固溶体構造（ミクロ偏析により他の相を含む可能性がある）を有する固体生成物を形成し、混合物が、ｂｃｃ固溶体構造を実現するのに十分な量のＴｉ、Ａｌ、Ｖ、及びＦｅを含む、冷却する工程と、固体生成物を混合物の析出相のソルバス温度未満に冷却して、これにより固体生成物のｂｃｃ固溶体構造内に１つ以上の析出相を形成する工程（３００）であって、混合物が、ｂｃｃ固溶体構造内に析出相を実現するのに十分な量のＴｉ、Ａｌ、Ｖ、及びＦｅを含む、冷却する工程とを含む。一実施形態では、ｂｃｃ固溶体は、液体から形成する第１の相である。
【００１３】
一実施形態では、材料の制御された冷却を使用して、適切な最終製品の実現を円滑化する。例えば、方法は、混合物を周囲温度に冷却する工程（４００）を含んでもよく、方法は、工程（４００）の終了時に、すなわち周囲温度に達したときに亀裂のないインゴットが実現されるように、少なくとも冷却する工程（３００）及び（４００）中に冷却速度を制御することを含んでもよい。制御された冷却は、例えば適切な水冷式鋳型を使用して達成されることができる。
【００１４】
本明細書で使用する場合、「インゴット」とは、任意の形状の鋳造製品を意味する。用語「インゴット」はビレットを含む。本明細書で使用する場合、「亀裂のないインゴット」とは、二次加工インゴットとして使用することができるように十分に亀裂がないインゴットを意味する。本明細書で使用する場合、「二次加工インゴット」とは、最終製品への次の加工に好適なインゴットを意味する。次の加工は、例えば、圧延、鍛造、押出しのうちのいずれかによる熱間加工及び／または冷間加工、ならびに圧縮及び／または伸ばしによる応力除去を含んでもよい。
【００１５】
一実施形態では、亀裂のない製品、例えば亀裂のないインゴットを必要に応じて加工して、材料から最終展伸製品を得ることができる。例えば、またこれより図３〜図４を参照すると、上記の図３の工程（１００）〜（４００）は、結果として上記の亀裂のないインゴットをもたらす、図４に示す鋳造する工程（１０）とみなすことができる。他の実施形態においては、亀裂のない製品は、例えば成形鋳造、付加製造、または粉末冶金によって作製される亀裂のない予備形成物としてもよい。いずれの場合においても、亀裂のない製品をさらに加工して、任意選択で１つ以上の析出相を含むｂｃｃ固溶体構造を有する展伸最終製品を得ることができる。このさらなる加工は、以下に記載する溶解する工程（２０）及び加工する工程（３０）の任意の組合せを必要に応じて含んで、最終製品形成物を得ることができる。最終製品形成物が実現したら、材料を析出硬化（４０）させて、強化析出物を生じさせることができる。最終製品形成物は、例えば圧延製品、押出し製品、または鍛造製品としてもよい。
【００１６】
引き続き図４を参照すると、鋳造する工程（１０）の結果として、インゴットはいくつかの第２の相の粒子を含んでもよい。したがって、方法は、１つ以上の溶解する工程（２０）を含んでもよく、この工程では、インゴット、中間製品形成物、及び／または最終製品形成物を、該当する析出物のソルバス温度超、但し材料の固相線温度未満に加熱し、それにより第２の相の粒子の一部または全てを溶解する。溶解する工程（２０）は、該当する第２の相の粒子を溶解するのに十分な時間、材料を浸漬することを含んでもよい。浸漬後、次の加工のために材料を周囲温度に冷却してもよい。あるいは、浸漬後、加工する工程（３０）によってすぐに熱間加工してもよい。
【００１７】
加工する工程（３０）では、概して、インゴット及び／または中間製品形成物を熱間加工すること及び／または冷間加工することを行う。熱間加工すること及び／または冷間加工することは、例えば材料の圧延、押出し、または鍛造を含んでもよい。加工すること（３０）は、任意の溶解する工程（２０）の前及び／または後に行ってもよい。例えば、溶解する工程（２０）の終了後、材料を周囲温度に冷却し、次いで熱間加工に適切な温度に再加熱してもよい。あるいは、材料を周囲温度付近で冷間加工してもよい。一部の実施形態では、材料を熱間加工し、周囲温度に冷却し、次いで冷間加工してもよい。さらに他の実施形態では、溶解する工程（２０）の浸漬の後に熱間加工を開始してもよく、そうすれば熱間加工のために製品を再加熱する必要がなくなる。
【００１８】
加工する工程（３０）は、第２の相の粒子の析出をもたらすことがある。これに関して、加工後の溶解する工程（２０）を任意の数、必要に応じて用いて、加工する工程（３０）に起因して形成した可能性のある第２の相の粒子の一部または全てを溶解することができる。
【００１９】
