钴基合金结构体的制造方法和由该制造方法得到的钴基合金结构体技术

本发明专利技术提供一种钴基合金结构体的制造方法和由该制造方法得到的钴基合金结构体。本发明专利技术的课题是稳定地制造复杂形状的Co基合金结构体并且确保充分的机械强度。本发明专利技术为具备具有空间部的第一结构部和埋设于该空间部的第二结构部的Co基合金结构体的制造方法，其特征在于，包括：使用粉末的粒度分布范围为5～85μm且D90的范围为40～80μm的范围的第一Co基合金粉末并通过层叠造型法来造型出上述第一结构部的工序；以及在将粉末的粒度分布范围为5～85μm且D90的范围为40～80μm的第二Co基合金粉末填充于上述第一结构部的上述空间部的状态下通过热等静压法在上述空间部形成上述第二结构部的工序。第二结构部的工序。第二结构部的工序。

【技术实现步骤摘要】
钴基合金结构体的制造方法和由该制造方法得到的钴基合金结构体


[0001]本专利技术涉及钴基合金结构体的制造方法和由该制造方法得到的钴基合金结构体。

技术介绍

[0002]目前，使用高强度耐热合金并通过热等静压法(HIP：Hot Isostatic Pressing)来制造合金结构体(例如，涡轮机静叶片)的方法受到关注。HIP法中，形成HIP用封壳并在该封壳内填充金属粉末后，在高温高压下使封壳变形并同时对填充至封壳内部的金属粉末进行热处理。但是，HIP用封壳一般通过机械加工、涂覆等来制造，不易于制造具有复杂形状的HIP用封壳。
[0003]于是，研究了使用金属粉末并通过层叠造型法(AM：Additive Manufacturing)来制造具有复杂形状的HIP用封壳并且在该封壳内部填充金属粉末且通过HIP法来制造合金结构体的方法。例如，已知专利文献1(日本特表2017
‑
519106、WO2015/181080A1)中公开的涡轮机械构成部件的制造方法。
[0004]专利文献1中，公开了一种用于制造涡轮机械构成部件的制造方法，该制造方法包括：(a)通过增材制造来制造上述涡轮机械构成部件的多个单独的区段的步骤，上述单独的区段的至少几个具有围绕与上述涡轮机械构成部件的胀大部相当的至少1个中空容积的外皮；(b)为了使上述涡轮机械构成部件的上述单独的区段合体来形成半成品的构成部件而进行组装的步骤，上述区段的上述中空容积在上述半成品的构成部件内形成至少1个内部空洞；(c)用块状的可流动材料填满上述半成品的构成部件的上述至少一个内部空洞的步骤；(d)将用块状的可流动材料填满的上述至少1个内部空洞以密封的方式封闭的步骤；以及(e)将上述至少1个内部空洞内的上述块状的可流动材料高密度化和固化的步骤。另外，专利文献1中还公开了：上述区段由第一粉末材料制造，上述块状的可流动材料为第二粉末材料，上述第二粉末材料与上述第一粉末材料不同。
[0005]需说明的是，以下的说明中，将上述单独的区段的外皮称作“AM造型部”，将填充在内部空洞的第二粉末材料通过HIP法进行高密度化和固化而成的部分称作“HIP处理部”。
[0006]现有技术文献
[0007]专利文献
[0008]专利文献1：日本特表第2017
‑
519106号公报

