(57)【要約】【課題】不均質組成物、不均質組成物を含む物品、および物品の形成方法を提供する。【解決手段】合金混合物（２００）およびセラミック添加剤（２０２）を含む不均質組成物（１０８）を開示する。合金混合物（２００）は、少なくとも第１の閾値温度の第１の融点を有する第１の合金（２０４）と、第２の閾値温度未満の第２の融点を有する第２の合金（２０６）とを含む。第２の閾値温度は、第１の閾値温度よりも低い。第１の合金（２０４）、第２の合金（２０６）、およびセラミック添加剤（２０２）は、別個の相として互いに混ざり合っている。材料組成物（１０６）を含む第１の部分（１０２）と、前記不均質組成物（１０８）を含む第２の部分（１０４）とを含む物品（１００）を開示する。第２の部分（１０４）を第１の部分（１０２）に適用する工程を含む、物品（１００）を形成する方法を開示している。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも第１の閾値温度の第１の融点を有する第１の合金（２０４）と、
前記第１の閾値温度よりも低い第２の閾値温度未満の第２の融点を有する第２の合金（２０６）と
セラミック添加剤（２０２）と、
を含む合金混合物（２００）を含み、
前記第１の合金（２０４）、前記第２の合金（２０６）、および前記セラミック添加剤（２０２）が、別個の相として互いに混ざり合っている不均質組成物（１０８）。
【請求項２】
前記第１の閾値温度が約２４００°Ｆであり、前記第２の閾値温度が約２３５０°Ｆである、請求項１に記載の不均質組成物（１０８）。
【請求項３】
前記第１の合金（２０４）が、超合金、難溶接性（ＨＴＷ）合金、耐火合金、ニッケル基超合金、コバルト基超合金、鉄基超合金、鉄基合金、合金鋼、ステンレス鋼合金、コバルト基合金、ニッケル基合金、チタン基合金、チタンアルミナイド、およびこれらの組み合わせからなる群から選択される、請求項１に記載の不均質組成物（１０８）。
【請求項４】
前記第２の合金（２０６）が、ろう付け合金、鉄基合金、合金鋼、ステンレス鋼合金、コバルト基合金、ニッケル基合金、チタン基合金、およびこれらの組み合わせからなる群から選択される、請求項１に記載の不均質組成物（１０８）。
【請求項５】
前記セラミック添加剤（２０２）が、酸化アルミニウム、炭化ケイ素、炭化タングステン、窒化チタン、炭窒化チタン、炭化チタン、およびこれらの組み合わせからなる群から選択される、請求項１に記載の不均質組成物（１０８）。
【請求項６】
前記セラミック添加剤（２０２）が、粉末、繊維、ナノチューブ、またはこれらの組み合わせからなる群から選択される構成を有する、請求項１に記載の不均質組成物（１０８）。
【請求項７】
微粒子である、請求項１に記載の不均質組成物（１０８）。
【請求項８】
予備焼結プリフォームである、請求項１に記載の不均質組成物（１０８）。
【請求項９】
前記合金混合物（２００）が、約９５重量％までの前記第１の合金（２０４）、および約５重量％〜約５０重量％の前記第２の合金（２０６）を含む、請求項１に記載の不均質組成物（１０８）。
【請求項１０】
約１体積％〜約５０体積％の間のセラミック添加剤（２０２）を含む、請求項１に記載の不均質組成物（１０８）。
【請求項１１】
材料組成物（１０６）を含む第１の部分（１０２）と、
不均質組成物（１０８）を含む第２の部分（１０４）とを含み、
前記不均質組成物（１０８）が、
少なくとも第１の閾値温度の第１の融点を有する第１の合金（２０４）と、
前記第１の閾値温度よりも低い第２の閾値温度未満の第２の融点を有する第２の合金（２０６）と
セラミック添加剤（２０２）と、
を含む合金混合物（２００）を含み、
前記第１の合金（２０４）、前記第２の合金（２０６）、および前記セラミック添加剤（２０２）が、別個の相として互いに混ざり合っている、物品（１００）。
【請求項１２】
前記材料組成物（１０６）および前記第１の合金（２０４）の少なくとも１つが、難溶接性（ＨＴＷ）合金を含む、請求項１１に記載の物品（１００）。
【請求項１３】
