(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
物品に成形冷却孔を作成する方法（１００）であって、
金属合金粉体（２０１）を提供するステップと、
前記金属合金粉体（２０１）を予め選択された厚さ（２０３）まで堆積して、予め選択された形状を有する初期層（２０２）を形成するステップと、
集束エネルギー源（２１０）を提供するステップと、
前記集束エネルギー源（２１０）を用いて前記金属合金粉体（２０１）を溶融し、前記粉体層（２０２）を少なくとも１つのアパーチャ（２０４）を含む金属合金シート（２１１）に変形するステップと、
前記金属合金粉体（２０１）の追加の層を連続して堆積して、第２の予め選択された厚さ（２２３）及び第２の予め選択された形状の層を前記金属合金シート（２１１）の上に形成するステップと、
前記集束エネルギー源（２１０）を用いて前記金属合金粉体（２０１）の追加の層を溶融して前記シート（２１１）の厚さ（２３３）を増大させ、所定の厚さ及び形状と、前記初期粉体層（２０２）における前記少なくとも１つのアパーチャ（２０４）に対応する少なくとも１つのアパーチャ（２３４）とを有する構造体（２５１）を形成するステップと、
基材（４０１）を提供するステップと、
前記所定の厚さ及び形状を有する前記少なくとも１つのアパーチャ（２３４）を含む構造体（２５１）を前記基材（４０１）に取り付けるステップと、
を含み、
前記所定の厚さ及び形状を有する前記構造体（２５１）が、前記基材（４０１）の外表面（９０１）の凹部の上に取り付けられる、方法（１００）。
【請求項２】
前記金属合金粉体の追加層を連続して堆積するステップと、前記金属合金粉体の追加層を溶融するステップとを繰り返し行うステップを更に含み、前記追加層の各々が構造体が得られるまでシート厚さを増大させるようにする、請求項１に記載の方法（１００）。
【請求項３】
所定の外形輪郭を有する前記少なくとも１つのアパーチャ（２５４）をマスクするステップと、
前記所定の厚さを有する取り付けられた構造体（２５１）の露出面の上にコーティング（７０１）を施工するステップと、
を更に含む、請求項１または２に記載の方法（１００）。
【請求項４】
所定の外形輪郭を有する前記少なくとも１つのアパーチャ（２５４）を貫通して前記基材（４０１）に調量孔（４０３）を形成するステップを更に含み、前記調量孔が、前記取り付けられた構造体を通る流体のための通路を提供し、該通路が、前記所定の外形輪郭を有する前記少なくとも１つのアパーチャ（２５４）を含む、請求項１乃至３のいずれかに記載の方法（１００）。
【請求項５】
前記所定の厚さ及び形状を有する前記構造体（２５１）が、溶接、ろう付け、及び拡散接合からなるグループから選択されたプロセスによって前記凹部の上に取り付けられる、請求項１乃至４のいずれかに記載の方法（１００）。
【請求項６】
前記所定の厚さ及び形状を有する前記構造体（２５１）に対応しこれを受けるチャンネルを提供するよう基材表面を修正するステップを更に含む、請求項１乃至５のいずれかに記載の方法（１００）。
【請求項７】
前記少なくとも１つのアパーチャ（２５４）が、弓形輪郭を有している、請求項１乃至６のいずれかに記載の方法（１００）。
【請求項８】
前記少なくとも１つのアパーチャ（２５４）が、円錐形状の輪郭を有している、請求項１乃至６のいずれかに記載の方法（１００）。
【請求項９】
前記少なくとも１つのアパーチャ（２５４）が、少なくとも２５４μｍ（０．０１０インチ）の開口を有する、請求項１乃至８のいずれかに記載の方法（１００）。
【請求項１０】
前記少なくとも１つのアパーチャ（２５４）が、前記構造体の表面と１０°〜５０°の角度をなす外形輪郭を有している、請求項１乃至９のいずれかに記載の方法（１００）。
