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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2024-11-18
(45)【発行日】2024-11-26
(54)【発明の名称】軽量コンポーネントの経済的製造法
(51)【国際特許分類】
C22C 23/00 20060101AFI20241119BHJP
C22C 23/02 20060101ALI20241119BHJP
C22C 24/00 20060101ALI20241119BHJP
C22C 21/06 20060101ALI20241119BHJP
B33Y 10/00 20150101ALI20241119BHJP
B33Y 70/00 20200101ALI20241119BHJP
B22F 10/00 20210101ALI20241119BHJP
B22F 1/00 20220101ALN20241119BHJP
【ＦＩ】
C22C23/00
C22C23/02
C22C24/00
C22C21/06
B33Y10/00
B33Y70/00
B22F10/00
B22F1/00 R
【請求項の数】
8
【外国語出願】
(21)【出願番号】P 2023061169
(22)【出願日】2023-04-05
(62)【分割の表示】P 2019546163の分割
【原出願日】2018-02-26
(65)【公開番号】P2023089067
(43)【公開日】2023-06-27
【審査請求日】2023-04-05
(31)【優先権主張番号】P201730250
(32)【優先日】2017-02-24
(33)【優先権主張国・地域又は機関】ES
(31)【優先権主張番号】P201700651
(32)【優先日】2017-06-29
(33)【優先権主張国・地域又は機関】ES
(31)【優先権主張番号】17382477.2
(32)【優先日】2017-07-19
(33)【優先権主張国・地域又は機関】EP
(31)【優先権主張番号】17382478.0
(32)【優先日】2017-07-19
(33)【優先権主張国・地域又は機関】EP
(31)【優先権主張番号】17382476.4
(32)【優先日】2017-07-19
(33)【優先権主張国・地域又は機関】EP
(73)【特許権者】
【識別番号】518156554
【氏名又は名称】イノマック ２１ ソシエダ リミターダ
(74)【代理人】
【識別番号】100107766
【弁理士】
【氏名又は名称】伊東 忠重
(74)【代理人】
【識別番号】100070150
【弁理士】
【氏名又は名称】伊東 忠彦
(74)【代理人】
【識別番号】100135079
【弁理士】
【氏名又は名称】宮崎 修
(72)【発明者】
【氏名】バルス アングレス，イサク
【審査官】河野 一夫
(56)【参考文献】
【文献】中国特許出願公開第１０６３１９３１０（ＣＮ，Ａ）
【文献】中国特許出願公開第１０１７８７４７１（ＣＮ，Ａ）
【文献】中国特許出願公開第１０４６５１６９１（ＣＮ，Ａ）
【文献】特開平０９－２４１７７８（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開平０６－０２５７８８（ＪＰ，Ａ）
【文献】米国特許出願公開第２０１５／０２２５８１４（ＵＳ，Ａ１）
【文献】中国特許出願公開第１０４４５１３０５（ＣＮ，Ａ）
【文献】国際公開第２０１６／１５２５６９（ＷＯ，Ａ１）
【文献】特開２０１０－０６９６９９（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｃ２２Ｃ ２３／００
Ｃ２２Ｃ ２３／０２
Ｃ２２Ｃ ２４／００
Ｃ２２Ｃ ２１／０６
Ｂ３３Ｙ １０／００
Ｂ３３Ｙ ７０／００
Ｂ２２Ｆ １０／００
Ｂ２２Ｆ １／００
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
全て質量パーセントで表される以下の組成のマグネシウム含有合金であって、%Si:0‐15; %Cu:0‐30; %Mn:0‐15; %Be:0‐15;
%Zn:0‐15; %Li:1.2超‐70; %Sc:0‐20; %Fe<30;
%Pb:0‐10; %Zr:0‐10; %Cr:0‐15; %V:0‐10;
%Ti:0‐20; %Bi:0‐20; %Ga:0‐20; %N:0‐2;
%B:0‐5; %Al:0‐60; %Ni:0‐40; %Mo:0‐15;
%W:0‐30; %Ta:0‐5; %Hf:0‐5; %Nb:0-6.3未満;
%Co:0‐30; %Ce:0‐15; %Ge:0‐20; %Ca:0‐15;
%In:0‐20; %Cd:0‐20; %Sn:0‐40; %Cs:0‐20;
%Se:0‐10; %Te:0‐10; %As:0‐10; %Sb:0‐20;
%Rb:0‐20; %La:0‐15; %C:0‐5; %O:0‐15;
%Y:0‐30; %Nd:0‐30; %Tm:0‐15; %Tb:0‐15;
%Gd:0‐20; %Dy:0‐15; %Yb:0‐15; %Er:0‐15;
%Sm:0‐15; %Pr:0‐15; %Ho:0‐25; %Lu:0‐15;
%Th:0‐15;
ここで
％Ｇｄ＋％Ｎｄ＋％Ｓｍ＋％Ｙ＋％Ｐｒ＋％Ｓｃ＋％Ｐｍ＋％Ｅｕ＋％Ｔｂ＋％Ｄｙ＋％Ｈｏ＋％Ｅｒ＋％Ｔｍ＋％Ｙｂ＋％Ｌｕ＋％Ｔｈは、０．２８超、３４以下；かつ
％Ｚｒ＋％Ｚｎ＋％Ｍｎ＋％Ｙ＋％Ｃｅ＋％Ｌａ＋％Ｃａ＋％Ｓｃ＝０．００２‐３４；かつ
％Ｙｂ＋％Ｂｅ＋％Ｄｙ＋％Ｔｈ＋％Ｃａ＋％Ｙ＋％Ｌａ＋％Ｓｃ＞２．２；かつ
％Ｚｒ＋％Ｈｆ＋％Ｔｉ≧０．０５、または％Ｃａ＞０．０６、または％Ｓｃ＞０．０６であり、かつ
％Ｃａ＜０．８または％Ａｌ＞０．０６であり、
残りは％Ｍｇおよび微量元素からなり、ここで、微量元素は、H、He、Xe、F、Ne、Na、P、S、Cl、Ar、K、Br、Kr、Sr、Tc、Ru、Rh、Pd、Ag、I、Ba、Pm、Eu、Re、Os、Ir、Pt、Au、Hg、Tl、Po、At、Rn、Fr、Ra、Ac、Pa、U、Np、Pu、Am、Cm、Bk、Cf、Es、Fm、Md、No、Lr、Rf、Db、Sg、Bh、Hs、およびMtの少なくとも一つの元素からなり、合計２質量％未満であり、
ここで、％Ｍｇ＞１２％である、合金。
【請求項2】
％Ｓｅ＋％Ｔｅ＋％Ａｓ＋％Ｓｂが０．０５質量％以上である、請求項１に記載の合金。
【請求項3】
％Ｎｄ＋％Ｇｄ＋％Ｌａ＋％Ｙ＋％Ｂｅ＋％Ｓｃが０．５質量％以上である、請求項１から２にいずれかに記載の合金。
【請求項4】
％Ａｌが３６質量％超である、請求項１から３にいずれかに記載の合金。
【請求項5】
％Ｙ＞０．６質量％である、請求項１から４のいずれかに記載の合金。
【請求項6】
％Ｌｉ＜３０．６質量％の場合、％Ｃａ＞１００ｐｐｍでありかつ％Ｓｃ＞０．０６質量％であり、％Ｌｉ≧３０．６質量％の場合、％Ｃａ＝０～１５．０質量％であり、かつ％Ｓｃ＝０～２０質量％である、請求項１から５のいずれかに記載の合金。
【請求項7】
無機部分および有機部分を含む材料であって、ここで、当該材料の前記無機部分は、請求項１から６のいずれかに記載の合金を含み、当該材料の前記有機部分は、有機コンポーネントを含む、材料。
【請求項8】
前記有機部分のコンポーネントは、０．４６ＭＰａ（６６ｐｓｉ）の荷重でＡＳＴＭＤ６４８－０７テストに従って℃単位で測定されたたわみ温度を有し、該たわみ温度は、当該材料の前記無機部分のコンポーネントの溶融温度の０．４５倍よりも高く、前記無機部分のコンポーネントは、当該材料の質量に対して少なくとも０．６質量％である、請求項７に記載の材料。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、軽金属基材コンポーネントの経済的な製造方法に関する。高温下でも高い機械的特性を備えた軽量コンポーネントを製造できるため、本製造法は構造コンポーネントの製造に特に適する。これらのコンポーネントは高い耐環境性と耐燃焼性を備えて製造することも可能である。また、金属間化合物も本発明のある態様において適する場合がある。
【発明の概要】
【0002】
素材特性は工学的進化の主な制限の1つであることは間違いない。多くの場合、他の特性とともに機械的抵抗の高い素材が推奨される。金属、それらの合金、および金属基複合材の場合、製造法の進化は、合金化の効果の理解を改善することによって達成される場合がほとんどである。また、微細構造は、熱機械的処理を介して達成可能であり、最近では製造プロセスの改善によりさらに向上している。可動構造コンポーネントでは、多くの場合、できるだけ軽量であることが望ましい。多くの場合、特定のアプリケーションに必要なプロパティは多少矛盾する。つまり、双方のプロパティ共に高いレベルを求められるが、一方の上昇は他方の減少をもたらす。このような場合、適切な妥協案の発見が重要である。このような場合のよく知られた例の１つとして、機械的抵抗と多かれ少なかれ関連する特性（耐摩耗性、貫通抵抗…）と靭性関連特性（破壊靭性、伸び、弾力性…）との対立が挙げられる。これらのプロパティのより良い妥協点は、とりわけ上記の戦略を通じて達成可能である。
金属の延性と損傷耐性または金属基材に関連するその他の特性に関する場合、軽量構造、コンポーネントの構造的設計の最適化、および素材工学的な素材の設計を併用することが望ましい。実現可能性を含んだ、または経済的に実行可能な設計の多くは、利用可能な製造方法の柔軟性によって制限される。
軽金属基材が望ましい時、多くの場合では、チタン、アルミニウム、マグネシウム、リチウム、さらには非常に高強度の鋼の合金が利用される。一部のアプリケーションでは、他の機械的特性とのバランスが取れている場合に限り、ある支配的機械的特性と密度の比を最適化されることが推奨される。構造コンポーネントの例としては、降伏強度/密度、弾性率/密度、弾性率/密度の二乗、疲労強度/密度が挙げられる。意外なことに、非常に高い密度の素材が最適な比率を達成可能にすることがあり、コンポーネントの薄肉化により重量が節約されることが珍しくない。
一部のアプリケーション、特に付加製造（AM）やMIMなどの成形技術の構築の柔軟性を使用できる場合、過度の薄型化は有用性が低い。このような場合かつ軽量構造が求められる場合、利用される素材の密度はさらに重要になる。
実際、AM技術には、i）バインダー噴射、ii）指向性エネルギー付与、iii）素材押出成形、iv）素材噴射、v）パウダーベッドフュージョン、vi）シート積層、vii）バット光重合など、多種多様な技術が含まれる。3Dプリンティング、インクジェット、S‐プリント、M‐プリントテクノロジー、レーザーを使用して原料（粉末またはワイヤ素材）を堆積させる溶融プールを集中エネルギーが生成する技術（レーザー堆積およびレーザー固化）、アークまたは電子ビーム熱源（直接金属堆積および電子ビーム直接溶融）、溶融堆積モデリング（FDM）、素材噴射、直接金属レーザー焼結（DMLS）、選択的レーザー溶融（SLM）、電子ビーム溶融（EBM）、選択レーザー焼結（SLS）、ステレオリソグラフィー、デジタル光処理（DLP）など、これに限らず、この分類は多種多様な技術を要約している。
マイクロラティス材の場合のように、非常に軽い構造を構築するには、数十ナノメート順に非常に薄い壁を構築する実現性が求められることがある。現時点では、この実現は電着可能な、限られた金属素材に限定される。
軽量構造はコストが高くなることが多く、これはより広範な実装にとって障害となることがある。コストは特定のテクノロジーの実装にとって強力な推進力となることが多い。
一部の軽量コンポーネントでは、機械的特性だけでなく、環境への耐性も考慮される必要がある。ほとんどの軽合金は、酸素（多くの場合、高温でさらに高く）および他の多くの薬剤に対して非常に反応性が高い。これは、その軽合金の用途では重大な欠点となることが多い。
また、軽金属合金の炎に晒された際の燃焼傾向が、その用途の対する大きな障害となることもある。リチウム、マグネシウム、およびそれらの合金は、非常に有用な機械的特性を備えた最軽量の金属合金であるが、残念ながら、非常に低い温度での酸素や窒素との強力な反応により、応用が困難である。
良好な耐クリープ性を保持し、高温でも高い弾性率、耐環境性を必要とする構造コンポーネント、または他の種類のコンポーネントについては、一部の金属間化合物（gTiAlのような）が非常に適切な候補になりうる。しかし、これは低温脆性も示すため複雑な形状への成形が非常に困難である。また、一部の金属間化合物は不純物拡散速度が特に遅いため、一部の金属間コンポーネントは、不純物拡散速度が特に遅いため、コンポーネントの接合に関連する拡散も多少困難になる。
高い剛性、機械的強度、さらに衝突時のエネルギー吸収を必要とするアプリケーションでは、強化ポリマーは優れた技術的解決策になる場合が多い。障害のいくつかは、コスト面、異方性、信頼性（例えば、長期の環境条件による特性の劣化による）、電気伝導率と熱伝導率、そして場合によっては圧縮と疲労（負荷モードに依存）性能に関わる。
記載の通り、構造コンポーネントの主な負荷に関して、異なる負荷シナリオがある。高性能と軽量化の恩恵を受ける多くのコンポーネントもあり、これらは本発明の用途からの恩恵を受けることが可能である。以下は数例に過ぎないが、機械的強度、弾性率、降伏強度、耐環境性、高温での耐酸化性、耐クリープ性、耐圧縮性、圧縮下の降伏、疲労強度、衝突時のエネルギー吸収能力、電気伝導、誘電特性、熱伝導性など、異なるアプリケーションに関連する特性になりえ、一度に全てを最大化できることはほとんどなく、よって最適な妥協点が推奨される。
アプリケーション設計において、本発明が重量対性能比の改善に貢献する場合がある。また、異なる特性を持つ基材の組み合わせが役立つ。
本発明は、安価に、優れた重量対性能比を有する部品の製造を可能にする。また、特に少なくともある金属または金属間化合物が含有される場合に、異なる素材の特性をより有効に活用することを可能にする。
技術的現状
金属コンポーネントの製造は、付加製造技術にとって常に課題であり、機械的特性の不足と高コストがその展開の主な障害として継続的に指摘されてきた。Bamptonらは、混合粉末の過渡液体焼結による選択的レーザー結合を使用した金属コンポーネントの自由形状製造に関する発明（US5745834）を発表した。その発明で使用される混合粉末は、母材または卑金属合金（75‐85％）、低融点金属合金（5‐15％）および高分子バインダ（5‐15％）を含む。検討された卑金属は、ニッケル、鉄、コバルト、銅、タングステン、モリブデン、レニウム、チタン、アルミニウムなどの金属元素である。低融点金属合金に関しては、これは、基合金の融点を約300°‐400°C下げるために、融点降下剤（ホウ素、シリコン、炭素、またはリン）を含む基金属から選択可能である。本発明で考慮されるＳＬＳの方法および他の粉末ベースのＡＭ技術は、粉末特性に強く依存する。米国特許出願公開第2006/0251535 A1号でPfeifer＆Shenによって報告された発明と同様、プラスチック、金属またはセラミック粒子は、接着および焼結可能、またはガラスを形成する微粒子素材によってコーティングすることができる。その特許出願では、微粒子素材（プラスチック、金属、セラミックのサブマイクロメートルまたはナノ粒子）は、親水性が低く、粉末素材が100°Cである場合の温度差を考慮した有機または有機金属高分子化合物でコーティングされている。金属粉末素材の場合、微粒子素材は、元素Ｃｕ、Ｓｎ、Ｚｎ、Ａｌ、Ｂｉ、ＦｅまたはＰｂから成る金属または合金から形成されることが好ましい。接着剤の活性化は、焼結するよう、または少なくとも焼結か隣接する隣接する粉末粒子間の焼結またはガラスブリッジの形成による部分的融解するよう設計されたレーザー照射により起こり得る。熱処理が粉末素材のガラス形成温度または焼結温度未満で行われる場合、完全体または圧粉体の焼結収縮は実質的に発生しない。直接的FDM方式プリンティング用プリント塗料についてのDE102013004182におけるWalter Lengauerによる研究のように、緑色成分は他の3Dプリンティング技術によっても得られる。プリント塗料は、1つまたは複数のポリマーの有機バインダ成分、および金属、バインダ金属を含む硬質素材、またはセラミック素材からなる無機粉末成分で組成される。形成された圧粉体は、その後、最終部品を製造のための焼結プロセスにかけることができる。FDMプロセスや、直接金属加工などの他の3Dプリンティングのバリエーションでは、コンポーネントの解像度とサイズが制限される。この態様において、Canzonaらは、相対密度が少なくとも96％の金属部品を形成するための直接金属製造の方法（US2005/0191200 A）を提示した。その研究で提示された粉末混合物は、母材合金、粉末化された低融点合金、および2つの有機ポリマーバインダ（熱可塑性および熱硬化性有機ポリマー）で組成されている。この粉末ブレンドは、超固相線液相焼結が行われる選択的レーザー焼結など、他の粉体層関連の方法で使用可能である。Bamptonが発表した研究のように、低融点合金は、共晶形成元素として少量のホウ素を合金に導入することで製造される。スカンジウムもまた、共晶形成元素として考慮される。
セラミック粒子充填樹脂のレーザー光造形法による重合によって行われるセラミック部品の付加製造においては、とりわけ大型の部品が割れやすいため、小型部品のみ製造可能である。
熱硬化性ポリマーバインダは、熱可塑性バインダが再溶融する前に硬化する。それにより、金属同士の粉末焼結（粉末接触点でのネック形成）が開始して圧粉体の強度を高める温度まで加熱しながら、圧粉体形状の重要な支持を提供する。
発明の明細
経済的価格で多くの用途で望まれる非常に軽い構造を実現するために、異なる素材の特性を組み合わせることが非常に興味深い場合が多く、金属を含む組み合わせが最適である場合が非常に多い。合金化システムが適切な場合、一部のアプリケーションでは単一金属構造も考慮に値する場合もある。また、設計の自由度が大きいほど、重量の最適化の可能性が大きくなる。しかしながら、慣例上設計の自由はコスト面を犠牲にしなければならなくなっている。
付加製造法（AM）はここ数年で劇的に進化し、数十年間に比較的安価になった。しかしなら、最も高度で費用対効果の高いAM成形技術は、ポリマーを使用した製造を可能とするのものである。また、強化ポリマー複合材などの金属とポリマーの特性を兼ね備えている素材が考慮に値する素材である場合がある。設計柔軟性の大きい金属合金の製造方法は、普通ポリマーの低い分解温度と相性が良くない。このため、一部では金属合金を用いた複雑な形態の製造の方法の開発が重要視されているが、それでもそれらの融点よりはるかに低温である。
工学関連または潜在的なすべての軽金属合金の中で、発明者は非常に興味深い特性の組み合わせがマグネシウム合金で達成できることを発見した。ほとんどのポリマーの分解温度と比較して融点が非常に高いため、一見、条件を達し得ないように見える。マグネシウムとその知られている合金のほとんどは、酸素と非常に激しく反応し、多数の作用剤とも反応してしまう。この腐食傾向は様々なアプリケーションで障害となる。また、これらはかなり高い発熱で燃焼する傾向があり、これも多くのアプリケーションで非常に有害な特性である。さらに、多くのマグネシウム合金は溶接が非常に困難であり、これは他と比べても、多くの構造的用途における障害となる。したがって、したがって、低密度と比較的高い存在量にもかかわらず、マグネシウム合金が使用されるアプリケーションはかなり少ない。
リチウムはマグネシウムよりもはるかに軽いが、かなりの係数の低さが構造コンポーネントとしては大きな障害になる。さらに、酸素との反応性がマグネシウムよりも大きい。
マグネシウムリチウム合金はマグネシウム合金よりも軽量である。驚くべきことに、合金化が適切に選択されると、構造構造マグネシウムおよびアルミニウム合金の大きさ順に、適切な弾性率値に到達可能である。残念なことに、リチウムは、特に腐食、酸化、燃焼傾向、溶接の難易度などの点で、マグネシウム合金のいくつかの重要な障害をさらに悪化させる。大量のリチウムを含むマグネシウム合金は、融点が低くなる場合があるが、弾性率、機械的強度、特に耐クリープ性の値は、構造アプリケーションにおいて、もしくはほとんどすべての種類のアプリケーションで明らかに低すぎる。
特に正規化された値（特性の値を合金の密度で割った値として）を見た場合の、高弾性率、機械的強度、耐クリープ性などの機械的特性のバランスが十分に取れている場合でも、十分に低い温度でマグネシウム合金を処理することが可能であり、これによってポリマーによる形状保持が可能あることがわかった。さらに驚くべきことに、この合金は、良好な耐環境性と燃焼に対する耐性を示す。マグネシウム含有量がかなり高い合金とリチウムも適切に合金化および処理した場合、非常に低い密度を提示しながら、このような驚くべき動作を実現することも可能である。
このシステムでは、マグネシウムの融点よりはるかに低い温度で微粒子を固めることが可能である。
ある特定の態様において、粒子状のマグネシウム合金が少なくとも2種類あることは考慮に値すると発見した。ある特定の実施形態では、リチウムを含む粒子状のマグネシウム合金の少なくとも1つあることが考慮に値する。他の実施形態では、リチウムを含む粒子状のマグネシウム合金の少なくとも1つがリチウムを36重量%超、もしくは42重量%超、52重量%超、62重量%超、72重量%超、もしくは81重量%、超含有することが推奨される。さらに、ある態様では、、十分に低い融点を有する粒子状のマグネシウム合金の少なくとも1つあることが考慮に値すると発見した（特に明記しない場合、本明細では液化が始まる温度を融点とする）。異なる実施形態において、粒子形態のマグネシウム合金の少なくとも１つは、３９０℃未満、３４０℃未満、２９０℃、２４０℃未満、さらには１９０℃未満の融点を有する。テスト条件は、本明細の最後に示す。
融点は、ASTM E794‐06（2012）に従って測定した。あるいは、本開示を再現する技術専門家は、自らの裁量で、熱重量測定法または他の任意の特性決定技術を使用して、融点を得ることができる。この温度の決定における典型的な偏差はそれほど重大ではないため、2017年1月27日に利用可能な最新版のソフトウェアであるThermo‐Calc（2016年11月にリリースされたThermo‐Calc 2016b）を内蔵するCALPHADタイプのソフトウェアによって決定される温度と同様、対応する状態図の固相線によって決定される温度は十分に近似であると言える。あるいは、本発明を再現する技術専門家は、独自の裁量で、熱重量測定またはその他の特性評価技術を使用して、融点を取得したり、DSC、DTA、またはSTAを使用したDTAによる非常に簡単な方法でもこの温度を実験的に決定することができる。
ある態様は、重量パーセンテージで示した以下の組成マグネシウム合金を参照する。
%Si:0‐15; %Cu:0‐30; %Mn:0‐15; %Be:0‐15;
%Zn:0‐15; %Li:0.6‐70; %Sc:0‐20; %Fe<30;
%Pb:0‐10; %Zr:0‐10; %Cr:0‐15; %V:0‐10;
%Ti:0‐20; %Bi:0‐20; %Ga:0‐20; %N:0‐2;
%B:0‐5; %Al:0‐60; %Ni:0‐40; %Mo:0‐15;
%W:0‐30; %Ta:0‐5; %Hf:0‐5; %Nb:0‐10;
%Co:0‐30; %Ce:0‐15; %Ge:0‐20; %Ca:0‐15;
%In:0‐20; %Cd:0‐20; %Sn:0‐40; %Cs:0‐20;
%Se:0‐10; %Te:0‐10; %As:0‐10; %Sb:0‐20;
%Rb:0‐20; %La:0‐15; %C:0‐5; %O:0‐15;
%Y:0‐30; %Nd:0‐30; %Tm:0‐15; %Tb:0‐15;
%Gd:0‐20; %Dy:0‐15; %Yb:0‐15; %Er:0‐15;
%Sm:0‐15; %Pr:0‐15; %Ho:0‐25; %Lu:0‐15;
%Th:0‐15;
上式で%Gd+%Nd+%Sm+%Y+%Pr+%Sc+%Pm+%Eu+%Tb+%Dy+%Ho+%Er+%Tm+%Yb+%Lu+%Th=0.002‐34;and%Zr+%Zn+%Mn+%Y+%Ce+%La+%Ca+%Sc=0.002‐34
残りはマグネシウムと微量元素で組成され、％Mg>12％。
言うまでもなく、組成は100％にしか添加できず、これは明らかな条件であるため条件として含まれない。これにより、合計が100％を超える範囲内の組成は自動的に除外される（ある実施形態において、条件は例えば以下のようになる。原子番号103を超える元素が開示された合金においてわずかな意義しかないアプリケーションでは、上式で%H+%He+%Li+“….“+%Md+%No+%Lr<=100%。ここで“….”は原子番号4～100の周期表の元素の合計を表す）（ある実施形態においては、上記の条件は以下のようにもなる。原子番号118以下のすべての元素の合計が100%に等しいことを特徴とする）。
言うまでもなく、範囲が0で始まる元素、または組成範囲が（％Element<XX.X）未満と表現される元素は任意であり、一般的な状況でそのような元素が含まれないことを意味する。例えば、組成範囲が、%Cu=0‐30%で、重量%Fe<30重量%である場合、%Feと％Cuの両方が存在しないの実施形態の場合と、意図的に添加されていない実施形態の場合が多い（そのため、この規準組成は0％またはその元素が存在しないことを表す。ただし、これらは、スクラップの純度、または合金化元素、溶解レシピエントの汚染、および合金の製造中の他の可能な汚染源に応じて、微量元素として存在可能である。）一方のみが存在しない、もしくは望ましくないが、もう一方はそうではない実施形態も多いだろう。％Feおよび％Cuで例示されたものは、他のどの元素にも応用可能である。
本明細書で表される規準組成は、より高い体積分率を有する粒子または合金の一般的な最終組成を指し得る。セラミック強化材（特に粒子、繊維、ウィスカーなど）、グラフェン、ナノチューブ（多くの場合カーボンナノチューブ）、繊維（SiC、SiN、炭素、アラミド、玄武岩、ガラスなど）などの不混和性粒子の存在下では、これらは規準組成には含まれない。高拡散率または低融点粒子が使用される態様および実施形態では、いくつかの考慮に値する実施形態についてはこの組成範囲内で選択することもでき得るが、本明細で後述するように、そうでない場合も多い。本明細で後述するように、一部のコンポーネントは、成形された有機部分と無機部分を含む素材を使用して製造される。ある実施形態では、次の段落で説明する潜在的な制限がある上記の組成は、素材の無機部分に含まれる金属相の全体的な一般組成を指す。次の段落で説明する潜在的な制限がある上記の組成は、素材の無機部分に含まれるすべての金属相の全体的な一般組成を指す。重量比％Mg>12％、％Mg>22％、および％Mg>62％である実施形態である場合もある。別の実施形態では、次の段落で説明する潜在的な制限がある上記の組成物は、ポリマー（素材の有機部分がポリマーを含む）を金属相で満たした瞬間に最高の体積分率を持つ金属相の粒子を指す。ある実施形態では、次の段落で説明する潜在的な制限がある上記の組成物は、主に素材の有機部分を異なる粒子と強化材で満たした瞬間に最も高い体積分率を持つ金属粒子を指す。
特に明記されていない限り、微量元素はいくつかの元素を指す。ただし、文脈が特に明らかでない場合、H、He、Xe、F、Ne、Na、P、S、Cl、Ar、K、Br、Kr、Sr、Tc、Ru、Rh、Pd、Ag、I、Ba、Pm、Eu、Re、Os、Ir、Pt、Au、Hg、Tl、Po、At、Rn、Fr、Ra、Ac、Pa、U、Np、Pu、Am、Cm、Bk、Cf、Es、Fm、Md、No、Lr、Rf、Db、Sg、Bh、Hs、Mtを含むがこれに限定されない。一部のアプリケーションでは、微量元素の含有量を、重量比1.8％未満、0.8％未満、0.1％未満、さらには0.03％未満に単独または組成の上で制限することが重要だと発見した。ある実施形態では、望ましくない不純物として存在する元素は微量元素である。
微量元素は、合金の生産コストを削減するなど、合金に特定の機能を実現するために意図的に追加される場合がある。または、その存在は意図的ではなく、主に合金の製造に使用される合金元素とスクラップの不純物の存在に関連している可能性がある。
微量元素の存在は、マグネシウム基合金の全体的な特性にとって有害であるアプリケーションがある。また違う実施形態では、すべての微量元素の合計含有量は、重量比2.0％未満、1.4％未満、0.8％未満、0.2％未満、0.1％未満、さらには0.06％未満であることが望ましい。マグネシウム合金中に微量元素存在しないことが望ましい、あるアプリケーションに対する実施形態も存在する（本明細では、マグネシウムが合金の主要な合金元素ではない場合でも、通常マグネシウム合金と呼ぶ）。
アプリケーションによっては、アルカリまたはハロゲン元素の存在が機械的特性に悪影響を与える場合がある。別の実施形態では、％F、％Cl、％Br、または％Atの含有量は、個別にまたは合計で、210重量ppm未満、140重量ppm未満、110重量ppm未満、90重量ppm未満、40重量ppm未満、または不在が好ましい。別の実施形態では、％Na、％K、％Rb、または％Csの含有量は、個別にまたは合計で、180重量ppm未満、74重量ppm未満、36重量ppm未満、12重量ppm未満、8重量ppm未満、2.8重量ppm未満、0.7重量ppm未満、0.4重量ppm未満、0.009重量ppm未満、0.001重量ppm未満、または不在が好ましい。
マグネシウム合金は、マグネシウム（％Mg）含有量が多いことでメリットが得られるが、機械的特性のバランスをとるため、マグネシウムが合金の主要成分であるとは限らない。別の実施形態では、％Ｍｇは、１２重量％超、２１重量％超、３３重量％超、４２重量％超、５２重量％超、６９重量％超、７８重量％超、さらには８７重量％超であることが推奨される。％Mgの総量が確実に過剰ではないことを制御する必要がある実施形態もある。％Mgの総量が過剰である場合、耐食性と機械的特性の不都合な妥協が生じる可能性が生じることを発見した。別の実施形態では、％Mgが94重量％未満、88重量％未満、79重量％未満、68重量％未満、48重量％未満、41重量％未満、38重量％未満、24重量％未満、さらには18重量％未満であることが推奨される。
マグネシウム合金は高いリチウム（％Li）含有量からメリットを受けられるアプリケーションもある。％Liは、合金の一部の機械的特性の改良に役立つ実施形態もある。特に、他の合金元素と適切に組み合わせた場合、驚くべきことに、％Liは（弾性率*破断時の延長/密度）の比の増加に寄与する。さらに驚くことに、これは弾性率および破断時の延長の同時増加である。後述するが、これは最終的にその態様が適切に実装されたかどうかを決定する要因となる。％Liが合金の主要な元素になる可能性をもつ実施形態もある。そのため、その合金は、最終的には、マグネシウム合金またはマグネシウムリチウム合金ではなく、リチウム合金と厳密に見なされるべきとも考えられる。後述するが、通常、10重量％を超える％Liの含有量は、成形性を高めるため、合金を少なくとも部分的に立方体にするためにのみ使用される。このため、粉末冶金工順がニアネットシェイプであるがゆえに、原則としてこのような高い％Li含有量の粉末を製造することは意味がない。しかし、後述するが、驚くべきことに、％Liの含有量が高い粒子状のマグネシウム合金を製造することは完全に理にかなっている実施形態もある。別の実施形態では、％Liは、0.6重量％超、1.2重量％超、2.3重量％超、4.2重量％超、5.2重量％超、6.9重量％超、7.8重量％超、さらには8.7重量％超であることが推奨される。前述の特性をさらに強調するためのいくつかの実施形態、および腐食をさらに最小限に抑えるために特別な注意が払われるいくつかのアプリケーションでは、より高い％Li含有量が推奨される。別の実施形態では、％Liは、9.6重量％超、10.2重量％超、11.2重量％超、12.2重量％超、14.2重量％超、16重量％超、18重量％超、さらには26重量％超であることが推奨される。すでに述べたように、％Liは合金の過半数元素であり得る実施形態もある。別の実施形態では、％Liは、３６重量％超、４２重量％超、５２重量％超、さらには６２重量％超であることが推奨される。％Liの総量が確実に過剰ではないことを制御する必要がある実施形態もある。％Liの総量が過剰である場合、耐食性と機械的特性の不都合な妥協が生じる可能性が生じることを発見した。別の実施形態では、％Liは、44重量％未満、18重量％未満、14.8重量％未満、11.9重量％未満、9.8重量％未満、4.1重量％未満、2.8重量％未満、1.8重量％未満、さらには0.9重量％未満であることが推奨される。ある実施形態において、％Ｌｉが6.9重量%～25.1重量％であるときに合金の特性を最適化させる実施形態では、％Ｃａ、％Ｚｒ、％Ａｌ、または％Ｚｎの少なくとも１つが合金に存在することが推奨されることを発見した。ある別の実施形態において、％Ｌｉが4.9重量%～16.1重量％であるときの合金の機械的特性を最適化させる実施形態では、％Ａｌ、％Ｚｒ、％Ｚｎまたは％Ｃａの少なくとも１つが合金に存在することが推奨されることを発見した。いくつかの実施形態において、%Liが5.1重量%未満である場合、合金の機械的特性を最適化させる実施形態では、％Ｃａまたは％Ｚｒの少なくとも１つが合金に存在することが推奨される。％Liが10.4重量%～16.1重量％であるときの合金の機械的特性を最適化させる実施形態では、％Ｚｒ、％Ｚｎまたは％Ｃａの少なくとも１つが合金に存在することが推奨されることを発見した。いくつかの実施形態では、％Ｌｉが1.9重量%～20.1重量％であるときの合金の機械的特性を最適化させる実施形態では、％Ａｌまたは％Ｚｒの少なくとも１つが合金に存在する、または％ＲＥＥが６００重量ppm超であることがことが推奨される。ある実施形態において、％Ｌｉが12.1重量％未満であるときの合金の機械的特性を最適化させる実施形態では、％Ａｌ、％Ｚｒまたは％Ｃａの少なくとも１つが組成中に存在することが推奨される。ある実施形態において、％Ｌｉが7.1重量％未満であるときの合金の機械的特性を最適化させる実施形態では、％Caまたは％Zrの少なくとも１つが組成中に存在することが推奨される。％Ｌｉが10.1重量％未満であるときの合金の機械的特性の最適な妥協点が求められる実施形態では、％Ca、％Zr、％Al、％Zn、または％REEの少なくとも1つが合金に存在することが推奨される。また、他のアプリケーションでは、％Liが55.6重量％未満であるとき、別々の実施形態における合金の組成要素として％Yまたは％Scの少なくとも1つが含有され、個別または合計で0.006重量％超、0.01重量％を超、0.3重量%を超、さらには1.1重量％を超であることが推奨されることを発見した。％Liが30.6重量％未満である場合の機械的特性に関連する実施形態において、％Y、％Scまたは％Zrの少なくとも1つが合金に存在することが推奨される。また別の実施形態では、それらが個別または合計で、0.08重量％超、0.6重量％超、さらには1.1重量％超であることが推奨される。別の実施形態では、％Ｌｉが26.6重量％未満である場合、％Ｙ、％Ｓｃまたは％Ｚｒの上記の値が好ましい。％Liが26.6重量％未満である場合の機械的特性に関連する実施形態において、％Ｃａ、％Ｙまたは％Ｓｃの少なくとも1つが合金に存在することが推奨される。また別の実施形態では、それらが個別または合計で、0.01重量％超、0.1重量％超、0.6重量％超、さらには1.2重量％超であることが推奨される。
希土類元素（％REE）は、周期表の中17個の化学元素、15個のランタニド、およびスカンジウムとイットリウムのセットを指す。ある実施形態では、合金に%REEが含まれることが推奨されることを発見した。別の実施形態では、600重量ppm超、0.01重量%超、さらには0.1重量%超であることが推奨される。他の実施形態では、％Liが5.1重量％未満であるとき、合金に%REEが含まれることが推奨される。％Liが30.6重量％未満である、または％Liが26.6重量％未満であるとき、合金に%REEが含まれることが推奨される。別の実施形態において、少なくとも10重量ppm、少なくとも100重量ppm、少なくとも0.01重量％、少なくとも0.16重量％、さらには少なくとも0.6重量％であることが推奨される。機械的特性を改善するために、％REEの中の％Ce、％La、％Yの少なくとも1つが存在することが望まれる実施形態があることを発見した。機械的特性を改善するために、％REEの中の%Ndまたは%Gdの少なくとも1つが存在することが望まれる実施形態があることを発見した。％Liが6.9％～25.1％である場合の実施形態において、機械的特性を向上させるために、少なくとも％REEのうちの一つが合金に存在することが推奨される。ある実施形態では、％REEのうちの％Gd、％Nd、または％Yの少なくとも1つがに含まれる。別の実施形態では、％REEのうちの少なくとも％Gd、もしくは少なくとも％Y、または少なくとも％Ndが含まれる。
マグネシウム合金が高いアルミニウム（％Al）含有量のメリットを受けるアプリケーションがある。実施形態によっては、％Alは合金の費用効果を高めるのに役立つ。また、実施形態によっては、％Alは合金の機械的特性を高めるのに役立つ。ある実施形態、特に他の合金に含まれる元素と適切に組成された場合、％Alは耐クリープ性の向上に貢献する。ある実施形態、特に他の合金に含まれる元素と適切に組成された場合、％Alは耐食性の向上に貢献する。％Alは他の合金元素について述べた多くの特性について、三次元素として貢献する可能性がある。ある実施形態においては、％Alは合金の主要な元素になる。これにより、その合金は、最終的には、アルミニウム合金またはアルミニウムリチウム合金と厳密に見なされるべきとも考えられる。別の実施形態では、％Alは、0.06重量％超、0.6重量％超、1.2重量％超、2.2重量％超、3.2重量％超、5.3重量％超、7.8重量％超、さらには10.1重量％超であることが推奨される。前述の特性をさらに強調するためのいくつかの実施形態では、より高い％Al含有量が推奨される。別の実施形態では、％Alは、11.2重量％超、12.2重量％超、14.2重量％超、15.2重量％超、16重量％超、18重量％超、さらに26重量％超であることが推奨される。前述の通り、実施形態によっては％Alは合金の主要な元素になり得る。別の実施形態では、３６重量％超、４２重量％超、さらには５２重量％超であることが推奨される。％Alの総量が確実に過剰ではないことを制御する必要がある実施形態もある。％Alの総量が過剰である場合、耐食性と機械的特性の不都合な妥協が生じる可能性が生じることを発見した。別の実施形態では、％Alは、44重量％未満、18重量％未満、14.8重量％未満、11.9重量％未満、9.8重量％未満、4.1重量％未満、2.8重量％未満、1.2重量％未満、さらには0.8重量％未満であることが推奨される。％Alが存在しないか、望ましくない不純物として存在する実施形態もある。
マグネシウム合金が高いランタン（%La）含有量のメリットを受けるアプリケーションがある。％Laは、合金の強化を容易にするのに役立つ。特に％Yを含む一部の合金の場合も同様であるがゆえに、この結果は驚くべきものである。このため、一般にあまり意味をなさない粒子形態の％Laを含む合金は、ある実施形態において意味をなす。事実、粒子が金属粉末であり、適切に製造された％Laの割合が高いものである場合、同じ組成のバルク合金の場合よりも固溶体で見つけることが可能であることを発見した。これは多くのアプリケーションにとって大きな障害になるが、マグネシウム合金の一部のアプリケーションにとっても非常に有効である。％Laを含むマグネシウム基合金は、粒子の形で製造される。別の実施形態では、室温(23℃かつ1atm)での合金中の％Laの平衡固溶度よりも固溶体中の5重量％以上多くの％Laを含む（例えば、マグネシウム合金の室温、23℃、および1atmの％Laでの最大平衡固溶度が0.01重量％の場合、粒子形態の合金は固溶体で少なくとも0.0105重量％の％Laを持ちます）。もしくは、12重量％以上、26重量％以上、36重量％以上、56重量％以上、116重量％以上、216重量％以上含む（固溶体中の合金元素のより高い値を達成するための粒子形態の合金を適切に製造する方法は、本明細中に記載する）。一部の合金において、定数項で固溶体の％Laを制御する方が適切なアプリケーションもある。別の実施形態では、粒子形態で製造された合金の固溶体中の％Laの含有量は、0.001重量％以上、0.006重量％以上、0.015重量％以上、さらには0.03重量％以上である。％Laがいくつかの機械的特性の改善に貢献する実施形態もある。いくつかの実施形態、特に他の合金元素と適切に組み合わせた場合、％Laは機械的抵抗の向上に貢献する。いくつかの実施形態において、特に他の合金元素と適切に組み合わせた場合、％Laは耐食性の向上に貢献するアプリケーションもある。％Laは他の合金元素について述べた多くの特性に、三次元素として貢献する可能性もある。ある実施形態では、％Laは％Liに好影響を与える。別の実施形態において、％Laは、0.06重量％超、0.6重量％超、1.2重量％超、2.2重量％超、3.2重量％超、5.3重量％超、7.8重量％超、さらに10.1重量％超含む。前述の特性をさらに強調するための異なる実施形態では、さらに高い％La含有量が推奨される。別の実施形態において、％Laは、11.2重量％超、12.2重量％超、さらに13.2重量％超含む。％Laの総量が確実に過剰ではないことを制御する必要がある実施形態もある。％Laの総量が過剰である場合、耐食性と機械的特性の不都合な妥協が生じる可能性が生じることを発見した。別の実施形態では、％Laが11.9重量％未満、9.8重量％未満、8.8重量％未満、6.9重量％未満、5.8重量％未満、4.1重量％未満、2.8重量％未満、1.2重量％未満、さらには0.8重量％未満であることが推奨される。また、％Laが存在しないか、望ましくない不純物として存在する実施形態もある。
マグネシウム合金が高いスカンジウム（%Sc）含有量のメリットを受けるアプリケーションがある。%Scは、合金の強化を容易にするのに役立つ。特に％Yを含む一部の合金の場合も同様であるがゆえに、この結果は驚くべきものである。このため、一般にあまり意味をなさない粒子形態の%Scを含む合金は、ある実施形態において意味をなす。事実、粒子が金属粉末であり、適切に製造された%Scの割合が高いものである場合、同じ組成のバルク合金の場合よりも固溶体で見つけることが可能であることを発見した。これは多くのアプリケーションにとって大きな障害になるが、マグネシウム合金の一部のアプリケーションにとっても非常に有効である。%Scを含むマグネシウム基合金は、粒子の形で製造される。別の実施形態では、室温、23℃かつ1atm、での合金中の%Scの平衡固溶度よりも固溶体中の5重量％以上多くの%Scを含むもしくは、12重量％以上、26重量％以上、56重量％以上、116重量％以上、216重量％以上含む。一部の合金において、定数項で固溶体の%Scを制御する方が適切なアプリケーションもある。別の実施形態では、粒子形態で製造された合金の固溶体中の%Scの含有量は、12.2重量％以上、12.6重量％以上、14.4重量％以上、さらには17.5重量％以上である。%Scがいくつかの機械的特性の改善に貢献する実施形態もある。%Scは機械的抵抗の向上に貢献する実施形態もある。いくつかの実施形態において、特に他の合金元素と適切に組み合わせた場合、%Scは耐クリープ性の向上に貢献する。いくつかの実施形態において、特に他の合金元素と適切に組み合わせた場合、%Scは耐食性の向上に貢献するアプリケーションもある。%Scは他の合金元素について述べた多くの特性に、三次元素として貢献する可能性もある。ある実施形態では、％Scは％Liに好影響を与える。別の実施形態において、%Scは、0.06重量％超、0.6重量％超、1.2重量％超、2.2重量％超、3.2重量％超、5.3重量％超、7.8重量％超、さらに10.1重量％超含む。前述の特性をさらに強調するための異なる実施形態では、さらに高い%Sc含有量が推奨される。別の実施形態において、%Scは、11.2重量％超、12.2重量％超、13.2重量％超、15.2重量％超、さらに17.2重量％超含む。%Scの総量が確実に過剰ではないことを制御する必要がある実施形態もある。%Scの総量が過剰である場合、耐食性と機械的特性の不都合な妥協が生じる可能性が生じることを発見した。非常に考慮に値する機械的特性に達する可能性がある場合の％Scの使用は、他の多くの高コスト合金元素の一例となる（実施形態によっては、これは以下の例に従って高コストとみなされる：>23$/Kg、>102$/Kg、>252$/Kg、>520$/Kg、さらに>1020$/Kg）。しかし、このコストは、求められるアプリケーションに必要な量を使用するために経済的な観点から、考慮する必要がある。別の実施形態では、％Scが14.8重量％未満、11.9重量％未満、9.8重量％未満、8.8重量％未満、6.9重量％未満、5.8重量％未満、4.1重量％未満、2.8重量％未満、1.2重量％未満、さらには0.8重量％未満であることが推奨される。また、％Scが存在しないか、望ましくない不純物として存在する実施形態もある。
マグネシウム合金が高いランタンおよびスカンジウム（%La+%Sc）含有量のメリットを受けるアプリケーションがある。%La+%Scは、合金の強化を容易にするのに役立つ。特に％Yを含む一部の合金の場合も同様であるがゆえに、この結果は驚くべきものである。このため、一般にあまり意味をなさない粒子形態の%La+%Scを含む合金は、ある実施形態において意味をなす。事実、粒子が金属粉末であり、適切に製造された%La+%Scの割合が高いものである場合、同じ組成のバルク合金の場合よりも固溶体で見つけることが可能であることを発見した。％La+％Scは、いくつかの機械的特性の改善に貢献する。ある実施形態では、特に他の合金に含まれる元素と適切に組成された場合、％La+％Scは耐クリープ性の向上に貢献する。ある実施形態では、特に他の合金に含まれる元素と適切に組成された場合、％La+％Scは耐食性の向上に貢献する。%La+%Scは他の合金元素について述べた多くの特性に、三次元素として貢献する可能性もある。ある実施形態では、%La+%Scは％Liに好影響を与える。別の実施形態において、%La+%Scは、0.06重量％超、0.6重量％超、1.2重量％超、2.2重量％超、3.2重量％超、5.3重量％超、7.8重量％超、さらに10.1重量％超含む。前述の特性をさらに強調するための異なる実施形態では、さらに高い%La+%Sc含有量が推奨される。別の実施形態において、%La+%Scは、11.2重量％超、16.2重量％超、21.2重量％超、25.2重量％超、さらに31.2重量％超含む。%La+%Scの総量が確実に過剰ではないことを制御する必要がある実施形態もある。%La+%Scの総量が過剰である場合、耐食性と機械的特性の不都合な妥協が生じる可能性が生じることを発見した。別の実施形態では、%La+%Scが28.8重量％未満、18.9重量％未満、9.8重量％未満、8.8重量％未満、6.9重量％未満、5.8重量％未満、4.1重量％未満、2.8重量％未満、1.2重量％未満、さらには0.8重量％未満であることが推奨される。また、%La+%Scが存在しないか、望ましくない不純物として存在する実施形態もある。
マグネシウム合金が高いカルシウム（%Ca）含有量のメリットを受けるアプリケーションがある。ある実施形態では、%Caは機械的特性の向上に貢献する。ある実施形態では、特に他の合金に含まれる元素と適切に組成された場合、%Caは耐クリープ性の向上に貢献する。ある実施形態では、特に他の合金に含まれる元素と適切に組成された場合、%Caは耐食性の向上に貢献する。%Caは他の合金元素について述べた多くの特性に、三次元素として貢献する可能性もある。ある実施形態では、%Caは％Liに好影響を与える。別の実施形態において、%Caは、0.06重量％超、0.1重量％超、0.6重量％超、1.2重量％超、2.2重量％超、3.2重量％超、5.3重量％超、7.8重量％超、さらに10.1重量％超含む。前述の特性をさらに強調するための異なる実施形態では、さらに高い%Ca含有量が推奨される。別の実施形態において、%Caは、11.2重量％超、12.2重量％超、さらに13.2重量％超含む。%Caの総量が確実に過剰ではないことを制御する必要がある実施形態もある。%Caの総量が過剰である場合、耐食性と機械的特性の不都合な妥協が生じる可能性が生じることを発見した。別の実施形態では、%Caが11.9重量％未満、9.8重量％未満、8.8重量％未満、6.9重量％未満、5.8重量％未満、4.1重量％未満、2.8重量％未満、1.2重量％未満、さらには0.8重量％未満であることが推奨される。いくつかの実施形態では、％Ｃａ、％Ｚｒ、％Ａｌまたは％Ｚｎのうちの少なくとも１つの合金中の存在が機械的特性の向上のため推奨されることを発見した。％Liが56.6％重量未満ある場合、別の実施形態において、%Caの存在が、0.01重量％超、0.2重量％超、さらに0.9重量％超であることが推奨される。％Liが30.6重量％未満である場合、%Caの存在が、100重量ppm超、0.16重量％超、さらに0.8重量％超であることが推奨される。また、%Caが存在しないか、望ましくない不純物として存在する実施形態もある。
マグネシウム合金が高いベリリウム（%Be）含有量のメリットを受けるアプリケーションがある。%Beは、合金の強化を容易にするのに役立つ。特に％Yを含む一部の合金の場合も同様であるがゆえに、この結果は驚くべきものである。このため、一般にあまり意味をなさない粒子形態の%Beを含む合金は、ある実施形態において意味をなす。事実、粒子が金属粉末であり、適切に製造された%Beの割合が高いものである場合、同じ組成のバルク合金の場合よりも固溶体で見つけることが可能であることを発見した。これは多くのアプリケーションにとって大きな障害になるが、マグネシウム合金の一部のアプリケーションにとっても非常に有効である。%Beを含むマグネシウム基合金は、粒子の形で製造される。別の実施形態では、室温、23℃かつ1atm、での合金中の%Beの平衡固溶度よりも固溶体中の5重量％以上多くの%Beを含むもしくは、12重量％以上、26重量％以上、56重量％以上、116重量％以上、216重量％以上含む。一部の合金において、定数項で固溶体の%Beを制御する方が適切なアプリケーションもある。%Beがいくつかの機械的特性の改善に貢献する実施形態もある。いくつかの実施形態、特に他の合金元素と適切に組み合わせた場合、%Scは耐クリープ性の向上に貢献する。いくつかの実施形態において、特に他の合金元素と適切に組み合わせた場合、%Beは耐食性の向上に貢献するアプリケーションもある。%Beは他の合金元素について述べた多くの特性に、三次元素として貢献する可能性もある。ある実施形態では、%Beは％Liに好影響を与える。別の実施形態において、%Beは、0.06重量％超、0.6重量％超、1.2重量％超、2.2重量％超、3.2重量％超、5.3重量％超、7.8重量％超、さらに10.1重量％超含む。前述の特性をさらに強調するための異なる実施形態では、さらに高い%Be含有量が推奨される。別の実施形態において、%Beは、11.2重量％超、12.2重量％超、さらに13.2重量％超含む。%Beの総量が確実に過剰ではないことを制御する必要がある実施形態もある。%Beの総量が過剰である場合、耐食性と機械的特性の不都合な妥協が生じる可能性が生じることを発見した。別の実施形態では、%Beが11.9重量％未満、9.8重量％未満、8.8重量％未満、6.9重量％未満、5.8重量％未満、4.1重量％未満、2.8重量％未満、1.2重量％未満、さらには0.8重量％未満であることが推奨される。また、%Beが存在しないか、望ましくない不純物として存在する実施形態もある。
マグネシウム合金が高いイットリウム（%Y）含有量のメリットを受けるアプリケーションがある。%Yがいくつかの機械的特性の改善に貢献する実施形態もある。特に他の合金元素と適切に組み合わせた場合、%Yは耐食性の向上に貢献するアプリケーションもある。%Yは他の合金元素について述べた多くの特性に、三次元素として貢献する可能性もある。ある実施形態では、%Yは％Liに好影響を与える。別の実施形態において、%Yは、0.06重量％超、0.6重量％超、1.2重量％超、2.2重量％超、3.2重量％超、5.3重量％超、7.8重量％超、さらに10.1重量％超含む。前述の特性をさらに強調するための異なる実施形態では、さらに高い%Y含有量が推奨される。別の実施形態において、%Yは、11.2重量％超、16.2重量％超、21.2重量％超、さらに25.2重量％超含む。%Yの総量が確実に過剰ではないことを制御する必要がある実施形態もある。%Yの総量が過剰である場合、耐食性と機械的特性の不都合な妥協が生じる可能性が生じることを発見した。別の実施形態では、%Yが28.8重量％未満、18.8重量％未満、14.9重量％未満、9.8重量％未満、8.8重量％未満、6.9重量％未満、5.8重量％未満、4.1重量％未満、2.8重量％未満、1.2重量％未満、さらには0.8重量％未満であることが推奨される。％Yを含む粒子状のマグネシウム合金を製造する場合、粒子が金属粉末であり、適切に製造された場合、高い割合の％Yを同じ組成のバルク合金の場合よりも固溶体で見つけることが可能であることを発見した。これは多くのアプリケーションにとって大きな障害になるが、マグネシウム合金の一部のアプリケーションにとっても非常に有効である。%Yを含むマグネシウム基合金は、粒子の形で製造される。別の実施形態では、室温、23℃かつ1atm、での合金中の%Yの平衡固溶度よりも固溶体中の5重量％以上多くの%Yを含むもしくは、12重量％以上、26重量％以上、56重量％以上、116重量％以上、216重量％以上含む。一部の合金において、定数項で固溶体の%Yを制御する方が適切なアプリケーションもある。別の実施形態では、粒子形態で製造された合金の固溶体中の%Yの含有量は、1.8重量％以上、2.1重量％以上、2.6重量％以上、3.2重量％以上4.6重量％以上、6.1重量％以上、さらには8.1重量％以上である。また、%Yが存在しないか、望ましくない不純物として存在する実施形態もある。
マグネシウム合金が高いランタン、カルシウム、ベリリウム、イットリウム、スカンジウム（%Y+%Ca+%Be+%La+%Sc）含有量のメリットを受けるアプリケーションがある。%Y+%Ca+%Be+%La+%Scは、合金の強化を容易にするのに役立つ。ある実施形態では、%Y+%Ca+%Be+%La+%Scは機械的特性の向上に貢献する。ある実施形態では、特に他の合金に含まれる元素と適切に組成された場合、%Y+%Ca+%Be+%La+%Scは耐クリープ性の向上に貢献する。ある実施形態では、特に他の合金に含まれる元素と適切に組成された場合、%Y+%Ca+%Be+%La+%Scは耐食性の向上に貢献する。%Y+%Ca+%Be+%La+%Scは他の合金元素について述べた多くの特性に、三次元素として貢献する可能性もある。ある実施形態では、%Y+%Ca+%Be+%La+%Scの総量が％Liに好影響を与える。別の実施形態において、%Y+%Ca+%Be+%La+%Scは、0.06重量％超、0.6重量％超、1.2重量％超、2.2重量％超、3.2重量％超、5.3重量％超、7.8重量％超、さらに10.1重量％超含む。前述の特性をさらに強調するための異なる実施形態では、さらに高い%Y+%Ca+%Be+%La+%Sc含有量が推奨される。別の実施形態において、%Y+%Ca+%Be+%La+%Scは、11.2重量％超、16.2重量％超、21.2重量％超、25.2重量％超、さらに31.2重量％超含む。%Y+%Ca+%Be+%La+%Scの総量が確実に過剰ではないことを制御する必要がある実施形態もある。%Y+%Ca+%Be+%La+%Scの総量が過剰である場合、耐食性と機械的特性の不都合な妥協が生じる可能性が生じることを発見した。別の実施形態では、%Y+%Ca+%Be+%La+%Scが28.8重量％未満、18.9重量％未満、9.8重量％未満、8.8重量％未満、6.9重量％未満、5.8重量％未満、4.1重量％未満、2.8重量％未満、1.2重量％未満、さらには0.8重量％未満であることが推奨される。また、%Y+%Ca+%Be+%La+%Scが存在しないか、望ましくない不純物として存在する実施形態もある。
マグネシウム合金が高いイッテルビウム（%Yb）含有量のメリットを受けるアプリケーションがある。%Ybは、合金の強化を容易にするのに役立つ。特に％Yを含む一部の合金の場合も同様であるがゆえに、この結果は驚くべきものである。事実、粒子が金属粉末であり、適切に製造された%Ybの割合が高いものである場合、%Ybにおける場合でも適応可能な%Sc場合で示した通り、より多くの固溶体で見つけることが可能であることを発見した。一部の合金において、定数項で固溶体の%Ybを制御する方が適切なアプリケーションもある。別の実施形態では、粒子形態で製造された合金の固溶体中の%Ybの含有量は、0.01重量％以上、0.1重量％以上、0.4重量％以上、1.1重量％以上、1.6重量％以上、2.1重量％以上、さらには3.1重量％以上である。%Ybがいくつかの機械的特性の改善に貢献する実施形態もある。%Ybは機械的抵抗の向上に貢献する実施形態もある。いくつかの実施形態において、特に他の合金元素と適切に組み合わせた場合、%Ybは耐クリープ性の向上に貢献する。いくつかの実施形態において、特に他の合金元素と適切に組み合わせた場合、%Ybは耐食性の向上に貢献するアプリケーションもある。%Ybは他の合金元素について述べた多くの特性に、三次元素として貢献する可能性もある。ある実施形態では、%Ybは％Liに好影響を与える。上記で開示された％Beの重量パーセントは、％Yb含有量にも適用できる。また、また、%Ybが存在しないか、望ましくない不純物として存在する実施形態もある。
マグネシウム合金が高いジスプロシウム（%Dy）含有量のメリットを受けるアプリケーションがある。%Dyは、合金の強化を容易にするのに役立つ。特に％Yを含む一部の合金の場合も同様であるがゆえに、この結果は驚くべきものである。事実、粒子が金属粉末であり、適切に製造された%Dyの割合が高いものである場合、%Dyにおける場合でも適応可能な%La場合で示した通り、より多くの固溶体で見つけることが可能であることを発見した。一部の合金において、定数項で固溶体の%Dyを制御する方が適切なアプリケーションもある。別の実施形態では、粒子形態で製造された合金の固溶体中の%Dyの含有量は、5.6重量％以上、6.6重量％以上、8.6重量％以上、12.6重量％以上、16重量％以上、さらには22重量％以上である。%Dyがいくつかの機械的特性の改善に貢献する実施形態もある。%Dyは機械的抵抗の向上に貢献する実施形態もある。いくつかの実施形態において、特に他の合金元素と適切に組み合わせた場合、%Dyは耐クリープ性の向上に貢献する。いくつかの実施形態において、%Dyは耐食性の向上に貢献する場合もある。%Dyは他の合金元素について述べた多くの特性に、三次元素として貢献する可能性もある。ある実施形態では、%Dyは％Liに好影響を与える。上記で開示された%Laの重量パーセントは、%Dy含有量にも適用できる。また、また、%Dyが存在しないか、望ましくない不純物として存在する実施形態もある。
マグネシウム合金が高いトリウム（%Th）含有量のメリットを受けるアプリケーションがある。%Thは、合金の強化を容易にするのに役立つ。特に％Yを含む一部の合金の場合も同様であるがゆえに、この結果は驚くべきものである。事実、粒子が金属粉末であり、適切に製造された%Thの割合が高いものである場合、%Thにおける場合でも適応可能な%La場合で示した通り、より多くの固溶体で見つけることが可能であることを発見した。一部の合金において、定数項で固溶体の%Thを制御する方が適切なアプリケーションもある。%Thがいくつかの機械的特性の改善に貢献する実施形態もある。%Thは機械的抵抗の向上に貢献する実施形態もある。いくつかの実施形態において、特に他の合金元素と適切に組み合わせた場合、%Thは耐クリープ性の向上に貢献する。いくつかの実施形態において、%Thは耐食性の向上に貢献する場合もある。%Thは他の合金元素について述べた多くの特性に、三次元素として貢献する可能性もある。ある実施形態では、%Thは％Liに好影響を与える。上記で開示された%Laの重量パーセントは、%Th含有量にも適用できる。また、また、%Thが存在しないか、望ましくない不純物として存在する実施形態もある。
マグネシウム合金が高いイッテルビウム、ジスプロシウムおよびトリウム（%Yb+%Dy+%Th）の合計含有量のメリットを受けるアプリケーションがある。%Yb+%Dy+%Thは、合金の強化を容易にするのに役立つ。特に％Yを含む一部の合金の場合も同様であるがゆえに、この結果は驚くべきものである。このため、一般にあまり意味をなさない粒子形態の%Yb+%Dy+%Thを含む合金は、ある実施形態において意味をなす。ある実施形態では、%Yb+%Dy+%Thは機械的特性の向上に貢献する。ある実施形態では、特に他の合金に含まれる元素と適切に組成された場合、%Yb+%Dy+%Thは耐クリープ性の向上に貢献する。ある実施形態では、特に他の合金に含まれる元素と適切に組成された場合、%Yb+%Dy+%Thは耐食性の向上に貢献する。%Yb+%Dy+%Thは他の合金元素について述べた多くの特性に、三次元素として貢献する可能性もある。ある実施形態では、%Yb+%Dy+%Thの総量が％Liに好影響を与える。別の実施形態において、%Yb+%Dy+%Thは、0.06重量％超、0.6重量％超、1.2重量％超、2.2重量％超、3.2重量％超、5.3重量％超、7.8重量％超、さらに10.1重量％超含む。前述の特性をさらに強調するための異なる実施形態では、さらに高い%Yb+%Dy+%Th含有量が推奨される。別の実施形態において、%Yb+%Dy+%Thは、11.2重量％超、16.2重量％超、21.2重量％超、25.2重量％超、さらに31.2重量％超含む。%Yb+%Dy+%Thの総量が確実に過剰ではないことを制御する必要がある実施形態もある。%Yb+%Dy+%Thの総量が過剰である場合、耐食性と機械的特性の不都合な妥協が生じる可能性が生じることを発見した。別の実施形態では、%Yb+%Dy+%Thが28.8重量％未満、18.9重量％未満、9.8重量％未満、8.8重量％未満、6.9重量％未満、5.8重量％未満、4.1重量％未満、2.8重量％未満、1.2重量％未満、さらには0.8重量％未満であることが推奨される。また、%Yb+%Dy+%Thが存在しないか、望ましくない不純物として存在する実施形態もある。
マグネシウム合金が高いイッテルビウム、ベリリウム、ジスプロシウムおよびトリウム（%Yb+%Be+%Dy+%Th）の合計含有量のメリットを受けるアプリケーションがある。%Yb+%Be+%Dy+%Thは、合金の強化を容易にするのに役立つ。特に％Yを含む一部の合金の場合も同様であるがゆえに、この結果は驚くべきものである。このため、一般にあまり意味をなさない粒子形態の%Yb+%Be+%Dy+%Thを含む合金は、ある実施形態において意味をなす。ある実施形態では、%Yb+%Be+%Dy+%Thは機械的特性の向上に貢献する。ある実施形態では、特に他の合金に含まれる元素と適切に組成された場合、%Yb+%Be+%Dy+%Thは耐クリープ性の向上に貢献する。ある実施形態では、特に他の合金に含まれる元素と適切に組成された場合、%Yb+%Be+%Dy+%Thは耐食性の向上に貢献する。%Yb+%Be+%Dy+%Thは他の合金元素について述べた多くの特性に、三次元素として貢献する可能性もある。ある実施形態では、%Yb+%Be+%Dy+%Thの総量が％Liに好影響を与える。別の実施形態において、%Yb+%Be+%Dy+%Thは、0.06重量％超、0.6重量％超、1.2重量％超、2.2重量％超、3.2重量％超、5.3重量％超、7.8重量％超、さらに10.1重量％超含む。前述の特性をさらに強調するための異なる実施形態では、さらに高い%Yb+%Be+%Dy+%Th含有量が推奨される。別の実施形態において、%Yb+%Be+%Dy+%Thは、11.2重量％超、16.2重量％超、21.2重量％超、25.2重量％超、さらに31.2重量％超含む。%Yb+%Be+%Dy+%Thの総量が確実に過剰ではないことを制御する必要がある実施形態もある。%Yb+%Be+%Dy+%Thの総量が過剰である場合、耐食性と機械的特性の不都合な妥協が生じる可能性が生じることを発見した。別の実施形態では、%Yb+%Be+%Dy+%Thが28.8重量％未満、18.9重量％未満、9.8重量％未満、8.8重量％未満、6.9重量％未満、5.8重量％未満、4.1重量％未満、2.8重量％未満、1.2重量％未満、さらには0.8重量％未満であることが推奨される。また、%Yb+%Be+%Dy+%Thが存在しないか、望ましくない不純物として存在する実施形態もある。
マグネシウム合金が高いイッテルビウム、ベリリウム、ジスプロシウム、カルシウム、イットリウム、ランタン、スカンジウムおよびトリウム（%Yb+%Be+%Dy+%Th+%Ca+%Y+%La+%Sc）の合計含有量のメリットを受けるアプリケーションがある。%Yb+%Be+%Dy+%Th+%Ca+%Y+%La+%Scは、合金の強化を容易にするのに役立つ。ある実施形態では、%Yb+%Be+%Dy+%Th+%Ca+%Y+%La+%Scは機械的特性の向上に貢献する。ある実施形態では、特に他の合金に含まれる元素と適切に組成された場合、%Yb+%Be+%Dy+%Th+%Ca+%Y+%La+%Scは耐クリープ性の向上に貢献する。ある実施形態では、特に他の合金に含まれる元素と適切に組成された場合、%Yb+%Be+%Dy+%Th+%Ca+%Y+%La+%Scは耐食性の向上に貢献する。%Yb+%Be+%Dy+%Th+%Ca+%Y+%La+%Scは他の合金元素について述べた多くの特性に、三次元素として貢献する可能性もある。ある実施形態では、%Yb+%Be+%Dy+%Th+%Ca+%Y+%La+%Scの総量が％Liに好影響を与える。別の実施形態において、%Yb+%Be+%Dy+%Th+%Ca+%Y+%La+%Scは、0.06重量％超、0.6重量％超、1.2重量％超、2.2重量％超、3.2重量％超、5.3重量％超、7.8重量％超、さらに10.1重量％超含む。前述の特性をさらに強調するための異なる実施形態では、さらに高い%Yb+%Be+%Dy+%Th+%Ca+%Y+%La+%Sc含有量が推奨される。別の実施形態において、%Yb+%Be+%Dy+%Th+%Ca+%Y+%La+%Scは、11.2重量％超、16.2重量％超、21.2重量％超、25.2重量％超、さらに31.2重量％超含む。%Yb+%Be+%Dy+%Th+%Ca+%Y+%La+%Scの総量が確実に過剰ではないことを制御する必要がある実施形態もある。%Yb+%Be+%Dy+%Th+%Ca+%Y+%La+%Scの総量が過剰である場合、耐食性と機械的特性の不都合な妥協が生じる可能性が生じることを発見した。別の実施形態では、%Yb+%Be+%Dy+%Th+%Ca+%Y+%La+%Scが28.8重量％未満、18.9重量％未満、9.8重量％未満、8.8重量％未満、6.9重量％未満、5.8重量％未満、4.1重量％未満、2.8重量％未満、1.2重量％未満、さらには0.8重量％未満であることが推奨される。また、%Yb+%Be+%Dy+%Th+%Ca+%Y+%La+%Scが存在しないか、望ましくない不純物として存在する実施形態もある。
マグネシウム合金が高いガドリニウム（%Gd）含有量のメリットを受けるアプリケーションがある。%Gdは、合金の強化を容易にするのに役立つ。特に％Yを含む一部の合金の場合も同様であるがゆえに、この結果は驚くべきものである。事実、粒子が金属粉末であり、適切に製造された%Gdの割合が高いものである場合、%Gdにおける場合でも適応可能な%La場合で示した通り、より多くの固溶体で見つけることが可能であることを発見した。一部の合金において、定数項で固溶体の%Gdを制御する方が適切なアプリケーションもある。別の実施形態では、粒子形態で製造された合金の固溶体中の%Gdの含有量は、0.01重量％以上、0.05重量％以上、0.1重量％以上、1.1重量％以上、3.1重量％以上、5.1重量％以上、10.5重量％以上、さらには14重量％以上である。%Gdがいくつかの機械的特性の改善に貢献する実施形態もある。%Gdは機械的抵抗の向上に貢献する実施形態もある。いくつかの実施形態において、特に他の合金元素と適切に組み合わせた場合、%Gdは耐クリープ性の向上に貢献する。いくつかの実施形態において、特に他の合金元素と適切に組み合わせた場合、%Gdは耐食性の向上に貢献するアプリケーションもある。%Gdは他の合金元素について述べた多くの特性に、三次元素として貢献する可能性もある。ある実施形態では、%Gdは％Liに好影響を与える。上記で開示された％Scの重量パーセントは、%Gd含有量にも適用できる。また、%Gdが存在しないか、望ましくない不純物として存在する実施形態もある。
マグネシウム合金が高いネオジム（%Nd）含有量のメリットを受けるアプリケーションがある。%Ndは、合金の強化を容易にするのに役立つ。特に％Yを含む一部の合金の場合も同様であるがゆえに、この結果は驚くべきものである。事実、粒子が金属粉末であり、適切に製造された%Ndの割合が高いものである場合、%Ndにおける場合でも適応可能な%La場合で示した通り、より多くの固溶体で見つけることが可能であることを発見した。一部の合金において、定数項で固溶体の%Ndを制御する方が適切なアプリケーションもある。別の実施形態では、粒子形態で製造された合金の固溶体中の%Ndの含有量は、0.001重量％以上、0.01重量％以上、0.055重量％以上、0.12重量％以上、0.22重量％以上、0.6重量％以上、1.1重量％以上、さらには2.1重量％以上である。%Ndがいくつかの機械的特性の改善に貢献する実施形態もある。%Ndは機械的抵抗の向上に貢献する実施形態もある。いくつかの実施形態において、特に他の合金元素と適切に組み合わせた場合、%Ndは耐クリープ性の向上に貢献する。いくつかの実施形態において、特に他の合金元素と適切に組み合わせた場合、%Ndは耐食性の向上に貢献するアプリケーションもある。%Ndは他の合金元素について述べた多くの特性に、三次元素として貢献する可能性もある。ある実施形態では、%Ndは％Liに好影響を与える。上記で開示された％Scの重量パーセントは、%Nd含有量にも適用できる。また、%Ndが存在しないか、望ましくない不純物として存在する実施形態もある。
マグネシウム合金が高いサマリウム（%Sm）含有量のメリットを受けるアプリケーションがある。%Smは、合金の強化を容易にするのに役立つ。特に％Yを含む一部の合金の場合も同様であるがゆえに、この結果は驚くべきものである。事実、粒子が金属粉末であり、適切に製造された%Smの割合が高いものである場合、%Smにおける場合でも適応可能な%La場合で示した通り、より多くの固溶体で見つけることが可能であることを発見した。一部の合金において、定数項で固溶体の%Smを制御する方が適切なアプリケーションもある。別の実施形態では、粒子形態で製造された合金の固溶体中の%Smの含有量は、0.001重量％以上、0.01重量％以上、0.055重量％以上、0.12重量％以上、0.22重量％以上、0.6重量％以上、1.1重量％以上、さらには2.1重量％以上である。%Smがいくつかの機械的特性の改善に貢献する実施形態もある。%Smは機械的抵抗の向上に貢献する実施形態もある。いくつかの実施形態において、特に他の合金元素と適切に組み合わせた場合、%Smは耐クリープ性の向上に貢献する。いくつかの実施形態において、特に他の合金元素と適切に組み合わせた場合、%Smは耐食性の向上に貢献するアプリケーションもある。%Smは他の合金元素について述べた多くの特性に、三次元素として貢献する可能性もある。ある実施形態では、%Smは％Liに好影響を与える。上記で開示された％Laの重量パーセントは、%Sm含有量にも適用できる。また、%Smが存在しないか、望ましくない不純物として存在する実施形態もある。
マグネシウム合金が高いプラセオジム（%Pr）含有量のメリットを受けるアプリケーションがある。%Prは、合金の強化を容易にするのに役立つ。特に％Yを含む一部の合金の場合も同様であるがゆえに、この結果は驚くべきものである。事実、粒子が金属粉末であり、適切に製造された%Prの割合が高いものである場合、%Prにおける場合でも適応可能な%La場合で示した通り、より多くの固溶体で見つけることが可能であることを発見した。一部の合金において、定数項で固溶体の%Prを制御する方が適切なアプリケーションもある。別の実施形態では、粒子形態で製造された合金の固溶体中の%Prの含有量は、0.001重量％以上、0.005重量％以上、0.01重量％以上、0.055重量％以上、0.12重量％以上、0.22重量％以上、0.42重量％以上、さらには0.6重量％以上である。%Prがいくつかの機械的特性の改善に貢献する実施形態もある。%Prは機械的抵抗の向上に貢献する実施形態もある。いくつかの実施形態において、特に他の合金元素と適切に組み合わせた場合、%Prは耐クリープ性の向上に貢献する。いくつかの実施形態において、特に他の合金元素と適切に組み合わせた場合、%Prは耐食性の向上に貢献するアプリケーションもある。%Prは他の合金元素について述べた多くの特性に、三次元素として貢献する可能性もある。ある実施形態では、%Prは％Liに好影響を与える。上記で開示された％Laの重量パーセントは、%Pr含有量にも適用できる。また、%Prが存在しないか、望ましくない不純物として存在する実施形態もある。
マグネシウム合金が高いホルミウム（%Ho）含有量のメリットを受けるアプリケーションがある。%Hoは、合金の強化を容易にするのに役立つ。特に％Yを含む一部の合金の場合も同様であるがゆえに、この結果は驚くべきものである。事実、粒子が金属粉末であり、適切に製造された%Hoの割合が高いものである場合、%Hoにおける場合でも適応可能な%La場合で示した通り、より多くの固溶体で見つけることが可能であることを発見した。一部の合金において、定数項で固溶体の%Hoを制御する方が適切なアプリケーションもある。別の実施形態では、粒子形態で製造された合金の固溶体中の%Hoの含有量は、10.6重量％以上、12.2重量％以上、14重量％以上、16重量％以上、18重量％以上、20.5重量％以上、21.1重量％以上、さらには22.1重量％以上である。%Hoがいくつかの機械的特性の改善に貢献する実施形態もある。%Hoは機械的抵抗の向上に貢献する実施形態もある。いくつかの実施形態において、特に他の合金元素と適切に組み合わせた場合、%Hoは耐クリープ性の向上に貢献する。いくつかの実施形態において、特に他の合金元素と適切に組み合わせた場合、%Hoは耐食性の向上に貢献するアプリケーションもある。%Hoは他の合金元素について述べた多くの特性に、三次元素として貢献する可能性もある。ある実施形態では、%Hoは％Liに好影響を与える。上記で開示された％Laの重量パーセントは、%Ho含有量にも適用できる。また、%Hoが存在しないか、望ましくない不純物として存在する実施形態もある。
