(57)【要約】      （修正有）【課題】Ｎｉ基超合金及び特定のＡｌ−Ｔｉ合金等の難溶接（ＨＴＷ）合金を用いる、単一の連続的な物品として一体成形の２つの異なる結晶粒組織を有する２つの組成的に異なる材料を含む物品及び物品を鋳造する方法の提供。【解決手段】溶融した第１の材料１０８を、分配する鋳型に投入し、第１の結晶粒組織の生成に適した第１の条件に付し、物品１００の第１の領域１０２を形成し、第１の材料とは組成的に異なる、溶融した第２の材料１１０を鋳型に投入し、物品の第２の領域１０４を形成する方法。第２の材料の第１の部分と、第１の材料の第２の部分を混合して、ハイブリッド材料１１２を形成。第２の材料の第２の部分を、第１の結晶粒組織と異なる第２の結晶粒組織を生成するのに適した第２の条件に付し、物品の第２の領域を形成する。第１の領域及び第２の領域は、ハイブリッド領域１０６をその間に形成した、単一の連続的な物品で一体成形する製造方法。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
物品（１００）を形成するための鋳造方法であって、
第１の材料（１０８）を鋳型（２００）に投入する工程であって、第１の材料（１０８）が溶融状態で投入され、鋳型（２００）が物品（１００）の第１の領域（１０２）を形成するために第１の材料（１０８）を優先的に分配するように配列及び配置されている、工程と、
第１の材料（１０８）を、第１の結晶粒組織を生成させるのに適した第１の条件に付す工程と、
第１の結晶粒組織を第１の材料（１０８）の第１の部分（３００）から生成させ、第１の材料（１０８）の第２の部分（３０２）を溶融状態で維持すると同時に物品（１００）の第１の領域（１０２）を形成する工程と、
第２の材料（１１０）を鋳型（２００）に投入して物品（１００）の第２の領域（１０４）を形成する工程であって、第２の材料（１１０）が溶融状態で投入され、第２の材料（１１０）が、第１の材料（１０８）とは組成的に異なる、工程と、
第２の材料（１１０）の第１の部分（５００）と第１の材料（１０８）の第２の部分（３０２）を混合することによってハイブリッド材料（１１２）を形成する工程と、
第２の材料（１１０）の第２の部分（５０２）を第２の結晶粒組織を生成させるのに適した第２の条件に付す工程であって、第２の結晶粒組織が、第１の結晶粒組織とは異なっている、工程と、
第２の結晶粒組織を第２の材料（１１０）の第２の部分（５０２）から生成させ、物品（１００）の第２の領域（１０４）を形成する工程であって、第１の領域（１０２）及び第２の領域（１０４）が、ハイブリッド材料（１１２）から形成され、第１の領域（１０２）と第２の領域（１０４）との間に配置されたハイブリッド領域（１０６）を備えた単一の連続的な物品（１００）として一体成形されている、工程と
を含む、鋳造方法。
【請求項２】
第１の材料（１０８）及び第２の材料（１１０）を投入することに、１以上の難溶接（ＨＴＷ）合金を投入することを含む、請求項１に記載の鋳造方法。
【請求項３】
第１の材料（１０８）及び第２の材料（１１０）の少なくとも１つを投入することに、Ｒｅｎｅ１０８及びＧＴＤ２６２を投入することを含む、請求項２に記載の鋳造方法。
【請求項４】
第１の結晶粒組織及び第２の結晶粒組織を生成させることに、一方向凝固結晶粒組織及び等軸結晶粒組織を生成することを含む、請求項１に記載の鋳造方法。
【請求項５】
タービン部品（１１４）を形成するための鋳造方法であって、
第１の材料（１０８）を鋳型（２００）に投入する工程であって、第１の材料（１０８）が溶融状態で投入され、鋳型（２００）がタービン部品（１１４）の第１の領域（１０２）を形成するために第１の材料（１０８）を優先的に分配するように配列及び配置されている、工程と、
第１の材料（１０８）を、一方向凝固結晶粒組織を生成させるのに適した第１の条件に付す工程と、
一方向凝固結晶粒組織を第１の材料（１０８）の第１の部分（３００）から生成させ、第１の材料（１０８）の第２の部分（３０２）を溶融状態で維持する一方でタービン部品（１１４）の第１の領域（１０２）を形成する工程と、
第２の材料（１１０）を鋳型（２００）に投入してタービン部品（１１４）の応力低減領域を形成する工程であって、第２の材料（１１０）が溶融状態で投入され、第２の材料（１１０）が、第１の材料（１０８）とは組成的に異なる、工程と、