タービン部品（１１０）であり、前記タービン部品（１１０）がバケット（ブレード）であり、前記第２の部分（１０４）がスキーラ先端（１１４）であるか、または前記タービン部品（１１０）がシュラウドバケット（ブレード）であり、前記第２の部分（１０４）が前記シュラウド間の接触面（３０４）に配置されている接触パッド（３０２）である、請求項１１に記載の物品（１００）。
【請求項１４】
物品（１００）を形成するための方法であって、
第２の部分（１０４）を第１の部分（１０２）に適用して、前記物品（１００）を形成する工程を含み、
前記第１の部分（１０２）が材料組成物（１０６）を含み、前記第２の部分（１０４）が不均質組成物（１０８）を含み、前記不均質組成物（１０８）が、
少なくとも第１の閾値温度の第１の融点を有する第１の合金（２０４）と、
前記第１の閾値温度よりも低い第２の閾値温度未満の第２の融点を有する第２の合金（２０６）と
セラミック添加剤（２０２）と、
を含む合金混合物（２００）を含み、
前記第１の合金（２０４）、前記第２の合金（２０６）、および前記セラミック添加剤（２０２）が、別個の相として互いに混ざり合っている、方法。
【請求項１５】
前記物品（１００）を焼結および熱間静水圧プレスの少なくとも１つに供する工程をさらに含む、請求項１４に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、不均質組成物、該不均質組成物を含む物品、および該物品を形成するための方法に関する。より詳細には、本発明は、別個の相として混ざり合う、異なる融点を有する２つの合金とセラミック添加剤とを含む不均質組成物、該不均質組成物を含む物品、および該物品を形成するための方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ニッケル系超合金および特定のチタンアルミニウム合金などの難溶接性（ＨＴＷ）合金は、それらのガンマプライム相および様々な幾何的制約のため、ガンマプライム相のひずみ時効、溶離および高温亀裂を受けやすい。これらの材料はまた、アルミニウムまたはチタンの含有量が約３％を超えると起こり得る、ガンマプライム相が体積分率約３０％超で存在する場合に接合が難しい。本明細書において使用する「ＨＴＷ合金」は、溶離、熱およびひずみ時効による亀裂を示し、したがって溶接に非実用的となる合金である。
【０００３】
これらのＨＴＷ合金は、翼形部、ブレード（バケット）、ノズル（ベーン）、シュラウド、燃焼器、回転タービン部品、車輪、シール、ＨＴＷ合金を備えた３ｄ製造部品および他の高温ガス経路部品などのガスタービンエンジンの部品に組み込まれる。これらのＨＴＷ合金の組み込みは、しばしば、特に最も極端な条件および応力にさらされた特定の部品に対して、優れた操作特性のために望ましいことがある。
【０００４】
既存のバケット（ブレード）にスキーラ先端を取り付けるなどの、ＨＴＷ合金を組み込んだ部品の製造プロセスおよび処理は、これらの技術が、ＨＴＷ合金を損傷したり、部品に加えられる高温によって弱化または割れる材料を導入するので、標準的な技術を用いて達成することが困難である。例として、典型的なろう付け材料または要素は、操作上の要件を満たさない可能性のある部品に組み込まれるので、典型的なろう付け技術は不適切である。
【発明の概要】
【０００５】
例示的な実施形態において、不均質組成物は、合金混合物およびセラミック添加剤を含む。合金混合物は、少なくとも第１の閾値温度の第１の融点を有する第１の合金と、第２の閾値温度未満の第２の融点を有する第２の合金とを含む。第２の閾値温度は、第１の閾値温度よりも低い。第１の合金、第２の合金、およびセラミック添加剤は、別個の相として互いに混ざり合っている。
【０００６】
別の例示的な実施形態において、物品は、第１の部分および第２の部分を含む。第１の部分は材料組成物を含み、第２の部分は不均質組成物を含む。不均質組成物は、合金混合物およびセラミック添加剤を含む。合金混合物は、少なくとも第１の閾値温度の第１の融点を有する第１の合金と、第２の閾値温度未満の第２の融点を有する第２の合金とを含む。第２の閾値温度は、第１の閾値温度よりも低い。第１の合金、第２の合金、およびセラミック添加剤は、別個の相として互いに混ざり合っている。
【０００７】