【請求項１１】
前記初期層と前記金属合金粉体の各追加層とが、２０〜１００μｍ（０．０００８〜０．００４インチ）の範囲の厚さまで堆積される、請求項１乃至１０のいずれかに記載の方法（１００）。
【請求項１２】
前記構造体（２５１）が、２５０〜６３５０μｍ（０．０１０〜０．２５０インチ）の範囲の所定厚さを備える、請求項１乃至１１のいずれかに記載の方法（１００）。
【請求項１３】
前記基材（４０１）が、ガンマプライム超合金及びステンレス鋼からなるグループから選択された合金を含む、請求項１乃至１２のいずれかに記載の方法（１００）。
【請求項１４】
前記構造体（２５１）が、ステンレス鋼、超合金、及びコバルト基合金からなるグループから選択された合金を含む、請求項１乃至１３のいずれかに記載の方法（１００）。
【請求項１５】
前記集束エネルギー源（２１０）を提供するステップが、ファイバーレーザ、ＣＯ２レーザ、ＮＤ‐ＹＡＧレーザ及び電子ビーム装置からなるグループから選択された集束エネルギー源（２１０）を提供するステップを含む、請求項１乃至１４のいずれかに記載の方法（１００）。
【請求項１６】
レーザを提供する前記ステップが、４００〜１２００ｍｍ／ｓｅｃの移動速度の１２５〜５００ワットの出力レンジで作動するファイバーレーザを提供するステップを含む、請求項１５に記載の方法（１００）。
【請求項１７】
前記取り付けステップがろう付けである場合に、ろう付け材料が、ホウ素‐ニッケル合金及びケイ素‐ニッケル合金からなるグループから選択される、請求項１３に記載の方法（１００）。
【請求項１８】
前記取り付けステップが、ガンマプライム超合金の基材を溶接するステップである場合に、溶接フィラー材料が、重量で、
０．０１５％のホウ素、０．０５％〜０．１５％の炭素、２０％〜２４％のクロム、３％の鉄、０．０２％〜０．１２％のランタン、１．２５％のマンガン、２０％〜２４％のニッケル、０．２％〜０．５％のケイ素、１３％〜１５％のタングステン、及び残部のコバルト；
並びに２２％のクロム、１６％の鉄、９％のモリブデン、１．５％のコバルト、０．６％のタングステン、０．１０％の炭素、１％のマンガン、１％のケイ素、０．００８％のホウ素、及び残部のニッケル；
からなるグループから選択された組成を有する合金を含む、請求項１３に記載の方法（１００）。
【請求項１９】
前記取り付けステップが、ステンレス鋼の基材を溶接するステップである場合に、溶接フィラー材料がステンレス鋼を含む、請求項１３に記載の方法（１００）。
【請求項２０】
連続的に堆積するステップを繰り返すステップを完了した後に、
前記構造体（２５１）を更に圧密するのに十分な高温高圧で前記構造体（２５１）を熱間静水圧プレスするステップと、
前記構造体（２５１）内に偏析された合金化元素を分布させるのに十分な高温及び時間で圧密化された金属合金粉体を溶体化するステップと、
からなる追加のステップを更に含む、請求項１乃至１９のいずれかに記載の方法（１００）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本出願は、物品及び物品の製造方法に関する。より具体的には、本発明は、冷却孔を含む物品及び物品において冷却孔を作成する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
タービンシステムは、効率の向上及びコストの低減を求めて常に改良されている。タービンシステムの効率を向上させるための１つの方法は、タービンシステムの作動温度を上昇させることである。温度を上昇させるためには、タービンシステムは、連続稼働中にこのような温度に耐え得る材料から構成しなければならない。
【０００３】