第２の材料（１１０）の第１の部分（５００）と第１の材料（１０８）の第２の部分（３０２）を混合することによってハイブリッド材料（１１２）を形成する工程と、
第２の材料（１１０）の第２の部分（５０２）を等軸結晶粒組織を生成させるのに適した第２の条件に付す工程と、
等軸結晶粒組織を第２の材料（１１０）の第２の部分（５０２）から生成させ、タービン部品（１１４）の応力低減領域を形成する工程であって、第１の領域（１０２）及び応力低減領域が、ハイブリッド材料（１１２）から形成され、第１の領域（１０２）と応力低減領域との間に配置されたハイブリッド領域（１０６）を備えた単一の連続的な物品（１００）として一体成形されている、工程と
を含む、鋳造方法。
【請求項６】
第１の材料（１０８）を投入することが、Ｒｅｎｅ  １０８、ＧＴＤ  １１１、ＧＴＤ  ４４４、Ｒｅｎｅ  Ｎ２、及びＩｎｃｏｎｅｌ  ７３８の１種以上を投入することを含む、請求項５に記載の鋳造方法。
【請求項７】
第２の材料（１１０）を投入することに、ＧＴＤ  ２６２、ＧＴＤ  ２２２、及びＧＴＤ  ２４１の１種以上を投入することを含む、請求項５に記載の鋳造方法。
【請求項８】
物品（１００）であって、
一方向凝固結晶粒組織を有する第１の材料（１０８）を含む第１の領域（１０２）と、
等軸結晶粒組織を有する第２の材料（１１０）を含む第２の領域（１０４）であって、第２の材料（１１０）が第１の材料（１０８）とは組成的に異なる、第２の領域（１０４）と、
第１の領域（１０２）と第２の領域（１０４）との間に配置されたハイブリッド領域（１０６）であって、ハイブリッド領域（１０６）がハイブリッド材料（１１２）を含み、ハイブリッド材料（１１２）が混合された第１の材料（１０８）及び第２の材料（１１０）を含む、ハイブリッド領域（１０６）とを含み、
第１の領域（１０２）、第２の領域（１０４）及びハイブリッド領域（１０６）が、単一の連続的な物品（１００）として一体成形され、
第１の材料（１０８）及び第２の材料（１１０）の少なくとも１つが、難溶接（ＨＴＷ）合金からなる群から選択される、物品（１００）。
【請求項９】
第１の材料（１０８）が、Ｒｅｎｅ  １０８、ＧＴＤ  １１１、ＧＴＤ  ４４４、Ｒｅｎｅ  Ｎ２、及びＩｎｃｏｎｅｌ  ７３８の１種以上からなる群から選択され、第２の材料（１１０）が、ＧＴＤ  ２６２、ＧＴＤ  ２２２、及びＧＴＤ  ２４１の１種以上からなる群から選択される、請求項８に記載の物品（１００）。
【請求項１０】
物品（１００）が体積を含み、第１の領域（１０２）が物品（１００）の体積の約６０％以下をなす、請求項８に記載の物品（１００）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、物品及び物品を鋳造する方法に関する。より特に、本発明は、単一の連続的な物品として一体成形された２つの異なる結晶粒組織を有する２つの組成的に異なる材料を含む物品及び物品を鋳造する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
難溶接（ＨＴＷ）合金、例えばニッケル基超合金及び特定のアルミニウム−チタン合金などは、それらのγ′及び様々な幾何学的制約に起因して、γ′歪時効、溶離及び高温割れを受けやすい。これらの材料は、γ′相が約３０％よりも高い体積分率で存在する場合（これは、アルミニウム又はチタン含有量が約３％を上回る場合に起こることがある）に接合することが困難でもある。
【０００３】
これらのＨＴＷ材料は、ガスタービンエンジン部品、例えば翼形部、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、ホイール、シール、ＨＴＷ合金による３Ｄ製造部品及びその他の高温ガス通路部品などに組み込むことができる。運転中、ＨＴＷで形成された部品は、部品の一部をすり減らせるか又は損傷させる運転条件に付されることがある。例として、ブレード（バケット）などのタービン翼形の先端は、時間とともにすり減り、タービンの効率を低下させることがある。そのような摩耗の修復は、ＨＴＷ材料を接合する困難さによって損なわれ、標準的な修復技術が困難になる。レーザークラッディング又は従来の溶射などの熱間処理を用いてそのような部品を再構築すると、高温によって弱化するか又は割れる堆積物が生じる。ろう付け技術は、ろう付け材料又は要素が運用上の要件を満たさないことのある部品に組み込まれるために適していない。