別の例示的な実施形態において、物品を形成するための方法は、第１の部分に第２の部分を適用して、物品を形成する工程を含む。第１の部分は材料組成物を含み、第２の部分は不均質組成物を含む。不均質組成物は、合金混合物およびセラミック添加剤を含む。合金混合物は、少なくとも第１の閾値温度の第１の融点を有する第１の合金と、第２の閾値温度未満の第２の融点を有する第２の合金とを含む。第２の閾値温度は、第１の閾値温度よりも低い。第１の合金、第２の合金、およびセラミック添加剤は、別個の相として互いに混ざり合っている。
【０００８】
本発明の他の特徴および利点は、たとえば、本発明の原理を図示する添付の図面と合わせて、好適な実施形態についての以下のより詳細な説明から明らかになるであろう。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本開示の一実施形態による物品（タービンバケット（ブレード））の斜視図である。
【図２】本開示の一実施形態による、図１の物品の線２−２に沿った断面図である。
【図３】本開示の一実施形態による物品（シュラウド付きタービンバケット（ブレード））の斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
可能な限り、同一の参照符号が同一の部品を表すために図面の全体にわたって使用される。
【００１１】
例示的な不均質組成物、該不均質組成物を含む物品、および該物品を形成する方法が提供される。本開示の実施形態は、本明細書に開示される１以上の特徴を利用しない物品および方法と比較して、コストを低減し、プロセス制御を増加させ、再現性を高め、機械的特性を改善し、耐摩耗性を改善し、耐クリープ性を改善し、耐酸化性を改善し、高温性能を改善し、接合能を増加させ、接合品質を増加させ、耐久性を増加させ、強度を増加させ、硬度を増加させ、亀裂形成を減少させ、またはそれらの組み合わせを向上させる。
【００１２】
図１を参照すると、一実施形態において、物品１００は、第１の部分１０２および第２の部分１０４を含む。第１の部分１０２は、材料組成物１０６を含む。第２の部分１０４は、不均質組成物１０８を含む。
【００１３】
図２を参照すると、一実施形態において、不均質組成物１０８は、合金混合物２００およびセラミック添加剤２０２を含む。合金混合物２００は、少なくとも第１の閾値温度の第１の融点を有する第１の合金２０４と、第２の閾値温度未満の第２の融点を有する第２の合金２０６とを含む。第２の閾値温度は、第１の閾値温度よりも低い。第１の合金２０４、第２の合金２０６、およびセラミック添加剤２０２は、別個の相として互に混ざり合っている。
【００１４】
一実施形態において、第１の合金２０４および第２の合金２０６は、合金混合物２００全体に均一に分布し、または本質的に均一に分布している。本明細書で使用する場合「本質的に均一に分布している」とは、分布に１０％未満の分散があることを示す。別の実施形態において、第１の合金２０４および第２の合金２０６は合金混合物２００全体にわたって不均一に分布しており、分布の１０％より大きい分散を不均一に示す。さらに別の実施形態において、第１の合金２０４および第２の合金２０６は、合金混合物２００全体にわたって二峰性に分布している。
【００１５】
一実施形態において、セラミック添加剤２０２は、合金混合物２００全体に均一に分布し、または本質的に均一に分布して、不均質組成物１０８を形成する。別の実施形態において、セラミック添加剤２０２は合金混合物２００全体に不均一に分布して、不均質組成物１０８を形成する。さらに別の実施形態において、セラミック添加剤２０２は合金混合物２００全体に二峰性に分布して、不均質組成物１０８を形成する。不均質組成物１０８は、限定するものではないが、第１の部分から不均質組成物１０８を横切って遠位にある不均質組成物１０８の外部表面を含む、不均質組成物１０８の任意の適切な領域において高濃度のセラミック添加剤を含み得る。
【００１６】