任意の適切な溶解する工程（２０）及び加工する工程（３０）の後、最終製品形成物は析出硬化（４０）させてもよい。析出硬化させること（４０）は、最終製品形成物を、加工に起因して析出した少なくとも一部の第２の相の粒子を溶解するのに十分な時間、該当するソルバス温度超に加熱することと、次いで最終製品形成物を、該当するソルバス温度未満に急冷し、それにより析出物粒子を形成することとを含んでもよい。析出硬化させること（４０）は、強化析出物を形成するのに十分な時間、製品を目標温度で維持することと、次いで製品を周囲温度に冷却して、それにより強化析出物を有する最終熱処理製品を実現することとをさらに含むことになる。一実施形態では、最終熱処理製品は、０．５体積％以上の強化析出物を含む。強化析出物は、ｂｃｃ固溶体構造のマトリックス内に好ましくは位置し、それにより、転位との相互作用によって製品に強度を与える。
【００２０】
新規材料の構造及び組成に起因して、新規材料は、特性の改善された組合せ、例えば、特に密度、延性、強度、及び破壊靱性のうちの少なくとも２つの改善された組合せを実現することができる。したがって、新規材料は、例えば低温用途（例えば、自動車部品または航空宇宙用部品などの低温車両用途）などの様々な用途が見出される。
【００２１】
上記の新規材料は、成形鋳造製品または予備形成物の作製にも使用することができる。成形鋳造製品は、鋳造プロセス後に最終のまたはほぼ最終の製品形成物を得ることができる製品である。新規材料は、任意の所望の形状に成形鋳造してもよい。一実施形態では、新規材料は、自動車部品または航空宇宙用部品に成形鋳造する（例えば、エンジン部品に成形鋳造する）。鋳造後、成形鋳造製品を、上記の任意の適切な溶解する工程（２０）または析出硬化する工程（４０）に付してもよい。一実施形態では、成形鋳造製品は、Ｔｉ、Ａｌ、Ｖ、及びＦｅから本質的になり、上記の組成の範囲内である。一実施形態では、成形鋳造製品は、０．５体積％以上の強化析出物を含む。
【００２２】
本特許出願は、概して、上に挙げた析出相のうちの１つ以上を有するｂｃｃマトリックス合金材料に関して記載してきたが、他の硬化相を新規ｂｃｃマトリックス合金材料に適用可能とすることもでき、そのような硬化相（整合または非整合）は全て本明細書に記載するｂｃｃ合金材料での有用性を見出すことができることを理解するべきである。
【００２３】
＜新規材料の付加製造＞
上記の新規材料を付加製造によって製造することも可能である。本明細書で使用する場合、「付加製造」とは、ＡＳＴＭ  Ｆ２７９２−１２ａ、タイトル「Ｓｔａｎｄａｒｄ  Ｔｅｒｍｉｎｏｌｏｇｙ  ｆｏｒ  Ａｄｄｉｔｉｖｅｌｙ  Ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ」において規定されているように、「除去製造法とは反対である、材料を接合して３Ｄモデルデータから（通常は積層して）物体を作製するプロセス」を意味する。新規材料は、このＡＳＴＭ規格に記載されている任意の適切な付加製造技術、例えば、特にバインダージェット、指向性エネルギー堆積、材料押出し、材料ジェット、粉末床溶融結合、またはシート積層によって製造してもよい。
【００２４】
一実施形態では、付加製造プロセスは、１種以上の粉末の連続した層を堆積することと、次いで粉末を選択的に溶融及び／または焼結して、層ごとに、付加製造体（製品）を作製することとを含む。一実施形態では、付加製造プロセスは、特に選択的レーザー焼結（ＳＬＳ）、選択的レーザー溶融（ＳＬＭ）、及び電子ビーム溶融（ＥＢＭ）のうちの１つ以上を使用する。一実施形態では、付加製造プロセスで、ＥＯＳ  ＧｍｂＨ（Ｒｏｂｅｒｔ−Ｓｔｉｒｌｉｎｇ−Ｒｉｎｇ  １，８２１５２  Ｋｒａｉｌｌｉｎｇ／Ｍｕｎｉｃｈ，ドイツ）から入手可能なＥＯＳＩＮＴ  Ｍ  ２８０直接金属レーザー焼結（ＤＭＬＳ）付加製造システムまたは同等のシステムを使用する。
【００２５】
供給原料の一例として、合金化元素及び任意選択の付随元素を含み（またはそれらから本質的になり）且つ上記の組成の範囲内である粉末またはワイヤーを付加製造装置において使用して、任意選択により析出相を有するｂｃｃ固溶体構造物を含む付加製造体を作製してもよい。一部の実施形態では、付加製造体は、亀裂のない予備形成物である。粉末を、材料の液相線温度超に選択的に加熱して、それにより、合金化元素及び任意選択の付随元素を有する溶融池を形成し、その後溶融池を急速固化させてもよい。
【００２６】