構成要素の材料及びコーティングを改良することに加えて、タービン構成要素の温度性能を向上させる１つの一般的な方法は、複雑な冷却チャンネルを使用することである。複雑な冷却チャンネルは、ガスタービンの高温領域で使用される金属及び合金で形成されることが多い。複雑な冷却チャンネルを形成する現行の１つの方法は、レーザ又は水ジェットを用いるような高コストの孔加工を含む。冷却チャンネルを形成する別の方法は、高コストの放電加工を含む。
【０００４】
しかしながら、複雑な冷却チャンネルは、孔加工又は放電加工を用いて形成するのが難しく、結果として廃棄物の増大をもたらし、コストアップを助長する可能性がある。詳細には、現行の方法を用いて成形孔を形成するのが困難である。更に、孔加工又は放電加工を用いて小さな成形孔を形成することは益々困難になっている。
【０００５】
形成される構成要素のプロセス及び／又は特性が改善された物品及び方法が当該技術分野において望ましいことになる。
【発明の概要】
【０００６】
１つの例示的な実施形態において、物品に成形冷却孔を作成する方法は、金属合金粉体を提供するステップと、金属合金粉体を予め選択された厚さまで堆積して、少なくとも１つのアパーチャを含む予め選択された形状を有する初期層を形成するステップと、集束エネルギー源を提供するステップと、集束エネルギー源を用いて金属合金粉体を溶融するステップと、粉体層を金属合金シートに変形するステップと、金属合金粉体の追加の層を連続して堆積して、第２の予め選択された厚さ及び第２の予め選択された形状の層を金属合金シートの上に形成し、第２の予め選択された形状が初期粉体層における少なくとも１つのアパーチャに対応する少なくとも１つのアパーチャを含めるようにするステップと、集束エネルギー源を用いて金属合金粉体の追加層を溶融して、シートの厚さを増大させ、所定の外形輪郭を有する少なくとも１つのアパーチャを形成するステップと、所定厚さ及び形状と、所定の外形輪郭を含む少なくとも１つのアパーチャとを有する構造体が得られるまで、金属合金粉体の追加層を連続して堆積するステップと前記金属合金粉体の追加層を溶融するステップとを繰り返し行うステップと、を含む。
【０００７】
別の例示的な実施形態において、物品は、金属基材と、金属基材に取り付けられた所定厚さの直接金属レーザ溶融材料を含む構造体と、を備え、該構造体が、所定の外形輪郭を含む少なくとも１つのアパーチャを有する。物品は更に、少なくとも１つのアパーチャ及び対応する調量孔を有する構造体を貫通する通路を含む。
【０００８】
本発明の他の特徴及び利点は、例証として本発明の原理を示す添付図面を参照しながら、以下の好ましい実施形態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】冷却孔を作成する方法のフローチャート。
【図２】冷却孔を作成する方法のプロセス図。
【図３】直接金属レーザ溶融を用いて形成された冷却孔の斜視図。
【図４】直接金属レーザ溶融冷却孔のストリップが固定された物品の斜視図。
【図５】個々の直接金属レーザ溶融冷却孔が固定された物品の斜視図。
【図６】本開示の１つの実施形態による、物品に固定された直接金属レーザ溶融成形及び調量冷却孔の断面図。
【図７】本開示の１つの実施形態による、コーティング物品に固定された直接金属レーザ溶融成形及び調量冷却孔の断面図。
【図８】本開示の１つの実施形態による、物品の調量孔の上に固定された直接金属レーザ溶融成形及び調量冷却孔の断面図。
【図９】本開示の１つの実施形態による、コーティング物品の調量孔の上に固定された直接金属レーザ溶融成形及び調量冷却孔の断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
可能な限り、図面全体を通じて同じ要素を示すために同じ参照符号が使用される。
【００１１】