第１の閾値温度は、限定するものではないが、約２，４００°Ｆ、または約２，４２５°Ｆ、または約２，４５０°Ｆ、または約２，５００°Ｆ、または約２，５５０°Ｆ、または約２，６００°Ｆまたは約２，６５０°Ｆ、または約２，７００°Ｆ、または約２，７５０°Ｆ、または約２，８００°Ｆを含む、任意の適切な温度であってよい。第２の閾値温度は、限定するものではないが、約２，３５０°Ｆ、または約２，３２５°Ｆ、または約２，３００°Ｆ、または約２，２５０°Ｆ、または約２，２００°Ｆ、または約２，１５０°Ｆ、または約２，１００°Ｆ、または約２，０５０°Ｆ、または約２，０００°Ｆ、または約１，９５０°Ｆ、または約１，９００°Ｆ、または約１，８５０°Ｆ、または約１，８００°Ｆを含む、任意の適切な温度であってよい。一実施形態において、第１の閾値温度と第２の閾値温度は重複しない。さらなる実施形態において、第１の閾値温度と第２の閾値温度とは、少なくとも約５°Ｆ、または少なくとも約１０°Ｆ、または少なくとも約１５°Ｆ、または少なくとも約２０°Ｆ、または少なくとも約２５°Ｆ、または少なくとも約３０°Ｆ、または少なくとも約４０°Ｆ、または少なくとも約５０°Ｆ、または少なくとも約７５°Ｆ、または少なくとも約１００°Ｆの差がある。
【００１７】
合金混合物２００は、任意の適切な量の第１の合金２０４および第２の合金２０６を含むことができる。一実施形態において、合金混合物２００は、第１の合金２０４を、約９５重量％まで、または約９０重量％まで、または約８５重量％まで、または約８０重量％まで、または約７５重量％まで、または約４０重量％〜約９５重量％、または約５０重量％〜約９５重量％、または約５０重量％〜約９０重量％、または約５０重量％〜約８５重量％、または約５０重量％〜約８０重量％、または約５０重量％〜約７５重量％含む。別の実施形態において、合金混合物２００は、第２の合金２０６を、約６０重量％まで、または約５５重量％まで、または約５０重量％まで、または約４５重量％まで、または約４０重量％、または約５重量％〜約５０重量％、または約１０重量％〜約５０重量％、または約１５重量％〜約５０重量％、または約２０重量％〜約５０重量％、または約１５重量％〜約４５重量％、または約１５重量％〜約４０重量％含む。さらに別の実施形態において、合金混合物２００は、第１の合金２０４と第２の合金２０６とを、約９５：５〜約５０：５０の間、または約９０：１０〜約６５：３５の間、または約８５：１５〜約７５：２５の間の重量比で含む。さらなる実施形態において、合金混合物２００は、合金混合物２００の約３％未満、または合金混合物２００の約２％未満、または合金混合物２００の約１％未満を形成する不純物を除いて、第１の合金２０４および第２の合金２０６から本質的になる。
【００１８】
第１の合金２０４は、限定するものではないが、超合金、難溶接性（ＨＴＷ）合金、耐火合金、ニッケル基超合金、コバルト基超合金、鉄基超合金、鉄基合金、合金鋼、ステンレス鋼合金、コバルト基合金、ニッケル基合金、チタン基合金、チタンアルミナイド、ＧＴＤ１１１、ＧＴＤ４４４、ＨＡＹＮＥＳ１８８、ＩＮＣＯＮＥＬ７３８、ＭＡＲ−Ｍ−２４７、Ｒｅｎｅ１０８、Ｒｅｎｅ１４２、Ｒｅｎｅ１９５、およびＲｅｎｅＮ２、またはこれらの組み合わせを含む、任意の適切な材料であってよい。
【００１９】
第２の合金２０６は、限定するものではないが、ろう付け合金、鉄基合金、合金鋼、ステンレス鋼合金、コバルト基合金、ニッケル基合金、チタン基合金、ＤＦ−４Ｂ、ＢＮｉ−２、ＢＮｉ−５（ＡＭＳ４７８２）、ＢＮｉ−９、またはこれらの組み合わせを含む、任意の適切な材料であってよい。
【００２０】
本明細書において使用する「ＤＦ−４Ｂ」は、約１４重量％のクロム、約１０重量％のコバルト、約３．５重量％のアルミニウム、約２．５重量％のチタン、約２．５重量％のタンタル、約２．７５重量％のホウ素、約０．０５重量％のイットリウムおよび残部ニッケルの組成を含む合金を指す。
【００２１】
本明細書において使用する「ＢＮｉ−２」は、約３重量％の鉄、約３．１重量％のホウ素、約４．５重量％のケイ素、約７重量％のクロム、および残部のニッケルの組成を含む合金を指す。
【００２２】
本明細書において使用する「ＢＮｉ−５」および「ＡＭＳ４７８２」は、約１０重量％のケイ素、約１９重量％のクロム、および残部のニッケルの組成を含む合金を指す。
【００２３】
本明細書において使用する「ＢＮｉ−９」は、約１５重量％のクロム、約３重量％のホウ素、および残部のニッケルの組成を含む合金を指す。
【００２４】