マグネシウム合金が高いテルビウム（%Tb）含有量のメリットを受けるアプリケーションがある。%Tbは、合金の強化を容易にするのに役立つ。特に％Yを含む一部の合金の場合も同様であるがゆえに、この結果は驚くべきものである。事実、粒子が金属粉末であり、適切に製造された%Tbの割合が高いものである場合、%Tbにおける場合でも適応可能な%La場合で示した通り、より多くの固溶体で見つけることが可能であることを発見した。一部の合金において、定数項で固溶体の%Tbを制御する方が適切なアプリケーションもある。別の実施形態では、粒子形態で製造された合金の固溶体中の%Tbの含有量は、2.1重量％以上、2.6重量％以上、3.2重量％以上、5.2重量％以上、8.2重量％以上、10.6重量％以上、11.1重量％以上、さらには13.1重量％以上である。%Tbがいくつかの機械的特性の改善に貢献する実施形態もある。%Tbは機械的抵抗の向上に貢献する実施形態もある。いくつかの実施形態において、特に他の合金元素と適切に組み合わせた場合、%Tbは耐クリープ性の向上に貢献する。いくつかの実施形態において、特に他の合金元素と適切に組み合わせた場合、%Tbは耐食性の向上に貢献するアプリケーションもある。%Tbは他の合金元素について述べた多くの特性に、三次元素として貢献する可能性もある。ある実施形態では、%Tbは％Liに好影響を与える。上記で開示された％Laの重量パーセントは、%Tb含有量にも適用できる。また、%Tbが存在しないか、望ましくない不純物として存在する実施形態もある。
マグネシウム合金が高いツリウム（%Tm）含有量のメリットを受けるアプリケーションがある。%Tmは、合金の強化を容易にするのに役立つ。特に％Yを含む一部の合金の場合も同様であるがゆえに、この結果は驚くべきものである。事実、粒子が金属粉末であり、適切に製造された%Tmの割合が高いものである場合、%Tmにおける場合でも適応可能な%La場合で示した通り、より多くの固溶体で見つけることが可能であることを発見した。一部の合金において、定数項で固溶体の%Tmを制御する方が適切なアプリケーションもある。別の実施形態では、粒子形態で製造された合金の固溶体中の%Tmの含有量は、10.6重量％以上、12.2重量％以上、14重量％以上、16重量％以上、18重量％以上、20.5重量％以上、21.1重量％以上、さらには22.1重量％以上である。%Tmがいくつかの機械的特性の改善に貢献する実施形態もある。%Tmは機械的抵抗の向上に貢献する実施形態もある。いくつかの実施形態において、特に他の合金元素と適切に組み合わせた場合、%Tmは耐クリープ性の向上に貢献する。いくつかの実施形態において、特に他の合金元素と適切に組み合わせた場合、%Tmは耐食性の向上に貢献するアプリケーションもある。%Tmは他の合金元素について述べた多くの特性に、三次元素として貢献する可能性もある。ある実施形態では、%Tmは％Liに好影響を与える。上記で開示された％Laの重量パーセントは、%Tm含有量にも適用できる。また、%Tmが存在しないか、望ましくない不純物として存在する実施形態もある。
マグネシウム合金が高いエルビウム（%Er）含有量のメリットを受けるアプリケーションがある。%Erは、合金の強化を容易にするのに役立つ。特に％Yを含む一部の合金の場合も同様であるがゆえに、この結果は驚くべきものである。事実、粒子が金属粉末であり、適切に製造された%Erの割合が高いものである場合、%Erにおける場合でも適応可能な%La場合で示した通り、より多くの固溶体で見つけることが可能であることを発見した。一部の合金において、％Erの内容にも応用可能な前述の％Hoで開示されたのと同じレベルで、定数項で固溶体の%Erを制御する方が適切なアプリケーションもある。%Erがいくつかの機械的特性の改善に貢献する実施形態もある。%Erは機械的抵抗の向上に貢献する実施形態もある。いくつかの実施形態において、特に他の合金元素と適切に組み合わせた場合、%Erは耐クリープ性の向上に貢献する。いくつかの実施形態において、特に他の合金元素と適切に組み合わせた場合、%Erは耐食性の向上に貢献するアプリケーションもある。%Erは他の合金元素について述べた多くの特性に、三次元素として貢献する可能性もある。ある実施形態では、%Erは％Liに好影響を与える。上記で開示された％Laの重量パーセントは、%Er含有量にも適用できる。また、%Erが存在しないか、望ましくない不純物として存在する実施形態もある。
マグネシウム合金が高いルテチウム（%Lu）含有量のメリットを受けるアプリケーションがある。%Luは、合金の強化を容易にするのに役立つ。特に％Yを含む一部の合金の場合も同様であるがゆえに、この結果は驚くべきものである。事実、粒子が金属粉末であり、適切に製造された%Luの割合が高いものである場合、%Luにおける場合でも適応可能な%La場合で示した通り、より多くの固溶体で見つけることが可能であることを発見した。一部の合金において、%Luの内容にも応用可能な前述の％Hoで開示されたのと同じレベルで、定数項で固溶体の%Luを制御する方が適切なアプリケーションもある。%Luがいくつかの機械的特性の改善に貢献する実施形態もある。%Luは機械的抵抗の向上に貢献する実施形態もある。いくつかの実施形態において、特に他の合金元素と適切に組み合わせた場合、%Luは耐クリープ性の向上に貢献する。いくつかの実施形態において、特に他の合金元素と適切に組み合わせた場合、%Luは耐食性の向上に貢献するアプリケーションもある。%Luは他の合金元素について述べた多くの特性に、三次元素として貢献する可能性もある。ある実施形態では、%Luは％Liに好影響を与える。上記で開示された％Laの重量パーセントは、%Lu含有量にも適用できる。また、%Luが存在しないか、望ましくない不純物として存在する実施形態もある。ある実施形態では、ルテチウム（％Lu）は部分的または完全にユーロピウム（％Eu）に置換することが可能である。また、ある実施形態では、ルテチウム（％Lu）はプロメチウム（％Pr）で部分的または完全に置換可能である。
燃焼下における構造的耐性の最大化とコスト面を考えた場合、特定の合金元素間の関係が重要であるということを発見した。%Caと%Li間の関係を持たせることが重要である実施形態があるということを発見した。また、%Ca、%Al、および%Li間の関係を持たせることが重要である実施形態があるということを発見した。合金製造における別のアプリケーションでは、%Caを1.2重量%超、もしくは2.2重量%超、3.2重量%超、5.3重量%超、もしくは7.8重量%、超含有する。合金製造における別のアプリケーションでは、%Caを11.9重量％未満、9.8重量％未満、8.8重量％未満、さらには6.9重量％未満、含有する。これは%Liを2.3重量%超、もしくは4.2重量%超、5.2重量%超、6.9重量%超、7.8重量%超、10.2重量%超、11.2重量%超、12.2重量%超、14.2重量%超、16重量%超、18重量%超、もしくは26重量%超、含有する場合の別の実施形態においてある。また、別の機械的特性のバランスをとるための実施形態では、%Ca/(%Li+%Al)が0.15超、0.28超、0.56超、0.62超、0.66超、0.76超、さらに1.1超であることが推奨される（上式で％Ca、％Li、％Alは、カルシウム、リチウム、アルミニウムの原子量である）。また、別の実施形態では、%Ca/(%Li+%Al)が1.9未満、1.4未満、0.98未満、0.88未満、0.74未満、さらには0.68未満であることが推奨される。別の実施形態では、%Ca/%Liが0.07超、0.22超、0.52超、0.62超、0.66超、0.76超、さらには1.1超でなくてはならない。また別の実施形態では、%Ca/%Liが1.4未満、0.98未満、0.74未満、0.68未満、0.58未満、さらには0.48未満であることが推奨される。%Ndおよび%Gdの合計がゼロであってはならない（少なくとも1つ存在する必要があり、明らかに、前の段落で説明した一般的な割合が適用される）アプリケーションもあることが発見された。また、％Yが欠如してはならないアプリケーションもあることが発見された（本明細全体を通して適応されるが、前の段落における的確な割合の説明のように、特定の重量または原子パーセンテージが明記されていない場合、より一般的な形式で説明されているものが適用される。また、記載されている合金元素のすべての割合は、最終的には必須ではない。つまり、この実施形態では、％Yが存在する必要があるため、％Yなしで合金を使用することができないが、前述の実施形態では、％Scを含有させることが有効である場合もある。つまり、％Scが有効なアプリケーション向けに最適化された実施形態では％Scを含有するが、本実施形態では％Scが含有されていない実施形態も実現可能である）。%Zrが含有されていなくてはならない実施形態もあることを発見した。％Zrの含有が必要な機械的特性を達成するために有効である場合の実施形態もあり、その際の％Zrの含有量は別の実施形態において、0.06重量%超、0.1重量%超、0.31重量%超、もしくは0.41重量%超である。％Liが11.1重量％超である場合、機械的特性のバランスを取るため、％Zrの合金中の含有が推奨される。
マグネシウム合金中の亜鉛（％Zn）の含有が推奨されるアプリケーションもあるが、他のアプリケーションではむしろ不純物になることもあるということがわかっている。別の実施形態において、%Znの含有量が0.1重量％以上、0.6重量％以上、1.2重量％以上、4.2重量％以上、6.2重量％以上、8.2重量％以上、もしくは11重量％以上であることが推奨される。逆に、％Znの含有が非常に有害であるアプリケーションもある。別の実施形態では、12.8重量％未満、9.6重量％未満、9.4重量％未満、、6.3重量％未満、4.2重量％未満、2.3重量％未満、1.8重量％未満、0.2重量％未満、0.08重量％未満、さらには0.02重量％未満の含有が推奨される。求められる機械的特性を達成するために、別の実施形態では、%Znの含有量が0.04重量%超、0.18重量%超、0.36重量%超、もしくは0.43重量%超であることが推奨される。明らかに、特定のアプリケーションにおける全ての元素に適応できるが、特定の元素の含有量の呼び値が0%であることが求められる場合がある。
特定のアプリケーションにおいて、特に考慮に値するのは、％Ga、％Bi、％Rb、％Cd、％Cs、％Sn、％Pb、％Znまたは％Inを含む合金の使用である。その中でも、これらの低融点促進元素の使用である。この元素は、別の実施形態において、0.8重量%超、2.2重量%超、5.2重量%超、12重量%超、21重量%超、もしくは54重量%超の%Gaの含有とともに使用される。またある実施形態では、合金中の%Gaは32重量ppm超、0.0001重量%超、0.015重量%超、もしくは0.1重量%超である。求められるマグネシウム合金の特性によって、別の実施形態において、%Gaの含有量が30重量％未満、29重量％未満、22重量％未満、16重量％未満、9重量％未満、6.4重量％未満、4.1重量％未満、3.2重量％未満、2.4重量％未満、さらには1.2重量％未満であることが推奨されるアプリケーションもある。任意のアプリケーションにおける実施形態において、%Gaが何らかの理由で有害であるかまたは最適ではない場合もある。このようなアプリケーションの場合、マグネシウム合金には％Gaが含有されていないことが推奨される。一部のアプリケーションでは、％Gaの全体または一部を、％Ga+％Biについてこの明細で記載した量の％Biに置換可能であることがわかっている。一部のアプリケーションでは、全置換、すなわち％Gaの含有がないことが有効である。一部のアプリケーションでは、％Gaまたは％Biを、前述した量で％Cd、％Cs、％Sn、％Pb、％Zn、％Rbまたは％Inに部分的に置き換えることが考慮に値することがわかっている。アプリケーションによっては、上記の元素のどれかが欠如していることが考慮に値する場合もあるが、上記のような場合では%Ga+%Bi+%Cd+%Cs+%Sn+%Pb+%Zn+%Rb+%Inとして考えられる（つまり、この合計は与えられた値と一致していますが、特定の元素は含有せず、含有量の呼び値が0％である場合がある。これは、問題の元素が何らかの理由で有害であるか最適ではない特定のアプリケーションに有効である）。これらの元素は、必ずしも純粋な状態で組成される必要はない。問題の合金の融点が十分に低いことを考えると、これらの元素の合金の使用は経済的である場合が多い。
これらの元素を別個に組成するのではなく、これらを含む合金を直接使用した方が有効であるアプリケーションもある。主にこれらの元素で形成された粒子の使用が考慮に値するアプリケーションもある。このような場合、%Ga+%Bi+%Cd+%Cs+%Sn+%Pb+%Zn+%Rb+%Inの合計が、別の実施形態で、52重量%超、もしくは76重量%超、86重量%超、もしくは98重量%超である。コンポーネント内のこれらの元素の最終的な内容は、使用される体積分率に依存するが、上記の範囲内で可変であるアプリケーションもある。典型的な例は、％Snおよび％Ga合金を使用して低温で液相焼結を行い、他の粒子（通常、多数粒子）を含む可能性のある酸化膜を破壊する可能性が高い場合である。％Snおよび％Gaの含有量は、さまざまな後処理温度で必要な液相の体積含有量、およびこの合金の粒子の体積割合を制御するため、平衡状態図を参考に調整される。特定のアプリケーションでは、％Snまたは％Gaは、リストの他の元素によって部分的または完全に置換可能である（つまり、合金は％Snまたは％Gaを含まないこともあり得る）。これは、％Mgの場合など、このリストに含まれない他の元素の重要な含有の場合においても可能である。また、特定のアプリケーションにおける、求められる合金についての推奨される合金化元素についても可能である。
マンガン（％Mn）は、不純物とみなされるアプリケーションもある一方、マンガンの含有が求められるアプリケーションもあることが発見された。機械的特性の改善のため、%Mnが0.1重量％以上、0.6重量％以上、1.2重量％以上、4.2重量％以上、6.2重量％以上、8.2重量％もしくは11重量％以上であることが推奨される。逆に、％Mnの含有が非常に有害であるアプリケーションもある。機械的特性のバランスを取るための別の実施形態では、12.8重量％未満、9.6重量％未満、9.4重量％未満、6.3重量％未満、4.2重量％未満、2.3重量％未満、1.8重量％未満、0.2重量％未満、0.08重量％未満、さらには0.02重量％未満の含有が推奨される。明らかに、特定のアプリケーションにおける全ての任意的な元素に適応できるが、特定の元素の含有量の呼び値が0%であることが求められる場合がある。
ジルコニウム（%Zr）は、不純物とみなされるアプリケーションもある一方、の含有が求められるアプリケーションもあることが発見された。機械的特性の改善のため、%Zrが0.02重量％以上、0.1重量％以上、0.26重量％以上、0.6重量％以上、1.2重量％以上、4.2重量％以上、もしくは6.2重量％以上であることが推奨される。逆に、%Zrの含有が非常に有害であるアプリケーションもある。機械的特性のバランスを取るための別の実施形態では、7.8重量％未満、6.3重量％未満、4.2重量％未満、1.8重量％未満、0.8重量％未満、0.48重量％未満、0.2重量％未満、0.08重量％未満、さらには0.02重量％未満の含有が推奨される。明らかに、特定のアプリケーションにおける全ての任意的な元素に適応できるが、特定の元素の含有量の呼び値が0%であることが求められる場合がある。
ホウ素（%B）は、不純物とみなされるアプリケーションもある一方、ホウ素の含有が求められるアプリケーションもあることが発見された。また、%Bの含有が％Bの存在が合金の融点と機械的特性に影響を及ぼすことを発見した。これについて、別の実施形態において、%Bの含有量が12重量ｐｐｍ以上、37重量ｐｐｍ超、73重量ｐｐｍ以上、さらには130重量ｐｐｍ以上であることが推奨される。別の実施形態では、%Bが0.002重量％以上、0.01重量％以上、0.1重量％以上、0.26重量％以上、0.3重量％以上、0.6重量％以上、1.2重量％以上、2.2重量％以上、もしくは4.2重量％以上であることが推奨される。逆に、%Bの含有が非常に有害であるアプリケーションもある。機械的特性のバランスを取るための別の実施形態では、3.8重量％未満、2.8重量％未満、1.8重量％未満、0.8重量％未満、0.48重量％未満、0.18重量％未満、0.08重量％未満、0.02重量％未満、さらには0.002重量％未満の含有が推奨される。明らかに、特定のアプリケーションにおける全ての任意的な元素に適応できるが、特定の元素の含有量の呼び値が0%であることが求められる場合がある。
％Al、％Zr、％Zn、％Cd、％Caの少なくとも1つの含有が機械的特性の改善に寄与し、別の実施形態において、個別または合計で0.01重量%超、0.1重量%超、もしくは0.7重量%超含有することが推奨される。マグネシウム合金は、％Ca、％Zr、または％Alの少なくとも1つを含有し、別の実施形における濃度で、0.01重量%超、0.1重量%超、もしくは0.7重量%超含有することが推奨される。これは、個別または合計の数値である。別の実施形態で、合金は％Ｃａまたは％Ｚｒの少なくとも１つを含有し、別の実施形における濃度で、0.01重量%超、0.1重量%超、もしくは0.7重量%超含有することが推奨される。これは、個別または合計の数値である。
銅（%Cu）は、不純物とみなされるアプリケーションもある一方、銅の含有が求められるアプリケーションもあることが発見された。機械的特性の改善のため、%Cuが0.1重量％以上、0.6重量％以上、1.2重量％以上、4.2重量％以上、6.2重量％以上、8.2重量％以上、11重量％以上、16.2重量％以上、もしくは21.2重量％以上であることが推奨される。逆に、%Cuの含有が非常に有害であるアプリケーションもある。機械的特性のバランスを取るための別の実施形態では、18.8重量％未満、14.6重量％未満、9.4重量％未満、6.3重量％未満、4.2重量％未満、2.3重量％未満、1.8重量％未満、0.2重量％未満、0.08重量％未満、さらには0.02重量％未満の含有が推奨される。明らかに、特定のアプリケーションにおける全ての任意的な元素に適応できるが、特定の元素の含有量の呼び値が0%であることが求められる場合がある。
タンタル（%Ta）は、不純物とみなされるアプリケーションもある一方、タンタルの含有が求められるアプリケーションもあることが発見された。機械的特性の改善のため、%Taが0.02重量％以上、0.1重量％以上、0.26重量％以上、0.6重量％以上、1.2重量％以上、2.2重量％以上、もしくは4.2重量％以上であることが推奨される。逆に、%Taの含有が非常に有害であるアプリケーションもある。機械的特性のバランスを取るための別の実施形態では、3.8重量％未満、2.8重量％未満、1.8重量％未満、0.8重量％未満、0.48重量％未満、0.18重量％未満、0.08重量％未満、0.02重量％未満、さらには0.002重量％未満の含有が推奨される。明らかに、特定のアプリケーションにおける全ての任意的な元素に適応できるが、特定の元素の含有量の呼び値が0%であることが求められる場合がある。
バナジウム（%V）は、不純物とみなされるアプリケーションもある一方、バナジウムの含有が求められるアプリケーションもあることが発見された。機械的特性の改善のため、%Vが0.02重量％以上、0.1重量％以上、0.26重量％以上、0.6重量％以上、1.2重量％以上、4.2重量％以上、もしくは6.2重量％以上であることが推奨される。逆に、%Vの含有が非常に有害であるアプリケーションもある。機械的特性のバランスを取るための別の実施形態では、7.8重量％未満、6.3重量％未満、4.2重量％未満、1.8重量％未満、0.8重量％未満、0.48重量％未満、0.2重量％未満、0.08重量％未満、さらには0.02重量％未満の含有が推奨される。明らかに、特定のアプリケーションにおける全ての任意的な元素に適応できるが、特定の元素の含有量の呼び値が0%であることが求められる場合がある。
窒素（%N）は、不純物とみなされるアプリケーションもある一方、窒素の含有が求められるアプリケーションもあることが発見された。機械的特性の改善のため、%Nが0.002重量％以上、0.01重量％以上、0.1重量％以上、0.26重量％以上、0.6重量％以上、もしくは1.2重量％以上であることが推奨される。逆に、%Nの含有が非常に有害であるアプリケーションもある。機械的特性のバランスを取るための別の実施形態では、3.8重量％未満、2.8重量％未満、1.8重量％未満、0.8重量％未満、0.48重量％未満、0.18重量％未満、0.08重量％未満、さらには0.02重量％未満の含有が推奨される。明らかに、特定のアプリケーションにおける全ての任意的な元素に適応できるが、特定の元素の含有量の呼び値が0%であることが求められる場合がある。
ケイ素（%Si）は、不純物とみなされるアプリケーションもある一方、ケイ素の含有が求められるアプリケーションもあることが発見された。機械的特性の改善のため、%Siが0.1重量％以上、0.6重量％以上、1.2重量％以上、4.2重量％以上、6.2重量％以上、8.2重量％以上、さらに11重量％以上であることが推奨される。逆に、%Siの含有が非常に有害であるアプリケーションもある。機械的特性のバランスを取るための別の実施形態では、12.8重量％未満、9.6重量％未満、9.4重量％未満、6.3重量％未満、4.2重量％未満、2.3重量％未満、1.8重量％未満、0.2重量％未満、0.08重量％未満、さらには0.02重量％未満の含有が推奨される。明らかに、特定のアプリケーションにおける全ての任意的な元素に適応できるが、特定の元素の含有量の呼び値が0%であることが求められる場合がある。
鉄（%Fe）は、不純物とみなされるアプリケーションもある一方、鉄の含有が求められるアプリケーションもあることが発見された。機械的特性の改善のため、%Feが0.1重量％以上、0.6重量％以上、1.2重量％以上、4.2重量％以上、6.2重量％以上、8.2重量％以上、11重量％以上、16.2重量％以上、もしくは21.2重量％以上であることが推奨される。逆に、%Feの含有が非常に有害であるアプリケーションもある。機械的特性のバランスを取るための別の実施形態では、18.8重量％未満、14.6重量％未満、9.4重量％未満、6.3重量％未満、4.2重量％未満、2.3重量％未満、1.8重量％未満、0.2重量％未満、0.08重量％未満、さらには0.02重量％未満の含有が推奨される。明らかに、特定のアプリケーションにおける全ての任意的な元素に適応できるが、特定の元素の含有量の呼び値が0%であることが求められる場合がある。
ニッケル（%Ni）は、不純物とみなされるアプリケーションもある一方、ニッケルの含有が求められるアプリケーションもあることが発見された。機械的特性の改善のため、%Niが0.1重量％以上、0.6重量％以上、1.2重量％以上、4.2重量％以上、6.2重量％以上、8.2重量％以上、11重量％以上、16.2重量％以上、21.2重量％以上、もしくは31.2重量％以上であることが推奨される。逆に、%Niの含有が非常に有害であるアプリケーションもある。機械的特性のバランスを取るための別の実施形態では、28.8重量％未満、18.8重量％未満、14.6重量％未満、9.4重量％未満、6.3重量％未満、4.2重量％未満、2.3重量％未満、1.8重量％未満、0.2重量％未満、0.08重量％未満、さらには0.02重量％未満の含有が推奨される。明らかに、特定のアプリケーションにおける全ての任意的な元素に適応できるが、特定の元素の含有量の呼び値が0%であることが求められる場合がある。
クロム（%Cr）は、不純物とみなされるアプリケーションもある一方、クロムの含有が求められるアプリケーションもあることが発見された。機械的特性の改善のため、%Crが0.1重量％以上、0.6重量％以上、1.2重量％以上、4.2重量％以上、6.2重量％以上、8.2重量％以上、さらに11重量％以上であることが推奨される。逆に、%Crの含有が非常に有害であるアプリケーションもある。機械的特性のバランスを取るための別の実施形態では、12.8重量％未満、9.6重量％未満、9.4重量％未満、6.3重量％未満、4.2重量％未満、2.3重量％未満、1.8重量％未満、0.2重量％未満、0.08重量％未満、さらには0.02重量％未満の含有が推奨される。明らかに、特定のアプリケーションにおける全ての任意的な元素に適応できるが、特定の元素の含有量の呼び値が0%であることが求められる場合がある。
チタン（%Ti）は、不純物とみなされるアプリケーションもある一方、チタンの含有が求められるアプリケーションもあることが発見された。機械的特性の改善のため、%Tiが0.1重量％以上、0.6重量％以上、1.2重量％以上、4.2重量％以上、6.2重量％以上、8.2重量％以上、11重量％以上、さらに16.2重量％以上であることが推奨される。逆に、%Tiの含有が非常に有害であるアプリケーションもある。機械的特性のバランスを取るための別の実施形態では、18.8重量％未満、14.6重量％未満、9.4重量％未満、6.3重量％未満、4.2重量％未満、2.3重量％未満、1.8重量％未満、0.2重量％未満、0.08重量％未満、さらには0.02重量％未満の含有が推奨される。明らかに、特定のアプリケーションにおける全ての任意的な元素に適応できるが、特定の元素の含有量の呼び値が0%であることが求められる場合がある。
ニオブ（%Nb）は、不純物とみなされるアプリケーションもある一方、ニオブの含有が求められるアプリケーションもあることが発見された。機械的特性の改善のため、%Nbが0.02重量％以上、0.1重量％以上、0.26重量％以上、0.6重量％以上、1.2重量％以上、4.2重量％以上、もしくは6.2重量％以上であることが推奨される。逆に、%Nbの含有が非常に有害であるアプリケーションもある。機械的特性のバランスを取るための別の実施形態では、7.8重量％未満、6.3重量％未満、4.2重量％未満、1.8重量％未満、0.8重量％未満、0.48重量％未満、0.2重量％未満、0.08重量％未満、さらには0.02重量％未満の含有が推奨される。明らかに、特定のアプリケーションにおける全ての任意的な元素に適応できるが、特定の元素の含有量の呼び値が0%であることが求められる場合がある。
コバルト（%Co）は、不純物とみなされるアプリケーションもある一方、コバルトの含有が求められるアプリケーションもあることが発見された。機械的特性の改善のため、%Coが0.1重量％以上、0.6重量％以上、1.2重量％以上、4.2重量％以上、6.2重量％以上、8.2重量％以上、11重量％以上、16.2重量％以上、もしくは21.2重量％以上であることが推奨される。逆に、%Coの含有が非常に有害であるアプリケーションもある。機械的特性のバランスを取るための別の実施形態では、18.8重量％未満、14.6重量％未満、9.4重量％未満、6.3重量％未満、4.2重量％未満、2.3重量％未満、1.8重量％未満、0.2重量％未満、0.08重量％未満、さらには0.02重量％未満の含有が推奨される。明らかに、特定のアプリケーションにおける全ての任意的な元素に適応できるが、特定の元素の含有量の呼び値が0%であることが求められる場合がある。
モリブデン（%Mo）は、不純物とみなされるアプリケーションもある一方、モリブデンの含有が求められるアプリケーションもあることが発見された。機械的特性の改善のため、%Moが0.1重量％以上、0.6重量％以上、1.2重量％以上、4.2重量％以上、6.2重量％以上、8.2重量％以上、さらに11重量％以上であることが推奨される。逆に、%Moの含有が非常に有害であるアプリケーションもある。機械的特性のバランスを取るための別の実施形態では、12.8重量％未満、9.6重量％未満、9.4重量％未満、6.3重量％未満、4.2重量％未満、2.3重量％未満、1.8重量％未満、0.2重量％未満、0.08重量％未満、さらには0.02重量％未満の含有が推奨される。明らかに、特定のアプリケーションにおける全ての任意的な元素に適応できるが、特定の元素の含有量の呼び値が0%であることが求められる場合がある。
タングステン（%W）は、不純物とみなされるアプリケーションもある一方、タングステンの含有が求められるアプリケーションもあることが発見された。機械的特性の改善のため、%Wが0.1重量％以上、0.6重量％以上、1.2重量％以上、4.2重量％以上、6.2重量％以上、8.2重量％以上、11重量％以上、16.2重量％以上、21.2重量％以上、もしくは31.2重量％以上であることが推奨される。逆に、%Wの含有が非常に有害であるアプリケーションもある。機械的特性のバランスを取るための別の実施形態では、18.8重量％未満、14.6重量％未満、9.4重量％未満、6.3重量％未満、4.2重量％未満、2.3重量％未満、1.8重量％未満、0.2重量％未満、0.08重量％未満、さらには0.02重量％未満の含有が推奨される。明らかに、特定のアプリケーションにおける全ての任意的な元素に適応できるが、特定の元素の含有量の呼び値が0%であることが求められる場合がある。
ハフニウム（%Hf）は、不純物とみなされるアプリケーションもある一方、ハフニウムの含有が求められるマグネシウム合金のアプリケーションもあることが発見された。機械的特性の改善のため、%Hfが0.02重量％以上、0.1重量％以上、0.26重量％以上、0.6重量％以上、1.2重量％以上、2.2重量％以上、もしくは4.2重量％以上であることが推奨される。逆に、%Hfの含有が非常に有害であるアプリケーションもある。機械的特性のバランスを取るための別の実施形態では、3.8重量％未満、2.8重量％未満、1.8重量％未満、0.8重量％未満、0.48重量％未満、0.18重量％未満、0.08重量％未満、0.02重量％未満、さらには0.002重量％未満の含有が推奨される。明らかに、特定のアプリケーションにおける全ての任意的な元素に適応できるが、特定の元素の含有量の呼び値が0%であることが求められる場合がある。
ゲルマニウム（%Ge）は、不純物とみなされるアプリケーションもある一方、ゲルマニウムの含有が求められるアプリケーションもあることが発見された。機械的特性の改善のため、%Geが0.1重量％以上、0.6重量％以上、1.2重量％以上、4.2重量％以上、6.2重量％以上、8.2重量％以上、11重量％以上、さらに16.2重量％以上であることが推奨される。逆に、%Geの含有が非常に有害であるアプリケーションもある。機械的特性のバランスを取るための別の実施形態では、18.8重量％未満、14.6重量％未満、9.4重量％未満、6.3重量％未満、4.2重量％未満、2.3重量％未満、1.8重量％未満、0.2重量％未満、0.08重量％未満、さらには0.02重量％未満の含有が推奨される。明らかに、特定のアプリケーションにおける全ての任意的な元素に適応できるが、特定の元素の含有量の呼び値が0%であることが求められる場合がある。
セリウム（%Ce）は、不純物とみなされるアプリケーションもある一方、セリウムの含有が求められるアプリケーションもあることが発見された。機械的特性の改善のため、%Ceが0.1重量％以上、0.6重量％以上、1.2重量％以上、4.2重量％以上、6.2重量％以上、8.2重量％以上、さらに11重量％以上であることが推奨される。逆に、%Ceの含有が非常に有害であるアプリケーションもある。機械的特性のバランスを取るための別の実施形態では、12.8重量％未満、9.6重量％未満、9.4重量％未満、6.3重量％未満、4.2重量％未満、2.3重量％未満、1.8重量％未満、0.2重量％未満、0.08重量％未満、さらには0.02重量％未満の含有が推奨される。明らかに、特定のアプリケーションにおける全ての任意的な元素に適応できるが、特定の元素の含有量の呼び値が0%であることが求められる場合がある。
セレン（%Se）は、不純物とみなされるアプリケーションもある一方、セレンの含有が求められるアプリケーションもあることが発見された。機械的特性の改善のため、%Seが0.02重量％以上、0.1重量％以上、0.26重量％以上、0.6重量％以上、1.2重量％以上、4.2重量％以上、もしくは6.2重量％以上であることが推奨される。逆に、%Seの含有が非常に有害であるアプリケーションもある。機械的特性のバランスを取るための別の実施形態では、7.8重量％未満、6.3重量％未満、4.2重量％未満、1.8重量％未満、0.8重量％未満、0.48重量％未満、0.2重量％未満、0.08重量％未満、さらには0.02重量％未満の含有が推奨される。明らかに、特定のアプリケーションにおける全ての任意的な元素に適応できるが、特定の元素の含有量の呼び値が0%であることが求められる場合がある。
テルル（%Te）は、不純物とみなされるアプリケーションもある一方、セレンの含有が求められるアプリケーションもあることが発見された。機械的特性の改善のため、%Teが0.02重量％以上、0.1重量％以上、0.26重量％以上、0.6重量％以上、1.2重量％以上、4.2重量％以上、もしくは6.2重量％以上であることが推奨される。逆に、%Teの含有が非常に有害であるアプリケーションもある。機械的特性のバランスを取るための別の実施形態では、7.8重量％未満、6.3重量％未満、4.2重量％未満、1.8重量％未満、0.8重量％未満、0.48重量％未満、0.2重量％未満、0.08重量％未満、さらには0.02重量％未満の含有が推奨される。明らかに、特定のアプリケーションにおける全ての任意的な元素に適応できるが、特定の元素の含有量の呼び値が0%であることが求められる場合がある。
砒素（%As）は、不純物とみなされるアプリケーションもある一方、砒素の含有が求められるアプリケーションもあることが発見された。機械的特性の改善のため、%Asが0.02重量％以上、0.1重量％以上、0.26重量％以上、0.6重量％以上、1.2重量％以上、4.2重量％以上、もしくは6.2重量％以上であることが推奨される。逆に、%Asの含有が非常に有害であるアプリケーションもある。別の実施形態では、7.8重量％未満、6.3重量％未満、4.2重量％未満、1.8重量％未満、0.8重量％未満、0.48重量％未満、0.2重量％未満、0.08重量％未満、さらには0.02重量％未満の含有が推奨される。明らかに、特定のアプリケーションにおける全ての任意的な元素に適応できるが、特定の元素の含有量の呼び値が0%であることが求められる場合がある。
アンチモン（%Sb）は、不純物とみなされるアプリケーションもある一方、アンチモンの含有が求められるアプリケーションもあることが発見された。機械的特性の改善のため、%Sbが0.1重量％以上、0.6重量％以上、1.2重量％以上、4.2重量％以上、6.2重量％以上、8.2重量％以上、11重量％以上、さらに16.2重量％以上であることが推奨される。逆に、%Sbの含有が非常に有害であるアプリケーションもある。機械的特性のバランスを取るための別の実施形態では、18.8重量％未満、14.6重量％未満、9.4重量％未満、6.3重量％未満、4.2重量％未満、2.3重量％未満、1.8重量％未満、0.2重量％未満、0.08重量％未満、さらには0.02重量％未満の含有が推奨される。明らかに、特定のアプリケーションにおける全ての任意的な元素に適応できるが、特定の元素の含有量の呼び値が0%であることが求められる場合がある。
酸素（%O）は、不純物とみなされるアプリケーションもある一方、酸素の含有が求められるアプリケーションもあることが発見された。%Oが0.002重量％以上、0.1重量％以上、0.6重量％以上、1.2重量％以上、4.2重量％以上、6.2重量％以上、8.2重量％以上、さらに11重量％以上であることが推奨される。逆に、%Oの含有が非常に有害であるアプリケーションもある。機械的特性のバランスを取るための別の実施形態では、12.8重量％未満、9.6重量％未満、9.4重量％未満、6.3重量％未満、4.2重量％未満、2.3重量％未満、1.8重量％未満、0.2重量％未満、0.08重量％未満、さらには0.02重量％未満の含有が推奨される。明らかに、特定のアプリケーションにおける全ての任意的な元素に適応できるが、特定の元素の含有量の呼び値が0%であることが求められる場合がある。
炭素（%C）は、不純物とみなされるアプリケーションもある一方、炭素の含有が求められるマグネシウム合金のアプリケーションもあることが発見された。機械的特性の改善のため、%Cが0.002重量％以上、0.01重量％以上、0.1重量％以上、0.26重量％以上、0.6重量％以上、1.2重量％以上、2.2重量％以上、もしくは4.2重量％以上であることが推奨される。逆に、%Cの含有が非常に有害であるアプリケーションもある。機械的特性のバランスを取るための別の実施形態では、3.8重量％未満、2.8重量％未満、1.8重量％未満、0.8重量％未満、0.48重量％未満、0.18重量％未満、0.08重量％未満、0.02重量％未満、さらには0.002重量％未満の含有が推奨される。明らかに、特定のアプリケーションにおける全ての任意的な元素に適応できるが、特定の元素の含有量の呼び値が0%であることが求められる場合がある。
合金の微細構造が重要である実施形態があるということを発見した。マグネシウム合金の微細構造にはベータ相が含まれる実施形態がある。ある実施形態では、微細構造はベータ相とHPC（六方最密構造）で構成されいる。微細構造は主にベータ相である実施形態もある。合金の微細構造は52体積％以上のベータ相を含む。また、別のマグネシウム合金の実施形態においては、48体積％未満、37体積％未満、28体積％未満、16体積％未満、もしくは8体積％未満の相がHPC微細構造を含む。また、微細構造がベータ相である場合もある。
上記開示のマグネシウム合金は、軽量部品の製造に使用され得る。上記で開示されたマグネシウム合金の使用は、いくつかの実施形態では、高い耐環境性および燃焼に対する高い耐性を備えた構造部品を製造することが可能にすることを発見した。いくつかの実施形態では、本明細に開示されているマグネシウム合金は、燃焼下での高い構造抵抗によって特徴付けられる。
上記開示のマグネシウム合金の別の実施形態を以下に詳述する。ある一組の実施形態では、一組の実施形態では、すべての割合が重量比である以下の組成を有するマグネシウム合金を用いて、軽量構造を得ることが可能である。
%Mg>12%.
%Li:1.1‐29;
%Ca+%Y+%Al=0.5‐24;
%Be+%Sc=0‐2.5;
%Zr+%Hf+%Ti=0‐2.5;
%Cu+%Ni+%Co+%Zn+%Mn+%Si+%Cr+%Nb=0‐12;
%Ge+%Ce+%Fe+%Pb+%V+%Mo+%W+%Ta=0‐10;
%B+%N+%O+%C=0‐2.5;
%Bi+%Ga+%Cd+%In+%Sn+%Cs+%Rb=0‐9;
%Se+%Te+%As+%Sb=0‐2.4;
%Nd+%Gd+%La=0‐9;
%Tm+%Tb+%Dy+%Yb+%Er+%Sm+%Pr+%Ho+%Lu+%Th=0‐9;
残りは％Mgおよび微量元素で構成される。
一実施形態では、軽量構造のために上記開示のマグネシウム合金を使用する場合、上記開示の組成は、素材の無機部分の全体的な組成を説明する。また、これは、異なる組成の際の異なる相または粉末が含有される場合も適応される。ある実施形態では、最終的に他の粉末と混合して粉末混合物を形成できる種類の粉末の組成のみを説明している。また、ある実施形態では、素材の相のみを記載する。機械的特性のバランスを取るための一部のアプリケーションでは、％Ca+％Y+％Alの合計が重要になる場合があり、異なる実施形態では異なるレベルが推奨される。各単一元素に対して上記の値を常に尊重し、いくつかの実施形態では元素の合計を考慮する必要がある。別の実施形態では、%Ca+%Y+%Alが0.5重量％以上、1.1重量％以上、2.2重量％以上、5.2重量％以上、8.2重量％以上、11重量％以上、もしくは16重量％以上であることが推奨される。予想される通り、各単一元素にも当てはまるため、一部のアプリケーションでは、これらの元素の合計値が過度に大きいと、特性全体に悪影響を与える可能性がある。別の実施形態では、%Ca+%Y+%Alが44重量％以下、34重量％以下、24重量％以下、18重量％以下、14重量％以下、9重量％以下、もしくは4重量％以下であることが推奨される。
一部のアプリケーションでは、%Be+%Scの合計が重要になる場合があり、機械的特性のバランスを取るための異なる実施形態では異なるレベルが推奨される。各単一元素に対して上記の値を常に尊重し、いくつかの実施形態では元素の合計を考慮する必要がある。別の実施形態では、%Be+%Scが0.005重量％以上、0.05重量％以上、0.2重量％以上、1.2重量％以上、もしくは1.4重量％以上であることが推奨される。予想される通り、各単一元素にも当てはまるため、一部のアプリケーションでは、これらの元素の合計値が過度に大きいと、悪影響を与える可能性がある。別の実施形態では、%Be+%Scが8重量％以下、4重量％以下、2.5重量％以下、1.9重量％以下、1.4重量％以下、0.9重量％以下、もしくは0.4重量％以下であることが推奨される。
一部のアプリケーションでは、%Cu+%Ni+%Co+%Zn+%Mn+%Si+%Cr+%Nbの合計が重要になる場合があり、機械的特性の改善の異なる実施形態では異なるレベルが推奨される。各単一元素に対して上記の値を常に尊重し、いくつかの実施形態では元素の合計を考慮する必要がある。別の実施形態では、%Cu+%Ni+%Co+%Zn+%Mn+%Si+%Cr+%Nbが0.05重量％以上、0.6重量％以上、1.1重量％以上、2.2重量％以上、5.2重量％以上、8.2重量％以上、もしくは11重量％以上であることが推奨される。予想される通り、各単一元素にも当てはまるため、一部のアプリケーションでは、これらの元素の合計値が過度に大きいと、悪影響を与える可能性がある。別の実施形態では、%Cu+%Ni+%Co+%Zn+%Mn+%Si+%Cr+%Nbが29重量％以下、19重量％以下、2重量％以下、9重量％以下、4重量％以下、2重量％以下、もしくは0.4重量％以下であることが推奨される。
異なる実施形態では、%Ge+%Ce+%Fe+%Pb+%V+%Mo+%W+%Taの合計が重要になる場合があり、異なるレベルが推奨される。各単一元素に対して上記の値を常に尊重し、いくつかの実施形態では元素の合計を考慮する必要がある。別の実施形態では、%Ge+%Ce+%Fe+%Pb+%V+%Mo+%W+%Taが0.05重量％以上、0.6重量％以上、1.1重量％以上、2.2重量％以上、5.2重量％以上、8.2重量％以上、もしくは11重量％以上であることが推奨される。予想される通り、各単一元素にも当てはまるため、一部のアプリケーションでは、これらの元素の合計値が過度に大きいと、悪影響を与える可能性がある。別の実施形態では、%Ge+%Ce+%Fe+%Pb+%V+%Mo+%W+%Taが29重量％以下、19重量％以下、14重量％以下、10重量％以下、4重量％以下、2重量％以下、もしくは0.4重量％以下であることが推奨される。
いくつかのアプリケーションでは、%Zr+%Hf+%Tiの合計が重要になる場合があり、異なる実施形態においては異なるレベルが推奨される。各単一元素に対して上記の値を常に尊重し、いくつかの実施形態では元素の合計を考慮する必要がある。別の実施形態では、%Zr+%Hf+%Tiが0.005重量％以上、0.05重量％以上、0.2重量％以上、1.2重量％以上、もしくは1.4重量％以上であることが推奨される。予想される通り、各単一元素にも当てはまるため、一部のアプリケーションでは、これらの元素の合計値が過度に大きいと、悪影響を与える可能性がある。別の実施形態では、%Zr+%Hf+%Tiが8重量％以下、4重量％以下、2.5重量％以下、1.9重量％以下、1.4重量％以下、0.9重量％以下、もしくは0.4重量％以下であることが推奨される。
いくつかのアプリケーションでは、%B+%N+%O+%Cの合計が重要になる場合があり、機械的特性のバランスを取るための異なる実施形態においては異なるレベルが推奨される。各単一元素に対して上記の値を常に尊重し、いくつかの実施形態では元素の合計を考慮する必要がある。別の実施形態では、%B+%N+%O+%Cが0.005重量％以上、0.05重量％以上、0.2重量％以上、1.2重量％以上、もしくは1.4重量％以上であることが推奨される。予想される通り、各単一元素にも当てはまるため、一部のアプリケーションでは、これらの元素の合計値が過度に大きいと、悪影響を与える可能性がある。別の実施形態では、%B+%N+%O+%Cが8重量％以下、4重量％以下、2.5重量％以下、1.9重量％以下、1.4重量％以下、0.9重量％以下、もしくは0.4重量％以下であることが推奨される。
一部のアプリケーションでは、%Bi+%Ga+%Cd+%In+%Sn+%Cs+%Rbの合計が重要になる場合があり、機械的特性のバランスを取るための異なる実施形態では異なるレベルが推奨される。各単一元素に対して上記の値を常に尊重し、いくつかの実施形態では元素の合計を考慮する必要がある。別の実施形態では、%Bi+%Ga+%Cd+%In+%Sn+%Cs+%Rbが0.05重量％以上、0.6重量％以上、1.1重量％以上、2.2重量％以上、5.2重量％以上、8.2重量％以上、もしくは11重量％以上であることが推奨される。予想される通り、各単一元素にも当てはまるため、一部のアプリケーションでは、これらの元素の合計値が過度に大きいと、悪影響を与える可能性がある。別の実施形態では、%Bi+%Ga+%Cd+%In+%Sn+%Cs+%Rbが29重量％以下、19重量％以下、14重量％以下、9重量％以下、4重量％以下、2重量％以下、もしくは0.4重量％以下であることが推奨される。
いくつかのアプリケーションでは、%Se+%Te+%As+%Sbの合計が重要になる場合があり、機械的特性のバランスを取るための異なる実施形態においては異なるレベルが推奨される。各単一元素に対して上記の値を常に尊重し、いくつかの実施形態では元素の合計を考慮する必要がある。別の実施形態では、%Se+%Te+%As+%Sbが0.005重量％以上、0.05重量％以上、0.2重量％以上、1.2重量％以上、もしくは1.4重量％以上であることが推奨される。予想される通り、各単一元素にも当てはまるため、一部のアプリケーションでは、これらの元素の合計値が過度に大きいと、悪影響を与える可能性がある。別の実施形態では、%Se+%Te+%As+%Sbが8重量％以下、4重量％以下、2.4重量％以下、1.9重量％以下、1.4重量％以下、0.9重量％以下、もしくは0.4重量％以下であることが推奨される。
一部の実施形態では、%Nd+%Gd+%Laの合計が重要になる場合があり、機械的特性のバランスを取るための異なる実施形態では異なるレベルが推奨される。各単一元素に対して上記の値を常に尊重し、いくつかの実施形態では元素の合計を考慮する必要がある。別の実施形態では、%Nd+%Gd+%Laが0.05重量％以上、0.6重量％以上、1.1重量％以上、2.2重量％以上、5.2重量％以上、8.2重量％以上、もしくは11重量％以上であることが推奨される。予想される通り、各単一元素にも当てはまるため、一部のアプリケーションでは、これらの元素の合計値が過度に大きいと、悪影響を与える可能性がある。別の実施形態では、%Nd+%Gd+%Laが29重量％以下、19重量％以下、14重量％以下、9重量％以下、4重量％以下、2重量％以下、もしくは0.4重量％以下であることが推奨される。
一部の実施形態では、%Tm+%Tb+%Dy+%Yb+%Er+%Sm+%Pr+%Ho+%Lu+%Thの合計が重要になる場合があり、異なる実施形態では異なるレベルが推奨される。各単一元素に対して上記の値を常に尊重し、いくつかの実施形態では元素の合計を考慮する必要がある。別の実施形態では、%Tm+%Tb+%Dy+%Yb+%Er+%Sm+%Pr+%Ho+%Lu+%Thが0.05重量％以上、0.6重量％以上、1.1重量％以上、2.2重量％以上、5.2重量％以上、8.2重量％以上、もしくは11重量％以上であることが推奨される。予想される通り、各単一元素にも当てはまるため、一部のアプリケーションでは、これらの元素の合計値が過度に大きいと、悪影響を与える可能性がある。別の実施形態では、%Tm+%Tb+%Dy+%Yb+%Er+%Sm+%Pr+%Ho+%Lu+%Thが29重量％以下、19重量％以下、14重量％以下、9重量％以下、4重量％以下、2重量％以下、もしくは0.4重量％以下であることが推奨される。
上記開示のマグネシウム合金の別の実施形態を以下に詳述する。ある一組の実施形態では、一組の実施形態では、すべての割合が重量比である以下の組成を有するマグネシウム合金を用いて、軽量構造を得ることが可能である。
%Li:2.2‐29
%Ca+%Al=0‐14;
%Nd+%Gd+%La+%Y+%Be+%Sc=2.1‐19;
%Zr+%Hf+%Ti=0‐3.5;
%Cu+%Ni+%Co+%Zn+%Mn+%Si+%Cr+%Nb=0‐9;
%Ge+%Ce+%Fe+%Pb+%V+%Mo+%W+%Ta=0‐9;
%B+%N+%O+%C=0‐1.5;
%Bi+%Ga+%Cd+%In+%Sn+%Cs+%Rb=0‐12;
%Se+%Te+%As+%Sb=0‐1.5;
%Tm+%Tb+%Dy+%Yb+%Er+%Sm+%Pr+%Ho+%Lu+%Th=0‐14;
残りは％Mgおよび微量元素で構成される。
ある実施形態では、この組成は、素材の全体的な組成を説明する。また、これは、異なる組成の際の異なる相または粉末が含有される場合も適応される。ある実施形態では、最終的に他の粉末と混合してできる種類の粉末の組成のみを説明している。また、ある実施形態では、素材の相のみを記載する。
一部のアプリケーションでは、%Ca+%Alの合計が重要になる場合があり、機械的特性のバランスを取るための異なる実施形態では異なるレベルが推奨される。各単一元素に対して上記の値を常に尊重し、いくつかの実施形態では元素の合計を考慮する必要がある。別の実施形態では、%Ca+%Alが0.05重量％以上、0.6重量％以上、1.1重量％以上、2.2重量％以上、5.2重量％以上、8.2重量％以上、もしくは11重量％以上であることが推奨される。予想される通り、各単一元素にも当てはまるため、一部のアプリケーションでは、これらの元素の合計値が過度に大きいと、悪影響を与える可能性がある。別の実施形態では、%Ca+%Alが29重量％以下、19重量％以下、14重量％以下、9重量％以下、4重量％以下、2重量％以下、もしくは0.4重量％以下であることが推奨される。
機械的特性のバランスを取るための一部のアプリケーションでは、%Nd+%Gd+%La+%Y+%Be+%Scの合計が重要になる場合があり、機械的特性のバランスを取るための異なる実施形態では異なるレベルが推奨される。各単一元素に対して上記の値を常に尊重し、いくつかの実施形態では元素の合計を考慮する必要がある。別の実施形態では、%Nd+%Gd+%La+%Y+%Be+%Scが0.5重量％以上、1.1重量％以上、2.1重量％以上、5.2重量％以上、8.2重量％以上、11重量％以上、もしくは16重量％以上であることが推奨される。予想される通り、各単一元素にも当てはまるため、一部のアプリケーションでは、これらの元素の合計値が過度に大きいと、悪影響を与える可能性がある。別の実施形態では、%Nd+%Gd+%La+%Y+%Be+%Scが44重量％以下、34重量％以下、24重量％以下、19重量％以下、14重量％以下、9重量％以下、もしくは4重量％以下であることが推奨される。
いくつかのアプリケーションでは、%Zr+%Hf+%Tiの合計が重要になる場合があり、機械的特性のバランスを取るための異なる実施形態においては異なるレベルが推奨される。各単一元素に対して上記の値を常に尊重し、いくつかの実施形態では元素の合計を考慮する必要がある。別の実施形態では、%Zr+%Hf+%Tiが0.005重量％以上、0.05重量％以上、0.2重量％以上、1.2重量％以上、もしくは1.4重量％以上であることが推奨される。予想される通り、各単一元素にも当てはまるため、一部のアプリケーションでは、これらの元素の合計値が過度に大きいと、悪影響を与える可能性がある。別の実施形態では、%Zr+%Hf+%Tiが8重量％以下、3.5重量％以下、2.5重量％以下、1.9重量％以下、1.4重量％以下、0.9重量％以下、もしくは0.4重量％以下であることが推奨される。
一部の実施形態では、%Cu+%Ni+%Co+%Zn+%Mn+%Si+%Cr+%Nbの合計が重要になる場合があり、異なる実施形態では異なるレベルが推奨される。各単一元素に対して上記の値を常に尊重し、いくつかの実施形態では元素の合計を考慮する必要がある。別の実施形態では、%Cu+%Ni+%Co+%Zn+%Mn+%Si+%Cr+%Nbが0.05重量％以上、0.6重量％以上、1.1重量％以上、2.2重量％以上、5.2重量％以上、8.2重量％以上、もしくは11重量％以上であることが推奨される。予想される通り、各単一元素にも当てはまるため、一部のアプリケーションでは、これらの元素の合計値が過度に大きいと、悪影響を与える可能性がある。別の実施形態では、%Cu+%Ni+%Co+%Zn+%Mn+%Si+%Cr+%Nbが29重量％以下、19重量％以下、14重量％以下、9重量％以下、4重量％以下、2重量％以下、もしくは0.4重量％以下であることが推奨される。
一部の実施形態では、%Ge+%Ce+%Fe+%Pb+%V+%Mo+%W+%Taの合計が重要になる場合があり、機械的特性のバランスを取るための異なる実施形態では異なるレベルが推奨される。各単一元素に対して上記の値を常に尊重し、いくつかの実施形態では元素の合計を考慮する必要がある。別の実施形態では、%Ge+%Ce+%Fe+%Pb+%V+%Mo+%W+%Taが0.05重量％以上、0.6重量％以上、1.1重量％以上、2.2重量％以上、5.2重量％以上、8.2重量％以上、もしくは11重量％以上であることが推奨される。予想される通り、各単一元素にも当てはまるため、一部のアプリケーションでは、これらの元素の合計値が過度に大きいと、悪影響を与える可能性がある。別の実施形態では、%Ge+%Ce+%Fe+%Pb+%V+%Mo+%W+%Taが29重量％以下、19重量％以下、14重量％以下、9重量％以下、4重量％以下、2重量％以下、もしくは0.4重量％以下であることが推奨される。
いくつかのアプリケーションでは、%B+%N+%O+%Cの合計が重要になる場合があり、機械的特性のバランスを取るための異なる実施形態においては異なるレベルが推奨される。各単一元素に対して上記の値を常に尊重し、いくつかの実施形態では元素の合計を考慮する必要がある。別の実施形態では、%B+%N+%O+%Cが0.005重量％以上、0.05重量％以上、0.2重量％以上、1.2重量％以上、もしくは1.4重量％以上であることが推奨される。予想される通り、各単一元素にも当てはまるため、一部のアプリケーションでは、これらの元素の合計値が過度に大きいと、悪影響を与える可能性がある。別の実施形態では、%B+%N+%O+%Cが8重量％以下、4重量％以下、2.5重量％以下、1.5重量％以下、0.9重量％以下、0.4重量％以下、もしくは0.09重量％以下であることが推奨される。
一部のアプリケーションでは、%Bi+%Ga+%Cd+%In+%Sn+%Cs+%Rbの合計が重要になる場合があり、機械的特性のバランスを取るため、異なるレベルが推奨される。各単一元素に対して上記の値を常に尊重し、いくつかの実施形態では元素の合計を考慮する必要がある。別の実施形態では、%Bi+%Ga+%Cd+%In+%Sn+%Cs+%Rbが0.05重量％以上、0.6重量％以上、1.1重量％以上、2.2重量％以上、5.2重量％以上、8.2重量％以上、もしくは11重量％以上であることが推奨される。予想される通り、各単一元素にも当てはまるため、一部のアプリケーションでは、これらの元素の合計値が過度に大きいと、悪影響を与える可能性がある。別の実施形態では、%Bi+%Ga+%Cd+%In+%Sn+%Cs+%Rbが29重量％以下、19重量％以下、12重量％以下、9重量％以下、4重量％以下、2重量％以下、もしくは0.4重量％以下であることが推奨される。
いくつかのアプリケーションでは、%Se+%Te+%As+%Sbの合計が重要になる場合があり、機械的特性のバランスを取るための異なる実施形態においては異なるレベルが推奨される。各単一元素に対して上記の値を常に尊重し、いくつかの実施形態では元素の合計を考慮する必要がある。別の実施形態では、%Se+%Te+%As+%Sbが0.005重量％以上、0.05重量％以上、0.2重量％以上、2重量％以上、もしくは1.4重量％以上であることが推奨される。予想される通り、各単一元素にも当てはまるため、一部のアプリケーションでは、これらの元素の合計値が過度に大きいと、悪影響を与える可能性がある。別の実施形態では、%Se+%Te+%As+%Sbが8重量％以下、4重量％以下、2.5重量％以下、1.5重量％以下、0.9重量％以下、0.4重量％以下、もしくは0.09重量％以下であることが推奨される。
機械的特性のバランスを取るための一部アプリケーションでは、%Tm+%Tb+%Dy+%Yb+%Er+%Sm+%Pr+%Ho+%Lu+%Thの合計が重要になる場合があり、異なる実施形態では異なるレベルが推奨される。各単一元素に対して上記の値を常に尊重し、いくつかの実施形態では元素の合計を考慮する必要がある。別の実施形態では、%Tm+%Tb+%Dy+%Yb+%Er+%Sm+%Pr+%Ho+%Lu+%Thが0.05重量％以上、0.6重量％以上、1.1重量％以上、2.2重量％以上、5.2重量％以上、8.2重量％以上、もしくは11重量％以上であることが推奨される。予想される通り、各単一元素にも当てはまるため、一部のアプリケーションでは、これらの元素の合計値が過度に大きいと、悪影響を与える可能性がある。別の実施形態では、%Tm+%Tb+%Dy+%Yb+%Er+%Sm+%Pr+%Ho+%Lu+%Thが29重量％以下、19重量％以下、14重量％以下、9重量％以下、4重量％以下、2重量％以下、もしくは0.4重量％以下であることが推奨される。
一部の実施形態では、%Ca+%Al+%Tiの合計が重要になる場合があり、機械的特性のバランスを取るための異なるアプリケーションでは異なるレベルが推奨される。各単一元素に対して上記の値を常に尊重し、いくつかの実施形態では元素の合計を考慮する必要がある。別の実施形態では、%Ca+%Al+%Tiが0.05重量％以上、0.6重量％以上、1.1重量％以上、2.2重量％以上、5.2重量％以上、8.2重量％以上、もしくは11重量％以上であることが推奨される。予想される通り、各単一元素にも当てはまるため、一部のアプリケーションでは、これらの元素の合計値が過度に大きいと、悪影響を与える可能性がある。別の実施形態では、%Ca+%Al+%Tiが29重量％以下、19重量％以下、14重量％以下、9重量％以下、4重量％以下、2重量％以下、もしくは0.4重量％以下であることが推奨される。
一部のアプリケーションでは、特定のタイプの耐食性が必要であることが発見された。これは、％Fe、％Ni、％Cuのような特定の元素をマグネシウム合金が呼び値0％を含む、もしくはそれらを欠如した状態では不十分である。しかし、これらの微量元素としての含有量が十分に低いことを確認するために、特別な対策を講じる必要がある。意図的に％Cu、％Feまたは％Niを添加していないマグネシウム合金であっても、残念ながらこれらの元素の残留が認められる。これは多くのアプリケーションにとって問題にならないが、一部のアプリケーションでは、驚くほどの悪影響が出るため、それらの含有が過剰にならないようにするために費用のかかる対策を行う必要がある。一方で、過度のこれらの除去は、アプリケーションに対する合金の機能性が損なわれる可能性があるため注意しなければならない。ある実施形態では、％Feは、0.00001重量％から0.005重量％の間が推奨される。また、別の実施形態においては、％Feは0.19重量％未満、0.09重量％未満、0.009重量％未満、0.004重量％未満、0.0009重量％未満、さらには0.0004重量％未満であることが推奨される。別の実施形態においては、％Feは0.0000012重量%超、もしくは0.000006重量%超、0.00001重量%超、0.00006重量%超、0.00012重量%超、0.0012重量%超、もしくは0.012重量%超であることが推奨される。ある実施形態では、％Niは、0.00001重量％から0.005重量％の間が推奨される。ある実施形態では、%Niは、0.19重量％未満、0.09重量％未満、0.009重量％未満、0.004重量％未満、0.0009重量％未満、さらには0.0004重量％未満であることが推奨される。また、別の実施形態においては、%Niは0.0000012重量%超、もしくは0.000006重量%超、0.00001重量%超、0.00006重量%超、0.00012重量%超、0.0012重量%超、もしくは0.012重量%超であることが推奨される。ある実施形態では、%Cuは、0.00001重量％から0.005重量％の間が推奨される。ある実施形態では、%Cuは、0.19重量％未満、0.09重量％未満、0.009重量％未満、0.004重量％未満、0.0009重量％未満、さらには0.0004重量％未満であることが推奨される。また、別の実施形態においては、%Cuは0.0000012重量%超、もしくは0.000006重量%超、0.00001重量%超、0.00006重量%超、0.00012重量%超、0.0012重量%超、もしくは0.012重量%超であることが推奨される。ある実施形態では、%Fe+%Cu+%Niは、0.00001重量％から0.005重量％の間が推奨される。ある実施形態では、%Fe+%Cu+%Niは、0.19重量％未満、0.09重量％未満、0.009重量％未満、0.004重量％未満、0.0009重量％未満、さらには0.0004重量％未満であることが推奨される。また、別の実施形態においては、%Fe+%Cu+%Niは0.0000012重量%超、もしくは0.000006重量%超、0.00001重量%超、0.00006重量%超、0.00012重量%超、0.0012重量%超、もしくは0.012重量%超であることが推奨される。
上記開示のマグネシウム合金の別の実施形態を以下に詳述する。ある一組の実施形態では、一組の実施形態では、すべての割合が重量比である以下の組成を有するマグネシウム合金を用いて、軽量構造を得ることが可能である。
%Li:1.3‐16
%Ca+%Y+%Al=2.5‐19;
%Be+%Sc:0‐0.5;
%Zr+%Hf+%Ti=0‐1.5;
%Cu+%Ni+%Co+%Zn+%Mn+%Si+%Cr+%Nb=0‐6;
%Ge+%Ce+%Ni+%Pb+%V+%Mo+%W+%Ta=0‐3;
%B+%N+%O+%C=0‐1.5;
%Bi+%Ga+%Cd+%In+%Sn+%Cs+%Rb=0‐8;
%Se+%Te+%As+%Sb=0‐1.4;
%Nd+%Gd+%La=0‐4;
%Tm+%Tb+%Dy+%Yb+%Er+%Sm+%Pr+%Ho+%Lu+%Th=0‐3;
残りは％Mgおよび微量元素で構成される。
ある実施形態では、この組成は、素材の全体的な組成を説明する。また、これは、異なる組成の際の異なる相または粉末が含有される場合も適応される。ある実施形態では、最終的に他の粉末と混合してできる種類の粉末の組成のみを説明している。また、ある実施形態では、素材の相のみを記載する。
上記開示のマグネシウム合金の別の実施形態を以下に詳述する。ある一組の実施形態では、一組の実施形態では、すべての割合が重量比である以下の組成を有するマグネシウム合金を用いて、軽量構造を得ることが可能である。
%Li:4‐20
%Ca+%Y+%Al=2‐15;
%Be+%Sc:0‐0.3;
%Zr+%Hf+%Ti=0‐1.2;
%Cu+%Ni+%Co+%Zn+%Mn+%Si+%Cr+%Nb=0‐5;
%Ge+%Ce+%Ni+%Pb+%V+%Mo+%W+%Ta=0‐2;
%B+%N+%O+%C=0‐1.1;
%Bi+%Ga+%Cd+%In+%Sn+%Cs+%Rb=0‐6;
%Se+%Te+%As+%Sb=0‐1.1;
%Nd+%Gd+%La=0‐3;
%Tm+%Tb+%Dy+%Yb+%Er+%Sm+%Pr+%Ho+%Lu+%Th=0‐2.5;
残りは％Mgおよび微量元素で構成される。
ある実施形態では、この組成は、素材の全体的な組成を説明する。また、これは、異なる組成の際の異なる相または粉末が含有される場合も適応される。ある実施形態では、最終的に他の粉末と混合してできる種類の粉末の組成のみを説明している。また、ある実施形態では、素材の相のみを記載する。
上記開示のマグネシウム合金の別の実施形態を以下に詳述する。この場合の合金はアルミニウムリチウム合金とみなすことができる。ある一組の実施形態では、一組の実施形態では、すべての割合が重量比である以下の組成を有するマグネシウム合金を用いて、軽量構造を得ることが可能である。
%Li:2.3‐28
%Ca+%Y+%Mg+%Zn+%Cu=4.5‐25;
%Be+%Sc:0‐0.5;
%Zr+%Hf+%Ti=0‐1.5;
%Ni+%Co+%Mn+%Si+%Cr+%Nb=0‐6;
%Ge+%Ce+%Ni+%Pb+%V+%Mo+%W+%Ta=0‐3;
%B+%N+%O+%C=0‐1.5;
%Bi+%Ga+%Cd+%In+%Sn+%Cs+%Rb=0‐8;
%Se+%Te+%As+%Sb=0‐1.4;
%Nd+%Gd+%La=0‐4;
%Tm+%Tb+%Dy+%Yb+%Er+%Sm+%Pr+%Ho+%Lu+%Th=0‐3;
残りは%Alおよび微量元素で構成される。
ある実施形態では、この組成は、素材の全体的な組成を説明する。また、これは、異なる組成の際の異なる相または粉末が含有される場合も適応される。ある実施形態では、最終的に他の粉末と混合してできる種類の粉末の組成のみを説明している。また、ある実施形態では、素材の相のみを記載する。
上記開示のマグネシウム合金の別の実施形態を以下に詳述する。この場合の合金はアルミニウムリチウム合金とみなすことができる。ある一組の実施形態では、一組の実施形態では、すべての割合が重量比である以下の組成を有するマグネシウム合金を用いて、軽量構造を得ることが可能である。
%Li:5.5‐30
%Ca+%Y+%Mg+%Zn+%Cu=4.0‐28;
%Be+%Sc:0‐0.3;
%Zr+%Hf+%Ti=0‐1.2;
%Ni+%Co+%Mn+%Si+%Cr+%Nb=0‐5;
%Ge+%Ce+%Ni+%Pb+%V+%Mo+%W+%Ta=0‐2;
%B+%N+%O+%C=0‐1.1;
%Bi+%Ga+%Cd+%In+%Sn+%Cs+%Rb=0‐6;
%Se+%Te+%As+%Sb=0‐1.1;
%Nd+%Gd+%La=0‐3;
%Tm+%Tb+%Dy+%Yb+%Er+%Sm+%Pr+%Ho+%Lu+%Th=0‐2.5;
残りは%Alおよび微量元素で構成される。
ある実施形態では、この組成は、素材の全体的な組成を説明する。また、これは、異なる組成の際の異なる相または粉末が含有される場合も適応される。ある実施形態では、最終的に他の粉末と混合してできる種類の粉末の組成のみを説明している。また、ある実施形態では、素材の相のみを記載する。
上記のマグネシウム合金の任意の実施形態は、それぞれの特徴が適合する範囲で、本明細書に記載の任意の他の実施形態と任意の組み合わせで組み合わせることができる。
「未満」「超」「以上」「以下」「から」「まで」「少なくとも」「より大きい」「より小さい」などの用語の使用について、それらは列挙された数が含まれ、部分範囲に分割できる範囲を表す。
一実施形態は、金属部品または少なくとも部分的に金属部品を製造するためのマグネシウム合金の使用を指す。合金は粒子状での使用の実施形態もある。別の実施形態において、本明細に開示されている合金は、400マイクロメートル以下、190マイクロメートル以下、90マイクロメートル以下、40マイクロメートル以下、18マイクロメートル以下、8マイクロメートル以下、4マイクロメートル以下、0.9マイクロメートル以下、もしくは0.4マイクロメートル以下の粒径によって微細構造的に定義される。これらの数値はASTME112‐13による測定による。別の実施形態において、本明細に開示されている合金は、微細構造的に、立方体構造の少なくとも11体積％、少なくとも28体積％、少なくとも42体積％、少なくとも52体積％、少なくとも72体積％、少なくとも82体積％、もしくは少なくとも96体積％、と定義される。別の実施形態では、上記で開示された立方体構造の割合は重量による。別の実施形態では、本明細に開示されている合金は、強化相を持つことで微細構造的に定義される。強化相は、マトリックス強化相および他のすべての成分を考慮に入れた合金のマクロ硬度よりも硬度が高い粒子である。また、この強化相は、マトリックス、析出物、金属間化合物、第二相、さらにはラーベス相よりも硬度の高い粒子である。別の実施形態では、強化相の当量直径は少なくとも400マイクロメートル以下、190マイクロメートル以下、90マイクロメートル以下、40マイクロメートル以下、18マイクロメートル以下、8マイクロメートル以下、4マイクロメートル以下、1.9マイクロメートル以下、900nm以下、400nm以下、190nm以下、90nm以下である。本明細では、特に指定がない場合、当量直径は、同一幾何学的、光学的、電気的または空力的挙動を検査対象の球状粒子に付加するその粒子の直径である。
素材は、燃焼時の高い構造抵抗によって特徴付けられる実施形態もある。これは、このアプリケーションのすべての素材の種類に影響し、したがって、単独の金属合金にも影響を及ぼす。耐火性を備えた既存のマグネシウム合金は、特定の温度で純粋なマグネシウムよりも密度が高いという特徴がある。実際、マグネシウムの密度は20℃および1atmで1.74g/cm3であるのに対し、既存の改良された耐火性マグネシウム合金の密度はこの温度で1.8g/cm3を超える。これが唯一の可能な方法であると信じられていた。これは、耐火性は、反応性の低下による高温での耐酸化性の増加にのみ関連しており、反応性の低下は、マグネシウムの場合、純粋なマグネシウムに関して暗示的密度増加を有していたからである。本明細に開示されている合金のいくつかの新規性をパラメータ化する1つの方法は、密度によるものである。別の実施形態において、この文書に開示されている合金の密度は（20℃および1atmで）1.79g/cm3以下、1.74g/cm3以下、1.72g/cm3以下、1.68g/cm3以下、1.62g/cm3以下、1.58g/cm3以下、1.52g/cm3以下、もしくは1.44g/cm3以下である。この段落に開示された密度のいずれかを有する上記に開示された合金のいずれかは、いくつかの実施形態において、良好な耐火性を示す合金である。優れた耐火性と理解されるものは、アプリケーションによって異なる。ある一群の実施形態において、燃焼に対する有意な耐性は、FAR25.853パート25付録Ｆパート2に記載されているように、10.5Btu/ft2/secの熱流束を伴う1900Ｆの燃焼に対するものと考えられる。ある実施形態における、検証実行時の結果は、合金が溶けたときに燃焼しないことであり、また、ある実施形態では、合金が自消することである。別の実施形態において、発火温度が582℃超、592℃超、602℃超、622℃超、652℃超、682℃超、692℃超、702℃超、712℃超、752℃超、782℃超、もしくは802℃超であると検証結果からわかった。本明細に開示されている合金は、非常に低密度にもかかわらず優れた発火温度を達成する。別の実施形態において、発火温度が852℃超、912℃超、952℃超、1012℃超、1122℃超、もしくは1222℃超であると検証結果からわかった。一群の実施形態において、US FAA, CS25 /JAR 25/FAR 25§25‐853に対応するIGC 04.24.106に記載されている可燃性試験の結果が良好な耐火性とみなす。一実施形態では、本明細に開示されている合金はすべての試験に合格する。
高い耐火構造を持たせるという課題は、正しい組成と正しい微細構造によって解決できる。関連するコンポーネントが優れた耐熱衝撃性を備えていれば、耐火構造は、達成することができるように思われる。これは、加熱下もしくは消火の際に構造コンポーネントはしばしば高い熱衝撃に晒されるからである。熱衝撃の曝露は熱伝導率（1‐ポアソンの係数）に反比例し、熱膨張係数とヤング率（本明細では弾性率とも呼ばれる）に直接比例するため、素材間での比較において、耐熱衝撃性を以下のように表すことができる。
金属の延性と損傷耐性または金属基材に関連するその他の特性に関する場合、軽量構造、コンポーネントの構造的設計の最適化、および素材工学的な素材の設計を併用することが望ましい。実現可能性を含んだ、または経済的に実行可能な設計の多くは、利用可能な製造方法の柔軟性によって制限される。
軽金属基材が望ましい時、多くの場合では、チタン、アルミニウム、マグネシウム、リチウム、さらには非常に高強度の鋼の合金が利用される。一部のアプリケーションでは、他の機械的特性とのバランスが取れている場合に限り、ある支配的機械的特性と密度の比を最適化されることが推奨される。構造コンポーネントの例としては、降伏強度/密度、弾性率/密度、弾性率/密度の二乗、疲労強度/密度が挙げられる。意外なことに、非常に高い密度の素材が最適な比率を達成可能にすることがあり、コンポーネントの薄肉化により重量が節約されることが珍しくない。
一部のアプリケーション、特に付加製造（AM）やMIMなどの成形技術の構築の柔軟性を使用できる場合、過度の薄型化は有用性が低い。このような場合かつ軽量構造が求められる場合、利用される素材の密度はさらに重要になる。
実際、AM技術には、i）バインダー噴射、ii）指向性エネルギー付与、iii）素材押出成形、iv）素材噴射、v）パウダーベッドフュージョン、vi）シート積層、vii）バット光重合など、多種多様な技術が含まれる。3Dプリンティング、インクジェット、S‐プリント、M‐プリントテクノロジー、レーザーを使用して原料（粉末またはワイヤ素材）を堆積させる溶融プールを集中エネルギーが生成する技術（レーザー堆積およびレーザー固化）、アークまたは電子ビーム熱源（直接金属堆積および電子ビーム直接溶融）、溶融堆積モデリング（FDM）、素材噴射、直接金属レーザー焼結（DMLS）、選択的レーザー溶融（SLM）、電子ビーム溶融（EBM）、選択レーザー焼結（SLS）、ステレオリソグラフィー、デジタル光処理（DLP）など、これに限らず、この分類は多種多様な技術を要約している。
マイクロラティス材の場合のように、非常に軽い構造を構築するには、数十ナノメート順に非常に薄い壁を構築する実現性が求められることがある。現時点では、この実現は電着可能な、限られた金属素材に限定される。
軽量構造はコストが高くなることが多く、これはより広範な実装にとって障害となることがある。コストは特定のテクノロジーの実装にとって強力な推進力となることが多い。
一部の軽量コンポーネントでは、機械的特性だけでなく、環境への耐性も考慮される必要がある。ほとんどの軽合金は、酸素（多くの場合、高温でさらに高く）および他の多くの薬剤に対して非常に反応性が高い。これは、その軽合金の用途では重大な欠点となることが多い。
また、軽金属合金の炎に晒された際の燃焼傾向が、その用途の対する大きな障害となることもある。リチウム、マグネシウム、およびそれらの合金は、非常に有用な機械的特性を備えた最軽量の金属合金であるが、残念ながら、非常に低い温度での酸素や窒素との強力な反応により、応用が困難である。