上記のように、付加製造を使用して、例えば金属粉末床により、層ごとに、金属製品（例えば、合金製品）を作製してもよい。一実施形態では、金属粉末床を使用して製品（例えば、要求に合った合金製品）を作製する。本明細書で使用する場合、「金属粉末床」及び同等のものは、金属粉末を含む床を意味する。付加製造中、同じでも異なってもよい組成の粒子を溶融し（例えば、急速溶融し）、次いで（例えば、均質混合せずに）固化させてもよい。したがって、均質または不均質の微細構造を有する製品を作製してもよい。付加製造体を作製する方法の一実施形態は、（ａ）合金化元素及び任意選択の付随元素を含む粉末を分散させること、（ｂ）粉末の一部分を、形成する特定の物体の液相線温度を超える温度に（例えば、レーザーにより）選択的に加熱すること、（ｃ）合金化元素及び任意選択の付随元素を有する溶融池を形成すること、及び（ｄ）溶融池を少なくとも毎秒１０００℃の冷却速度で冷却することを含んでもよい。一実施形態では、冷却速度は少なくとも毎秒１０，０００℃である。別の実施形態では、冷却速度は少なくとも毎秒１００，０００℃である。別の実施形態では、冷却速度は少なくとも毎秒１，０００，０００℃である。工程（ａ）〜（ｄ）は、物体が完成するまで、すなわち最終付加製造体が形成／完成するまで、必要であれば繰り返してもよい。任意選択で析出相を有するｂｃｃ固溶体構造物を含む最終付加製造体は、複合形状のものとしても、単純形状（例えば、シートまたは板の形態）のものとしてもよい。作製後または作製中、（例えば、圧延、押出し、鍛造、伸ばし、圧縮のうちの１つ以上によって）付加製造品を変形させてもよい。
【００２７】
新規材料の付加製造に使用する粉末は、新規材料の材料（例えば、インゴットまたは溶融物）を噴霧して、使用する付加製造プロセスに対し適切な寸法の粉末にすることによって作製してもよい。本明細書で使用する場合、「粉末」とは、複数の粒子を含む材料を意味する。粉末を粉末床で使用して、要求に合った合金製品を付加製造により作製してもよい。一実施形態では、付加製造プロセスを通して全体的に同じ粉末を使用して、金属製品を作製する。例えば、要求に合った最終金属製品は、付加製造プロセス中、全体的に同じ金属粉末を使用することによって作製した単一区域／マトリックスを含んでもよい。あるいは、要求に合った最終金属製品は、別々に作製した異なる区域を少なくとも２つ含んでもよい。一実施形態では、異なる金属粉末床の種類を使用して、金属製品を作製してもよい。例えば、第１の金属粉末床は、第１の金属粉末を含んでもよく、第２の金属粉末床は、第１の金属粉末とは異なる第２の金属粉末を含んでもよい。第１の金属粉末床を使用して、合金製品の第１の層または部分を作製してもよく、第２の金属粉末床を使用して、合金製品の第２の層または部分を作製してもよい。本明細書で使用する場合、「粒子」とは、粉末床の粉末で使用するのに好適なサイズ（例えば、５ミクロン〜１００ミクロンのサイズ）を有する物質の微小断片を意味する。粒子は、例えば噴霧によって作製してもよい。
【００２８】
付加製造体は、上記の任意の適切な溶解する工程（２０）、加工する工程（３０）、及び／または析出硬化する工程（４０）に付してもよい。使用する場合、溶解する工程（２０）及び／または加工する工程（３０）は、付加製造体の中間形成物で行ってもよく、及び／または付加製造体の最終形成物で行ってもよい。使用する場合、析出硬化する工程（４０）は、概して、付加製造体の最終形成物に対して行う。一実施形態では、付加製造体は、例えば任意選択で内部に０．５体積％以上の析出相が存在する、上記のいずれかの材料組成物など、合金化元素並びに任意選択の付随元素及び不純物から本質的になる。
【００２９】
別の実施形態においては、新規材料は、次の加工用の予備形成物である。予備形成物は、インゴット、成形鋳造物、付加製造品、または粉末冶金製品でもよい。一実施形態では、予備形成物は、最終製品の所望の最終形状に近い形状のものであるが、予備形成物は、次に加工して最終製品の形状を得ることを考慮するように設計される。したがって、予備形成物は、例えば鍛造、圧延、または押出しによって加工して（３０）、中間製品または最終製品を作製してもよく、その中間製品または最終製品を、上記の任意のさらなる適切な溶解する工程（２０）、加工する工程（３０）、及び／または析出硬化する工程（４０）に付して、最終製品を得てもよい。一実施形態では、加工することは、熱間静水圧圧縮成形（ヒッピング（ｈｉｐｐｉｎｇ））して一部分を圧縮することを含む。一実施形態では、合金予備形成物は圧縮してもよく、多孔性を減少させてもよい。一実施形態では、ヒッピング温度は、合金予備形成物の融解開始点未満で維持する。一実施形態では、予備形成物は、ニアネットシェイプ製品であってもよい。
【００３０】