【０００４】
ＨＴＷ材料を組み込んでいるガスタービン部品は、他の材料で形成された部品よりも高価である傾向があり、特定のＨＴＷ材料は、他のよりも溶接することが困難であり、より高価である。これらのＨＴＷ材料を組み込むことは、多くの場合優れた運用上の性質に起因して、特に最も極端な条件及び応力に付される部品の特定の部分に望ましいであろうが、ガスタービン部品をＨＴＷ材料で修復する困難さによって、他の材料で形成された部品では修復可能であった損傷又は欠陥が原因で部品が処分されることになり、それは不経済であり費用がかかる。しかし、ＨＴＷ材料を修復しにくくする同じ性質は、ＨＴＷ材料を他と接合しにくく、あまり高価でなく、より容易に修復できる材料にもする。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】米国特許出願公開第２０１４００３７９８１号明細書
【発明の概要】
【０００６】
例となる実施形態では、物品を形成するための鋳造方法は、第１の材料を鋳型に投入することを含む。第１の材料は溶融状態で投入される。鋳型は、物品の第１の領域を形成するために第１の材料を優先的に分配するように配列及び配置されている。第１の材料は、第１の結晶粒組織を生成させるのに適した第１の条件に付される。第１の結晶粒組織は、第１の材料の第１の部分から生成され、第１の材料の第２の部分を溶融状態で維持すると同時に物品の第１の領域を形成する。第２の材料は、物品の第２の領域を形成するための鋳型に投入される。第２の材料は溶融状態で投入される。第２の材料は、第１の材料とは組成的に異なる。ハイブリッド材料は、第２の材料の第１の部分と、第１の材料の第２の部分を混合することによって形成される。第２の材料の第２の部分は、第２の結晶粒組織を生成させるのに適した第２の条件に付される。第２の結晶粒組織は、第１の結晶粒組織とは異なる。第２の結晶粒組織は、第２の材料の第２の部分から生成され、物品の第２の領域を形成する。第１の領域及び第２の領域は、第１の領域と第２の領域との間に配置されたハイブリッド材料から形成されるハイブリッド領域を備えた単一の連続的な物品として一体成形されている。
【０００７】
別の例となる実施形態では、タービン部品を形成するための鋳造方法は、第１の材料を鋳型に投入することを含む。第１の材料は溶融状態で投入される。鋳型は、タービン部品の第１の領域を形成するために第１の材料を優先的に分配するように配列及び配置されている。第１の材料は、一方向凝固結晶粒組織を生成させるのに適した第１の条件に付される。一方向凝固結晶粒組織は、第１の材料の第１の部分から生成され、第１の材料の第２の部分を溶融状態で維持すると同時に物品の第１の領域を形成する。第２の材料は、タービン部品の応力低減領域を形成するための鋳型に投入される。第２の材料は溶融状態で投入される。第２の材料は、第１の材料とは組成的に異なる。ハイブリッド材料は、第２の材料の第１の部分と、第１の材料の第２の部分を混合することによって形成される。第２の材料の第２の部分は、等軸結晶粒組織を生成させるのに適した第２の条件に付される。等軸結晶粒組織は、第２の材料の第２の部分から生成され、タービン部品の応力低減領域を形成する。第１の領域及び応力低減領域は、第１の領域と応力低減領域との間に配置されたハイブリッド材料から形成されるハイブリッド領域を備えた単一の連続的な物品として一体成形されている。
【０００８】
別の例となる実施形態では、物品には第１の領域、第２の領域及び第１の領域と第２の領域との間に配置されたハイブリッド領域を含む。第１の領域は、一方向凝固結晶粒組織を有する第１の材料を含む。第２の領域は、等軸結晶粒組織を有する第２の材料を含む。第２の材料は、第１の材料とは組成的に異なる。ハイブリッド領域にはハイブリッド材料を含み、ハイブリッド材料は混合された第１の材料及び第２の材料を含む。第１の領域、第２の領域及びハイブリッド領域は、単一の連続的な物品として一体成形される。第１の材料及び第２の材料の少なくとも一方は、ＨＴＷ合金からなる群から選択される。
【０００９】