良好な耐クリープ性を保持し、高温でも高い弾性率、耐環境性を必要とする構造コンポーネント、または他の種類のコンポーネントについては、一部の金属間化合物（gTiAlのような）が非常に適切な候補になりうる。しかし、これは低温脆性も示すため複雑な形状への成形が非常に困難である。また、一部の金属間化合物は不純物拡散速度が特に遅いため、一部の金属間コンポーネントは、不純物拡散速度が特に遅いため、コンポーネントの接合に関連する拡散も多少困難になる。
高い剛性、機械的強度、さらに衝突時のエネルギー吸収を必要とするアプリケーションでは、強化ポリマーは優れた技術的解決策になる場合が多い。障害のいくつかは、コスト面、異方性、信頼性（例えば、長期の環境条件による特性の劣化による）、電気伝導率と熱伝導率、そして場合によっては圧縮と疲労（負荷モードに依存）性能に関わる。
記載の通り、構造コンポーネントの主な負荷に関して、異なる負荷シナリオがある。高性能と軽量化の恩恵を受ける多くのコンポーネントもあり、これらは本発明の用途からの恩恵を受けることが可能である。以下は数例に過ぎないが、機械的強度、弾性率、降伏強度、耐環境性、高温での耐酸化性、耐クリープ性、耐圧縮性、圧縮下の降伏、疲労強度、衝突時のエネルギー吸収能力、電気伝導、誘電特性、熱伝導性など、異なるアプリケーションに関連する特性になりえ、一度に全てを最大化できることはほとんどなく、よって最適な妥協点が推奨される。
アプリケーション設計において、本発明が重量対性能比の改善に貢献する場合がある。また、異なる特性を持つ基材の組み合わせが役立つ。
本発明は、安価に、優れた重量対性能比を有する部品の製造を可能にする。また、特に少なくともある金属または金属間化合物が含有される場合に、異なる素材の特性をより有効に活用することを可能にする。
技術的現状
金属コンポーネントの製造は、付加製造技術にとって常に課題であり、機械的特性の不足と高コストがその展開の主な障害として継続的に指摘されてきた。Bamptonらは、混合粉末の過渡液体焼結による選択的レーザー結合を使用した金属コンポーネントの自由形状製造に関する発明（US5745834）を発表した。その発明で使用される混合粉末は、母材または卑金属合金（75‐85％）、低融点金属合金（5‐15％）および高分子バインダ（5‐15％）を含む。検討された卑金属は、ニッケル、鉄、コバルト、銅、タングステン、モリブデン、レニウム、チタン、アルミニウムなどの金属元素である。低融点金属合金に関しては、これは、基合金の融点を約300°‐400°C下げるために、融点降下剤（ホウ素、シリコン、炭素、またはリン）を含む基金属から選択可能である。本発明で考慮されるＳＬＳの方法および他の粉末ベースのＡＭ技術は、粉末特性に強く依存する。米国特許出願公開第2006/0251535 A1号でPfeifer＆Shenによって報告された発明と同様、プラスチック、金属またはセラミック粒子は、接着および焼結可能、またはガラスを形成する微粒子素材によってコーティングすることができる。その特許出願では、微粒子素材（プラスチック、金属、セラミックのサブマイクロメートルまたはナノ粒子）は、親水性が低く、粉末素材が100°Cである場合の温度差を考慮した有機または有機金属高分子化合物でコーティングされている。金属粉末素材の場合、微粒子素材は、元素Ｃｕ、Ｓｎ、Ｚｎ、Ａｌ、Ｂｉ、ＦｅまたはＰｂから成る金属または合金から形成されることが好ましい。接着剤の活性化は、焼結するよう、または少なくとも焼結か隣接する隣接する粉末粒子間の焼結またはガラスブリッジの形成による部分的融解するよう設計されたレーザー照射により起こり得る。熱処理が粉末素材のガラス形成温度または焼結温度未満で行われる場合、完全体または圧粉体の焼結収縮は実質的に発生しない。直接的FDM方式プリンティング用プリント塗料についてのDE102013004182におけるWalter Lengauerによる研究のように、緑色成分は他の3Dプリンティング技術によっても得られる。プリント塗料は、1つまたは複数のポリマーの有機バインダ成分、および金属、バインダ金属を含む硬質素材、またはセラミック素材からなる無機粉末成分で組成される。形成された圧粉体は、その後、最終部品を製造のための焼結プロセスにかけることができる。FDMプロセスや、直接金属加工などの他の3Dプリンティングのバリエーションでは、コンポーネントの解像度とサイズが制限される。この態様において、Canzonaらは、相対密度が少なくとも96％の金属部品を形成するための直接金属製造の方法（US2005/0191200 A）を提示した。その研究で提示された粉末混合物は、母材合金、粉末化された低融点合金、および2つの有機ポリマーバインダ（熱可塑性および熱硬化性有機ポリマー）で組成されている。この粉末ブレンドは、超固相線液相焼結が行われる選択的レーザー焼結など、他の粉体層関連の方法で使用可能である。Bamptonが発表した研究のように、低融点合金は、共晶形成元素として少量のホウ素を合金に導入することで製造される。スカンジウムもまた、共晶形成元素として考慮される。
セラミック粒子充填樹脂のレーザー光造形法による重合によって行われるセラミック部品の付加製造においては、とりわけ大型の部品が割れやすいため、小型部品のみ製造可能である。
熱硬化性ポリマーバインダは、熱可塑性バインダが再溶融する前に硬化する。それにより、金属同士の粉末焼結（粉末接触点でのネック形成）が開始して圧粉体の強度を高める温度まで加熱しながら、圧粉体形状の重要な支持を提供する。
発明の明細
経済的価格で多くの用途で望まれる非常に軽い構造を実現するために、異なる素材の特性を組み合わせることが非常に興味深い場合が多く、金属を含む組み合わせが最適である場合が非常に多い。合金化システムが適切な場合、一部のアプリケーションでは単一金属構造も考慮に値する場合もある。また、設計の自由度が大きいほど、重量の最適化の可能性が大きくなる。しかしながら、慣例上設計の自由はコスト面を犠牲にしなければならなくなっている。
付加製造法（AM）はここ数年で劇的に進化し、数十年間に比較的安価になった。しかしなら、最も高度で費用対効果の高いAM成形技術は、ポリマーを使用した製造を可能とするのものである。また、強化ポリマー複合材などの金属とポリマーの特性を兼ね備えている素材が考慮に値する素材である場合がある。設計柔軟性の大きい金属合金の製造方法は、普通ポリマーの低い分解温度と相性が良くない。このため、一部では金属合金を用いた複雑な形態の製造の方法の開発が重要視されているが、それでもそれらの融点よりはるかに低温である。
工学関連または潜在的なすべての軽金属合金の中で、発明者は非常に興味深い特性の組み合わせがマグネシウム合金で達成できることを発見した。ほとんどのポリマーの分解温度と比較して融点が非常に高いため、一見、条件を達し得ないように見える。マグネシウムとその知られている合金のほとんどは、酸素と非常に激しく反応し、多数の作用剤とも反応してしまう。この腐食傾向は様々なアプリケーションで障害となる。また、これらはかなり高い発熱で燃焼する傾向があり、これも多くのアプリケーションで非常に有害な特性である。さらに、多くのマグネシウム合金は溶接が非常に困難であり、これは他と比べても、多くの構造的用途における障害となる。したがって、したがって、低密度と比較的高い存在量にもかかわらず、マグネシウム合金が使用されるアプリケーションはかなり少ない。
リチウムはマグネシウムよりもはるかに軽いが、かなりの係数の低さが構造コンポーネントとしては大きな障害になる。さらに、酸素との反応性がマグネシウムよりも大きい。
マグネシウムリチウム合金はマグネシウム合金よりも軽量である。驚くべきことに、合金化が適切に選択されると、構造構造マグネシウムおよびアルミニウム合金の大きさ順に、適切な弾性率値に到達可能である。残念なことに、リチウムは、特に腐食、酸化、燃焼傾向、溶接の難易度などの点で、マグネシウム合金のいくつかの重要な障害をさらに悪化させる。大量のリチウムを含むマグネシウム合金は、融点が低くなる場合があるが、弾性率、機械的強度、特に耐クリープ性の値は、構造アプリケーションにおいて、もしくはほとんどすべての種類のアプリケーションで明らかに低すぎる。
特に正規化された値（特性の値を合金の密度で割った値として）を見た場合の、高弾性率、機械的強度、耐クリープ性などの機械的特性のバランスが十分に取れている場合でも、十分に低い温度でマグネシウム合金を処理することが可能であり、これによってポリマーによる形状保持が可能あることがわかった。さらに驚くべきことに、この合金は、良好な耐環境性と燃焼に対する耐性を示す。マグネシウム含有量がかなり高い合金とリチウムも適切に合金化および処理した場合、非常に低い密度を提示しながら、このような驚くべき動作を実現することも可能である。
このシステムでは、マグネシウムの融点よりはるかに低い温度で微粒子を固めることが可能である。
ある特定の態様において、粒子状のマグネシウム合金が少なくとも2種類あることは考慮に値すると発見した。ある特定の実施形態では、リチウムを含む粒子状のマグネシウム合金の少なくとも1つあることが考慮に値する。他の実施形態では、リチウムを含む粒子状のマグネシウム合金の少なくとも1つがリチウムを36重量%超、もしくは42重量%超、52重量%超、62重量%超、72重量%超、もしくは81重量%、超含有することが推奨される。さらに、ある態様では、、十分に低い融点を有する粒子状のマグネシウム合金の少なくとも1つあることが考慮に値すると発見した（特に明記しない場合、本明細では液化が始まる温度を融点とする）。異なる実施形態において、粒子形態のマグネシウム合金の少なくとも１つは、３９０℃未満、３４０℃未満、２９０℃、２４０℃未満、さらには１９０℃未満の融点を有する。テスト条件は、本明細の最後に示す。
融点は、ASTM E794‐06（2012）に従って測定した。あるいは、本開示を再現する技術専門家は、自らの裁量で、熱重量測定法または他の任意の特性決定技術を使用して、融点を得ることができる。この温度の決定における典型的な偏差はそれほど重大ではないため、2017年1月27日に利用可能な最新版のソフトウェアであるThermo‐Calc（2016年11月にリリースされたThermo‐Calc 2016b）を内蔵するCALPHADタイプのソフトウェアによって決定される温度と同様、対応する状態図の固相線によって決定される温度は十分に近似であると言える。あるいは、本発明を再現する技術専門家は、独自の裁量で、熱重量測定またはその他の特性評価技術を使用して、融点を取得したり、DSC、DTA、またはSTAを使用したDTAによる非常に簡単な方法でもこの温度を実験的に決定することができる。
ある態様は、重量パーセンテージで示した以下の組成マグネシウム合金を参照する。
%Si:0‐15; %Cu:0‐30; %Mn:0‐15; %Be:0‐15;
%Zn:0‐15; %Li:0.6‐70; %Sc:0‐20; %Fe<30;
%Pb:0‐10; %Zr:0‐10; %Cr:0‐15; %V:0‐10;
%Ti:0‐20; %Bi:0‐20; %Ga:0‐20; %N:0‐2;
%B:0‐5; %Al:0‐60; %Ni:0‐40; %Mo:0‐15;
%W:0‐30; %Ta:0‐5; %Hf:0‐5; %Nb:0‐10;
%Co:0‐30; %Ce:0‐15; %Ge:0‐20; %Ca:0‐15;
%In:0‐20; %Cd:0‐20; %Sn:0‐40; %Cs:0‐20;
%Se:0‐10; %Te:0‐10; %As:0‐10; %Sb:0‐20;
%Rb:0‐20; %La:0‐15; %C:0‐5; %O:0‐15;
%Y:0‐30; %Nd:0‐30; %Tm:0‐15; %Tb:0‐15;
%Gd:0‐20; %Dy:0‐15; %Yb:0‐15; %Er:0‐15;
%Sm:0‐15; %Pr:0‐15; %Ho:0‐25; %Lu:0‐15;
%Th:0‐15;
上式で%Gd+%Nd+%Sm+%Y+%Pr+%Sc+%Pm+%Eu+%Tb+%Dy+%Ho+%Er+%Tm+%Yb+%Lu+%Th=0.002‐34;and%Zr+%Zn+%Mn+%Y+%Ce+%La+%Ca+%Sc=0.002‐34
残りはマグネシウムと微量元素で組成され、％Mg>12％。
言うまでもなく、組成は100％にしか添加できず、これは明らかな条件であるため条件として含まれない。これにより、合計が100％を超える範囲内の組成は自動的に除外される（ある実施形態において、条件は例えば以下のようになる。原子番号103を超える元素が開示された合金においてわずかな意義しかないアプリケーションでは、上式で%H+%He+%Li+“….“+%Md+%No+%Lr<=100%。ここで“….”は原子番号4～100の周期表の元素の合計を表す）（ある実施形態においては、上記の条件は以下のようにもなる。原子番号118以下のすべての元素の合計が100%に等しいことを特徴とする）。
言うまでもなく、範囲が0で始まる元素、または組成範囲が（％Element<XX.X）未満と表現される元素は任意であり、一般的な状況でそのような元素が含まれないことを意味する。例えば、組成範囲が、%Cu=0‐30%で、重量%Fe<30重量%である場合、%Feと％Cuの両方が存在しないの実施形態の場合と、意図的に添加されていない実施形態の場合が多い（そのため、この規準組成は0％またはその元素が存在しないことを表す。ただし、これらは、スクラップの純度、または合金化元素、溶解レシピエントの汚染、および合金の製造中の他の可能な汚染源に応じて、微量元素として存在可能である。）一方のみが存在しない、もしくは望ましくないが、もう一方はそうではない実施形態も多いだろう。％Feおよび％Cuで例示されたものは、他のどの元素にも応用可能である。
本明細書で表される規準組成は、より高い体積分率を有する粒子または合金の一般的な最終組成を指し得る。セラミック強化材（特に粒子、繊維、ウィスカーなど）、グラフェン、ナノチューブ（多くの場合カーボンナノチューブ）、繊維（SiC、SiN、炭素、アラミド、玄武岩、ガラスなど）などの不混和性粒子の存在下では、これらは規準組成には含まれない。高拡散率または低融点粒子が使用される態様および実施形態では、いくつかの考慮に値する実施形態についてはこの組成範囲内で選択することもでき得るが、本明細で後述するように、そうでない場合も多い。本明細で後述するように、一部のコンポーネントは、成形された有機部分と無機部分を含む素材を使用して製造される。ある実施形態では、次の段落で説明する潜在的な制限がある上記の組成は、素材の無機部分に含まれる金属相の全体的な一般組成を指す。次の段落で説明する潜在的な制限がある上記の組成は、素材の無機部分に含まれるすべての金属相の全体的な一般組成を指す。重量比％Mg>12％、％Mg>22％、および％Mg>62％である実施形態である場合もある。別の実施形態では、次の段落で説明する潜在的な制限がある上記の組成物は、ポリマー（素材の有機部分がポリマーを含む）を金属相で満たした瞬間に最高の体積分率を持つ金属相の粒子を指す。ある実施形態では、次の段落で説明する潜在的な制限がある上記の組成物は、主に素材の有機部分を異なる粒子と強化材で満たした瞬間に最も高い体積分率を持つ金属粒子を指す。
特に明記されていない限り、微量元素はいくつかの元素を指す。ただし、文脈が特に明らかでない場合、H、He、Xe、F、Ne、Na、P、S、Cl、Ar、K、Br、Kr、Sr、Tc、Ru、Rh、Pd、Ag、I、Ba、Pm、Eu、Re、Os、Ir、Pt、Au、Hg、Tl、Po、At、Rn、Fr、Ra、Ac、Pa、U、Np、Pu、Am、Cm、Bk、Cf、Es、Fm、Md、No、Lr、Rf、Db、Sg、Bh、Hs、Mtを含むがこれに限定されない。一部のアプリケーションでは、微量元素の含有量を、重量比1.8％未満、0.8％未満、0.1％未満、さらには0.03％未満に単独または組成の上で制限することが重要だと発見した。ある実施形態では、望ましくない不純物として存在する元素は微量元素である。
微量元素は、合金の生産コストを削減するなど、合金に特定の機能を実現するために意図的に追加される場合がある。または、その存在は意図的ではなく、主に合金の製造に使用される合金元素とスクラップの不純物の存在に関連している可能性がある。
微量元素の存在は、マグネシウム基合金の全体的な特性にとって有害であるアプリケーションがある。また違う実施形態では、すべての微量元素の合計含有量は、重量比2.0％未満、1.4％未満、0.8％未満、0.2％未満、0.1％未満、さらには0.06％未満であることが望ましい。マグネシウム合金中に微量元素存在しないことが望ましい、あるアプリケーションに対する実施形態も存在する（本明細では、マグネシウムが合金の主要な合金元素ではない場合でも、通常マグネシウム合金と呼ぶ）。
アプリケーションによっては、アルカリまたはハロゲン元素の存在が機械的特性に悪影響を与える場合がある。別の実施形態では、％F、％Cl、％Br、または％Atの含有量は、個別にまたは合計で、210重量ppm未満、140重量ppm未満、110重量ppm未満、90重量ppm未満、40重量ppm未満、または不在が好ましい。別の実施形態では、％Na、％K、％Rb、または％Csの含有量は、個別にまたは合計で、180重量ppm未満、74重量ppm未満、36重量ppm未満、12重量ppm未満、8重量ppm未満、2.8重量ppm未満、0.7重量ppm未満、0.4重量ppm未満、0.009重量ppm未満、0.001重量ppm未満、または不在が好ましい。
マグネシウム合金は、マグネシウム（％Mg）含有量が多いことでメリットが得られるが、機械的特性のバランスをとるため、マグネシウムが合金の主要成分であるとは限らない。別の実施形態では、％Ｍｇは、１２重量％超、２１重量％超、３３重量％超、４２重量％超、５２重量％超、６９重量％超、７８重量％超、さらには８７重量％超であることが推奨される。％Mgの総量が確実に過剰ではないことを制御する必要がある実施形態もある。％Mgの総量が過剰である場合、耐食性と機械的特性の不都合な妥協が生じる可能性が生じることを発見した。別の実施形態では、％Mgが94重量％未満、88重量％未満、79重量％未満、68重量％未満、48重量％未満、41重量％未満、38重量％未満、24重量％未満、さらには18重量％未満であることが推奨される。
マグネシウム合金は高いリチウム（％Li）含有量からメリットを受けられるアプリケーションもある。％Liは、合金の一部の機械的特性の改良に役立つ実施形態もある。特に、他の合金元素と適切に組み合わせた場合、驚くべきことに、％Liは（弾性率*破断時の延長/密度）の比の増加に寄与する。さらに驚くことに、これは弾性率および破断時の延長の同時増加である。後述するが、これは最終的にその態様が適切に実装されたかどうかを決定する要因となる。％Liが合金の主要な元素になる可能性をもつ実施形態もある。そのため、その合金は、最終的には、マグネシウム合金またはマグネシウムリチウム合金ではなく、リチウム合金と厳密に見なされるべきとも考えられる。後述するが、通常、10重量％を超える％Liの含有量は、成形性を高めるため、合金を少なくとも部分的に立方体にするためにのみ使用される。このため、粉末冶金工順がニアネットシェイプであるがゆえに、原則としてこのような高い％Li含有量の粉末を製造することは意味がない。しかし、後述するが、驚くべきことに、％Liの含有量が高い粒子状のマグネシウム合金を製造することは完全に理にかなっている実施形態もある。別の実施形態では、％Liは、0.6重量％超、1.2重量％超、2.3重量％超、4.2重量％超、5.2重量％超、6.9重量％超、7.8重量％超、さらには8.7重量％超であることが推奨される。前述の特性をさらに強調するためのいくつかの実施形態、および腐食をさらに最小限に抑えるために特別な注意が払われるいくつかのアプリケーションでは、より高い％Li含有量が推奨される。別の実施形態では、％Liは、9.6重量％超、10.2重量％超、11.2重量％超、12.2重量％超、14.2重量％超、16重量％超、18重量％超、さらには26重量％超であることが推奨される。すでに述べたように、％Liは合金の過半数元素であり得る実施形態もある。別の実施形態では、％Liは、３６重量％超、４２重量％超、５２重量％超、さらには６２重量％超であることが推奨される。％Liの総量が確実に過剰ではないことを制御する必要がある実施形態もある。％Liの総量が過剰である場合、耐食性と機械的特性の不都合な妥協が生じる可能性が生じることを発見した。別の実施形態では、％Liは、44重量％未満、18重量％未満、14.8重量％未満、11.9重量％未満、9.8重量％未満、4.1重量％未満、2.8重量％未満、1.8重量％未満、さらには0.9重量％未満であることが推奨される。ある実施形態において、％Ｌｉが6.9重量%～25.1重量％であるときに合金の特性を最適化させる実施形態では、％Ｃａ、％Ｚｒ、％Ａｌ、または％Ｚｎの少なくとも１つが合金に存在することが推奨されることを発見した。ある別の実施形態において、％Ｌｉが4.9重量%～16.1重量％であるときの合金の機械的特性を最適化させる実施形態では、％Ａｌ、％Ｚｒ、％Ｚｎまたは％Ｃａの少なくとも１つが合金に存在することが推奨されることを発見した。いくつかの実施形態において、%Liが5.1重量%未満である場合、合金の機械的特性を最適化させる実施形態では、％Ｃａまたは％Ｚｒの少なくとも１つが合金に存在することが推奨される。％Liが10.4重量%～16.1重量％であるときの合金の機械的特性を最適化させる実施形態では、％Ｚｒ、％Ｚｎまたは％Ｃａの少なくとも１つが合金に存在することが推奨されることを発見した。いくつかの実施形態では、％Ｌｉが1.9重量%～20.1重量％であるときの合金の機械的特性を最適化させる実施形態では、％Ａｌまたは％Ｚｒの少なくとも１つが合金に存在する、または％ＲＥＥが６００重量ppm超であることがことが推奨される。ある実施形態において、％Ｌｉが12.1重量％未満であるときの合金の機械的特性を最適化させる実施形態では、％Ａｌ、％Ｚｒまたは％Ｃａの少なくとも１つが組成中に存在することが推奨される。ある実施形態において、％Ｌｉが7.1重量％未満であるときの合金の機械的特性を最適化させる実施形態では、％Caまたは％Zrの少なくとも１つが組成中に存在することが推奨される。％Ｌｉが10.1重量％未満であるときの合金の機械的特性の最適な妥協点が求められる実施形態では、％Ca、％Zr、％Al、％Zn、または％REEの少なくとも1つが合金に存在することが推奨される。また、他のアプリケーションでは、％Liが55.6重量％未満であるとき、別々の実施形態における合金の組成要素として％Yまたは％Scの少なくとも1つが含有され、個別または合計で0.006重量％超、0.01重量％を超、0.3重量%を超、さらには1.1重量％を超であることが推奨されることを発見した。％Liが30.6重量％未満である場合の機械的特性に関連する実施形態において、％Y、％Scまたは％Zrの少なくとも1つが合金に存在することが推奨される。また別の実施形態では、それらが個別または合計で、0.08重量％超、0.6重量％超、さらには1.1重量％超であることが推奨される。別の実施形態では、％Ｌｉが26.6重量％未満である場合、％Ｙ、％Ｓｃまたは％Ｚｒの上記の値が好ましい。％Liが26.6重量％未満である場合の機械的特性に関連する実施形態において、％Ｃａ、％Ｙまたは％Ｓｃの少なくとも1つが合金に存在することが推奨される。また別の実施形態では、それらが個別または合計で、0.01重量％超、0.1重量％超、0.6重量％超、さらには1.2重量％超であることが推奨される。
希土類元素（％REE）は、周期表の中17個の化学元素、15個のランタニド、およびスカンジウムとイットリウムのセットを指す。ある実施形態では、合金に%REEが含まれることが推奨されることを発見した。別の実施形態では、600重量ppm超、0.01重量%超、さらには0.1重量%超であることが推奨される。他の実施形態では、％Liが5.1重量％未満であるとき、合金に%REEが含まれることが推奨される。％Liが30.6重量％未満である、または％Liが26.6重量％未満であるとき、合金に%REEが含まれることが推奨される。別の実施形態において、少なくとも10重量ppm、少なくとも100重量ppm、少なくとも0.01重量％、少なくとも0.16重量％、さらには少なくとも0.6重量％であることが推奨される。機械的特性を改善するために、％REEの中の％Ce、％La、％Yの少なくとも1つが存在することが望まれる実施形態があることを発見した。機械的特性を改善するために、％REEの中の%Ndまたは%Gdの少なくとも1つが存在することが望まれる実施形態があることを発見した。％Liが6.9％～25.1％である場合の実施形態において、機械的特性を向上させるために、少なくとも％REEのうちの一つが合金に存在することが推奨される。ある実施形態では、％REEのうちの％Gd、％Nd、または％Yの少なくとも1つがに含まれる。別の実施形態では、％REEのうちの少なくとも％Gd、もしくは少なくとも％Y、または少なくとも％Ndが含まれる。
マグネシウム合金が高いアルミニウム（％Al）含有量のメリットを受けるアプリケーションがある。実施形態によっては、％Alは合金の費用効果を高めるのに役立つ。また、実施形態によっては、％Alは合金の機械的特性を高めるのに役立つ。ある実施形態、特に他の合金に含まれる元素と適切に組成された場合、％Alは耐クリープ性の向上に貢献する。ある実施形態、特に他の合金に含まれる元素と適切に組成された場合、％Alは耐食性の向上に貢献する。％Alは他の合金元素について述べた多くの特性について、三次元素として貢献する可能性がある。ある実施形態においては、％Alは合金の主要な元素になる。これにより、その合金は、最終的には、アルミニウム合金またはアルミニウムリチウム合金と厳密に見なされるべきとも考えられる。別の実施形態では、％Alは、0.06重量％超、0.6重量％超、1.2重量％超、2.2重量％超、3.2重量％超、5.3重量％超、7.8重量％超、さらには10.1重量％超であることが推奨される。前述の特性をさらに強調するためのいくつかの実施形態では、より高い％Al含有量が推奨される。別の実施形態では、％Alは、11.2重量％超、12.2重量％超、14.2重量％超、15.2重量％超、16重量％超、18重量％超、さらに26重量％超であることが推奨される。前述の通り、実施形態によっては％Alは合金の主要な元素になり得る。別の実施形態では、３６重量％超、４２重量％超、さらには５２重量％超であることが推奨される。％Alの総量が確実に過剰ではないことを制御する必要がある実施形態もある。％Alの総量が過剰である場合、耐食性と機械的特性の不都合な妥協が生じる可能性が生じることを発見した。別の実施形態では、％Alは、44重量％未満、18重量％未満、14.8重量％未満、11.9重量％未満、9.8重量％未満、4.1重量％未満、2.8重量％未満、1.2重量％未満、さらには0.8重量％未満であることが推奨される。％Alが存在しないか、望ましくない不純物として存在する実施形態もある。
マグネシウム合金が高いランタン（%La）含有量のメリットを受けるアプリケーションがある。％Laは、合金の強化を容易にするのに役立つ。特に％Yを含む一部の合金の場合も同様であるがゆえに、この結果は驚くべきものである。このため、一般にあまり意味をなさない粒子形態の％Laを含む合金は、ある実施形態において意味をなす。事実、粒子が金属粉末であり、適切に製造された％Laの割合が高いものである場合、同じ組成のバルク合金の場合よりも固溶体で見つけることが可能であることを発見した。これは多くのアプリケーションにとって大きな障害になるが、マグネシウム合金の一部のアプリケーションにとっても非常に有効である。％Laを含むマグネシウム基合金は、粒子の形で製造される。別の実施形態では、室温(23℃かつ1atm)での合金中の％Laの平衡固溶度よりも固溶体中の5重量％以上多くの％Laを含む（例えば、マグネシウム合金の室温、23℃、および1atmの％Laでの最大平衡固溶度が0.01重量％の場合、粒子形態の合金は固溶体で少なくとも0.0105重量％の％Laを持ちます）。もしくは、12重量％以上、26重量％以上、36重量％以上、56重量％以上、116重量％以上、216重量％以上含む（固溶体中の合金元素のより高い値を達成するための粒子形態の合金を適切に製造する方法は、本明細中に記載する）。一部の合金において、定数項で固溶体の％Laを制御する方が適切なアプリケーションもある。別の実施形態では、粒子形態で製造された合金の固溶体中の％Laの含有量は、0.001重量％以上、0.006重量％以上、0.015重量％以上、さらには0.03重量％以上である。％Laがいくつかの機械的特性の改善に貢献する実施形態もある。いくつかの実施形態、特に他の合金元素と適切に組み合わせた場合、％Laは機械的抵抗の向上に貢献する。いくつかの実施形態において、特に他の合金元素と適切に組み合わせた場合、％Laは耐食性の向上に貢献するアプリケーションもある。％Laは他の合金元素について述べた多くの特性に、三次元素として貢献する可能性もある。ある実施形態では、％Laは％Liに好影響を与える。別の実施形態において、％Laは、0.06重量％超、0.6重量％超、1.2重量％超、2.2重量％超、3.2重量％超、5.3重量％超、7.8重量％超、さらに10.1重量％超含む。前述の特性をさらに強調するための異なる実施形態では、さらに高い％La含有量が推奨される。別の実施形態において、％Laは、11.2重量％超、12.2重量％超、さらに13.2重量％超含む。％Laの総量が確実に過剰ではないことを制御する必要がある実施形態もある。％Laの総量が過剰である場合、耐食性と機械的特性の不都合な妥協が生じる可能性が生じることを発見した。別の実施形態では、％Laが11.9重量％未満、9.8重量％未満、8.8重量％未満、6.9重量％未満、5.8重量％未満、4.1重量％未満、2.8重量％未満、1.2重量％未満、さらには0.8重量％未満であることが推奨される。また、％Laが存在しないか、望ましくない不純物として存在する実施形態もある。
マグネシウム合金が高いスカンジウム（%Sc）含有量のメリットを受けるアプリケーションがある。%Scは、合金の強化を容易にするのに役立つ。特に％Yを含む一部の合金の場合も同様であるがゆえに、この結果は驚くべきものである。このため、一般にあまり意味をなさない粒子形態の%Scを含む合金は、ある実施形態において意味をなす。事実、粒子が金属粉末であり、適切に製造された%Scの割合が高いものである場合、同じ組成のバルク合金の場合よりも固溶体で見つけることが可能であることを発見した。これは多くのアプリケーションにとって大きな障害になるが、マグネシウム合金の一部のアプリケーションにとっても非常に有効である。%Scを含むマグネシウム基合金は、粒子の形で製造される。別の実施形態では、室温、23℃かつ1atm、での合金中の%Scの平衡固溶度よりも固溶体中の5重量％以上多くの%Scを含むもしくは、12重量％以上、26重量％以上、56重量％以上、116重量％以上、216重量％以上含む。一部の合金において、定数項で固溶体の%Scを制御する方が適切なアプリケーションもある。別の実施形態では、粒子形態で製造された合金の固溶体中の%Scの含有量は、12.2重量％以上、12.6重量％以上、14.4重量％以上、さらには17.5重量％以上である。%Scがいくつかの機械的特性の改善に貢献する実施形態もある。%Scは機械的抵抗の向上に貢献する実施形態もある。いくつかの実施形態において、特に他の合金元素と適切に組み合わせた場合、%Scは耐クリープ性の向上に貢献する。いくつかの実施形態において、特に他の合金元素と適切に組み合わせた場合、%Scは耐食性の向上に貢献するアプリケーションもある。%Scは他の合金元素について述べた多くの特性に、三次元素として貢献する可能性もある。ある実施形態では、％Scは％Liに好影響を与える。別の実施形態において、%Scは、0.06重量％超、0.6重量％超、1.2重量％超、2.2重量％超、3.2重量％超、5.3重量％超、7.8重量％超、さらに10.1重量％超含む。前述の特性をさらに強調するための異なる実施形態では、さらに高い%Sc含有量が推奨される。別の実施形態において、%Scは、11.2重量％超、12.2重量％超、13.2重量％超、15.2重量％超、さらに17.2重量％超含む。%Scの総量が確実に過剰ではないことを制御する必要がある実施形態もある。%Scの総量が過剰である場合、耐食性と機械的特性の不都合な妥協が生じる可能性が生じることを発見した。非常に考慮に値する機械的特性に達する可能性がある場合の％Scの使用は、他の多くの高コスト合金元素の一例となる（実施形態によっては、これは以下の例に従って高コストとみなされる：>23$/Kg、>102$/Kg、>252$/Kg、>520$/Kg、さらに>1020$/Kg）。しかし、このコストは、求められるアプリケーションに必要な量を使用するために経済的な観点から、考慮する必要がある。別の実施形態では、％Scが14.8重量％未満、11.9重量％未満、9.8重量％未満、8.8重量％未満、6.9重量％未満、5.8重量％未満、4.1重量％未満、2.8重量％未満、1.2重量％未満、さらには0.8重量％未満であることが推奨される。また、％Scが存在しないか、望ましくない不純物として存在する実施形態もある。
マグネシウム合金が高いランタンおよびスカンジウム（%La+%Sc）含有量のメリットを受けるアプリケーションがある。%La+%Scは、合金の強化を容易にするのに役立つ。特に％Yを含む一部の合金の場合も同様であるがゆえに、この結果は驚くべきものである。このため、一般にあまり意味をなさない粒子形態の%La+%Scを含む合金は、ある実施形態において意味をなす。事実、粒子が金属粉末であり、適切に製造された%La+%Scの割合が高いものである場合、同じ組成のバルク合金の場合よりも固溶体で見つけることが可能であることを発見した。％La+％Scは、いくつかの機械的特性の改善に貢献する。ある実施形態では、特に他の合金に含まれる元素と適切に組成された場合、％La+％Scは耐クリープ性の向上に貢献する。ある実施形態では、特に他の合金に含まれる元素と適切に組成された場合、％La+％Scは耐食性の向上に貢献する。%La+%Scは他の合金元素について述べた多くの特性に、三次元素として貢献する可能性もある。ある実施形態では、%La+%Scは％Liに好影響を与える。別の実施形態において、%La+%Scは、0.06重量％超、0.6重量％超、1.2重量％超、2.2重量％超、3.2重量％超、5.3重量％超、7.8重量％超、さらに10.1重量％超含む。前述の特性をさらに強調するための異なる実施形態では、さらに高い%La+%Sc含有量が推奨される。別の実施形態において、%La+%Scは、11.2重量％超、16.2重量％超、21.2重量％超、25.2重量％超、さらに31.2重量％超含む。%La+%Scの総量が確実に過剰ではないことを制御する必要がある実施形態もある。%La+%Scの総量が過剰である場合、耐食性と機械的特性の不都合な妥協が生じる可能性が生じることを発見した。別の実施形態では、%La+%Scが28.8重量％未満、18.9重量％未満、9.8重量％未満、8.8重量％未満、6.9重量％未満、5.8重量％未満、4.1重量％未満、2.8重量％未満、1.2重量％未満、さらには0.8重量％未満であることが推奨される。また、%La+%Scが存在しないか、望ましくない不純物として存在する実施形態もある。
マグネシウム合金が高いカルシウム（%Ca）含有量のメリットを受けるアプリケーションがある。ある実施形態では、%Caは機械的特性の向上に貢献する。ある実施形態では、特に他の合金に含まれる元素と適切に組成された場合、%Caは耐クリープ性の向上に貢献する。ある実施形態では、特に他の合金に含まれる元素と適切に組成された場合、%Caは耐食性の向上に貢献する。%Caは他の合金元素について述べた多くの特性に、三次元素として貢献する可能性もある。ある実施形態では、%Caは％Liに好影響を与える。別の実施形態において、%Caは、0.06重量％超、0.1重量％超、0.6重量％超、1.2重量％超、2.2重量％超、3.2重量％超、5.3重量％超、7.8重量％超、さらに10.1重量％超含む。前述の特性をさらに強調するための異なる実施形態では、さらに高い%Ca含有量が推奨される。別の実施形態において、%Caは、11.2重量％超、12.2重量％超、さらに13.2重量％超含む。%Caの総量が確実に過剰ではないことを制御する必要がある実施形態もある。%Caの総量が過剰である場合、耐食性と機械的特性の不都合な妥協が生じる可能性が生じることを発見した。別の実施形態では、%Caが11.9重量％未満、9.8重量％未満、8.8重量％未満、6.9重量％未満、5.8重量％未満、4.1重量％未満、2.8重量％未満、1.2重量％未満、さらには0.8重量％未満であることが推奨される。いくつかの実施形態では、％Ｃａ、％Ｚｒ、％Ａｌまたは％Ｚｎのうちの少なくとも１つの合金中の存在が機械的特性の向上のため推奨されることを発見した。％Liが56.6％重量未満ある場合、別の実施形態において、%Caの存在が、0.01重量％超、0.2重量％超、さらに0.9重量％超であることが推奨される。％Liが30.6重量％未満である場合、%Caの存在が、100重量ppm超、0.16重量％超、さらに0.8重量％超であることが推奨される。また、%Caが存在しないか、望ましくない不純物として存在する実施形態もある。
マグネシウム合金が高いベリリウム（%Be）含有量のメリットを受けるアプリケーションがある。%Beは、合金の強化を容易にするのに役立つ。特に％Yを含む一部の合金の場合も同様であるがゆえに、この結果は驚くべきものである。このため、一般にあまり意味をなさない粒子形態の%Beを含む合金は、ある実施形態において意味をなす。事実、粒子が金属粉末であり、適切に製造された%Beの割合が高いものである場合、同じ組成のバルク合金の場合よりも固溶体で見つけることが可能であることを発見した。これは多くのアプリケーションにとって大きな障害になるが、マグネシウム合金の一部のアプリケーションにとっても非常に有効である。%Beを含むマグネシウム基合金は、粒子の形で製造される。別の実施形態では、室温、23℃かつ1atm、での合金中の%Beの平衡固溶度よりも固溶体中の5重量％以上多くの%Beを含むもしくは、12重量％以上、26重量％以上、56重量％以上、116重量％以上、216重量％以上含む。一部の合金において、定数項で固溶体の%Beを制御する方が適切なアプリケーションもある。%Beがいくつかの機械的特性の改善に貢献する実施形態もある。いくつかの実施形態、特に他の合金元素と適切に組み合わせた場合、%Scは耐クリープ性の向上に貢献する。いくつかの実施形態において、特に他の合金元素と適切に組み合わせた場合、%Beは耐食性の向上に貢献するアプリケーションもある。%Beは他の合金元素について述べた多くの特性に、三次元素として貢献する可能性もある。ある実施形態では、%Beは％Liに好影響を与える。別の実施形態において、%Beは、0.06重量％超、0.6重量％超、1.2重量％超、2.2重量％超、3.2重量％超、5.3重量％超、7.8重量％超、さらに10.1重量％超含む。前述の特性をさらに強調するための異なる実施形態では、さらに高い%Be含有量が推奨される。別の実施形態において、%Beは、11.2重量％超、12.2重量％超、さらに13.2重量％超含む。%Beの総量が確実に過剰ではないことを制御する必要がある実施形態もある。%Beの総量が過剰である場合、耐食性と機械的特性の不都合な妥協が生じる可能性が生じることを発見した。別の実施形態では、%Beが11.9重量％未満、9.8重量％未満、8.8重量％未満、6.9重量％未満、5.8重量％未満、4.1重量％未満、2.8重量％未満、1.2重量％未満、さらには0.8重量％未満であることが推奨される。また、%Beが存在しないか、望ましくない不純物として存在する実施形態もある。
マグネシウム合金が高いイットリウム（%Y）含有量のメリットを受けるアプリケーションがある。%Yがいくつかの機械的特性の改善に貢献する実施形態もある。特に他の合金元素と適切に組み合わせた場合、%Yは耐食性の向上に貢献するアプリケーションもある。%Yは他の合金元素について述べた多くの特性に、三次元素として貢献する可能性もある。ある実施形態では、%Yは％Liに好影響を与える。別の実施形態において、%Yは、0.06重量％超、0.6重量％超、1.2重量％超、2.2重量％超、3.2重量％超、5.3重量％超、7.8重量％超、さらに10.1重量％超含む。前述の特性をさらに強調するための異なる実施形態では、さらに高い%Y含有量が推奨される。別の実施形態において、%Yは、11.2重量％超、16.2重量％超、21.2重量％超、さらに25.2重量％超含む。%Yの総量が確実に過剰ではないことを制御する必要がある実施形態もある。%Yの総量が過剰である場合、耐食性と機械的特性の不都合な妥協が生じる可能性が生じることを発見した。別の実施形態では、%Yが28.8重量％未満、18.8重量％未満、14.9重量％未満、9.8重量％未満、8.8重量％未満、6.9重量％未満、5.8重量％未満、4.1重量％未満、2.8重量％未満、1.2重量％未満、さらには0.8重量％未満であることが推奨される。％Yを含む粒子状のマグネシウム合金を製造する場合、粒子が金属粉末であり、適切に製造された場合、高い割合の％Yを同じ組成のバルク合金の場合よりも固溶体で見つけることが可能であることを発見した。これは多くのアプリケーションにとって大きな障害になるが、マグネシウム合金の一部のアプリケーションにとっても非常に有効である。%Yを含むマグネシウム基合金は、粒子の形で製造される。別の実施形態では、室温、23℃かつ1atm、での合金中の%Yの平衡固溶度よりも固溶体中の5重量％以上多くの%Yを含むもしくは、12重量％以上、26重量％以上、56重量％以上、116重量％以上、216重量％以上含む。一部の合金において、定数項で固溶体の%Yを制御する方が適切なアプリケーションもある。別の実施形態では、粒子形態で製造された合金の固溶体中の%Yの含有量は、1.8重量％以上、2.1重量％以上、2.6重量％以上、3.2重量％以上4.6重量％以上、6.1重量％以上、さらには8.1重量％以上である。また、%Yが存在しないか、望ましくない不純物として存在する実施形態もある。
マグネシウム合金が高いランタン、カルシウム、ベリリウム、イットリウム、スカンジウム（%Y+%Ca+%Be+%La+%Sc）含有量のメリットを受けるアプリケーションがある。%Y+%Ca+%Be+%La+%Scは、合金の強化を容易にするのに役立つ。ある実施形態では、%Y+%Ca+%Be+%La+%Scは機械的特性の向上に貢献する。ある実施形態では、特に他の合金に含まれる元素と適切に組成された場合、%Y+%Ca+%Be+%La+%Scは耐クリープ性の向上に貢献する。ある実施形態では、特に他の合金に含まれる元素と適切に組成された場合、%Y+%Ca+%Be+%La+%Scは耐食性の向上に貢献する。%Y+%Ca+%Be+%La+%Scは他の合金元素について述べた多くの特性に、三次元素として貢献する可能性もある。ある実施形態では、%Y+%Ca+%Be+%La+%Scの総量が％Liに好影響を与える。別の実施形態において、%Y+%Ca+%Be+%La+%Scは、0.06重量％超、0.6重量％超、1.2重量％超、2.2重量％超、3.2重量％超、5.3重量％超、7.8重量％超、さらに10.1重量％超含む。前述の特性をさらに強調するための異なる実施形態では、さらに高い%Y+%Ca+%Be+%La+%Sc含有量が推奨される。別の実施形態において、%Y+%Ca+%Be+%La+%Scは、11.2重量％超、16.2重量％超、21.2重量％超、25.2重量％超、さらに31.2重量％超含む。%Y+%Ca+%Be+%La+%Scの総量が確実に過剰ではないことを制御する必要がある実施形態もある。%Y+%Ca+%Be+%La+%Scの総量が過剰である場合、耐食性と機械的特性の不都合な妥協が生じる可能性が生じることを発見した。別の実施形態では、%Y+%Ca+%Be+%La+%Scが28.8重量％未満、18.9重量％未満、9.8重量％未満、8.8重量％未満、6.9重量％未満、5.8重量％未満、4.1重量％未満、2.8重量％未満、1.2重量％未満、さらには0.8重量％未満であることが推奨される。また、%Y+%Ca+%Be+%La+%Scが存在しないか、望ましくない不純物として存在する実施形態もある。
マグネシウム合金が高いイッテルビウム（%Yb）含有量のメリットを受けるアプリケーションがある。%Ybは、合金の強化を容易にするのに役立つ。特に％Yを含む一部の合金の場合も同様であるがゆえに、この結果は驚くべきものである。事実、粒子が金属粉末であり、適切に製造された%Ybの割合が高いものである場合、%Ybにおける場合でも適応可能な%Sc場合で示した通り、より多くの固溶体で見つけることが可能であることを発見した。一部の合金において、定数項で固溶体の%Ybを制御する方が適切なアプリケーションもある。別の実施形態では、粒子形態で製造された合金の固溶体中の%Ybの含有量は、0.01重量％以上、0.1重量％以上、0.4重量％以上、1.1重量％以上、1.6重量％以上、2.1重量％以上、さらには3.1重量％以上である。%Ybがいくつかの機械的特性の改善に貢献する実施形態もある。%Ybは機械的抵抗の向上に貢献する実施形態もある。いくつかの実施形態において、特に他の合金元素と適切に組み合わせた場合、%Ybは耐クリープ性の向上に貢献する。いくつかの実施形態において、特に他の合金元素と適切に組み合わせた場合、%Ybは耐食性の向上に貢献するアプリケーションもある。%Ybは他の合金元素について述べた多くの特性に、三次元素として貢献する可能性もある。ある実施形態では、%Ybは％Liに好影響を与える。上記で開示された％Beの重量パーセントは、％Yb含有量にも適用できる。また、また、%Ybが存在しないか、望ましくない不純物として存在する実施形態もある。
マグネシウム合金が高いジスプロシウム（%Dy）含有量のメリットを受けるアプリケーションがある。%Dyは、合金の強化を容易にするのに役立つ。特に％Yを含む一部の合金の場合も同様であるがゆえに、この結果は驚くべきものである。事実、粒子が金属粉末であり、適切に製造された%Dyの割合が高いものである場合、%Dyにおける場合でも適応可能な%La場合で示した通り、より多くの固溶体で見つけることが可能であることを発見した。一部の合金において、定数項で固溶体の%Dyを制御する方が適切なアプリケーションもある。別の実施形態では、粒子形態で製造された合金の固溶体中の%Dyの含有量は、5.6重量％以上、6.6重量％以上、8.6重量％以上、12.6重量％以上、16重量％以上、さらには22重量％以上である。%Dyがいくつかの機械的特性の改善に貢献する実施形態もある。%Dyは機械的抵抗の向上に貢献する実施形態もある。いくつかの実施形態において、特に他の合金元素と適切に組み合わせた場合、%Dyは耐クリープ性の向上に貢献する。いくつかの実施形態において、%Dyは耐食性の向上に貢献する場合もある。%Dyは他の合金元素について述べた多くの特性に、三次元素として貢献する可能性もある。ある実施形態では、%Dyは％Liに好影響を与える。上記で開示された%Laの重量パーセントは、%Dy含有量にも適用できる。また、また、%Dyが存在しないか、望ましくない不純物として存在する実施形態もある。
マグネシウム合金が高いトリウム（%Th）含有量のメリットを受けるアプリケーションがある。%Thは、合金の強化を容易にするのに役立つ。特に％Yを含む一部の合金の場合も同様であるがゆえに、この結果は驚くべきものである。事実、粒子が金属粉末であり、適切に製造された%Thの割合が高いものである場合、%Thにおける場合でも適応可能な%La場合で示した通り、より多くの固溶体で見つけることが可能であることを発見した。一部の合金において、定数項で固溶体の%Thを制御する方が適切なアプリケーションもある。%Thがいくつかの機械的特性の改善に貢献する実施形態もある。%Thは機械的抵抗の向上に貢献する実施形態もある。いくつかの実施形態において、特に他の合金元素と適切に組み合わせた場合、%Thは耐クリープ性の向上に貢献する。いくつかの実施形態において、%Thは耐食性の向上に貢献する場合もある。%Thは他の合金元素について述べた多くの特性に、三次元素として貢献する可能性もある。ある実施形態では、%Thは％Liに好影響を与える。上記で開示された%Laの重量パーセントは、%Th含有量にも適用できる。また、また、%Thが存在しないか、望ましくない不純物として存在する実施形態もある。
マグネシウム合金が高いイッテルビウム、ジスプロシウムおよびトリウム（%Yb+%Dy+%Th）の合計含有量のメリットを受けるアプリケーションがある。%Yb+%Dy+%Thは、合金の強化を容易にするのに役立つ。特に％Yを含む一部の合金の場合も同様であるがゆえに、この結果は驚くべきものである。このため、一般にあまり意味をなさない粒子形態の%Yb+%Dy+%Thを含む合金は、ある実施形態において意味をなす。ある実施形態では、%Yb+%Dy+%Thは機械的特性の向上に貢献する。ある実施形態では、特に他の合金に含まれる元素と適切に組成された場合、%Yb+%Dy+%Thは耐クリープ性の向上に貢献する。ある実施形態では、特に他の合金に含まれる元素と適切に組成された場合、%Yb+%Dy+%Thは耐食性の向上に貢献する。%Yb+%Dy+%Thは他の合金元素について述べた多くの特性に、三次元素として貢献する可能性もある。ある実施形態では、%Yb+%Dy+%Thの総量が％Liに好影響を与える。別の実施形態において、%Yb+%Dy+%Thは、0.06重量％超、0.6重量％超、1.2重量％超、2.2重量％超、3.2重量％超、5.3重量％超、7.8重量％超、さらに10.1重量％超含む。前述の特性をさらに強調するための異なる実施形態では、さらに高い%Yb+%Dy+%Th含有量が推奨される。別の実施形態において、%Yb+%Dy+%Thは、11.2重量％超、16.2重量％超、21.2重量％超、25.2重量％超、さらに31.2重量％超含む。%Yb+%Dy+%Thの総量が確実に過剰ではないことを制御する必要がある実施形態もある。%Yb+%Dy+%Thの総量が過剰である場合、耐食性と機械的特性の不都合な妥協が生じる可能性が生じることを発見した。別の実施形態では、%Yb+%Dy+%Thが28.8重量％未満、18.9重量％未満、9.8重量％未満、8.8重量％未満、6.9重量％未満、5.8重量％未満、4.1重量％未満、2.8重量％未満、1.2重量％未満、さらには0.8重量％未満であることが推奨される。また、%Yb+%Dy+%Thが存在しないか、望ましくない不純物として存在する実施形態もある。
マグネシウム合金が高いイッテルビウム、ベリリウム、ジスプロシウムおよびトリウム（%Yb+%Be+%Dy+%Th）の合計含有量のメリットを受けるアプリケーションがある。%Yb+%Be+%Dy+%Thは、合金の強化を容易にするのに役立つ。特に％Yを含む一部の合金の場合も同様であるがゆえに、この結果は驚くべきものである。このため、一般にあまり意味をなさない粒子形態の%Yb+%Be+%Dy+%Thを含む合金は、ある実施形態において意味をなす。ある実施形態では、%Yb+%Be+%Dy+%Thは機械的特性の向上に貢献する。ある実施形態では、特に他の合金に含まれる元素と適切に組成された場合、%Yb+%Be+%Dy+%Thは耐クリープ性の向上に貢献する。ある実施形態では、特に他の合金に含まれる元素と適切に組成された場合、%Yb+%Be+%Dy+%Thは耐食性の向上に貢献する。%Yb+%Be+%Dy+%Thは他の合金元素について述べた多くの特性に、三次元素として貢献する可能性もある。ある実施形態では、%Yb+%Be+%Dy+%Thの総量が％Liに好影響を与える。別の実施形態において、%Yb+%Be+%Dy+%Thは、0.06重量％超、0.6重量％超、1.2重量％超、2.2重量％超、3.2重量％超、5.3重量％超、7.8重量％超、さらに10.1重量％超含む。前述の特性をさらに強調するための異なる実施形態では、さらに高い%Yb+%Be+%Dy+%Th含有量が推奨される。別の実施形態において、%Yb+%Be+%Dy+%Thは、11.2重量％超、16.2重量％超、21.2重量％超、25.2重量％超、さらに31.2重量％超含む。%Yb+%Be+%Dy+%Thの総量が確実に過剰ではないことを制御する必要がある実施形態もある。%Yb+%Be+%Dy+%Thの総量が過剰である場合、耐食性と機械的特性の不都合な妥協が生じる可能性が生じることを発見した。別の実施形態では、%Yb+%Be+%Dy+%Thが28.8重量％未満、18.9重量％未満、9.8重量％未満、8.8重量％未満、6.9重量％未満、5.8重量％未満、4.1重量％未満、2.8重量％未満、1.2重量％未満、さらには0.8重量％未満であることが推奨される。また、%Yb+%Be+%Dy+%Thが存在しないか、望ましくない不純物として存在する実施形態もある。
マグネシウム合金が高いイッテルビウム、ベリリウム、ジスプロシウム、カルシウム、イットリウム、ランタン、スカンジウムおよびトリウム（%Yb+%Be+%Dy+%Th+%Ca+%Y+%La+%Sc）の合計含有量のメリットを受けるアプリケーションがある。%Yb+%Be+%Dy+%Th+%Ca+%Y+%La+%Scは、合金の強化を容易にするのに役立つ。ある実施形態では、%Yb+%Be+%Dy+%Th+%Ca+%Y+%La+%Scは機械的特性の向上に貢献する。ある実施形態では、特に他の合金に含まれる元素と適切に組成された場合、%Yb+%Be+%Dy+%Th+%Ca+%Y+%La+%Scは耐クリープ性の向上に貢献する。ある実施形態では、特に他の合金に含まれる元素と適切に組成された場合、%Yb+%Be+%Dy+%Th+%Ca+%Y+%La+%Scは耐食性の向上に貢献する。%Yb+%Be+%Dy+%Th+%Ca+%Y+%La+%Scは他の合金元素について述べた多くの特性に、三次元素として貢献する可能性もある。ある実施形態では、%Yb+%Be+%Dy+%Th+%Ca+%Y+%La+%Scの総量が％Liに好影響を与える。別の実施形態において、%Yb+%Be+%Dy+%Th+%Ca+%Y+%La+%Scは、0.06重量％超、0.6重量％超、1.2重量％超、2.2重量％超、3.2重量％超、5.3重量％超、7.8重量％超、さらに10.1重量％超含む。前述の特性をさらに強調するための異なる実施形態では、さらに高い%Yb+%Be+%Dy+%Th+%Ca+%Y+%La+%Sc含有量が推奨される。別の実施形態において、%Yb+%Be+%Dy+%Th+%Ca+%Y+%La+%Scは、11.2重量％超、16.2重量％超、21.2重量％超、25.2重量％超、さらに31.2重量％超含む。%Yb+%Be+%Dy+%Th+%Ca+%Y+%La+%Scの総量が確実に過剰ではないことを制御する必要がある実施形態もある。%Yb+%Be+%Dy+%Th+%Ca+%Y+%La+%Scの総量が過剰である場合、耐食性と機械的特性の不都合な妥協が生じる可能性が生じることを発見した。別の実施形態では、%Yb+%Be+%Dy+%Th+%Ca+%Y+%La+%Scが28.8重量％未満、18.9重量％未満、9.8重量％未満、8.8重量％未満、6.9重量％未満、5.8重量％未満、4.1重量％未満、2.8重量％未満、1.2重量％未満、さらには0.8重量％未満であることが推奨される。また、%Yb+%Be+%Dy+%Th+%Ca+%Y+%La+%Scが存在しないか、望ましくない不純物として存在する実施形態もある。
マグネシウム合金が高いガドリニウム（%Gd）含有量のメリットを受けるアプリケーションがある。%Gdは、合金の強化を容易にするのに役立つ。特に％Yを含む一部の合金の場合も同様であるがゆえに、この結果は驚くべきものである。事実、粒子が金属粉末であり、適切に製造された%Gdの割合が高いものである場合、%Gdにおける場合でも適応可能な%La場合で示した通り、より多くの固溶体で見つけることが可能であることを発見した。一部の合金において、定数項で固溶体の%Gdを制御する方が適切なアプリケーションもある。別の実施形態では、粒子形態で製造された合金の固溶体中の%Gdの含有量は、0.01重量％以上、0.05重量％以上、0.1重量％以上、1.1重量％以上、3.1重量％以上、5.1重量％以上、10.5重量％以上、さらには14重量％以上である。%Gdがいくつかの機械的特性の改善に貢献する実施形態もある。%Gdは機械的抵抗の向上に貢献する実施形態もある。いくつかの実施形態において、特に他の合金元素と適切に組み合わせた場合、%Gdは耐クリープ性の向上に貢献する。いくつかの実施形態において、特に他の合金元素と適切に組み合わせた場合、%Gdは耐食性の向上に貢献するアプリケーションもある。%Gdは他の合金元素について述べた多くの特性に、三次元素として貢献する可能性もある。ある実施形態では、%Gdは％Liに好影響を与える。上記で開示された％Scの重量パーセントは、%Gd含有量にも適用できる。また、%Gdが存在しないか、望ましくない不純物として存在する実施形態もある。
マグネシウム合金が高いネオジム（%Nd）含有量のメリットを受けるアプリケーションがある。%Ndは、合金の強化を容易にするのに役立つ。特に％Yを含む一部の合金の場合も同様であるがゆえに、この結果は驚くべきものである。事実、粒子が金属粉末であり、適切に製造された%Ndの割合が高いものである場合、%Ndにおける場合でも適応可能な%La場合で示した通り、より多くの固溶体で見つけることが可能であることを発見した。一部の合金において、定数項で固溶体の%Ndを制御する方が適切なアプリケーションもある。別の実施形態では、粒子形態で製造された合金の固溶体中の%Ndの含有量は、0.001重量％以上、0.01重量％以上、0.055重量％以上、0.12重量％以上、0.22重量％以上、0.6重量％以上、1.1重量％以上、さらには2.1重量％以上である。%Ndがいくつかの機械的特性の改善に貢献する実施形態もある。%Ndは機械的抵抗の向上に貢献する実施形態もある。いくつかの実施形態において、特に他の合金元素と適切に組み合わせた場合、%Ndは耐クリープ性の向上に貢献する。いくつかの実施形態において、特に他の合金元素と適切に組み合わせた場合、%Ndは耐食性の向上に貢献するアプリケーションもある。%Ndは他の合金元素について述べた多くの特性に、三次元素として貢献する可能性もある。ある実施形態では、%Ndは％Liに好影響を与える。上記で開示された％Scの重量パーセントは、%Nd含有量にも適用できる。また、%Ndが存在しないか、望ましくない不純物として存在する実施形態もある。
マグネシウム合金が高いサマリウム（%Sm）含有量のメリットを受けるアプリケーションがある。%Smは、合金の強化を容易にするのに役立つ。特に％Yを含む一部の合金の場合も同様であるがゆえに、この結果は驚くべきものである。事実、粒子が金属粉末であり、適切に製造された%Smの割合が高いものである場合、%Smにおける場合でも適応可能な%La場合で示した通り、より多くの固溶体で見つけることが可能であることを発見した。一部の合金において、定数項で固溶体の%Smを制御する方が適切なアプリケーションもある。別の実施形態では、粒子形態で製造された合金の固溶体中の%Smの含有量は、0.001重量％以上、0.01重量％以上、0.055重量％以上、0.12重量％以上、0.22重量％以上、0.6重量％以上、1.1重量％以上、さらには2.1重量％以上である。%Smがいくつかの機械的特性の改善に貢献する実施形態もある。%Smは機械的抵抗の向上に貢献する実施形態もある。いくつかの実施形態において、特に他の合金元素と適切に組み合わせた場合、%Smは耐クリープ性の向上に貢献する。いくつかの実施形態において、特に他の合金元素と適切に組み合わせた場合、%Smは耐食性の向上に貢献するアプリケーションもある。%Smは他の合金元素について述べた多くの特性に、三次元素として貢献する可能性もある。ある実施形態では、%Smは％Liに好影響を与える。上記で開示された％Laの重量パーセントは、%Sm含有量にも適用できる。また、%Smが存在しないか、望ましくない不純物として存在する実施形態もある。
マグネシウム合金が高いプラセオジム（%Pr）含有量のメリットを受けるアプリケーションがある。%Prは、合金の強化を容易にするのに役立つ。特に％Yを含む一部の合金の場合も同様であるがゆえに、この結果は驚くべきものである。事実、粒子が金属粉末であり、適切に製造された%Prの割合が高いものである場合、%Prにおける場合でも適応可能な%La場合で示した通り、より多くの固溶体で見つけることが可能であることを発見した。一部の合金において、定数項で固溶体の%Prを制御する方が適切なアプリケーションもある。別の実施形態では、粒子形態で製造された合金の固溶体中の%Prの含有量は、0.001重量％以上、0.005重量％以上、0.01重量％以上、0.055重量％以上、0.12重量％以上、0.22重量％以上、0.42重量％以上、さらには0.6重量％以上である。%Prがいくつかの機械的特性の改善に貢献する実施形態もある。%Prは機械的抵抗の向上に貢献する実施形態もある。いくつかの実施形態において、特に他の合金元素と適切に組み合わせた場合、%Prは耐クリープ性の向上に貢献する。いくつかの実施形態において、特に他の合金元素と適切に組み合わせた場合、%Prは耐食性の向上に貢献するアプリケーションもある。%Prは他の合金元素について述べた多くの特性に、三次元素として貢献する可能性もある。ある実施形態では、%Prは％Liに好影響を与える。上記で開示された％Laの重量パーセントは、%Pr含有量にも適用できる。また、%Prが存在しないか、望ましくない不純物として存在する実施形態もある。
マグネシウム合金が高いホルミウム（%Ho）含有量のメリットを受けるアプリケーションがある。%Hoは、合金の強化を容易にするのに役立つ。特に％Yを含む一部の合金の場合も同様であるがゆえに、この結果は驚くべきものである。事実、粒子が金属粉末であり、適切に製造された%Hoの割合が高いものである場合、%Hoにおける場合でも適応可能な%La場合で示した通り、より多くの固溶体で見つけることが可能であることを発見した。一部の合金において、定数項で固溶体の%Hoを制御する方が適切なアプリケーションもある。別の実施形態では、粒子形態で製造された合金の固溶体中の%Hoの含有量は、10.6重量％以上、12.2重量％以上、14重量％以上、16重量％以上、18重量％以上、20.5重量％以上、21.1重量％以上、さらには22.1重量％以上である。%Hoがいくつかの機械的特性の改善に貢献する実施形態もある。%Hoは機械的抵抗の向上に貢献する実施形態もある。いくつかの実施形態において、特に他の合金元素と適切に組み合わせた場合、%Hoは耐クリープ性の向上に貢献する。いくつかの実施形態において、特に他の合金元素と適切に組み合わせた場合、%Hoは耐食性の向上に貢献するアプリケーションもある。%Hoは他の合金元素について述べた多くの特性に、三次元素として貢献する可能性もある。ある実施形態では、%Hoは％Liに好影響を与える。上記で開示された％Laの重量パーセントは、%Ho含有量にも適用できる。また、%Hoが存在しないか、望ましくない不純物として存在する実施形態もある。
マグネシウム合金が高いテルビウム（%Tb）含有量のメリットを受けるアプリケーションがある。%Tbは、合金の強化を容易にするのに役立つ。特に％Yを含む一部の合金の場合も同様であるがゆえに、この結果は驚くべきものである。事実、粒子が金属粉末であり、適切に製造された%Tbの割合が高いものである場合、%Tbにおける場合でも適応可能な%La場合で示した通り、より多くの固溶体で見つけることが可能であることを発見した。一部の合金において、定数項で固溶体の%Tbを制御する方が適切なアプリケーションもある。別の実施形態では、粒子形態で製造された合金の固溶体中の%Tbの含有量は、2.1重量％以上、2.6重量％以上、3.2重量％以上、5.2重量％以上、8.2重量％以上、10.6重量％以上、11.1重量％以上、さらには13.1重量％以上である。%Tbがいくつかの機械的特性の改善に貢献する実施形態もある。%Tbは機械的抵抗の向上に貢献する実施形態もある。いくつかの実施形態において、特に他の合金元素と適切に組み合わせた場合、%Tbは耐クリープ性の向上に貢献する。いくつかの実施形態において、特に他の合金元素と適切に組み合わせた場合、%Tbは耐食性の向上に貢献するアプリケーションもある。%Tbは他の合金元素について述べた多くの特性に、三次元素として貢献する可能性もある。ある実施形態では、%Tbは％Liに好影響を与える。上記で開示された％Laの重量パーセントは、%Tb含有量にも適用できる。また、%Tbが存在しないか、望ましくない不純物として存在する実施形態もある。
マグネシウム合金が高いツリウム（%Tm）含有量のメリットを受けるアプリケーションがある。%Tmは、合金の強化を容易にするのに役立つ。特に％Yを含む一部の合金の場合も同様であるがゆえに、この結果は驚くべきものである。事実、粒子が金属粉末であり、適切に製造された%Tmの割合が高いものである場合、%Tmにおける場合でも適応可能な%La場合で示した通り、より多くの固溶体で見つけることが可能であることを発見した。一部の合金において、定数項で固溶体の%Tmを制御する方が適切なアプリケーションもある。別の実施形態では、粒子形態で製造された合金の固溶体中の%Tmの含有量は、10.6重量％以上、12.2重量％以上、14重量％以上、16重量％以上、18重量％以上、20.5重量％以上、21.1重量％以上、さらには22.1重量％以上である。%Tmがいくつかの機械的特性の改善に貢献する実施形態もある。%Tmは機械的抵抗の向上に貢献する実施形態もある。いくつかの実施形態において、特に他の合金元素と適切に組み合わせた場合、%Tmは耐クリープ性の向上に貢献する。いくつかの実施形態において、特に他の合金元素と適切に組み合わせた場合、%Tmは耐食性の向上に貢献するアプリケーションもある。%Tmは他の合金元素について述べた多くの特性に、三次元素として貢献する可能性もある。ある実施形態では、%Tmは％Liに好影響を与える。上記で開示された％Laの重量パーセントは、%Tm含有量にも適用できる。また、%Tmが存在しないか、望ましくない不純物として存在する実施形態もある。
マグネシウム合金が高いエルビウム（%Er）含有量のメリットを受けるアプリケーションがある。%Erは、合金の強化を容易にするのに役立つ。特に％Yを含む一部の合金の場合も同様であるがゆえに、この結果は驚くべきものである。事実、粒子が金属粉末であり、適切に製造された%Erの割合が高いものである場合、%Erにおける場合でも適応可能な%La場合で示した通り、より多くの固溶体で見つけることが可能であることを発見した。一部の合金において、％Erの内容にも応用可能な前述の％Hoで開示されたのと同じレベルで、定数項で固溶体の%Erを制御する方が適切なアプリケーションもある。%Erがいくつかの機械的特性の改善に貢献する実施形態もある。%Erは機械的抵抗の向上に貢献する実施形態もある。いくつかの実施形態において、特に他の合金元素と適切に組み合わせた場合、%Erは耐クリープ性の向上に貢献する。いくつかの実施形態において、特に他の合金元素と適切に組み合わせた場合、%Erは耐食性の向上に貢献するアプリケーションもある。%Erは他の合金元素について述べた多くの特性に、三次元素として貢献する可能性もある。ある実施形態では、%Erは％Liに好影響を与える。上記で開示された％Laの重量パーセントは、%Er含有量にも適用できる。また、%Erが存在しないか、望ましくない不純物として存在する実施形態もある。
マグネシウム合金が高いルテチウム（%Lu）含有量のメリットを受けるアプリケーションがある。%Luは、合金の強化を容易にするのに役立つ。特に％Yを含む一部の合金の場合も同様であるがゆえに、この結果は驚くべきものである。事実、粒子が金属粉末であり、適切に製造された%Luの割合が高いものである場合、%Luにおける場合でも適応可能な%La場合で示した通り、より多くの固溶体で見つけることが可能であることを発見した。一部の合金において、%Luの内容にも応用可能な前述の％Hoで開示されたのと同じレベルで、定数項で固溶体の%Luを制御する方が適切なアプリケーションもある。%Luがいくつかの機械的特性の改善に貢献する実施形態もある。%Luは機械的抵抗の向上に貢献する実施形態もある。いくつかの実施形態において、特に他の合金元素と適切に組み合わせた場合、%Luは耐クリープ性の向上に貢献する。いくつかの実施形態において、特に他の合金元素と適切に組み合わせた場合、%Luは耐食性の向上に貢献するアプリケーションもある。%Luは他の合金元素について述べた多くの特性に、三次元素として貢献する可能性もある。ある実施形態では、%Luは％Liに好影響を与える。上記で開示された％Laの重量パーセントは、%Lu含有量にも適用できる。また、%Luが存在しないか、望ましくない不純物として存在する実施形態もある。ある実施形態では、ルテチウム（％Lu）は部分的または完全にユーロピウム（％Eu）に置換することが可能である。また、ある実施形態では、ルテチウム（％Lu）はプロメチウム（％Pr）で部分的または完全に置換可能である。
燃焼下における構造的耐性の最大化とコスト面を考えた場合、特定の合金元素間の関係が重要であるということを発見した。%Caと%Li間の関係を持たせることが重要である実施形態があるということを発見した。また、%Ca、%Al、および%Li間の関係を持たせることが重要である実施形態があるということを発見した。合金製造における別のアプリケーションでは、%Caを1.2重量%超、もしくは2.2重量%超、3.2重量%超、5.3重量%超、もしくは7.8重量%、超含有する。合金製造における別のアプリケーションでは、%Caを11.9重量％未満、9.8重量％未満、8.8重量％未満、さらには6.9重量％未満、含有する。これは%Liを2.3重量%超、もしくは4.2重量%超、5.2重量%超、6.9重量%超、7.8重量%超、10.2重量%超、11.2重量%超、12.2重量%超、14.2重量%超、16重量%超、18重量%超、もしくは26重量%超、含有する場合の別の実施形態においてある。また、別の機械的特性のバランスをとるための実施形態では、%Ca/(%Li+%Al)が0.15超、0.28超、0.56超、0.62超、0.66超、0.76超、さらに1.1超であることが推奨される（上式で％Ca、％Li、％Alは、カルシウム、リチウム、アルミニウムの原子量である）。また、別の実施形態では、%Ca/(%Li+%Al)が1.9未満、1.4未満、0.98未満、0.88未満、0.74未満、さらには0.68未満であることが推奨される。別の実施形態では、%Ca/%Liが0.07超、0.22超、0.52超、0.62超、0.66超、0.76超、さらには1.1超でなくてはならない。また別の実施形態では、%Ca/%Liが1.4未満、0.98未満、0.74未満、0.68未満、0.58未満、さらには0.48未満であることが推奨される。%Ndおよび%Gdの合計がゼロであってはならない（少なくとも1つ存在する必要があり、明らかに、前の段落で説明した一般的な割合が適用される）アプリケーションもあることが発見された。また、％Yが欠如してはならないアプリケーションもあることが発見された（本明細全体を通して適応されるが、前の段落における的確な割合の説明のように、特定の重量または原子パーセンテージが明記されていない場合、より一般的な形式で説明されているものが適用される。また、記載されている合金元素のすべての割合は、最終的には必須ではない。つまり、この実施形態では、％Yが存在する必要があるため、％Yなしで合金を使用することができないが、前述の実施形態では、％Scを含有させることが有効である場合もある。つまり、％Scが有効なアプリケーション向けに最適化された実施形態では％Scを含有するが、本実施形態では％Scが含有されていない実施形態も実現可能である）。%Zrが含有されていなくてはならない実施形態もあることを発見した。％Zrの含有が必要な機械的特性を達成するために有効である場合の実施形態もあり、その際の％Zrの含有量は別の実施形態において、0.06重量%超、0.1重量%超、0.31重量%超、もしくは0.41重量%超である。％Liが11.1重量％超である場合、機械的特性のバランスを取るため、％Zrの合金中の含有が推奨される。
マグネシウム合金中の亜鉛（％Zn）の含有が推奨されるアプリケーションもあるが、他のアプリケーションではむしろ不純物になることもあるということがわかっている。別の実施形態において、%Znの含有量が0.1重量％以上、0.6重量％以上、1.2重量％以上、4.2重量％以上、6.2重量％以上、8.2重量％以上、もしくは11重量％以上であることが推奨される。逆に、％Znの含有が非常に有害であるアプリケーションもある。別の実施形態では、12.8重量％未満、9.6重量％未満、9.4重量％未満、、6.3重量％未満、4.2重量％未満、2.3重量％未満、1.8重量％未満、0.2重量％未満、0.08重量％未満、さらには0.02重量％未満の含有が推奨される。求められる機械的特性を達成するために、別の実施形態では、%Znの含有量が0.04重量%超、0.18重量%超、0.36重量%超、もしくは0.43重量%超であることが推奨される。明らかに、特定のアプリケーションにおける全ての元素に適応できるが、特定の元素の含有量の呼び値が0%であることが求められる場合がある。
特定のアプリケーションにおいて、特に考慮に値するのは、％Ga、％Bi、％Rb、％Cd、％Cs、％Sn、％Pb、％Znまたは％Inを含む合金の使用である。その中でも、これらの低融点促進元素の使用である。この元素は、別の実施形態において、0.8重量%超、2.2重量%超、5.2重量%超、12重量%超、21重量%超、もしくは54重量%超の%Gaの含有とともに使用される。またある実施形態では、合金中の%Gaは32重量ppm超、0.0001重量%超、0.015重量%超、もしくは0.1重量%超である。求められるマグネシウム合金の特性によって、別の実施形態において、%Gaの含有量が30重量％未満、29重量％未満、22重量％未満、16重量％未満、9重量％未満、6.4重量％未満、4.1重量％未満、3.2重量％未満、2.4重量％未満、さらには1.2重量％未満であることが推奨されるアプリケーションもある。任意のアプリケーションにおける実施形態において、%Gaが何らかの理由で有害であるかまたは最適ではない場合もある。このようなアプリケーションの場合、マグネシウム合金には％Gaが含有されていないことが推奨される。一部のアプリケーションでは、％Gaの全体または一部を、％Ga+％Biについてこの明細で記載した量の％Biに置換可能であることがわかっている。一部のアプリケーションでは、全置換、すなわち％Gaの含有がないことが有効である。一部のアプリケーションでは、％Gaまたは％Biを、前述した量で％Cd、％Cs、％Sn、％Pb、％Zn、％Rbまたは％Inに部分的に置き換えることが考慮に値することがわかっている。アプリケーションによっては、上記の元素のどれかが欠如していることが考慮に値する場合もあるが、上記のような場合では%Ga+%Bi+%Cd+%Cs+%Sn+%Pb+%Zn+%Rb+%Inとして考えられる（つまり、この合計は与えられた値と一致していますが、特定の元素は含有せず、含有量の呼び値が0％である場合がある。これは、問題の元素が何らかの理由で有害であるか最適ではない特定のアプリケーションに有効である）。これらの元素は、必ずしも純粋な状態で組成される必要はない。問題の合金の融点が十分に低いことを考えると、これらの元素の合金の使用は経済的である場合が多い。