１つのアプローチでは、電子ビーム（ＥＢ）またはプラズマアーク技術を利用して、付加製造体の少なくとも一部分を作製する。電子ビーム技術は、レーザー付加製造技術によって直ちに作製されるものよりも大きな部分の作製を容易にすることができる。一実施形態においては、方法は、直径の小さいワイヤー（例えば、直径≦２．５４ｍｍ）を、電子ビーム銃のワイヤー供給部分に供給することを含む。ワイヤーは上記の組成のものとしてもよい。電子ビーム（ＥＢ）は、形成する物体の液相線温度超にワイヤーを加熱し、その後、溶融池を急速固化（例えば、少なくとも毎秒１００℃にて）させて、堆積材料を形成する。ワイヤーは、従来のインゴットプロセスによって、または粉末固化プロセスによって、作製し得る。これらの工程は、最終製品が作製されるまで、必要であれば繰り返してもよい。プラズマアークワイヤー供給は、本明細書に開示する合金で同様に使用してもよい。一実施形態では、例示していないが、電子ビーム（ＥＢ）またはプラズマアーク付加製造装置は、複数の異なるワイヤーを、対応する複数の異なる放射線源と共に使用してもよく、ワイヤー及び放射線源の各々は、合金化元素及び任意選択の付随元素を有する金属マトリックスを有する製品をもたらすように、必要に応じて供給し作動させる。
【００３１】
別のアプローチでは、方法は、（ａ）１種以上の金属粉末を、構築基材に向かってまたは構築基材上に選択的に吹き付けることと、（ｂ）金属粉末及び任意選択で構築基材を、放射線源により、形成する製品の液相線温度超に加熱して、それにより溶融池を形成することと、（ｃ）溶融池を冷却し、それにより金属製品の固体部分を形成することとを含んでもよく、冷却することは、少なくとも毎秒１００℃の冷却速度で冷却することを含む。一実施形態では、冷却速度は少なくとも毎秒１０００℃である。別の実施形態では、冷却速度は少なくとも毎秒１０，０００℃である。冷却する工程（ｃ）は、放射線源を溶融池から遠くに移動させることによって、及び／または溶融池を有する構築基材を放射線源から遠くに移動させることによって、行ってもよい。工程（ａ）〜（ｃ）は、金属製品が完成するまで、必要であれば繰り返してもよい。吹き付ける工程（ａ）は、１つ以上のノズルによって行ってもよく、金属粉末の組成は、合金化元素及び任意選択の付随元素を有する金属マトリックスを有する要求に合った最終金属製品をもたらすように、必要に応じて様々であってもよい。加熱されている金属粉末の組成は、どの時点においても、異なるノズルにおいて異なる粉末を使用することにより、及び／またはいずれか１つのノズルに供給している粉末の組成をリアルタイムで変化させることにより、リアルタイムで変化させることができる。ワークピースは、任意の好適な基材とすることができる。一実施形態では、構築基材は、それ自体が金属製品（例えば、合金製品）である。
【００３２】
上記のように、溶接を使用して金属製品を作製してもよい（例えば、合金製品を作製してもよい）。一実施形態では、製品は、異なる組成の複数の金属成分の形態の前駆体材料に施す溶融操作によって作製する。前駆体材料は、同時の溶融及び混合を可能にするように、互いに対して並列で与えられてもよい。一例では、溶融は、アーク溶接中に行う。別の例では、溶融は、付加製造中にレーザーまたは電子ビームによって行ってもよい。溶融操作により、複数の金属成分が溶融状態で混合され、例えば合金の形態で金属製品を形成する。前駆体材料は、複数の物理的に分離した形成物、例えば、異なる組成の金属もしくは合金の複数の細長いストランドもしくは繊維、または、第１の組成の細長いストランドもしくはチューブ、及び例えば１つ以上のクラッド層を有するチューブもしくはストランド内に含まれた、隣接する第２の組成の粉末の形態でもたらされもよい。前駆体材料は、構造物、例えば複数のストランドもしくは繊維を有する捻れたもしくは編まれたケーブルもしくはワイヤー、または外殻とその内腔に含有されている粉末とを有するチューブに形成してもよい。次いで構造物は、その一部分、例えば先端を、例えばそれを溶接電極としてまたは付加製造用の供給原料として使用することによって、溶融操作に付すように取り扱ってもよい。そのように使用する場合、構造物及びその成分の前駆体材料を、例えば連続または不連続プロセスにおいて、溶融して、付加製造用に堆積した材料の溶接ビードもしくは線もしくはドットを形成してもよい。
【００３３】
一実施形態では、金属製品は、溶接体、または材料の間に挟まれ接合された充填材、または例えば同じもしくは異なる材料の２つの物体の溶接部の材料、または充填材が少なくとも部分的に充填している開口を有する単一の材料の物体である。別の実施形態では、充填材は、溶接された材料に対して組成を変化させる移行域を示し、得られる組合せは合金製品としてみなし得る。
【００３４】
＜ｂｃｃ固溶体構造物から本質的になる新規材料＞