冷却孔を有する物品及び冷却孔を有する物品を製造する方法が提供される。本開示の実施形態は、本明細書で開示される特徴の１又はそれ以上を用いていない物品及び方法と比較して、アパーチャがより複雑で、冷却孔がより複雑で、アパーチャ品質が高く、フィルム冷却が向上し、冷却孔サイズが小さく、冷却孔の製造コストが低下し、成形される冷却孔が物品と別個に形成され、補修冷却孔を物品に付加し、高度な特徴要素の形成の制御が向上する、又はこれらの組み合わせを提供する。
【００１２】
図１〜３を参照すると、直接金属レーザ溶融（ＤＭＬＭ）により構造体２５１を製作する方法１００が提供される。例えば、１つの実施形態において、方法１００は、物品に成型冷却孔を作成するステップを含む。方法１００は、構造体２５１、該構造体２５１の冷却孔、又は限定ではないが、調量スロット又は孔を有する角度付きトレンチなどのアパーチャを含む構造体２５１の他の何れかの特徴部を提供する。好適な形状は、限定ではないが、方形、矩形、三角形、円形、半円形、楕円形、台形、八角形、形成される特徴要素を有する形状、他の何れかの幾何学的形状、又はこれらの組み合わせを含む。別の実施形態において、方法１００は、金属合金粉体２０１を提供するステップ（ステップ１０１）と、金属合金粉体２０１を堆積して初期粉体層２０２を形成するステップ（ステップ１０２）と、を含む。初期粉体層２０２は、予め選択された厚さ２０３と、少なくとも１つの第１のアパーチャ２０４を含む予め選択された形状とを有する。別の実施形態において、集束エネルギー源２１０が提供される（ステップ１０３）。
【００１３】
好適な集束エネルギー源は、限定ではないが、レーザ装置、電子ビーム装置、又はこれらの組み合わせを含む。レーザ装置は、限定ではないが、ファイバーレーザ、ＣＯ２レーザ、又はＮＤ−ＹＡＧレーザなど、金属合金粉体２０１を溶融するための出力レンジ及び移動速度で動作する何れかのレーザ装置を含む。１つの実施形態において、出力レンジは、限定ではないが、１２５〜５００ワット、１５０〜５００ワット、１５０〜４００ワット、或いは何れかの組み合わせ、部分的組み合わせ、範囲、又は部分範囲を含む。別の実施形態において、移動速度は、限定ではないが、４００〜１２００ｍｍ／ｓｅｃ、５００〜１２００ｍｍ／ｓｅｃ、５００〜１０００ｍｍ／ｓｅｃ、或いは何れかの組み合わせ、部分的組み合わせ、範囲、又は部分範囲を含む。例えば、別の実施形態において、集束エネルギー源２１０は、１〜３等高パスに対して４００〜１２００ｍｍ／ｓｅｃの移動速度において１２５〜５００ワットの出力レンジで動作する。別の実施形態において、集束エネルギー源２１０は、約０．０８ｍｍ〜０．２ｍｍのハッチ間隔を含む。
【００１４】
集束エネルギー源２１０は、初期粉体層２０２に配向されて金属合金粉体２０１を溶融（ステップ１０４）し、初期粉体層２０２を金属合金シート２１１に変形する。次に、方法１００は、金属合金シート２１１上に追加の金属合金粉体２０１を連続して堆積して、第２の予め選択された厚さ２２３及び第２の予め選択された形状の追加層２２２を形成するステップ（ステップ１０５）を含む。第２の予め選択された形状は、初期粉体層２０２における少なくとも１つの第１のアパーチャ２０４に対応する少なくとも１つの第２のアパーチャ２２４を含み、この２つのアパーチャが流体連通用通路を提供する。金属合金粉体２０１の初期層２２２の堆積（ステップ１０５）後、方法１００は、集束エネルギー源２１０を用いて追加層２２２を溶融し、金属合金シート２１１のシート厚さ２３３を増大させて、所定の外形輪郭を有する少なくとも１つの組み合わせアパーチャ２３４を形成するステップ（ステップ１０６）を含む。次に、所定厚さと、所定形状と、所定の外形輪郭を有する少なくとも１つのアパーチャ２５４とを備えた構造体２５１が得られるまで、金属合金粉体２１０の追加層２２２を連続して堆積するステップ（ステップ１０５）及び追加層２２２を溶融するステップ（ステップ１０６）を繰り返すことができる（ステップ１０７）。