本明細書において使用する「ＧＴＤ１１１」は、約１４重量％のクロム、約９．５重量％のコバルト、約３．８重量％のタングステン、約４．９重量％のチタン、約３重量％のアルミニウム、約０．１重量％の鉄、約２．８重量％のタンタル、約１．６重量％のモリブデン、約０．１重量％の炭素および残部ニッケルの組成を含む合金を指す。
【００２５】
本明細書において使用する、「ＧＴＤ４４４」は、約７．５重量％のコバルト、約０．２重量％の鉄、約９．７５重量％のクロム、約４．２重量％のアルミニウム、約３．５重量％のチタン、約４．８重量％のタンタル、約６重量％のタングステン、約１．５重量％のモリブデン、約０．５重量％のニオブ、約０．２重量％のケイ素、約０．１５重量％のハフニウムおよび残部ニッケルの組成を含む合金を指す。
【００２６】
本明細書において使用する「ＨＡＹＮＥＳ１８８」とは、約２２重量％のクロム、約２２重量％のニッケル、約０．１重量％の炭素、約３重量％の鉄、約１．２５重量％のマンガン、約０．３５重量％のケイ素、約１４重量％のタングステン、約０．０３重量％のランタン、および残部のコバルトの組成を含む合金を指す。
【００２７】
本明細書において使用する場合、「ＩＮＣＯＮＥＬ７３８」は、約０．１７重量％の炭素、約１６重量％のクロム、約８．５重量％のコバルト、約１．７５重量％のモリブデン、約２．６重量％のタングステン、約３．４重量％のチタン、約３．４重量％のアルミニウム、約０．１重量％のジルコニウム、約２重量％のニオブおよび残部ニッケルの組成を含む合金を指す。
【００２８】
本明細書において使用する「ＭＡＲ−Ｍ−２４７」は、約５．５重量％のアルミニウム、約０．１５重量％の炭素、約８．２５重量％のクロム、約１０重量％のコバルト、約１０重量％のタングステン、約０．７重量％のモリブデン、約０．５重量％の鉄、約１重量％のチタン、約３重量％のタンタル、約１．５重量％のハフニウムおよび残部ニッケルの組成を含む合金を指す。
【００２９】
本明細書において使用する場合、「Ｒｅｎｅ１０８」は、約８．４重量％のクロム、約９．５重量％のコバルト、約５．５重量％のアルミニウム、約０．７％のチタン、約９．５重量％のタングステン、約０．５重量％のモリブデン、約３重量％のタンタル、約１．５重量％のハフニウムおよび残部ニッケルの組成を含む合金を指す。
【００３０】
本明細書において使用する場合、「Ｒｅｎｅ１４２」は、重量で約６．８重量％のクロム、約１２重量％のコバルト、約６．１重量％のアルミニウム、約４．９重量％のタングステン、約１．５重量％のモリブデン、約２．８重量％のレニウム、約６．４重量％のタンタル、約１．５％のハフニウムおよび残部ニッケルの組成を含む合金を指す。
【００３１】
本明細書において使用する場合、「Ｒｅｎｅ１９５」は、約７．６重量％のクロム、約３．１重量％のコバルト、約７．８重量％のアルミニウム、約５．５重量％のタンタル、約０．１重量％のモリブデン、約３．９重量％のタングステン、約１．７重量％のレニウム、約０．１５重量％のハフニウムおよび残部ニッケルの組成を含む合金を指す。
【００３２】
本明細書で使用される場合、「ＲｅｎｅＮ２」は、約７．５重量％のコバルト、約１３重量％のクロム、約６．６重量％のアルミニウム、約５重量％のタンタル、約３．８重量％のタングステン、約１．６重量％のレニウム、約０．１５重量％のハフニウム、および残部のニッケルの組成を含む合金を指す。
【００３３】
セラミック添加剤２０２は、限定するものではないが、酸化アルミニウム、炭化ケイ素、炭化タングステン、窒化チタン、炭窒化チタン、炭化チタン、またはこれらの組み合わせを含む、任意の適切な材料を含むことができる。セラミック添加剤２０２は、限定するものではないが、粉末（図示）、繊維、ナノチューブ、またはこれらの組み合わせを含む、任意の適切な構成を含むことができる。
【００３４】