上記の開示では、概して、析出相を有する新規ｂｃｃ材料をどのように作製するかについて記載しているが、ｂｃｃ固溶体構造物から本質的になる材料を作製することも可能である。例えば、上記のようにインゴット、展伸体、成形鋳造物、または付加製造体を作製した後、例えば上記の溶解する工程（２０）に関して記載したように、材料を均質化してもよい。適切な急冷を用いると、任意の第２の相の粒子の析出は抑制／制限され、それにより、任意の第２の相の粒子を本質的に含まないｂｃｃ固溶体材料、すなわちｂｃｃ固溶体構造物から本質的になる材料を実現することができる。
【００３５】
＜合金特性＞
新規材料は、特性の改善された組合せを実現しうる。このセクションでは、特定されない限り、すべての機械的特性が縦（Ｌ）方向に測定される。このセクションでは、「熱処理」は、溶体化熱処理され、次いで水で急冷され、次いで５１５℃で２時間熱処理され、次いで空気冷却されることを意味する。
【００３６】
１つのアプローチでは、新規材料は、ＡＳＴＭ  Ｅ８に従って室温（ＲＴ）で試験したところ、少なくとも７１５ＭＰａの鋳放し引張降伏強度（ＴＹＳ）を実現する。一実施形態では、新規材料は、少なくとも７２５ＭＰａのＲＴ  ＴＹＳの鋳放しを実現する。別の実施形態では、新規材料は、少なくとも７３５ＭＰａのＲＴ  ＴＹＳの鋳放しを実現する。さらに別の実施形態では、新規材料は、少なくとも７４５ＭＰａのＲＴ  ＴＹＳの鋳放しを実現する。別の実施形態では、新規材料は、少なくとも７５５ＭＰａのＲＴ  ＴＹＳの鋳放しを実現し得る。さらに別の実施形態では、新規材料は、少なくとも７６５ＭＰａのＲＴ  ＴＹＳの鋳放しを実現し得る。別の実施形態では、新規材料は、少なくとも７７５ＭＰａのＲＴ  ＴＹＳの鋳放しを実現し得る。さらに別の実施形態では、新規材料は、少なくとも７８５ＭＰａのＲＴ  ＴＹＳの鋳放しを実現し得る。別の実施形態では、新規材料は、少なくとも７９５ＭＰａのＲＴ  ＴＹＳの鋳放しを実現し得る。さらに別の実施形態では、新規材料は、少なくとも８０５ＭＰａのＲＴ  ＴＹＳの鋳放しを実現し得る。別の実施形態では、新規材料は、少なくとも８１５ＭＰａのＲＴ  ＴＹＳの鋳放しを実現し得る。これらの実施形態のいずれかでは、新規材料は、少なくとも０．５％のＲＴ伸びの鋳放しを実現し得る。これらの実施形態のいずれかでは、新規材料は、少なくとも１．０％のＲＴ伸びの鋳放しを実現し得る。これらの実施形態のいずれかでは、新規材料は、少なくとも１．５％のＲＴ伸びの鋳放しを実現し得る。これらの実施形態のいずれかでは、新規材料は、少なくとも２．０％のＲＴ伸びの鋳放しを実現し得る。これらの実施形態のいずれかでは、新規材料は、少なくとも２．５％のＲＴ伸びの鋳放しを実現し得る。これらの実施形態のいずれかでは、新規材料は、少なくとも３．０％のＲＴ伸びの鋳放しを実現し得る。これらの実施形態のいずれかでは、新規材料は、少なくとも３．５％のＲＴ伸びの鋳放しを実現し得る。これらの実施形態のいずれかでは、新規材料は、少なくとも４．０％のＲＴ伸びの鋳放しを実現し得る。
【００３７】
１つのアプローチでは、新規材料は、ＡＳＴＭ  Ｅ８に従って室温（ＲＴ）で試験したところ、少なくとも８４０ＭＰａの極限引張強度（ＵＴＳ）の鋳放しを実現し得る。一実施形態では、新規材料は、少なくとも８５０ＭＰａのＲＴ  ＵＴＳの鋳放しを実現し得る。別の実施形態では、新規材料は、少なくとも８６０ＭＰａのＲＴ  ＵＴＳの鋳放しを実現し得る。さらに別の実施形態では、新規材料は、少なくとも８７０ＭＰａのＲＴ  ＵＴＳの鋳放しを実現し得る。別の実施形態では、新規材料は、少なくとも８８０ＭＰａのＲＴ  ＵＴＳの鋳放しを実現し得る。さらに別の実施形態では、新規材料は、少なくとも８９０ＭＰａのＲＴ  ＵＴＳの鋳放しを実現し得る。別の実施形態では、新規材料は、少なくとも９００ＭＰａのＲＴ  ＵＴＳの鋳放しを実現し得る。これらの実施形態のいずれかでは、新規材料は、少なくとも０．５％のＲＴ伸びの鋳放しを実現し得る。これらの実施形態のいずれかでは、新規材料は、少なくとも１．０％のＲＴ伸びの鋳放しを実現し得る。これらの実施形態のいずれかでは、新規材料は、少なくとも１．５％のＲＴ伸びの鋳放しを実現し得る。これらの実施形態のいずれかでは、新規材料は、少なくとも２．０％のＲＴ伸びの鋳放しを実現し得る。これらの実施形態のいずれかでは、新規材料は、少なくとも２．５％のＲＴ伸びの鋳放しを実現し得る。これらの実施形態のいずれかでは、新規材料は、少なくとも３．０％のＲＴ伸びの鋳放しを実現し得る。これらの実施形態のいずれかでは、新規材料は、少なくとも３．５％のＲＴ伸びの鋳放しを実現し得る。これらの実施形態のいずれかでは、新規材料は、少なくとも４．０％のＲＴ伸びの鋳放しを実現し得る。
【００３８】