これらの元素を別個に組成するのではなく、これらを含む合金を直接使用した方が有効であるアプリケーションもある。主にこれらの元素で形成された粒子の使用が考慮に値するアプリケーションもある。このような場合、%Ga+%Bi+%Cd+%Cs+%Sn+%Pb+%Zn+%Rb+%Inの合計が、別の実施形態で、52重量%超、もしくは76重量%超、86重量%超、もしくは98重量%超である。コンポーネント内のこれらの元素の最終的な内容は、使用される体積分率に依存するが、上記の範囲内で可変であるアプリケーションもある。典型的な例は、％Snおよび％Ga合金を使用して低温で液相焼結を行い、他の粒子（通常、多数粒子）を含む可能性のある酸化膜を破壊する可能性が高い場合である。％Snおよび％Gaの含有量は、さまざまな後処理温度で必要な液相の体積含有量、およびこの合金の粒子の体積割合を制御するため、平衡状態図を参考に調整される。特定のアプリケーションでは、％Snまたは％Gaは、リストの他の元素によって部分的または完全に置換可能である（つまり、合金は％Snまたは％Gaを含まないこともあり得る）。これは、％Mgの場合など、このリストに含まれない他の元素の重要な含有の場合においても可能である。また、特定のアプリケーションにおける、求められる合金についての推奨される合金化元素についても可能である。
マンガン（％Mn）は、不純物とみなされるアプリケーションもある一方、マンガンの含有が求められるアプリケーションもあることが発見された。機械的特性の改善のため、%Mnが0.1重量％以上、0.6重量％以上、1.2重量％以上、4.2重量％以上、6.2重量％以上、8.2重量％もしくは11重量％以上であることが推奨される。逆に、％Mnの含有が非常に有害であるアプリケーションもある。機械的特性のバランスを取るための別の実施形態では、12.8重量％未満、9.6重量％未満、9.4重量％未満、6.3重量％未満、4.2重量％未満、2.3重量％未満、1.8重量％未満、0.2重量％未満、0.08重量％未満、さらには0.02重量％未満の含有が推奨される。明らかに、特定のアプリケーションにおける全ての任意的な元素に適応できるが、特定の元素の含有量の呼び値が0%であることが求められる場合がある。
ジルコニウム（%Zr）は、不純物とみなされるアプリケーションもある一方、の含有が求められるアプリケーションもあることが発見された。機械的特性の改善のため、%Zrが0.02重量％以上、0.1重量％以上、0.26重量％以上、0.6重量％以上、1.2重量％以上、4.2重量％以上、もしくは6.2重量％以上であることが推奨される。逆に、%Zrの含有が非常に有害であるアプリケーションもある。機械的特性のバランスを取るための別の実施形態では、7.8重量％未満、6.3重量％未満、4.2重量％未満、1.8重量％未満、0.8重量％未満、0.48重量％未満、0.2重量％未満、0.08重量％未満、さらには0.02重量％未満の含有が推奨される。明らかに、特定のアプリケーションにおける全ての任意的な元素に適応できるが、特定の元素の含有量の呼び値が0%であることが求められる場合がある。
ホウ素（%B）は、不純物とみなされるアプリケーションもある一方、ホウ素の含有が求められるアプリケーションもあることが発見された。また、%Bの含有が％Bの存在が合金の融点と機械的特性に影響を及ぼすことを発見した。これについて、別の実施形態において、%Bの含有量が12重量ｐｐｍ以上、37重量ｐｐｍ超、73重量ｐｐｍ以上、さらには130重量ｐｐｍ以上であることが推奨される。別の実施形態では、%Bが0.002重量％以上、0.01重量％以上、0.1重量％以上、0.26重量％以上、0.3重量％以上、0.6重量％以上、1.2重量％以上、2.2重量％以上、もしくは4.2重量％以上であることが推奨される。逆に、%Bの含有が非常に有害であるアプリケーションもある。機械的特性のバランスを取るための別の実施形態では、3.8重量％未満、2.8重量％未満、1.8重量％未満、0.8重量％未満、0.48重量％未満、0.18重量％未満、0.08重量％未満、0.02重量％未満、さらには0.002重量％未満の含有が推奨される。明らかに、特定のアプリケーションにおける全ての任意的な元素に適応できるが、特定の元素の含有量の呼び値が0%であることが求められる場合がある。
％Al、％Zr、％Zn、％Cd、％Caの少なくとも1つの含有が機械的特性の改善に寄与し、別の実施形態において、個別または合計で0.01重量%超、0.1重量%超、もしくは0.7重量%超含有することが推奨される。マグネシウム合金は、％Ca、％Zr、または％Alの少なくとも1つを含有し、別の実施形における濃度で、0.01重量%超、0.1重量%超、もしくは0.7重量%超含有することが推奨される。これは、個別または合計の数値である。別の実施形態で、合金は％Ｃａまたは％Ｚｒの少なくとも１つを含有し、別の実施形における濃度で、0.01重量%超、0.1重量%超、もしくは0.7重量%超含有することが推奨される。これは、個別または合計の数値である。
銅（%Cu）は、不純物とみなされるアプリケーションもある一方、銅の含有が求められるアプリケーションもあることが発見された。機械的特性の改善のため、%Cuが0.1重量％以上、0.6重量％以上、1.2重量％以上、4.2重量％以上、6.2重量％以上、8.2重量％以上、11重量％以上、16.2重量％以上、もしくは21.2重量％以上であることが推奨される。逆に、%Cuの含有が非常に有害であるアプリケーションもある。機械的特性のバランスを取るための別の実施形態では、18.8重量％未満、14.6重量％未満、9.4重量％未満、6.3重量％未満、4.2重量％未満、2.3重量％未満、1.8重量％未満、0.2重量％未満、0.08重量％未満、さらには0.02重量％未満の含有が推奨される。明らかに、特定のアプリケーションにおける全ての任意的な元素に適応できるが、特定の元素の含有量の呼び値が0%であることが求められる場合がある。
タンタル（%Ta）は、不純物とみなされるアプリケーションもある一方、タンタルの含有が求められるアプリケーションもあることが発見された。機械的特性の改善のため、%Taが0.02重量％以上、0.1重量％以上、0.26重量％以上、0.6重量％以上、1.2重量％以上、2.2重量％以上、もしくは4.2重量％以上であることが推奨される。逆に、%Taの含有が非常に有害であるアプリケーションもある。機械的特性のバランスを取るための別の実施形態では、3.8重量％未満、2.8重量％未満、1.8重量％未満、0.8重量％未満、0.48重量％未満、0.18重量％未満、0.08重量％未満、0.02重量％未満、さらには0.002重量％未満の含有が推奨される。明らかに、特定のアプリケーションにおける全ての任意的な元素に適応できるが、特定の元素の含有量の呼び値が0%であることが求められる場合がある。
バナジウム（%V）は、不純物とみなされるアプリケーションもある一方、バナジウムの含有が求められるアプリケーションもあることが発見された。機械的特性の改善のため、%Vが0.02重量％以上、0.1重量％以上、0.26重量％以上、0.6重量％以上、1.2重量％以上、4.2重量％以上、もしくは6.2重量％以上であることが推奨される。逆に、%Vの含有が非常に有害であるアプリケーションもある。機械的特性のバランスを取るための別の実施形態では、7.8重量％未満、6.3重量％未満、4.2重量％未満、1.8重量％未満、0.8重量％未満、0.48重量％未満、0.2重量％未満、0.08重量％未満、さらには0.02重量％未満の含有が推奨される。明らかに、特定のアプリケーションにおける全ての任意的な元素に適応できるが、特定の元素の含有量の呼び値が0%であることが求められる場合がある。
窒素（%N）は、不純物とみなされるアプリケーションもある一方、窒素の含有が求められるアプリケーションもあることが発見された。機械的特性の改善のため、%Nが0.002重量％以上、0.01重量％以上、0.1重量％以上、0.26重量％以上、0.6重量％以上、もしくは1.2重量％以上であることが推奨される。逆に、%Nの含有が非常に有害であるアプリケーションもある。機械的特性のバランスを取るための別の実施形態では、3.8重量％未満、2.8重量％未満、1.8重量％未満、0.8重量％未満、0.48重量％未満、0.18重量％未満、0.08重量％未満、さらには0.02重量％未満の含有が推奨される。明らかに、特定のアプリケーションにおける全ての任意的な元素に適応できるが、特定の元素の含有量の呼び値が0%であることが求められる場合がある。
ケイ素（%Si）は、不純物とみなされるアプリケーションもある一方、ケイ素の含有が求められるアプリケーションもあることが発見された。機械的特性の改善のため、%Siが0.1重量％以上、0.6重量％以上、1.2重量％以上、4.2重量％以上、6.2重量％以上、8.2重量％以上、さらに11重量％以上であることが推奨される。逆に、%Siの含有が非常に有害であるアプリケーションもある。機械的特性のバランスを取るための別の実施形態では、12.8重量％未満、9.6重量％未満、9.4重量％未満、6.3重量％未満、4.2重量％未満、2.3重量％未満、1.8重量％未満、0.2重量％未満、0.08重量％未満、さらには0.02重量％未満の含有が推奨される。明らかに、特定のアプリケーションにおける全ての任意的な元素に適応できるが、特定の元素の含有量の呼び値が0%であることが求められる場合がある。
鉄（%Fe）は、不純物とみなされるアプリケーションもある一方、鉄の含有が求められるアプリケーションもあることが発見された。機械的特性の改善のため、%Feが0.1重量％以上、0.6重量％以上、1.2重量％以上、4.2重量％以上、6.2重量％以上、8.2重量％以上、11重量％以上、16.2重量％以上、もしくは21.2重量％以上であることが推奨される。逆に、%Feの含有が非常に有害であるアプリケーションもある。機械的特性のバランスを取るための別の実施形態では、18.8重量％未満、14.6重量％未満、9.4重量％未満、6.3重量％未満、4.2重量％未満、2.3重量％未満、1.8重量％未満、0.2重量％未満、0.08重量％未満、さらには0.02重量％未満の含有が推奨される。明らかに、特定のアプリケーションにおける全ての任意的な元素に適応できるが、特定の元素の含有量の呼び値が0%であることが求められる場合がある。
ニッケル（%Ni）は、不純物とみなされるアプリケーションもある一方、ニッケルの含有が求められるアプリケーションもあることが発見された。機械的特性の改善のため、%Niが0.1重量％以上、0.6重量％以上、1.2重量％以上、4.2重量％以上、6.2重量％以上、8.2重量％以上、11重量％以上、16.2重量％以上、21.2重量％以上、もしくは31.2重量％以上であることが推奨される。逆に、%Niの含有が非常に有害であるアプリケーションもある。機械的特性のバランスを取るための別の実施形態では、28.8重量％未満、18.8重量％未満、14.6重量％未満、9.4重量％未満、6.3重量％未満、4.2重量％未満、2.3重量％未満、1.8重量％未満、0.2重量％未満、0.08重量％未満、さらには0.02重量％未満の含有が推奨される。明らかに、特定のアプリケーションにおける全ての任意的な元素に適応できるが、特定の元素の含有量の呼び値が0%であることが求められる場合がある。
クロム（%Cr）は、不純物とみなされるアプリケーションもある一方、クロムの含有が求められるアプリケーションもあることが発見された。機械的特性の改善のため、%Crが0.1重量％以上、0.6重量％以上、1.2重量％以上、4.2重量％以上、6.2重量％以上、8.2重量％以上、さらに11重量％以上であることが推奨される。逆に、%Crの含有が非常に有害であるアプリケーションもある。機械的特性のバランスを取るための別の実施形態では、12.8重量％未満、9.6重量％未満、9.4重量％未満、6.3重量％未満、4.2重量％未満、2.3重量％未満、1.8重量％未満、0.2重量％未満、0.08重量％未満、さらには0.02重量％未満の含有が推奨される。明らかに、特定のアプリケーションにおける全ての任意的な元素に適応できるが、特定の元素の含有量の呼び値が0%であることが求められる場合がある。
チタン（%Ti）は、不純物とみなされるアプリケーションもある一方、チタンの含有が求められるアプリケーションもあることが発見された。機械的特性の改善のため、%Tiが0.1重量％以上、0.6重量％以上、1.2重量％以上、4.2重量％以上、6.2重量％以上、8.2重量％以上、11重量％以上、さらに16.2重量％以上であることが推奨される。逆に、%Tiの含有が非常に有害であるアプリケーションもある。機械的特性のバランスを取るための別の実施形態では、18.8重量％未満、14.6重量％未満、9.4重量％未満、6.3重量％未満、4.2重量％未満、2.3重量％未満、1.8重量％未満、0.2重量％未満、0.08重量％未満、さらには0.02重量％未満の含有が推奨される。明らかに、特定のアプリケーションにおける全ての任意的な元素に適応できるが、特定の元素の含有量の呼び値が0%であることが求められる場合がある。
ニオブ（%Nb）は、不純物とみなされるアプリケーションもある一方、ニオブの含有が求められるアプリケーションもあることが発見された。機械的特性の改善のため、%Nbが0.02重量％以上、0.1重量％以上、0.26重量％以上、0.6重量％以上、1.2重量％以上、4.2重量％以上、もしくは6.2重量％以上であることが推奨される。逆に、%Nbの含有が非常に有害であるアプリケーションもある。機械的特性のバランスを取るための別の実施形態では、7.8重量％未満、6.3重量％未満、4.2重量％未満、1.8重量％未満、0.8重量％未満、0.48重量％未満、0.2重量％未満、0.08重量％未満、さらには0.02重量％未満の含有が推奨される。明らかに、特定のアプリケーションにおける全ての任意的な元素に適応できるが、特定の元素の含有量の呼び値が0%であることが求められる場合がある。
コバルト（%Co）は、不純物とみなされるアプリケーションもある一方、コバルトの含有が求められるアプリケーションもあることが発見された。機械的特性の改善のため、%Coが0.1重量％以上、0.6重量％以上、1.2重量％以上、4.2重量％以上、6.2重量％以上、8.2重量％以上、11重量％以上、16.2重量％以上、もしくは21.2重量％以上であることが推奨される。逆に、%Coの含有が非常に有害であるアプリケーションもある。機械的特性のバランスを取るための別の実施形態では、18.8重量％未満、14.6重量％未満、9.4重量％未満、6.3重量％未満、4.2重量％未満、2.3重量％未満、1.8重量％未満、0.2重量％未満、0.08重量％未満、さらには0.02重量％未満の含有が推奨される。明らかに、特定のアプリケーションにおける全ての任意的な元素に適応できるが、特定の元素の含有量の呼び値が0%であることが求められる場合がある。
モリブデン（%Mo）は、不純物とみなされるアプリケーションもある一方、モリブデンの含有が求められるアプリケーションもあることが発見された。機械的特性の改善のため、%Moが0.1重量％以上、0.6重量％以上、1.2重量％以上、4.2重量％以上、6.2重量％以上、8.2重量％以上、さらに11重量％以上であることが推奨される。逆に、%Moの含有が非常に有害であるアプリケーションもある。機械的特性のバランスを取るための別の実施形態では、12.8重量％未満、9.6重量％未満、9.4重量％未満、6.3重量％未満、4.2重量％未満、2.3重量％未満、1.8重量％未満、0.2重量％未満、0.08重量％未満、さらには0.02重量％未満の含有が推奨される。明らかに、特定のアプリケーションにおける全ての任意的な元素に適応できるが、特定の元素の含有量の呼び値が0%であることが求められる場合がある。
タングステン（%W）は、不純物とみなされるアプリケーションもある一方、タングステンの含有が求められるアプリケーションもあることが発見された。機械的特性の改善のため、%Wが0.1重量％以上、0.6重量％以上、1.2重量％以上、4.2重量％以上、6.2重量％以上、8.2重量％以上、11重量％以上、16.2重量％以上、21.2重量％以上、もしくは31.2重量％以上であることが推奨される。逆に、%Wの含有が非常に有害であるアプリケーションもある。機械的特性のバランスを取るための別の実施形態では、18.8重量％未満、14.6重量％未満、9.4重量％未満、6.3重量％未満、4.2重量％未満、2.3重量％未満、1.8重量％未満、0.2重量％未満、0.08重量％未満、さらには0.02重量％未満の含有が推奨される。明らかに、特定のアプリケーションにおける全ての任意的な元素に適応できるが、特定の元素の含有量の呼び値が0%であることが求められる場合がある。
ハフニウム（%Hf）は、不純物とみなされるアプリケーションもある一方、ハフニウムの含有が求められるマグネシウム合金のアプリケーションもあることが発見された。機械的特性の改善のため、%Hfが0.02重量％以上、0.1重量％以上、0.26重量％以上、0.6重量％以上、1.2重量％以上、2.2重量％以上、もしくは4.2重量％以上であることが推奨される。逆に、%Hfの含有が非常に有害であるアプリケーションもある。機械的特性のバランスを取るための別の実施形態では、3.8重量％未満、2.8重量％未満、1.8重量％未満、0.8重量％未満、0.48重量％未満、0.18重量％未満、0.08重量％未満、0.02重量％未満、さらには0.002重量％未満の含有が推奨される。明らかに、特定のアプリケーションにおける全ての任意的な元素に適応できるが、特定の元素の含有量の呼び値が0%であることが求められる場合がある。
ゲルマニウム（%Ge）は、不純物とみなされるアプリケーションもある一方、ゲルマニウムの含有が求められるアプリケーションもあることが発見された。機械的特性の改善のため、%Geが0.1重量％以上、0.6重量％以上、1.2重量％以上、4.2重量％以上、6.2重量％以上、8.2重量％以上、11重量％以上、さらに16.2重量％以上であることが推奨される。逆に、%Geの含有が非常に有害であるアプリケーションもある。機械的特性のバランスを取るための別の実施形態では、18.8重量％未満、14.6重量％未満、9.4重量％未満、6.3重量％未満、4.2重量％未満、2.3重量％未満、1.8重量％未満、0.2重量％未満、0.08重量％未満、さらには0.02重量％未満の含有が推奨される。明らかに、特定のアプリケーションにおける全ての任意的な元素に適応できるが、特定の元素の含有量の呼び値が0%であることが求められる場合がある。
セリウム（%Ce）は、不純物とみなされるアプリケーションもある一方、セリウムの含有が求められるアプリケーションもあることが発見された。機械的特性の改善のため、%Ceが0.1重量％以上、0.6重量％以上、1.2重量％以上、4.2重量％以上、6.2重量％以上、8.2重量％以上、さらに11重量％以上であることが推奨される。逆に、%Ceの含有が非常に有害であるアプリケーションもある。機械的特性のバランスを取るための別の実施形態では、12.8重量％未満、9.6重量％未満、9.4重量％未満、6.3重量％未満、4.2重量％未満、2.3重量％未満、1.8重量％未満、0.2重量％未満、0.08重量％未満、さらには0.02重量％未満の含有が推奨される。明らかに、特定のアプリケーションにおける全ての任意的な元素に適応できるが、特定の元素の含有量の呼び値が0%であることが求められる場合がある。
セレン（%Se）は、不純物とみなされるアプリケーションもある一方、セレンの含有が求められるアプリケーションもあることが発見された。機械的特性の改善のため、%Seが0.02重量％以上、0.1重量％以上、0.26重量％以上、0.6重量％以上、1.2重量％以上、4.2重量％以上、もしくは6.2重量％以上であることが推奨される。逆に、%Seの含有が非常に有害であるアプリケーションもある。機械的特性のバランスを取るための別の実施形態では、7.8重量％未満、6.3重量％未満、4.2重量％未満、1.8重量％未満、0.8重量％未満、0.48重量％未満、0.2重量％未満、0.08重量％未満、さらには0.02重量％未満の含有が推奨される。明らかに、特定のアプリケーションにおける全ての任意的な元素に適応できるが、特定の元素の含有量の呼び値が0%であることが求められる場合がある。
テルル（%Te）は、不純物とみなされるアプリケーションもある一方、セレンの含有が求められるアプリケーションもあることが発見された。機械的特性の改善のため、%Teが0.02重量％以上、0.1重量％以上、0.26重量％以上、0.6重量％以上、1.2重量％以上、4.2重量％以上、もしくは6.2重量％以上であることが推奨される。逆に、%Teの含有が非常に有害であるアプリケーションもある。機械的特性のバランスを取るための別の実施形態では、7.8重量％未満、6.3重量％未満、4.2重量％未満、1.8重量％未満、0.8重量％未満、0.48重量％未満、0.2重量％未満、0.08重量％未満、さらには0.02重量％未満の含有が推奨される。明らかに、特定のアプリケーションにおける全ての任意的な元素に適応できるが、特定の元素の含有量の呼び値が0%であることが求められる場合がある。
砒素（%As）は、不純物とみなされるアプリケーションもある一方、砒素の含有が求められるアプリケーションもあることが発見された。機械的特性の改善のため、%Asが0.02重量％以上、0.1重量％以上、0.26重量％以上、0.6重量％以上、1.2重量％以上、4.2重量％以上、もしくは6.2重量％以上であることが推奨される。逆に、%Asの含有が非常に有害であるアプリケーションもある。別の実施形態では、7.8重量％未満、6.3重量％未満、4.2重量％未満、1.8重量％未満、0.8重量％未満、0.48重量％未満、0.2重量％未満、0.08重量％未満、さらには0.02重量％未満の含有が推奨される。明らかに、特定のアプリケーションにおける全ての任意的な元素に適応できるが、特定の元素の含有量の呼び値が0%であることが求められる場合がある。
アンチモン（%Sb）は、不純物とみなされるアプリケーションもある一方、アンチモンの含有が求められるアプリケーションもあることが発見された。機械的特性の改善のため、%Sbが0.1重量％以上、0.6重量％以上、1.2重量％以上、4.2重量％以上、6.2重量％以上、8.2重量％以上、11重量％以上、さらに16.2重量％以上であることが推奨される。逆に、%Sbの含有が非常に有害であるアプリケーションもある。機械的特性のバランスを取るための別の実施形態では、18.8重量％未満、14.6重量％未満、9.4重量％未満、6.3重量％未満、4.2重量％未満、2.3重量％未満、1.8重量％未満、0.2重量％未満、0.08重量％未満、さらには0.02重量％未満の含有が推奨される。明らかに、特定のアプリケーションにおける全ての任意的な元素に適応できるが、特定の元素の含有量の呼び値が0%であることが求められる場合がある。
酸素（%O）は、不純物とみなされるアプリケーションもある一方、酸素の含有が求められるアプリケーションもあることが発見された。%Oが0.002重量％以上、0.1重量％以上、0.6重量％以上、1.2重量％以上、4.2重量％以上、6.2重量％以上、8.2重量％以上、さらに11重量％以上であることが推奨される。逆に、%Oの含有が非常に有害であるアプリケーションもある。機械的特性のバランスを取るための別の実施形態では、12.8重量％未満、9.6重量％未満、9.4重量％未満、6.3重量％未満、4.2重量％未満、2.3重量％未満、1.8重量％未満、0.2重量％未満、0.08重量％未満、さらには0.02重量％未満の含有が推奨される。明らかに、特定のアプリケーションにおける全ての任意的な元素に適応できるが、特定の元素の含有量の呼び値が0%であることが求められる場合がある。
炭素（%C）は、不純物とみなされるアプリケーションもある一方、炭素の含有が求められるマグネシウム合金のアプリケーションもあることが発見された。機械的特性の改善のため、%Cが0.002重量％以上、0.01重量％以上、0.1重量％以上、0.26重量％以上、0.6重量％以上、1.2重量％以上、2.2重量％以上、もしくは4.2重量％以上であることが推奨される。逆に、%Cの含有が非常に有害であるアプリケーションもある。機械的特性のバランスを取るための別の実施形態では、3.8重量％未満、2.8重量％未満、1.8重量％未満、0.8重量％未満、0.48重量％未満、0.18重量％未満、0.08重量％未満、0.02重量％未満、さらには0.002重量％未満の含有が推奨される。明らかに、特定のアプリケーションにおける全ての任意的な元素に適応できるが、特定の元素の含有量の呼び値が0%であることが求められる場合がある。
合金の微細構造が重要である実施形態があるということを発見した。マグネシウム合金の微細構造にはベータ相が含まれる実施形態がある。ある実施形態では、微細構造はベータ相とHPC（六方最密構造）で構成されいる。微細構造は主にベータ相である実施形態もある。合金の微細構造は52体積％以上のベータ相を含む。また、別のマグネシウム合金の実施形態においては、48体積％未満、37体積％未満、28体積％未満、16体積％未満、もしくは8体積％未満の相がHPC微細構造を含む。また、微細構造がベータ相である場合もある。
上記開示のマグネシウム合金は、軽量部品の製造に使用され得る。上記で開示されたマグネシウム合金の使用は、いくつかの実施形態では、高い耐環境性および燃焼に対する高い耐性を備えた構造部品を製造することが可能にすることを発見した。いくつかの実施形態では、本明細に開示されているマグネシウム合金は、燃焼下での高い構造抵抗によって特徴付けられる。
上記開示のマグネシウム合金の別の実施形態を以下に詳述する。ある一組の実施形態では、一組の実施形態では、すべての割合が重量比である以下の組成を有するマグネシウム合金を用いて、軽量構造を得ることが可能である。
%Mg>12%.
%Li:1.1‐29;
%Ca+%Y+%Al=0.5‐24;
%Be+%Sc=0‐2.5;
%Zr+%Hf+%Ti=0‐2.5;
%Cu+%Ni+%Co+%Zn+%Mn+%Si+%Cr+%Nb=0‐12;
%Ge+%Ce+%Fe+%Pb+%V+%Mo+%W+%Ta=0‐10;
%B+%N+%O+%C=0‐2.5;
%Bi+%Ga+%Cd+%In+%Sn+%Cs+%Rb=0‐9;
%Se+%Te+%As+%Sb=0‐2.4;
%Nd+%Gd+%La=0‐9;
%Tm+%Tb+%Dy+%Yb+%Er+%Sm+%Pr+%Ho+%Lu+%Th=0‐9;
残りは％Mgおよび微量元素で構成される。
一実施形態では、軽量構造のために上記開示のマグネシウム合金を使用する場合、上記開示の組成は、素材の無機部分の全体的な組成を説明する。また、これは、異なる組成の際の異なる相または粉末が含有される場合も適応される。ある実施形態では、最終的に他の粉末と混合して粉末混合物を形成できる種類の粉末の組成のみを説明している。また、ある実施形態では、素材の相のみを記載する。機械的特性のバランスを取るための一部のアプリケーションでは、％Ca+％Y+％Alの合計が重要になる場合があり、異なる実施形態では異なるレベルが推奨される。各単一元素に対して上記の値を常に尊重し、いくつかの実施形態では元素の合計を考慮する必要がある。別の実施形態では、%Ca+%Y+%Alが0.5重量％以上、1.1重量％以上、2.2重量％以上、5.2重量％以上、8.2重量％以上、11重量％以上、もしくは16重量％以上であることが推奨される。予想される通り、各単一元素にも当てはまるため、一部のアプリケーションでは、これらの元素の合計値が過度に大きいと、特性全体に悪影響を与える可能性がある。別の実施形態では、%Ca+%Y+%Alが44重量％以下、34重量％以下、24重量％以下、18重量％以下、14重量％以下、9重量％以下、もしくは4重量％以下であることが推奨される。
一部のアプリケーションでは、%Be+%Scの合計が重要になる場合があり、機械的特性のバランスを取るための異なる実施形態では異なるレベルが推奨される。各単一元素に対して上記の値を常に尊重し、いくつかの実施形態では元素の合計を考慮する必要がある。別の実施形態では、%Be+%Scが0.005重量％以上、0.05重量％以上、0.2重量％以上、1.2重量％以上、もしくは1.4重量％以上であることが推奨される。予想される通り、各単一元素にも当てはまるため、一部のアプリケーションでは、これらの元素の合計値が過度に大きいと、悪影響を与える可能性がある。別の実施形態では、%Be+%Scが8重量％以下、4重量％以下、2.5重量％以下、1.9重量％以下、1.4重量％以下、0.9重量％以下、もしくは0.4重量％以下であることが推奨される。
一部のアプリケーションでは、%Cu+%Ni+%Co+%Zn+%Mn+%Si+%Cr+%Nbの合計が重要になる場合があり、機械的特性の改善の異なる実施形態では異なるレベルが推奨される。各単一元素に対して上記の値を常に尊重し、いくつかの実施形態では元素の合計を考慮する必要がある。別の実施形態では、%Cu+%Ni+%Co+%Zn+%Mn+%Si+%Cr+%Nbが0.05重量％以上、0.6重量％以上、1.1重量％以上、2.2重量％以上、5.2重量％以上、8.2重量％以上、もしくは11重量％以上であることが推奨される。予想される通り、各単一元素にも当てはまるため、一部のアプリケーションでは、これらの元素の合計値が過度に大きいと、悪影響を与える可能性がある。別の実施形態では、%Cu+%Ni+%Co+%Zn+%Mn+%Si+%Cr+%Nbが29重量％以下、19重量％以下、2重量％以下、9重量％以下、4重量％以下、2重量％以下、もしくは0.4重量％以下であることが推奨される。
異なる実施形態では、%Ge+%Ce+%Fe+%Pb+%V+%Mo+%W+%Taの合計が重要になる場合があり、異なるレベルが推奨される。各単一元素に対して上記の値を常に尊重し、いくつかの実施形態では元素の合計を考慮する必要がある。別の実施形態では、%Ge+%Ce+%Fe+%Pb+%V+%Mo+%W+%Taが0.05重量％以上、0.6重量％以上、1.1重量％以上、2.2重量％以上、5.2重量％以上、8.2重量％以上、もしくは11重量％以上であることが推奨される。予想される通り、各単一元素にも当てはまるため、一部のアプリケーションでは、これらの元素の合計値が過度に大きいと、悪影響を与える可能性がある。別の実施形態では、%Ge+%Ce+%Fe+%Pb+%V+%Mo+%W+%Taが29重量％以下、19重量％以下、14重量％以下、10重量％以下、4重量％以下、2重量％以下、もしくは0.4重量％以下であることが推奨される。
いくつかのアプリケーションでは、%Zr+%Hf+%Tiの合計が重要になる場合があり、異なる実施形態においては異なるレベルが推奨される。各単一元素に対して上記の値を常に尊重し、いくつかの実施形態では元素の合計を考慮する必要がある。別の実施形態では、%Zr+%Hf+%Tiが0.005重量％以上、0.05重量％以上、0.2重量％以上、1.2重量％以上、もしくは1.4重量％以上であることが推奨される。予想される通り、各単一元素にも当てはまるため、一部のアプリケーションでは、これらの元素の合計値が過度に大きいと、悪影響を与える可能性がある。別の実施形態では、%Zr+%Hf+%Tiが8重量％以下、4重量％以下、2.5重量％以下、1.9重量％以下、1.4重量％以下、0.9重量％以下、もしくは0.4重量％以下であることが推奨される。
いくつかのアプリケーションでは、%B+%N+%O+%Cの合計が重要になる場合があり、機械的特性のバランスを取るための異なる実施形態においては異なるレベルが推奨される。各単一元素に対して上記の値を常に尊重し、いくつかの実施形態では元素の合計を考慮する必要がある。別の実施形態では、%B+%N+%O+%Cが0.005重量％以上、0.05重量％以上、0.2重量％以上、1.2重量％以上、もしくは1.4重量％以上であることが推奨される。予想される通り、各単一元素にも当てはまるため、一部のアプリケーションでは、これらの元素の合計値が過度に大きいと、悪影響を与える可能性がある。別の実施形態では、%B+%N+%O+%Cが8重量％以下、4重量％以下、2.5重量％以下、1.9重量％以下、1.4重量％以下、0.9重量％以下、もしくは0.4重量％以下であることが推奨される。
一部のアプリケーションでは、%Bi+%Ga+%Cd+%In+%Sn+%Cs+%Rbの合計が重要になる場合があり、機械的特性のバランスを取るための異なる実施形態では異なるレベルが推奨される。各単一元素に対して上記の値を常に尊重し、いくつかの実施形態では元素の合計を考慮する必要がある。別の実施形態では、%Bi+%Ga+%Cd+%In+%Sn+%Cs+%Rbが0.05重量％以上、0.6重量％以上、1.1重量％以上、2.2重量％以上、5.2重量％以上、8.2重量％以上、もしくは11重量％以上であることが推奨される。予想される通り、各単一元素にも当てはまるため、一部のアプリケーションでは、これらの元素の合計値が過度に大きいと、悪影響を与える可能性がある。別の実施形態では、%Bi+%Ga+%Cd+%In+%Sn+%Cs+%Rbが29重量％以下、19重量％以下、14重量％以下、9重量％以下、4重量％以下、2重量％以下、もしくは0.4重量％以下であることが推奨される。
いくつかのアプリケーションでは、%Se+%Te+%As+%Sbの合計が重要になる場合があり、機械的特性のバランスを取るための異なる実施形態においては異なるレベルが推奨される。各単一元素に対して上記の値を常に尊重し、いくつかの実施形態では元素の合計を考慮する必要がある。別の実施形態では、%Se+%Te+%As+%Sbが0.005重量％以上、0.05重量％以上、0.2重量％以上、1.2重量％以上、もしくは1.4重量％以上であることが推奨される。予想される通り、各単一元素にも当てはまるため、一部のアプリケーションでは、これらの元素の合計値が過度に大きいと、悪影響を与える可能性がある。別の実施形態では、%Se+%Te+%As+%Sbが8重量％以下、4重量％以下、2.4重量％以下、1.9重量％以下、1.4重量％以下、0.9重量％以下、もしくは0.4重量％以下であることが推奨される。
一部の実施形態では、%Nd+%Gd+%Laの合計が重要になる場合があり、機械的特性のバランスを取るための異なる実施形態では異なるレベルが推奨される。各単一元素に対して上記の値を常に尊重し、いくつかの実施形態では元素の合計を考慮する必要がある。別の実施形態では、%Nd+%Gd+%Laが0.05重量％以上、0.6重量％以上、1.1重量％以上、2.2重量％以上、5.2重量％以上、8.2重量％以上、もしくは11重量％以上であることが推奨される。予想される通り、各単一元素にも当てはまるため、一部のアプリケーションでは、これらの元素の合計値が過度に大きいと、悪影響を与える可能性がある。別の実施形態では、%Nd+%Gd+%Laが29重量％以下、19重量％以下、14重量％以下、9重量％以下、4重量％以下、2重量％以下、もしくは0.4重量％以下であることが推奨される。
一部の実施形態では、%Tm+%Tb+%Dy+%Yb+%Er+%Sm+%Pr+%Ho+%Lu+%Thの合計が重要になる場合があり、異なる実施形態では異なるレベルが推奨される。各単一元素に対して上記の値を常に尊重し、いくつかの実施形態では元素の合計を考慮する必要がある。別の実施形態では、%Tm+%Tb+%Dy+%Yb+%Er+%Sm+%Pr+%Ho+%Lu+%Thが0.05重量％以上、0.6重量％以上、1.1重量％以上、2.2重量％以上、5.2重量％以上、8.2重量％以上、もしくは11重量％以上であることが推奨される。予想される通り、各単一元素にも当てはまるため、一部のアプリケーションでは、これらの元素の合計値が過度に大きいと、悪影響を与える可能性がある。別の実施形態では、%Tm+%Tb+%Dy+%Yb+%Er+%Sm+%Pr+%Ho+%Lu+%Thが29重量％以下、19重量％以下、14重量％以下、9重量％以下、4重量％以下、2重量％以下、もしくは0.4重量％以下であることが推奨される。
上記開示のマグネシウム合金の別の実施形態を以下に詳述する。ある一組の実施形態では、一組の実施形態では、すべての割合が重量比である以下の組成を有するマグネシウム合金を用いて、軽量構造を得ることが可能である。
%Li:2.2‐29
%Ca+%Al=0‐14;
%Nd+%Gd+%La+%Y+%Be+%Sc=2.1‐19;
%Zr+%Hf+%Ti=0‐3.5;
%Cu+%Ni+%Co+%Zn+%Mn+%Si+%Cr+%Nb=0‐9;
%Ge+%Ce+%Fe+%Pb+%V+%Mo+%W+%Ta=0‐9;
%B+%N+%O+%C=0‐1.5;
%Bi+%Ga+%Cd+%In+%Sn+%Cs+%Rb=0‐12;
%Se+%Te+%As+%Sb=0‐1.5;
%Tm+%Tb+%Dy+%Yb+%Er+%Sm+%Pr+%Ho+%Lu+%Th=0‐14;
残りは％Mgおよび微量元素で構成される。
ある実施形態では、この組成は、素材の全体的な組成を説明する。また、これは、異なる組成の際の異なる相または粉末が含有される場合も適応される。ある実施形態では、最終的に他の粉末と混合してできる種類の粉末の組成のみを説明している。また、ある実施形態では、素材の相のみを記載する。
一部のアプリケーションでは、%Ca+%Alの合計が重要になる場合があり、機械的特性のバランスを取るための異なる実施形態では異なるレベルが推奨される。各単一元素に対して上記の値を常に尊重し、いくつかの実施形態では元素の合計を考慮する必要がある。別の実施形態では、%Ca+%Alが0.05重量％以上、0.6重量％以上、1.1重量％以上、2.2重量％以上、5.2重量％以上、8.2重量％以上、もしくは11重量％以上であることが推奨される。予想される通り、各単一元素にも当てはまるため、一部のアプリケーションでは、これらの元素の合計値が過度に大きいと、悪影響を与える可能性がある。別の実施形態では、%Ca+%Alが29重量％以下、19重量％以下、14重量％以下、9重量％以下、4重量％以下、2重量％以下、もしくは0.4重量％以下であることが推奨される。
機械的特性のバランスを取るための一部のアプリケーションでは、%Nd+%Gd+%La+%Y+%Be+%Scの合計が重要になる場合があり、機械的特性のバランスを取るための異なる実施形態では異なるレベルが推奨される。各単一元素に対して上記の値を常に尊重し、いくつかの実施形態では元素の合計を考慮する必要がある。別の実施形態では、%Nd+%Gd+%La+%Y+%Be+%Scが0.5重量％以上、1.1重量％以上、2.1重量％以上、5.2重量％以上、8.2重量％以上、11重量％以上、もしくは16重量％以上であることが推奨される。予想される通り、各単一元素にも当てはまるため、一部のアプリケーションでは、これらの元素の合計値が過度に大きいと、悪影響を与える可能性がある。別の実施形態では、%Nd+%Gd+%La+%Y+%Be+%Scが44重量％以下、34重量％以下、24重量％以下、19重量％以下、14重量％以下、9重量％以下、もしくは4重量％以下であることが推奨される。
いくつかのアプリケーションでは、%Zr+%Hf+%Tiの合計が重要になる場合があり、機械的特性のバランスを取るための異なる実施形態においては異なるレベルが推奨される。各単一元素に対して上記の値を常に尊重し、いくつかの実施形態では元素の合計を考慮する必要がある。別の実施形態では、%Zr+%Hf+%Tiが0.005重量％以上、0.05重量％以上、0.2重量％以上、1.2重量％以上、もしくは1.4重量％以上であることが推奨される。予想される通り、各単一元素にも当てはまるため、一部のアプリケーションでは、これらの元素の合計値が過度に大きいと、悪影響を与える可能性がある。別の実施形態では、%Zr+%Hf+%Tiが8重量％以下、3.5重量％以下、2.5重量％以下、1.9重量％以下、1.4重量％以下、0.9重量％以下、もしくは0.4重量％以下であることが推奨される。
一部の実施形態では、%Cu+%Ni+%Co+%Zn+%Mn+%Si+%Cr+%Nbの合計が重要になる場合があり、異なる実施形態では異なるレベルが推奨される。各単一元素に対して上記の値を常に尊重し、いくつかの実施形態では元素の合計を考慮する必要がある。別の実施形態では、%Cu+%Ni+%Co+%Zn+%Mn+%Si+%Cr+%Nbが0.05重量％以上、0.6重量％以上、1.1重量％以上、2.2重量％以上、5.2重量％以上、8.2重量％以上、もしくは11重量％以上であることが推奨される。予想される通り、各単一元素にも当てはまるため、一部のアプリケーションでは、これらの元素の合計値が過度に大きいと、悪影響を与える可能性がある。別の実施形態では、%Cu+%Ni+%Co+%Zn+%Mn+%Si+%Cr+%Nbが29重量％以下、19重量％以下、14重量％以下、9重量％以下、4重量％以下、2重量％以下、もしくは0.4重量％以下であることが推奨される。
一部の実施形態では、%Ge+%Ce+%Fe+%Pb+%V+%Mo+%W+%Taの合計が重要になる場合があり、機械的特性のバランスを取るための異なる実施形態では異なるレベルが推奨される。各単一元素に対して上記の値を常に尊重し、いくつかの実施形態では元素の合計を考慮する必要がある。別の実施形態では、%Ge+%Ce+%Fe+%Pb+%V+%Mo+%W+%Taが0.05重量％以上、0.6重量％以上、1.1重量％以上、2.2重量％以上、5.2重量％以上、8.2重量％以上、もしくは11重量％以上であることが推奨される。予想される通り、各単一元素にも当てはまるため、一部のアプリケーションでは、これらの元素の合計値が過度に大きいと、悪影響を与える可能性がある。別の実施形態では、%Ge+%Ce+%Fe+%Pb+%V+%Mo+%W+%Taが29重量％以下、19重量％以下、14重量％以下、9重量％以下、4重量％以下、2重量％以下、もしくは0.4重量％以下であることが推奨される。
いくつかのアプリケーションでは、%B+%N+%O+%Cの合計が重要になる場合があり、機械的特性のバランスを取るための異なる実施形態においては異なるレベルが推奨される。各単一元素に対して上記の値を常に尊重し、いくつかの実施形態では元素の合計を考慮する必要がある。別の実施形態では、%B+%N+%O+%Cが0.005重量％以上、0.05重量％以上、0.2重量％以上、1.2重量％以上、もしくは1.4重量％以上であることが推奨される。予想される通り、各単一元素にも当てはまるため、一部のアプリケーションでは、これらの元素の合計値が過度に大きいと、悪影響を与える可能性がある。別の実施形態では、%B+%N+%O+%Cが8重量％以下、4重量％以下、2.5重量％以下、1.5重量％以下、0.9重量％以下、0.4重量％以下、もしくは0.09重量％以下であることが推奨される。
一部のアプリケーションでは、%Bi+%Ga+%Cd+%In+%Sn+%Cs+%Rbの合計が重要になる場合があり、機械的特性のバランスを取るため、異なるレベルが推奨される。各単一元素に対して上記の値を常に尊重し、いくつかの実施形態では元素の合計を考慮する必要がある。別の実施形態では、%Bi+%Ga+%Cd+%In+%Sn+%Cs+%Rbが0.05重量％以上、0.6重量％以上、1.1重量％以上、2.2重量％以上、5.2重量％以上、8.2重量％以上、もしくは11重量％以上であることが推奨される。予想される通り、各単一元素にも当てはまるため、一部のアプリケーションでは、これらの元素の合計値が過度に大きいと、悪影響を与える可能性がある。別の実施形態では、%Bi+%Ga+%Cd+%In+%Sn+%Cs+%Rbが29重量％以下、19重量％以下、12重量％以下、9重量％以下、4重量％以下、2重量％以下、もしくは0.4重量％以下であることが推奨される。
いくつかのアプリケーションでは、%Se+%Te+%As+%Sbの合計が重要になる場合があり、機械的特性のバランスを取るための異なる実施形態においては異なるレベルが推奨される。各単一元素に対して上記の値を常に尊重し、いくつかの実施形態では元素の合計を考慮する必要がある。別の実施形態では、%Se+%Te+%As+%Sbが0.005重量％以上、0.05重量％以上、0.2重量％以上、2重量％以上、もしくは1.4重量％以上であることが推奨される。予想される通り、各単一元素にも当てはまるため、一部のアプリケーションでは、これらの元素の合計値が過度に大きいと、悪影響を与える可能性がある。別の実施形態では、%Se+%Te+%As+%Sbが8重量％以下、4重量％以下、2.5重量％以下、1.5重量％以下、0.9重量％以下、0.4重量％以下、もしくは0.09重量％以下であることが推奨される。
機械的特性のバランスを取るための一部アプリケーションでは、%Tm+%Tb+%Dy+%Yb+%Er+%Sm+%Pr+%Ho+%Lu+%Thの合計が重要になる場合があり、異なる実施形態では異なるレベルが推奨される。各単一元素に対して上記の値を常に尊重し、いくつかの実施形態では元素の合計を考慮する必要がある。別の実施形態では、%Tm+%Tb+%Dy+%Yb+%Er+%Sm+%Pr+%Ho+%Lu+%Thが0.05重量％以上、0.6重量％以上、1.1重量％以上、2.2重量％以上、5.2重量％以上、8.2重量％以上、もしくは11重量％以上であることが推奨される。予想される通り、各単一元素にも当てはまるため、一部のアプリケーションでは、これらの元素の合計値が過度に大きいと、悪影響を与える可能性がある。別の実施形態では、%Tm+%Tb+%Dy+%Yb+%Er+%Sm+%Pr+%Ho+%Lu+%Thが29重量％以下、19重量％以下、14重量％以下、9重量％以下、4重量％以下、2重量％以下、もしくは0.4重量％以下であることが推奨される。
一部の実施形態では、%Ca+%Al+%Tiの合計が重要になる場合があり、機械的特性のバランスを取るための異なるアプリケーションでは異なるレベルが推奨される。各単一元素に対して上記の値を常に尊重し、いくつかの実施形態では元素の合計を考慮する必要がある。別の実施形態では、%Ca+%Al+%Tiが0.05重量％以上、0.6重量％以上、1.1重量％以上、2.2重量％以上、5.2重量％以上、8.2重量％以上、もしくは11重量％以上であることが推奨される。予想される通り、各単一元素にも当てはまるため、一部のアプリケーションでは、これらの元素の合計値が過度に大きいと、悪影響を与える可能性がある。別の実施形態では、%Ca+%Al+%Tiが29重量％以下、19重量％以下、14重量％以下、9重量％以下、4重量％以下、2重量％以下、もしくは0.4重量％以下であることが推奨される。
一部のアプリケーションでは、特定のタイプの耐食性が必要であることが発見された。これは、％Fe、％Ni、％Cuのような特定の元素をマグネシウム合金が呼び値0％を含む、もしくはそれらを欠如した状態では不十分である。しかし、これらの微量元素としての含有量が十分に低いことを確認するために、特別な対策を講じる必要がある。意図的に％Cu、％Feまたは％Niを添加していないマグネシウム合金であっても、残念ながらこれらの元素の残留が認められる。これは多くのアプリケーションにとって問題にならないが、一部のアプリケーションでは、驚くほどの悪影響が出るため、それらの含有が過剰にならないようにするために費用のかかる対策を行う必要がある。一方で、過度のこれらの除去は、アプリケーションに対する合金の機能性が損なわれる可能性があるため注意しなければならない。ある実施形態では、％Feは、0.00001重量％から0.005重量％の間が推奨される。また、別の実施形態においては、％Feは0.19重量％未満、0.09重量％未満、0.009重量％未満、0.004重量％未満、0.0009重量％未満、さらには0.0004重量％未満であることが推奨される。別の実施形態においては、％Feは0.0000012重量%超、もしくは0.000006重量%超、0.00001重量%超、0.00006重量%超、0.00012重量%超、0.0012重量%超、もしくは0.012重量%超であることが推奨される。ある実施形態では、％Niは、0.00001重量％から0.005重量％の間が推奨される。ある実施形態では、%Niは、0.19重量％未満、0.09重量％未満、0.009重量％未満、0.004重量％未満、0.0009重量％未満、さらには0.0004重量％未満であることが推奨される。また、別の実施形態においては、%Niは0.0000012重量%超、もしくは0.000006重量%超、0.00001重量%超、0.00006重量%超、0.00012重量%超、0.0012重量%超、もしくは0.012重量%超であることが推奨される。ある実施形態では、%Cuは、0.00001重量％から0.005重量％の間が推奨される。ある実施形態では、%Cuは、0.19重量％未満、0.09重量％未満、0.009重量％未満、0.004重量％未満、0.0009重量％未満、さらには0.0004重量％未満であることが推奨される。また、別の実施形態においては、%Cuは0.0000012重量%超、もしくは0.000006重量%超、0.00001重量%超、0.00006重量%超、0.00012重量%超、0.0012重量%超、もしくは0.012重量%超であることが推奨される。ある実施形態では、%Fe+%Cu+%Niは、0.00001重量％から0.005重量％の間が推奨される。ある実施形態では、%Fe+%Cu+%Niは、0.19重量％未満、0.09重量％未満、0.009重量％未満、0.004重量％未満、0.0009重量％未満、さらには0.0004重量％未満であることが推奨される。また、別の実施形態においては、%Fe+%Cu+%Niは0.0000012重量%超、もしくは0.000006重量%超、0.00001重量%超、0.00006重量%超、0.00012重量%超、0.0012重量%超、もしくは0.012重量%超であることが推奨される。
上記開示のマグネシウム合金の別の実施形態を以下に詳述する。ある一組の実施形態では、一組の実施形態では、すべての割合が重量比である以下の組成を有するマグネシウム合金を用いて、軽量構造を得ることが可能である。
%Li:1.3‐16
%Ca+%Y+%Al=2.5‐19;
%Be+%Sc:0‐0.5;
%Zr+%Hf+%Ti=0‐1.5;
%Cu+%Ni+%Co+%Zn+%Mn+%Si+%Cr+%Nb=0‐6;
%Ge+%Ce+%Ni+%Pb+%V+%Mo+%W+%Ta=0‐3;
%B+%N+%O+%C=0‐1.5;
%Bi+%Ga+%Cd+%In+%Sn+%Cs+%Rb=0‐8;
%Se+%Te+%As+%Sb=0‐1.4;
%Nd+%Gd+%La=0‐4;
%Tm+%Tb+%Dy+%Yb+%Er+%Sm+%Pr+%Ho+%Lu+%Th=0‐3;
残りは％Mgおよび微量元素で構成される。
ある実施形態では、この組成は、素材の全体的な組成を説明する。また、これは、異なる組成の際の異なる相または粉末が含有される場合も適応される。ある実施形態では、最終的に他の粉末と混合してできる種類の粉末の組成のみを説明している。また、ある実施形態では、素材の相のみを記載する。
上記開示のマグネシウム合金の別の実施形態を以下に詳述する。ある一組の実施形態では、一組の実施形態では、すべての割合が重量比である以下の組成を有するマグネシウム合金を用いて、軽量構造を得ることが可能である。
%Li:4‐20
%Ca+%Y+%Al=2‐15;
%Be+%Sc:0‐0.3;
%Zr+%Hf+%Ti=0‐1.2;
%Cu+%Ni+%Co+%Zn+%Mn+%Si+%Cr+%Nb=0‐5;
%Ge+%Ce+%Ni+%Pb+%V+%Mo+%W+%Ta=0‐2;
%B+%N+%O+%C=0‐1.1;
%Bi+%Ga+%Cd+%In+%Sn+%Cs+%Rb=0‐6;
%Se+%Te+%As+%Sb=0‐1.1;
%Nd+%Gd+%La=0‐3;
%Tm+%Tb+%Dy+%Yb+%Er+%Sm+%Pr+%Ho+%Lu+%Th=0‐2.5;
残りは％Mgおよび微量元素で構成される。
ある実施形態では、この組成は、素材の全体的な組成を説明する。また、これは、異なる組成の際の異なる相または粉末が含有される場合も適応される。ある実施形態では、最終的に他の粉末と混合してできる種類の粉末の組成のみを説明している。また、ある実施形態では、素材の相のみを記載する。
上記開示のマグネシウム合金の別の実施形態を以下に詳述する。この場合の合金はアルミニウムリチウム合金とみなすことができる。ある一組の実施形態では、一組の実施形態では、すべての割合が重量比である以下の組成を有するマグネシウム合金を用いて、軽量構造を得ることが可能である。
%Li:2.3‐28
%Ca+%Y+%Mg+%Zn+%Cu=4.5‐25;
%Be+%Sc:0‐0.5;
%Zr+%Hf+%Ti=0‐1.5;
%Ni+%Co+%Mn+%Si+%Cr+%Nb=0‐6;
%Ge+%Ce+%Ni+%Pb+%V+%Mo+%W+%Ta=0‐3;
%B+%N+%O+%C=0‐1.5;
%Bi+%Ga+%Cd+%In+%Sn+%Cs+%Rb=0‐8;
%Se+%Te+%As+%Sb=0‐1.4;
%Nd+%Gd+%La=0‐4;
%Tm+%Tb+%Dy+%Yb+%Er+%Sm+%Pr+%Ho+%Lu+%Th=0‐3;
残りは%Alおよび微量元素で構成される。
ある実施形態では、この組成は、素材の全体的な組成を説明する。また、これは、異なる組成の際の異なる相または粉末が含有される場合も適応される。ある実施形態では、最終的に他の粉末と混合してできる種類の粉末の組成のみを説明している。また、ある実施形態では、素材の相のみを記載する。
上記開示のマグネシウム合金の別の実施形態を以下に詳述する。この場合の合金はアルミニウムリチウム合金とみなすことができる。ある一組の実施形態では、一組の実施形態では、すべての割合が重量比である以下の組成を有するマグネシウム合金を用いて、軽量構造を得ることが可能である。
%Li:5.5‐30
%Ca+%Y+%Mg+%Zn+%Cu=4.0‐28;
%Be+%Sc:0‐0.3;
%Zr+%Hf+%Ti=0‐1.2;
%Ni+%Co+%Mn+%Si+%Cr+%Nb=0‐5;
%Ge+%Ce+%Ni+%Pb+%V+%Mo+%W+%Ta=0‐2;
%B+%N+%O+%C=0‐1.1;
%Bi+%Ga+%Cd+%In+%Sn+%Cs+%Rb=0‐6;
%Se+%Te+%As+%Sb=0‐1.1;
%Nd+%Gd+%La=0‐3;
%Tm+%Tb+%Dy+%Yb+%Er+%Sm+%Pr+%Ho+%Lu+%Th=0‐2.5;
残りは%Alおよび微量元素で構成される。
ある実施形態では、この組成は、素材の全体的な組成を説明する。また、これは、異なる組成の際の異なる相または粉末が含有される場合も適応される。ある実施形態では、最終的に他の粉末と混合してできる種類の粉末の組成のみを説明している。また、ある実施形態では、素材の相のみを記載する。
上記のマグネシウム合金の任意の実施形態は、それぞれの特徴が適合する範囲で、本明細書に記載の任意の他の実施形態と任意の組み合わせで組み合わせることができる。
「未満」「超」「以上」「以下」「から」「まで」「少なくとも」「より大きい」「より小さい」などの用語の使用について、それらは列挙された数が含まれ、部分範囲に分割できる範囲を表す。
一実施形態は、金属部品または少なくとも部分的に金属部品を製造するためのマグネシウム合金の使用を指す。合金は粒子状での使用の実施形態もある。別の実施形態において、本明細に開示されている合金は、400マイクロメートル以下、190マイクロメートル以下、90マイクロメートル以下、40マイクロメートル以下、18マイクロメートル以下、8マイクロメートル以下、4マイクロメートル以下、0.9マイクロメートル以下、もしくは0.4マイクロメートル以下の粒径によって微細構造的に定義される。これらの数値はASTME112‐13による測定による。別の実施形態において、本明細に開示されている合金は、微細構造的に、立方体構造の少なくとも11体積％、少なくとも28体積％、少なくとも42体積％、少なくとも52体積％、少なくとも72体積％、少なくとも82体積％、もしくは少なくとも96体積％、と定義される。別の実施形態では、上記で開示された立方体構造の割合は重量による。別の実施形態では、本明細に開示されている合金は、強化相を持つことで微細構造的に定義される。強化相は、マトリックス強化相および他のすべての成分を考慮に入れた合金のマクロ硬度よりも硬度が高い粒子である。また、この強化相は、マトリックス、析出物、金属間化合物、第二相、さらにはラーベス相よりも硬度の高い粒子である。別の実施形態では、強化相の当量直径は少なくとも400マイクロメートル以下、190マイクロメートル以下、90マイクロメートル以下、40マイクロメートル以下、18マイクロメートル以下、8マイクロメートル以下、4マイクロメートル以下、1.9マイクロメートル以下、900nm以下、400nm以下、190nm以下、90nm以下である。本明細では、特に指定がない場合、当量直径は、同一幾何学的、光学的、電気的または空力的挙動を検査対象の球状粒子に付加するその粒子の直径である。
素材は、燃焼時の高い構造抵抗によって特徴付けられる実施形態もある。これは、このアプリケーションのすべての素材の種類に影響し、したがって、単独の金属合金にも影響を及ぼす。耐火性を備えた既存のマグネシウム合金は、特定の温度で純粋なマグネシウムよりも密度が高いという特徴がある。実際、マグネシウムの密度は20℃および1atmで1.74g/cm3であるのに対し、既存の改良された耐火性マグネシウム合金の密度はこの温度で1.8g/cm3を超える。これが唯一の可能な方法であると信じられていた。これは、耐火性は、反応性の低下による高温での耐酸化性の増加にのみ関連しており、反応性の低下は、マグネシウムの場合、純粋なマグネシウムに関して暗示的密度増加を有していたからである。本明細に開示されている合金のいくつかの新規性をパラメータ化する1つの方法は、密度によるものである。別の実施形態において、この文書に開示されている合金の密度は（20℃および1atmで）1.79g/cm3以下、1.74g/cm3以下、1.72g/cm3以下、1.68g/cm3以下、1.62g/cm3以下、1.58g/cm3以下、1.52g/cm3以下、もしくは1.44g/cm3以下である。この段落に開示された密度のいずれかを有する上記に開示された合金のいずれかは、いくつかの実施形態において、良好な耐火性を示す合金である。優れた耐火性と理解されるものは、アプリケーションによって異なる。ある一群の実施形態において、燃焼に対する有意な耐性は、FAR25.853パート25付録Ｆパート2に記載されているように、10.5Btu/ft2/secの熱流束を伴う1900Ｆの燃焼に対するものと考えられる。ある実施形態における、検証実行時の結果は、合金が溶けたときに燃焼しないことであり、また、ある実施形態では、合金が自消することである。別の実施形態において、発火温度が582℃超、592℃超、602℃超、622℃超、652℃超、682℃超、692℃超、702℃超、712℃超、752℃超、782℃超、もしくは802℃超であると検証結果からわかった。本明細に開示されている合金は、非常に低密度にもかかわらず優れた発火温度を達成する。別の実施形態において、発火温度が852℃超、912℃超、952℃超、1012℃超、1122℃超、もしくは1222℃超であると検証結果からわかった。一群の実施形態において、US FAA, CS25 /JAR 25/FAR 25§25‐853に対応するIGC 04.24.106に記載されている可燃性試験の結果が良好な耐火性とみなす。一実施形態では、本明細に開示されている合金はすべての試験に合格する。
高い耐火構造を持たせるという課題は、正しい組成と正しい微細構造によって解決できる。関連するコンポーネントが優れた耐熱衝撃性を備えていれば、耐火構造は、達成することができるように思われる。これは、加熱下もしくは消火の際に構造コンポーネントはしばしば高い熱衝撃に晒されるからである。熱衝撃の曝露は熱伝導率（1‐ポアソンの係数）に反比例し、熱膨張係数とヤング率（本明細では弾性率とも呼ばれる）に直接比例するため、素材間での比較において、耐熱衝撃性を以下のように表すことができる。
【図面の簡単な説明】
【0003】
【0004】
【数1】
RT‐熱衝撃に対する耐性、
K‐熱伝導率、
【0005】
【数2】
σT‐機械的抵抗、
a‐熱膨張係数、
E‐ヤング率。
したがって、高い耐火構造を追求する場合、高いポアソン係数、熱膨張係数、弾性率とともに高い熱伝導率と機械抵抗を要求される。ある実施形態において、ポアソンの係数は、ASTM E132‐04に準拠して測定できる弾性的に伸びた素材のサンプルにおける、横方向の測定値の比例減少と長さの比例増加の比である。同様に、関連性を持つ特性が正しい特性である必要がある。驚くべきことに、ほとんどの実施形態において、これは体積弾性率を除くすべての特性および関連する特性に当てはまるように見える。体積弾性率は、表面全体に均一に作用する単位圧縮応力または引張応力によって生じる物体の体積の相対的変化である。いくつかの実施形態において、驚くべきことに、ほとんどのマグネシウム合金のヤング率と体積弾性率の明確な傾向関係にもかかわらず、高い体積弾性率をもたらす微細構造は、耐火構造に明白に有効であることを発見した。実施形態によっては、破断時における延長が十分に高い場合に限り当てはまる。事実、室温（23℃）での体積弾性係数がASTM E8/8M‐16aの測定において、35GPa超、42GPa超、52GPa超、62GPa超、72GPa超、76GPa超、82GPa超、さらには102GPa超であるマグネシウム合金のみが推奨される。また、別の実施形態では、上記の体積弾性率の値は、このような体積弾性率の第一原理シミュレーションにつながる範囲内の組成を指す。別の実施形態においては、上記の体積弾性率の値がシミュレートされている。また、別の実施形態では、上記の体積弾性率の値は20℃でシミュレートされている。また、別の実施形態において、高温下（300℃）での体積弾性係数が、ASTME21‐09の測定において、16GPa超、28GPa超、41GPa超、58GPa超、66GPa超、71GPa超、79GPa超、さらには94GPa超であるマグネシウム合金のみが推奨されるアプリケーションもある。すでに記載したように、破断時における延長が十分に高いことが求められる。いくつかのアプリケーションにおいて、高い破断時における延長とは、異なる実施形態において、室温（23℃）、ASTM E8/8M‐16aの測定において、1.6％超、2.2％超、5.6％超、10.2％超、16％超、さらに26％超であるものを指す。また、別のアプリケーションにおいて、高い破断時における延長とは、異なる実施形態において、高温下（300℃）、ASTM E21‐09の測定において、0.8％超、1.4％超、3.1％超、8.2％超、12％超、さらに17％超であるものを指す。
ある実施形態において、652℃超、672℃超、682℃超、692℃超、712℃超、もしくは852℃超の融点(Tm)を持つマグネシウム合金かつ前述の制限のいくつかを使用することによって、融解に対する高い構造抵抗が実現可能であることを発見した。検証条件は、本明細の最後に開示する。
ある実施形態では、別の実施形態において、2.89mm/year以下、2.47mm/year以下、1.89mm/year以下、1.45mm/year以下、0.89mm/year以下、0.67mm/year以下、0.48mm/year以下、0.28mm/year以下、もしくは0.08mm/year以下の、測定によってパラメータ化された耐食性を持つマグネシウム合金かつ前述の制限のいくつかを使用することによって、融解に対する高い構造抵抗が実現可能であることを発見した。耐食性マグネシウム合金とは、ASTM B117‐16に基づく200時間の5％中性塩水噴霧試験に合格する合金を指す。
これまでマグネシウム合金の耐食性は、特定の合金化規則と熱機械処理によってのみ可能であると信じられ、これらは常に密度の増加に直接または間接的に関連していた。いくつかの実施形態において、純粋なMgの耐食性の明確な向上が達成されたが、多くの実施形態では、耐食性が改善された従来のマグネシウム合金よりも密度を低レベルに抑えられている。本明細では、特に明記されていない限り、合金の耐食性は、合金のバルク耐食性を指す。耐食性が驚くほど低い合金で達成される実施形態もある。耐食性マグネシウム合金は、さまざまな実施形態において、1.79g/cm3以下、1.74g/cm3以下、1.72g/cm3以下、1.68g/cm3以下、1.62g/cm3以下、1.58g/cm3以下、1.52g/cm3以下、または1.44g/cm3以下、の密度（20℃および1気圧）を有する合金である。
いくつかの実施形態では、素材の無機部分は、少なくとも1つの低融点の金属相を含む。また、いくつかの実施形態では、少なくとも1つの主に金属の低融点の微粒子が含有される（本明細では、微粒子または粉末でも合金または相と呼ぶ）。低融点相または合金はマグネシウムリチウム合金である場合の実施形態もある。いくつかの実施形態においては、低融点相または合金はリチウム合金である。また、合金中の%Alの割合が高いいくつかの実施形態では、低融点アルミニウムリチウム合金である。また、いくつかの実施形態では、この低融点相は基本的に微量元素を含むリチウムである。
別の態様は低融点マグネシウム合金を指す。この意味で、一実施形態は、以下の組成を有する低融点マグネシウムリチウム合金を指し、これについてのすべて割合は重量比である。
%Si:0‐15; %Cu:0‐30; %Mn:0‐15; %Be:0‐15
%Zn:0‐15; %Li:16‐100; %Sc:0‐20; %Ni<30;
%Pb:0‐10; %Zr:0‐10; %Cr:0‐15; %V:0‐10;
%Ti:0‐20; %Bi:0‐20; %Ga:0‐20; %N:0‐2;
%B:0‐5; %Al:0‐60; %Ni:0‐40; %Mo:0‐15;
%W:0‐30; %Ta:0‐5; %Hf:0‐5; %Nb:0‐10;
%Co:0‐30; %Ce:0‐15; %Ge:0‐20; %Ca:0‐30;
%In:0‐20; %Cd:0‐20; %Sn:0‐40; %Cs:0‐20;
%Se:0‐10; %Te:0‐10; %As:0‐10; %Sb:0‐20;
%Rb:0‐20; %La:0‐15; %C:0‐5; %O:0‐15;
%Y:0‐30; %Nd:0‐30; %Tm:0‐15; %Tb:0‐15;
%Gd:0‐20; %Dy:0‐15; %Yb:0‐15; %Er:0‐15%
%Sm:0‐15; %Pr:0‐15; %Ho:0‐25; %Lu:0‐15;
%Th:0‐15;
残りは、マグネシウムと微量元素で構成され、合金の融点（Tm）は495℃以下である。
マグネシウム合金の組成物の各元素について前述した内容と同じ内容は、特に、本明細のマグネシウム合金について前述に開示された元素の重量パーセントに関する実施形態について、本明細においての低融点マグネシウムリチウム合金に同様に適用することができる。また、それらのいくつかについて開示されている固溶体の割合、これらの元素のいくつかの合計の重量パーセンテージ、微量元素およびその微量元素の割合、およびリチウム(%Li)を除いて相互に排他的でない限り、その他の制限もこれに適用する。明らかに、本明細におけるマグネシウムリチウム合金については、（一部の実施形態の場合のように、CALPHADシミュレーションを使用している場合であっても）Tmの条件を満たす必要がある。これについて、特定の元素および特定の元素の組み合わせの最大量に対して非常に強い制限が課せられる。この制限により、明細されている一部の量を満たすことができないことは明らかである。たとえば、合金の残りの組成に関係なく、10%を超える%Wの含有を満たすことは非常に困難である。
低融点マグネシウムリチウム合金は高いリチウム（％Li）含有量からメリットを受けられるアプリケーションもある。％Liは、合金の一部の機械的特性の改良に役立つ実施形態もある。特に、他の合金元素と適切に組み合わせた場合、驚くべきことに、％Liは（弾性率*破断時の延長/密度）の比の増加に寄与する。さらに驚くことに、これは弾性率および破断時の延長の同時増加である。後述するが、これは最終的にその態様が適切に実装されたかどうかを決定する要因となる。％Liが合金の主要な元素になる可能性をもつ実施形態もある。そのため、その合金は、最終的には、マグネシウムリチウム合金ではなく、リチウム合金と厳密に見なされるべきとも考えられる。実際、いくつかの実施形態では、呼び値100％のかなり純粋な％Liを使用することが考慮に値する場合がある。後述するが、通常、10重量％を超える％Liの含有量は、成形性を高めるため、合金を少なくとも部分的に立方体にするためにのみ使用される。このため、粉末冶金工順がニアネットシェイプであるがゆえに、原則としてこのような高い％Li含有量の粉末を製造することは意味がない。しかし、後述するが、驚くべきことに、％Liの含有量が高い粒子状のマグネシウム合金を製造することは完全に理にかなっている実施形態もある。この態様では、合金の融点が非常に低いため、この粉末の取得が特に困難になる。別の実施形態で、%Liは16.8重量%超、19.5重量%超、もしくは21.3重量%超である。前述の特性をさらに強調するためのいくつかの実施形態、および腐食をさらに最小限に抑えるために特別な注意が払われるいくつかのアプリケーション、および求められるの融点を固定する他の合金元素に応じて、異なる％Liの含有量が推奨される。別の実施形態では、％Liは、22重量％超、26重量％超、32重量％超、36重量％超、41重量％超、42重量％超、46重量％超、52重量％超、56重量％超、62重量％超、重量％超、69重量％超、さらには72重量％超であることが推奨される。すでに述べたように、％Liは合金の過半数元素であり得る実施形態もある。別の実施形態では、％Liは、76重量％超、78重量％超、82重量％超、86重量％超、92重量％超、さらには97重量％超であることが推奨される。したがって、いくつかの実施形態では、マグネシウムリチウム合金はリチウム合金と見なすことができる。％Liの総量が確実に過剰ではないことを制御する必要がある実施形態もある。％Liの総量が過剰である場合、耐食性と機械的特性の不都合な妥協が生じる可能性が生じることを発見した。別の実施形態では、％Liは、94重量％未満、88重量％未満、84重量％未満、79重量％未満、74重量％未満、69重量％未満、49重量％未満、38重量％未満、さらには29重量％未満であることが推奨される。アプリケーションによっては、水素化リチウムの形成を避けるために特別な注意を払わなければならない。したがって、ある実施形態においては、合金は水素化リチウムを含まない。
ここでも適用される前述に開示された微量元素とその含有についての内容に加え、低融点マグネシウムリチウム合金中のアルカリ金属不純物の含有は機械的特性に対して障害となることが発見された。％Na、％K、％Rb、または％Csの含有は特に悪影響を及ぼすアプリケーションがある。別の実施形態において、％Na、％K、％Rbまたは％Csの含有量は180重量ppm未満、74重量ppm未満、36重量ppm未満、12重量ppm未満、8重量ppm未満、2.8重量ppm未満、0.7重量ppm未満、0.4重量ppm未満、0.009重量ppm未満、または0.001重量ppm未満に抑える必要がある。別の実施形態では、上記で開示されたパーセンテージは、%Na+%K+%Rb+%Csの合計を指す。また、別の実施形態においても、これらの含有は推奨されない。さらに、低融点マグネシウム‐リチウム合金中のハロゲン不純物の存在は、いくつかの実施形態では機械的特性に対して障害となる。％F、％Cl、％Br、％I、または％Atの含有は特に悪影響を及ぼすアプリケーションがある。別の実施形態において、％F、％Cl、％Br、％I、または％Atの含有量は180重量ppm未満、74重量ppm未満、36重量ppm未満、12重量ppm未満、8重量ppm未満、2.8重量ppm未満、0.7重量ppm未満、0.4重量ppm未満、0.009重量ppm未満、または0.001重量ppm未満に抑える必要がある。上記で開示されたパーセンテージは、%F+%Cl+%Br+%Atの合計を指す。また、別の実施形態においても、これらの含有は推奨されない。
ほとんどのアプリケーションにおいて、低融点マグネシウムリチウム合金の最も重要な態様は、本明細で定義されているように、融点（Tm）で直接評価可能である。別の実施形態において、マグネシウムリチウム合金の融点は520℃未満、495℃未満、455℃未満、430℃未満、395℃未満、390℃未満、345℃未満、340℃未満、324℃未満、295℃未満、290℃未満、269℃未満、245℃未満、240℃未満、219℃未満、195℃未満、190℃未満、145℃未満、もしくは95℃未満であることが推奨される。検証条件は本明細の最後に開示する。
マグネシウムリチウム合金中にマグネシウム、およびリチウム以外の元素が含まれる場合の機械的特性のバランスを取るための実施形態のいくつについて、この合金の融点は、別の実施形態において、マグネシウムおよびリチウムのみを含有するリチウムを同量含有する合金の融点に対して、20%超、30%超、40%超、50%超、もしくは60%超を超過してはならない。検証条件は本明細の最後に開示する。
ある実施形態において、低融点マグネシウムリチウム合金は粒子状であり、またある実施形態においては、粉末状である。
ある実施形態において、以下の低融点マグネシウムリチウム合金の組成の選択的範囲が優先される。すべての割合の表記は重量比である。
%Si:0‐2; %Cu:0‐2; %Mn:0‐2; %Be:0‐3;
%Zn:0‐2; %Li:16‐100; %Sc:0‐1; %Ni:0‐1;
%Pb:0‐2; %Zr:0‐0.5; %Cr:0‐1; %V:0‐0.5;
%Ti:0‐0.5; %Bi:0‐3; %Ga:0‐9; %N:0‐0.5;
%B:0‐0.5; %Al:0‐10; %Ni:0‐1; %Mo:0‐0.5;
%W:0‐0.2; %Ta:0‐0.5; %Hf:0‐0.1; %Nb:0‐0.5;
%Co:0‐2; %Ce:0‐2; %Ge:0‐1; %Ca:0‐10;
%In:0‐4; %Cd:0‐2; %Sn:0‐4; %Cs:0‐4;
%Se:0‐0.5; %Te:0‐0.5; %As:0‐0.5; %Sb:0‐0.5;
%Rb:0‐1; %La:0‐1; %C:0‐0.5; %O:0‐0.5;
%Y:0‐2; %Nd:0‐0.5; %Tm:0‐0.5; %Tb:0‐0.5;
%Gd:0‐0.5; %Dy:0‐0.5; %Yb:0‐0.5; %Er:0‐0.5%
%Sm:0‐0.5; %Pr:0‐0.5; %Ho:0‐0.5; %Lu:0‐0.5;
%Th:0‐0.5;
残りはマグネシウムと微量元素で構成される。
ここで、合金の融点（Tm）は495℃以下である。
ある実施形態では、特定の元素の合計が制限される必要があることを発見した。別の実施形態は以下に重量比で表記される組成における低融点マグネシウムリチウム合金を指す。
%Li:32‐100
%Ca+%Al=0‐2;
%Nd+%Gd+%La+%Y+%Be+%Sc=0‐1;
%Zr+%Hf+%Ti=0‐0.1;
%Cu+%Ni+%Co+%Zn+%Mn+%Si+%Cr+%Nb=0‐0.5;
%Ge+%Ce+%Ni+%Pb+%V+%Mo+%W+%Ta=0‐0.3;
%B+%N+%O+%C=0‐0.5;
%Bi+%Ga+%Cd+%In+%Sn+%Cs+%Rb=0‐4;
%Se+%Te+%As+%Sb=0‐0.2;
%Tm+%Tb+%Dy+%Yb+%Er+%Sm+%Pr+%Ho+%Lu+%Th=0‐0.5;
残りはマグネシウムと微量元素で構成される。