不均質組成物１０８は、任意の適切な量の合金混合物２００およびセラミック添加剤２０２を含み得る。一実施形態において、不均質組成物１０８は、約９９体積％まで、または約９５体積％まで、または約９０体積％まで、または約８５体積％まで、または約８０体積％まで、または約７５体積％まで、または約７０体積％まで、または約６５体積％〜約９９体積％、または約７０体積％〜約９９体積％、または約７５体積％〜約９９体積％、または約７５体積％〜約９５％、または約７５体積％〜約９０体積％、または約７５体積％〜約８５体積％の合金混合物２００を含む。別の実施形態において、不均質組成物１０８は、約６０体積％まで、または約５０体積％まで、または約４０体積％まで、または約３０体積％まで、または約２５まで体積％、または約１体積％〜約５０体積％、または約１体積％〜約４０体積％、または約１体積％〜約３０体積％、または約５体積％〜約２５体積％、または約１０体積％〜約２５体積％、または約１５体積％〜約２５体積％のセラミック添加剤２０２を含む。さらに別の実施形態において、不均質組成物１０８は、合金混合物２００とセラミック添加剤２０２とを、約９９：１〜約５０：５０の間、または約９５：５〜約７０：３０、の間、または約８５：１５から約７５：２５の間の体積比で含む。さらなる実施形態において、不均質組成物１０８は、不均質組成物１０８の約３％未満、または不均質組成物１０８の約２％未満、または不均質組成物１０８の約１％未満を形成する不純物を除いて、合金混合物２００およびセラミック添加剤２０２から本質的になる。
【００３５】
一実施形態において、不均質組成物１０８は微粒子である。別の実施形態において、不均質組成物１０８は予備焼結されたプリフォームである。予備焼結されたプリフォームは、微粒子から形成されてもよい。
【００３６】
図１および図３を参照すると、一実施形態において、物品１００はタービン部品１１０である。物品１００は、限定するものではないが、バケット（ブレード）（図１においてタービン部品１１０として示される）またはシュラウド付きタービンバケット（ブレード）（図３においてタービン部品として示される）を含む、任意の適切なタービン部品１１０であり得る。タービン部品１１０がバケット（ブレード）である一実施形態（図１に示す）において、第１の部分１０２は翼形部１１２であり、第２の部分１０４はスキーラ先端１１４である。タービン部品がシュラウド付きタービンバケット（ブレード）である別の実施形態（図３に示す）において、第１の部分１０２はシュラウド付きタービンバケット（ブレード）のシュラウド部３００であり、第２の部分１０４はシュラウド間の接触面３０４に配置されている接触パッド３０２である。
【００３７】
材料組成物１０６および第１の合金２０４の少なくとも１つは、ＨＴＷ合金を含み得る。一実施形態において、材料組成物１０６および第１の合金２０４はそれぞれ、ＨＴＷ合金を含む。材料組成物１０６および第１の合金２０４のＨＴＷ合金は、同じＨＴＷ合金であっても、または組成的に異なるＨＴＷ合金であってもよい。材料組成物１０６および第１の合金２０４のそれぞれがＨＴＷ合金を含む実施形態において、形成された物品１００は、同等の第２の部分１０４においてＨＴＷ合金を欠いている同等の物品と比較して、別の方法では互いに結合することが困難なＨＴＷの利点のため、第２の部分１０４において耐摩耗性の増加、耐クリープ性の増加、耐酸化性の増加、またはこれらの組み合わせを含むことができる。
【００３８】
一実施形態において、物品１００を形成する方法は、第２の部分１０４を第１の部分１０２に適用して、物品１００を形成する工程を含む。第２の部分１０４を第１の部分１０２に適用する工程は、不均質組成物１０８を第１の部分１０２上に付加製造技術により堆積させる工程、不均質組成物１０８を含む予備焼結されたプリフォームを第１の部分１０２上に堆積させる工程、および予備焼結されたプリフォームを第１の部分１０２へろう付けする工程、またはこれらの組み合わせを含むことができる。一実施形態において、予備焼結されたプリフォームは、付加製造技術によって形成される。第２の部分１０４は、第１の部分１０２にほぼ正味形状で適用されてもよく、または粗い形状で適用され、その後、適用または接合の後に最終形状に調整されてもよい。
【００３９】
付加製造技術は、限定するものではないが、直接金属レーザ溶融、選択的レーザ焼結、直接金属レーザ焼結、選択的レーザ溶融、電子ビーム溶融、電子ビーム自由形状加工、結合剤噴射、またはこれらの組み合わせを含む、任意の適切な技術であり得る。一実施形態において、第１の部分１０２は、第２の部分１０４が付加製造技術によって適用される前に適切な温度に予熱される。別の実施形態において、第１の部分１０２は、第２の部分１０４が付加製造技術によって適用される前に予熱されていない。