構造体２５１は、例えば、９０％〜１００％、９５％〜９９％、９８％〜９９％、９９％〜９９．８％、或いは何れかの組み合わせ、部分的組み合わせ、範囲、又は部分範囲の密度を含む。連続堆積及び溶融ステップを繰り返した（ステップ１０７）後、構造体２５１は、熱間静水圧プレス（ＨＩＰ）処理され、固溶化熱処理（溶体化）され、及び／又は応力緩和される。例えば、１つの実施形態において、構造体２５１は、１１４９°Ｃ〜１２６０°Ｃ（２１００°Ｆ〜２３００°Ｆ）の間の高温及び６８．９５ＭＰａ〜１３７．９ＭＰａ（１０，０００ＰＳＩ〜２０，０００ＰＳＩ）の高圧で３〜５時間の間ＨＩＰ処理される。ＨＩＰ処理は更に、構造体２５１の密度が例えば約９８％〜１００％から約９９．５％〜９９．８％に増大するように構造体２５１を圧密化することができる。別の実施形態において、ＨＩＰ処理に加えて、構造体２５１は、１０９３°Ｃ〜１２０５°Ｃ（２０００°Ｆ〜２２００°Ｆ）の高温の真空状態で１〜２時間の間固溶化熱処理することができる。別の実施形態において、構造体２５１は、１０３８°Ｃ〜１１４９°Ｃ（１９００°Ｆ〜２１００°Ｆ）の高温の真空状態で１〜３時間の間熱処理される。ＨＩＰ処理及び熱処理の温度は、粉体の組成及び所望の特性に高度に依存することになることは理解されるであろう。
【００１５】
初期粉体層２０２の予め選択された厚さ２０３及び追加層２２２の各々の第２の予め選択された厚さ２２３は、２０〜１００μｍ（０．０００８〜０．００４インチ）、２０〜８０μｍ（０．０００８〜０．００３２インチ）、４０〜６０μｍ（０．００１６〜０．００２４インチ）の範囲、或いは他の何れかの組み合わせ、部分的組み合わせ、範囲、又は部分範囲の厚さを含む。予め選択された厚さ２０３は、第２の予め選択された厚さ２２３と等しいか又は異なり、追加層２２２の各々について変動又は維持される。構造体２５１の所定の厚さは、初期粉体層２０２の予め選択された厚さ２０３と追加層２２２の各々の第２の予め選択された厚さ２２３とから形成される。予め選択された厚さ２０３、第２の予め選択された厚さ２２３及び／又は幾つの追加層２２２が堆積されるかに基づいて、構造体２５１の所定の厚さは、２５０〜３５００００μｍ（０．０１０〜１３．７８インチ）、２５０〜２０００００（０．０１０〜７．８７インチ）、２５０〜５００００μｍ（０．０１０〜１．９７インチ）、２５０〜６３５０μｍ（０．０１０〜０．２５０インチ）の範囲、或いは何れかの組み合わせ、部分的組み合わせ、範囲、又は部分範囲の何れかの好適な厚さを含む。
【００１６】
１つの実施形態において、少なくとも１つのアパーチャ２５４の所定の外形輪郭は、高温構成要素のフィルム冷却用の流体流れ輪郭を提供するような形状にされる。１つの実施例において、少なくとも１つのアパーチャ２５４の所定の外形輪郭は、弓形形状の輪郭を含む。別の実施例において、少なくとも１つのアパーチャ２５４の所定の外形輪郭は、円錐形状の輪郭を含む。他の実施例は、限定ではないが、Ｖ字形輪郭、円形輪郭、楕円輪郭、多角形輪郭、又はこれらの組み合わせを含む。別の実施形態において、少なくとも１つのアパーチャ２５４の所定の外形輪郭は、少なくとも２５４μｍ（０．０１０インチ）、少なくとも３８１μｍ（０．０１５インチ）、少なくとも５０８μｍ（０．０２０インチ）、或いは他の何れかの組み合わせ、部分的組み合わせ、範囲、又は部分範囲の開口を含む。別の実施形態において、少なくとも１つのアパーチャ２５４の所定の外形輪郭は、構造体２５１の表面とある角度をなす。角度は、例えば、最大９０°、１０°〜５０°、約３０°、或いは何れかの組み合わせ、部分的組み合わせ、範囲、又は部分範囲を含み、９０°は、構造体２５１の表面に垂直な少なくとも１つのアパーチャ２５４である。