技术实现思路

[0009]专利技术要解决的课题
[0010]在专利文献1的制造方法中，上述第一粉末材料由镍基超合金粉末或钛合金粉末构成，另一方面，上述第二粉末材料由从不锈钢、碳钢、镍基超合金、钛合金、铝合金组成的组中选择的粉末构成。另外，上述第一粉末材料具有10μm和48μm之间的粒径，而上述第二粉末材料具有50μm和100μm之间的粒径。
[0011]即，上述第一粉末材料和上述第二粉末材料的化学组成和粒径相互不同。因此，在由HIP法实施热处理后，AM造型部的金属组织与HIP处理部的金属组织会变得不均匀，在AM造型部的金属组织与HIP处理部的金属组织之间会出现边界，易于以该边界为起点产生破坏。即，由于脆性破坏而易于在AM造型部和HIP处理部发生割裂。其结果是，认为专利文献1的制造方法难以稳定地得到具有充分机械强度的单独的区段。
[0012]鉴于这一点，本公开的目的在于稳定地制造复杂形状的金属结构体并且确保充分的机械强度(例如，涡轮机静叶片)。
[0013]解决课题的方法
[0014]为了实现上述目的，第一公开提供一种钴基合金结构体的制造方法，该钴基合金结构体具备具有空间部的第一结构部和埋设在该空间部的第二结构部，钴基合金结构体的制造方法的特征在于，包括：使用粉末的粒度分布范围为5μm以上85μm以下且体积基准90％直径的范围为40μm以上80μm以下的第一钴基合金粉末并通过层叠造型法来造型出第一结构部的工序；以及在将粉末的粒度分布范围为5μm以上85μm以下且体积基准90％直径的范围为40μm以上80μm以下的第二钴基合金粉末填充于第一结构部的空间部的状态下通过热等静压法在上述空间部形成第二结构部的工序。
[0015]本公开中，粉末的粒度分布使用激光衍射散射式粒径分布测定装置等来测定。体积基准90％直径(也称为90体积％直径、D90)是指从小粒径开始累积各粒径的体积分率时，累积值到达90％时的粒径。
[0016]该第一公开中，通过层叠造型法来造型出具有复杂形状的第一结构部变得较容易。另外，在通过层叠造型法来造型出第一结构部的工序和通过HIP法形成第二结构部的工序中均使用粉末的粒度分布范围为5μm以上85μm以下且90体积％直径(D90)为40μm以上80μm以下的钴基合金粉末。即，适用于第一结构部的第一合金粉末与适用于第二结构部的第二合金粉末中，主要的化学组成和粒径彼此相同。因此，在通过HIP法实施热处理后，第一结构部的金属组织和第二结构部的金属组织易于变得一致，在第一结构部的金属组织和第二结构部的金属组织之间不易出现边界。
[0017]其结果是，不易以第一结构部和第二结构部的边界为起点发生脆性破坏，能够保持第一结构部和第二结构部一体形成的状态。由此，通过第一公开的制造方法制造的钴基合金结构体能够得到钴基合金的特性(例如，耐蚀性和耐磨耗性)并保证充分的机械强度。因此，第一公开中，能够稳定地制造复杂形状的钴基合金结构体并且确保充分的机械强度。
[0018]在第二公开中，第一公开中的第一和第二钴基合金粉末含有0.08质量％以上0.25质量％以下的碳(C)、0.1质量％以下的硼(B)、10质量％以上30质量％以下的铬(Cr)、5质量％以下的铁(Fe)和30质量％以下的镍(Ni)且上述Fe和上述Ni的合计为30质量％以下，并且含有合计为5质量％以上12质量％以下的钨(W)和钼(Mo)中的至少1种，含有合计为0.5质量％以上2质量％以下的钛(Ti)、锆(Zr)、铌(Nb)、钽(Ta)、铪(Hf)和钒(V)中的至少1种，含有0.5质量％以下的硅(Si)、0.5质量％以下的锰(Mn)和0.003质量％以上0.1质量％以下的氮(N)，余量由钴(Co)和杂质构成。
[0019]该第二公开中，通过使用具有上述化学组成的Co基合金粉末，从而在Co基合金结构体中能够使对析出强化有贡献的碳化物相粒子分散析出在母相晶粒内。其结果是，能够更进一步提高Co基合金的机械特性。
[0020]在第三公开中，在第一或第二公开中进一步包括使第一Co基合金粉末再生的工序，该使第一Co基合金粉末再生的工序包括：将在造型出第一结构部的工序中未被利用的第一Co基合金粉末回收的子工序、和将回收的第一Co基合金粉末进行分级的子工序，第二Co基合金粉末的至少一部分是经使第一Co基合金粉末再生的工序得到的合金粉末。
[0021]在由粉末床熔融方式的AM法造型第一结构部时，在造型台上铺设粉末来形成粉末床，对该粉末床的预定区域照射激光等热源使该粉末床局部地熔融、凝固，从而形成所希望形状的AM体。因此，未照射到热源的大部分粉末未被利用，在前本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种钴基合金结构体的制造方法，其特征在于，所述钴基合金结构体具备：具有空间部的第一结构部、和埋设于所述空间部的第二结构部，所述制造方法包括：使用粉末的粒度分布范围为5μm以上85μm以下且体积基准90％直径的范围为40μm以上80μm以下的第一钴基合金粉末并通过层叠造型法来造型出所述第一结构部的工序；以及在将粉末的粒度分布范围为5μm以上85μm以下且体积基准90％直径的范围为40μm以上80μm以下的第二钴基合金粉末填充于所述空间部的状态下，通过热等静压法在所述空间部形成所述第二结构部的工序。2.如权利要求1所述的钴基合金结构体的制造方法，其特征在于，所述第一钴基合金粉末和所述第二钴基合金粉末含有0.08质量％以上0.25质量％以下的碳、0.1质量％以下的硼、10质量％以上30质量％以下的铬、5质量％以下的铁和30质量％以下的镍，且所述铁和所述镍的合计为30质量％以下，并且，含有合计为5质量％以上12质量％以下的钨和钼中的至少1种，含有合计为0.5...

【专利技术属性】
技术研发人员：穐山恭大，芝山隆史，今野晋也，
申请(专利权)人：三菱动力株式会社，
类型：发明
国别省市：