本発明のその他の特徴及び利点は、本発明の原理を例として説明する添付の図面と併せて、以下の好ましい実施形態のより詳細な説明から明らかとなるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本開示の一実施形態による、物品を有する物品の一部分の斜視図を示す図である。
【図２】本開示の一実施形態による、溶融した第１の材料が投入された鋳型の概略図を示す図である。
【図３】本開示の一実施形態による、第１の材料の第１の部分から第１の結晶粒組織が生成した後の図２の鋳型の概略図を示す図である。
【図４】本開示の一実施形態による、溶融した第２の材料が投入された図３の鋳型の概略図を示す図である。
【図５】本開示の一実施形態による、第２の材料の第２の部分から第２の結晶粒組織が生成した後の図４の鋳型の概略図を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
可能な限り、同じ参照番号は、図面を通して同じ部分を表すために使用される。
【００１２】
例となる鋳造方法及び物品が提供される。本開示の実施形態は、本明細書に開示される１又は複数の特徴を利用しない方法と比較して、コストを低減し、修復性を高め、耐クリープ性を高め、耐疲労性を高め、性能を向上させ、部品の寿命を改善し、ライフサイクルコストを低減し、廃棄物を減らし、サービス間隔を増やす、材料の能力を向上させ、機械的性質を改善し、高温性能を改善し、溶接性を向上させ、又はその組合せをもたらす。
【００１３】
図１を参照すると、一実施形態では、物品１００は、第１の領域１０２、第２の領域１０４及び第１の領域１０２と第２の領域１０４との間に配置されたハイブリッド領域１０６を含む。第１の領域１０２には第１の材料１０８を含む。第２の領域１０４には第２の材料１１０を含む。第２の材料１１０は、第１の材料１０８とは組成的に異なる。ハイブリッド領域１０６にはハイブリッド材料１１２を含む。ハイブリッド材料１１２は、混合された第１の材料１０８及び第２の材料１１０を含む。第１の領域１０２、第２の領域１０４及びハイブリッド領域１０６は、単一の連続的な物品１００として一体成形されている。代替実施形態（図示せず）では、第１の領域１０２及び第１の材料１０８は、物品１００において第２の領域１０４及び第２の材料１１０と位置交換されている。第１の領域１０２及び第１の材料１０８は物品１００の任意の適した区域に局在してよく、第２の領域１０４及び第２の材料１１０は物品１００の任意の他の適した区域に局在してよい、但し、ハイブリッド材料１１２を含むハイブリッド領域１０６は、第１の領域１０２と第２の領域１０４との間に配置される。
【００１４】
一実施形態では、物品１００は、タービン部品１１４である。タービン部品１１４は、任意の適したタービン部品１１４であってよく、限定されるものではないが、翼形、ノズル（ベーン）（図示）、バケット（ブレード）、シュラウド、燃焼燃料ノズル、高温ガス通路部品、燃焼器、燃焼器尾筒、燃焼器ライナ、シール、回転部品、ホイール、及びディスク１以上を含む。さらなる実施形態（図示）では、第１の領域１０２は、ノズル（ベーン）又は（ブレード）の外壁１１６と、ノズル（ベーン）又はバケット（ブレード）の外壁１１６に隣接するノズル（ベーン）又はバケット（ブレード）の前縁１１８を含む。さらなる代替実施形態（図示せず）では、第２の領域１０４は、ノズル（ベーン）又は（ブレード）の外壁１１６と、ノズル（ベーン）又はバケット（ブレード）の外壁１１６に隣接するノズル（ベーン）又はバケット（ブレード）の前縁１１８を含む。
【００１５】
一実施形態では（図示）、第１の材料１０８は、一方向凝固結晶粒組織を含み、第２の材料１１０は、等軸結晶粒組織を含む。第１の材料１０８は、物品１００の体積の約７０％、或いは約６０％以下、或いは約５０％以下、或いは約４０％以下、或いは約３０％以下、或いは約１５％〜約７５％、或いは約３０％〜約６０％をなすことができる。さらなる実施形態では、第２の領域１０４は、応力低減領域であり、一方向凝固結晶粒組織を有する第１の領域１０２の第１の材料１０８は、等軸結晶粒組織を有する第１の材料１０８から形成された相当する第１の領域１０２と比較して、運転条件下で割れ感受性の低下した性質を有する。本明細書において、「応力低減領域」とは、別の領域と比較して運転条件下で割れの原因となる応力に付される物品１００の領域をさす。