【００１７】
図４〜５を参照すると、１つの実施形態において、方法１００は、金属基材のような基材４０１を提供するステップと、構造体２５１を基材４０１に取り付けるステップとを含む。別の実施形態において、基材４０１は、高温で作動する物品の少なくとも一部を形成する。高温で作動する物品には、限定ではないが、バケット、ノズル、翼形部、又は冷却孔を必要とする他の何れかの構成要素のようなガスタービン構成要素が挙げられる。別の実施形態において、物品は、補修もしくは性能を高めるための物品のような新製品又は既存の物品である。
【００１８】
基材４０１は、物品に基づいたあらゆる好適な組成を含み、構造体２５１は、基材４０１に取り付けるためのあらゆる好適な組成を含む。基材４０１の好適な組成は、限定ではないが、ガンマプライム超合金又はステンレス鋼などの合金を含む。１つの実施形態において、ガンマプライム超合金は、例えば、重量で、約９．７５％のクロム、約７．５％のコバルト、約４．２％のアルミニウム、約３．５％のチタン、約１．５％のモリブデン、約６．０％のタングステン、約４．８％のタンタル、約０．５％のニオブ、約０．１５％のハフニウム、約０．０５％の炭素、約０．００４％のホウ素、及び残部のニッケルの組成を含む。別の実施例において、ガンマプライム超合金は、重量で、約７．５％のコバルト、約７．０％のクロム、約６．５％のタンタル、約６．２％のアルミニウム、約５．０％のタングステン、約３．０％のルテニウム、約１．５％のモリブデン、約０．１５％のハフニウム、約０．０５％の炭素、約０．００４％のホウ素、約０．０１％のイットリウム、及び残部のニッケルの組成を含む。別の実施例において、ガンマプライム超合金は、重量で、約８．０％〜約８．７％のＣｒ、約９％〜約１０％のＣｏ、約５．２５％〜約５．７５％のＡｌ、最大約０．９％のＴｉ（例えば、約０．６％〜約０．９％）、約９．３％〜約９．７％のＷ、最大約０．６％のＭｏ（例えば、約０．４％〜約０．６％）、約２．８％〜約３．３％のＴａ、約１．３％〜約１．７％のＨｆ、最大約０．１％のＣ（例えば、約０．０７％〜約０．１％）、最大約０．０２％のＺｒ（例えば、約０．００５％〜約０．０２％）、最大約０．０２％のＢ（例えば、約０．０１％〜約０．０２％）、最大約０．２％のＦｅ、最大約０．１２％のＳｉ、最大約０．１％のＭｎ、最大約０．１％のＣｕ、最大約０．０１％のＰ、最大約０．００４％のＳ、最大約０．１％のＮｂ、及び残部のニッケルの組成を含む。
【００１９】
構造体２５１の好適な組成は、限定ではないが、ステンレス鋼、超合金、又はコバルト基合金などの合金を含む。１つの実施形態において、構造体２５１は、基材４０１の低温領域に取り付けられ、これにより構造体２５１が曝される温度が低下する。別の実施形態において、コバルト基合金は、例えば、７０Ｃｏ−２７Ｃｒ−３Ｍｏを含む。別の実施形態において、超合金は、限定ではないが、重量で、約０．１５〜０．２０％の炭素、約１５．７０〜１６．３０％のクロム、約８．００〜９．００％のコバルト、約１．５０〜２．００％のモリブデン、約２．４０〜２．８０％のタングステン、約１．５０〜２．００％のタンタル、約０．６０〜１．１０％のコロンビウム、約３．２０〜３．７０％のチタン、約３．２０〜３．７０％のアルミニウム、約０．００５〜０．０１５％のホウ素、約０．０５〜０．１５％のジルコニウム、最大約０．５０％の鉄、最大約０．２０％のマンガン、最大約０．３０％のケイ素、最大約０．０１５％の硫黄、及び残部のニッケルの組成；重量で、約５％の鉄、約２０％〜約２３％のクロム、最大約０．５％のケイ素、約８％〜約１０％のモリブデン、約３．１５％〜４．１５％のニオブ＋タンタル、最大約０．５％のマンガン、最大約０．