ここで、合金の融点（Tm）は495℃以下である。
この実施形態において、低融点マグネシウムリチウム合金における異なる元素の含有に関する前項の２つの事例におけるTmの範囲、および値に関する考慮事項もここに適用される。
この実施形態において、低融点マグネシウムリチウム合金に関する前項の２つの事例における%Liに関する考慮事項もここに適用する。
一部の実施形態では、%Ca+%Alの合計が重要になる場合があり、別の実施形態では異なるレベルが推奨される。いかなる場合においても、ここでも適用可能な各単一元素に対して上記の値を常に尊重し、いくつかの実施形態では元素の合計を考慮する必要がある。機械的特性の改善のための別の実施形態では、%Ca+%Alが0.005重量％以上、0.05重量％以上、0.2重量％以上、1.2重量％以上、もしくは1.4重量％以上であることが推奨される。予想される通り、一部のアプリケーションでは、これらの元素の合計値が過度に大きいと、機械的特性のバランスに悪影響を与える可能性がある。別の実施形態では、%Ca+%Alが8重量％以下、4重量％以下、2重量％以下、1.5重量％以下、0.9重量％以下、0.4重量％以下、もしくは0.09重量％以下であることが推奨される。いくつかのアプリケーション、特に%Liが50.6重量%超である場合、%Caの含有量が、別の実施形態において、0.1重量%超、1.2重量%超、1.6重量%超、さらに2.1重量%超であることが推奨される。いくつかのアプリケーション、特に%Liが20.6重量%未満である場合、機械的特性のバランスを取るため、%Alの含有量が、別の実施形態において、0.1重量%超、さらに0.6重量%超であることが推奨される。いくつかのアプリケーション、特に%Liが34.6重量%から36.6重量%である場合、機械的特性のバランスを取るため、%Alの含有量が、別の実施形態において、4.8重量%未満、さらに4.4重量%未満であることが推奨される。
一部の実施形態では、%Bi+%Ga+%Cd+%In+%Sn+%Cs+%Rbの合計が重要になる場合があり、別の実施形態では異なるレベルが推奨される。いかなる場合においても、ここでも適用可能な各単一元素に対して上記の値を常に尊重し、いくつかの実施形態では元素の合計を考慮する必要がある。機械的特性の改善のための別の実施形態では、%Bi+%Ga+%Cd+%In+%Sn+%Cs+%Rbが0.005重量％以上、0.05重量％以上、0.2重量％以上、1.2重量％以上、もしくは1.4重量％以上であることが推奨される。予想される通り、一部のアプリケーションでは、これらの元素の合計値が過度に大きいと、機械的特性のバランスに悪影響を与える可能性がある。別の実施形態では、%Bi+%Ga+%Cd+%In+%Sn+%Cs+%Rbが8重量％以下、4重量％以下、2.5重量％以下、1.9重量％以下、1.4重量％以下、0.9重量％以下、もしくは0.4重量％以下であることが推奨される。いくつかのアプリケーション、特に%Liが20.6重量%未満である場合、機械的特性のバランスを取るため、%Cdの含有量が、別の実施形態において、1.6重量%未満、さらに1.4重量%超であることが推奨される。
一部の実施形態では、%Nd+%Gd+%La+%Y+%Be+%Scの合計が重要になる場合があり、別の実施形態では異なるレベルが推奨される。いかなる場合においても、ここでも適用可能な各単一元素に対して上記の値を常に尊重し、いくつかの実施形態では元素の合計を考慮する必要がある。機械的特性の改善のための別の実施形態では、%Nd+%Gd+%La+%Y+%Be+%Scが0.005重量％以上、0.05重量％以上、0.2重量％以上、1.2重量％以上、もしくは1.4重量％以上であることが推奨される。予想される通り、一部のアプリケーションでは、これらの元素の合計値が過度に大きいと、機械的特性のバランスに悪影響を与える可能性がある。別の実施形態では、機械的特性のバランスを取るため、%Nd+%Gd+%La+%Y+%Be+%Scが8重量％以下、4重量％以下、2.5重量％以下、1.5重量％以下、1重量％以下、0.4重量％以下、もしくは0.09重量％以下であることが推奨される。いくつかのアプリケーション、特に%Liが50.6重量%超である場合、%Yの含有量が、別の実施形態において、機械的特性の改善のため、0.3重量%超、1.6重量%超、2.1重量%超、さらに2.6重量%超であることが推奨される。いくつかのアプリケーション、特に%Liが20.6重量%未満である場合、機械的特性のバランスを取るため、%Yの含有量が、別の実施形態において、0.1重量%超、さらに0.6重量%超であることが推奨される。他のアプリケーションにおいては、リチウムの含有が、機械的特性のバランスを取るため、55.6重量%未満である場合、%Yまたは%Scの少なくとも1つの含有量が、個別または合計で0.006重量%超、0.01重量%超、0.3重量%超、または1.1重量%超であることを発見した。
一部の実施形態では、%Cu+%Ni+%Co+%Zn+%Mn+%Si+%Cr+%Nbの合計が重要になる場合があり、別の実施形態では異なるレベルが推奨される。いかなる場合においても、ここでも適用可能な各単一元素に対して上記の値を常に尊重し、いくつかの実施形態では元素の合計を考慮する必要がある。機械的特性の改善のための別の実施形態では、%Cu+%Ni+%Co+%Zn+%Mn+%Si+%Cr+%Nbが0.005重量％以上、0.05重量％以上、0.2重量％以上、1.2重量％以上、もしくは1.4重量％以上であることが推奨される。予想される通り、各単一元素にも当てはまるため、一部のアプリケーションでは、これらの元素の合計値が過度に大きいと、悪影響を与える可能性がある。別の実施形態では、機械的特性のバランスを取るため、%Cu+%Ni+%Co+%Zn+%Mn+%Si+%Cr+%Nbが3.9重量％以下、1.9重量％以下、0.9重量％以下、0.5重量％以下、0.09重量％以下、0.05重量％以下、もしくは0.009重量％以下であることが推奨される。いくつかの実施形態、特に％Liが30.6重量％未満である場合、%Znの含有量が、別の実施形態において、1.8重量%未満、もしくは1.6重量%未満であることが推奨される。また、いくつかのアプリケーション、特に%Liが34.6重量%から36.6重量%である場合、機械的特性のバランスを取るため、%Znの含有量が、別の実施形態において、4.8重量%未満、さらに4.4重量%未満であることが推奨される。いくつかのアプリケーション、特に%Liが20.6重量%未満である場合、機械的特性のバランスを取るため、%Mnの含有量が、別の実施形態において、0.1重量%超、さらに0.6重量%超であることが推奨される。
一部の実施形態では、%B+%N+%O+%Cの合計が重要になる場合があり、別の実施形態では異なるレベルが推奨される。いかなる場合においても、ここでも適用可能な各単一元素に対して上記の値を常に尊重し、いくつかの実施形態では元素の合計を考慮する必要がある。機械的特性の改善のための別の実施形態では、機械的特性の改善のため、%B+%N+%O+%Cが0.005重量％以上、0.05重量％以上、0.2重量％以上、1.2重量％以上、もしくは1.4重量％以上であることが推奨される。予想される通り、一部のアプリケーションでは、これらの元素の合計値が過度に大きいと、機械的特性のバランスに悪影響を与える可能性がある。別の実施形態では、機械的特性のバランスを取るため、%B+%N+%O+%Cが3.9重量％以下、1.9重量％以下、0.9重量％以下、0.5重量％以下、0.09重量％以下、0.05重量％以下、もしくは0.009重量％以下であることが推奨される。
一部の実施形態では、%Tm+%Tb+%Dy+%Yb+%Er+%Sm+%Pr+%Ho+%Lu+%Thの合計が重要になる場合があり、別の実施形態では異なるレベルが推奨される。いかなる場合においても、ここでも適用可能な各単一元素に対して上記の値を常に尊重し、いくつかの実施形態では元素の合計を考慮する必要がある。機械的特性の改善のための別の実施形態では、機械的特性の改善のため、%Tm+%Tb+%Dy+%Yb+%Er+%Sm+%Pr+%Ho+%Lu+%Thが0.005重量％以上、0.05重量％以上、0.2重量％以上、1.2重量％以上、もしくは1.4重量％以上であることが推奨される。予想される通り、一部のアプリケーションでは、これらの元素の合計値が過度に大きいと、機械的特性のバランスに悪影響を与える可能性がある。別の実施形態では、機械的特性のバランスを取るため、%Tm+%Tb+%Dy+%Yb+%Er+%Sm+%Pr+%Ho+%Lu+%Thが3.9重量％以下、1.9重量％以下、0.9重量％以下、0.5重量％以下、0.09重量％以下、0.05重量％以下、もしくは0.009重量％以下であることが推奨される。
一部の実施形態では、%Ge+%Ce+%Ni+%Pb+%V+%Mo+%W+%Taの合計が重要になる場合があり、別の実施形態では異なるレベルが推奨される。いかなる場合においても、ここでも適用可能な各単一元素に対して上記の値を常に尊重し、いくつかの実施形態では元素の合計を考慮する必要がある。機械的特性の改善のための別の実施形態では、機械的特性の改善のため、%Ge+%Ce+%Ni+%Pb+%V+%Mo+%W+%Taが0.005重量％以上、0.05重量％以上、0.2重量％以上、1.2重量％以上、もしくは1.4重量％以上であることが推奨される。予想される通り、一部のアプリケーションでは、これらの元素の合計値が過度に大きいと、機械的特性のバランスに悪影響を与える可能性がある。別の実施形態では、機械的特性のバランスを取るため、%Ge+%Ce+%Ni+%Pb+%V+%Mo+%W+%Taが3.9重量％以下、1.9重量％以下、0.9重量％以下、0.3重量％以下、0.09重量％以下、0.05重量％以下、もしくは0.009重量％以下であることが推奨される。
一部の実施形態では、%Se+%Te+%As+%Sbの合計が重要になる場合があり、別の実施形態では異なるレベルが推奨される。いかなる場合においても、ここでも適用可能な各単一元素に対して上記の値を常に尊重し、いくつかの実施形態では元素の合計を考慮する必要がある。機械的特性の改善のための別の実施形態では、機械的特性の改善のため、%Se+%Te+%As+%Sbが0.005重量％以上、0.05重量％以上、0.2重量％以上、1.2重量％以上、もしくは1.4重量％以上であることが推奨される。予想される通り、一部のアプリケーションでは、これらの元素の合計値が過度に大きいと、機械的特性のバランスに悪影響を与える可能性がある。別の実施形態では、機械的特性のバランスを取るため、%Se+%Te+%As+%Sbが3.9重量％以下、1.9重量％以下、0.9重量％以下、0.2重量％以下、0.09重量％以下、0.05重量％以下、もしくは0.009重量％以下であることが推奨される。
一部の実施形態では、%Zr+%Hf+%Tiの合計が重要になる場合があり、別の実施形態では異なるレベルが推奨される。いかなる場合においても、ここでも適用可能な各単一元素に対して上記の値を常に尊重し、いくつかの実施形態では元素の合計を考慮する必要がある。機械的特性の改善のための別の実施形態では、機械的特性の改善のため、%Zr+%Hf+%Tiが0.005重量％以上、0.05重量％以上、0.12重量％以上、1.2重量％以上、もしくは1.4重量％以上であることが推奨される。予想される通り、一部のアプリケーションでは、これらの元素の合計値が過度に大きいと、機械的特性のバランスに悪影響を与える可能性がある。別の実施形態では、機械的特性のバランスを取るため、%Zr+%Hf+%Tiが3.9重量％以下、1.9重量％以下、0.9重量％以下、0.1重量％以下、0.049重量％以下、0.009重量％以下、もしくは0.0049重量％以下であることが推奨される。特に%Liが20.6重量%未満である場合、機械的特性のバランスを取るため、%Zrの含有量が、別の実施形態において、0.1重量%超、さらに0.6重量%超であることが推奨される。
ある実施形態において、以下に重量比で表記される組成における低融点マグネシウムリチウム合金を指す。
%Ca、%Y、または他の%REEについて5%まで
%As、%Se、または%Teについて1%まで
この時、%Li>52%
残りはマグネシウムと微量元素で組成される。
また、融点（Tm）は568K以下である。
ある実施形態において、以下に重量比で表記される組成における低融点マグネシウムリチウム合金を指す。
ある実施形態において、以下に重量比で表記される組成における、低融点マグネシウムリチウム合金、もしくは低融点リチウムマグネシウムアルミニウム合金とも呼ぶことができる合金を指す。
%Mgについて27%まで
%Ca、%Y、または他の%REEについて5%まで
%As、%Se、または%Teについて1%まで
%Li>62重量%
残りはアルミニウムと微量元素で組成される。
また、融点（Tm）は588K以下である。
本明細において、用語の使用法について2つの一般的な定義があり、どちらを使用すべきか疑問がある場合、記載される最後の一般的な定義（本明細の終了に最も近い定義）を適用する。また、用語の特定の定義が本明細のセクションに指定され、それが特定の実施形態に適用されるかどうかが明確でない場合、その用語の一般的な定義が適用される。一般的な定義が複数存在する場合、前述の基準を適用される。
本明細に開示されている実施形態は、相互に排他的でない限り、任意の組み合わせで他の実施形態と組み合わせることができる。
【0006】
別の態様は、後に本文書おいて開示される任意の方法などの成形技術を用いて要素を製造することがある、有機的な部分および非有機的な部分を備える材料について言及する。発明者は、いくつかの実施形態においては、ある特性温度が適切に選ばれる限り、有機的な要素と非有機的な要素の混合を成形することが可能であること発見した。一実施形態において、非有機的な部分の少なくとも一つの要素の融点と熱たわみ温度のような有機的な部分における少なくとも一つの要素の特性温度との関係の場合にとりわけ、ガラス転移点、除去温度、または劣化温度は、後に本文書おいて開示されるように適切に選択される。一実施形態において材料は成形可能な材料である。一実施形態において材料は成形されるための材料である。いくつかの実施形態において有機的な部分はあくまで望ましい形状に達するまでの一過性のものであり、さらに少なくとも部分的に除去される。いくつかの実施形態において、有機的な部分は成形された材料において機能性を有し、従って少なくとも部分的に保持される。
成形されるための材料の有機的な部分は一つまたは複数の相および／または要素を備えてよい。一実施形態において有機的な部分は有機的な相を備える。異なる実施形態において、材料の有機的な部分は少なくとも一つの要素、少なくとも二つの要素、少なくとも一つの関連する要素、およびさらに少なくとも二つの関連する要素を備える。一実施形態において有機的な相は少なくともポリマーを備える。異なる実施形態において、ポリマーは感光性樹脂、熱硬化性重合体、熱可塑性ポリマー、およびさらにエラストマー重合体である。発明者は、いくつかの実施形態において、成形された材料の所要の機械的特性を得るためには、ポリマーは結晶高分子であってはならないことを発見した。一実施形態において、後に本文書おいて開示されるように「適切な放射」にさらされる場合、成形方法は「硬化する」要素を備える材料の有機的な部分を積層造形する少なくとも一つのステップを備える。さらに、異なる実施形態において、「硬化する」材料はさらに反応促進剤、「適切な放射」にさらされる場合に感作できるフォトクロミック化合物（アゾベンゼン、スピロピラン、スチルベン、フルギト類、ジアリールエテンなど）、「適切な放射」にさらされる場合に熱を発生できる発色団、そしてさらに熱開始剤を備えてもよい。
いくつかの実施形態において、有機的な部分が少なくとも部分的に保持されるいくつかの要素が製造される場合の例のように、およびまた関連する相の中で最も低い融点の金属相がやや高い融点を有する金属相を持ついくつかの要素における別の例のように、発明者は0.46MPa[66psi]の荷重で米国材料試験協会D648‐07に従って計測される120℃を超える、185℃を超える、230℃を超える、260℃を超える、282℃を超える、305℃を超える、355℃を超える、410℃,を超える、430℃を超える、そしてさらに505℃を超える異なる実施形態でのたわみ温度を有する有機的な相を選ぶことがきわめて重要であることを発見した。一代替実施形態において上で開示されたたわみ温度の値はISO75‐1、0.45MPaの荷重での2013方法Bテストに従って計測される。発明者は、いくつかの応用においては1.82MPaの荷重で米国材料試験協会D648‐07に従って計測される81℃を超える、123℃を超える、153℃を超える、173℃を超える、188℃を超える、203℃を超える、237℃を超える、273℃を超える、287℃を超える、そしてさらに320℃を超える異なる実施形態でのたわみ温度を有する要素を備える有機的な相を選ぶことがきわめて重要であることを発見した。一代替実施形態において、有機的な相は、1.82MPaの荷重で米国材料試験協会D648‐07の検査条件に従うか、5.0MPaの荷重で米国材料試験協会D648‐07の検査条件に従うか、8.0MPaの荷重で米国材料試験協会D648‐07の検査条件に従うか、さらにまたは1.8MPaの荷重でISO75‐1:2013方法Aテストによるかのいずれかによって得られる40℃を超える、61℃を超える、76℃を超える、94℃を超える、102℃を超える、118℃を超える、137℃を超える、143℃を超える、そしてさらに168℃を超えるたわみ温度を有する。いくつかの応用において、発明者は120℃を超える、185℃を超える、230℃を超える、260℃を超える、282℃を超える、305℃を超える、355℃を超える、410℃を超える、430℃を超える、そしてさらに505℃を超えるビカー軟化温度を有する要素を備える有機的な相を選ぶことがきわめて重要であることを発見した。たわみ温度とビカー軟化温度の検査条件は本文書の最後の部分で開示する。
いくつかの材料では、ある程度の要素または相は材料の有機的な部分の中で非常に少量で存在することがあり、いくつかの例ではその存在は意図しないもので、ゆえに関連しないが、別の例ではその存在は明確な機能性があり、ゆえにいくつかの特性に対し関連するが他の特性に対しては再び関連しない。いくつかの実施形態において、有機的な部分の中のそのような種類の量に関して、有機的な部分の相または要素の関連性を定義することが可能である。材料の有機的な部分の中の関連する要素または相は、異なる実施形態において材料の有機的な部分に関して重量で少なくとも0.06%、少なくとも0.6%、少なくとも1.2%、少なくとも2.6%、少なくとも6%、少なくとも11%、少なくとも21%、およびさらに36%である要素または相である。代替実施形態において上で開示された割合は材料の重量に関する重量割合をさす。一代替実施形態において上で開示された割合は体積による。
いくつかの実施形態において、上記のものはいくつかの要素の製造物であり、材料が成形された後に材料の有機的な部分は少なくとも部分的に保持され、また別の例として、材料の非有機的な部分の金属相を有するいくつかの製造された要素において、関連する相の中で最も低い融点の金属相が他の関連する金属相と比較してやや高い融点を有し、発明者はいくつかの応用において、0.46MPa[66psi]の荷重で米国材料試験協会D648‐07方法に従って計測される120℃を超える、185℃を超える、230℃を超える、260℃を超える、282℃を超える、305℃を超える、355℃を超える、410℃を超える、430℃を超える、そしてさらに505℃を超える異なる実施形態でのたわみ温度(HDT)を有する関連する要素を備える有機的な相を選ぶことがきわめて重要であることを発見した。たわみ温度を特定する検査条件は本文書の最後の部分で開示する。一代替実施形態において上で開示されたたわみ温度の値は0.45MPaの荷重でのISO75‐1:2013方法Bテストに従って計測される。発明者は、いくつかの応用においては1.82MPaの荷重で米国材料試験協会D648‐07に従って計測される81℃を超える、123℃を超える、153℃を超える、173℃を超える、188℃を超える、203℃を超える、237℃を超える、273℃を超える、287℃を超える、そしてさらに320℃を超える異なる実施形態でのたわみ温度を有する関連する要素を備える有機的な相を選ぶことがきわめて重要であることを発見した。たわみ温度を特定する検査条件は本文書の最後の部分で開示する。代替実施形態において、1.82MPaの荷重で米国材料試験協会D648‐07の検査条件に従うか、5.0MPaの荷重で米国材料試験協会D648‐07の検査条件に従うか、8.0MPaの荷重で米国材料試験協会D648‐07の検査条件に従うか、さらにまたは1.8MPaの荷重でISO75‐1:2013方法Aテストによるかのいずれかによって得られる40℃を超える、61℃を超える、76℃を超える、94℃を超える、102℃を超える、118℃を超える、137℃を超える、143℃を超える、そしてさらに168℃を超えるたわみ温度を有する関連する要素を備える有機的な相が好ましい。発明者は、いくつかの応用で異なる実施形態において、ポリフェニレンスルホン(PPS)、芳香族ポリイミド(PI)、ポリエーテルスルホン(PES)、ポリエーテルイミド(PEI)、ポリエーテルケトン(PEK)、ポリエーテルケトンケトン(PEKK)、エチレンプロピレンジエンモノマー(EPDM)、ポリスルホン(PSU)、ポリアクリルアミド(PAM)、ポリカーボネート(PC)、ポリエーテルエーテルケトン(PEEK)、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)、ポリイミド(PI)、ポリエチレンナフタレート(PEN)、ABS樹脂(ABS)、ポリメチルメタクリレート(PMMA)、ポリフェニレンスルファイド(PPS)、ポリエチレンテレフタラート(PET)、ポリブチレンテレフタレート(PBT)、ポリアミド(PA66、PA610、PA6、PA12)、ポリプロピレン(PP)、フェノールホルムアルデヒド樹脂(PF)、エポキシ樹脂(EP)、ポリウレタン(PUR)、ポリエステル樹脂(UP)、ポリメチルシロキサン(PDMS)、ポリベンゾイミダゾール(PBI)、ポリベンゾイミダゾール芳香族派生物、ポリヒドロキシ基を有するメタクリル酸、ポリ（ヒドロキシブチル）メタクリル酸である関連する要素を備える有機的な相を選ぶことがきわめて重要であることを発見し、発明者は、異なる実施形態において、環状ブチレンテレフタレート(CBT)およびさらにアニオン性ポリアミド(APA‐6)を備える有機的な相を選ぶことは有益であることを発見した。いくつかの応用では、とりわけ風車ブレードおよび他の大型の要素を製造する際に、熱硬化性重合体（エポキシ樹脂など）または粉末状の熱可塑性ポリマーなどのポリマー材料を使用することは有益である。大型の要素の製造において、発明者は、超音波、抵抗または誘導その他などによって接合できる熱可塑性ポリマーを使用する場合、本文書の開示に従って得られる成形された材料を使用するとき、驚くべきことに接合部分における金属相の間の連続接合も含む連続性へ到達できることを発見した。ポリヒドロキシエチルメタクリレート(PHEMA)、フタロニトリル、ベンゾキサジン、ビスマレイミド、シアン酸エステル、ポリエステルファイバーグラスシステム、成形コンパウンド、バルク成形コンパウンド、ポリウレタン、断熱材、マットレス、コーティング、接着剤、印刷ローラー、靴底、床材、合成繊維、ポリウレタンポリマー、加硫ゴム、ベークライト、電気絶縁体およびプラスチック製品に使用されるフェノールホルムアルデヒド樹脂、デュロプラスト、ベニヤ板、パーティクルボードおよび中質繊維板に使用される尿素ホルムアルデヒド材、メラミン樹脂、フタル酸ジアリル(DAP)、態様エポキシ樹脂、ポリイミド、ポリシアヌレート、型または型ランナー、およびさらにポリエステル樹脂などである。製造のために発明者はいくつかの応用においては120℃を超える、185℃を超える、230℃を超える、260℃を超える、282℃を超える、305℃を超える、355℃を超える、410℃を超える、430℃を超える、そしてさらに505℃を超える異なる実施形態での劣化温度を有する関連する要素を備える有機的な相を選ぶことがきわめて重要であることを発見した。劣化温度を特定する検査条件は本文書の最後の部分で開示する。代替実施形態において、劣化温度は選択的に重量で10%、20%、25%、45%、65%、およびさらに65%を超える質量損失に相当する米国材料試験協会E1131‐08の検査条件に従って得られた温度をさすことができる。発明者はいくつかの応用においては120℃を超える、185℃を超える、230℃を超える、260℃を超える、282℃を超える、305℃を超える、355℃を超える、410℃を超える、430℃を超える、そしてさらに505℃を超える異なる実施形態での除去温度を有する関連する要素を備える有機的な相を選ぶことがきわめて重要であることを発見した。除去温度を特定する検査条件は本文書の最後の部分で開示する。代替実施形態において、除去温度は選択的に米国材料試験協会E1131‐08の検査条件に従って、だが0.5℃／minの加熱／冷却速度で得られた温度をさすことができ、初期重量に関して異なる実施形態における残りの有機的な相の重量は49%未満、重量で34%未満、24%未満、14%未満、9%未満、4%未満、2%未満、およびさらに0.4%未満である。一代替実施形態において、上で開示された割合は体積によるもので、有機的な相における体積損失をさす。発明者は、いくつかの応用においては、異なる実施形態において材料の非有機的な部分にある関連する要素／相の間の最も低い融点を有する相または要素の融点（0.45*Tmで温度はセ氏である）の0.45倍を十分に超える、0.65*Tmを十分に超える、0.75*Tmを十分に超える、0.85*Tmを十分に超える、およびさらにTmを十分に超える（Tmは、平衡条件下で最初の液体が形成される絶対温度であり、本文書の残りの部分においては、他の指示がない限りまたは明確な場合、同様に平衡条件が適用される）たわみ温度を有する関連する要素を備える有機的な相を選ぶことがきわめて重要であることを発見した。たわみ温度は0.46MPa[66psi]の荷重で米国材料試験協会D648‐07に従って計測される。発明者はいくつかの応用においては42℃を超える、86℃を超える、106℃を超える、128℃を超える、164℃を超える、192℃を超える、221℃を超える、260℃を超える、292℃を超える、そしてさらに320℃を超える異なる実施形態でのガラス転移点を有する関連する要素を備える有機的な相を選ぶことがきわめて重要であることを発見した。発明者はいくつかの応用においては、異なる実施形態において165℃を超える、196℃を超える、218℃を超える、236℃を超える、254℃を超える、286℃を超える、319℃を超える、354℃を超える、386℃を超える、そしてさらに410℃を超える融点を有する熱可塑性ポリマーである関連する要素を備える有機的な相を選ぶことがきわめて重要であることを発見した。いくつかの応用において、発明者は120℃を超える、185℃を超える、230℃を超える、260℃を超える、282℃を超える、305℃を超える、355℃を超える、410℃を超える、430℃を超える、そしてさらに505℃を超えるビカー軟化温度を有する関連する要素を備える有機的な相を選ぶことがきわめて重要であることを発見した。ビカー軟化温度を特定する検査条件は本文書の最後の部分で開示する。いくつかの実施形態において発明者は相について前述したことは部分へも応用できることを発見した。材料中に備えることができる有機的な相／要素のより多くの実施形態は本文書において後に開示する。検査条件は本文書の最後の部分で開示する。
人は、製造したい要素、および同様にそのような要素の数と経済に関連する他の問題に応じて、プラスチックまたは高分子システムの所与のタイプに対し使用する成形技術の種類を決定するであろう、それはまた要素の形状、他の経済的な側面およびいくつかの他の条件にも関連し、および同様に彼が必要とする部品の機能性と寸法公差にも関連し、このシナリオにおいて彼にとって明らかなことは、一つまたはいくつかの可能な成形技術を持つことになることであり、彼にとってこれらが明らかな場合、一つまたはいくつかの可能な成形技術を持つことになり、この範囲の中で一つまたはいくつかの成形技術を持つことになり、いくつかの可能なポリマーを使うことができ、そこで彼が選択した成形技術を介して、そして理解する全ての他の条件とともに、形を与えるためにポリマーに対しどれが関連する温度であるかが分かるとき、ゆえに使用するべきであるおよびポリマーの劣化に関連する成形技術の種類が分かり、それによりどの温度が関連しているかを疑いなく知ることができ、それを決めたとき、本文書で説明されている手段で材料に求めるべき温度への関係の種類を本開示に従って知ることができる。
いくつかの実施形態において、材料の有機的な部分が過剰量でないことは非常に重要である。異なる実施形態において、有機的な部分は材料の重量に関して重量で68%以下、48%以下、態様38%以下、34%以下、28%以下、24%以下、18%以下、14%以下、およびさらに8%以下であるべきである。他の実施形態において、成形後の機能性を確保するために材料の有機的な部分は十分に存在すべきであり、のみならず特に成形された材料中に有機的な部分が高い割合で残される応用ではそうあるべきである。異なる実施形態において、材料の有機的な部分は材料の重量に関して重量で12%以上、16%以上、22%以上、26%以上、32%以上、42%以上、52%以上、62%以上、72%以上、82%以上、およびさらに92%以上であるべきである。代替実施形態において、関連するのは体積分率である。いくつかの実施形態において、材料の有機的な部分が過剰量でないことは非常に重要である。異なる実施形態において、有機的な部分は材料の体積に関して体積で68%以下、48%以下、38%以下、34%以下、28%以下、24%以下、18%以下、14%以下、8%以下であるべきである。異なる実施形態において、材料の有機的な部分は材料の体積に関して体積で12%以上、16%以上、22%以上、26%以上、32%以上、42%以上、52%以上、62%以上、72%以上、82%以上、およびさらに92%以上であるべきである。
材料の非有機的な部分は一つまたは複数の相および／または要素を備えてよく、いくつかの実施形態にあっても材料は非有機的な部分のみを備えてもよい。異なる実施形態において、材料の非有機的な部分は少なくとも一つの要素、少なくとも二つの要素、少なくとも一つの関連する要素、およびさらに少なくとも二つの関連する要素を備える。異なる実施形態において非有機的な部分は金属、金属合金、少なくとも一つの金属間相、任意のマグネシウム系合金など本文書で開示される合金、任意のマグネシウム‐リチウム合金、および／または任意のアルミニウム‐リチウム合金、および／または任意の低い融点のマグネシウム‐リチウム合金、および／または本文書で前に開示された任意の低い融点のアルミニウム‐リチウム合金、セラミック、粒子、硬い粒子、およびさらに強化繊維を備える。異なる実施形態において非有機的な部分の大部分は金属で、大部分は任意のマグネシウム系合金など本文書で開示される任意の合金、および／または任意のマグネシウム‐リチウム合金、および／または任意のアルミニウム‐リチウム合金、および／または任意の低い融点のマグネシウム‐リチウム合金、および／または本文書で前に開示された任意の低い融点のアルミニウム‐リチウム合金、およびさらに大部分はセラミックである。異なる実施形態において、材料の非有機的な部分は金属マトリックス複合材料、金属間化合物、およびさらに金属間化合物マトリックス複合材料である。本文書で開示されるマグネシウム系合金および／または低い融点のマグネシウム‐リチウム合金の任意の実施形態は、提供される任意の組み合わせの材料の非有機的な部分に言及する任意の実施形態との組み合わせが可能で、それらは互いに排他しない。
本文書において、他の指示がない限り「大部分」という言葉は記載された部分での主要な要素をさす（有機的な部分、非有機的な部分、金属の部分、セラミックの部分など、つまり、例えば、材料は90%の有機的な部分および10%の非有機的な部分からなることがあり、非有機的な部分が25%のセラミック、25%の金属間化合物、本文書で前に開示された任意のマグネシウム系合金および／または本文書で前に開示された任意の低い融点のマグネシウム‐リチウム合金などの本文書で開示された任意の合金の金属合金30%および、本文書で前に開示された任意のマグネシウム系合金および／または本文書で前に開示された低い融点のマグネシウム‐リチウム合金など本文書で開示された合金を大部分有する非有機的な部分を有する旨いくつかの実施形態において記載されうる材料などの他の金属要素20%を有しうることがあり、しかしながらそのような金属の総数が材料においてわずか3%しか達しなくても、非有機的な部分内では主要な要素である）。異なる実施形態において、記載された部分の主要な要素となるには不十分だが、体積で最小限で35%、最小限で46%、最小限で52%、最小限で62%、最小限で77%、最小限で86%、およびさらに最小限で96%示されていなくてはならない。一代替実施形態において、上で開示された割合は重量による。材料の非有機的な部分の間の関連する要素または相は、異なる実施形態において材料の非有機的な部分に関して重量で少なくとも0.06%、少なくとも0.6%、少なくとも1.2%、少なくとも2.6%、少なくとも6%、少なくとも11%、少なくとも21%、およびさらに36%である要素または相である。一代替実施形態において上で開示された割合は材料の重量に関する重量による割合をさす。一代替実施形態において上で開示された割合は体積による。
発明者は、いくつかの実施形態において材料の非有機的な部分が本文書で開示されたマグネシウム系合金の少なくとも一つ、一実施形態において本文書で開示されたマグネシウム‐リチウム合金の一つ、一実施形態において本文書で開示された任意のアルミニウム‐リチウム合金、一実施形態において本文書で開示された低い融点のアルミニウム‐リチウム合金、一実施形態において本文書で開示された低い融点のマグネシウム‐リチウム合金の少なくとも一つ、を備えることは有益であることを発見した。一実施形態においてマグネシウム系合金は微粒子状である。一実施形態において微粒子状は粉末状をさす。一実施形態において低い融点のリチウム‐マグネシウム合金は微粒子状である。一実施形態において微粒子状は粉末状をさす。一つの特定の態様において、発明者は材料の非有機的な部分が材料の非有機的な部分に少なくとも二つの異なるマグネシウム合金を備えることは有益であることを発見した。異なる実施形態において、少なくともマグネシウム合金の一つは重量で21%を超える、36%を超える、42%を超える、52%を超える、62%を超える、72%を超える、およびさらに81%を超えるリチウム含有量を有する。一代替実施形態において上で開示された割合は体積による。
いくつかの実施形態において、特に材料の非有機的な部分が低い融点の金属粉末を備える場合、発明者は材料の非有機的な部分の中の金属粉末の少なくとも一つにおいて融解温度と密度の間に何らかの関係が満たされるべきであることを発見した。異なる実施形態において、それらの金属粉末の（g/cm3）での密度（20℃および1気圧で）を乗じた金属粉末の融解温度（ケルヴィン目盛りで）は2790未満、2490未満、1900未満、1400未満、900未満、およびさらに400未満[K*(g/cm3)において]である。検査条件は本文書の最後の部分で開示する。
他の異なる合金もまた材料の非有機的な部分に用いられることができる。発明者は、いくつかの実施形態において材料の非有機的な部分がPCT/EP2016/076895にて開示された任意の合金を備えることは有益であることを発見し、その文献は本文書において言及することにより組み込まれている。一実施形態において材料の非有機的な部分はPCT/EP2016/076895で開示されたアルミニウム系合金の一つを備える。一実施形態において材料の非有機的な部分はPCT/EP2016/076895で開示されたアルミニウム系合金の一つを備えるが、本応用においてはマグネシウム系合金に対する%Li含有量が記載されている。一実施形態において材料の非有機的な部分はPCT/EP2016/076895で開示されたアルミニウム系合金の一つおよび本文書で開示された低い融点のマグネシウム‐リチウム合金の少なくとも一つを備える。一実施形態において材料の非有機的な部分はPCT/EP2016/076895で開示されたアルミニウム系合金の一つだがマグネシウム系合金に対し本応用で開示された%Li含有量を有するもの、および本文書で開示された少なくとも低い融点のマグネシウム‐リチウム合金を備える。一実施形態において材料の非有機的な部分はPCT/EP2016/076895で開示されたチタン系合金の一つを備える。一実施形態において材料の非有機的な部分はPCT/EP2016/076895のチタン系合金の一つを備えるが、本応用においてはマグネシウム系合金に対する%Li含有量が開示されている。一実施形態において、材料の非有機的な部分はPCT/EP2016/076895で開示されたチタン系合金のひとつおよび本文書で開示された低い融点のマグネシウム‐リチウム合金の少なくとも一つを備える。一実施形態において材料の非有機的な部分はPCT/EP2016/076895で開示されたチタン系合金の一つだがマグネシウム系合金に対し本文書で開示された%Li含有量を有するもの、および本文書に記載された少なくとも一つの低い融点のマグネシウム‐リチウム合金を備える。一実施形態において、材料の非有機的な部分は低い融点の合金として、PCT/EP2016/076895で開示された、高い%Li含有量および本文書で開示された低い融点のマグネシウム‐リチウム合金の融解温度を有するチタン系合金の一つを備える。非常に驚くべきことに、いくつかの実施形態において、低い融点の合金としてチタン‐リチウム合金を使用する場合、成形の間に応用される冷間等方圧加圧(CIP)、温間等方圧加圧(WIP)または同等のプロセスにおいてやや高い圧力（本文書に記載されているレベルで）が後で使用される限りは、低い%Li含有量すら使用することができることが発見されている。
一実施形態において材料の非有機的な部分は相互の融解温度の間の差が十分に大きい少なくとも二つの異なる金属合金を備える。相互の融解温度の間の十分に大きい差とは、異なる実施形態において20℃以上、55℃以上、82℃以上、105℃以上、155℃以上、205℃以上、255℃以上、310℃以上、410℃以上、610℃以上、820℃以上、さらに1050℃以上である。一実施形態において、前に本文書で開示された任意のマグネシウム系合金および／または任意の低い融点のマグネシウム‐リチウム合金は、非有機的な部分の異なる金属合金の中で最も高い融点を有する。一実施形態において、相互の融解温度の間の差が十分に大きい二つの異なる金属合金は本文書で開示された合金である。一実施形態において、PCT/EP2016/076895で開示された任意の合金などの金属合金は非有機的な部分の異なる金属合金の中で最も高い融点を有する。一実施形態において、PCT/EP2016/076895で開示された任意の合金などの金属合金は非有機的な部分の異なる金属合金の中で最も低い融点を有する。一実施形態において、相互の融解温度の間の差が十分に大きい二つの異なる金属合金はPCT/EP2016/076895で開示された合金である。一実施形態において、両方の合金は粒子状である。一実施形態において、相互の融解温度の間の差が十分に大きい二つの異なる金属合金は粉末状である。一実施形態において、より高い融点を有する合金はより低い融点を有する合金よりも大きいD50を有する。異なる実施形態において、相互の融解温度の間の差が十分に大きい二つの異なる金属合金の間のD50における差は5倍以上、6倍以上、7倍以上、8倍以上、およびさらに11倍以上である。検査条件は本文書の最後の部分で開示する。
発明者は、いくつかの応用において特に粉末がマグネシウム‐リチウム合金および／またはアルミニウム‐リチウム合金の場合、材料の非有機的な部分にある少なくとも一つの粉末がベータ相を備えることを発見し、これにより成形において投入される時間を驚くほど削減しつつ材料を成形することが容易になった。一実施形態において材料の非有機的な部分は少なくともベータ相の部分を有するマグネシウムおよび／またはリチウムを備える少なくとも一つの金属粉末を備え、異なる実施形態において材料の非有機的な部分はベータ相体積で少なくとも22%、少なくとも42%、少なくとも52%、少なくとも62%、およびさらに全ての存在するベータ相を有するリチウムを備える金属粉末を備える。一実施形態において体積は金属粉末などの体積に関する。異なる実施形態において材料の非有機的な部分は体積で少なくとも22%のベータ相、少なくとも52%、少なくとも52%、少なくとも62%、およびさらに全ての存在するベータ相を有するマグネシウムを備える金属粉末を備える。一実施形態において体積は金属粉末などの体積に関する。材料の非有機的な部分にある全ての金属粒子を考慮すると、異なる実施形態において全ての金属粒子からそのような粒子の体積で少なくとも42%ベータ相を含み、少なくとも52%、少なくとも62%、少なくとも72%、およびさらに全ての粒子はベータ相を含む。異なる実施形態において金属粒子は体積で少なくとも0.6%、少なくとも2.2%、少なくとも6%、少なくとも11%、およびさらに少なくとも21%ベータ相を備える。いくつかの実施形態に対するこの態様において、材料がソソロイド(sosoloid)でないことが非常に重要であり、なぜならば成形が確認されてしまう前にプロセス中に混合し、大幅に成形性が減少するからである。異なる実施形態において、前に開示されたことは体積で金属粒子の35%より多く、52%より多く、およびさらに62%より多くが低いリチウム含有量を有する場合にさえ起こり、リチウムを含む合金がマグネシウム系合金である場合、低いリチウム含有量は異なる実施形態において、そのような粒子の重量に関して重量で19%未満、14%未満、9%未満、6%未満、およびさらに3%未満をさす。リチウムを備えるアルミニウム系合金の場合、一実施形態において前に開示されたことは体積で金属粒子の35%より多く、52%より多く、およびさらに62%より多くが低いリチウム含有量を有する場合にさえ起こり、低いリチウム含有量は異なる実施形態において、そのような粒子の重量に関して重量で49%未満、39%未満、19%未満、14%未満、8%未満、およびさらに3%未満をさす。
いくつかの応用において、異なる実施形態における材料の非有機的な部分が、重量で16%を超える、18%を超える、32%を超える、38%を超える、46%を超える、54%を超える、67%を超える%Liを合金の重量に関して有する異なる実施形態における合金を備える場合、粉末はより成形しやすい。合金はさらに%As、%Sc、%Y、%La、%Th、%Ce、%Caから選択される元素の少なくとも重量で0.12%を備えてもよい。異なる実施形態において、合金は重量で0.28%を超える、0.56%を超える、0.78%を超える%Gd+%Nd+%Sm+%Y+%Pr+%Sc+%Pm+%Eu+%Tb+%Dy+%Ho+%Er+%Tm+%Yb+%Lu+%Thを合金の重量に関してさらに備えてもよい。一実施形態において、合金は、異なる実施形態において合金の重量に関して重量で少なくとも0.52%、少なくとも1.1%、少なくとも1.64%、およびさらに少なくとも2.18%の総含有量を有する%Ca、%Y、%Al、%Be、%Sc、%Zr、%Hf、%Ti、%La、%Ce、%Asおよび／または%Yから選択される少なくとも二つの元素をさらに備えてもよい。異なる実施形態において合金は重量で少なくとも12%、少なくとも16%、少なくとも22%、少なくとも26%、およびさらに少なくとも62%の%Mgを合金の重量に関してさらに備えてもよい。いくつかの実施形態においてこの合金は材料の非有機的な部分の中で関連する要素である。
いくつかの応用において、異なる実施形態における材料の非有機的な部分が、重量で12%を超える%Mgおよび重量で18%未満のリチウムを有する粉末混合を備える場合、粉末はより成形しやすい。その上、粉末混合は、異なる実施形態において粉末混合の重量で少なくとも0.12%、0.28%、1.12%およびさらに2.2%である%As、%Sc、%Y、%La、%Th、%Ceおよび／または%Caから選択される一つの元素をさらに備えてもよい。一実施形態において、これらの元素のうちの少なくとも二つは粉末混合の中に備えられている。一実施形態において、粉末混合は重量で0.16%を超える、0.38%を超える、0.61%を超える、およびさらに1.1%を超える%Gd+%Nd+%Sm+%Y+%Pr+%Sc+%Pm+%Eu+%Tb+%Dy+%Ho+%Er+%Tm+%Yb+%Lu+%Thを異なる実施形態において粉末混合の重量に関してさらに備える。いくつかの実施形態においてこの粉末混合は材料の非有機的な部分の中で関連する要素である。
いくつかの応用において、材料の非有機的な部分が、そのような合金の重量に関して重量で32%を超える、39%を超える、49%を超える、56%を超える、およびさらに71%を超える%Liを有する金属相を異なる実施形態において備える場合、粉末はより成形しやすい。他の応用において、金属相は重量で少なくとも12%、少なくとも16%、およびさらに少なくとも24%の%Mgを異なる実施形態においてさらに備え、一実施形態において金属相は総重量で%Ca、%Al、%Be、%Sc、%Zr、%Hf、%Ti、%La、%Ce、%Asおよび／または%Yから選択される少なくとも二つの元素をさらに備える。いくつかの実施形態においてこの金属相は材料の非有機的な部分の中で関連する相である。
いくつかの応用において、材料の非有機的な部分が、そのような金属相の重量に関して重量で少なくとも12%、少なくとも16%、少なくとも22%、少なくとも26%、少なくとも27%、少なくとも32%、およびさらに少なくとも62%の%Mgを有する金属相を異なる実施形態において備える場合、粉末はより成形しやすい。いくつかの実施形態においてこの金属相は材料の非有機的な部分の中で関連する相である。
いくつかの応用において、材料の非有機的な部分が、そのような金属相の重量に関して重量で少なくとも1.6%、少なくとも2.8%、少なくとも3.6%、少なくとも4.2%、少なくとも6.3%、少なくとも18.6%、およびさらに少なくとも32.1%の%Alを有する金属相を異なる実施形態において備える場合、粉末はより成形しやすい。いくつかの実施形態においてこの金属相は材料の非有機的な部分の中で関連する相である。
いくつかの応用において、材料の非有機的な部分が、重量で少なくとも32%の%Liを有する金属相を異なる実施形態において備える場合、粉末はより成形しやすく、材料の非有機的な部分において存在する全ての金属相がまとめて合計される場合は全ての金属相の重量に関して%Liは重量で18%未満であり%Mgは重量で12%を超える。いくつかの実施形態においてこの金属相は材料の非有機的な部分の中で関連する相である。
いくつかの応用において、材料の非有機的な部分が、そのような金属相の重量に関して重量で少なくとも6%、少なくとも8%、少なくとも12%、およびさらに少なくとも16%の%Gaを有する金属相を異なる実施形態において備える場合、粉末はより成形しやすい。いくつかの実施形態においてこの金属相は材料の非有機的な部分の中で関連する相である。
いくつかの応用において、材料の非有機的な部分が、そのような金属相の重量に関して重量で少なくとも12%、少なくとも16%、少なくとも19%、およびさらに少なくとも23%の%Ga+%Biを有する金属相を異なる実施形態において備える場合、粉末はより成形しやすい。
いくつかの応用において、材料の非有機的な部分が、そのような金属相の重量に関して%Ga+%Bi+%Rb+%Cd+%Cs+%Sn+%Pb+%Zn+%Inの合計が、異なる実施形態において重量で少なくとも12%、少なくとも16%、少なくとも19%、およびさらに少なくとも23%である金属相を備える場合、粉末はより成形しやすい。いくつかの実施形態においてこの金属相は材料の非有機的な部分の中で関連する相である。
いくつかの応用において、材料の非有機的な部分が、そのような金属相の総重量に関して%Liが重量で18%未満、16%未満、12%未満である金属相の混合を異なる実施形態において備える場合、粉末の性能は改善される。異なる実施形態において、金属相の混合はそのような金属相の総重量に関して重量で12%を超える、16%を超える、24%を超える、およびさらに31%を超える%Mgをさらに備える。異なる実施形態において、金属相の混合はそのような金属相の総重量に関して重量で少なくとも1.2%、少なくとも1.6%、少なくとも2.1%、およびさらに少なくとも3.6%の%Caをさらに備える。いくつかの実施形態においてこの金属相は材料の非有機的な部分の中で関連する相である。
発明者は、いくつかの応用において、材料の非有機的な部分が低い融点を有する微粒子状の少なくとも一つのマグネシウム‐リチウム合金を備えることが好ましいことを発見した。いくつかの応用に対して、低い融点のマグネシウム‐リチウム合金の少なくとも一つが、異なる実施形態において390℃未満、340℃未満、290℃未満、240℃未満、およびさらに190℃未満の融解温度を有する微粒子状であることが本文書で開示されている。異なる実施形態において、材料の非有機的な部分は645℃以下、580℃以下、495℃以下、445℃以下、395℃以下、345℃以下、285℃以下、245℃以下、195℃以下、145℃以下、およびさらに95℃以下の融解温度を有する関連する要素を備える。検査条件は本文書の最後の部分で開示する。
いくつかの実施形態において、材料の中に非常に高い非有機的な部分を持つことは有益である。いくつかの実施形態に対して、このことは、有機的な相が成形された材料内で大いに、大部分、または完全に除去される場合、しばしばあてはまる。有機的な相が大部分または完全に保持される場合には、いくつかの実施形態においては非有機的な部分の含有がやや低い方が望ましく、いくつかの実施形態においては非有機的な部分の含有がやや高い方が有益である。異なる実施形態において、材料の非有機的な部分の充填物に備えられた粉末混合は、52%以上、62%以上、67%以上、72%以上、76%以上、82%以上、86%以上、およびさらに92%以上の相対密度を有するべきである。相対密度はパーセントで表されたタップ密度と容積密度の比率として定義され（相対密度=[タップ密度/理論密度]*100）、タップ密度は米国材料試験協会B527‐15に従って計測され、理論密度は米国材料試験協会B962‐08に従って計測される。
一実施形態において、材料の非有機的な部分の充填物に備えられた粉末混合は、52%以上、62%以上、67%以上、72%以上、76%以上、82%以上、86%以上、およびさらに92%以上の見掛け比重を有するべきである。見掛け比重はパーセントで表された見掛け密度と容積密度の比率として定義され（見掛け比重=[見掛け密度/理論密度]*100）、見掛け密度（20℃および1気圧で）は米国材料試験協会B329－06に従って計測され、理論密度（20℃および1気圧で）は米国材料試験協会B962‐08に従って計測される。
いくつかの実施形態において、問題となるのは体積によるパーセントである（材料の体積に関して非有機的な部分の体積によるパーセント）。異なる実施形態において、材料の非有機的な部分の充填物は体積で52%以上、62%以上、67%以上、72%以上、76%以上、82%以上、86%以上、92%以上であるべきである。一実施形態において、上で開示されたパーセントは重量によるものであり、材料の重量に関する非有機的な部分の重量によるパーセントをさす。
一実施形態において材料の非有機的な部分は粉末状の金属を備え、一実施形態においては粉末混合を備える（本文書において粉末混合は、米国材料試験協会B243‐16aに従い、異なる化学成分、粒子サイズ分布、粒子の成形またはこれらの特性の組み合わせの二つ以上の粉末の混合によって作られた粉末をさす）。本文書では、粉末について述べる場合、D3は粒子サイズの累積分布でのより小さい粒子からなるサンプルの体積の3%の粒子サイズをさし、D5は粒子サイズの累積分布でのより小さい粒子からなるサンプルの体積の5%の粒子サイズをさし、D10は粒子サイズの累積分布でのより小さい粒子からなるサンプルの体積の10%の粒子サイズをさし、D50は粒子サイズの累積分布でのより小さい粒子からなるサンプルの体積の50%の粒子サイズをさし、D85は粒子サイズの累積分布でのより小さい粒子からなるサンプルの体積の85%の粒子サイズをさし、D90は粒子サイズの累積分布でのより小さい粒子からなるサンプルの体積の90%の粒子サイズをさし、D95は粒子サイズの累積分布でのより小さい粒子からなるサンプルの体積の95%の粒子サイズをさし、D97は粒子サイズの累積分布でのより小さい粒子からなるサンプルの体積の97%の粒子サイズをさし、D98は粒子サイズの累積分布でのより小さい粒子からなるサンプルの体積の98%の粒子サイズをさす。値D3、D5、D10、D50、D95、D97、およびD98はISO13320‐2009に従いレーザー回折によって得られる。代替実施形態において上で開示されたパーセントは質量によるものであり、D3m、D5m、D10m、D50m、D85m、D95m、D97m、およびD98mと記される。本文書において金属粉末の粒子サイズは、他の表明がない場合D50をさす。いくつかの応用に対しては、微粉が好ましい。異なる実施形態において、粉末は78マイクロメートル以下、48マイクロメートル以下、28マイクロメートル以下、18マイクロメートル以下、8マイクロメートル以下のD50を有するべきである。いくつかの応用に対しては、やや粗い粉末が許容可能である、または有利である。異なる実施形態において、粉末は1900マイクロメートル以下、800マイクロメートル以下、780マイクロメートル以下、380マイクロメートル以下、210マイクロメートル以下、200マイクロメートル以下、190マイクロメートル以下、180マイクロメートル以下、120マイクロメートル以下、90マイクロメートル以下、およびさらに45マイクロメートル以下のD50を有するべきである。いくつかの応用においては、微粉は不利ですらある。異なる実施形態において、粉末は2マイクロメートル以上、6マイクロメートル以上、8マイクロメートル以上、12マイクロメートル以上、22マイクロメートル以上、42マイクロメートル以上、72マイクロメートル以上、122マイクロメートル以上、222マイクロメートル以上、312マイクロメートル以上のD50を有するべきである。異なる実施形態において、本段落で述べたことが適用されるが、D50はD90、D95、D97、D98、D10、D5およびさらにD3に取って代わられる。一つ以上の粉末を混合して粉末混合を作るとき、いくつかの実施形態において粉末混合の粒子サイズに対して参照が作られる（本文書において一つ以上の粉末が混合されるとき、粒子サイズはただ一つの粉末として見なされるそのような粉末の均一混合物の粒子サイズをさす）。一実施形態において、D3、D5、D10、D50、D90、D95、D97、またはD98への任意の上記の参照は粉末混合のサイズへさらに適用することができる。さらに一層驚くべきことに、いくつかの場合では小さい粒子と大きい粒子の混合を有することは有益であり、共に用いられる粒子全ての全体のD98が十分に大きいことを確認することで十分である。異なる実施形態において、210マイクロメートル以上、310マイクロメートル以上、410マイクロメートル以上、510マイクロメートル以上、610マイクロメートル以上、810マイクロメートル以上、1010マイクロメートル以上である。異なる実施形態において、D98に対して述べられたことはD95へ、D85へ、およびさらにD50へ適用されるべきである。一つ以上の粉末を混合して粉末混合を作るとき、いくつかの実施形態において上で開示された粒子サイズの値D5、D10、D50、D90、D95、D97またはD98は粉末混合のサイズをさす。代替実施形態において上で開示されたD5、D10、D50、D90、D95、D97およびD98の値はそれぞれD5m、D10m、D50m、D95m、D97m、およびD98mによって置き換えられることができる。
本文書において、高い充填率が望ましい場合、非有機的な部分または粉末の特別な混合が行われる。これは、有機的な部分すら存在する充填物の意外なほどの高い値に対し驚くほど機能する。一実施形態においては、二つ以上のモードを有する粉末混合が好ましく、一実施形態においては三つ以上のモードを有する粉末混合が好ましく、一実施形態においては四つ以上のモードを有する粉末混合が好ましい。モードは最大頻度で起こるサイズ値をさす。粉末混合においてモードは、各々の独自のモードを有する粉末の混合によって作られる均一のテストサンプルの中で最大頻度で起こるサイズ値と定義される。二つのモードの混合の場合、最も粗い分率は異なる実施形態において体積で60%と85%の間、65%と78%の間、70%と75%の間、およびさらに71.5%と73%の間の体積分率（非有機的な部分のみを考慮して）を有する。一実施形態において、最も粗い分率は最大限のD90を有する粉末分率をさし、一実施形態においては最も高いD90/D50比率を有する粉末分率をさす。三つのモードの混合の場合、最も粗い分率は異なる実施形態において体積で50%と80%の間、55%と72%の間、60%と68%の間、およびさらに63.5%と66%の間の体積分率（非有機的な部分のみを考慮して）を有する。一実施形態において、最も粗い分率は最大限のD90を有する粉末分率をさし、一代替実施形態においては最も高いD90/D50比率を有する粉末分率をさし、最も微細な分率は異なる実施形態において体積で2%と25%の間、5%と20%の間、7%と15%の間、およびさらに10%と12%の間の体積分率（非有機的な部分のみを考慮して）を有する。一実施形態において、最も微細な分率は最小限のD50を有する粉末分率をさし、一代替実施形態においては最も低いD50/D10比率を有する粉末分率をさす。四つのモードの混合の場合、最も粗い分率は異なる実施形態において体積で45%と75%の間、50%と70%の間、60%と68%の間、およびさらに58.5%と63%の間の体積分率（非有機的な部分のみを考慮して）を有する。一実施形態において、最も粗い分率は最大限のD90を有する粉末分率をさし、一代替実施形態においては最も高いD90/D50比率を有する粉末分率をさし、二番目に微細な分率は異なる実施形態において体積で2%と25%の間、5%と20%の間、6%と14%の間、およびさらに9%と11%の間の体積分率（非有機的な部分のみを考慮して）を有する。一実施形態において二番目に微細な分率は二番目に小さいD50を有する粉末分率をさし、一代替実施形態においては二番目に低いD50/D10比率を有する粉末分率をさし、最も微細な分率は異なる実施形態において体積で12%と0.5%の間、9%と3%の間、7%と5%の間、6.5%と5.5%の間の体積分率（非有機的な部分のみを考慮して）を有する。一実施形態において、最も微細な分率は最小限のD50を有する粉末分率をさし、一代替実施形態においては最も低いD50/D10比率を有する粉末分率をさす。一実施形態において、発明者は分率のD10および直近のより小さい分率のD90の間にてある程度の関係は配慮されるべきであることを発見した。一実施形態において、発明者は分率のD5および直近のより小さい分率のD95の間にてある程度の関係は配慮されるべきであることを発見した。一実施形態において、発明者は分率のD3および直近のより小さい分率のD97の間にてある程度の関係は配慮されるべきであることを発見した。異なる実施形態において、関係は7.1倍以上、8.1倍以上、9.1倍以上、10.6倍以上でなければならない。各々の分率の分布の狭さに関して言えば、発明者はパラメータND=(D90‐D10)/D50の制御を使用するのが良い制御方法であることを発見した。異なる実施形態においてNDは0.8より小さく、0.58より小さく、0.4より小さく、0.18より小さく、0.08より小さく、およびさらに0.038より小さくあるべきである。一実施形態において、NDの定義内でD90はD97によって置き換えられ、D10はD3によって置き換えられる。非常に驚くべき観察結果は、最も小さいサイズを有する分率が狭い通常の分布ではなく通常の分布のカットテール(cut tail)であるために目的のD50を中心とせず、望ましいD50よりもちょうど小さい場合に、達成可能な相対密度が高くなるということである（例として、分率1:600+/‐25マイクロメートルおよび分率2:<45マイクロメートルの混合は、分率1:600+/‐25マイクロメートルおよび分率2:45+/‐5マイクロメートルの混合よりも高い相対密度に到達することができる）。従って、このような場合において、NDの制御が最も微細な分率以外の全ての分率に対して実行され、D97の基準が適用されるがNDの基準は適用されず、むしろNDS=(D97‐D50)/(D50‐D3)が適用される。異なる実施形態において、NDSは0.9より小さく、0.8より小さく、0.68より小さく、およびさらに0.49より小さくあるべきである。ここで説明されたことは、高い相対密度が有利となる本文書における微粒子状の粉末または材料の全ての混合へ拡大される。驚くべきことに、いくつかの材料に対して、最も微細な分率が非常に微細な粒子を有する場合、充填物の密度は急に減少する。従っていくつかの応用に対して、最も微細な分率は最も微細な粒子サイズを制限するべきである。異なる実施形態において、最も微細な分率のD5は0.6マイクロメートルを超える、1.2マイクロメートルを超える、3.2マイクロメートルを超える、5.3マイクロメートルを超える、8.1マイクロメートルを超える、11マイクロメートルを超える、16マイクロメートルを超える、およびさらに21マイクロメートルを超えるべきである。異なる実施形態において、上の文のD5はD10に、他の実施形態においてはD3に取って代わられるべきである。一実施形態において、最も微細な分率は最小限のD50を有する粉末分率をさし、一代替実施形態においては最も低いD50/D10比率を有する粉末分率をさす。一つ以上の粉末を混合して粉末混合を作るとき、いくつかの実施形態において上で開示された粒子サイズの値ND、NDS、D3、D5、D10、D50、D95およびD97は粉末混合のサイズをさす。代替実施形態において上で開示されたD3、D5、D10、D50、D95およびD97の値はそれぞれD3m、D5m、D10m、D50m、D95m、およびD97mによって置き換えられることができる。いくつかの応用において、粉末はきわめて球状で、粒子サイズ分布はきわめて狭くあるべきである。粉末の真球度は、粒子として同じ体積を有する球体の表面積と粒子の表面積の間の比率として定義される無次元パラメータである。真球度は動画像解析により特定される。異なる実施形態において、粉末は0.53より大きい、0.76より大きい、0.86より大きい、およびさらに0.92より大きい真球度を有することが望ましい。金属微粒子の高い圧縮が望まれる場合、異なる実施形態において0.92より大きい、0.94より大きい、0.98より大きい、およびさらに1である高い真球度の金属粉末がしばしば望ましい。真球度について言及すると、いくつかの応用に対して、最も球状の粒子の平均真球度に関して粉末の大多数だけに対して評価されることができ、異なる実施形態において、用いられる粉末の体積の60%以上、78%以上、83%以上、およびさらに96%以上は計算する平均と見なされるべきである。一実施形態において、金属粉末は球状である。一実施形態において、本段落の粒子サイズの値(D3、D5、D10、D50、D85、D90、D95、D97、D98、NDまたはNDS)のいずれかを有する球状の粉末が上で開示されている。いくつかの実施形態において上で開示された値は真球度および粉末混合の粒子サイズをさす。いくつかの応用に対して、易焼結性を妨げることやその他の理由により過度の真球度は不利である。異なる実施形態において、0.94未満、0.88%未満、0.68%未満、およびさらに0.48%未満の好ましい真球度は有利になりうる。一実施形態において粒子は不揃いである。一実施形態において、金属粉末は不揃いである（不揃いという言葉は角、鋭い端および角のある突起を有する任意の粒子を意味する）。一実施形態において粉末は、本段落で上で開示された粒子サイズ値のいずれか(D3、D5、D10、D50、D85、D90、D95、D97、D98、NDまたはNDS)を有し不揃いである。いくつかの実施形態において上で開示された値は不揃いな形の粉末混合のサイズをさす。
いくつかの実施形態において、粒子サイズと同じくらい重要でも、制御されるべきは粉末の冷却速度であるべきだということが発見された。異なる実施形態において、製造中の粉末の冷却速度は11K/s以上、110K/s以上、1100K/s以上、11000K/s以上、110000K/s以上、1100000K/s以上に設定されるべきである。
本文書において、有機的な部分および微粒子状の非有機的な部分を備えるいくつかの実施形態があり、いくつかの実施形態において構成要素のうちの一つの分率に関連して特別な注意が払われなくてはならない。大部分の実施形態において、体積分率が使われるが、いくつかの実施形態においては重量分率が使われる。重量分率への参照がつくられるこれらの実施形態に対して、同じ制限が適用されても表される分率は体積分率として解釈されるべき並行する実施形態が自動的に存在する。このことは、制限が適用される微粒子材料または粉末の密度が、全体と考えられた場合に有機的な部分の密度より1.4倍以上、2.2倍以上、3.2倍以上、5.2倍以上、およびさらに6.4倍以上高くなる異なる実施形態に対して特にあてはまる。
軽量構造から利益を得るいくつかの応用がある。輸送車両または機械の動く部分などの、ある種の移動のようなもので損なわれる構造要素または部分がよく知られている。さらに、固定の構造要素もまた軽量構造から利益を得ることができる。軽量構造から利益を得る多くの要素の中で、性能仕様のリストは非常に多様である。ほとんどの要素は、適用された荷重のもとで故障しないための要件を共有しているが、それらの荷重の非常に多様な特質を考えると、故障しないという概念は、かさばらない、ひずみの制限、亀裂しないなど、異なる要素に対し非常に異なることがあり、これらは最も低い起こり得る関連した重量と一緒にされる。このおおよそ共有された要件以外に、全ての応用は多くの追加の要件または仕様のリストを有する。いくつかは特定の電気的または磁気的な動作を要求し、他は熱輸送、温度要件（高いまたは低い）、温度分布の要件などに関するいくつかの温度要件を有し、多くは粗さや色などの外観に関する要件を有し、そのリストは長くなり続ける。発明者は、本文書に記載されているような一定の規則および制約を観察すると、要素を成形した軽量構造に対する本文書に記載された利点を得ることができることを発見した。本文書に記載された規則および制約は、特定の応用のために特定の要素を製造するために発明を使用する設計者からある程度の自由を奪うが、設計者／発明の使用者に対しある程度の自由は残り、所与の応用に対する残りの要件を最良の妥協で提供する。材料の有機的な部分、材料の非有機的な部分、製造方法などの特定の選択におけるいくつかの柔軟性を通じて他の関連する要件を提供するある程度の自由が提供されるが、関連した利益を得るために常に本文書のガイドライン内で提供される。
いくつかの実施形態は以下の通りである。
一実施形態において、材料の非有機的な部分は、本文書で前に開示された任意のマグネシウム系合金および／または重量で32%を超える粉末状の%Liと800マイクロメートル以下のD50を有する本文書で前に開示された低い融点の任意のマグネシウム‐リチウム合金などの、本文書で開示された合金を備える。
一実施形態において、材料の非有機的な部分は、本文書で前に開示された任意のマグネシウム系合金および／または低い融点のマグネシウム‐リチウム合金の重量に関して重量で32%を超える%Liを有し、%Mgは不在ではなく、120マイクロメートル以下のD50を有する本文書で前に開示された低い融点の任意のマグネシウム‐リチウム合金などの、本文書で開示された合金を備える。
一実施形態において、材料の非有機的な部分は、合金の重量に関して重量で少なくとも32%の%Liを有する合金を備える800マイクロメートル以下のD50を有する粉末混合を備え、粉末混合は粉末混合の重量に関して重量で18%未満の%Liおよび重量で12%を超える%Mgを有する。
一実施形態において、材料の非有機的な部分は、合金の重量に関して重量で少なくとも32%の%Liを有する合金を備える800マイクロメートル以下のD50を有する粉末混合を備え、粉末混合は粉末混合の重量に関して重量で18%未満の%Liおよび重量で12%を超える%Mgを有し、粉末混合の中で別の粉末タイプのD50より少なくとも3倍大きいD50を有する一つの粉末タイプが粉末混合内に存在する。
成形の間にしばしば用いられる緻密化機構に起因して、発明者はいくつかの応用に対して硬い粒子または強化繊維を備える材料を使用して特定のトライボロジー動作を与えることおよび／または機械的特性を増加させることは有益であることを発見した。この意味において、いくつかの応用は硬い粒子または強化繊維を備える材料の使用から利益を得、材料の体積に関して硬い粒子の体積は異なる実施形態において体積で2%以上、5.5%以上、11%以上およびさらに22%以上である。これらの硬い粒子は必ずしも別々に取り入れられるのではなく、別の段階で組み込まれるまたはプロセスの間に合成されることもある。通常の硬い粒子は高い硬度のものである。異なる実施形態において、使用される硬い粒子はダイアモンド、立方晶窒化ホウ素(cBN)、酸化物（アルミニウム、ジルコニウム、鉄など）、窒化物（チタン、バナジウム、クロム、モリブデンなど）、炭化物（チタン、バナジウム、タングステン、鉄など）、ホウ化物（チタン、バナジウムなど）、それらの混合であり、通常では任意の粒子は異なる実施形態において11GPa以上、21GPa以上、26GPa以上、およびさらに36GPa以上の硬度を有する。発明者は、材料の中にウィスカー(wiskers)および他のセラミック繊維を使用することもまた本文書で開示される成形された材料のいくつかの応用に対して有益となりうることを発見した。いくつかの応用に対し、一実施形態において繊維の代わりに、再生された刻んだ炭素繊維強化プラスチック（通常ポリウレタンマトリックスで）もまた有利に使用されうる。
粉末を備えるいくつかの実施形態において、発明者は粉末のいくつかは酸素にさらされたかどうかで非常に違った動作をすることを発見した。いくつかの実施形態において、違いを生じるものは別の気体である。一実施形態において、粉末は酸化性雰囲気にさらされる。一実施形態において、有機的な部分はまた、粉末表面が空気と直接接触することを防ぐ機能性も有する。一実施形態において、有機的な部分はまた、粉末表面が酸素と直接接触することを防ぐ機能性も有する。一実施形態において、加熱すると、有機的な部分は組み込まれた粉末表面の少なくとも一つと少なくとも部分的に反応する気体を遊離させる。一実施形態において、脱バインダ中に、有機的な部分は組み込まれた粉末表面の少なくとも一つと少なくとも部分的に反応する。一実施形態において、分解すると、有機的な部分は組み込まれた粉末表面の少なくとも一つを少なくとも部分的に減らす気体を遊離させる。一実施形態において、粉末種の少なくとも一つは有機的な部分との混合の前に表面を変形させられる。一実施形態において、粉末種の少なくとも一つは有機的な部分との混合の前に減少させられる。一実施形態において、保護用または保護された雰囲気は、主な要素として希ガスまたはその混合を有する。一実施形態において、保護用または保護された雰囲気は、主な要素として窒素を有する。一実施形態において、保護用または保護された雰囲気は、主な要素として気体状の炭化水素を有する。一実施形態において、保護用または保護された雰囲気は、主な要素として二酸化炭素を有する。一実施形態において、保護用または保護された雰囲気は、主な要素として炭素橋のある気体を有する。一実施形態において、保護用または保護された雰囲気は、主な要素として水素を有する。一実施形態において、保護用または保護された雰囲気は、主な要素としてハロゲンを含む気体を有する。異なる実施形態において、ハロゲンはフッ素、塩素、臭素を備え、一実施形態においてハロゲンを含む気体はFS6である。一実施形態において、保護用または保護された雰囲気は、主な要素として硫黄を含む気体を有し、一実施形態において、リンを含む気体を有する。異なる実施形態において、保護用または保護された雰囲気は、窒素、気体状の炭化水素、二酸化炭素、炭素橋のある気体、水素、ハロゲンを含む気体を備える。異なる実施形態において、ハロゲンはフッ素、塩素、臭素を備える。一実施形態において、ハロゲンを含む気体はFS6である。異なる実施形態において、保護用または保護された雰囲気は、硫黄、リンを含む気体を備える。異なる実施形態において、還元性雰囲気は、主な要素として窒素、気体状の炭化水素、二酸化炭素、炭素橋のある気体、水素、ハロゲンを含む気体を備える。異なる実施形態において、ハロゲンはフッ素、塩素、臭素を備える。一実施形態において、ハロゲンを含む気体はFS6である。異なる実施形態において、還元性雰囲気は、主な要素として硫黄を含む気体、リンを含む気体、窒素、気体状の炭化水素、二酸化炭素、炭素橋のある気体、水素を有し、一実施形態においてハロゲンを含む気体を備える。異なる実施形態において、ハロゲンはフッ素、塩素、臭素を備え、一実施形態においてハロゲンを含む気体はFS6である。一実施形態において、還元性雰囲気は硫黄を含む気体を備え、一実施形態においてリンを含む気体を備える。主な要素は、いくつかの実施形態において気体の総体積に関して体積で少なくとも6%以上、11%以上、16%以上、22%以上、26%以上、およびさらに36%以上である要素をさす。代替実施形態において、上で開示された割合は重量による。
材料中に備えることができる非有機的な相／要素のより多くの実施形態は本文書において後に開示する。
本応用において記載された材料のいくつかは、技術水準において知られていない発明者の最良の知識へのものであり、従ってそれ自身新しいものである。これらは異なる実施形態の組み合わせの結果である。いくつかの例を挙げる。
材料は有機的な部分および非有機的な部分を有し、有機的な部分は、少なくとも185℃の0.46MPa[66psi]の荷重で米国材料試験協会D648‐07に従って計測されるたわみ温度を有する関連する要素を有し、非有機的な部分は、金属相の重量に関して重量で少なくとも16%の%Liを有する金属相および同様に、金属相の重量に関して重量で少なくとも12%の%Mgを有する金属相を備える。
非有機的な部分を有する材料は少なくとも重量で32%の%Liを有する金属相を備え、全ての存在する金属相（金属間相も含む）が一緒に追加される場合、%Liは金属相の総重量に関して重量で18%未満であり、%Mgは金属相の総重量に関して重量で12%を超え、および%Caは金属相の総重量に関して重量で1.2%を超える。
材料は有機的な部分および非有機的な部分を有し、有機的な部分は、少なくとも185℃の0.46MPa[66psi]の荷重で米国材料試験協会D648‐07に従って計測されるたわみ温度を有する関連する要素を有し、非有機的な部分は800マイクロメートル以下のD50を有する粉末混合を備える。