【００１６】
代替実施形態（図示せず）では、第１の材料１０８には、等軸結晶粒組織を含み、第２の材料１１０には、一方向凝固結晶粒組織を含む。第２の材料１１０は、物品１００の体積の約７０％、或いは約６０％以下、或いは約５０％以下、或いは約４０％以下、或いは約３０％以下、或いは約１５％〜約７５％、或いは約３０％〜約６０％をなすことができる。さらなる実施形態では、第１の領域１０２は応力低減領域であり、一方向凝固結晶粒組織を有する第２の領域１０４の第２の材料１１０には、等軸結晶粒組織を有する第２の材料１１０から形成された相当する第２の領域１０４と比較して、運転条件下で割れ感受性の低下した性質を含む。
【００１７】
割れ感受性の低下した性質には、限定されるものではないが、耐クリープ性を増加させること、耐疲労性を増加させること、タービン部品の動作寿命を増加させること、又はそれらの組合せを含む、任意の適した性質が含まれてよい。
【００１８】
一実施形態では、第１の材料１０８及び第２の材料１１０の少なくとも一方はＨＴＷ合金である。本明細書において、「ＨＴＷ合金」は、溶離、高温及び歪時効割れを示し、そのために溶接するには実際的でない合金である。さらなる実施形態では、ＨＴＷ合金は超合金である。なおさらなる実施形態では、ＨＴＷ合金は、ニッケル基超合金又はアルミニウム−チタン超合金である。ＨＴＷ合金としては、限定されるものではないが、Ｒｅｎｅ  １０８、ＧＴＤ  １１１、ＧＴＤ  ４４４、Ｒｅｎｅ  Ｎ２、及びＩｎｃｏｎｅｌ  ７３８が挙げられる。
【００１９】
一実施形態（図示）では、第１の材料１０８は任意の適した材料であり、特に限定されないが、Ｒｅｎｅ  １０８、ＧＴＤ  １１１、ＧＴＤ  ４４４、Ｒｅｎｅ  Ｎ２、及びＩｎｃｏｎｅｌ  ７３８の１種以上を含み、第２の材料１１０は任意の適した材料であり、特に限定されないが、ＧＴＤ  ２６２、ＧＴＤ  ２２２、及びＧＴＤ  ２４１の１種以上を含む。代替実施形態（図示せず）では、第１の材料１０８は任意の適した材料であり、特に限定されないが、ＧＴＤ  ２６２、ＧＴＤ  ２２２、及びＧＴＤ  ２４１の１種以上を含み、第２の材料１１０は任意の適した材料であり、特に限定されないが、Ｒｅｎｅ  １０８、ＧＴＤ  １１１、ＧＴＤ  ４４４、Ｒｅｎｅ  Ｎ２、及びＩｎｃｏｎｅｌ  ７３８の１種以上を含む。
【００２０】
本明細書において、「ＧＴＤ  １１１」とは、重量で、約１４％のクロム、約９．５％のコバルト、約３．８％のタングステン、約４．９％のチタン、約３％のアルミニウム、約０．１％の鉄、約２．８％のタンタル、約１．６％のモリブデン、約０．１％の炭素、及び残りがニッケルの組成を含む合金をさす。
【００２１】
本明細書において、「ＧＴＤ  ２２２」とは、重量で、約２３．５％のクロム、約１９％のコバルト、約２％のタングステン、約０．８％のニオブ、約２．３％のチタン、約１．２％のアルミニウム、約１％のタンタル、約０．２５％のケイ素、約０．１％のマンガン、及び残りがニッケルの組成を含む合金をさす。
【００２２】
本明細書において、「ＧＴＤ  ２４１」とは、重量で、約２２．５％のクロム、約１９％のコバルト、約２％のタングステン、約１．３５％のニオブ、約２．３％のチタン、約１．２％のアルミニウム、約０．１％の炭素、及び残りがニッケルの組成を含む合金をさす。
【００２３】
本明細書において、「ＧＴＤ  ２６２」とは、重量で、約２２．５％のクロム、約１９％のコバルト、約２％のタングステン、約１．３５％のニオブ、約２．３％のチタン、約１．７％のアルミニウム、約０．１％の炭素、及び残りがニッケルの組成を含む合金をさす。
【００２４】
本明細書において、「ＧＴＤ  ４４４」とは、重量で、約７．５％のコバルト、約０．２％の鉄、約９．７５％のクロム、約４．２％のアルミニウム、約３．５％のチタン、約４．８％のタンタル、約６％のタングステン、約１．５％のモリブデン、約０．５％のニオブ、約０．２％のケイ素、約０．１５％のハフニウム、及び残りがニッケルの組成を含む合金をさす。
【００２５】
本明細書において、「ＩＮＣＯＮＥＬ  ７３８」とは、重量で、約０．１７％の炭素、約１６％のクロム、約８．５％のコバルト、約１．７５％のモリブデン、約２．６％のタングステン、約３．４％のチタン、約３．４％のアルミニウム、約０．１％のジルコニウム、約２％のニオブ、及び残りがニッケルの組成を含む合金をさす。