１％の炭素、及び残部のニッケルの組成；重量で、約５０％〜５５％のニッケル＋コバルト、約１７％〜２１％のクロム、約４．７５％〜５．５０％のクロム＋タンタル、約０．０８％の炭素、約０．３５％のマンガン、約０．３５％のケイ素、約０．０１５％のリン、約０．０１５％の硫黄、約１．０％のコバルト、約０．３５％〜０．８０％のアルミニウム、約２．８０％〜３．３０％のモリブデン、約０．６５％〜１．１５％のチタン、約０．００１％〜０．００６％のホウ素、０．１５％の銅、及び残部の鉄の組成；及び／又は重量で、約２０％のクロム、約１０％のコバルト、約８．５％のモリブデン、最大約２．５％のチタン、約１．５％のアルミニウム、最大約１．５％の鉄、最大約０．３％のマンガン、最大約０．１５％のケイ素、約０．０６％の炭素、約０．００５％のホウ素、及び残部のニッケルの組成を含む。
【００２０】
構造体２５１及び基材４０１は適合性がある。好ましくは、基材４０１がステンレス鋼であるときには、構造体２５１もステンレス鋼である。同様に、基材４０１がガンマプライム超合金である場合、構造体２５１もまたガンマプライム超合金である。
【００２１】
構造体２５１を基材４０１に取り付けるステップは、限定ではないが、ろう付け、溶接、拡散接合、又はこれらの組み合わせなどのプロセスを含む。１つの実施形態において、構造体２５１を基材４０１に取り付けるステップがろう付けを含む場合には、ホウ素−ニッケル合金及び／又はケイ素−ニッケル合金など、ろう付け材料が使用される。別の実施形態において、構造体２５１を基材４０１に取り付けるステップが、構造体２５１をガンマプライム超合金に溶接するステップを含む場合には、重量で、約０．０１５％のホウ素、約０．０５％〜約０．１５％の炭素、約２０％〜約２４％のクロム、約３％の鉄、約０．０２％〜約０．１２％のランタン、約１．２５％のマンガン、約２０％〜約２４％のニッケル、約０．２％〜約０．５％のケイ素、約１３％〜約１５％のタングステン、及び残部のコバルトの組成、及び／又は重量で、約２２％のクロム、約１６％の鉄、約９％のモリブデン、約１．５％のコバルト、約０．６％のタングステン、約０．１０％の炭素、約１％のマンガン、約１％のケイ素、約０．００８％のホウ素及び残部のニッケルの組成を有するフィラー材料などの溶接フィラー材料が使用される。別の実施形態において、構造体２５１を基材４０１に取り付けるステップが、構造体２５１をステンレス鋼に溶接するステップを含む場合には、溶接フィラー材料は、ステンレス鋼を含む。
【００２２】
図６〜９を参照すると、構造体２５１は、基材４０１の修正表面６０１（図６〜８）に取り付けられるか、又は基材（４０１）の外表面９０１（図９）上に取り付けられる。修正面６０１は、構造体２５１を受け入れるための特徴部を含み、該特徴部は、構造体２５１の所定厚さ及び所定形状に対応する。特徴部に位置付けられたときに、構造体２５１は、外表面９０１から凹状にされ、又は面一にされ、或いは、外表面９０１を超えて延びる。好適な特徴要素は、限定ではないが、チャンネル、凹部、スロット、開口、又は構造体２５１を少なくとも部分的に受けるための他の何れかの修正部を含む。
【００２３】
１つの実施形態において、修正面６０１は、基材４０１の製造中に形成される。別の実施形態において、修正面６０１は、特徴部を形成するために例えば外表面９０１の機械加工をなどにより基材４０１の製造後に形成される。別の実施形態において、物品が既存の物品を含む場合には、修正面６０１は、既存のアパーチャを取り除き、既存の物品を機械加工して特徴部を形成し、及び／又は直接取り付けるために該既存の物品を清浄化することによって形成される。
【００２４】