【００４０】
第２の部分１０４を第１の部分１０２に適用した後、物品は、焼結、熱間静圧プレス、またはこれらの組み合わせに供され得る。焼結は、限定するものではないが、約１，５００°Ｆ〜約２，３７５°Ｆ、または約１，６００°Ｆ〜約２，３５０°Ｆ、または約１，７００°Ｆ〜約２，３２５°Ｆ、または約１，８００°Ｆ〜約２，３００°Ｆ、または約１，８５０°Ｆ〜約２，２５０°Ｆの焼結温度を含む、任意の適切な焼結温度で行うことができる。焼結は、限定するものではないが、約５分〜約１５０分、または約１０分〜約１２０分、または約１５分〜約９０分の持続時間を含む、任意の焼結持続時間の間、物品１００を焼結温度に維持する工程を含み得る。焼結は、空気下、不活性ガス下、真空下、またはこれらの組み合わせで行うことができる。
【００４１】
第２の部分１０４は、適用されている間に第１の部分１０２に接合されてもよく、または適用の後に接合されてもよい。物品１００は、限定するものではないが、加熱、研磨、ブラッシング、チップクリーニング、サイジング、化学的処理、またはこれらの組み合わせを含む、任意の適切な仕上げ技術によって仕上げることができる。
【００４２】
本発明について好適な実施形態を参照して説明してきたが、本発明の範囲から逸脱することなく、様々な変更を行うことができ、またその要素を等価物で置き換えることができることは、当業者には理解されるであろう。さらに、特定の状況または材料に適応させるために、その本質的範囲から逸脱することなく、本発明の教示に多くの修正を行うことができる。したがって、本発明は、本発明を実施するために考えられる最良の形態として開示された特定の実施形態に限定されるものではなく、本発明は添付の特許請求の範囲内に属するすべての実施形態を含むことになることを意図している。
［実施態様１］
少なくとも第１の閾値温度の第１の融点を有する第１の合金（２０４）と、
前記第１の閾値温度よりも低い第２の閾値温度未満の第２の融点を有する第２の合金（２０６）と
セラミック添加剤（２０２）と、
を含む合金混合物（２００）を含み、
前記第１の合金（２０４）、前記第２の合金（２０６）、および前記セラミック添加剤（２０２）が、別個の相として互いに混ざり合っている不均質組成物（１０８）。
［実施態様２］
前記第１の閾値温度が約２４００°Ｆであり、前記第２の閾値温度が約２３５０°Ｆである、実施態様１に記載の不均質組成物（１０８）。
［実施態様３］
前記第１の合金（２０４）が、超合金、難溶接性（ＨＴＷ）合金、耐火合金、ニッケル基超合金、コバルト基超合金、鉄基超合金、鉄基合金、合金鋼、ステンレス鋼合金、コバルト基合金、ニッケル基合金、チタン基合金、チタンアルミナイド、ＧＴＤ１１１、ＧＴＤ４４４、ＨＡＹＮＥＳ１８８、ＩＮＣＯＮＥＬ７３８、ＭＡＲ−Ｍ−２４７、Ｒｅｎｅ１０８、Ｒｅｎｅ１４２、Ｒｅｎｅ１９５、およびＲｅｎｅＮ２、およびこれらの組み合わせからなる群から選択される、実施態様１に記載の不均質組成物（１０８）。
［実施態様４］
前記第２の合金（２０６）が、ろう付け合金、鉄基合金、合金鋼、ステンレス鋼合金、コバルト基合金、ニッケル基合金、チタン基合金、ＤＦ−４Ｂ、ＢＮｉ−２、ＢＮｉ−５（ＡＭＳ４７８２）、ＢＮｉ−９、およびこれらの組み合わせからなる群から選択される、実施態様１に記載の不均質組成物（１０８）。
［実施態様５］
前記セラミック添加剤（２０２）が、酸化アルミニウム、炭化ケイ素、炭化タングステン、窒化チタン、炭窒化チタン、炭化チタン、およびこれらの組み合わせからなる群から選択される、実施態様１に記載の不均質組成物（１０８）。
［実施態様６］
前記セラミック添加剤（２０２）が、粉末、繊維、ナノチューブ、またはこれらの組み合わせからなる群から選択される構成を有する、実施態様１に記載の不均質組成物（１０８）。
［実施態様７］
微粒子である、実施態様１に記載の不均質組成物（１０８）。
［実施態様８］
予備焼結プリフォームである、実施態様１に記載の不均質組成物（１０８）。
［実施態様９］
前記合金混合物（２００）が、約９５重量％までの前記第１の合金（２０４）、および約５重量％〜約５０重量％の前記第２の合金（２０６）を含む、実施態様１に記載の不均質組成物（１０８）。