一つのアプローチでは、新規材料は、ＡＳＴＭ  Ｅ８に従って室温で試験したところ、熱処理状態で少なくとも９００ＭｐａのＴＹＳを実現し得る。一実施形態では、新規材料は、熱処理された、少なくとも９５０ＭＰａのＲＴ  ＴＹＳを実現し得る。別の実施形態では、新規材料は、熱処理された、少なくとも１０００ＭＰａのＲＴ  ＴＹＳを実現し得る。さらに別の実施形態では、新規材料は、熱処理された、少なくとも１０２５ＭＰａのＲＴ  ＴＹＳを実現し得る。別の実施形態では、新規材料は、熱処理された、少なくとも１０５０ＭＰａのＲＴ  ＴＹＳを実現し得る。さらに別の実施形態では、新規材料は、熱処理された、少なくとも１０７５ＭＰａのＲＴ  ＴＹＳを実現し得る。別の実施形態では、新規材料は、熱処理された、少なくとも１１００ＭＰａのＲＴ  ＴＹＳを実現し得る。さらに別の実施形態では、新規材料は、熱処理された、少なくとも１１２５ＭＰａのＲＴ  ＴＹＳを実現し得る。別の実施形態では、新規材料は、熱処理された、少なくとも１１５０ＭＰａのＲＴ  ＴＹＳを実現し得る。さらに別の実施形態では、新規材料は、熱処理された、少なくとも１１７５ＭＰａのＲＴ  ＴＹＳを実現し得る。別の実施形態では、新規材料は、熱処理された、少なくとも１２００ＭＰａのＲＴ  ＴＹＳを実現し得る。さらに別の実施形態では、新規材料は、熱処理された、少なくとも１２２５ＭＰａのＲＴ  ＴＹＳを実現し得る。別の実施形態では、新規材料は、熱処理された、少なくとも１２５０ＭＰａのＲＴ  ＴＹＳを実現し得る。さらに別の実施形態では、新規材料は、熱処理された、少なくとも１２７５ＭＰａのＲＴ  ＴＹＳを実現し得る。別の実施形態では、新規材料は、熱処理された、少なくとも１３００ＭＰａのＲＴ  ＴＹＳを実現し得る。これらの実施形態のいずれかでは、新規材料は、熱処理された、少なくとも０．５％のＲＴ伸びを実現し得る。これらの実施形態のいずれかでは、新規材料は、熱処理された、少なくとも１．０％のＲＴ伸びを実現し得る。これらの実施形態のいずれかでは、新規材料は、熱処理された、少なくとも１．５％のＲＴ伸びを実現し得る。これらの実施形態のいずれかでは、新規材料は、熱処理された、少なくとも２．０％のＲＴ伸びを実現し得る。これらの実施形態のいずれかでは、新規材料は、熱処理された、少なくとも２．５％のＲＴ伸びを実現し得る。これらの実施形態のいずれかでは、新規材料は、熱処理された、少なくとも３．０％のＲＴ伸びを実現し得る。これらの実施形態のいずれかでは、新規材料は、熱処理された、少なくとも３．５％のＲＴ伸びを実現し得る。これらの実施形態のいずれかでは、新規材料は、熱処理された、少なくとも４．０％のＲＴ伸びを実現し得る。
【００３９】
一つのアプローチでは、新規材料は、ＡＳＴＭ  Ｅ８に従って室温で試験したところ、熱処理状態で少なくとも１０００ＭｐａのＵＴＳを実現し得る。一実施形態では、新規材料は、熱処理された、少なくとも１０５０ＭＰａのＲＴ  ＵＴＳを実現し得る。別の実施形態では、新規材料は、熱処理された、少なくとも１１００ＭＰａのＲＴ  ＵＴＳを実現し得る。別の実施形態では、新規材料は、熱処理された、少なくとも１１５０ＭＰａのＲＴ  ＵＴＳを実現し得る。別の実施形態では、新規材料は、熱処理された、少なくとも１２００ＭＰａのＲＴ  ＵＴＳを実現し得る。別の実施形態では、新規材料は、熱処理された、少なくとも１２２５ＭＰａのＲＴ  ＵＴＳを実現し得る。別の実施形態では、新規材料は、熱処理された、少なくとも１２５０ＭＰａのＲＴ  ＵＴＳを実現し得る。別の実施形態では、新規材料は、熱処理された、少なくとも１２７５ＭＰａのＲＴ  ＵＴＳを実現し得る。別の実施形態では、新規材料は、熱処理された、少なくとも１３００ＭＰａのＲＴ  ＵＴＳを実現し得る。これらの実施形態のいずれかでは、新規材料は、熱処理された、少なくとも０．５％のＲＴ伸びを実現し得る。これらの実施形態のいずれかでは、新規材料は、熱処理された、少なくとも１．０％のＲＴ伸びを実現し得る。これらの実施形態のいずれかでは、新規材料は、熱処理された、少なくとも１．５％のＲＴ伸びを実現し得る。これらの実施形態のいずれかでは、新規材料は、熱処理された、少なくとも２．０％のＲＴ伸びを実現し得る。これらの実施形態のいずれかでは、新規材料は、熱処理された、少なくとも２．５％のＲＴ伸びを実現し得る。これらの実施形態のいずれかでは、新規材料は、熱処理された、少なくとも３．０％のＲＴ伸びを実現し得る。これらの実施形態のいずれかでは、新規材料は、熱処理された、少なくとも３．５％のＲＴ伸びを実現し得る。これらの実施形態のいずれかでは、新規材料は、熱処理された、少なくとも４．０％のＲＴ伸びを実現し得る。
【００４０】