材料は有機的な部分および非有機的な部分を有し、有機的な部分は、少なくとも230℃の0.46MPa[66psi]の荷重で米国材料試験協会D648‐07に従って計測されるたわみ温度を有する関連する要素を有し、非有機的な部分は120マイクロメートル以下のD50および少なくとも一つの金属間相を有する粉末混合を備え、材料はさらに繊維強化を備える。
関連する要素を有する有機的な材料は、少なくとも185℃の0.46MPa[0.66psi]の荷重で米国材料試験協会D648‐07に従って計測されるたわみ温度を有し、それは0.12THz以上の周波数で一度の放射量が少なくとも0.26J/cm2の放射にさらされたときに12%以上の換算係数で重合させることができる。
材料は有機的な部分および非有機的な部分を有し、有機的な部分は、少なくとも185℃の0.46MPa[66psi]の荷重で米国材料試験協会D648‐07に従って計測されるたわみ温度を有する関連する要素を有し、非有機的な部分は1900マイクロメートル以下のD50を有する粉末混合を備え、材料はさらに機械的作用によって伸ばされたカーボン・ナノチューブを備える。
材料は有機的な部分および非有機的な部分を有し、有機的な部分は、少なくとも185℃の0.46MPa[66psi]の荷重で米国材料試験協会D648‐07に従って計測されるたわみ温度を有する関連する要素を有し、非有機的な部分は1900マイクロメートル以下のD50を有する粉末混合を備え、材料はさらに繊維強化を備える。
材料は有機的な部分および非有機的な部分を有し、非有機的な部分は体積で52%以上であり、非有機的な部分は1900マイクロメートル以下のD50を有する粉末混合を備え、非有機的な部分はガリウムを備え、材料はさらに繊維強化を備える。
材料は有機的な部分および非有機的な部分を有し、有機的な部分は、少なくとも185℃の0.46MPa[66psi]の荷重で米国材料試験協会D648‐07に従って計測されるたわみ温度を有する関連する要素を有し、非有機的な部分は1900マイクロメートル以下のD50を有する粉末混合を備え、材料はさらに繊維強化を備え、非有機的な部分の重量に関して非有機的な部分は重量で0.6%以上の%Gaを備える。
材料は有機的な部分および非有機的な部分を有し、有機的な部分は、少なくとも230℃の0.46MPa[66psi]の荷重で米国材料試験協会D648‐07に従って計測されるたわみ温度を有する関連する要素を有し、非有機的な部分は1900マイクロメートル以下のD50を有する粉末混合を備え、材料は成形された材料の製造プロセス中に伸ばされるカーボン・ナノチューブを備える繊維強化をさらに備える。
材料は有機的な部分および非有機的な部分を備え、有機的な部分は、少なくとも185℃の0.46MPa[66psi]の荷重で米国材料試験協会D648‐07に従って計測されるたわみ温度を有する関連する要素を有し、非有機的な部分は580℃以下の融解温度を有する金属相を備える。
代替実施形態において、上で開示された材料において、材料の有機的な部分の関連する要素の熱たわみ温度は、ガラス転移点、または劣化温度、または有機的な相のそのような関連する要素の融解温度のいずれかによって置き換えられることができる。
熱たわみ温度のための検査条件は本文書の最後の部分で開示する。他の実施形態は以下の通りである。
材料は有機的な部分および非有機的な部分を備え、有機的な部分は、材料の非有機的な部分における少なくとも一つの要素の融解温度(0.45*Tm)より0.45倍高い0.46MPa[66psi]の荷重で米国材料試験協会D648‐07に従って計測されるたわみ温度を有する要素を備える。関連する要素が材料の重量の少なくとも重量で0.6%である材料は上で開示されている。関連する要素が材料のそのような部分の少なくとも重量で11%である材料は上で開示されている。材料の非有機的な部分が材料の重量の少なくとも重量で52%である材料は上で開示されている。上で開示された材料は少なくとも185℃であるたわみ温度を有し、非有機的な部分は590℃未満の融解温度を有する金属相を備える。上で開示された材料において、材料の非有機的な部分は金属相の重量に関して重量で少なくとも16%の%Liを備える金属相を備える。上で開示された材料において、材料の非有機的な部分は一つを超える金属相を備え、非有機的な部分は少なくとも重量で32%の%Liを有する金属相を備え、材料の非有機的な部分内の全ての金属相が材料の非有機的な部分内でまとめて加えられる場合、%Liは非有機的な部分の重量に関して重量で18%未満であり、%Mgは非有機的な部分の重量に関して重量で12%を超える。上で開示された材料において、材料の非有機的な部分は非有機的な部分の重量に関して重量で少なくとも12%の%Ga+%Biを備える金属相を備える。上で開示された材料において、材料の非有機的な部分は1900マイクロメートル以下のD50を有する粉末混合を備える。上で開示された材料において、材料の非有機的な部分は、粉末の一つが混合の中で別の粉末のD50よりも少なくとも3倍より大きいD50を有する少なくとも二つの粉末の混合を備える。上で開示された材料において、材料は、材料の製造プロセス中に伸ばされたカーボン・ナノチューブを備える繊維強化をさらに備える。上で開示された材料において、材料の非有機的な部分は変態処理にさらされるときガラス転移点(Tg)が55℃以上ずつ増加する有機的な要素を備える。上で開示された材料において、材料は体積で少なくとも11%の粒子を備える。上で開示された材料において、有機的な材料は、0.32THzおよび19THzの間の周波数の放射にさらされたとき重合の影響を受けやすい非有機的な粒子を備える。上で開示された材料は、0.82THzを超える放射にさらされたとき材料の表面の下で2560マイクロメートル以上で12%を超える換算を有する。代替実施形態において、上で開示された材料において、材料の有機的な部分の関連する要素の熱たわみ温度は、ガラス転移点、または劣化温度、または有機的な相のそのような関連する要素の融解温度のいずれかにより異なる実施形態において置き換えられることができる。
本文書で開示された任意の材料は、本文書で開示された方法の中で使用し、優れた重量を有する成形された材料を製造し、経済的な方法で比率を実行するために、いくつかの実施形態において特に適切であり、特に軽量構造に対して適切である。発明者は、積層造形または任意の他の類似の方法を使用して材料を成形し、この成形された材料を圧力および温度にさらすことが可能であることを発見した。いくつかの実施形態において、成形された材料は望ましい成形された材料を得る前に、さらに脱バインダおよび／または圧密にさらされる。さらに他の実施形態があり、そこでは望ましい成形された材料を得る前に、成形された材料は熱機械処理または機械加工などのさらなるステップに従う。
この方法は以下のいくつかのステップを備える。
ステップ1. 材料を取る
ステップ2. 成形技術を使って材料を成形する。
ステップ3. ステップ2で得られた成形された材料は、55MPaを超える圧力および材料の非有機的な部分の関連する要素／相の中で最も低い融解温度を有する相または要素の0.45*Tmを超える温度を伴うプロセスに従う。
および任意で
ステップ4. ステップ3で得られた成形された材料は脱バインダプロセスに従う。
ステップ5. ステップ3または4で得られた成形された材料は圧密プロセスに従う。
方法は本文書で開示され取られた全ての材料のための異なる実施形態と見なされるべきである。一つの組の実施形態において、ステップ1において取られた材料はPCT/EP2016/076895で記載された材料を備える。一つの組の実施形態において、ステップ1において取られた材料は本文書で記載された材料であり、非有機的な部分の少なくとも部分はPCT/EP2016/076895に記載されたように非有機的な材料によって置き換えられている。一つの組の実施形態において、ステップ1において材料は、完全な参照によって本文書に組み込まれているPCT/EP2016/076895にて開示された合金の少なくとも一つを備える。
いくつかの実施形態において、ステップ1において提供される有機的な部分および非有機的な部分を備える材料は、本文書で開示された任意の材料である。いくつかの実施形態において、材料は本文書で開示された少なくとも一つのマグネシウム系合金を備える。いくつかの実施形態において、材料は本文書で開示された低い融点の少なくとも一つのマグネシウム‐リチウム合金を備える。従って、互いに排他的でなければ、本文書で開示された材料に関する任意の実施形態はこの方法内で使用可能であり、任意の組み合わせでこの方法の任意の実施形態と組み合わせることができる。
前に開示したように、発明者は本文書に記載された同じ方法が、特定の実施形態を構成するPCT/EP2016/076895に記載された材料に対して適用できることを発見した。一実施形態において、PCT/EP2016/076895の金属合金の少なくとも一つは材料の非有機的な部分の非有機的な要素として使用される。一実施形態において、PCT/EP2016/07689のアルミニウム系合金の一つ。
元の量に関して残りの割合を考慮すると、説明したように、異なる実施形態において体積で残りの有機的な部分の49%未満、34%未満、24%未満、14%未満、9%未満、4%未満、2%未満、およびさらに0.4%未満であるべきである。一代替実施形態において、上で開示された割合は重量による。一実施形態において、有機的な部分は痕跡レベルまでのみ残される。一実施形態において、有機的な部分は完全に除去される。いくつかの実施形態において、機能性を確保するために十分な有機的な部分が存在するべきである。いくつかの実施形態において、有機的な部分をできるだけ少なく低下させることは有益である。異なる実施形態において、重量で有機的な部分の少なくとも35%、少なくとも45%、少なくとも56%、少なくとも66%、少なくとも76%、およびさらに少なくとも82%は残されるべきである。いくつかの実施形態において、有機的な部分のやや小さい劣化すらも防ぐべきである。異なる実施形態において、重量で有機的な部分の少なくとも86%、少なくとも92%、少なくとも96%、少なくとも97%、およびさらに少なくとも99%は残されるべきである。いくつかの実施形態において、より関連性があるのは体積割合である。異なる実施形態において、体積で有機的な部分の少なくとも35%、少なくとも45%、少なくとも56%、少なくとも66%、少なくとも76%、およびさらに少なくとも82%は残されるべきである。いくつかの実施形態において、有機的な部分のやや小さい劣化すらも防ぐべきである。異なる実施形態において、体積で有機的な部分の少なくとも86%、少なくとも92%、少なくとも96%、少なくとも97%、およびさらに少なくとも99%は残されるべきである。いくつかの実施形態において、有機的な部分は得られた成形された材料において大部分または完全に除去される。いくつかの実施形態において、有機的な部分は大部分または完全に維持される。一実施形態において、残される部分の割合は、部分の残りの分率で計算され、つまり部分の量は部分の元の量で割られ、パーセントで表される。一実施形態において、それは要素の立方メートルあたりの部分のキログラムを計測することで行われる。説明に役立つ例として、材料の立法メートルごとに400Kgの有機的な部分を有する材料で要素が製造され、該当するプロセスの後、要素の立法メートルごとに10Kgの有機的な部分のみが残され（しばしば重量および体積は別の単位で計測されて変換される）、よって有機的な部分の2.5%が残されたことになる。体積制御は1m3である必要はない。異なる実施形態において、体積制御はリットル、立法センチメートル、立方インチ、立方ミリメートルである。一実施形態において、残される部分は材料の総体積のうちのそのような部分の体積で計算され、同じやり方で続けられる（最終的な量を元の量で割り、結果をパーセントで表す）。
一実施形態において、粒子射出成形(PIM)が成形技術（粒子Pが金属M、セラミックC、金属間化合物またはその他任意のものでありうる粒子射出成形）であるステップを伴う方法および冷間等方圧加圧(CIP)、温間等方圧加圧(WIP)、または類似の方法を伴うステップに対し、十分に低い融解温度（本文書に記載されたレベルで）を有する本文書で開示された任意の金属合金などの金属合金を有する少なくとも一つの関連する要素の使用により、両方のステップを一つに組み合わせることができ、最終的には成形方法のプロセスの時間が若干増加し、そこで冷間等方圧加圧、温間等方圧加圧、または類似の方法は省略される。
異なる実施形態において、成形技術は、3次元印刷、インクジェット方式、Sプリント、Mプリント技術、集中されたエネルギーが、レーザー（レーザー蒸着およびレーザー圧密）を使い原料（粉末またはワイヤー材料）が貯められる溶融プールを生成する技術、アークまたはEビーム熱源（金属直接蒸着および電子ビーム直接溶融）、熱溶解積層法(FDM)材料噴射、直接金属レーザー焼結(DMLS)、選択的レーザー溶解(SLM)、電子ビーム溶解(EBM)、選択的レーザー焼結(SLS)、光造形法(SLA)、およびデジタル光処理(DLP)などその他、またはさらに任意の他の発展した積層造形技術などの積層造形(AM)成形技術であるがこれらに限定されない。いくつかの実施形態において、積層造形は補助物の必要なしに突き出た特徴を印刷する能力のある技術を備える。
異なる実施形態において、成形技術は、ポリマー成形技術、金属射出成形(MIM)、粒子射出成形(PIM)、射出成形、圧縮成形、熱成形、または任意の他の類似の技術である。
一実施形態において、本文書においてPIM成形技術（粒子射出成形）へ適用可能と記載された任意の方法は、類似のプロセスで製造された任意の成形された材料へ適用でき、成形ダイスまたは工具を伴う任意の製造方法およびダイスまたは工具において製造された材料へ圧力をかける方法でありうる（射出で、圧迫の作用で、押し出しで、など）。一実施形態において、本文書においてPIM成形技術（粒子射出成形）へ適用可能と記載された任意の方法は、類似のプロセスで製造された任意の成形された材料へ適用でき、成形ダイスまたは工具を伴う任意の製造方法およびダイスまたは工具において製造された材料へ圧力をかける方法でありうる（射出で、圧迫の作用で、押し出しで、など）。
異なる実施形態において、ステップ2で使用される成形技術は、ワイヤー、ロッド、フィラメントまたは押し出し可能な任意の形状を用いる積層造形(AM)成形技術、概念的に(concept wise)熱溶解積層法(FDM)として記載されうる積層造形(AM)成形技術である。一実施形態において、ステップ1およびステップ2における材料は液状である（懸濁液、混合など）。一実施形態において、ステップ1およびステップ2における材料は液状であり、本文書に記載された波長の一つへの露出のもとで重合または硬化可能である。異なる実施形態において、ステップ2にて使用される成形技術は、バインディングを促進する活性剤を用いる積層造形(AM)成形技術、バインディングを遅らせるまたは妨げるマスキング材料を用いる積層造形(AM)成形技術、小さい開口部を通じていくつかの流体をベース材料の上に発射する積層造形(AM)成形技術、小さい開口部を通していくつかの流体を粉末のようなベース材料の上に発射する積層造形(AM)成形技術、小さい開口部を通していくつかの流体を組み立てられた成形された材料の上に発射する積層造形(AM)成形技術、ある波長の放射または組み合わせられた波長の放射での露出による重合または硬化に基づく積層造形(AM)成形技術、光造形法(SLA)に基づく積層造形(AM)成形技術、二光子光造形用原理に基づく積層造形(AM)成形技術、マイクロ光造形法に基づく積層造形(AM)成形技術、任意の積層造形(AM)成形技術、補助物の必要なしに突き出た特徴を印刷する能力のある技術を備える積層造形(AM)成形技術である。一実施形態において、ステップ1およびステップ2における材料は注入されることができるポリマーを備える。異なる実施形態において、ステップ2で使用される方法は、材料を備えるポリマーの注入に基づく製造方法、PIM（粒子射出成形）方法に基づく製造方法、MIM（金属射出成形）方法に基づく製造方法である。一実施形態において、積層造形(AM)、粒子射出成形(PIM)、または金属射出成形(MIM)に類似する任意の他の方法は材料の成形に使用されてもよい。積層造形(AM)を含む成形技術のいくつかの実施形態は、後に本文書おいてより詳しく開示される。従って、本文書を通して開示された任意の積層造形(AM)成形技術に対する任意の実施形態は、この方法内で使用されてよく、それらが非互換性でない限り、制約なしでこの方法の任意の実施形態と組み合わされてよい。
一実施形態において、ステップ1およびステップ2における材料はワイヤー、ロッド、フィラメントまたは任意の押し出し可能な形状である。一実施形態において、ステップ1およびステップ2における材料はワイヤー、ロッド、フィラメントまたは任意の押し出し可能な形状であり、製造の間および／または製造された成形された材料の中へそれが組み込まれる前に機械的に伸ばされる。
ステップ2で得られた成形された材料は圧力および温度を伴うプロセスに従う。異なる実施形態において、成形された材料はステップ3で0.35*Tmを超える、0.45*Tmを超える、0.52*Tmを超える、0.61*Tmを超える、0.69*Tmを超える、0.74*Tmを超える、およびさらに0.86*Tmを超える温度を伴うプロセスに従い、ここでTmは材料の非有機的な部分での最も低い融解温度を有する関連する相または要素の融解温度をさす。発明者は、材料が凝固温度範囲（液体および固体が共存する）を有する金属相および／または要素を備える異なる実施形態において、成形された材料は、材料の非有機的な部分内の最も低い融解温度を有する関連する相または要素のTm（融解温度）を超えるおよびさらに1.1*Tmを超える温度にさらされることを発見した。いくつかの応用において、材料が液相を有する粉末を備える場合、凝固範囲を有さなくともいくつかの実施形態において使用される温度は1.2*Tmを超えるおよびさらに1.5*Tmを超える温度である。検査条件は本文書の最後の部分で開示する。
ステップ3に対する非常に有益なプロセスはWIP（温間等方圧加圧）の適用である。温間等方圧加圧(WIP)は、一般に冷間等方圧加圧(CIP)の場合と同様に圧力が数分適用された場合のみ意味がある。より長い時間で圧力（または温間等方圧加圧(WIP)の場合は温度も）を適用し続けると、しばしば特性が劣化し、ほとんどの場合に成形された材料の競争力は他よりも低下する。いくつかの実施形態において長いプロセス時間は驚くほど有益であり、いくつかの実施形態においては必須ですらあることが発見されている。異なる実施形態において、温間等方圧加圧(WIP)のプロセス時間は36分以上、66分以上、106分以上、226分以上、246分以上、およびさらに506分以上である。一実施形態において、圧力は継続して適用されるのではなく、むしろ高圧力の周期が適用される。一実施形態において、圧力は継続して適用されるのではなく、むしろ一組の脈圧で適用される。一実施形態において、圧力は継続的に保持されない。一実施形態において、圧力伝送器としての役割を果たす流体の温度調節を通じて温度は適用される。一実施形態においてまず圧力が適用され一定のレベルに達すると次に温度が適用される。一実施形態において、一定の温度に達するとまず圧力が適用される。一つの組の実施形態において、温間等方圧加圧(WIP)に対して述べられたことは、冷間等方圧加圧(CIP)または圧力を適用する任意の他のプロセスに拡張可能である。一実施形態において、製造ステップ3はある時点で温度および圧力が同時であるプロセスを備える。一実施形態において、製造ステップ3において記載された最大温度および適用された最大圧力は時間において一致しない。
いくつかの実施形態において、ステップ3で得られた成形された材料は、有機的な部分が少なくとも部分的に除去されるプロセスに従う。いくつかの実施形態において、有機的な部分は全て除去される。一実施形態において、少なくとも部分的に有機的な部分を除去するために使用されるのは脱バインダである。一実施形態において、脱バインダは熱的脱バインダである。いくつかの実施形態において、有機的な部分は熱プロセスを用いて少なくとも部分的に除去される。異なる実施形態において、脱バインダは非熱的脱バインダ、化学的脱バインダ、触媒、ウィッキング、乾燥、超臨界抽出、有機溶媒抽出、水性溶媒抽出または凍結乾燥法その他の中から選択される非熱プロセスである。異なる実施形態において、有機的な部分の少なくとも部分は熱プロセスを使用し0.3*Tmを超える、0.45*Tmを超える、0.55*Tmを超える、およびさらに0.7*Tmを超える温度で除去され、Tmは材料の非有機的な部分内の最も低い融解温度を有する関連する要素または相の融解温度をさす。検査条件は本文書の最後の部分で開示する。
一実施形態において、圧密ステップは焼結を備える。一実施形態において、圧密ステップは熱間等方加圧(HIP)を備える。一実施形態において、圧密ステップはある種の塑性変形を備える。一実施形態において、ステップ4および5は同時に行われる。一実施形態において、方法はある場所における材料の除去（例えばトリミング、穿孔、機械加工、研磨など）を伴ういくつかの追加の成形ステップを実行するステップをさらに備える。一実施形態において、方法は材料の積み上げ（溶射またはコールドスプレー、金属被覆、建築溶接または直接エネルギー堆積積層造形(AM)やその他）を伴ういくつかの追加の成形ステップを実行するステップをさらに備える。一実施形態において、方法は成形された材料を熱処理するステップをさらに備える。一実施形態において、方法は成形された材料を局所的に熱処理するステップをさらに備える。一実施形態において、方法は成形された材料に少なくとも局所的に表面熱処理を適用するステップをさらに備える。一実施形態において、方法は成形された材料に少なくとも局所的にコーティングを適用するステップをさらに備える。一実施形態において、方法は成形された材料に少なくとも局所的に塗装を適用するステップをさらに備える。一実施形態において、方法は成形された材料を別の元素、構造、要素、部品または任意のその他へ連結するステップをさらに備える。一実施形態において、方法は本文書に記載された任意の他の方法ステップをさらに備える。
一実施形態において、方法は洗浄またはすすぎのステップをさらに備える。一実施形態において、方法はショットピーニング、爆破または類似のステップをさらに備える。
材料内の有機的な部分の重量に関して、得られた成形された材料内の有機的な部分の重量による割合を考慮すると、一実施形態において、重量で少なくとも有機的な部分の35%が残っているべきである。異なる実施形態において、重量で有機的な部分の49%未満、34%未満、24%未満、14%未満、9%未満、4%未満、2%未満、0.4%未満が残っているべきであり、およびさらに有機的な部分の残りは見つからなくてもよい。代替実施形態において上で開示された割合は体積によるものであり、材料内の有機的な部分の体積に関して、得られた成形された材料内の有機的な部分の体積をさす。
圧密後のいくつかの他の実施形態において、材料内の有機的な部分の体積に関して、得られた成形された材料内の有機的な部分の体積を考慮すると、一実施形態において有機的な部分は体積で少なくとも35%の有機的な部分が残っているべきである。異なる実施形態において、体積で有機的な部分の49%未満、34%未満、24%未満、14%未満、9%未満、4%未満、2%未満、0.4%未満が残っているべきであり、およびさらに有機的な部分は残らなくなる。代替実施形態において上で開示された割合は重量によるものであり、材料内の有機的な部分の重量に関して、得られた成形された材料内の有機的な部分の重量をさす。
いくつかの場合において、この方法で得られた成形された材料の密度は異なる実施形態において理論密度の96%を超える、98%を超える、およびさらに99%を超える。得られた要素の密度は米国材料試験協会B962‐08に従いアルキメデスの原理によって計測される。
この方法の全ての実施形態は、互いに排他的でなければ、組み合わせ可能である。本文書で開示された任意の実施形態は、提供された任意の組み合わせでこの方法と組み合わせることができ、互いに排他的ではない。
下に開示する方法1から7は最後の段落部分に記載されている方法の実施形態の組み合わせのいくつかの例である。従って、開示された任意の方法ステップに対する任意の実施形態は、提供された任意の組み合わせで任意の方法１から7と組み合わせることができ、互いに排他的ではない。さらに、本文書で開示された任意の他の実施形態は、提供された任意の組み合わせで任意の方法１から7と組み合わせることができ、互いに排他的ではない。
方法1 方法は以下のステップを備える。
ステップ1:材料を取る
ステップ2:成形技術を使って材料を成形する
ステップ3:ステップ2で得られた成形された材料は、55MPaを超える圧力および材料の非有機的な部分の関連する要素／相の中で最も低い融解温度を有する相または要素の0.45*Tmを超える温度を伴うプロセスに従う。
ステップ4:ステップ3で得られた成形された材料は脱バインダプロセスに従い、そこで有機的な部分の少なくとも部分が除去される。
ステップ5:ステップ4で得られた成形された材料は圧密プロセスに従う。
従って、得られた成形された材料は、材料における有機的な部分の重量に関して重量で49%未満である残りの有機的な部分を有する。そして、得られた成形された材料は理論密度の96%を上回って有する。
方法2 方法は以下のステップを備える。
ステップ1:有機的な部分および非有機的な部分を備える材料を取り、有機的な部分は、0.46MPa[66psi]の荷重で米国材料試験協会D648‐07に従って計測されたたわみ温度が、材料の非有機的な部分内の関連する要素／相の中で最も低い融解温度を有する相または要素の0.45*Tmよりも少なくとも22℃高い、関連する要素を備え、非有機的な部分は、そのような金属相の重量に関して重量で少なくとも30%の%Gaまたは%Liを有する金属相を備え、全ての金属相（金属間化合物を含む）が考慮される場合%Liおよび%Gaは金属相の総重量に関して重量で18%未満である。
ステップ2:ポリマー成形技術で材料を成形する
および任意で
ステップ3:ステップ2で得られた成形された材料は、0.6MPaを超える圧力および材料の非有機的な部分の関連する要素／相の中で最も低い融解温度を有する相または要素の0.46*Tmを超える温度を伴うプロセスに従う。
ステップ4:ステップ2または3で得られた成形された材料は圧密プロセスに従う。
従って、得られた成形された材料は、材料における有機的な部分の重量に関して重量で49%未満である残りの有機的な部分を有する。
方法3 方法は以下のステップを備える。
ステップ1:有機的な部分および非有機的な部分を備える材料を取り、有機的な部分は、0.46MPa[66psi]の荷重で米国材料試験協会D648‐07に従って計測されたたわみ温度が、材料の非有機的な部分内の関連する要素／相の中で最も低い融解温度を有する相または要素の0.45*Tmよりも少なくとも22℃高い関連する要素を備え、非有機的な部分は、そのような金属相に関して重量で少なくとも56%の%Liを有する金属相を備え、全ての存在する金属相（金属間化合物を含む）がまとめて加えられる場合%Liは金属相の総重量に関して重量で18%未満である。
ステップ2:材料が460nm以上の波長で硬化される放射への露出による重合または硬化に基づく積層造形プロセスで材料を成形する。
ステップ3:ステップ2で得られた成形された材料は、55MPaを超える圧力および材料の非有機的な部分の関連する要素／相の中で最も低い融解温度を有する相または要素の0.45*Tmを超える温度を伴うプロセスに従う。
ステップ4:ステップ3で得られた成形された材料は脱バインダプロセスに従い、そこで有機的な部分の少なくとも部分が除去される。
ステップ5:ステップ4で得られた成形された材料は圧密プロセスに従う。
従って、得られた成形された材料は、材料における有機的な部分に関して重量で49%未満である残りの有機的な部分を有する。そして、得られた成形された材料は理論密度の96%を上回って有する。
方法4 方法は以下のステップを備える。
ステップ1:有機的な部分および非有機的な部分を備える材料を取り、有機的な部分は、0.46MPa[66psi]の荷重で米国材料試験協会D648‐07に従って計測されたたわみ温度が、材料の非有機的な部分内の関連する要素／相の中で最も低い融解温度を有する相または要素の0.45*Tmよりも少なくとも22℃高い、関連する要素を備え、非有機的な部分はPCT/EP2016/076895に記載された材料のうちの一つを備える。
ステップ2:材料が460nm以上の波長で硬化される放射への露出による重合または硬化に基づく積層造形プロセスで材料を成形する。
ステップ3:ステップ2で製造された成形された材料は、55MPaを超える圧力および材料の非有機的な部分の関連する要素／相の中で最も低い融解温度を有する相または要素の0.45*Tmを超える温度を伴うプロセスに従う。
ステップ4:ステップ3で得られた成形された材料は脱バインダプロセスに従い、そこで有機的な部分の少なくとも部分が除去される。
ステップ5:ステップ4で得られた成形された材料は圧密プロセスに従う。
従って、得られた成形された材料は、材料における有機的な部分の重量に関して重量で49%未満である残りの有機的な部分を有する。
方法5 方法は以下のステップを備える。
ステップ1:本文書で開示された材料を取る
ステップ2:材料を積層造形、PIM（粒子射出成形）または類似のプロセスで成形する。
ステップ3:ステップ2で成形された材料は、55MPaを超える圧力および材料の非有機的な部分の関連する要素／相の中で最も低い融解温度を有する相または要素の0.45*Tmを超える温度を伴うプロセスに従う。
熱たわみ温度のための検査条件は本文書の最後の部分で開示する。
方法1から5における一実施形態において、得られた成形された材料における残りの有機的な部分の重量による割合が材料内の有機的な部分の重量に関して考慮された場合。異なる実施形態において、重量で有機的な部分の少なくとも35%、少なくとも45%、少なくとも56%、少なくとも66%、少なくとも76%、少なくとも82%は残されるべきである。いくつかの実施形態において、有機的な部分のやや小さい劣化すらも防ぐべきである。異なる実施形態において、重量で有機的な部分の少なくとも86%は残されるべきであり、有機的な部分の少なくとも92%、少なくとも96%、少なくとも97%、およびさらに少なくとも99%は残されるべきである。
方法1から5における圧密後のいくつかの他の実施形態において、材料内の有機的な部分の体積に関して、得られた成形された材料内の有機的な部分の体積が考慮される場合。異なる実施形態において、体積で有機的な部分の少なくとも35%、少なくとも45%、少なくとも56%、少なくとも66%、少なくとも76%、およびさらに少なくとも82%は残されるべきである。いくつかの実施形態において、有機的な部分のやや小さい劣化すらも防ぐべきである。異なる実施形態において、体積で有機的な部分の少なくとも86%、少なくとも92%、少なくとも96%、少なくとも97%、およびさらに少なくとも99%は残されるべきである。
この方法で得られた成形された材料の密度は、異なる実施形態において理論密度の96%を超える、98%を超える、およびさらに99%を超え、得られた要素の密度は米国材料試験協会B962‐08に従いアルキメデスの原理によって計測される。
方法2から5における代替実施形態において、材料の有機的な部分の関連する要素の熱たわみ温度は、ガラス転移点、または劣化温度、または有機的な相のそのような関連する要素の融解温度のいずれかにより異なる実施形態において置き換えられることができ、材料の非有機的な部分における関連する要素／相の中の最も低い融解温度を有する相または要素の融解温度に関して同じ関係が満たされるべきである。検査条件は本文書の最後の部分で開示する。
方法2において、異なる実施形態において有機的な部分は、0.46MPa[66psi]の荷重で米国材料試験協会D648‐07に従って計測されたたわみ温度が、材料の非有機的な部分における関連する要素／相の中で最も低い融解温度を有する相または要素の融解温度の0.52倍より少なくとも22℃上である（0.52*Tmより少なくとも22℃上である）、0.76*Tmより少なくとも22℃上である、およびさらに0.82*Tmより少なくとも22℃上である関連する要素を有する。任意であるステップ3が適用された場合に対しステップ3における適用された圧力は、異なる実施形態において、1.1MPa以上、2.1MPa以上、11MPa以上および／または26MPa以上である。ステップ2の後に要素が成形されるためのこの方法において、またはステップ3も適用される実施形態において、ステップ3の後、成形された材料の中の非有機的な部分の融解温度は、異なる実施形態において材料のこの金属相の融解温度よりも少なくとも20%、少なくとも34%、少なくとも48%、少なくとも61%、およびさらに少なくとも66%上回る。異なる実施形態において、ステップ2で使用される成形技術は、ポリマー成形技術、金属射出成形(MIM)、粒子射出成形(PIM)、射出成形、圧縮成形、熱成形、または任意の他の類似の技術である。一実施形態において、金属相はそのような金属相の重量に関して重量で56%の%Liを含む。発明者は、いくつかの実施形態においては粒子サイズの正しい選択が非常に重要であることを発見した。異なる実施形態において、50マイクロメートル未満、20マイクロメートル未満、およびさらに20マイクロメートル未満のD50を有する粒子が望ましい。その上、代替実施形態において、本文書で開示された任意の他の粒子サイズは、それらが混合不可能でなければ、この方法内で組み合わせることができる。いくつかの実施形態において、この方法2を実行するとき、発明者は、ステップ3またはステップ4が適用された場合、ステップ2の後またはステップ3もしくはステップ4の後で、成形された材料（得られた成形された材料）の非有機的な部分の融解温度が、材料の非有機的な部分（成形前のステップ1で取られた材料の非有機的な部分）の融解温度と比較して上昇することを驚くべきことに発見し、得られた成形された材料の非有機的な部分の融解温度は、異なる実施形態において材料の非有機的な部分の融解温度よりも1.2倍以上、1.4倍以上、1.8倍以上、およびさらに2.1倍以上高い。いくつかの実施形態において、この方法2を実行するとき、発明者は、ステップ3またはステップ4が適用された場合、ステップ2の後またはステップ3もしくはステップ4の後で、成形された材料（得られた成形された材料）の金属部分の融解温度が、材料の金属部分（成形前のステップ1で取られた材料の金属部分）の融解温度と比較して上昇することを驚くべきことに発見し、得られた成形された材料の金属部分の融解温度は、異なる実施形態において材料の金属部分の融解温度よりも1.2倍以上、1.4倍以上、1.8倍以上、およびさらに2.1倍以上高い。
方法3および方法4において、460nm以上の波長で硬化する材料は、そのような波長によく反応する材料をさす。
この方法の全ての実施形態は、互いに排他的でなければ、組み合わせ可能である。
方法の実施形態の組み合わせのいくつかの他の例は、以下の段落においても見ることができる。
方法6 方法は以下のステップを備える。
ステップ1:有機的な部分および非有機的な部分を備える材料を取り、有機的な部分は、少なくとも120℃の0.46MPa[66psi]の荷重で米国材料試験協会D648‐07に従って計測されるたわみ温度を有する関連する要素を有し、非有機的な部分は495℃よりも低いTmを有する金属相を備える。
ステップ2:成形技術を使って材料を成形する
ステップ3:ステップ2で製造された成形された材料は、55MPaを超える圧力および材料の非有機的な部分の関連する要素／相の中で最も低い融解温度を有する相または要素の0.45*Tmを超える温度を同時に伴うプロセスに従う。
方法7 方法は以下のステップを備える。
ステップ1:有機的な部分および非有機的な部分を備える材料を取り、有機的な部分は、少なくとも120℃の0.46MPa[66psi]の荷重で米国材料試験協会D648‐07に従って計測されるたわみ温度を有する関連する要素を有し、非有機的な部分はPCT/EP2016/076895に記載された金属相を備える。
ステップ2:成形技術を使って材料を成形する
ステップ3:ステップ2で得られた成形された材料は、55MPaを超える圧力および材料の非有機的な部分の関連する要素／相の中で最も低い融解温度を有する相または要素の0.45*Tmを超える温度を同時に伴うプロセスに従う。
方法8 方法は以下のステップを備える。
ステップ1:有機的な部分および非有機的な部分を備える材料を取り、有機的な部分は、少なくとも120℃の0.46MPa[66psi]の荷重で米国材料試験協会D648‐07に従って計測されるたわみ温度を有する関連する要素を有し、非有機的な部分は重量で少なくとも16%の%Liを有する金属相をそのような金属相の重量に関して備える。
ステップ2:成形技術を使って材料を成形する
ステップ3:ステップ2で得られた成形された材料は、55MPaを超える圧力および材料の非有機的な部分の関連する要素／相の中で最も低い融解温度を有する相または要素の0.45*Tmを超える温度を伴うプロセスに従う。
方法9 方法は以下のステップを備える。
ステップ1:有機的な部分および非有機的な部分を備える材料を取り、有機的な部分は、0.46MPa[66psi]の荷重で米国材料試験協会D648‐07に従って計測されたたわみ温度が、材料の非有機的な部分内の関連する要素／相の中で最も低い融解温度を有する相または要素の0.45*Tmよりも少なくとも22℃高い、関連する要素を備え、非有機的な部分は、重量で少なくとも30%の%Gaまたは%Liを有する金属相をそのような金属相の重量に関して備え、非有機的な部分に存在する全ての金属相（金属間化合物を含む）が考慮される場合%Liおよび%Gaは金属相の総重量に関して重量で18%未満である。
ステップ2:ポリマー成形技術で材料を成形する
および任意で
ステップ3:ステップ2で得られた成形された材料は、0.6MPaを超える圧力および材料の非有機的な部分の関連する要素／相の中で最も低い融解温度を有する相または要素の0.46*Tmを超える温度を伴うプロセスに従う。
熱たわみ温度のための検査条件は本文書の最後の部分で開示する。
方法6、方法7、方法8、および方法9において、成形された材料における残りの有機的な部分の重量による割合が材料内の有機的な部分の重量に関して考慮された場合。異なる実施形態において、重量で有機的な部分の少なくとも35%、少なくとも45%、少なくとも56%、少なくとも66%、少なくとも76%、およびさらに少なくとも82%は残されるべきである。いくつかの実施形態において、有機的な部分のやや小さい劣化すらも防ぐべきである。異なる実施形態において、重量で有機的な部分の少なくとも86%、少なくとも92%、少なくとも96%、少なくとも97%、およびさらに少なくとも99%は残されるべきである。代替実施形態において、上で開示された割合は体積によるものであり、材料内の有機的な部分の体積に関して、得られた成形された材料内の有機的な部分の体積をさす。
方法6、方法7、方法8および方法9におけるいくつかの他の実施形態において、圧密後、材料の体積に関して、得られた成形された材料内の有機的な部分の体積が考慮される場合。異なる実施形態において、体積で有機的な部分の少なくとも35%、少なくとも45%、少なくとも56%、少なくとも66%、少なくとも76%、およびさらに少なくとも82%は残されるべきである。いくつかの実施形態において、有機的な部分のやや小さい劣化すらも防ぐべきである。異なる実施形態において、体積で有機的な部分の少なくとも86%、少なくとも92%、少なくとも96%、少なくとも97%、およびさらに少なくとも99%は残されるべきである。代替実施形態において上で開示された割合は重量によるものであり、材料内の有機的な部分の重量に関して、得られた成形された材料内の有機的な部分の重量をさす。
方法6から8における代替実施形態において、材料の関連する要素の熱たわみ温度は、ガラス転移点、または劣化温度、または有機的な相のそのような関連する要素の融解温度のいずれかにより異なる実施形態において置き換えられることができる。
方法9において、異なる実施形態において有機的な部分は、0.46MPa[66psi]の荷重で米国材料試験協会D648‐07に従って計測されたたわみ温度が、材料の非有機的な部分における関連する要素／相の中で最も低い融解温度を有する相または要素の融解温度の0.52倍より少なくとも22℃上である（0.52*Tmより少なくとも22℃上である）、0.76*Tmより少なくとも22℃上である、およびさらに0.82*Tmより少なくとも22℃上である関連する要素を有する。任意であるステップ3が適用された場合に対しステップ3における適用された圧力は、異なる実施形態において、1.1MPa以上、2.1MPa以上、11MPa以上および／または26MPa以上である。ステップ2の後に要素が成形されるためのこの方法において、またはステップ3も適用される実施形態において、ステップ3の後、成形された材料の中の非有機的な部分の融解温度は、異なる実施形態において材料のこの金属相の融解温度よりも少なくとも20%、少なくとも34%、少なくとも48%、少なくとも61%、およびさらに少なくとも66%上回る。異なる実施形態において、ステップ2で使用される成形技術は、ポリマー成形技術、金属射出成形(MIM)、粒子射出成形(PIM)、射出成形、圧縮成形、熱成形、または任意の他の類似の技術である。
一実施形態において、金属相はそのような金属相の重量に関して重量で56%の%Liを含む。発明者は、いくつかの実施形態においては粒子サイズの正しい選択が非常に重要であることを発見した。異なる実施形態において、50マイクロメートル未満、20マイクロメートル未満、およびさらに20マイクロメートル未満のD50を有する粒子が望ましい。その上、代替実施形態において、本文書で開示された任意の他の粒子サイズは、それらが混合不可能でなければ、この方法内で組み合わせることができる。いくつかの実施形態において、この方法9を実行するとき、発明者は、ステップ3が適用された場合、ステップ2の後またはステップ3の後で、成形された材料（得られた成形された材料）の非有機的な部分の融解温度が、材料の非有機的な部分（成形前のステップ1で取られた材料の非有機的な部分）の融解温度と比較して上昇することを驚くべきことに発見し、得られた成形された材料の非有機的な部分の融解温度は、異なる実施形態において材料の非有機的な部分の融解温度よりも1.2倍以上、1.4倍以上、1.8倍以上、およびさらに2.1倍以上高い。いくつかの実施形態において、この方法9を実行するとき、発明者は、ステップ3が適用された場合、ステップ2の後またはステップ3の後で、成形された材料（得られた成形された材料）の金属部分の融解温度が、材料の金属部分（成形前のステップ1で取られた材料の金属部分）の融解温度と比較して上昇することを驚くべきことに発見し、得られた成形された材料の金属部分の融解温度は、異なる実施形態において材料の金属部分の融解温度よりも1.2倍以上、1.4倍以上、1.8倍以上、およびさらに2.1倍以上高い。方法9における代替実施形態において、材料の関連する要素の熱たわみ温度は、ガラス転移点、または劣化温度、または有機的な相のそのような関連する要素の融解温度のいずれかにより異なる実施形態において置き換えられることができ、材料の非有機的な部分における関連する要素／相の中の最も低い融解温度を有する相または要素の融解温度に関して同じ関係が満たされるべきである。
格子構造のうちのいくつかの種類は、良好な機械的強度、変形性、コンプライアンス、または任意の他の関連する機能上の機械的特性を特に正規化された用語（特性を格子の密度で割ったもの）で達成する。金属の格子はこれらのきわめて正規化された機械的特性の値を達成し、その理由の一つは金属の配置がきわめて最適化されていることで材料が占める全体積の空気含有量が非常に高いことである。空気は密度が非常に低いため、全体の密度を強く減少させる。著者は用いられる有機的材料のほとんどは空気の密度よりも非常に高い密度を有することを発見したが、発明者は機能性は大幅に改良可能であり、重量の増加にもかかわらず解決方法は驚くほど有利であることを発見した。一実施形態において、このことは、有機的な部分および少なくとも一つの金属または一つの金属合金を備える非有機的な部分を備える材料で作られた格子を使用する要素の構造に応用される。一実施形態において、格子はいわゆる超格子である。一実施形態において、格子は自然の中に見られる単位格子の3次元でのくり返しである。一実施形態において、格子は基本の単位格子のくり返しによって増やすことのできる任意の構造である。一実施形態において、格子は基本の単位格子のくり返しによって85%超まで増やすことのできる構造である。一実施形態において、格子は同じ合金化および微細構造を有するかさの大きい材料よりもすぐれた正規化された機械的特性を達成する任意の構造である（正規化された機械的特性は、構造の密度で割った機械的特性を意味し、体積は材料内の空洞と見なされない）。
いくつかの実施形態において、材料が有機的な部分および少なくとも部分的にある温度への露出を備える方法で圧密される金属合金を備える非有機的な部分を備えるが、有機的な部分の少なくとも関連する分率は著しく劣化しないことは特異なことである（温度ならびに関連する分率および著しい劣化の意味は、本文書中の他の箇所で同じ用語または同等の表現で表されているのを見ることができる）。
多くの応用において、材料が少なくとも二つの状態でありうることはこの態様において有益である。一つの状態は積層造形(AM)または従来のポリマー材料成形方法による成形が容易な状態である。そして一つの第二の状態では材料は、いくつかの実施形態において高い機械的特性を示し、およびさらにいくつかの実施形態において高温その他に対する高い抵抗を示す。実施形態の群において、二つの状態の間の一つの違いは、非有機的な相の集成または圧密の度合いである。一実施形態において、非有機的な相の少なくともいくつかは元の状態では単体粒子状であり、これらの粒子の少なくともいくつかは後の状態で凝集または圧密されている。一実施形態において、粒子の凝集／圧密は一つの粒子の原子が異なる粒子へと拡散することを伴い、一実施形態においては拡散接合を伴う。一実施形態においては拡散による粒子のネットワーク形成を伴う。一実施形態において、粒子の凝集／圧密は大変強いため、有機的な部分が除去され凝集／圧密された粒子が計測されると、異なる実施形態において同等の平均直径は元の粒子のD50よりも少なくとも12倍大きい、少なくとも110倍大きい、少なくとも1100倍大きい、およびさらに少なくとも110000倍大きい。一代替実施形態においてD50はD50mへ置き換えられることができる。実施形態の群において、二つの状態の間の一つの違いは、少なくとも一つの有機的な相のガラス転移点(Tg)である。異なる実施形態において、有機的な要素の少なくとも一つは、変態処理にさらされるとき（熱処理、放射への露出、または化学処理など）にガラス転移点(Tg)が55℃以上、105℃以上、155℃以上、205℃以上ずつ上昇可能な有機的な要素の群の中から選ばれる。一実施形態において、ガラス転移点の上昇は、最初の状態の有機的な要素のガラス転移点と、本文書で開示された任意の方法および／もしくは成形技術または圧力および／もしくは温度の適用などの有機的な要素に適用できる任意の他の処理などの変態処理にさらされた後の同じ有機的な材料のガラス転移点との間の差をさす。ガラス転移点を特定する検査条件は本文書の最後の部分で見ることができる。
実施形態の群に対して、棒状の材料（フィラメント、巻いたワイヤーまたはその他のフィラメント）を有することは有益であり、フィラメントに基づいた積層造形(AM)プロセスはこのような型式から利益を得ることができる。このことは極度に大型の要素の成形のための非常に大きいロボット化された構造へ適合されうる。異なる実施形態において、フィラメントは長さと等価直径の比が6を超える、11を超える、16を超える、26を超える、106を超える、およびさらに1060を超える非有機的な相を有する。一実施形態において、フィラメントまたは棒状の材料は、機械的作用によって伸ばされ、長さと等価直径の比が高い非有機的な相のアラインメントを促進する。一実施形態において、フィラメントまたは棒状の材料は、機械的作用によって伸ばされ、長さと等価直径の比が高い非有機的な相の伸張を促進する。一実施形態において、機械的作用によって伸ばされたフィラメントまたは棒状の材料は、長さと等価直径の比が高いカーボン・ナノチューブを備える。一実施形態において、フィラメントまたは棒状の材料は、本文書にすでに記載された（そしてゆえに妥当な定義による）もの以外の繊維を備える。
この態様に記載された材料は、従来の製造ルートでの要素の製造にとって非常に有益であり、有機的な部分の大部分が維持される場合および非有機的な粒子が長さと等価直径の高い比率を有する場合はなおさらそうであり、粒子として最初から存在するが凝集／圧密プロセスを経る非有機的な部分を材料が備える場合はなおさらそうである。一実施形態において、材料は粒子射出成形(PIM)（金属射出成形(MIM)またはセラミック射出成形(CIM)）によって成形され、一実施形態においては既知のポリマー材料成形技術で成形される。一実施形態において、有機的な部分は前に定義した方法で大部分が残される。
一実施形態は本文書で前に開示された材料が積層造形により成形される方法をさし（本文書にて積層成形原理を応用する技術と定義され、よって米国材料試験協会52900‐15による材料の連続添加により物理的3次元形状を組み立てる）、具体的には下に開示される方法は放射に露出した場合硬化しうる材料に応用され、成形技術は材料の少なくとも一部をそのような放射へ露出することを備える。
材料を成形するための方法は以下のステップを備える。
ステップ1:「適切な放射」にさらされる場合に「硬化する」材料を提供する。
ステップ2:材料の少なくとも一部を「適切な放射」に露出することを備える積層造形方法を使用してステップ1で提供された材料を成形する。
ステップ3:硬化したまたは部分的に硬化した材料を硬化していない材料から分ける。
一実施形態において、「適切な放射」はそのような硬化を生じるための適正な放射をさし、異なる実施形態におけるそのような放射の値は後に本文書おいて開示される。
本文書で前に開示された材料を対象とする任意の実施形態は、それらが混合不可能でなければこの方法の任意の実施形態と組み合わせ可能である。一実施形態において「硬化する」材料は硬化可能な材料である。一実施形態において、「硬化する」材料は樹脂である。一実施形態において樹脂は興味深い放射（しばしば光重合性樹脂と呼ばれる）への露出により重合可能である。一実施形態において、「硬化する」材料は、モノマーまたはモノマーの混合および「適切な放射」に反応しやすい光開始剤を備える高分子液体である。一実施形態において、「硬化する」材料は、モノマーまたはモノマーの混合および「適切な放射」に反応しやすい染料を備える高分子液体である。異なる実施形態において、「硬化する」材料はさらに反応促進剤、「適切な放射」にさらされる場合に感作できるフォトクロミック化合物（いくつかの例としてアゾベンゼン、スピロピラン、スチルベン、フルギト類、ジアリールエテンなど）、「適切な放射」にさらされる場合に熱を発生できる発色団、および熱開始剤を備える。一実施形態において、「硬化する」材料は混合の粘度に影響を及ぼす要素をさらに備える。一実施形態において、「硬化する」材料は混合の粘度を下げる少量の要素をさらに備える。一実施形態において、下げられた粘度は力学的粘度である。一実施形態において、下げられた粘度は映画の(cinematic)粘度である。一実施形態において、下げられた粘度は絶対粘度である。異なる実施形態において、粘度を下げる要素の少量は、材料の有機的な部分の体積に関して体積で19%以下、14%以下、9%以下、4%以下、1.8%以下、0.9%以下、およびさらに0.4%以下においてである。一代替実施形態において上で開示された割合は材料の体積をさす。一代替実施形態において、上で開示された割合は重量による。粘度を下げるのが単数の要素または複数の要素であっても、少量と示されなければならない。異なる実施形態において、材料の有機的な部分の体積に関して体積で0.1%以上、0.6%以上、1.1%以上、2.1%以上、およびさらに5%以上である。一代替実施形態において上で開示された割合は材料の体積に関してである。一代替実施形態において、上で開示された割合は重量による。混合の粘度を下げるとは、粘度の低下に割り当てられる要素（およびこれらの要素は、混合の粘度の低下の他に微粒子状の荷重の分散効果、着色などの多数の機能性を有すと考えられる）を除いた全ての要素の混合が、粘度を下げる要素が加えられたときに同じ混合よりも高い粘度を有することである。異なる実施形態において、粘度は少なくとも2%、少なくとも6%、少なくとも11%、少なくとも16%、少なくとも22%、少なくとも42%、少なくとも52%、およびさらに少なくとも72%下げられる。粘度はISO3219:1993に従って計測される（室温23°Cおよび1気圧で）。
一実施形態において、「硬化する」材料は樹脂である。一実施形態において興味深い「適切な放射」への露出により重合可能な樹脂である。異なる実施形態において、「硬化する」材料内で十分な添加をもって12%以上、16%以上、22%以上、36%以上、42%以上、52%以上、62%以上、82%の以上の変換が達成され、変換は差異の光示差走査熱量測定(DSC)を使用して計測される。異なる実施形態において、変換の上の値は、使用されるモノマーおよび／またはオリゴマーに従って正しい調整がなされるDOI:10.1007/s10853‐005‐5689‐yにおいて開示される方法に従って使用されるモノマーおよび／もしくはオリゴマーに従いながら、またはさらにフーリエ変換赤外分光を使用しながら正しい調整がなされるDOI:10.1007/s10965‐011‐9811‐3に従って選択的に光示差走査熱量測定(DSC)を使用して計測される。異なる実施形態において、十分な添加は、0.26J/cm2以上、0.42J/cm2以上、0.94J/cm2以上、1.72J/cm2以上、3.6J/cm2以上、5.2J/cm2以上、16J/cm2以上、26J/cm2以上、およびさらに56J/cm2以上である。
この態様およびそれに関連した次の態様において、本段落でくり返されてもそうでなくても、「適切な放射」は確定された範囲内の波長を備える放射をさす。いくつかの実施形態に対して、同様に特定された出力密度も含まれてよい。「適切な放射」を特定する範囲は選択される応用または実施形態による。いくつかの実施形態に対して、周波数の高低が十分であることは非常に重要である。異なる実施形態において「適切な放射」は120THz以下、89THz以下、69THz以下、49THz以下、19THz以下、9THz以下、2.1THz以下、およびさらに0.8THz以下の周波数を有する。いくつかの実施形態において、「適切な放射」の周波数はあまり低くあるべきでない。異なる実施形態において「適切な放射」は0.2THz以上、1.1THz以上、11THz以上、21THz以上、56THz以上、およびさらに102THz以上の周波数を有する。この正確な放射（上限および下限）の使用は、不透明な懸濁においてさえも予想外の高速の硬化を可能にする。
一つの組の実施形態において、「適切な放射」は非電離の放射である。このことは、放射の有害性の可能性が大いに低ければ、設定の構築はかなり簡素化される。一実施形態において、「適切な放射」は干渉性放射であり、一実施形態においては材料への貫通後も干渉性のままであり、一実施形態においては材料への0.1mmの貫通後も干渉性のままである（通常、貫通距離の最も明るい点を参照とし、残りの干渉性はしばしば関連する相として解釈され、相の間の比率の値の少なくとも20%へ差異は維持される）。一実施形態において、「適切な放射」は自由伝播放射であり、一実施形態においては一つまたは複数の離散波長からなり、一実施形態においては一つの離散波長からなり、一実施形態においては1より多いが9未満の離散波長からなる。
発明者は、この態様が本文書で前に開示された任意の材料のような材料、特に材料内で粒子の高い体積を含む材料に対してもまた非常に有益であることを発見し、発明者は、いくつかの応用に対しては材料内の粒子の配置方法が成形が正しく操作されるためには非常に悪影響を及ぼすものであることを発見した。異なる実施形態において、材料は、材料の体積に関して体積で6%以上、31%以上、41%以上、52%以上、61%以上、71%以上、およびさらに81%以上の粒子を備える。一代替実施形態において、上で開示された割合は重量による。いくつかの応用において、粒子の体積含有量は、望ましい転換ができるように制御されるべきであり、異なる実施形態において粒子の体積は材料の体積に関して体積で89%以下、84%以下、79%以下、69%以下、59%以下、およびさらに39%以下である。一代替実施形態において、上で開示された割合は重量による。いくつかの実施形態においてこれらの粒子は材料の非有機的な部分をさす。いくつかの実施形態において、重要なのは粒子間の空洞の関連するサイズである。異なる実施形態において、粒子間の空洞の関連するサイズは980マイクロメートル以下、480マイクロメートル以下、180マイクロメートル以下、80マイクロメートル以下、40マイクロメートル以下、19マイクロメートル以下、9マイクロメートル以下、およびさらに0.9マイクロメートル以下である。異なる実施形態において、粒子間の空洞の関連するサイズはD50、D90、およびさらにD10である。一実施形態において、粒子間の空洞の関連するサイズは、粒子間の全ての空洞の粒子体積の間の平均空洞の等価直径である。いくつかの応用において、発明者は関連する粒子サイズの関数として使用するために放射の波長を正しく選択することが非常に重要であることを発見した。異なる実施形態において、粒子のサイズは波長の長さの0.98倍以下、0.88倍以下、0.68倍以下、0.58倍以下、0.48倍以下、0.28倍以下、0.08倍以下、およびさらに0.008倍以下である。いくつかの実施形態において、空洞のサイズは制御が難しく、粒子の最小限サイズを制御する方がよい（すでに上で記載されているように「適切な放射」の波長の関数として特定されている最大限サイズ）。異なる実施形態において、粒子の最小限サイズは粒子の最大限サイズの0.79倍以上、0.68倍以上、0.49倍以上、およびさらに0.18倍以上であるべきである。いくつかの応用において、発明者は関連する粒子サイズの関数として使用するために放射の波長を正しく選択することが非常に重要であることを発見した。異なる実施形態において、粒子間の空洞の関連するサイズは波長の長さの0.98倍以下、0.88倍以下、0.68倍以下、0.58倍以下、0.48倍以下、0.28倍以下、0.08倍以下、およびさらに0.008倍以下である。一実施形態において、波長は選択されて共鳴効果は最大化される。一実施形態において、波長は選択されて共鳴効果は存在する。異なる実施形態において、波長は400および2000nmの間、2および600マイクロメートルの間、1.1および12マイクロメートルの間、5および100マイクロメートルの間、5および20マイクロメートルの間、およびさらに20および600マイクロメートルの間で選択される。一実施形態において、波長は選択されて粒子の関連するサイズとともに共鳴効果に達する。一実施形態において、波長は選択されて粒子の間の空洞の関連するサイズとともに共鳴効果に達する。一実施形態において、磁場が適用される。一実施形態において、粒子が強磁性の材料を備える場合、磁場が適用される。一実施形態において、関連する放射の伝播方向に対し直角である磁場が適用される。一実施形態において、関連する放射の伝播方向に対し45°および135°の間である磁場が適用される。一実施形態において、関連する放射の伝播方向に対し平行である磁場が適用される。一実施形態において、関連する放射の伝播方向に対し30°および‐30°の間である磁場が適用される。
一つの組の実施形態において、粒子および粒子間の空洞（材料の粒子で満たされていない領域で、しばしば有機的な液体材料または任意の他の非固体の材料を含む）の正しい比率を持つことはきわめて重要である。一実施形態において、この比率は粒子の体積分率である。一代替実施形態において、この比率は粒子の重量分率である。一代替実施形態において、粒子の体積分率に対して上で提供された値はこの比率に対し関連性があるものである。
異なる実施形態において、粒子は0.3J/(g*K)以上、0.41J/(g*K)以上、0.64J/(g*K)以上、0.82J/(g*K)以上、0.96J/(g*K)以上、1.1J/(g*K)以上の比熱を有する材料を備えるために選択される。一実施形態において、上に定められた比熱の値は材料内に存在する全ての粒子の平均の比熱をさす。比熱は室温においてである（23℃）。検査条件は本文書の最後の部分で開示する。
異なる実施形態において、粒子は1.1J/(cm3*K)以上、1.6J/(cm3*K)以上、2.3J/(cm3*K)以上、3.1J/(cm3*K)以上、3.6J/(cm3*K)以上、およびさらに4.1J/(cm3*K)以上の比熱*密度を有する材料を備えるために選択され、比熱は室温においてである（23℃）。一実施形態において、上に定められた密度*比熱の値は、全ての粒子の平均比熱に材料内に存在する全ての粒子の平均密度をかけたものをさす。検査条件は本文書の最後の部分で開示する。
一実施形態において、粒子はパラメータPTCの値が11以上の材料を備えるために選択される。パラメータPTCは、比熱*密度*熱伝導率の乗算で計算され、比熱はJ/(g*K)で、密度はg/cm3でおよび熱伝導率はW/(m*K)で定められ、比熱および熱伝導率はは室温においてである（23℃）。異なる実施形態において、粒子はパラメータPTCの値が21以上、42以上、62以上、110以上、160以上、およびさらに210以上の材料を備えるために選択される。一代替実施形態において、上に定められたPTCの値は材料内に存在する全ての粒子の平均をさす。検査条件は本文書の最後の部分で開示する。
この態様できわめて高速の重合速度が可能になる。このことは非常に驚くべきことであり、なぜなら速い重合は材料への強力な入力を必要とし、重合はそれ自体が発熱反応なので重合された材料が再溶融することすら考えられるからである。実際に、この方法で進めると、驚くべきことに高速の印刷速度は高発熱重合を経る有機的な部分を使い用いられることができる。異なる実施形態において、高速の印刷とは110cm3/h以上、310cm3/h以上、710cm3/h以上、1100cm3/h以上、1600cm3/h以上、およびさらに20000cm3/h以上を意味する。一実施形態において、印刷速度は単一の印刷ヘッドで達成された印刷速度をさす。異なる実施形態において、高発熱重合は3Kcal/mol以上、6Kcal/mol以上、11Kcal/mol以上、16Kcal/mol以上、21Kcal/mol以上、およびさらに31Kcal/mol以上の重合の熱量を意味する。重合速度はSantos J. C.他2008「懸濁重合反応中の転化率測定技術の比較(Comparison of techniques for the determination of conversion during suspension polymerization reactions)」Braz. J. Chem. Eng. vol.25 no.2 Sano Paulo 4月/6月 2008(doi.org/10.1590/S0104‐66322008000200017)に開示された方法に従って計測される。J. Chem. Eng. vol.25 no.2 Sano Paulo 4月/6月2008(doi.org/10.1590/S0104‐66322008000200017)。重合の熱量はJoshie R.M、高分子化学および物理、62巻、1号;1－218ページ、1963(doi:10.1002/macp.1963.020620116)に開示された等温上流カロリメータによって特定される。一実施形態において、遮蔽環境でのマイクロ波放射の使用が想定されるであろう。
発明者は、いくつかの実施形態に対して、本文書で開示された金属粒子で大量に充填された「硬化する」材料および／または先行の段落に記載された割合とやり方においてPCT/EP2016/076895に記載されたような金属粒子が、可視スペクトルおよび高紫外スペクトル内にあっても予想されたかなり小さい波長の放射で「適切な放射」にさらされる場合に驚くべきことに「硬化する」ことを発見した。発明者は狭い放射スペクトル（例えばレーザー、発光ダイオードなど）の光源からの十分に高い照射によって、「硬化する」材料が適した開始剤をさらに組み込むならば、そのような大量に充填された材料内で特定のパターンを硬化することが可能であることを発見した。このことは、望ましいパターンを生成するために動かすことのできるシステムに光源が取付られた場合、積層造形に対して使うことができる。一実施形態において単色光源が望ましい。一実施形態においてコヒーレント光源が望ましい。異なる実施形態において、十分な照射は2.2W/cm2以上、4.6W/cm2以上、6.1W/cm2以上、11W/cm2以上、およびさらに55W/cm2以上である。あまりに高い照射はモノマーを損傷することも可能なため、最大照射は用いられるモノマーシステムによって特定すべきである。異なる実施形態において、照射は980W/cm2以下、190W/cm2以下、84W/cm2以下、およびさらに9W/cm2以下に保たれるべきである。一実施形態において、正しい照射での「適切な放射」は、2次元場光または2次元光パターンとして「硬化する」材料の中へと照らされる。そのような場合、所望の領域の硬化は同時に起こるため、高い露出時間での低い照射が用いられてもよい。一実施形態においてデジタル光処理(DLP)システムは2次元光パターンを生成するために用いられる。一実施形態において液晶ディスプレイ(LCD)は2次元光パターンまたは場光を生成するために用いられる。異なる実施形態において、2次元光パターンが用いられる場合、0.6W/cm2以上、1.2W/cm2以上、2.1W/cm2以上、3.1W/cm2以上、またはさらに4.6W/cm2以上の照射が用いられる。発明者は本開示のこの態様における積層造形の良好な空間解像度のために、「硬化する」充填された材料の熱伝導率が重要であることを発見した。充填物は充填材の熱伝導率に応じて調整されるべきであり、それが低すぎる場合は、有機的な材料の熱伝導率は上昇させるべきである。異なる実施形態において、「硬化する」材料は充填されて室温（23℃）での熱伝導率は22W/mK以上、一実施形態において26W/mK以上、一実施形態において42W/mK以上、一実施形態において60W/mK以上、およびさらに一実施形態において340W/mK以上である。実施形態の群において、「硬化する」材料の硬化はフリーラジカル重合を通じて行われる。実施形態の群において、「硬化する」材料の硬化は、モノマー、モノマー群、および／または「硬化する」材料に備えられるオリゴマーのフリーラジカル重合を通じて行われる。実施形態の群において、「硬化する」材料は熱開始剤（熱開始剤の例は、有機過酸化物、非有機過酸化物、アゾ化合物など）をさらに備える。一実施形態において、「硬化する」材料は、「適切な放射」にさらされるときに熱を発生できる発色団をさらに備える。一実施形態において、本開示の「硬化する」材料は、上で表されたように400および2000nmの間の波長を有する十分な照射にさらされ、材料は十分な量の整合発色団をさらに備え、本文書で開示された材料の低い融点の粒子を生じながら少なくとももう一つの非有機的構成要素と拡散を開始する。本実施形態の副実施形態において、「硬化する」材料は、熱開始剤をさらに備え、材料の有機的構成要素の少なくとも一部は非有機的構成要素の拡散と同時に重合する。十分な量の発色団は、材料の非有機的な部分の重量に関して重量で0.01%および8%の間の量をさし、25℃の材料を選択された波長および十分な照射へ一秒露出した後に、ビームの焦点および50マイクロメートルの深さにて150℃を超える温度に達する。一実施形態において、3次元物体を積層製造で生成できるように放射は変調される。一実施形態において、要素は選択された放射を用いた積層造形を通じ材料で製造される。一実施形態において、要素は、積層造形で成形された要素を生成するために選択された放射にさらされた後、さらに160℃を超える温度で10分以上にわたる露出を伴う硬化後処理へさらされる。一実施形態において、要素は、積層造形で成形された要素を生成するために選択された放射にさらされた後、さらに260℃を超える温度で20分以上にわたる露出を伴う硬化後処理へさらされる。異なる実施形態において、上での開示と同様のことが行われるが、1.1および12マイクロメートルの間、2および600マイクロメートルの間、5および100マイクロメートルの間、5および20マイクロメートルの間、およびさらに20および600マイクロメートルの間の波長を選択して行われ、そこでは予想以上に高い放射貫通が達成される（さらに下の段落で見られるように、これらの波長のいくつかにとっては有効な発色団を見つけることは非常に困難だが、短パルスが使用されるならば、しばしば非定型発色団またはさらに発色団なしで問題解決される）。一実施形態において、炭酸ガスレーザービームが用いられる。一実施形態において、1W以上、6W以上、20W以上、220W以上、550W以上、およびさらに1100W以上の電力の強力な炭酸ガスレーザービームが用いられる。異なる実施形態において、メタノールレーザービーム、メチルアミンレーザービーム、およびさらにフッ化メチルレーザービームが用いられる。実施形態の群において、「硬化する」材料は選択された波長に反応しやすい光開始剤をさらに備える（光開始剤の例は本文書の別の節に記載されている）。一実施形態において、要素は、積層造形で成形された要素を生成するために選択された放射にさらされた後さらに、最も高い分解温度を有する有機的な部分の関連する要素の熱分解温度より少なくとも10℃低い温度への露出を伴う硬化後処理へ、最も低い融解温度を有する非有機的な関連する要素のD50と同等の距離上の模擬の中間拡散の時間よりも長い時間の間さらされる。一実施形態において、要素は脱バインダおよび圧密ステップに従う。圧密ステップの例は、焼結および熱間等方加圧であり、この方法と組み合わせ可能な選択された具体的な材料に関する本開示の別の箇所に見られるより具体的なパラメータで行われる。検査条件は本文書の最後の部分で開示する。一実施形態において、波長に反応しやすい光開始剤は、そのような波長で重合または硬化を開始できる光開始剤をさす。
いくつかの実施形態において、発明者は、材料の表面から離れた点で硬化を行うためには、材料の有機的な部分が低い光学密度を示す必要があることを発見した。一実施形態において、光学密度は0.9未満、0.7未満、0.4未満、0.19未満、0.09未満およびさらに0.009未満である。
いくつかの実施形態において、発明者は非有機的なアップコンバージョン発光性材料（染料を含む希土類酸化物など）を使用することが便利であることを発見した。一実施形態において、発明者は有機的なアップコンバージョン要素を使用することが便利であることを発見した。
いくつかの応用に対して、方法の修正版を使用することはきわめて有益である。ステップ2における一代替実施形態において、「適切な放射」の放射場は3次元場であり、従ってステップ2は下のように解釈されるであろう。
ステップ2:材料の少なくとも部分を「適切な放射」の3次元放射場に露出する。
いくつかの応用に対して、方法の修正版を使用することはきわめて有益である。前に開示された方法について述べたられたこと全ては、次の行で説明される方法の変形へ拡張可能である。
大部分の実施形態において、材料を、またはその部分を、「適切な放射」にさらす目的は、積層ではないやり方で直に3次元物体を作りながら局所的に重合させることである。システムは大型の物体の積層製造に順に使用することができるが、各々の層はすでに真の3次元物体であり、従来の積層製造にあてはまるような平面像の単なる押し出しではない。
3次元放射場を作る一つの可能な方法は、例えばウエハーのようなデジタル光処理(DLP)における同調可能な結晶またはミラーのグリッドで干渉のパターンを作ることである。材料の中へ異なる角度で2次元光照射野を放ち、建設的干渉の起こる材料の硬化（硬くなること）を生じさせながら二つ以上のウエハーでこのことを行うことが可能である。一実施形態において、各ウエハーは異なる波長で光を投影する。一実施形態において、単一のウエハーで同じ効果を達成することができる。使用される材料は、選択された興味深い放射のための高反射指数を有するために厳選されなくてはならない。テラヘルツ放射（またはテラヘルツに近い）の場合、金および銀は良い候補であり、銅およびアルミニウム、その他多数も同様である。異なる実施形態において、反射指数は興味深い放射に対し82%以上、86%以上、92%以上、96%以上、およびさらに99%以上であるべきである。異なる実施形態において、反射指数は使用される光源の放射線スペクトル全体に対し82%以上、86%以上、92%以上、96%以上、およびさらに99%以上であるべきである。この場合、前に述べられた方法について述べたられたこと全ては、ここで記載する方法へ適用可能である。通常では放射は材料による線吸収がないように選択される。放射干渉パターンは材料の表面下で生成される。一実施形態において、放射ビームの干渉に非常に反応しやすい発色団が選択される。3次元放射場を作る別の方法は、ビームが一致する焦点のみにおいて発色団を刺激する共線レーザービームを使うことである。3次元放射場を作る別の方法は、二つの光源からの相互のコヒーレント光の建設的干渉を通じて媒体における干渉パターンを作ることである（二つの光源は、異なる路程および媒体への入射角を有する単一のものですらありうる）。特別に有益な一実施形態は、非縮退の二光子吸収(TPA)発色団の使用および各々が異なる波長を有する二つの光ビームの干渉により3次元放射場を作ることである（すでに説明されているようにこれは、ビームの代わりに2次元場を投影するデジタル光処理(DLP)システムおよび別のウエハー、またはフィルターを換える部分的な波長を有する結局同じものであっても［蛍光性発色団さえもこのことに使用されうる］、を使用し、2次元場を別の波長で投影し、二つの波長が一致する空間の領域のみで発色団を活性化させることで速い同時重合を起こすことができる一つの方法である）。発明者は、両方のレーザーを使用した手法において、フェムト秒レーザーパルスを使用することは材料による吸収の非線形性をさらに増加させて詳細の解像度を改善するために大いに有利であることを発見した。異なる実施形態において、適切なパルス持続時間は20ps以下、8ps以下、0.8ps以下、400fs以下、90fs以下、またはさらに9fs以下である。パルス持続時間は直流電界復元用スペクトル位相干渉分光法(Spectral phase interferometry for direct electric‐field reconstruction)(SPIDER)で計測される。一実施形態において、効率的な発色団を見つけることが困難な2.2マイクロメートルを超える、8マイクロメートルを超える、およびさらに22マイクロメートルを超えるビーム波長に特に対して、発明者は、本開示のこの態様の範囲内において、短パルスレーザーのみの使用（発色団なしで）が必ずしも表面でなくとも材料の中で選択的に重合するのに十分であり、従って3次元放射場は効率的に使用されて真の3次元物体（平面像の単なる押し出しとなる単なる層ではなく）を重合することができることを大いなる驚きをもって発見した。一実施形態において、この波長値に対し、非定型発色団、例えばおよそ10マイクロメートルでの炭酸ガスレーザービーム放射と組み合わせた水などが使用される。発明者は、これら長い波長（炭酸ガスレーザーの場合のような）の場合において、500fsおよび10psの順にあるパルスは選択的な重合に十分であることを発見した。（少ないピコ秒またはピコ秒に満たないパルス放射を有する炭酸ガスレーザーは、製造に対しささいな問題ではないが、チタンサファイアレーザーによって流れ出る光学的パラメトリック増幅器内の少しのミクロン種パルス(micron seed pulse)で行うことができ、18Oおよび13Cアイソトープで濃縮された高圧力再生炭酸ガス増幅器内でおよそ10マイクロメートル波長への増幅ができる）非常に驚くべきことは、その放射は良好かつ予想よりかなり少ない散乱で金属粒子の集合体を伝達するが、あまり多くの放射を吸収しないよう樹脂はよく選択されるべきである。