［実施態様１０］
約１体積％〜約５０体積％の間のセラミック添加剤（２０２）を含む、実施態様１に記載の不均質組成物（１０８）。
［実施態様１１］
前記セラミック添加剤（２０２）と前記合金混合物（２００）とを約１５：８５から約２５：７５の間の体積比で含む、実施態様１に記載の不均質組成物（１０８）。
［実施態様１２］
前記第１の合金（２０４）と前記第２の合金（２０６）とを約８５：１５〜約７５：２５の間の重量比で含む、実施態様１に記載の不均質組成物（１０８）。
［実施態様１３］
材料組成物（１０６）を含む第１の部分（１０２）と、
不均質組成物（１０８）を含む第２の部分（１０４）とを含み、
前記不均質組成物（１０８）が、
少なくとも第１の閾値温度の第１の融点を有する第１の合金（２０４）と、
前記第１の閾値温度よりも低い第２の閾値温度未満の第２の融点を有する第２の合金（２０６）と
セラミック添加剤（２０２）と、
を含む合金混合物（２００）を含み、
前記第１の合金（２０４）、前記第２の合金（２０６）、および前記セラミック添加剤（２０２）が、別個の相として互いに混ざり合っている、物品（１００）。
［実施態様１４］
前記材料組成物（１０６）および前記第１の合金（２０４）の少なくとも１つが、難溶接性（ＨＴＷ）合金を含む、実施態様１３に記載の物品（１００）。
［実施態様１５］
タービン部品（１１０）である、実施態様１３に記載の物品（１００）。
［実施態様１６］
前記タービン部品（１１０）がバケット（ブレード）であり、前記第２の部分（１０４）がスキーラ先端（１１４）であるか、または前記タービン部品（１１０）がシュラウドバケット（ブレード）であり、前記第２の部分（１０４）が前記シュラウド間の接触面（３０４）に配置されている接触パッド（３０２）である、実施態様１５に記載の物品（１００）。
［実施態様１７］
物品（１００）を形成するための方法であって、
第２の部分（１０４）を第１の部分（１０２）に適用して、前記物品（１００）を形成する工程を含み、
前記第１の部分（１０２）が材料組成物（１０６）を含み、前記第２の部分（１０４）が不均質組成物（１０８）を含み、前記不均質組成物（１０８）が、
少なくとも第１の閾値温度の第１の融点を有する第１の合金（２０４）と、
前記第１の閾値温度よりも低い第２の閾値温度未満の第２の融点を有する第２の合金（２０６）と
セラミック添加剤（２０２）と、
を含む合金混合物（２００）を含み、
前記第１の合金（２０４）、前記第２の合金（２０６）、および前記セラミック添加剤（２０２）が、別個の相として互いに混ざり合っている、方法。
［実施態様１８］
前記第２の部分（１０４）を前記第１の部分（１０２）に適用する工程が、付加製造技術によって前記不均質組成物（１０８）を前記第１の部分（１０２）上に堆積させる工程を含む、実施態様１７に記載の方法。
［実施態様１９］
前記第２の部分（１０４）を前記第１の部分（１０２）に適用する工程が、前記不均質組成物（１０８）を含む予備焼結されたプリフォームを前記第１の部分（１０２）上に堆積させる工程、および前記予備焼結されたプリフォームを前記第１の部分（１０２）にろう付けする工程を含む、実施態様１７に記載の方法。
［実施態様２０］
前記物品（１００）を焼結および熱間静水圧プレスの少なくとも１つに供する工程をさらに含む、実施態様１７に記載の方法。
【符号の説明】
【００４３】
１００  物品
１０２  第１の部分
１０４  第２の部分
１０６  材料組成物
１０８  不均質組成物
１１０  タービン部品
１１２  翼形部
１１４  スキーラ先端
２００  合金混合物
２０２  セラミック添加剤
２０４  第１の合金
２０６  第２の合金
３００  シュラウド部
３０２  接触パッド
３０４  接触面
【図１】
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【図２】
2018154915.tif 000004
【図３】
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【外国語明細書】
2018154915000001.pdf