一つのアプローチでは、新規材料は、ＡＳＴＭ  Ｅ８に従って室温で試験したとき、同じ製品形態のＴｉ−６Ａｌ−４Ｖ合金で熱処理されたものよりも改善された特性を実現し得る。一実施形態では、新規材料は、同じ製品形態であって熱処理されたＴｉ−６Ａｌ−４Ｖ製品に比べて少なくとも３．０％高いＲＴ  ＴＹＳを実現し得る。一実施形態では、新規材料は、同じ製品形態であって熱処理されたＴｉ−６Ａｌ−４Ｖ製品に比べて少なくとも５．０％高いＲＴ  ＴＹＳを実現し得る。一実施形態では、新規材料は、同じ製品形態であって熱処理されたＴｉ−６Ａｌ−４Ｖ製品に比べて少なくとも７．０％高いＲＴ  ＴＹＳを実現し得る。一実施形態では、新規材料は、同じ製品形態であって熱処理されたＴｉ−６Ａｌ−４Ｖ製品に比べて少なくとも９．０％高いＲＴ  ＴＹＳを実現し得る。一実施形態では、新規材料は、同じ製品形態であって熱処理されたＴｉ−６Ａｌ−４Ｖ製品に比べて少なくとも１１．０％高いＲＴ  ＴＹＳを実現し得る。一実施形態では、新規材料は、同じ製品形態であって熱処理されたＴｉ−６Ａｌ−４Ｖ製品に比べて少なくとも１３．０％高いＲＴ  ＴＹＳを実現し得る。一実施形態では、新規材料は、同じ製品形態であって熱処理されたＴｉ−６Ａｌ−４Ｖ製品に比べて少なくとも１５．０％高いＲＴ  ＴＹＳを実現し得る。これらの実施形態のいずれかでは、新規材料は同等の伸びでより高いＴＹＳを実現し得る。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】図１は、ｂｃｃ、ｆｃｃ、及びｈｃｐ単位格子の概略図である。
【００４２】
【図２ａ】図２ａは、Ｔｉ−４Ａｌ−８Ｖ−３ＦｅおよびＴｉ−１Ａｌ−８Ｖ−５Ｆｅ合金のＳｃｈｅｉｌモデル凝固パスのグラフである。
【００４３】
【図２ｂ】図２ｂは、Ｔｉ−４Ａｌ−８Ｖ−ＸＦｅ合金の凍結範囲に対する鉄含有量の効果を示すグラフである。
【００４４】
【図２ｃ】図２ｃは、固体状態のＴｉ−４Ａｌ−８Ｖ−ＸＦｅ合金の平衡相領域における鉄含有量の効果を示すグラフである。
【００４５】
【図２ｄ】図２ｄは、Ｔｉ−８Ｖ−３Ｆｅ−ＸＡｌ合金の平衡凍結範囲に対するアルミニウム含有量の効果を示すグラフである。
【００４６】
【図２ｅ】図２ｅは、固体状態のＴｉ−８Ｖ−３Ｆｅ−ＸＡｌ合金の平衡相領域におけるアルミニウム含有量の効果を示すグラフである。
【００４７】
【図２ｆ】図２ｆは、Ｔｉ−４Ａｌ−３Ｆｅ−ＸＶ合金の平衡凍結範囲に対するバナジウム含有量の効果を示すグラフである。
【００４８】
【図２ｇ】図２ｇは、Ｔｉ−４Ａｌ−３Ｆｅ−ＸＶ合金の平衡相領域におけるバナジウム含有量の効果を示すグラフである。
【００４９】
【図３】図３は、新規材料を作製する方法の一実施形態のフローチャートである。
【００５０】
【図４】図４は、１種以上の析出物をその中に含むｂｃｃ固溶体構造を有する展伸製品を得る方法の一実施形態のフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００５１】
＜実施例１＞
Ｔｉ−４Ａｌ−８Ｖ−３Ｆｅおよび従来のＴｉ−６Ａｌ−４Ｖ合金は、アーク溶解キャスティングを介してロッドにキャストされた。キャスティング後、鋳放し合金の機械的特性は、ＡＳＴＭ  Ｅ８に従って測定され、その結果が表３〜４に示される。熱処理されたＴｉ−４Ａｌ−８Ｖ−３Ｆｅ合金の試験片は、７６０℃で３０分間溶体化熱処理され、次いで水で急冷され、次いで５１５℃で２時間熱処理され、その後空気冷却された。熱処理された合金の機械的特性は、その後ＡＳＴＭ  Ｅ８に従って試験され、その結果が下の表４に示される。報告された強度および伸び特性の全ては、縦（Ｌ）方向における試験によるものである。
【表４】
2019516861.tif 000006
【表５】
2019516861.tif 000007
【００５２】
表４〜５に示す通り、室温で試験されたとき、Ｔｉ−４Ａｌ−８Ｖ−３Ｆｅ合金の引張降伏強度は、それに伴う極限引張強さの低減なしに、Ｔｉ−６Ａｌ−４Ｖ合金よりも改善されている。
【００５３】
本明細書に記載されている新しい技術の様々な実施形態を詳細に記載したが、これらの実施形態の変更及び改変が当業者に行われることになることは明らかである。しかしながら、このような変更及び改変が本開示の技術の趣旨及び範囲内であることは明白に理解されるべきである。
【図１】
2019516861.tif 000008
【図２ａ】
2019516861.tif 000009
【図２ｂ】
2019516861.tif 000010
【図２ｃ】
2019516861.tif 000011
【図２ｄ】
2019516861.tif 000012
【図２ｅ】
2019516861.tif 000013
【図２ｆ】
2019516861.tif 000014
【図２ｇ】
2019516861.tif 000015
【図３】
2019516861.tif 000016
【図４】
2019516861.tif 000017