一つの組の実施形態に対して、上で記載したように、元となる方法を記載するとき、材料は定義されたサイズの非有機的な粒子の高い体積分率を備える（すでに言及したように、同じ定義は繰り返されない）。それが機能することは実際きわめて驚くべきことであり、なぜなら所与の空洞のランダム性は、局所的なランダムな周期性および局所的なランダムな特異な非周期性が不均一な共鳴効果をもたらし、予め設計されたまたは非ランダムの3次元光照射野を作り、望ましいパターンにおける硬化可能な材料の体積の重合をもたらすことは不可能と考えられるからである。しかし、手順がこの態様で示されたように進行するならば、表面のかなり下にある有機的な相の変換または重合を促進し、ゆえにまた異なる深さでの異なるパターンで厚い層のほぼ同時の重合を生じさせて光造形法(SLA)などのプロセスにおける「いくつかの層」と同等であろう重合を直ちに生じさせることは驚くべきことに可能である。よって、他の従来のプロセスにとっては意味がないと思われることもこの方法では意味をなし、すなわち成形された材料の表面のかなり下で適切な放射の十分な放射量を有する。一実施形態において、「十分な変換」を生じる「適切な放射」の「十分な放射量」は材料の表面の56マイクロメートル以上下方へ送られる。「十分な放射量」、「適切な放射」、および変換の値に対する用語および妥当な量は、本方法の元となる方法である前の方法の定義ですでに提供されている。（「適切な放射」の例は、1.1および200マイクロメートルの間であり（一実施形態においては1.6から12マイクロメートル）、「十分な放射量」は、一実施形態0.26J/cm2以上およびさらに26J/cm2以上、提供された変換の例は、一実施形態12%以上の変換およびさらに62%以上の変換である。）異なる実施形態において、「十分な変換」を生じる「適切な放射」の「十分な放射量」は、材料の表面の56マイクロメートル以上、106マイクロメートル以上、156マイクロメートル以上、220マイクロメートル以上、560マイクロメートル以上、1060マイクロメートル以上、およびさらに2560マイクロメートル以上下方へ送られる。実際、多くの応用に対して、この方法について非常に驚くべきことは、材料のきわめて厚い部分が押し出しできないパターンで直ちに硬化できることである。つまり、既知の方法のほとんどは、2次元パターンが大体の厚みで一度に印刷される層ごとの組み立てが可能であるが、この態様においては3次元パターンは一度に印刷可能で、つまり同時の「複数層」と同等である。よって本態様において、材料の厚い層と同時に「十分な変換」を生じる「適切な放射」の「十分な放射量」を照らすことは意味がある。異なる実施形態において、「十分な変換」を生じる「適切な放射」の「十分な放射量」は、材料の56マイクロメートル以上の厚さの層、106マイクロメートル以上の厚さの層、256マイクロメートル以上の厚さの層、560マイクロメートル以上の厚さの層、1560マイクロメートル以上の厚さの層へ同時に送られる。一実施形態において、「十分な変換」を生じる「適切な放射」の「十分な放射量」は3次元パターンにおいて送られる。開示の本態様のいくつかの実施形態において、選択された放射の波長での十分に高い透過率を有する材料の有機的な部分を選択することに注意されるべきであり、このことをもう一つの態様として追加し、材料のための有機的な部分を選択する際に全ての他の関連するものを考慮することは通常の決まりおよび慣例である。大部分の実施形態に対して、26%以上、52%以上、76%以上、82%以上、またはさらに96%を超える透過率が選択される。DOI 10.1039/c3py21163kに記載された方法に従いポリマーの変換を詳細に特定するために共焦点ラマン顕微鏡法が使用される。
ポリマーの各タイプに対し形成プロセスを選択することは本発明の部分ではなく、それは既知だが、本発明に対し非常に驚くべきことは、一つは金属でもう一つは有機的な二つの連続する相を連結させる関連する荷重伝達を、いくつかの異なる種類のポリマーおよび非常に多くの異なる種類の成形技術で形成できることである。
複雑な形状の製造を驚くほど可能にし、超軽量構造のための構造材料として役立つ成形された材料に対し一実施形態が対象にされる。一実施形態において、本文書で開示された任意の材料および本文書で前に開示された任意の方法などの任意の成形方法を使用する場合成形された材料が得られる。一実施形態において、効率的に連結された金属および高分子相とともに成形された材料が得られる。
一実施形態において、成形された材料はポリマーおよび成形された材料の重量に関して重量で少なくとも32%である連続金属相を備え、金属相は490℃未満の融解温度を有する低い融点の元素を備え、成形された材料の重量に関して重量で少なくとも2.2%である。
金属相の連続性は、成形された材料においてそのような金属相を通る任意の点への通路の存在であるがサンドイッチタイプの材料とは全く異なるものとして解釈されてもよい。いくつかの実施形態において、ポリマーおよび金属相は連結され、それは成形された材料を通じた荷重伝達が達成された方法で、既知の複合材料に関して予想外の機械的特性をもって二つの相が結びつくことを意味する。成形された材料内に備えられた連結された構造は、成形された材料のための本文書で開示された機械的特性を得ることに貢献することができる。ポリマーおよび金属相の間で達成された連結により、従来の共連続または相互浸透相の複合材料で達成不可能であった機械的特性においてバランスを得ることができる。一実施形態においてポリマーおよび金属相は少なくとも部分的に機械的な結合によって結合される。代替実施形態においては少なくとも部分的に化学結合によって結合される。さらにいくつかの実施形態においては、結合は完全に機械的または化学的である。
成形された材料におけるポリマー含有量は、多くの応用では含有量があまり高くないことが好ましいが、異なる応用により異なることがある。異なる実施形態においてポリマーは熱硬化性重合体、熱可塑性ポリマー、およびさらにエラストマー重合体である。異なる実施形態において、成形された材料内のポリマー含有量は成形された材料の体積に関して体積で16.4%未満、11.6%未満、8.2%未満、およびさらに5.1%未満である。一代替実施形態において、上で開示された割合は重量による。いくつかの実施形態においてポリマーおよび連続金属相は混合の微細構造相である。
いくつかの応用において、異なる実施形態における選択されたポリマーは、ポリフェニレンスルホン(PPS)、芳香族ポリイミド(PI)、ポリエーテルスルホン(PES)、ポリエーテルイミド(PEI)、ポリエーテルケトン(PEK)、ポリエーテルケトンケトン(PEKK)、エチレンプロピレンジエンモノマー(EPDM)、ポリスルホン(PSU)、ポリアクリルアミド(PAM)、ポリカーボネート(PC)、ポリエーテルエーテルケトン(PEEK)、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)、ポリイミド(PI)、ポリエチレンナフタレート(PEN)、ABS樹脂(ABS)、ポリメチルメタクリレート(PMMA)、ポリフェニレンスルファイド(PPS)、ポリエチレンテレフタラート(PET)、ポリブチレンテレフタレート(PBT)、ポリアミド(PA66、PA610、PA6、PA12)、ポリプロピレン(PP)、フェノールホルムアルデヒド樹脂(PF)、エポキシ樹脂(EP)、ポリウレタン(PUR)、ポリエステル樹脂(UP)、ポリメチルシロキサン(PDMS)、ポリベンゾイミダゾール(PBI)、ポリベンゾイミダゾール芳香族派生物、ポリヒドロキシ基を有するメタクリル酸、ポリ（ヒドロキシブチル）メタクリル酸、ポリヒドロキシエチルメタクリレート(PHEMA)、フタロニトリル、ベンゾキサジン、ビスマレイミド、シアン酸エステル、ポリエステルファイバーグラスシステム、成形コンパウンド、バルク成形コンパウンド、ポリウレタン、断熱材、マットレス、コーティング、接着剤、印刷ローラー、靴底、床材、合成繊維、ポリウレタンポリマー、加硫ゴム、ベークライト、電気絶縁体およびプラスチック製品に使用されるフェノールホルムアルデヒド樹脂、デュロプラスト、ベニヤ板、パーティクルボードおよび中質繊維板に使用される尿素フォルムアルデヒド発泡樹脂、メラミン樹脂、フタル酸ジアリル(DAP)、態様エポキシ樹脂(embodiment epoxy resin)、ポリイミド、ポリシアヌレート、型または型ランナー、およびさらにポリエステル樹脂などである。
いくつかの応用に対しては、さらに低い融点を有する元素が好ましい。異なる実施形態において、445℃未満、395℃未満、345℃未満、285℃未満、245℃未満、195℃未満、145℃未満およびさらに95℃未満の融解温度を有する元素。異なる実施形態において、リチウム、ガリウム、ビスマス、セシウム、鉛、錫、亜鉛、インジウム、ルビジウムおよびさらにカドミウムのうちの少なくとも一つが低い融点の元素として使用されてよい。いくつかの実施形態において、ビスマス、セシウム、鉛、錫、亜鉛、インジウムおよび／またはカドミウムの存在は成形された材料の機械的特性のためには悪影響を及ぼすものであり、そのような元素はごく少ない含有であることが望ましいため、いくつかの応用における構造材料に必要とされるレベルの機械的特性を維持するためにリチウムまたはガリウムのみ高い含有量であってもよい。さらにいくつかの実施形態においてBi、Cs、Pb、Sn、Zn、In、Rbおよび／またはCdの存在は成形された材料の金属相の中においては避けられなくてはならない。発明者は、いくつかの応用に対して非常に有益な融点元素はリチウムであることを発見した。いくつかの実施形態においてガリウムもまた低い融点の元素として好ましい。金属相内の低い融点の元素の含有量は、成形された材料の機械的特性のバランスを取るために、成形された材料の重量に関して異なる実施形態において重量で少なくとも2.4%、少なくとも2.8%、少なくとも3.2%、少なくとも4.6%、およびさらに少なくとも6.3%である。一代替実施形態において上で開示された割合は金属相の重量をさしている。一代替実施形態において上で開示された割合は体積による。いくつかの応用に対して、良好な損傷許容性を維持するために、融点元素含有量は異なる実施形態において金属相の重量に関して重量で3.2%を超える割合で、少なくとも5.2%、少なくとも7.2%、およびさらに少なくとも10.2%維持されるべきである。一代替実施形態において上で開示された割合は成形された材料の重量をさしている。一代替実施形態において上で開示された割合は体積による。低い融点の元素の高い含有量から利益を得る応用、特に低い融点の合金がリチウムであり成形された材料が軽量構造およびさらに超軽量構造に使用されるこのような実施形態すらも存在する。異なる実施形態において、リチウムは異なる実施形態において金属相の重量に関して重量で12.2%を超える、32%を超える、およびさらに52%を超えるのが好ましい。一代替実施形態において上で開示された割合は成形された材料の重量に関する。一代替実施形態において上で開示された割合は体積による。一つ以上の低い融点の元素が金属相の中に備えられている実施形態においては、上の割合は低い融点の元素の全含有量をさす。いくつかの応用において、金属相は異なる実施形態において体積で少なくとも8.2%、少なくとも12%、少なくとも26%、少なくとも34%、およびさらに少なくとも54%ベータ相を含む。
しばしば異なる相の間の熱膨張の互換性が考慮される。このことはさほど重要ではないが、本開示のいくつかの実施形態に対して興味深いことであり、発明者は本開示のいくつかの実施形態に対して熱膨張係数のミスマッチは積極的に活用されることすらできることを発見した。時に弾性の互換性（類似の弾性係数）が考慮されるが、構造要素に対し強化することが弾性係数の増加に貢献することは非常に有益なことであるため、本開示の本態様のいくつかの実施形態において弾性の互換性は好ましいものである一方、少ない変形が望まれるいくつかの応用にたいしては、金属相およびポリマーを連結させて荷重伝達に関連する係数が包含することが必要になる（強化物が活発に相の間の荷重伝達を助けるよう、しばしば金属相およびポリマー両方の繊維および／またはナノ強化物によって関連する荷重伝達のやり方で行われる）。非常に興味深いことは、本開示の本態様の大部分の実施形態に対して、混合の法則を満たされないことである。
ポリマーの機械的荷重への効率的な強化としてのグラフェンおよびさらにカーボン・ナノチューブの効果がやや制限されることが知られている。グラフェンはあまり著しくはないが機械的強度およびやや弱いポリマーの係数を増加することができ、通常は0.5%を超える体積分率で効果はすでにマイナスとなる。0.5%を超えるグラフェンを有する強化されたポリマーが高い熱伝導性または電気伝導性を要する応用に特に使用されるのは、本文中の強化のプラス効果が高い含有量に対して維持されるからである。同様に、ナノ粒子でのポリマー材料の強化もまた、ポリマーがすでに繊維で効果的に強化されている場合、通常では機械的特性に対して効果的ではない。時にいくつかの非常に高いアスペクト比CNT（カーボン・ナノチューブ）はグラフェンよりもさらに成功できるが、ほぼ常に達成される機械的特性の増加は、伸長が大いに減退することから最低限度または期待外れのものである。金属材料のナノ粒子での強化に関しては、正規化された（トラフ密度trough density）機械的強度(UTS)の高い値およびさらなる疲労強度／密度を有する材料を見る場合特に、結果はさらに期待外れである。発明者は、金属のおよび有機的な相の間の架橋粒子として作用するためのナノ強化物に対して特別な配慮がなされた場合、二つの間に適切なタイプの連結が存在するならば、機械的強度(UTS)において非常に有効な効果および／または弾性係数を達成し、混合の法則での予想すらを異なる実施形態において6%超える、11%超える、およびさらに22%超え、実際例において発明者は200%を超える割合を生じさせたことを非常な驚きをもって発見した。この目的に対し、ナノ強化粒子のいくつかは少なくとも一つの金属相および一つの有機的な相に同時に埋め込まれなくてはならない。よって適切な量のグラフェン、カーボン・ナノチューブまたは任意の他のナノ強化物を有することは、微細構造に意図的に正しく配置されなければ意味をなさず、偶然での配置は達成不可能である。
いくつかの応用に対して、硬い粒子または強化繊維を備える成形された材料を使用して特定のトライボロジー動作を与えることおよび／または機械的特性を増加させることは有益である。この意味において、いくつかの応用は硬い粒子または強化繊維を備える成形された材料の使用から利益を得、材料の体積に関して硬い粒子の体積は異なる実施形態において体積で2%以上、5.5%以上、11%以上およびさらに22%以上である。一代替実施形態において、上で開示された値は重量による。これらの硬い粒子は必ずしも別々に取り入れられるのではなく、別の段階で組み込まれるまたはプロセスの間に合成されることもある。代表的な硬い粒子はこれらの高い硬度を有するものであるゆえ、いくつかの応用に対して成形された材料は、異なる実施形態において、ダイアモンド、立方晶窒化ホウ素(cBN)、酸化物（アルミニウム、ジルコニウム、鉄など）、窒化物（チタン、バナジウム、クロム、モリブデンなど）、炭化物（チタン、バナジウム、タングステン、鉄など）、ホウ化物（チタン、バナジウムなど）、それらの混合を備え、通常では任意の粒子が異なる実施形態において11GPa以上、21GPa以上、26GPa以上、およびさらに36GPa以上の硬度を有することが望ましい。発明者は、成形された材料の中にウィスカー(wiskers)および他のセラミック繊維を使用することもまた本文書で開示される成形された材料のいくつかの応用に対して有益となりうることを発見した。
ポリマーを強化する一つの代表的なやり方は、繊維、特にガラス、炭素、アラミド、および玄武岩繊維を用いて機械的強度およびさらにいくつかの応用においては係数を増加させる。本文書において、金属相およびポリマーとの間の連結を強化するために繊維が積極的に用いられることが可能なことが発見されている。その目的に対し、繊維の長さおよびそれ以上に横断面積または厚さはいくつかの実施形態に対して非常に重要である。いくつかの実施形態において繊維の特質もまた重要であることが発見されている。一実施形態において繊維は高い係数の炭素繊維であるべきである。一実施形態において繊維は炭素繊維であるべきである。一実施形態において繊維は高い強度の炭素繊維であるべきである。一実施形態において繊維はガラス繊維であるべきである。一実施形態において繊維はアラミド繊維であるべきである。一実施形態において繊維は玄武岩繊維であるべきである。一実施形態において繊維はリサイクル性を高める天然繊維などであるべきである。発明者は、いくつかの実施形態に対して、ポリマーの弾性係数を金属強化基幹の弾性係数と調和させることは重要であることを発見し、ゆえに繊維タイプおよび含有量は選択された有機的な材料と調和されるべきであり、よってこのポリマーを成形された材料のように同じプロセスのパラメータに応用する場合、室温（23℃）での弾性係数は室温（23℃）での金属部分の弾性係数値の+/‐85%内、+/‐45%内、+/‐24%内、+/‐14%内、+/‐8%内である（金属部分の室温（23℃）での弾性係数は、成形された要素の製造に使用される同じ製造条件で製造される、成形された要素の金属部分の組成を有する本体において計測されることができる）。いくつかの実施形態において、金属部分上の強化の効果は前述の弾性係数の調和に対しては無視されるべきであり、金属部分の係数は強化物なしの同じ金属材料の係数と見なされるべきである。いくつかの応用に対して繊維の長さが重要な役割を果たしうると述べたように、要素中に高エネルギー吸収を有するポリマーの失敗がつぶされるよう調整するために適合した繊維引き抜きの場合にひとつのそのような応用が望ましい。いくつかの実施形態において、繊維の長さは2.2mm以上、6mm以上、12mm以上、26mm以上、52mm以上、およびさらに155mm以上でなければならない。短く述べたように、いくつかの実施形態に対して、繊維の等価直径および長さの関係は、低い密度など良好な機械的特性を達成するためにかなり大きくなければならない。一実施形態において、繊維は等価直径の6倍以上、11倍以上、22倍以上、55倍以上、220倍以上、およびさらに2200倍以上の長さを有するべきである。発明者は、連続する金属相およびポリマー間の弾性係数に関連する荷重伝達を達成しようとする場合、いくつかの実施形態に対して両方の相によく埋め込まれた繊維を有することが重要でありうることを発見した。一実施形態において、全ての繊維の少なくとも体積で11%が金属相およびポリマーの両方と同時に接しているべきであり、異なる実施形態においてそれは22%以上、52%以上、78%以上、またはさらに92%以上である。一代替実施形態において、上で開示された割合は重量による。いくつかの実施形態に対して、繊維は同じ目的のために変形した表面を有すべきである。一実施形態において、繊維は化学的に表面的に攻撃される。一実施形態において、繊維は表面的に酸化される。一実施形態において、繊維は表面的にエッチングされる。一実施形態において、繊維は雰囲気および表面の特質または表面のトポロジーを変えるプロセス条件にさらされる。一実施形態において、玄武岩繊維は表面的に酸化される。いくつかの応用に対して、発明者は同じ目的のために表面上への薄いフィルムの沈着によって繊維の表面を変化させるほうがよいことを発見した。一実施形態において繊維は金属の薄いフィルムで覆われる。一実施形態において繊維はセラミックの薄いフィルムで覆われる。一実施形態において繊維は金属間化合物の薄いフィルムで覆われる。一実施形態において薄いフィルムは化学蒸着(CVD)を通じて得られる。一実施形態において、高い係数の炭素繊維は金属合金で化学蒸着(CVD)被膜される。一実施形態において、高い係数の炭素繊維はマグネシウム系合金で化学蒸着(CVD)被膜される。一実施形態において、高い係数の炭素繊維はアルミニウム系合金で化学蒸着(CVD)被膜される。一実施形態において、高い係数の炭素繊維は金属間化合物で化学蒸着(CVD)被膜される。
述べたように、本開示の材料は、いくつかの実施形態に対して、慣習として、電気伝導性または熱伝導性を調達するためにナノ強化物（カーボン・ナノチューブ(CNT)、グラフェンなど）で強化されてもよい。しかし驚くべきことに、発明者はそのような強化物の高い、つまり機械的特性を劣化させると知られているレベルでの含有が、強化粒子が高分子相および金属連続相の間の効率的な荷重伝達に貢献するのであれば、機械的特性における利益をもっていくつかの実施形態において用いられうることを発見した。異なる実施形態において、材料の体積に関して体積で1.2%を超える、2.2%を超える、5.2%を超える、およびさらに11%を超える。一代替実施形態において、上で開示された割合は重量による。異なる実施形態において、ナノ強化粒子は等価直径の6倍以上、11倍以上、22倍以上、55倍以上、220倍以上、およびさらに2200倍以上の長さを有する。発明者は、金属相およびポリマー連続相の間の弾性係数に関連する荷重伝達を達成しようとする場合、いくつかの実施形態に対して両方の相によく埋め込まれたナノ強化粒子を有することが重要でありうることを発見した。異なる実施形態において、全てのナノ強化粒子の少なくとも体積で11%が金属相およびポリマーの両方と同時に接しており、22%以上、52%以上、78%以上、およびさらに92%以上である。一代替実施形態において、上で開示された割合は重量による。いくつかの実施形態に対して、ナノ強化粒子は同じ目的のために変形した表面を有すべきである。一実施形態において、ナノ強化粒子は化学的に表面的に攻撃される。一実施形態において、ナノ強化粒子は表面的に酸化される。一実施形態において、ナノ強化粒子は表面的にエッチングされる。一実施形態において、ナノ強化粒子は雰囲気および表面の特質または表面のトポロジーを変えるプロセス条件にさらされる。いくつかの応用に対して、発明者は同じ目的のために表面上への薄いフィルムの沈着によってナノ強化粒子の表面を変化させるほうがよいことを発見した。一実施形態においてナノ強化粒子は金属の薄いフィルムで覆われる。一実施形態においてナノ強化粒子はセラミックの薄いフィルムで覆われる。一実施形態においてナノ強化粒子は金属間化合物の薄いフィルムで覆われる。一実施形態において薄いフィルムは化学蒸着(CVD)を通じて得られる。一実施形態においてナノ強化粒子は金属合金で化学蒸着(CVD)被膜される。一実施形態においてナノ強化粒子はマグネシウム系合金で化学蒸着(CVD)被膜される。一実施形態においてナノ強化粒子はアルミニウム系合金で化学蒸着(CVD)被膜される。一実施形態においてナノ強化粒子は金属間化合物で化学蒸着(CVD)被膜される。
本文書の本態様は超軽量構造のための構造材料において複雑な成形を達成するやり方を教示している。本文書は元の材料の選び方、望ましい成形および新しい最終材料を適切に得るための方法を説明している。金属材料を開始するときのみ異なる相は適切に選ばれ（組成、元素が各材料タイプ中に異なる相の中へ分布させられるやり方および異なる粒子の形状[粒子サイズ分布および形態]に関して）、同様に金属材料が互いに互換性があることを確認する必要があり、有機的な相およびその強化物は相互の間のおよび非有機的な相との互換性があるよう選択され、適切な成形方法およびパラメータが選択され、望ましい最終成形および新しい材料が達成される。いくつかの具体的な実施形態に対して、前述の態様のいくつかは推論可能である、または重要でないため本開示においては表明しない。最終材料は全ての相において適切な微細構造を有していなければならない。また、本文書に記載したように、最終材料は効率的に荷重伝達を行い金属相および高分子相の間を連結することが必要であり、このことは利便性へ最大の良心を用い、存在するシミュレーションパッケージおよび利用可能な知識で補完された本開示の指示でもって達成される。効率的な連結は弾性変形および係数の両方に対し効率的でなければならないことを考慮されるべきである。本開示の指示に従ったかどうかを量的に計るために、全ての関連するステップに従ったかを明白に特定するために非共通ではないパラメータとして使用しうる一連のマクロ的特性が存在する。各々の考えられるパラメータは本開示または実施形態の異なる応用に対して意味をなす。他の段落で見られるように、これらのパラメータは（機械的強度(UTS)、疲労強度、弾性係数、伸長、密度を有する正規の値および同じ組成を有するが異なる相の連結を有する参照本体と比較した値など）およびその組み合わせを備えてよい。多くの場合において、これらのパラメータの値は、高分子相および金属相を包含する複雑な形状に容易に成形できる材料においては不可能と思われていた。一つのそのようなパラメータのさらなる例を以下に挙げる。
正規化された機械的強度(UTS)[MPa/(g/cm3)]*正規化された弾性係数[GPa/(g/cm3)]
いくつかの応用において、成形された材料のMPa/(g/cm3)での正規化された機械的強度(UTS)および成形された材料のGPa/(g/cm3)での正規化された弾性係数の乗算は、異なる実施形態において2600を超える、6000を超える、11000を超える、16000を超える、およびさらに21000を超える[MPa*GPa/(g/cm3)2において]。検査条件は本文書の最後の部分で開示する。
いくつかの応用において、室温での成形された材料の1.6%を超える破壊時の伸長に対して、成形された材料のMPa/(g/cm3)での正規化された機械的強度(UTS)および成形された材料のGPa/(g/cm3)での正規化された弾性係数の乗算は、異なる実施形態において2600を超える、6000を超える、11000を超える、16000を超える、およびさらに21000を超える[MPa*GPa/(g/cm3)2において]。検査条件は本文書の最後の部分で開示する。
いくつかの応用において、室温での成形された材料の2.2%を超える破壊時の伸長に対して、成形された材料のMPa/(g/cm3)での正規化された機械的強度(UTS)および成形された材料のGPa/(g/cm3)での正規化された弾性係数の乗算は、異なる実施形態において2600を超える、6000を超える、11000を超える、16000を超える、およびさらに21000を超える[MPa*GPa/(g/cm3)2において]。検査条件は本文書の最後の部分で開示する。
成形された材料の密度はいくつかの応用において非常に重要なパラメータであり、いくつかの機械的特性を正規化するために使用される。成形された材料の密度（20℃および1気圧で）は、異なる実施形態において6.3g/cm3より低く、3.8g/cm3より低く、3.1g/cm3より低く、2.6g/cm3より低く、1.6g/cm3より低く、1.2g/cm3より低く、およびさらに0.89g/cm3より低い。いくつかの応用に対して、6.9g/cm3よりも低い、4.2g/cm3よりも低い、3.4g/cm3よりも低い、2.8g/cm3よりも低い、1.8g/cm3よりも低い、1.4g/cm3よりも低い、およびさらに0.98g/cm3よりも低い密度（20℃および1気圧で）を有する金属相が好ましい。金属相の密度は、成形された材料の金属相のものと同じ組成を有して熱間等方加圧(HIP)により金属相の融解温度の0.80倍である温度で200MPaの圧力で４時間アルゴン(Ar)雰囲気で製造された本体の密度（20℃および1気圧で）をさす。一代替実施形態において、本体は成形された材料内の非有機的な部分と同じ組成を有する。いくつかの応用に対して、6.9g/cm3よりも低い、4.2g/cm3よりも低い、3.4g/cm3よりも低い、2.8g/cm3よりも低い、1.8g/cm3よりも低い、1.4g/cm3よりも低い、およびさらに0.98g/cm3よりも低い密度（20℃および1気圧で）を有する金属相が好ましく、金属相の密度は、成形された材料の金属相のものと同じ組成を有して完全密度までの焼結によって製造された本体の密度（20℃および1気圧で）をさす。一代替実施形態において本体は成形された材料の製造と同じ成形条件を使用して製造される。一代替実施形態において、本体は成形された材料内の非有機的な部分と同じ組成を有する。驚くべきことに、上で開示された密度の値は金属相の高い含有量を有する成形された材料において達成される。一実施形態において、成形された材料の重量に関して重量で41%を超える金属相を備える成形された材料は、代替実施形態において6.3g/cm3より低い、3.8g/cm3より低い、3.1g/cm3より低い、2.6g/cm3より低い、1.6g/cm3より低い、1.2g/cm3より低い、およびさらに0.89g/cm3より低い密度（20℃および1気圧で）を有する。さらに、成形された材料においてより高い金属相を有する。一実施形態において、成形された材料の重量に関して重量で61%を超える金属相を備える成形された材料は、代替実施形態において6.3g/cm3より低い、3.8g/cm3より低い、3.1g/cm3より低い、2.6g/cm3より低い、1.6g/cm3より低い、1.2g/cm3より低い、およびさらに0.89g/cm3より低い密度（20℃および1気圧で）を有する。さらに驚くべきことに、上で開示された密度を有する成形された材料に対して、開示された機械的特性に達することが可能である。
構造材料として効率的に使用される材料に対して、機械的特性のバランスを取るなど多くの事が速やかに一致するべきであり、従って偶然に得ることは非常に困難だが、むしろ組み合わせは非常に意図的なやり方で行われるべきであり、しばしばプロセスウィンドウが小さいことを踏まえてどう実行するか特別な注意をはらわなければならない。このことにより、到達可能な構造材料の前のきわめて重要なステップを表している本開示の材料が、なぜ以前発明されなかったかが説明されよう。他の理由の中で、特性のある程度の意図的な組み合わせが可能だという明確な希望がない場合。本開示において、一つ以上の鍵となる要因が存在し、その組み合わせが予期外の結果を提供する。組み合わせから有益な結果を期待できないことは、いくつかの場合で最終結果が望ましいものであったとしても、おそらくそのような組み合わせが以前に一度も計画されなかった理由であり、他の多くの場合に最終結果そのものが望ましいものであるかどうかは少なくとも疑わしいものであり、そして本文書で開示された成形された材料が構造要素の組み立てのための良い候補となることに貢献していることは驚きである。一つだけ例を挙げると、先行の段落の解説を試みるために、一つの厄介な問題は金属ポリマーシステムにおける異なる相の間の荷重伝達である。金属は通常その中の空洞と相性が悪く、非常に高い破壊靱性を有しない場合、材料の降伏力を最大化しようとする際にほぼ不可能ではない。よって、高い機械的特性のある金属相を有する場合、金属相内の大部分の強化物は、強化物が非常に損傷許容性があっても金属相の損傷許容性に対しマイナスに貢献し続け、なぜなら金属相にとって強化物は空洞と認識され、固形バルク材を有することが好ましいであろうからである。ゆえに、高分子強化物を有する大部分の金属連続相は特定の機械的特性を増加させてもよいが、他は犠牲となる。金属相および高分子相の間に真の連結がない場合、多くの場合において機械的強度の増加は伸長および特性に関連する大部分の他の損傷許容性の深刻な減少を伴う。また、機械抵抗の増加は、非常に低い機械抵抗の金属相に対してのみ起こりうる（150MPa未満および最大250MPaほどの劇的な伸長の損失があり、実際、構造要素に対して[MPa/(gr/cm3)]でのUTS／密度を調査することはより有益で、非常に強い伸長の損失とともに60を超えるまたは多くとも80の値が結局達成されるだろう）。さらに高分子相が単なる真っすぐな繊維でなく複雑な連結された相である場合、およびさらに連続である場合、仕事の半分しか達成されず、なぜなら連結は荷重伝達の目的のために効率的でなければならないからである。非連続性の金属相を有するポリマー材料において、実質的に熱伝導性または電気伝導性の一つの増加のみが達成されるが、構造要素に関連する機械的特性は損なわれない。同様に、構造材料において連結が効率的であることは重要であり、強度および損傷許容性に関してだけでなく、弾性係数に関してでもあり、それはそれだけで一つの世界であり、というのは金属で強化されたポリマー（高い係数を有する）複合材料に対し混合の法則はほぼ達成されず、実際、ほぼ常に高い係数を有する強化されたポリマーを使用する場合ポリマーのみに関して係数の低下があり、むしろ金属相の量に比例する。金属相含有量が非常に高い材料に対して、通常は結果としての係数もまた金属相のものとなり、ポリマー含有量に比例していくぶん少ない損失を有する。本開示の本態様の材料において、結果はしばしば金属相のみの係数と比較しての係数の増加であり、それは非常に驚くべきことである。別の場合において、最先端の材料を見ると、損失は予想よりはるかに少ない。これは本開示において関連する荷重伝達の連結を有する金属相および有機的な相の連結があると見なされているからであり、関連する荷重伝達は降伏力のみに影響を及ぼすのではなく、さらに驚くことに、係数にもである。
発明者は驚くべきことに、本文書の本開示による成形された材料が軽合金を備える既存の複合材料よりも高い機械的強度の値(UTS)を達成し、そのことは、機械的強度が他の機械的特性と戦略的にバランスを取るならば、軽量構造に適したものとなることを発見した。異なる実施形態において、成形された材料の室温(23℃)での機械的強度(UTS)は、220MPa以上、260MPa以上、320MPa以上、520MPa以上、820MPa以上、1120MPa以上、およびさらに2120MPa以上である。上で開示された機械的強度(UTS)の値は、異なる金属相をもって達成可能であり、最も高い値のみ高密度の金属相をもって達成できる。さらに驚くべきことに、発明者はそのような機械的特性の高い値は高い温度でさらに維持されることを発見した。異なる実施形態において、成形された材料の高温(300℃)での機械的強度(UTS)は、53MPa以上、62MPa以上、76MPa以上、124MPa以上、197MPa以上、269MPa以上、およびさらに808MPa以上である。高温(300℃)で達成される機械的強度(UTS)の高い値は実際驚くべきことだが、まず第一にそれは機械的強度におそらく大きな影響を与えない成形された材料内のポリマーの存在によるものだが、主としては成形された材料内の連続金属相の存在によるものである。成形中のポリマー劣化をさけるために、低温での金属相の連続性を起こす必要があり、このことは金属要素の少なくとも部分が拡散の改良のためにこの低い温度で液体またはほぼ液体に近い状態となることを意味し、従って、成形された材料はこの低い温度でしなった状態を示すことが予想され相の連続性が引き起こされる。ゆえに、圧密の温度に近い温度で高い機械的強度(UTS)を有する成形された材料は全く予想外のものであり、明らかに300℃での高い機械的強度(UTS)はさらにもっと驚くべきことである。いくつかの応用において、成形された材料の高温(300℃)での機械的強度(UTS)は、成形された材料の室温(23℃)での機械的強度(UTS)に関して、異なる実施形態において少なくとも84%、少なくとも78%、少なくとも68%、少なくとも68%、少なくとも64%、およびさらに少なくとも39%である。検査条件は本文書の最後の部分で開示する。
材料の損傷許容性に対する別の重要な機械的特性は耐疲労性であり、建設で使用される材料および特に軽量の材料は亀裂の形成と広まりにより欠陥になりやすい。驚くべきことに、本文書で開示された成形された材料は高い値の耐疲労性に達することができる。異なる実施形態において、成形された材料は110MPaを超える、130MPaを超える、160MPaを超える、260MPaを超える、410MPaを超える、560MPaを超える、およびさらに855MPaを超える機械的耐疲労性を有する。一実施形態において耐疲労性は米国材料試験協会E466‐15に従って計測される。ひずみがかけられる応用に対する一代替実施形態において、耐疲労性は米国材料試験協会E606‐12を用いて特定される。いくつかの応用に対して、成形された材料の正規化された機械的耐疲労性は、機械的耐疲労性および成形された材料の20℃および1気圧での密度の間の比率として定義される。異なる実施形態においてそれは16MPa/(g/cm3)を超える、31MPa/(g/cm3)を超える、66MPa/(g/cm3)を超える、96MPa/(g/cm3)を超える、およびさらに126MPa/(g/cm3)を超える。一実施形態において耐疲労性は米国材料試験協会E466‐15に従って計測される。ひずみがかけられる応用に対する一代替実施形態において、耐疲労性は米国材料試験協会E606‐12を用いて特定される。いくつかの実施形態において正規化された耐疲労性はさらにより高い値に達することができる。異なる実施形態において、成形された材料は156MPa/(g/cm3)を超える、186MPa/(g/cm3)を超える、216MPa/(g/cm3)を超える、およびさらに246MPa/(g/cm3)を超える正規化された機械的耐疲労性を有する。一実施形態において耐疲労性は米国材料試験協会E466‐15に従って計測される。ひずみがかけられる応用に対する一代替実施形態において、耐疲労性は米国材料試験協会E606‐12を用いて特定される。
加えて、この材料はいくつかの実施形態において高度の等方性を示し、特に適切な荷重伝達を要する応用においては成形された材料の高い機械的耐性を確保する。異なる実施形態において等方性は35%を超える、55%を超える、75%を超える、およびさらに95%を超える。
発明者は驚くべきことに、いくつかの実施形態において、成形された材料が、成形された材料内の金属相の機械的強度および成形された材料の機械的強度の間に特定の関係が満たされる場合、機械的強度を要する軽量構造および他の応用に特に使用に適していることを発見した。その点においては、発明者は成形された材料の室温(23℃)での機械的強度(UTS)は、異なる実施形態において成形された材料内の金属相の室温(23℃)での機械的強度(UTS)よりも、少なくとも5%高い、少なくとも8%高い、少なくとも12%高い、およびさらに少なくとも18%高いことを発見した。成形された材料内の金属相の室温(23℃)での機械的強度(UTS)は、金属相と同様の組成を有する粉末が金属相の融解温度の0.80倍である温度で熱間等方加圧によって200MPaの圧力で４時間アルゴン(Ar)雰囲気内で製造される方法によって定義され、室温(23℃)での機械的強度(UTS)はそこで得られた本体において計測される。一代替実施形態において、成形された材料の機械的強度(UTS)は高温(300℃)での機械的強度である。一代替実施形態において、本体の機械的強度(UTS)は高温(300℃)での機械的強度(UTS)である。一代替実施形態において、本体は成形された材料内の非有機的な部分と同じ組成を有する。一代替実施形態において、本体は成形された材料を製造する時と同じ成形条件を使用して製造される。成形された材料の室温(23℃)での機械的強度(UTS)は、異なる実施形態において成形された材料内の金属相の室温(23℃)での機械的強度(UTS)よりも、少なくとも5%高い、少なくとも8%高い、少なくとも12%高い、およびさらに少なくとも18%高い。成形された材料内の金属相の機械的強度(UTS)は、金属相と同じ組成を有する粉末が完全密度までの焼結によって製造される方法によって定義され、室温(23℃)での機械的強度(UTS)はそこで得られた本体において計測される。一代替実施形態において、成形された材料の機械的強度(UTS)は高温(300℃)での機械的強度である。一代替実施形態において、本体の機械的強度(UTS)は高温(300℃)での機械的強度(UTS)である。一代替実施形態において、本体は成形された材料内の非有機的な部分と同じ組成を有する。一代替実施形態において、本体は成形された材料を製造する時と同じ成形条件を使用して製造される。検査条件は本文書の最後の部分で開示する。
いくつかの応用に対して、特に荷重破損が回避されるいくつかの応用において、金属相の機械的強度および成形された材料の機械的強度の間に特定の関係が満たされることは有益なことである。その点においては、発明者は成形された材料の室温(23℃)での機械的強度(UTS)の±35%以内、±25%以内、±15%以内、およびさらに±5%以内の室温(23℃)での機械的強度(UTS)を金属相が異なる実施形態において有することが好ましいことを発見した。成形された材料内の金属相の機械的強度(UTS)は、金属相と同様の組成を有する粉末が金属相の融解温度の0.80倍である温度で熱間等方加圧によって200MPaの圧力で４時間アルゴン(Ar)雰囲気内で製造される方法によって定義され、室温(23℃)での機械的強度(UTS)はそこで得られた本体において計測される。一代替実施形態において、成形された材料の機械的強度(UTS)は高温(300℃)での機械的強度である。一代替実施形態において、本体の機械的強度(UTS)は高温(300℃)での機械的強度(UTS)である。一代替実施形態において、本体は成形された材料内の非有機的な部分と同じ組成を有する。一代替実施形態において、本体は成形された材料を製造する時と同じ成形条件を使用して製造される。いくつかの応用において、成形された材料の室温(23℃)での機械的強度(UTS)の±35%以内、±25%以内、±15%以内、およびさらに±5%以内の室温(23℃)での機械的強度(UTS)を金属相が異なる実施形態において有することが好ましい。金属相の機械的強度(UTS)は、金属相と同じ組成を有する粉末が完全密度までの焼結によって製造される方法によって定義され、室温(23℃)での機械的強度(UTS)はそこで得られた本体において計測される。一代替実施形態において、成形された材料の機械的強度(UTS)は高温(300℃)での機械的強度である。一代替実施形態において、本体の機械的強度(UTS)は高温(300℃)での機械的強度(UTS)である。一代替実施形態において、本体は成形された材料内の非有機的な部分と同じ組成を有する。一代替実施形態において、本体は成形された材料を製造する時と同じ成形条件を使用して製造される。検査条件は本文書の最後の部分で開示する。
発明者は驚くべきことに、成形された材料が破損時に高い伸長値を達成することを発見した。異なる実施形態において、成形された材料の室温(23℃)での破損時の伸長は0.3%を超える、0.6%を超える、1.1%を超える、1.6%を超える、2.2%を超える、4%を超える、6%を超える、およびさらに11%を超える。検査条件は本文書の最後の部分で開示する。
軽量構造に使用するために要求されるバランスの取れた機械的特性を有する成形された材料を得ることは、いくつかの応用において成形された材料内の金属相の高い含有を必要とし、成形された材料の重量に関して異なる実施形態において重量で36%を超える、42%を超える、58%を超える、およびさらに68%を超える。一代替実施形態において、上で開示された値は体積による。加えて、いくつかの応用はマグネシウムおよびアルミニウムその他などの軽元素を備えるそのような金属相を要する。いくつかの応用において%Mgを備える金属相が好まれ、異なる実施形態において%Mgの含有量は金属相の重量に関して重量で少なくとも38%、少なくとも44%、少なくとも55%、少なくとも66%、およびさらに少なくとも71%である。一代替実施形態において上で開示された値は成形された材料の重量に関する。一代替実施形態において、上で開示された値は体積による。いくつかの応用において%Alを備える金属相が好ましい。異なる実施形態において、%Alの含有量は金属相の重量に関して重量で少なくとも36%、少なくとも42%、少なくとも56%、少なくとも64%、およびさらに少なくとも69%である。一代替実施形態において上で開示された値は成形された材料の重量に関する。一代替実施形態において、上で開示された値は体積による。異なる実施形態において、金属相における%Al+%Mgの合計が好まれ、金属相の重量に関して重量で少なくとも28%、32%、46%、55%、62%およびさらに74%である。一代替実施形態において上で開示された値は成形された材料の重量に関する。一代替実施形態において、上で開示された値は体積による。さらに、いくつかの応用において、金属相における%Zr、%Mn、%Be、%La、%Cu、%Y、%Ca、%Znおよび／または%Scなどの他の元素の存在もまた好ましい。異なる実施形態において、金属相はさらに金属相の重量に関して重量で少なくとも0.2%、少なくとも0.8%、少なくとも1.3、少なくとも1.6%、少なくとも2.2%、およびさらに少なくとも4.8%の%Zr+%Mn+%Cu+%Y+%Ca+%Zn+%Sc+%Be+%Laの合計を備える。一代替実施形態において上で開示された値は成形された材料の重量に関する。一代替実施形態において、上で開示された値は体積による。
超軽量構造に対していくつかの応用において、機械的特性が戦略的にバランスの取れたやり方で得られるならば、きわめて高度に正規化された機械的荷重特性を有する材料が望ましい。正規化は密度による除算で行われ、機械的特性が戦略的に強度および弾性係数の間でバランスを取られるならば、興味深い機械的特性は通常では強度および弾性係数である。きわめて優良な損傷許容性とともに2800MPaを超える機械的強度(UTS)が達成されうる鋼鉄系材料の場合のように、通常では最高の究極の強さで望ましい解決ができるが、残念ながら正規化の間に多くの有益なものが失われる。いくつかのセラミック材料はきわめて高い圧縮正規化された強度を有するが、同様に損傷許容性に乏しい。繊維強化されたポリマーは、特に強化が連続である場合に非常に魅力ある正規化された強度値を示すが、損傷許容性に乏しく、複雑な成形への成形可能性（成形性）はさらに乏しい。短い繊維強化は成形可能性の問題を解決しうるが、損傷許容性の問題を解決することはできず、また連続の繊維の問題解決と比較すると強度値を大幅に下げる代償を払うことになる。最後となるが、いわゆるサンドイッチ状の材料は、良好な損傷許容性とともに十分な正規化された強度値を示すが、成形可能性が犠牲となる。よって、問題は複雑であり、というのも、それらは以前からしばしば超軽量構造の構造材料にとって最も重大な値である損傷許容性の明白な損失と一緒に起こるゆえに材料の強度の増加のための戦略は原理上では失敗する運命にあるからである。また、密度の増加を犠牲にしていくらかの特性を改良する任意の戦略は非常に悪い二律背反をもたらしやすい。損傷許容性を増加するための戦略はしばしば強度特性および成形可能性にとってはマイナスである。おそらくこのテーマへの最近10年間の強い関心の結果として、直観的に越すことのできない最適な点に到達した。その点において、発明者は本文書で開示された成形された材料に対し機械的特性および密度の間のバランスが存在することを発見した。26MPa/(g/cm3)を超える、62MPa/(g/cm3)を超える、86MPa/(g/cm3)を超える、110MPa/(g/cm3)を超える、160MPa/(g/cm3)を超える、およびさらに210MPa/(g/cm3)を超える正規化された機械的強度(UTS)を異なる実施形態において有する成形された材料が好ましい。いくつかの成形された材料に対して、正規化された機械的強度(UTS)のさらに高い値が達成されることがある。異なる実施形態において、260MPa/(g/cm3)を超える、310MPa/(g/cm3)を超える、360MPa/(g/cm3)を超える、およびさらに410MPa/(g/cm3)を超える正規化された機械的強度(UTS)を有する成形された材料が好ましい。いくつかの実施形態において、ポリマーを備える成形された材料に対する正規化された機械的強度(UTS)の上で開示された値とともに高い伸長値が驚くべきことに達成される。一実施形態において、成形された材料の110MPa/(g/cm3)を超える正規化された機械的強度は、異なる実施形態において室温(23℃)で0.3%を超える、0.6%を超える、1.1%を超える、2.2%を超える、4%を超える、6%を超える、およびさらに11%を超える成形された材料の破壊時の伸長を達成することができる。一実施形態において、成形された材料は、110MPa/(g/cm3)を超える正規化された機械的強度(UTS)および室温(23℃)での2.2%を超える破壊時の伸長を有する。一実施形態において、成形された材料は、210MPa/(g/cm3)を超える正規化された機械的強度(UTS)および室温(23℃)での2.2%を超える破壊時の伸長を有する。一実施形態において、成形された材料は、310MPa/(g/cm3)を超える正規化された機械的強度および室温(23℃)での1.6%を超える破壊時の伸長を有する。一実施形態において、成形された材料は、310MPa/(g/cm3)を超える正規化された機械的強度および室温(23℃)での4%を超える破壊時の伸長を有する。一代替実施形態において、成形された材料の正規化された機械的強度の算出に使用される機械的強度(UTS)は高温(300℃)での機械的強度(UTS)である。検査条件は本文書の最後の部分で開示する。
構造材料において、機械的強度および損傷許容性だけでなく、弾性係数も関連性がある。高い係数の金属で強化されたポリマーまたは複合材料に対して、混合の法則はほぼ達成されず、実際、ほぼ常に高い係数を有する強化されたポリマーを使用する場合ポリマーのみに関して係数の低下があり、むしろ金属相の量に比例する。金属相含有量が非常に高い材料に対して、通常は結果としての係数もまた金属相のものとなり、ポリマー含有量に比例していくぶん少ない損失を有する。本文書で開示された成形された材料において、結果はしばしば金属相のみの係数と比較しての係数の増加であり、それは非常に驚くべきことである。別の場合において、最先端の材料を見ると、損失は予想よりはるかに少ない。このことは、ポリマーおよび金属相が連結させられたときに、これらの材料中に達成される関連する荷重伝達が降伏力のみならずさらに驚くべきことに係数さえにおいても効果を有することによる。異なる実施形態において、成形された材料は16GPa/(g/cm3)を超える、26GPa/(g/cm3)を超える、32GPa/(g/cm3)を超える、42GPa/(g/cm3)を超える、52GPa/(g/cm3)を超える、およびさらに76GPa/(g/cm3)を超える正規化された弾性係数を有する。いくつかの実施形態において、ポリマーを備える成形された材料に対する正規化された弾性係数の上で開示された値とともに高い伸長値が驚くべきことに達成される。一実施形態において、16GPa/(g/cm3)を超える成形された材料の正規化された弾性係数は、異なる実施形態において室温(23℃)で0.3%を超える、0.6%を超える、1.1%を超える、1.6%を超える、2.2%を超える、4%を超える、6%を超える、およびさらに11%を超える破壊時の伸長を成形された材料内で達成することができる。一実施形態において、42GPa/(g/cm3)を超える正規化された弾性係数は、異なる実施形態において室温(23℃)で0.3%を超える、0.6%を超える、1.1%を超える、1.6%を超える、2.2%を超える、4%を超える、6%を超える、およびさらに11%を超える破壊時の伸長を成形された材料内で達成することができる。一実施形態において、成形された材料は、16MPa/(g/cm3)を超える正規化された弾性係数および室温(23℃)での4%を超える破壊時の伸長を有する。一実施形態において、成形された材料は、26GPa/(g/cm3)を超える正規化された弾性係数および室温(23℃)で1.6%を超える破壊時の伸長を有する。一実施形態において、成形された材料は、32GPa/(g/cm3)を超える正規化された弾性係数および室温(23℃)で1.6%を超える破壊時の伸長を有する。一実施形態において、成形された材料は、32GPa/(g/cm3)を超える正規化された弾性係数および室温(23℃)で4%を超える破壊時の伸長を有する。検査条件は本文書の最後の部分で開示する。
いくつかの応用に対して、特に高い荷重耐性を要するいくつかの応用において、金属相の密度および成形された材料内で備えられたポリマーの密度の間に特定の関係が満たされることは有益なことである。その点においては、発明者は金属相がポリマーの密度の±35%以内、±25%以内、±15%以内、およびさらに±5%以内の密度を有することが異なる実施形態において好ましいことを発見し、金属相の密度は、成形された材料の金属相のものと同じ組成を有して熱間等方加圧により金属相の融解温度の0.80倍である温度で200MPaの圧力で４時間アルゴン(Ar)雰囲気で製造された本体内で計測される。一代替実施形態において、本体は成形された材料内の非有機的な部分と同じ組成を有する。一代替実施形態において、本体は成形された材料を製造する時と同じ成形条件を使用して製造される。いくつかの応用において、金属相がポリマーの密度の±35%以内、±25%以内、±15%以内、およびさらに±5%以内の密度を異なる実施形態において有することが好ましく、金属相の密度は、成形された材料の金属相のものと同じ組成を有して完全密度までの焼結によって製造された本体内で計測される。一代替実施形態において、本体は成形された材料内の非有機的な部分と同じ組成を有する。一代替実施形態において、本体は成形された材料を製造する時と同じ成形条件を使用して製造される。
ポリマーを備える現存の材料、それらの多くは金属元素または強化物をも備え、これらは荷重支持に関連しない。ゆえに、本文書で開示された成形された材料などの荷重支持に関連するポリマー内の金属相の連続性を得ることはきわめて予想外のことである。金属相の連続性は、成形された材料の電気伝導性を、成形された材料と同じ方法で製造されおよび成形された材料と同じ組成だが金属相は10から15マイクロメートルの粒子サイズを有する粒子状の合金によって置き換えられてポリマー内で分散された金属相の全体の組成を有しそのような粒子は互いに接合されていない参照本体において計測された電気伝導性と、比較したときに電気伝導性の増加に関して評価することができる。異なる実施形態において、成形された材料の室温(23℃)での電気伝導性の増加は、参照本体の室温(23℃)での電気伝導性と比べて6%を超える、14%を超える、27%を超える、およびさらに38%を超える。
いくつかの実施形態において、金属相の連続性は、成形された材料の機械的強度(UTS)を、成形された材料と同じ方法で製造され成形された材料と同じ組成だが金属相の全体の組成を有し10から15マイクロメートルの粒子サイズで材料内で分布される粒子状の合金によって金属相は置き換えられてそのような粒子は互いに接合されていない参照本体の機械的強度(UTS)と比較したときに機械的強度(UTS)の増加に関して評価することができる。成形された材料内の室温(23℃)での機械的強度(UTS)の増加は、参照本体の室温(23℃)での機械的強度(UTS)と比較して異なる実施形態において6%を超える、14%を超える、27%を超える、およびさらに38%を超える。一代替実施形態において、参照本体内の合金は成形された材料内の非有機的な部分と同じ組成を有する。一代替実施形態において、成形された材料および参照本体内の機械的強度(UTS)は高温(300℃)で計測される。さらにより驚くべきことに、いくつかの成形された材料において、参照本体の室温(23℃)での機械的強度(UTS)と比較して異なる実施形態において110%を超える、160%を超える、210%を超える、310%を超える、およびさらに410%を超える成形された材料の室温(23℃)での機械的強度(UTS)の増加が達成される。一代替実施形態において、参照本体は成形された材料内の非有機的な部分と同じ組成を有する。一代替実施形態において、参照本体内の合金は成形された材料内の非有機的な部分と同じ組成を有する。一代替実施形態において、成形された材料および参照本体内の機械的強度(UTS)は高温(300℃)で計測される。
発明者は、いくつかの実施形態における成形中の緻密化機構により、成形された材料の非有機的な部分の融解温度と比較して材料の非有機的な部分（成形前の材料の非有機的な部分）の融解温度に増加があり、異なる実施形態において、成形された材料の非有機的な部分の融解温度は材料の非有機的な部分の融解温度よりも1.2倍以上、1.4倍以上、1.8倍以上、およびさらに2.1倍以上であることを発見した。いくつかの実施形態において発明者は、材料の金属部分の融解温度（成形前の材料の金属部分）および成形された材料の金属相との間の融解温度の増加を発見し、異なる実施形態において、成形された材料の金属相の融解温度は材料の金属部分の融解温度よりも1.2倍以上、1.4倍以上、1.8倍以上、およびさらに2.1倍以上である。
驚くべきことに発明者はまた、いくつかの実施形態において、材料が、有機的な部分内の関連する要素のガラス転移点より低い融解温度を有する金属部分において少なくとも関連する要素を備えるが、成形された材料内で金属相は異なる実施形態において成形された材料内の高分子相のガラス転移点より260℃以上、320℃以上、390℃以上、430℃以上、480℃以上、およびさらに510℃以上である融解温度を有することを発見した。本文書において前に開示されたように、関連する要素は、異なる実施形態において非有機的な部分に関して重量で少なくとも0.06%、少なくとも0.6%、少なくとも1.2%、少なくとも2.6%、少なくとも6%、少なくとも11%、少なくとも21%、およびさらに少なくとも36%である要素をさす。一代替実施形態において上で開示された割合は材料の重量に関して非有機的な部分の重量割合をさす。一代替実施形態において上で開示された割合は体積による。
いくつかの応用において、発明者は、米国材料試験協会D648‐07に従って1.82MPaの荷重で高分子相の劣化温度にて検査を実行する場合、驚くべきことに成形された材料の高分子相においてこの温度でたわみが存在しないことを発見した。一実施形態において、成形された材料の高分子相の熱たわみ温度を計測するために、検査見本は成形された材料の製造と同じ製造条件を用いて製造される。
いくつかの応用において、発明者は、米国材料試験協会D648‐07に従って1.82MPaの荷重で高分子相の劣化温度にて検査を実行する場合、驚くべきことに成形された材料においてこの温度でたわみが存在しないことを発見した。検査条件は本文書の最後の部分で開示する。
発明者は、以下の検査が実行された場合、成形された材料の製造と同じ製造条件を用いて製造された3mmの幅の二つの見本において、一つの見本は成形された材料（成形された材料の見本）と同じ組成を有しもう一つの見本は成形された材料の高分子の組成（高分子の見本）を有す場合、驚くべきことに成形された材料の耐性があることを発見した。第一に、高分子の見本の熱たわみ温度を、米国材料試験協会D648‐07に従って1.82MPaの荷重で特定する。次に、成形された材料の見本の機械的屈曲をISO‐178‐2001に従って高分子の見本で前に特定した熱たわみ温度で検査する。機械的屈曲の検査において熱たわみ温度検査に用いられる三点曲げと同じ設定が使用される。0.25mmのたわみを生じる荷重レベルが記録される。この検査を実行する際に発明者は、高分子の見本の熱たわみ温度において、成形された材料の見本によって支持された荷重は、高分子の見本によって支持された1.82MPaの荷重と比較した場合驚くほど高いことを発見した。異なる実施形態において、成形された材料は55%を超える、150%を超える、520%を超える、1120%を超える、5600%を超える、およびさらに11000%を超える荷重を支持する。一代替実施形態において以下の検査が実行され、成形された材料の製造と同じ製造条件で製造された二つの見本において、一つの見本は成形された材料（成形された材料の見本）と同じ組成を有しもう一つの見本は金属相を有さない成形された材料の組成（金属相の見本を有さない成形された材料）を有す。第一に、成形された材料と同じ組成で金属相を有さない見本の熱たわみ温度を、米国材料試験協会D648‐07に従って1.82MPaの荷重で特定する。次に、成形された材料の見本の機械的屈曲をISO‐178‐2001に従って高分子の見本で前に特定した熱たわみ温度で検査する。機械的屈曲の検査において、熱たわみ温度検査に用いられるものと同じ三点曲げの設定が使用される。0.25mmのたわみを生成する荷重レベルが記録される。この検査を実行する際に発明者は、成形された材料と同じ組成だが金属相を有さない見本の熱たわみ温度において、成形された材料の見本によって支持された荷重は、成形された材料と同じ組成だが金属相を有さない見本によって支持された1.82MPaの荷重と比較した場合驚くほど高いことを発見した。異なる実施形態において、成形された材料は44%を超える、120%を超える、416%を超える、896%を超える、4480%を超える、およびさらに8800%を超える荷重を支持する。検査条件は本文書の最後の部分で開示する。
いくつかの応用において、発明者は、成形された材料の製造に使用される高分子要素の耐クリープ性と比較した成形された材料の耐クリープ性の驚くべき増加を発見し、比較の目的で成形された材料およびポリマー材料の耐クリープ性は成形された材料の製造と同じ成形条件を用いて製造される。異なる実施形態において、耐クリープ性における増加は異なる実施形態において少なくとも40%、少なくとも90%、少なくとも130%、少なくとも180%、少なくとも210%、およびさらに少なくとも250%である。
いくつかの実施形態において、成形された材料の外部が高分子だけによるものであることが望ましく、それにより成形された材料は連続の金属核および高分子保護膜を備え、この設定の発明者は追加の機能性が成形された材料に実装されうることを発見した。高分子相が金属核を上塗りする場合、環境劣化による成形された材料の重量損失は驚くほど減少し、異なる実施形態において重量損失は、同じ製造条件で製造された成形された材料の非有機的な部分のみを有する製造された本体の環境劣化と比較して、少なくとも20%、少なくとも30%、少なくとも40%、およびさらに少なくとも50%減少する。
発明者は、本文書で開示された成形された材料の興味深い応用はサンドイッチタイプの要素およびハイブリッド材料の製造への使用であり、なぜなら連続の金属相は金属パネルへ連続性をもって接合されうるからであることを発見した。一実施形態において、成形された材料および金属パネルの接合は少なくとも部分的に拡散によるものである。一実施形態において、成形された材料および金属パネルの接合は拡散によるものである。
一実施形態において前に開示された成形方法に加えて、加熱され層ごとに堆積するノズルを介しての材料調剤によって物体が生成される材料押し出しによる成形技術を使用して成形ステップが行われてもよい。ノズルおよびプラットフォームは、最も一般的な材料押し出し成形技術である熱溶解積層法(FDM)のように、毎回新しい層が堆積する後に水平および垂直にそれぞれ動かされることができる。
発明者は、材料成形のためのいくつかの実施形態において、およびさらに本文書で開示された任意の方法を実行する場合に、非常に有益な成形技術はレーザー焼結であることを発見した。レーザー焼結／溶融プロセスは、金属の3次元印刷に対し主流で最も広く研究された技術であり、そこで原料は主に粉末状で存在するがいくつかのシステムでは金属線が使用される。他の積層造形システムのように、レーザー焼結／溶融は3次元CADモデルから形状情報を得る。異なるプロセスの変形は、含まれうる他の材料（例えば多成分金属ポリマー粉末混合など）および後続の後処理に基づく。粉末原料を使用するプロセスは、隣接する金属粒子の層ごとの部分溶融によって望ましい成形まで実行される。これは間接または直接の形で行われる。直接の形は、ポリマーのプロセス技術を使用して金属粉末がポリマーで覆われている金属部分を製造する。金属材料に関してポリマーコーティングの比較的低い溶解は、凝固後の金属粒子の接続を助ける。直接レーザープロセスは特別な多成分粉末システムの使用を含む。選択的レーザー溶解(SLM)は、直接の選択的レーザー焼結の増進であり、焼結プロセスは緻密化を得るために後で高い温度で適用される。
一実施形態において、成形ステップは、集中されたエネルギー（電子ビームまたはレーザービーム）が粉体層（金属、ポリマーまたはセラミック）を選択的に溶解または焼結するために使用される全ての技術を包含する粉体層融合(Powder bed fusion)を用いて行われる。従って、現在いくつかの技術が存在し、直接金属レーザー焼結(DMLS)、選択的レーザー溶解(SLM)、電子ビーム溶解(EBM)、選択的レーザー焼結(SLS)である。
いくつかの応用に対して発明者は、成形プロセスにレーザーを伴う成形技術が例えば選択されても、少なくとも一つの金属粉末および任意で有機的な化合物の粉末混合はレーザーを使用して堆積（通常は直接エネルギー堆積）されるこれらのプロセス、および、集中されたエネルギー（通常はレーザービームを使用する）を使用して少なくとも一つの金属粉末および任意で有機的な化合物の混合を含む粉体層を選択的に溶解または焼結するときのそれらのプロセス、に限定されない場合、粉末混合の適切なサイズ分布を使用する際に得られる高い充填密度により、非常に有利な応用が生じることを発見した。
一実施形態において、そのような材料設定を使用する場合に成形で必要とされる出力は非常に少ないため、材料はレーザー溶解積層造形(AM)システムで成形される。一実施形態において、材料を使用する場合に成形で必要とされる出力は非常に少ないため、材料は電子ビーム溶解積層造形(AM)システムで成形される。一実施形態において、材料を使用する場合に成形で必要とされる出力は非常に少ないため、材料はレーザー焼結積層造形(AM)システムで成形される。
本文書で開示された材料は、成形プロセスにレーザーを伴うこの成形技術での使用に対し特に適している。一実施形態において、そのような合金設定を使用する場合に成形で必要とされる出力は非常に少ないため、非有機的な部分が本文書に記載されたような少なくとも一つのマグネシウム系合金および本文書で開示された少なくとも一つの低い融点のマグネシウム‐リチウム合金を備える任意の材料がレーザー溶解積層造形(AM)システムにおいて使用される。一実施形態において、そのような合金設定を使用する場合に成形で必要とされる出力は非常に少ないため、非有機的な部分内に本文書に記載されたような少なくとも一つのマグネシウム合金および本文書で開示された少なくとも一つの低い溶解のマグネシウム‐リチウム合金を備える材料が電子ビーム溶解積層造形(AM)システムにおいて使用される。一実施形態において、そのような合金設定を使用する場合に成形で必要とされる出力は非常に少ないため、本文書で開示された少なくとも一つの低い融点のマグネシウム‐リチウム合金を有する本文書に記載されたような少なくとも一つのマグネシウム合金を有する材料の混合がレーザー焼結積層造形(AM)システムにおいて使用される。
一実施形態において、成形ステップは、集中されたエネルギーがレーザー（レーザー蒸着およびレーザー圧密）、アークまたはEビーム熱源（金属直接蒸着および電子ビーム直接溶融）を使い原料（粉末またはワイヤー材料）が貯められる溶融プールを生成する全ての技術を含む直接エネルギー蒸着技術を使用して実行される。一実施形態において、成形プロセスにレーザーを伴う成形技術が例えば選択されるが、集中されたエネルギー（通常はレーザービーム）を使用して粉体層を選択的に溶解または焼結するときのこれらのプロセスに限定されない場合、成形された材料内の粉末混合のより高い充填密度ならびに同様により低い熱応力および／または残留応力（時にそれらの両方）により、プロセスはまた低いエネルギーをもたらす従来技術の既知の方法と比較してより低い温度入力を成形プロセスの間に伴う。多くの場合において、この成形された材料は望ましい成形が得られるまで後処理を必要とする。その一方で別の場合においては成形された材料はこの成形プロセスの直後に得られる。
一実施形態において、成形ステップは、モデルが層ごとに作られ材料の層が紫外線(UV)を用いて硬化するまたは硬くなるまで凝固させる作り上げられた表面プラットフォームの上へと材料（ポリマーおよびワックス）を噴射する2次元インクジェットプリンタの成形技術に類似する材料噴射を使用して行われる。
一実施形態において、成形ステップは、3次元物体を形成するために2次元部分にスライスされた精密切断金属板の積み重ねを使用するシート積層を使用して行われる。それは超音波圧密および積層物体の製造を含む。前者はソノトロードを用いてシート接合のために超音波接合を使用する一方、後者は接合の代わりに材料および接着剤として紙を使用する。
放射（光造形法(SLA)、デジタル光処理(DLP)、二光子重合、液晶など）による重合、押し出しに基づく成形技術（熱溶解積層法(FDM、FFF)など）、粉末に基づく成形技術、任意のマスキングプロセス、結合剤を使用する成形技術、促進剤、活性剤または定義されたパターン（3次元印刷(3DP)、選択的熱焼結(SHS)、選択的レーザー焼結(SLS)、など）において適用されてもされなくてもよい他の添加物、シートの製造（ラミネートオブジェクト製造(LOM)として）に基づく成形技術、および任意の他の成形技術などに基づく成形技術のような感光性材料に基づく技術を含む特定の応用に対し最も一般的に有利である技術の中で、任意の積層造形(AM)成形技術は特定の応用に対し有利でありうる。
いくつかの積層造形(AM)プロセスは、露出によって硬化樹脂または他のポリマーを組み込んでいるが、しばしばある程度の放射に限局される。これらのプロセスのいくつかは、複雑な形状の部分の経済的生産および高いレベルの細部が可能となる段階まで発展している。この成形技術の例は、樹脂表面（光造形法(SLA)）の表面または樹脂の体積（連続の液界面製造(CLIP)‐光造形法(SLA)）にわたりマスクした放射を使用し、いくつかの他の例は、防止剤または増進剤を使用することで望ましい形状が生成されて放射は全表面へ適用される（ポリジェットシステムなど）。
一実施形態において、成形ステップは、液状の樹脂の入ったバットを使用しそこから硬化剤として電磁放射を用い層ごとに3次元モデルが組み立てられて多くの場合で樹脂が使用される動的プラットフォームの助けでモデルを作るために断面層が逐次的におよび選択的に硬化されるバット重合を使用して行われる。主な技術は、樹脂を硬化するためにレーザーではなくプロジェクターの光が使われる光造形法(SLA)およびデジタル光処理(DLP)である。
一実施形態において、材料は、インクジェットシステムからなる積層造形(AM)成形技術を使用して成形され、異なる実施形態においてインクジェットシステムは熱硬化性重合体の1マイクロメートルの層を硬化するのに2秒未満、0.8秒未満、0.4秒未満、およびさらに0.1秒未満を要する。一実施形態において、熱硬化性重合体は非有機的な部分を備える材料で充填される。
一実施形態において材料は熱硬化性重合体を備える。熱硬化性重合体は、硬化により不溶解性で不溶性の高分子網目へと不可逆的に変化する柔らかい固形または粘性状態のポリマーである。硬化は熱または適切な放射の作用により、しばしば高い圧力で誘発される。一実施形態において、硬化した熱硬化樹脂は、熱硬化性樹脂または熱硬化性プラスチック／重合体と呼ばれる。
発明者はいくつかの応用に対して、特に粒子含有量がとりわけ高い場合、粒子分散のための任意の媒体の使用が望ましくてもよく、その点においてより適切な媒体の使用はもっぱら使用される粒子および樹脂のタイプによる。粒子の分散剤の例はpH調整剤であり、発明者はいくつかの応用に対して充填した樹脂システムの粘度が大いに重要であることを発見した。しばしば、過度に高い粘度は選択的な硬化中の無制御な多孔性および他の形状上の欠点の形成をまねく。加圧ガスまたは機械的に活性化されたシステムを使用するシステムなどの高い粘度の樹脂で、およびさらに特に樹脂のガスが抜けた場合に樹脂を広げるためのアームを有するシステムで作業するよう特に準備されたシステムを用いることでそれは調整可能である。いずれの場合も粘度を低下させるために希釈剤を使用することは有益である。多くの潜在的な希釈剤が存在し、それらの任意は特定の応用に適することがある。例えば、スチレンなどのリン酸エステルモノマー、
いくつかの応用に対して、遮断マスク、マスク活性剤、化学活性剤、熱的なものを有するシステムなどの直接放射露出のシステムとは異なるシステムにより選択的に硬化されうる材料を有するシステムの使用すら可能である。