構造体２５１の各々は、あらゆる好適な数の最終アパーチャ２５４を含む。最終アパーチャ２５４の数に基づいて、１つよりも多い構造体２５１を基材４０１に取り付けることができる。例えば、図４に示すように、構造体２５１のうちの２つが基材４０１に取り付けられ、構造体２５１の各々が最終アパーチャ２５４のうちの１つを含む。別の実施例において、図５に示すように、構造体２５１のうちの１つが基材４０１に取り付けられ、構造体２５１が複数の最終アパーチャ２５４を含む。
【００２５】
少なくとも１つの最終アパーチャ２５４の各々は、構造体２５１を通る流体のための通路を提供する。必要な場合、基材４０１を通る通路を延長して冷却孔を形成するために、少なくとも１つの最終アパーチャ２５４の各々は、対応する調量孔４０３に結合される。１つの実施形態において、少なくとも１つの最終アパーチャ２５４及び調量孔４０３の両方は、構造体２５１内に形成され、基材４０１にわたって全体に延びる（図６及び７）。代替の実施形態において、少なくとも１つの最終アパーチャ２５４は、基材４０１において形成された調量孔４０３の上に位置付けられる（図８）。別の代替の実施形態において、構造体２５１は、基材４０１に取り付けられ（図９）、次いで、調量孔４０３が基材４０１に形成される。更に別の代替の実施形態において、調量孔４０３の一部は、構造体２５１に形成され、調量孔４０３の残りは、構造体２５１の取り付けの前又は後で基材４０１に形成される。構造体２５１が取り付けられた後に調量孔４０３が基材４０１に形成される場合、調量孔４０３は、少なくとも１つの最終アパーチャ２５４を貫通して形成される。調量孔４０３を基材４０１に形成するステップは、限定ではないが、孔加工のようなあらゆる好適なプロセスを含む。
【００２６】
１つの実施形態において、方法１００は、ボンドコート及び／又は熱障壁コーティング（ＴＢＣ）のようなコーティング７０１を基材４０１に施工するステップを含む。ボンドコートは、限定ではないが、ＭＣｒＡｌＹボンドコートのようなあらゆる好適なボンドコートを含む。コーティング７０１は、構造体２５１を基材４０１に取り付ける前又は後に施工される。例えば、別の実施形態において、構造体２５１は、基材４０１に取り付けられ、少なくとも１つの最終アパーチャ２５４がマスクされ、次いで、露出した母材上にボンドコーティング及び／又はＴＢＣがスプレーされる。或いは、コーティング７０１は、基材４０１に施工され、次いで、構造体２５１の取り付けを可能にするよう所定領域から除去される。
【００２７】
好ましい実施形態を参照しながら本発明を説明してきたが、本発明の範囲から逸脱することなく種々の変更を行うことができ且つ本発明の要素を均等物で置き換えることができる点は理解されるであろう。加えて、本発明の本質的な範囲から逸脱することなく、特定の状況又は物的事項を本発明の教示に適合するように多くの修正を行うことができる。従って、本発明は、本発明を実施するために企図される最良の形態として開示した特定の実施形態に限定されるものではなく、また本発明は、提出した請求項の技術的範囲内に属する全ての実施形態を包含することになるものとする。
【符号の説明】
【００２８】
２０１  金属合金粉体
２０２  初期層
２０３  予め選択された厚さ
２０４  アパーチャ
２１０  集束エネルギー源
２１１  金属合金シート
２２２  追加層
２２３  第２の予め選択された厚さ
２２４  第２のアパーチャ
２３３  シート厚さ
２３４  アパーチャ
２５１  構造体
２５４  アパーチャ
【図１】
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【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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