【００２６】
本明細書において、「Ｒｅｎｅ  Ｎ２」とは、重量で、約７．５％のコバルト、約１３％のクロム、約６．６％のアルミニウム、約５％のタンタル、約３．８％のタングステン、約１．６％のレニウム、約０．１５％のハフニウム、及び残りがニッケルの組成を含む合金をさす。
【００２７】
本明細書において、「Ｒｅｎｅ  １０８」とは、重量で、約８．４％のクロム、約９．５％のコバルト、約５．５％のアルミニウム、約０．７％のチタン、約９．５％のタングステン、約０．５％のモリブデン、約３％のタンタル、約１．５％のハフニウム、及び残りがニッケルの組成を含む合金をさす。
【００２８】
図２を参照すると、一実施形態では、物品１００を形成するための鋳造方法には、第１の材料１０８を鋳型２００に投入することを含む。鋳型２００は、限定されるものではないが、炉２０２を含む任意の適した加熱装置によって加熱することができる。鋳型２００はまた、冷却装置（例えば、限定されるものではないが、冷却プレート２０４など）の近くに配置されていてもよいし、冷却装置に取り付けられていてもよい。第１の材料１０８は溶融状態で投入されてよい。鋳型２００は、物品１００の第１の領域１０２を形成するために第１の材料１０８を優先的に分配するように配列及び配置されている。
【００２９】
図３を参照すると、一実施形態では、鋳型２００に溶融状態で配置された第１の材料１０８は、第１の結晶粒組織を生成させるのに適した第１の条件に付される。第１の結晶粒組織は、第１の材料の第１の部分３００から生成され、第１の材料１０８の第２の部分３０２を溶融状態で維持すると同時に物品の第１の領域１０２を形成する。一実施形態（図示）では、第１の結晶粒組織は、一方向凝固結晶粒組織である。代替実施形態（図示せず）では、第１の結晶粒組織は、等軸結晶粒組織である。
【００３０】
図４を参照すると、一実施形態では、第２の材料１１０が鋳型２００に投入される。鋳型は第１の結晶粒組織をもつ第１の材料１０８の第１の部分３００と、溶融状態で維持されている第１の材料１０８の第２の部分３０２を有して、物品１００の第２の領域１０４を形成する。第２の材料１１０は溶融状態で投入される。
【００３１】
図５を参照すると、一実施形態では、ハイブリッド材料１１２は、第２の材料１１０の第１の部分５００と、第１の材料１０８の第２の部分３０２を混合することによって形成される。第２の材料１１０の第２の部分５０２は、第２の結晶粒組織を生成させるのに適した第２の条件に付される。第２の結晶粒組織は、第１の結晶粒組織とは異なる。第２の結晶粒組織は、第２の材料１１０の第２の部分５０２から生成され、物品１００の第２の領域１０４を形成する。第１の領域１０２及び第２の領域１０４は、第１の領域１０２と第２の領域１０４との間に配置されたハイブリッド領域１０６をもつ、単一の連続的な物品１００として一体成形される。一実施形態（図示）では、第２の結晶粒組織は、等軸結晶粒組織である。代替実施形態（図示せず）では、第２の結晶粒組織は、一方向凝固結晶粒組織である。
【００３２】
本発明は好ましい実施形態に関して説明されたが、当業者であれば、本発明の範囲から逸脱することなく、様々な変更が行われてよく、等価物がその要素に代用されてよいことが理解されるであろう。その上、本発明の本質的な範囲から逸脱することなく、特定の状況又は材料を本発明の教示に適合させるために多くの修正が行われてよい。そのため、本発明が、本発明を実行するために検討された最良の様式として開示される特定の実施形態に制限されるものではなく、添付される特許請求の範囲の範囲内にある全ての実施形態が本発明に含まれることが意図される。
［実施態様１］
物品（１００）を形成するための鋳造方法であって、
第１の材料（１０８）を鋳型（２００）に投入する工程であって、第１の材料（１０８）が溶融状態で投入され、鋳型（２００）が物品（１００）の第１の領域（１０２）を形成するために第１の材料（１０８）を優先的に分配するように配列及び配置されている、工程と、
第１の材料（１０８）を、第１の結晶粒組織を生成させるのに適した第１の条件に付す工程と、
第１の結晶粒組織を第１の材料（１０８）の第１の部分（３００）から生成させ、第１の材料（１０８）の第２の部分（３０２）を溶融状態で維持すると同時に物品（１００）の第１の領域（１０２）を形成する工程と、