【手続補正書】
【提出日】平成30年10月18日(2018.10.18)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
チタン合金であって、
２．０〜６．０ｗｔ％のＡｌ、
４〜１２ｗｔ％のＶ、および、
１．０〜５．０ｗｔ％のＦｅ、を含み、
残部がＴｉ、任意選択の付随元素、及び不可避な不純物であり、
８５０℃を超えないベータ変態点を実現するのに十分な量の前記Ｔｉ、前記Ａｌ、前記Ｖ、および前記Ｆｅを含む、チタン合金。
【請求項２】
前記合金が少なくとも１．５ｗｔ％のＦｅを含む、請求項１に記載のチタン合金。
【請求項３】
前記合金が４．７５ｗｔ％を超えないＦｅを含む、請求項１に記載のチタン合金。
【請求項４】
前記合金が少なくとも２．２５ｗｔ％のＡｌを含む、請求項１に記載のチタン合金。
【請求項５】
前記合金が５．７５ｗｔ％を超えないＡｌを含む、請求項１に記載のチタン合金。
【請求項６】
前記合金が少なくとも５．０ｗｔ％のＶを含む、請求項１に記載のチタン合金。
【請求項７】
前記合金が８．５ｗｔ％を超えないＶを含む、請求項１に記載のチタン合金。
【請求項８】
付加製造品の形態である、請求項１〜７に記載のチタン合金のいずれかを含む合金体。
【請求項９】
（ａ）付加製造装置において供給原料を使用することであって、前記供給原料が、
２．０〜６．０ｗｔ％のＡｌ、
４〜１２ｗｔ％のＶ、および、
１．０〜５．０ｗｔ％のＦｅ、を含み、
残部がＴｉ、任意選択の付随元素、及び不可避な不純物であり、
前記供給材料が、８５０℃を超えないベータ変態点を実現するのに十分な量の前記Ｔｉ、前記Ａｌ、前記Ｖ、および前記Ｆｅを含む、使用することと、
（ｂ）前記供給原料を使用して、前記付加製造装置において金属製品を作製することと、を含む、方法。
【請求項１０】
前記供給原料が粉末供給原料を含み、
（ａ）前記粉末供給原料の金属粉末を床に分散させること、及び／または前記粉末供給原料の金属粉末を基材に向かってもしくは基材上に吹き付けることと、
（ｂ）前記金属粉末の一部分をその液相線温度超に選択的に加熱し、それにより溶融池を形成することと、
（ｃ）前記溶融池を冷却し、それにより前記金属製品の一部分を形成することであって、前記冷却することが、少なくとも毎秒１００℃の冷却速度で冷却することを含む、形成することと、
（ｄ）工程（ａ）〜（ｃ）を前記金属製品が完成するまで繰り返すことと、を含む、請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
前記供給原料がワイヤー供給原料を含み、
（ａ）放射線源を使用して、前記ワイヤー供給原料をその液相線点超に加熱し、それにより溶融池を生成することであって、前記溶融池がＴｉ、Ａｌ、Ｖ、及びＦｅを含む、生成することと、
（ｂ）前記溶融池を少なくとも毎秒１０００℃の冷却速度で冷却することと、
（ｃ）工程（ａ）〜（ｂ）を前記金属製品が完成するまで繰り返すことと、を含む、請求項９に記載の方法。
【請求項１２】
前記冷却速度が、少なくとも１つの析出相を形成するのに十分なものである、請求項１０または１１のいずれかに記載の方法。
【請求項１３】
前記少なくとも１つの析出相が、Ｔｉ３Ａｌを含む、請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
前記金属製品は少なくとも０．５体積％の前記析出相を含む、請求項１２または１３のいずれかに記載の方法。
【請求項１５】
前記金属製品を加工すること、を含む、請求項９に記載の方法。
【請求項１６】
前記金属製品が、最終付加製造体であり、前記加工することが、前記最終付加製造体を加工することである、請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
前記作製する工程が、
前記供給原料を使用して、前記金属製品の一部分を第１に作製する工程と、
前記供給原料を使用して、前記金属製品の別の一部分を第２に作製する工程と、を含み、
前記加工することは、少なくとも前記第１に作製する工程または前記第２に作製する工程の後に行う、請求項１５に記載の方法。
【請求項１８】
前記加工することは、前記第１に作製する工程と前記第２に作製する工程の間に行う、請求項１７に記載の方法。
【請求項１９】
前記加工することが、熱間静水圧圧縮成形を含む、請求項１５〜１８のいずれかに記載の方法。
【請求項２０】
前記加工することが、圧延、鍛造、及び押出しのうちの１つ以上を含む、請求項１５〜１８のいずれかに記載の方法。
【国際調査報告】
2019516861.tif 000018
2019516861.tif 000019
2019516861.tif 000020