第２の材料（１１０）を鋳型（２００）に投入して物品（１００）の第２の領域（１０４）を形成する工程であって、第２の材料（１１０）が溶融状態で投入され、第２の材料（１１０）が、第１の材料（１０８）とは組成的に異なる、工程と、
第２の材料（１１０）の第１の部分（５００）と第１の材料（１０８）の第２の部分（３０２）を混合することによってハイブリッド材料（１１２）を形成する工程と、
第２の材料（１１０）の第２の部分（５０２）を第２の結晶粒組織を生成させるのに適した第２の条件に付す工程であって、第２の結晶粒組織が、第１の結晶粒組織とは異なっている、工程と、
第２の結晶粒組織を第２の材料（１１０）の第２の部分（５０２）から生成させ、物品（１００）の第２の領域（１０４）を形成する工程であって、第１の領域（１０２）及び第２の領域（１０４）が、ハイブリッド材料（１１２）から形成され、第１の領域（１０２）と第２の領域（１０４）との間に配置されたハイブリッド領域（１０６）を備えた単一の連続的な物品（１００）として一体成形されている、工程と
を含む、鋳造方法。
［実施態様２］
第１の材料（１０８）及び第２の材料（１１０）を投入することに、１以上の難溶接（ＨＴＷ）合金を投入することを含む、実施態様１に記載の鋳造方法。
［実施態様３］
第１の材料（１０８）及び第２の材料（１１０）の少なくとも１つを投入することに、Ｒｅｎｅ１０８及びＧＴＤ２６２を投入することを含む、実施態様２に記載の鋳造方法。
［実施態様４］
第１の領域（１０２）及び第２の領域（１０４）を形成することに、応力低減領域を形成することを含む、実施態様１に記載の鋳造方法。
［実施態様５］
第１の結晶粒組織及び第２の結晶粒組織を生成させることに、一方向凝固結晶粒組織及び等軸結晶粒組織を生成することを含む、実施態様１に記載の鋳造方法。
［実施態様６］
物品（１００）を形成することに、タービン部品（１１４）を形成することを含む、実施態様１に記載の鋳造方法。
［実施態様７］
タービン部品（１１４）を形成することに、ノズル（ベーン）及びバケット（ブレード）の少なくとも１つを形成することを含む、実施態様６に記載の鋳造方法。
［実施態様８］
タービン部品（１１４）を形成するための鋳造方法であって、
第１の材料（１０８）を鋳型（２００）に投入する工程であって、第１の材料（１０８）が溶融状態で投入され、鋳型（２００）がタービン部品（１１４）の第１の領域（１０２）を形成するために第１の材料（１０８）を優先的に分配するように配列及び配置されている、工程と、
第１の材料（１０８）を、一方向凝固結晶粒組織を生成させるのに適した第１の条件に付す工程と、
一方向凝固結晶粒組織を第１の材料（１０８）の第１の部分（３００）から生成させ、第１の材料（１０８）の第２の部分（３０２）を溶融状態で維持する一方でタービン部品（１１４）の第１の領域（１０２）を形成する工程と、
第２の材料（１１０）を鋳型（２００）に投入してタービン部品（１１４）の応力低減領域を形成する工程であって、第２の材料（１１０）が溶融状態で投入され、第２の材料（１１０）が、第１の材料（１０８）とは組成的に異なる、工程と、
第２の材料（１１０）の第１の部分（５００）と第１の材料（１０８）の第２の部分（３０２）を混合することによってハイブリッド材料（１１２）を形成する工程と、
第２の材料（１１０）の第２の部分（５０２）を等軸結晶粒組織を生成させるのに適した第２の条件に付す工程と、
等軸結晶粒組織を第２の材料（１１０）の第２の部分（５０２）から生成させ、タービン部品（１１４）の応力低減領域を形成する工程であって、第１の領域（１０２）及び応力低減領域が、ハイブリッド材料（１１２）から形成され、第１の領域（１０２）と応力低減領域との間に配置されたハイブリッド領域（１０６）を備えた単一の連続的な物品（１００）として一体成形されている、工程と
を含む、鋳造方法。
［実施態様９］
第１の材料（１０８）及び第２の材料（１１０）の少なくとも１つを投入することに、１以上の難溶接（ＨＴＷ）合金を投入することを含む、実施態様８に記載の鋳造方法。
［実施態様１０］
第１の材料（１０８）を投入することに、Ｒｅｎｅ  １０８、ＧＴＤ  １１１、ＧＴＤ  ４４４、Ｒｅｎｅ  Ｎ２、及びＩｎｃｏｎｅｌ  ７３８の１種以上を投入することを含む、実施態様９に記載の鋳造方法。
［実施態様１１］
第２の材料（１１０）を投入することに、ＧＴＤ  ２６２、ＧＴＤ  ２２２、及びＧＴＤ  ２４１の１種以上を投入することを含む、実施態様９に記載の鋳造方法。
［実施態様１２］
タービン部品（１１４）を形成することに、ノズル（ベーン）及びバケット（ブレード）の少なくとも１つを形成することを含む、実施態様８に記載の鋳造方法。
［実施態様１３］
第１の領域（１０２）を形成することに、ノズル（ベーン）又はバケット（ブレード）の外壁（１１６）及びノズル（ベーン）又はバケット（ブレード）の外壁（１１６）に隣接するノズル（ベーン）又はバケット（ブレード）の前縁（１１８）を形成することを含む、実施態様１２に記載の鋳造方法。
［実施態様１４］
一方向凝固結晶粒組織を有する第１の材料（１０８）からタービン部品（１１４）の第１の領域（１０２）を形成することにより、等軸結晶粒組織を有する第１の材料（１０８）から形成された相当する第１の領域（１０２）と比較して、運転条件下で割れ感受性の低下した性質を伸ばす、実施態様８に記載の鋳造方法。
［実施態様１５］
割れ感受性の低下した性質を伸ばすことに、耐クリープ性を増加させること、耐疲労性を増加させること、タービン部品（１１４）の動作寿命を増加させることの少なくとも１つを含む、実施態様１４に記載の鋳造方法。
［実施態様１６］
物品（１００）であって、
一方向凝固結晶粒組織を有する第１の材料（１０８）を含む第１の領域（１０２）と、
等軸結晶粒組織を有する第２の材料（１１０）を含む第２の領域（１０４）であって、第２の材料（１１０）が第１の材料（１０８）とは組成的に異なる、第２の領域（１０４）と、
第１の領域（１０２）と第２の領域（１０４）との間に配置されたハイブリッド領域（１０６）であって、ハイブリッド領域（１０６）がハイブリッド材料（１１２）を含み、ハイブリッド材料（１１２）が混合された第１の材料（１０８）及び第２の材料（１１０）を含む、ハイブリッド領域（１０６）とを含み、
第１の領域（１０２）、第２の領域（１０４）及びハイブリッド領域（１０６）が、単一の連続的な物品（１００）として一体成形され、
第１の材料（１０８）及び第２の材料（１１０）の少なくとも１つが、難溶接（ＨＴＷ）合金からなる群から選択される、物品（１００）。
［実施態様１７］
第１の材料（１０８）が、Ｒｅｎｅ  １０８、ＧＴＤ  １１１、ＧＴＤ  ４４４、Ｒｅｎｅ  Ｎ２、及びＩｎｃｏｎｅｌ  ７３８の１種以上からなる群から選択され、第２の材料（１１０）が、ＧＴＤ  ２６２、ＧＴＤ  ２２２、及びＧＴＤ  ２４１の１種以上からなる群から選択される、実施態様１６に記載の物品（１００）。
［実施態様１８］
物品（１００）がタービン部品（１１４）である、実施態様１６に記載の物品（１００）。
［実施態様１９］
第２の領域（１０４）が応力低減領域であり、一方向凝固結晶粒組織を有する第１の領域（１０２）の第１の材料（１０８）が、等軸結晶粒組織を有する第１の材料（１０８）から形成された相当する第１の領域（１０２）と比較して、運転条件下で割れ感受性の低下した性質を含む、実施態様１６に記載の物品（１００）。
［実施態様２０］
物品（１００）が体積を含み、第１の領域（１０２）が物品（１００）の体積の約６０％以下をなす、実施態様１６に記載の物品（１００）。
【符号の説明】
【００３３】
１００  物品
１０２  第１の領域
１０４  第２の領域
１０６  ハイブリッド領域
１０８  第１の材料
１１０  第２の材料
１１２  ハイブリッド材料
１１４  タービン部品
１１６  外壁
１１８  前縁
２００  鋳型
２０２  炉
２０４  冷却プレート
３００  第１の材料の第１の部分
３０２  第１の材料の第２の部分
５００  第２の材料の第１の部分
５０２  第２の材料の第２の部分
【図１】
2017136641.tif 000003
【図２】
2017136641.tif 000004
【図３】
2017136641.tif 000005
【図４】
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【図５】
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【外国語明細書】
2017136641000001.pdf