発明者は、材料成形のためのいくつかの実施形態において、およびさらに本文書で開示された任意の方法を実行する場合に、非常に有益な成形技術は直接光処理(DLP)であることを発見した。第一に、積層造形(AM)プロセスの光硬化の群において、平面同時硬化によって平面を得るために、速度は平面における光パターンの投射を通じて容易に得られる。よって、各ステップにおいて全体の光パターン（または選択された樹脂に対する他の関連する波長）はまさにその瞬間に成形されるために表面に適用され、まさにその瞬間に処理されている層において意図される全体の成形の同時硬化を達成する。このことは、その時点で製造された層の意図される「ピクセル」上に適切な波長を照らすDLP（直接光処理）プロジェクターに似たシステムの使用その他などを通じて達成される。同様に、得られる形状の複雑さにさらなる柔軟性を追加するため補足の技術が用いられてもよい。一つの例は、硬化のための適切な波長に露出する場合でも硬化反応がいくつかの手段、つまり酸素の存在によって妨害されうる感光性樹脂の使用でありうる。そのような例において、きわめて複雑な形状が非常に速いやり方で達成されうる。金属構成要素はしばしば樹脂槽において浮遊状態である。領域全体が一度に硬化される「プロジェクタータイプ」システムの場合において、発明者はいくつかの例に対して多数のピクセルを有するシステムを使用することが有利であることを発見し、そのような例では異なる実施形態において0.9M（Mは百万を表す）ピクセル以上、2M以上、8M以上およびさらに10M以上を有することが望ましい。発明者は、いくつかの大型の要素に対しては、解像度はさほど高くある必要はなく、従って硬化が起きる表面ではかなり大きいピクセルサイズも容認可能であることに気がついた。そのような場合に対し異なる実施形態において、12平方マイクロメートル以上、55平方マイクロメートル以上、120平方マイクロメートル以上、およびさらに510平方マイクロメートル以上のピクセルサイズ。他方では、いくつかの要素はより高い解像度を必要とし、従って異なる実施形態において、195マイクロメートル以下、95マイクロメートル以下、45マイクロメートル以下、およびさらに8マイクロメートル以下のピクセルサイズを目指す。発明者は、大型の要素または非常に高い解像度が望まれる要素に対し、より広域に及ぶようにそのような投射システムのマトリックスまたは、マトリックスの異なる点へ連続して動く単一のプロジェクターを有して製造された層ごとにいくつかの露出を行うことは有利であることを発見した。光源（可視でも不可視でも、つまり選択される波長がいずれであれ）は、連続印刷または硬化表面のいくつかの点での少なくとも同時硬化ができる限りは、デジタル光処理(DLP)プロジェクター以外であってもよい。発明者は、速度その他のために、いくつかの応用に対して樹脂表面に到達する適した光子の高い密度を有することは有利であることを発見した。この意味において、いくつかの応用に対して高いルーメンの光源を有することが賢明である。異なる実施形態において、用いられる材料を硬化できるスペクトルでの1100ルーメン以上、2200ルーメン以上、4200以上、およびさらに11000以上が望ましくてもよい。コスト最適化のために、用いられる材料を硬化するポテンシャルのある波長での大部分の放射光を有する光源を有することが推薦されてよく、いくつかの応用に対して異なる実施形態において27%以上、52%以上、78%以上、およびさらに96%以上が望ましい。発明者は、いくつかの応用に対して、望ましくは異なる実施形態において3000以上、8400以上、12000以上、23000以上およびさらに110000以上の全体の光子増加を有する光子増強器を用いることもまた有益であることを発見した。発明者は、このような場合において、異なる実施形態において12%以上、22%以上、32%以上、43%以上、およびさらに52%以上の量子効率（効率は、使用される材料を効率的なやり方で硬化できる波長の範囲内の最大効率である）を有する光電陰極を一実施形態において使用することはしばしば有益であることを発見した。いくつかの応用に対して、ガリウム砒素およびさらにガリウム砒素リンに基づく光電陰極は特に有利である。発明者はそこで、硬化の早い材料が本開示のこの態様に使用され得、そのような応用に対して異なる実施形態において硬化時間が0.8秒以下、0.4秒以下、0.08秒以下、およびさらに0.008秒以下が望ましくありうることを発見した。そのような光子密度および／または硬化の早い材料が使用される場合、高フレームレートのプロジェクターまたはさらに一般的なやり方で、異なる実施形態においてパターン切換はしばしば望ましい。32fps以上、64fps以上、102fps以上およびさらに220fps以上。発明者は、本段落で述べた手法もまた、有機的な材料またはいくつかの材料上で金属相含有の必要なしに使用される場合非常に有益であり、成形された材料がある程度の温度への露出を伴う後処理を有しても有さなくてもよいことを発見した。
特に高速の硬化が用いられる場合でも、通常同様に本方法のいくつかの応用に対して、製造中の材料のベッドが流れるのを助けることは時に有利である。このことは特に、高い粘度を有する流体（例として、金属微粒子添加を有する光硬化性樹脂を備える材料など）を使用する場合にもあてはまる。いくつかの技術はしかるべき場所へと材料が流れるために用いられてもよい（層が完成し、成形された材料が移動され、空洞を充填するために製造されている材料が流れなくてはならない場合と同様に）。このような場合、発明者はベッドまたは槽の吸引または加圧に基づく技術が非常に有利であることを発見した。加圧は、自重またはアクチュエータなどを有する気体またはプレートを用いて行われてもよい。吸引は、真空システムおよび選択膜などを用いて実行されてもよい。
硬化可能な材料に対して、通常では、材料に含まれるモノマーまたは複数のモノマー（異なるモノマーおよびさらにオリゴマーの混合であってもよい）は適用される波長内で重合されるであろうことが必要である。通常では、本応用において使用される成形技術がデジタル光処理(DLP)である場合、硬化は異なる波長範囲で行われる。異なる実施形態において520‐2760nm、580‐2340nm、630‐2120nm、710‐1930、およびさらに940‐1210nmの範囲であり、ゆえに上で開示された波長範囲において硬化する材料いくつかの実施形態において本応用において使用される。
発明者は、材料成形のためのいくつかの応用において、およびさらに本文書で開示された任意の方法を実行する場合に、非常に有益な成形技術は光造形法(SLA)であることを発見した。いくつかの実施形態において、使用される積層造形成形技術は光造形法(SLA)である。
発明者は特定の応用は近赤外線(NIR)での波長放射に反応しやすい材料の使用であることを発見した。一実施形態において、波長に反応しやすい材料は、そのような波長にて硬化または重合されうる材料をさす。通常では、異なる実施形態において740‐870nm、740‐980nmの範囲、780‐1240nmおよびさらに780‐1420nmの範囲である。いくつかの応用に対して、材料を硬化するために使用する波長は、異なる実施形態において、710nmを超える、830nmを超える、880nmを超える、およびさらに920nmより高いが、下に開示するようなさらに高い波長の使用も否定しない。むしろ、材料を硬化させるために使用する波長はある程度の値未満であることが好ましい他の応用が存在し、よっていくつかの応用に対して波長は異なる実施形態において1390nm未満、1030nm未満、990nm未満、およびさらに810nm未満が好ましい。
通常、より長い波長はより大きな浸透能力を示し、これらの応用において異なる実施形態において時に970nmを超える、1090nmを超える、1130nmを超える、およびさらに1270nmを超える高い波長が材料の硬化に使用される。いくつかの応用に対して、作られた形状に高い柔軟性があることは有益である。この意味において、発明者は、異なる箇所で異なる露出レベルを有するために放射システムの局所変調に基づくシステムが非常に有利でありうることを発見した（しばしば層ごとの生産システムにおける露出のレベルは電荷結合素子(Charge Coupled Device CCD)またはデジタル光処理(DLP)など）。光が変調されると、特定の応用（しばしばレンズを用いる）に対して要求される定義に従って、変換され（発光性の材料を有するシステム）、迂回され（鏡または他によって）、回折され、集中され、または分散され、または便宜上放射を修正するための光学または電子のシステムを使用して行われうる任意の他の作用が可能である。従って、変調の生成は、硬化で使用する波長とは異なる波長で行われてもよい。最も重要なのは、選択した波長において硬化する材料を有することとなる。いくつかの場合、本応用において異なる実施形態において1390nm未満、1030nm未満、990nm未満およびさらに810nm未満の波長で硬化する材料が好ましい。
一実施形態において、材料は光硬化性材料であり、一実施形態において材料は異なる実施形態において460nmを超える、560nmを超える、760nmを超える、860nmを超える、940nmを超える、1060nmを超える、およびさらに1210nmを超える波長で組成が光硬化できることを特徴とする粒子で充填される樹脂を備える。
別の態様は前に開示したように光開始剤の使用をさす。いくつかの応用において、硬化は材料に含まれる光開始剤の活性化によって開始される。一実施形態において、有機的な部分は樹脂および光開始剤を備える。
異なる実施形態において、光開始剤は材料の有機的な部分の重量に関して重量で0.1から1.5%、0.1から1.3%、0.1から0.9%、0.1から0.6%およびさらに0.1から0.4%加えられる。代替実施形態において上の割合は体積による。
異なる実施形態において、材料を硬化するための光源は、用いられる材料を硬化できるスペクトルでの1100ルーメン以上、2200ルーメン以上、4200ルーメン以上、およびさらに11000ルーメン以上である。
そのような光開始剤の活性化は、異なる実施形態において690から1390nmを超える、730から1240nm、760および1130nmの間、およびさらに780および940nmの間の範囲の波長でいくつかの応用において行われてもよい。一実施形態は、異なる実施形態において700nmを超える、760nmを超える、840nmを超える、960nmを超える、1180nmを超えるおよびさらに1330nmを超える波長で光開始剤の活性化が行われることを特徴とする光開始剤を備える材料をさし、一方他の応用において光開始剤の活性化に使用される波長は異なる実施形態において1375nm未満、1120nm未満、940nm未満およびさらに830nm未満である。いくつかの実施形態において、材料はさらに光開始剤を備え、そのような材料は上で開示された波長で光硬化可能である。
いくつかの応用において、材料は本文書を通して開示されているように粒子で充填されていてもよい。これらの材料に対し、硬化に使用される波長は先行の段落で開示された値および範囲の内である。従って、これらの材料の硬化のための波長の選択は705nmを超える、710nmを超える、830nmを超える、880nmを超える、およびさらに920nmを超えるのが望ましいが、異なる実施形態において970nmを超える、1090nmを超える、1130nmを超える、およびさらにいくつかの応用においては1270nmを超えるさらに高い波長の使用も否定しない。発明者は、硬化が異なる実施形態において1390nm未満、1030nm未満、990nm未満、およびさらに810nm未満の波長で行われてもよいことを発見した。
本文書で開示された任意の実施形態は、提供された任意の組み合わせで任意の他の実施形態と組み合わせることができ、互いに排他的ではない。本文書で前に開示されたいくつかの実施形態の組み合わせは以下の通りである。
[1]以下の組成を有するマグネシウム系合金であり、全ての割合は重量割合による:%Si:0－15;%Cu:0－30;%Mn:0－15;%Be:0－15;%Zn:0－15;%Li:0.6－70;%Sc:0－20;%Fe<30;%Pb:0－10;%Zr:0－10;%Cr:0－15;%V:0－10;%Ti:0－20;%Bi:0－20;%Ga:0－20;%N:0－2;%B:0－5;%Al:0－60;%Ni:0－40;%Mo:0－15;%W:0－30;%Ta:0－5;%Hf:0－5;%Nb:0－10;%Co:0－30;%Ce:0－15;%Ge:0－20;%Ca:0－15;%In:0－20;%Cd:0－20;%Sn:0－40;%Cs:0－20;%Se:0－10;%Te:0－10;%As:0－10;%Sb:0－20;%Rb:0－20;%La:0－15;%C:0－5;%O:0－15;%Y:0－30;%Nd:0‐30;%Tm:0－15;%Tb:0－15;%Gd:0－20;%Dy:0－15;%Yb:0－15;%Er:0－15;%Sm:0－15;%Pr:0－15;%Ho:0－25;%Lu:0－15;%Th:0‐15;Wherein:%Gd+%Nd+%Sm+%Y+%Pr+%Sc+%Pm+%Eu+%Tb+%Dy+%Ho+%Er+%Tm+%Yb+%Lu+%Th=0.002‐34;and%Zr+%Zn+%Mn+%Y+%Ce+%La+%Ca+%Sc=0.002－34;残りはマグネシウムおよび微量元素からなり、%Mg>12%である。
[2]以下の組成を有するマグネシウム系合金であり、全ての割合は重量割合による:%Mg>12%;%Li:1.1－29;%Ca+%Y+%Al=0.5－24;%Be+%Sc=0－2.5;%Zr+%Hf+%Ti=0－2.5;%Cu+%Ni+%Co+%Zn+%Mn+%Si+%Cr+%Nb=0－12;%Ge+%Ce+%Fe+%Pb+%V+%Mo+%W+%Ta=0‐10;%B+%N+%O+%C=0－2.5;%Bi+%Ga+%Cd+%In+%Sn+%Cs+%Rb=0－9;%Se+%Te+%As+%Sb=0－2.4;%Nd+%Gd+%La=0－9;%Tm+%Tb+%Dy+%Yb+%Er+%Sm+%Pr+%Ho+%Lu+%Th=0－9;残りは%Mgおよび微量元素からなる。
[3]以下の組成を有するマグネシウム系合金であり、全ての割合は重量割合による:%Li:2.2－29;%Ca+%Al=0－14;%Nd+%Gd+%La+%Y+%Be+%Sc=2.1－19;%Zr+%Hf+%Ti=0－3.5;%Cu+%Ni+%Co+%Zn+%Mn+%Si+%Cr+%Nb=0－9;%Ge+%Ce+%Fe+%Pb+%V+%Mo+%W+%Ta=0‐9;%B+%N+%O+%C=0－1.5;%Bi+%Ga+%Cd+%In+%Sn+%Cs+%Rb=0－12;%Se+%Te+%As+%Sb=0－1.5%Tm+%Tb+%Dy+%Yb+%Er+%Sm+%Pr+%Ho+%Lu+%Th=0－14;残りは%Mgおよび微量元素からなる。
[4]以下の組成を有する低い融点のマグネシウム‐リチウム合金であり、全ての割合は重量割合による:%Si:0－15;%Cu:0－30;%Mn:0－15;%Be:0－15;%Zn:0－15;%Li:16－100;%Sc:0－20;%Pb:0－10;%Zr:0－10;%Cr:0－15;%V:0－10;%Ti:0－20;%Bi:0－20;%Ga:0－20;%N:0－2;%B:0－5;%Al:0－60;%Ni:0－40;%Mo:0－15;%W:0－30;%Ta:0－5;%Hf:0－5;%Nb:0－10;%Co:0－30;%Ce:0－15;%Ge:0－20;%Ca:0－30;%In:0－20;%Cd:0－20;%Sn:0－40;%Cs:0－20;%Se:0－10;%Te:0－10;%As:0－10;%Sb:0－20;%Rb:0－20;%La:0－15;%C:0－5;%O:0－15;%Y:0－30;%Nd:0‐30;%Tm:0－15;%Tb:0－15;%Gd:0－20;%Dy:0－15;%Yb:0－15;%Er:0－15%%Sm:0－15;%Pr:0－15;%Ho:0－25;%Lu:0－15;%Th:0‐15;残りはマグネシウムおよび微量元素からなり、合金は495℃以下の融解温度(Tm)を有する。
[5]以下の組成を有する低い融点のマグネシウム‐リチウム合金であり、全ての割合は重量割合による:%Si:0－2;%Cu:0－2;%Mn:0－2;%Be:0－3;%Zn:0－2;%Li:16－100;%Sc:0－1;%Pb:0－2;%Zr:0－0.5;%Cr:0－1;%V:0－0.5;%Ti:0－0.5;%Bi:0－3;%Ga:0－9;%N:0－0.5;%B:0－0.5;%Al:0－10;%Ni:0－1;%Mo:0－0.5;%W:0－0.2;%Ta:0－0.5;%Hf:0－0.1;%Nb:0－0.5;%Co:0－2;%Ce:0－2;%Ge:0－1;%Ca:0－10;%In:0－4;%Cd:0－2;%Sn:0－4;%Cs:0－4;%Se:0－0.5;%Te:0－0.5;%As:0－0.5;%Sb:0－0.5;%Rb:0－1;%La:0－1;%C:0－0.5;%O:0－0.5;%Y:0－2;%Nd:0－0.5;%Tm:0－0.5;%Tb:0－0.5;%Gd:0－0.5;%Dy:0－0.5;%Yb:0－0.5;%Er:0－0.5%;%Sm:0－0.5;%Pr:0－0.5;%Ho:0－0.5;%Lu:0－0.5;%Th:0‐0.5;残りは、マグネシウムおよび微量元素からなり、合金は495℃以下の融解温度(Tm)を有する。
[6]以下の組成を有する低い融点のマグネシウム‐リチウム合金であり、全ての割合は重量割合による:%Li:32－100;%Ca+%Al=0－2;%Nd+%Gd+%La+%Y+%Be+%Sc=0－1;%Zr+%Hf+%Ti=0－0.1;%Cu+%Ni+%Co+%Zn+%Mn+%Si+%Cr+%Nb=0－0.5;%Ge+%Ce+%Ni+%Pb+%V+%Mo+%W+%Ta=0－0.3;%B+%N+%O+%C=0－0.5;%Bi+%Ga+%Cd+%In+%Sn+%Cs+%Rb=0－4;%Se+%Te+%As+%Sb=0－0.2;%Tm+%Tb+%Dy+%Yb+%Er+%Sm+%Pr+%Ho+%Lu+%Th=0－0.5;残りはマグネシウムおよび微量元素からなり、合金は495℃以下の融解温度(Tm)を有する。
[7]以下の組成のマグネシウム系合金であり、全ての割合は重量割合による:%Li:1.3－16;%Ca+%Y+%Al=2.5－19;%Be+%Sc:0－0.5;%Zr+%Hf+%Ti=0－1.5;%Cu+%Ni+%Co+%Zn+%Mn+%Si+%Cr+%Nb=06;%Ge+%Ce+%Ni+%Pb+%V+%Mo+%W+%Ta=0‐3;%B+%N+%O+%C=0－1.5;%Bi+%Ga+%Cd+%In+%Sn+%Cs+%Rb=0－8;%Se+%Te+%As+%Sb=0－1.4;%Nd+%Gd+%La=0－4;%Tm+%Tb+%Dy+%Yb+%Er+%Sm+%Pr+%Ho+%Lu+%Th=0－3;残りは%Mgおよび微量元素である。
[8]以下の組成のマグネシウム系合金であり、全ての割合は重量割合による:%Li:4－20;%Ca+%Y+%Al=2－15;%Be+%Sc:0－0.3;%Zr+%Hf+%Ti=0－1.2;%Cu+%Ni+%Co+%Zn+%Mn+%Si+%Cr+%Nb=0－5;%Ge+%Ce+%Ni+%Pb+%V+%Mo+%W+%Ta=0‐2;%B+%N+%O+%C=0－1.1;%Bi+%Ga+%Cd+%In+%Sn+%Cs+%Rb=0－6;%Se+%Te+%As+%Sb=0－1.1;%Nd+%Gd+%La=0－3;%Tm+%Tb+%Dy+%Yb+%Er+%Sm+%Pr+%Ho+%Lu+%Th=0－2.5;残りは%Mgおよび微量元素である。
[9]以下の組成のアルミニウム系合金であり、全ての割合は重量割合による:%Li:2.3－28;%Ca+%Y+%Mg+%Zn+%Cu=4.5－25;%Be+%Sc:0－0.5;%Zr+%Hf+%Ti=0－1.5;%Ni+%Co+%Mn+%Si+%Cr+%Nb=0－6;%Ge+%Ce+%Ni+%Pb+%V+%Mo+%W+%Ta=0‐3;%B+%N+%O+%C=0－1.5;%Bi+%Ga+%Cd+%In+%Sn+%Cs+%Rb=0－8;%Se+%Te+%As+%Sb=0－1.4;%Nd+%Gd+%La=0－4;%Tm+%Tb+%Dy+%Yb+%Er+%Sm+%Pr+%Ho+%Lu+%Th=0－3;残りは%Alおよび微量元素である。
[10]以下の組成のアルミニウム系合金であり、全ての割合は重量割合による:%Li:5.5－30;%Ca+%Y+%Mg+%Zn+%Cu=4.0－28;%Be+%Sc:0－0.3;%Zr+%Hf+%Ti=0－1.2;%Ni+%Co+%Mn+%Si+%Cr+%Nb=0－5;%Ge+%Ce+%Ni+%Pb+%V+%Mo+%W+%Ta=0‐2;%B+%N+%O+%C=0－1.1;%Bi+%Ga+%Cd+%In+%Sn+%Cs+%Rb=0－6;%Se+%Te+%As+%Sb=0－1.1;%Nd+%Gd+%La=0－3;%Tm+%Tb+%Dy+%Yb+%Er+%Sm+%Pr+%Ho+%Lu+%Th=0－2.5;残りは%Alおよび微量元素である。
[11]以下の組成を有する低い融点のマグネシウム‐リチウム合金であり、全ての割合は重量割合による:最高で5%の%Ca、%Yまたは他の%REE;最高で1%のAs、SeまたはTe;%Li>52%残りはマグネシウムおよび微量元素からなり、融解温度(Tm)は568Kと同じまたは低い。
[12]低い融点のアルミニウム‐リチウム合金と見なされうる以下の組成を有する低い融点のマグネシウム‐リチウム合金であり、全ての割合は重量割合による:最高で重量で27%のMg、最高で5%の%Ca、%Yまたは他の%REE最高で1%の%As、%Seまたは%Te;%Li>重量で62%、残りはマグネシウムおよび微量元素からなる。
[13][1]から[12]までのいずれかに従う合金であり、%Ca+%Al+%Tiは重量で0.05%を超える。
[14][1]から[13]までのいずれかに従う合金であり、%Ca+%Al+%Tiは重量で0.6%を超える。
[15][1]から[14]までのいずれかに従う合金であり、%Alは重量で18%以上である;
[16][1]から[15]までのいずれかに従う合金であり、%Alは重量で42%以上である;
[17][1]から[16]までのいずれかに従う合金であり、微量元素は重量で2%未満である。
[18][1]から[17]までのいずれかに従う合金であり、%Mgは重量で22%以上である。
[19][1]から[18]までのいずれかに従う合金であり、アルカリ性のおよび／またはハロゲン元素は74ppm未満である。
[20][1]から[19]までのいずれかに従う合金であり、%La+%Scは重量で0.6%以上である。
[21][1]から[20]までのいずれかに従う合金であり、少なくとも一つのREEは600ppmを超える濃度で組成に存在する。
[22]任意の[21]に従う合金であり、REEは少なくともY、NdまたはGdのうちの一つである。
[23][1]から[22]までのいずれかに従う合金であり、Al、Zr、Zn、Cdおよび／またはCaは重量で0.1%を超える濃度で組成に存在する。
[24][1]から[23]までのいずれかに従う合金であり、Ca、ZrまたはAlのうち少なくとも一つは重量で0.1%以上の濃度で組成に存在する。
[25][1]から[24]までのいずれかに従う合金であり、%Caまたは%Zrのうち少なくとも一つは重量で0.1%以上の濃度で組成に存在する。
[26][1]から[25]までのいずれかに従う合金であり、%Caは重量で0.6%以上である。
[27][1]から[26]までのいずれかに従う合金であり、%Yは重量で0.6%以上である。
[28][1]から[27]までのいずれかに従う合金であり、%Y+%Ca+%Be+%La+%Scは重量で0.6%以上である。
[29][1]から[28]までのいずれかに従う合金であり、%Gdは重量で0.01%以上である。
[30][1]から[29]までのいずれかに従う合金であり、%Scは重量で0.6%以上である。
[31][1]から[30]までのいずれかに従う合金であり、%Ndは重量で0.12%以上である。
[32][1]から[15]までのいずれかに従う合金であり、%Znは重量で0.18%以上である。
[33][1]から[32]までのいずれかに従う合金であり、%Feは重量で0.1%以上である。
[34][1]から[33]までのいずれかに従う合金であり、%Bは12ppm以上である。
[35][1]から[34]までのいずれかに従う合金であり、%Asは重量で0.1%以上である。
[36][1]から[35]までのいずれかに従う合金であり、%Ca+%Y+%Alは重量で0.5%以上である。
[37][1]から[36]までのいずれかに従う合金であり、%Cu+%Ni+%Co+%Zn+%Mn+%Si+%Cr+%Nbは重量で0.6%以上である。
[38][1]から[37]までのいずれかに従う合金であり、%Be+%Scは重量で0.2%以上である。
[39][1]から[38]までのいずれかに従う合金であり、%Ge+%Ce+%Fe+%Pb+%V+%Mo+%W+%Taは重量で0.05%以上である。
[40][1]から[39]までのいずれかに従う合金であり、%Zr+%Hf+%Tiは重量で0.05%以上である。
[41][1]から[40]までのいずれかに従う合金であり、%Bi+%Ga+%Cd+%In+%Sn+%Cs+%Rbは重量で0.05%以上である。
[42][1]から[41]までのいずれかに従う合金であり、%Se+%Te+%As+%Sbは重量で0.05%以上である。
[43][1]から[42]までのいずれかに従う合金であり、%Nd+%Gd+%Laは重量で0.05%以上である。
[44][1]から[43]までのいずれかに従う合金であり、%Tm+%Tb+%Dy+%Yb+%Er+%Sm+%Pr+%Ho+%Lu+%Thは重量で0.05%以上である。
[45][1]から[44]までのいずれかに従う合金であり、%Nd+%Gd+%La+%Y+%Be+%Scは重量で0.5%以上である。
[46][1]から[45]までのいずれかに従う合金であり、%B+%N+%O+%Cは重量で0.05%以上である。
[47][1]から[46]までのいずれかに従う合金であり、%Ca+%Al+%Tiは重量で0.5%以上である。
[48][1]から[47]までのいずれかに従う合金であり、%Feは重量で0.19%未満である。
[49][1]から[48]までのいずれかに従う合金であり、%Niは重量で0.19%未満である。
[50][1]から[49]までのいずれかに従う合金であり、%Cuは重量で0.19%未満である。
[51][1]から[50]までのいずれかに従う合金であり、%Liは重量で26%以上である。
[52][1]から[51]までのいずれかに従う合金であり、%Liは重量で42%以上である。
[53][1]から[52]までのいずれかに従う合金であり、%Ca+%Alは重量で0.2%以上である。
[54][1]から[53]までのいずれかに従う合金であり、%Nd+%Gd+%La+%Y+%Be+%Scは重量で1.2%以上である。
[55][1]から[54]までのいずれかに従う合金であり、%Cu+%Ni+%Co+%Zn+%Mn+%Si+%Cr+%Nbは重量で0.02%以上である。
[56][1]から[55]までのいずれかに従う合金であり、%Alは重量で0.6%以上である。
[57][1]から[55]までのいずれかに従う合金であり、%Mgは重量で22%以上である。
[58][1]から[57]までのいずれかに従う合金であり、%Y+%Ca+%Be+%La+%Scは重量で1.2%以上である。
[59][1]から[58]までのいずれかに従う合金であり、融解温度は345℃未満である。
[60][1]から[55]までのいずれかに従う合金であり、密度は1.79g/cm3以下である。
[61][1]から[60]までのいずれかに従う合金であり、400マイクロメートル以下の粒子サイズを有する。
[62][1]から[61]までのいずれかに従う粒子状の合金である。
[63][1]から[62]までのいずれかに従う粉末状の合金である。
[64]材料は有機的な部分および非有機的な部分を備える。
[65]材料は有機的な部分および非有機的な部分を備え、有機的な部分は少なくとも一つの要素および／または相を備え、非有機的な部分は少なくとも一つの要素および／または相を備える。
[66]材料は有機的な部分および非有機的な部分を備え、有機的な部分は少なくとも一つの関連する要素を備えるおよび／または非有機的な部分は少なくとも一つの関連する要素を備える。
[67]材料は有機的な部分および非有機的な部分を備え、有機的な部分は少なくとも二つの関連する要素を備えるおよび／または非有機的な部分は少なくとも二つの関連する要素を備える。
[68][66]から[67]までのいずれかに従う材料であり、非有機的な部分の関連する要素は、非有機的な部分の重量に関して重量で少なくとも0.06%である要素である。
[69][66]から[68]までのいずれかに従う材料であり、有機的な部分の関連する要素は、有機的な部分の重量に関して重量で少なくとも0.06%である要素である。
[70][65]から[69]までのいずれかに従う材料であり、材料の非有機的な部分は[1]から[64]までの任意の合金を備える。
[71][65]から[71]に従う材料であり、材料は460nmを超える波長で光硬化性である。
[72][65]から[71]までのいずれかに従う材料であり、有機的な部分はポリマーを備える。
[73][65]から[72]までのいずれかに従う材料であり、ポリマーは、ポリフェニレンスルホン(PPS)、芳香族ポリイミド(PI)、ポリエーテルスルホン(PES)、ポリエーテルイミド(PEI)、ポリエーテルケトン(PEK)、ポリエーテルケトンケトン(PEKK)、エチレンプロピレンジエンモノマー(EPDM)、ポリスルホン(PSU)、ポリアクリルアミド(PAM)、ポリカーボネート(PC)、ポリエーテルエーテルケトン(PEEK)、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)、ポリイミド(PI)、ポリエチレンナフタレート(PEN)、ABS樹脂(ABS)、ポリメチルメタクリレート(PMMA)、ポリフェニレンスルファイド(PPS)、ポリエチレンテレフタラート(PET)、ポリブチレンテレフタレート(PBT)、ポリアミド(PA66、PA610、PA6、PA12)、ポリプロピレン(PP)、フェノールホルムアルデヒド樹脂(PF)、エポキシ樹脂(EP)、ポリウレタン(PUR)、ポリエステル樹脂(UP)、ポリメチルシロキサン(PDMS)、ポリベンゾイミダゾール(PBI)、ポリベンゾイミダゾール芳香族派生物、ポリヒドロキシ基を有するメタクリル酸、ポリ（ヒドロキシブチル）メタクリル酸、環状ブチレンテレフタレート(CBT)、および／またはアニオン性ポリアミド(APA‐6)のうちの少なくとも一つである。
[74][65]から[73]までのいずれかに従う材料であり、有機的な部分は120℃を超えるビカー軟化温度を有する少なくとも一つの要素を備える。
[75][65]から[74]までのいずれかに従う材料であり、有機的な部分は米国材料試験協会D648‐07に従い0.46MPa[66psi]の荷重で120℃を超える熱たわみ温度(HDT)を有する少なくとも一つの要素を備える。
[76][65]から[75]までのいずれかに従う材料であり、有機的な部分は120℃を超えるガラス転移点(Tg)を有する少なくとも一つの要素を備える。
[77][65]から[76]までのいずれかに従う材料であり、有機的な部分は120℃を超える劣化温度を有する少なくとも一つの要素を備える。
[78][65]から[77]までのいずれかに従う材料であり、有機的な部分は120℃を超える劣化温度を有する少なくとも一つの要素を備える。
[79][65]から[78]までのいずれかに従う材料であり、有機的な部分は120℃を超える除去温度を有する少なくとも一つの要素を備える。
[80][65]から[79]までのいずれかに従う材料であり、有機的な部分は米国材料試験協会D648‐07に従い1.82MPaの荷重で81℃を超える熱たわみ温度(HDT)を有する少なくとも一つの要素を備える。
[81][65]から[80]までのいずれかに従う材料であり、要素は材料の有機的な部分の重量に関して重量で少なくとも0.6%である関連する要素である。
[82][65]から[81]までのいずれかに従う材料であり、少なくとも一つの要素を有する有機的な部分および少なくとも一つの要素を有する非有機的な部分を備え、有機的な部分の要素は、材料の非有機的な部分の関連する要素の融解温度(0.45*Tm)よりも0.45倍高い0.46MPa(66psi)の荷重で米国材料試験協会D648に従って計測されるたわみ温度を有するポリマーである。
[83][83]に従う材料であり、有機的な部分の要素は、材料の有機的な部分の重量に関して重量で少なくとも0.6%である関連する要素である。
[84][83]に従う材料であり、非有機的な部分の要素は、材料の非有機的な部分の重量に関して重量で少なくとも0.6%である関連する要素である。
[85][65]から[84]までのいずれかに従う材料であり、非有機的な部分は材料の体積に関して体積で少なくとも52%である。
[86][65]から[85]までのいずれかに従う材料であり、硬い粒子を備える。
[87][65]から[87]までのいずれかに従う材料であり、ナノ強化物を備える。
[88][65]から[87]までのいずれかに従う材料であり、セラミックを備える。
[89][65]から[88]までのいずれかに従う材料であり、120マイクロメートル未満のD50を有する粉末を備える。
[90][65]から[89]までのいずれかに従う材料であり、NDS=(D97‐D50)/(D50‐D3)が0.8より小さい粉末を備える。
[91][65]から[90]までのいずれかに従う材料であり、1900マイクロメートル以下のD50を有する粉末混合を備える。
[92][65]から[91]までのいずれかに従う材料であり、NDS=(D97‐D50)/(D50‐D3)が0.9より小さい粉末混合を備える。
[93][65]から[92]までのいずれかに従う材料であり、粉末は球状である。
[94][65]から[93]までのいずれかに従う材料であり、粉末は不揃いである。
[95][65]から[93]までのいずれかに従う材料であり、材料は成形のための材料である。
[96]方法は以下のステップを備える。ステップ1:材料を取る。ステップ2:成形技術を使って材料を成形する。ステップ3:ステップ2で得られた成形された材料は、55MPaを超える圧力および材料の非有機的な部分の関連する要素／相の中で最も低い融解温度を有する相または要素の0.45*Tmを超える温度を伴うプロセスに従う。および任意でステップ3および／またはステップ4であり、ステップ4:ステップ3で得られた成形された材料は脱バインダプロセスに従う。ステップ5:ステップ3または4で得られた成形された材料は圧密プロセスに従う。
[97][96]に従う方法であり、材料は[1]から[64]までの任意の合金を備える。
[98][96]から[97]に従う方法であり、材料は[65]から[95]までの任意の材料である。
[99][96]から[98]に従う方法であり、成形された材料における残りの有機的な部分は材料の重量と比較して重量で49%未満である。
[100][96]から[99]に従う方法であり、成形された材料における残りの有機的な部分は材料の重量と比較して重量で49%未満である。
[101][96]から[99]に従う方法であり、成形された材料における残りの有機的な部分は材料の重量と比較して重量で少なくとも35%である。
[102][100]から[101]に従う方法であり、割合は体積による。
[103][96]から[102]に従う方法であり、ステップ2で使用される成形技術はポリマー成形技術である。
[104][96]から[102]に従う方法であり、ステップ2で使用される成形技術は金属射出成形(MIM)である。
[105][96]から[102]に従う方法であり、ステップ2で使用される成形技術は粒子射出成形(PIM)である。
[105][96]から[102]に従う方法であり、ステップ2で使用される成形技術は射出成形である。
[106][96]から[102]に従う方法であり、ステップ2で使用される成形技術は圧縮成形である。
[107][96]から[102]に従う方法であり、ステップ2で使用される成形技術は熱成形である。
[108][96]から[102]に従う方法であり、ステップ2で使用される成形技術は、3次元印刷、インクジェット方式、Sプリント、Mプリント技術、集中されたエネルギーが、レーザー（レーザー蒸着およびレーザー圧密）を使い原料（粉末またはワイヤー材料）が貯められる溶融プールを生成する技術、アークまたはEビーム熱源（金属直接蒸着および電子ビーム直接溶融）、熱溶解積層法(FDM)、材料噴射、直接金属レーザー焼結(DMLS)、選択的レーザー溶解(SLM)、電子ビーム溶解(EBM)、選択的レーザー焼結(SLS)、光造形法(SLA)、およびデジタル光処理(DLP)の中から少なくとも一つ選択される積層造形プロセスである。
[109][96]から[108]に従う方法であり、ステップ3において冷間等方圧加圧(CIP)が適用される。
[110][96]から[109]に従う方法であり、ステップ3において温間等方圧加圧(WIP)が適用される。
[111][110]に従う方法であり、温間等方圧加圧(WIP)プロセス時間は36分以上である。
[112][96]から[108]に従う方法であり、ステップ3において0.35*Tmを超える温度を伴うプロセスが適用され、ここでTmは材料の非有機的な部分での最も低い融解温度を有する関連する相または要素の融解温度をさす。
[113][96]から[112]に従う方法であり、ステップ4において有機的な部分の少なくとも部分は除去される。[113][96]から[112]に従う方法であり、ステップ4において脱バインダは非熱的脱バインダである。
[114][96]から[113]に従う方法であり、ステップ4において脱バインダは熱的脱バインダである。
[115][114]に従う方法であり、ステップ4において有機的な部分の少なくとも部分は熱プロセスを使用し0.3*Tmを超える温度で除去され、Tmは材料の非有機的な部分内の最も低い融解温度を有する関連する要素または相の融解温度をさす。
[116][96]から[115]に従う方法であり、ステップ5において圧密ステップは熱間等方加圧(HIP)を備える。
[117][96]から[116]に従う方法であり、ステップ5において圧密ステップはある種の塑性変形を備える。
[118][96]から[117]に従う方法であり、方法はさらに、ある領域の材料の除去（例えばトリミング、穿孔、機械加工、研磨など）、材料組み立て（溶射またはコールドスプレー、金属被覆、建築溶接または直接エネルギー堆積積層造形(AM)その他）を伴ういくつかの追加の成形ステップ、成形された材料の熱処理、成形された材料の局所的な熱処理、成形された材料への少なくとも局所的な表面熱処理の適用、成形された材料への少なくとも局所的なコーティングの適用、成形された材料への少なくとも局所的な塗装の適用、成形された材料の他の元素、構造、要素、部品または任意のものへの連結、のうち少なくとも一つを備えるいくつかの追加の成形ステップを実行するステップを備える。
[119][96]から[118]までのいずれかに従う方法であり、以下のステップを備える。ステップ1:「適切な放射」にさらされる場合に「硬化する」材料を提供する。ステップ2:そのような硬化を引き起こすために材料の少なくとも部分を適正な放射へ露出することを備える積層造形方法を使用してステップ1で提供された材料を成形する。ステップ3:硬化した、または部分的に硬化した材料を硬化していない材料から分ける。
[120][119]に従う方法であり、材料は[65]から[95]までの任意の材料を備える。
[121][119]に従う方法であり、材料は[1]から[64]までの任意の合金を備える。
[122][96]から[121]までのいずれかに従う方法であり、ステップ1において成形されるための材料はさらに発色団を備える。
[123][122]に従う方法であり、発色団は材料の有機的な部分に関して重量で0.01%から8%の間で加えられる。
[124][123]に従う方法であり、発色団は材料の低い融点の粒子を生じて少なくとも他の一つの非有機的な構成要素で拡散し始める。
[125][96]から[124]までのいずれかに従う方法であり、ステップ1において成形されるための材料はさらに光開始剤を備える。
[126][96]から[125]までのいずれかに従う方法であり、ステップ1において成形されるための材料はさらに反応促進剤を備える。
[127][96]から[126]までのいずれかに従う方法であり、ステップ1において成形されるための材料はさらに、ステップ1の材料の粘度を下げる要素を材料の有機的な部分の体積に関して体積で0.1%以下備える。
[128][96]から[127]までのいずれかに従う方法であり、ステップ1の材料はさらに熱開始剤を備える。
[129][96]から[128]までのいずれかに従う方法であり、材料の非有機的な部分内の粒子は950マイクロメートルよりも小さいD50を有する。
[130][96]から[129]までのいずれかに従う方法であり、材料の非有機的な部分内の粒子は0.3J/(g*k)の比熱を有する。
[131][96]から[130]までのいずれかに従う方法であり、材料の熱伝導性は22W/Mkである。
[132][96]から[131]までのいずれかに従う方法であり、材料の反射指数は使用される光源の全ての適切な放射のスペクトルに対し82%以上である。
[133][96]から[132]までのいずれかに従う方法であり、材料の非有機的な部分内の粒子の比熱および密度の乗算は1.1J/(cm3*K)以上である。
[134][96]から[133]までのいずれかに従う方法であり、材料の非有機的な部分内の粒子のPCT値は比熱、密度および熱伝導率の乗算として定義され、比熱はJ/(g*K)で定められ、密度はg/cm3で、およびW/(m*K)での室温での熱伝導率は21以上である。
[135][96]から[134]までのいずれかに従う方法であり、ステップ2において適用される放射は0.12THz以上の周波数を有する。
[136][96]から[135]までのいずれかに従う方法であり、ステップ2において適用される放射は材料の表面の56マイクロメートル以上下方へ送られる。
[137][96]から[118]までのいずれかに従う方法であり、適切な放射へ露出される部分において12%以上の変換が達成される。
[138][96]から[137]までのいずれかに従う方法であり、ステップ2における放射は0.26J/cm2以上の放射量で適用される。
[139][96]から[138]までのいずれかに従う方法であり、使用される波長は400および2000nmの間である。
[140][96]から[139]までのいずれかに従う方法であり、使用される波長は2および600マイクロメートルの間である。
[141][96]から[140]までのいずれかに従う方法であり、固形の粒子のD50は使用される波長の0.98倍以下である。
[142][96]から[141]までのいずれかに従う方法であり、粒子間の空洞のサイズは980μm以下である。
[143][96]から[142]までのいずれかに従う方法であり、積層造形方法での印刷速度は110cc3/h以上である。[144][96]から[143]までのいずれかに従う方法であり、3Kcal/mol以上の重合の熱を用いる重合によって硬化する。
[144][96]から[143]までのいずれかに従う方法であり、光源は単色である。
[145][96]から[144]までのいずれかに従う方法であり、適用される照射は2.2W/Cm2以上である。
[146][96]から[145]までのいずれかに従う方法であり、照射は2次元場において照らされる。
[147][146]に従う方法であり、2次元光パターンはLCDシステムによって生成される。
[148][146]から[147]に従う方法であり、2次元光パターンはデジタル光処理(DLP)システムによって生成される。
[149][96]から[148]までのいずれかに従う方法であり、適切な放射は変調されて層状の製造のやり方で3次元本体が生成される。
[150][96]から[149]までのいずれかに従う方法であり、照射は3次元場において照らされる。
[151][150]に従う方法であり、ビームが一致する焦点のみにおいて発色団を刺激する共線レーザービームを使うことで3次元場を作る。
[152][150]から[151]に従う方法であり、3次元場は二つの光源からの相互のコヒーレント光の建設的干渉を通じて作られ媒体における干渉パターンを作る。
[153][150]から[152]までのいずれかに従う方法であり、二つの光源は異なる路程および媒体への入射角を有する単一のものである。
[154][150]から[153]までのいずれかに従う方法であり、干渉パターンの作成を通じて3次元場が作られる。
[155][96]から[154]までのいずれかに従う方法であり、各ウエハーは異なる波長で光を投影する。
[156][96]から[155]までのいずれかに従う方法であり、適切な放射場を作るためにただ一つのウエハーが使用される。
[157][96]から[156]までのいずれかに従う方法であり、干渉パターンは材料の表面下で作られる。
[158][150]から[157]までのいずれかに従う方法であり、3次元場は、材料の中へ異なる角度で2次元光照射野を放ち建設的干渉の起こる材料の硬化を生じさせる二つ以上のウエハーで作られる。
[159][96]から[158]までのいずれかに従う方法であり、フェムト秒レーザーパルスは材料による吸収の非線形性をさらに増加させて詳細の解像度を改善するために使用される。
[160][96]から[159]までのいずれかに従う方法であり、パルスの持続時間は20ps以下であり、パルス持続時間は直流電界復元用スペクトル位相干渉分光法(Spectral phase interferometry for direct electric‐field reconstruction)(SPIDER)に従って計測される。
[161][96]から[160]までのいずれかに従う方法であり、ステップ3において硬化された材料はフリーラジカル重合によって得られる。
[162][96]から[161]までのいずれかに従う方法であり、材料の有機的構成要素の少なくとも一部は非有機的構成要素の拡散と同時に重合する。
[163][96]から[162]までのいずれかに従う方法であり、適切な放射は炭酸ガスレーザーおよび／またはメタノールレーザーから選択されたレーザービームによって供給される。
[164][96]から[163]までのいずれかに従う方法であり、放射は1W以上の出力の炭酸ガスレーザービームによって供給される。
[165][96]から[164]までのいずれかに従う方法であり、放射は材料の表面の56μm以上下方へ送られる。
[166][96]から[165]までのいずれかに従う方法であり、放射は材料内の線吸収を避けるために選択される。
[167][96]から[166]までのいずれかに従う方法であり、25℃の材料を選択された波長および十分な照射へ一秒露出した後に、ビームの焦点および50マイクロメートルの深さにて150℃を超える温度に達する。
[168][96]から[167]までのいずれかに従う方法であり、材料はさらに硬化後処理へさらされる。
[169][96]から[168]までのいずれかに従う方法であり、硬化後処理は160℃を超える温度への10分以上の露出を伴う。
[170][96]から[169]までのいずれかに従う方法であり、硬化後処理は最も高い分解温度を有する有機的な部分の関連する要素の熱分解温度より少なくとも10℃低い温度で、最も低い融解温度を有する非有機的な関連する要素のD50と同等の距離上の模擬の中間拡散の時間よりも長い時間での露出を伴う。
[171]軽量構造のための成形された材料はポリマーおよび連続金属相を備える。
[172][171]に従う軽量構造のための成形された材料は、ポリマーおよび連続金属相を備え、連続金属相は成形された材料の重量に関して重量で少なくとも32%であり、金属相は490℃未満の融解温度を有する低い融点の元素を備え、成形された材料の重量に関して重量で少なくとも2.2%である。
[173][171]から[172]までのいずれかに従う成形された材料であり、低い融点の元素は195℃未満の融解温度を有する。
[174][171]から[173]までのいずれかに従う成形された材料であり、材料は[1]から[64]までの任意の合金を備える。
[175][171]から[174]までのいずれかに従う軽量構造のための成形された材料であり、材料は[65]から[95]までの任意の材料を備える。
[176][171]から[176]までのいずれかに従う成形された材料であり、材料は[1]から[64]までの任意の合金を備える。低い融点の元素は%Li、%Ga、%Bi、%Cs、%Pb、%Sn、%Zn、%In、%Rbおよび／または%Cdから選択される。
[177][171]から[176]までのいずれかに従う成形された材料であり、低い融点の元素は、成形された材料の重量に関して重量で少なくとも4.6%の含有量を有するリチウムである。[178][171]から[177]までのいずれかに従う成形された材料であり、低い融点の元素はガリウムである。
[179][171]から[176]までのいずれかに従う成形された材料であり、金属相は金属相の重量に関して重量で少なくとも38%の%Mgを備える。[177][171]から[176]までのいずれかに従う成形された材料である。[178][171]から[177]までのいずれかに従う成形された材料である。[179][171]から[178]までのいずれかに従う成形された材料であり、金属相は金属相の重量に関して重量で少なくとも3.2%の%Alを備える。
[180][171]から[179]までのいずれかに従う成形された材料であり、金属相は金属相の重量に関して重量で1.56%と4.9%の間の%Alを備える。
[181][171]から[180]までのいずれかに従う成形された材料であり、金属相は金属相の重量に関して重量で少なくとも36%の%Alを備える。
[182][171]から[181]までのいずれかに従う成形された材料であり、金属相は金属相の重量に関して重量で少なくとも32%の%Mg+%Alを備える。
[183][171]から[178]までのいずれかに従う成形された材料であり、金属相は、金属相の重量に関して重量で、個別にまたは全体で%Zr、%Mn、%Be、%La、%Cu、%Y、%Ca、%Zn、%Sc、%Asおよび／または%Pから選択される少なくとも一つの元素を少なくとも0.1%備える。
[184][183]に従う成形された材料であり、選択される元素は%Caである。
[185][183]に従う成形された材料であり、選択される元素は%Yである。
[186][183]に従う成形された材料であり、選択される元素は%Asである。
[187][171]から[186]までのいずれかに従う成形された材料であり、ポリマーは熱可塑性および熱硬化性重合体から選択される。
[188][171]から[187]までのいずれかに従う成形された材料であり、ポリマーは、ポリフェニレンスルホン(PPS)、芳香族ポリイミド(PI)、ポリエーテルスルホン(PES)、ポリエーテルイミド(PEI)、ポリエーテルケトン(PEK)、ポリエーテルケトンケトン(PEKK)、エチレンプロピレンジエンモノマー(EPDM)、ポリスルホン(PSU)、ポリアクリルアミド(PAM)、ポリカーボネート(PC)、ポリエーテルエーテルケトン(PEEK)、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)、ポリイミド(PI)、ポリエチレンナフタレート(PEN)、ABS樹脂(ABS)、ポリメチルメタクリレート(PMMA)、ポリフェニレンスルファイド(PPS)、ポリエチレンテレフタラート(PET)、ポリブチレンテレフタレート(PBT)、ポリアミド(PA66、PA610、PA6、PA12)、ポリプロピレン(PP)、フェノールホルムアルデヒド樹脂(PF)、エポキシ樹脂(EP)、ポリウレタン(PUR)、ポリエステル樹脂(UP)、ポリメチルシロキサン(PDMS)、ポリベンゾイミダゾール(PBI)、ポリベンゾイミダゾール芳香族派生物、ポリヒドロキシ基を有するメタクリル酸、ポリ（ヒドロキシブチル）メタクリル酸、環状ブチレンテレフタレート(CBT)、および／またはアニオン性ポリアミド(APA‐6)のうちから少なくとも一つが選択される。
[189][171]から[188]までのいずれかに従う成形された材料であり、ポリマーは成形された材料内で連続相を形成する。
[190][171]から[189]までのいずれかに従う成形された材料であり、ポリマーおよび金属相は連結されている。
[191][171]から[190]までのいずれかに従う成形された材料であり、ポリマーおよび金属相は機械的結合によって少なくとも部分的に連結されている。
[192][171]から[191]までのいずれかに従う成形された材料であり、3.8g/cm3よりも低い密度を有する。
[193][171]から[192]までのいずれかに従う成形された材料であり、金属相の密度はポリマーの密度の±35%以内である。
[194][193]に従う成形された材料であり、金属相の密度は、金属相のものと同じ組成を有して熱間等方加圧によりそのような金属相の融解温度の0.80倍の温度で200MPaで4時間アルゴン雰囲気で製造された本体の密度をさす。
[195][171]から[194]までのいずれかに従う成形された材料であり、ポリマーおよび金属連続相の間の結合が、260MPaを超える機械的強度によって特徴づけられる成形された材料を通した連続の荷重支持を生じる。
[196][171]から[195]までのいずれかに従う成形された材料であり、成形された材料の高温(300℃)での機械的強度(UTS)は、成形された材料の室温(23℃)での機械的強度の少なくとも39%である。
[197][171]から[196]までのいずれかに従う成形された材料であり、室温での機械的強度(UTS)および成形された材料の62MPa/(g/cm3)以上での密度の間の比率として定義される正規化された機械的強度を有する。
[198][171]から[197]までのいずれかに従う成形された材料であり、ポリマーおよび金属連続相の間の結合が、260MPaを超える室温での機械的強度(UTS)によって特徴づけられる連続の荷重支持を生じる。
[199][171]から[198]までのいずれかに従う成形された材料であり、成形された材料の室温での弾性係数および成形された材料の32GPa/(g/cm3)以上での密度の間の比率として定義される正規化された弾性係数を有する。
[200][171]から[199]までのいずれかに従う成形された材料であり、2.2%を超える室温での破壊時の伸長を有する。
[201][171]から[200]までのいずれかに従う成形された材料であり、16MPa/(g/cm3)を超える正規化された弾性係数および4%を超える破壊時の伸長を有する。
[202][171]から[201]までのいずれかに従う成形された材料であり、成形された材料の機械的強度(UTS)を、成形された材料と同じ組成を有すが金属相の全体の組成を有し10から15ミクロンの粒子サイズで材料内で分布される粒子状の合金によって金属相は置き換えられてそのような粒子は互いに接合されていない参照本体の機械的強度(UTS)と比較したときに、機械的強度(UTS)の増加は少なくとも6%である。
[203][202]に従う成形された材料であり、機械的強度は室温での機械的強度である。
[204][202]に従う成形された材料であり、機械的強度は高温(300℃)での機械的強度である。
[205][202]に従う成形された材料であり、機械的強度は室温での機械的強度である。
[206][171]から[205]までのいずれかに従う成形された材料であり、成形された材料の電気伝導性を、成形された材料と同じ組成だが金属相は10から15ミクロンの粒子サイズを有する粒子状の合金によって置き換えられてポリマー内で分散された金属相の全体の組成を有しそのような粒子は互いに接合されていない参照本体の電気伝導性と、比較したときに電気伝導性の増加は6%を超える。
[207][206]に従う成形された材料であり、電気伝導性は室温での電気伝導性である。
[208][171]から[207]までのいずれかに従う成形された材料であり、材料が、有機的な部分内の関連する要素のガラス転移点より低い融解温度を有する金属部分において少なくとも関連する要素を備え、成形された材料において金属相は成形された材料内の高分子相のガラス転移点より260℃以上である融解温度を有する。
[209][171]から[208]までのいずれかに従う成形された材料であり、成形された材料の非有機的な部分の融解温度と比較して材料の非有機的な部分の融解温度が増加する。
[210][209]に従う成形された材料であり、成形された材料の非有機的な部分の融解温度は材料の非有機的な部分の融解温度よりも1.2倍以上高い。
[211][171]から[210]までのいずれかに従う成形された材料であり、成形された材料の高分子相において、米国材料試験協会D648‐07に従って1.82MPaの荷重で高分子相の劣化温度にて検査を実行する場合、成形された材料の高分子相においてこの温度でたわみは存在しない。
[212][171]から[211]までのいずれかに従う成形された材料であり、以下の検査が実行された場合、成形された材料の製造と同じ製造条件を用いて製造された3mmの幅の二つの見本において、一つの見本は成形された材料と同じ組成を有しもう一つの見本は成形された材料の高分子の組成を有する場合、高分子の見本の熱たわみ温度では成形された材料の見本によって支持された荷重は、高分子の見本によって支持された1.82MPaの荷重と比較して55%以上である。検査は以下に従って実行され、第一に高分子の見本の熱たわみ温度を米国材料試験協会D648‐07に従って1.82MPaの荷重で特定する。次に、成形された材料の見本の機械的屈曲をISO‐178‐2001に従って高分子の見本で前に特定した熱たわみ温度で検査し、機械的屈曲の検査において熱たわみ温度検査に用いられる三点曲げと同じ設定が使用され、0.25mmを生じる荷重レベルが記録される。
[213][171]から[212]までのいずれかに従う成形された材料であり、成形された材料の耐クリープ性の増加は、成形された材料の製造に使用される高分子要素の耐クリープ性と比較して少なくとも40%である。
[214][171]から[213]までのいずれかに従う成形された材料であり、成形された材料の外部は高分子だけによるものである。
[215][171]から[214]までのいずれかに従う成形された材料であり、成形された材料は連続の金属核および高分子保護膜を備える。
[216][215]に従う成形された材料であり、環境劣化による成形された材料の重量損失は減少する。
[217][216]に従う成形された材料であり、環境劣化による成形された材料の重量損失は少なくとも20%減少する。
[218][171]から[217]までのいずれかに従う材料であり、成形された材料はサンドイッチタイプの要素およびハイブリッド材料の製造に使用される。
[219][64]に従う材料であり、材料の非有機的な部分は、合金の重量に関して重量で32%を超える%Liを有し粉末状で800マイクロメートル以下のD50を有する[1]から[64]に従う合金を備える。
[220][64]に従う方法であり、材料はPCT/EP2016/076895において開示された任意の合金を備える。
[221][64]から[95]までのいずれかに従う材料であり、材料の非有機的な部分は、本文書で前に開示された任意のマグネシウム系合金および／または低い融点のマグネシウム‐リチウム合金の重量に関して重量で32%を超える%Liを有し、%Mgは不在ではなく、120マイクロメートル以下のD50を有する本文書で前に開示された低い融点の任意のマグネシウム‐リチウム合金などの、本文書で開示された合金を備える。
[222][64]から[95]までのいずれかに従う材料であり、材料の非有機的な部分は、合金の重量に関して重量で少なくとも32%の%Liを有する合金を備える800マイクロメートル以下のD50を有する粉末混合を備え、粉末混合は粉末混合の重量に関して重量で18%未満の%Liおよび粉末混合の重量に関して重量で12%を超える%Mgを有する。
[223][64]から[95]までのいずれかに従う材料であり、材料の非有機的な部分は、合金の重量に関して重量で少なくとも32%の%Liを有する合金を備える800マイクロメートル以下のD50を有する粉末混合を備え、粉末混合は粉末混合の重量に関して重量で18%未満の%Liおよび粉末混合の重量に関して重量で12%を超える%Mgを有し、粉末混合の中で別の粉末タイプのD50より少なくとも3倍大きいD50を有する一つの粉末タイプが粉末混合内に存在する。
[224][64]から[95]までのいずれかに従う材料であり、有機的な部分は、少なくとも185℃の0.46MPa[66psi]の荷重で米国材料試験協会D648‐07に従って計測されるたわみ温度を有する関連する要素を有し、非有機的な部分は、そのような金属相の重量に関して重量で少なくとも16%の%Liを有する金属相および同様に、そのような金属相の重量に関して重量で少なくとも12%の%Mgを有する金属相を備える。
[225][64]から[95]までのいずれかに従う材料であり、材料の非有機的な部分はそのような金属相の重量に関して重量で少なくとも32%の%Liを有する金属相を備え、全ての存在する金属相（金属間相も含む）が一緒に追加される場合、%Liは金属相の総重量に関して重量で18%未満であり、%Mgは金属相の総重量に関して重量で12%を超え、および%Caは金属相の総重量に関して重量で1.2%を超える。
[226][64]から[95]までのいずれかに従う材料であり、有機的な部分は、少なくとも185℃の0.46MPa[66psi]の荷重で米国材料試験協会D648‐07に従って計測されるたわみ温度を有する関連する要素を有し、非有機的な部分は800マイクロメートル以下のD50を有する粉末混合を備える。
[227][64]から[95]までのいずれかに従う材料であり、有機的な部分は、少なくとも230℃の0.46MPa[66psi]の荷重で米国材料試験協会D648‐07に従って計測されるたわみ温度を有する関連する要素を有し、非有機的な部分は120マイクロメートル以下のD50を有する粉末混合を備える。
[228][64]から[95]までのいずれかに従う材料であり、少なくとも一つの金属間相を備え、材料はさらに繊維強化を備える。
[229][64]から[95]までのいずれかに従う材料であり、材料の有機的な部分は少なくとも185℃の0.46MPa[0.66psi]の荷重で米国材料試験協会D648‐07に従って計測されるたわみ温度を有する関連する要素を備え、それは0.12THz以上の周波数で一度の放射量が少なくとも0.26J/cm2の放射にさらされたときに12%以上の換算係数で重合させることができる。
[230][64]から[95]までのいずれかに従う材料であり、有機的な部分は、少なくとも185℃の0.46MPa[66psi]の荷重で米国材料試験協会D648‐07に従って計測されるたわみ温度を有する関連する要素を有し、非有機的な部分は1900マイクロメートル以下のD50を有する粉末混合を備え、材料はそのような材料が成形される間に機械的作用によって伸ばされるカーボン・ナノチューブをさらに備える。
[231][64]から[95]までのいずれかに従う材料であり、材料の有機的な部分は、少なくとも185℃の0.46MPa[66psi]の荷重で米国材料試験協会D648‐07に従って計測されるたわみ温度を有する関連する要素を有し、非有機的な部分は1900マイクロメートル以下のD50を有する粉末混合を備え、材料はさらに繊維強化を備える。
[232][64]から[95]までのいずれかに従う材料であり、非有機的な部分は体積で52%以上であり、非有機的な部分は1900マイクロメートル以下のD50を有する粉末混合を備え、非有機的な部分は%Gaを備え、材料はさらに繊維強化を備える。
[233][64]から[95]までのいずれかに従う材料であり、有機的な部分は、少なくとも185℃の0.46MPa[66psi]の荷重で米国材料試験協会D648‐07に従って計測されるたわみ温度を有する関連する要素を有し、非有機的な部分は1900マイクロメートル以下のD50を有する粉末混合を備え、材料はさらに繊維強化を備え、非有機的な部分の重量に関して非有機的な部分は重量で0.6%以上の%Gaを備える。
[234][64]から[95]までのいずれかに従う材料であり、有機的な部分は、少なくとも230℃の0.46MPa[66psi]の荷重で米国材料試験協会D648‐07に従って計測されるたわみ温度を有する関連する要素を有し、非有機的な部分は1900マイクロメートル以下のD50を有する粉末混合を備え、材料は成形された材料の製造プロセス中に伸ばされるカーボン・ナノチューブを備える繊維強化をさらに備える。
[235][64]から[95]までのいずれかに従う材料であり、材料の有機的な部分は、少なくとも185℃の0.46MPa[66psi]の荷重で米国材料試験協会D648‐07に従って計測されるたわみ温度を有する関連する要素を有し、材料の非有機的な部分は580℃以下の融解温度を有する金属相を備える。
[236][224]、[226]、[227]、[229]、[230]および[232]から[235]までのいずれかに従う材料であり、材料の有機的な部分の関連する要素の熱たわみ温度は、ガラス転移点、または劣化温度、または有機的な相のそのような関連する要素の融解温度のいずれかによって置き換えられることができる。
[237][219]から[236]までの任意の材料を[96]から[170]までの任意の方法で使用する。
[238][171]から[218]に従う成形された材料であり、成形された材料のMPa/(g/cm3)での正規化された機械的強度(UTS)および成形された材料のGPa/(g/cm3)[MPa*GPa/(g/cm3)2において]での正規化された弾性係数の乗算。
[239][171]から[218]および[238]に従う成形された材料であり、成形された材料の室温での1.6%を超える破壊時の伸長に対し、成形された材料のMPa/(g/cm3)での正規化された機械的強度(UTS)および成形された材料のGPa/(g/cm3)での正規化された弾性係数の乗算は2600を超える[MPa*GPa/(g/cm3)2において]。
[240][171]から[218]および[238]から[239]に従う成形された材料であり、成形された材料の室温での2.2%を超える破壊時の伸長に対し、成形された材料のMPa/(g/cm3)での正規化された機械的強度(UTS)および成形された材料のGPa/(g/cm3)での正規化された弾性係数の乗算は2600を超える[MPa*GPa/(g/cm3)2において]。
[241][171]から[218]および[238]から[240]に従う成形された材料であり、成形された材料の高温(300℃)での機械的強度(UTS)は、成形された材料の室温での機械的強度(UTS)に関して少なくとも84%である。
[242][171]から[218]および[238]から[241]に従う成形された材料であり、成形された材料の室温での機械的強度(UTS)は、成形された材料内の金属相の室温での機械的強度(UTS)より5%高い。
[243][171]から[218]および[238]から[242]のいずれかに従う成形された材料であり、[96]から[170]までの任意の方法によって得られ、金属相は体積で少なくとも8.2%のベータ相を含む。[243][65]から[95]および[219]から[236]のいずれかに従う材料であり、材料の非有機的な部分の全ての金属粒子を考慮した場合、全ての金属粒子から、そのような粒子の少なくとも体積で42%はベータ相を含む。
[244][65]から[95]および[219]から[236]および[243]のいずれかに従う材料であり、材料の非有機的な部分は、そのような粉末の体積に関して、体積で少なくとも22%のベータ相を有するリチウムを備える金属粉末を備える。
[245][65]から[95]および[219]から[236]および[244]のいずれかに従う材料であり、材料の非有機的な部分はベータ相である。
[246][65]から[95]および[219]から[236]および[245]のいずれかに従う材料であり、材料はソソロイド(sosoloid)ではない。
[247][65]から[95]および[219]から[236]および[246]のいずれかに従う材料であり、材料は粒子を備える。
冷間等方圧加圧(CIP)ステップを伴う積層造形型を有する内部特徴を有する要素の構造はWO2017/109233から知られている。本文書は、いくつかの複雑な内部特徴形状の内部亀裂によりおよび表面近くの複雑な内部特徴を有する大型の要素のために必要となる修復および反復を減らすことでコストその他をさらに減らす方法を示す。
粉末を含む型への真空の使用は、薄壁の弾力的な型が石こうの外側空洞および内側のコアによってできた空洞を充填することで製造されるEP0393335A2において見ることができる。薄壁の型への真空の適用は、ゴムの薄壁の型をその収縮から生じる石こうの空洞から離すことを助け、それにより抜き出しが容易となる。また、このことが型を充填するセラミック粉末で行われることを考慮されるべきである。
剛性は、航空機のフレームおよび自動車のホワイトボディなどの多くの動く構造部品およびエッフェル塔の支持構造などのいくつかの固定の構造にとって重要な変数である。型およびダイスもしばしば例外ではない。剛性が観察されるべき複合材料の硬化のための型がUS2008/237909に記載されている。性能仕様リストにある類似性よりもむしろ多い差異を有する車のBピラーおよびエッフェル塔の支持構造の場合と同様に、異なる応用のための二つの型またはダイスはその要件において類似性よりもむしろ多い差異を有する傾向にある。
冷間等方圧加圧(CIP)における粉末の脱気はEP0553868にて知られており、そこでは光ファイバープリフォームの製造方法が記載され、石英系粉末は石英系材料上に多孔質の層を得るために部分的に圧密される。形は完璧な円柱状であり、金属円筒による圧力の伝達によって得られる。
一つの態様において発明者は、いくつかの要素は以下のステップを備える方法で使用され製造されうることを発見した。
型を製造するために積層造形プロセスを使用する。
少なくとも一つの金属相を備える微粒子材料で、型の少なくとも部分を充填する。
冷間等方圧加圧(CIP)ステップを使用する。
型を除去する。
および焼結、熱間等方加圧(HIP)、または任意の他の十分に高い温度を伴うものでありうる緻密化ステップ。
および任意で
要素の金属部分の熱処理（部分的にまたは完全に緻密化ステップと組み合わせられてもよい）。
要素の最終機械加工。
任意で、積層造形(AM)を使用する製造された型は他の部分へ取り付られてもよい。いくつかの実施形態において、微粒子材料で充填された型は一つ以上の部分を備える。
一実施形態において、積層造形を使用して製造された型は型の一部である（部分型）。いくつかの実施形態において、型の部分は、微粒子材料で充填される型を製造するための他の部分との一揃いであり、このことは型を製造するときに少なくとも型の部分は積層造形(AM)を用いて製造される。従って、いくつかの実施形態においてステップ1は以下のように解釈され得、つまり、型の製造であり、少なくとも型の部分は積層造形(AM)を使用して製造される。一実施形態において積層造形技術はモデルまたはモデルの部分を製造するために使用される。このモデルまたはモデルの部分は微粒子材料で充填される型の製造に使用されてもよい。
一実施形態において、型は得られる要素の外部特徴のネガティブを有する一体成形型(monolithic mold)である。一実施形態において、型は得られる要素の内部特徴のネガティブを有する一体成形型(monolithic mold)である。一実施形態において、型は得られる要素の内部および外部特徴のネガティブを有する一体成形型(monolithic mold)である。一実施形態において、得られた要素はコア、空洞、冷却路、加熱路、または任意の他の内部回路または形状などの内部特徴を含む複雑な形状を備える。型について前述したことは、いくつかの実施形態において型の部分、モデル、もしくはモデルの部分または容器へ応用可能である。
後に本文書おいて開示される任意の積層造形(AM)プロセスに対する任意の実施形態は、型もしくは型の部分、モデルもしくはモデルの部分または容器を製造するためにこの方法内で使用されてよく、それらが非互換性でない限り、制約なしでこの方法の任意の実施形態と組み合わされてよい。
この成形プロセスは発明者の知る限りでは新しいものである。
一実施形態において、少なくとも一つの金属相を備える微粒子材料は主に金属性であり、一実施形態において金属相は金属であり、一実施形態において合金であり、一実施形態において鋼鉄であり、一実施形態において工具鋼である。異なる実施形態において、微粒子材料はさらに少なくとも一つの金属間化合物、セラミック、硬い粒子、強化粒子、およびさらに炭化物を備える。一実施形態において微粒子材料は粉末状である。型または容器を充填するために微粒子状でこの方法内で使用されうるいくつかの有益な材料が存在し、発明者は方法が工具鋼（本文書においてマルエイジング鋼もまた工具鋼と見なされる）および高速度鋼と機能することを発見した。異なる実施形態において、発明者は微粒子状の材料が重量で%Cr<2.9%および重量で%Moeq>0.8%の含有量を特徴とする鋼鉄、重量で%Cr<1.9%および重量で%Moeq>1.6%を特徴とする鋼鉄、重量で%Cr<1.9%および重量で%Moeq>2.6%を特徴とする鋼鉄、重量で%Cr<0.9%および重量で%Moeq>2.1%を特徴とする鋼鉄、およびさらに重量で%Cr<0.3%および重量で%Moeq>3.1%を特徴とする鋼鉄を備え、%Moeq=%Mo+1/2%Wである場合、方法は特に良好に機能することを発見した。発明者はまた、方法が、大部分の硬質金属（Ni、Coのどちらかまたはそれぞれの合金における炭化タングステン）および体積の大きい耐摩耗性粒子を有する大部分の金属マトリックス複合材料（炭化物、窒化物、ホウ化物、酸化物またはその混合）と機能することを発見した。本段落で述べたことは、明らかに、本文書の最後までの以下の段落における全ての他の態様および実施形態にもまた適用される。同様に、本文書において言及することにより組み込まれているPCT/EP2016/076895およびPCT/EP2017/050039に記載されている材料は、この態様のために特に示されている。実際に、PCT/EP2016/076895およびPCT/EP2017/050039に記載されている材料は、本文書で開示された全ての態様のために示されている。温間等方圧加圧(WIP)またはさらに熱間等方加圧(HIP)の範囲内でのステップをもたらす本文書に記載された任意の方法に対するPCT/EP2016/076895において記載された材料の使用は極めて特別に示され、というのも液体トラフ加圧の加熱はこれらの材料のいくつかに対して十分となることもあり、実際、温間等方圧加圧(WIP)／冷間等方圧加圧(CIP)である必要すらないが、本文書の任意の箇所に記載された値を有する圧力および温度をもたらす任意のプロセスである。また、この態様に対してステンレス鋼が特に示される。析出硬化ステンレス鋼は特に良好に示されるが、積層造形(AM)に関連する製造プロセスの大部分と反対にマルテンサイト・ステンレス鋼でもある。実際、積層造形(AM)プロセスの大部分は、高い%Cを含む材料を有する大型の部品の製造に関してかなり制限される。この場合、大型の工具などの大型の要素は、高い%Cを備える工具鋼を有する本文書で開示された方法を使用して製造されてもよい。異なる実施形態において、重量で0.22%を超える%C、0.28を超える%C、0.32を超える%C、0.38を超える%C、0.42を超える%C、0.82を超える%C、1.02を超える%C、およびさらに2.02を超える%Cである。その一方で発明者は、応用によってはいくつかの材料は、確保するために微粒子材料および製造された要素の機械的特性の最適バランスを選択する場合に避けられるべきであることを発見した。いくつかの実施形態においてステンレス鋼、別の実施形態において鉄、およびさらにいくつかの他の実施形態において炭化タングステンは避けられる。
発明者は、使用される工具鋼が室温(23℃)で8.2mm2/sを超える、9.2mm2/sを超える、10.2mm2/sを超える、11.2mm2/sを超える、12.2mm2/sを超える、13.2mm2/sを超える、およびさらに14.2mm2/sを超える熱拡散率を有する場合、異なる実施形態において方法は機能することを発見した。検査条件は本文書の最後の部分で開示する。
本文書では、粉末について述べる場合、D3は粒子サイズの累積分布でのより小さい粒子からなるサンプルの体積の3%の粒子サイズをさし、D5は粒子サイズの累積分布でのより小さい粒子からなるサンプルの体積の5%の粒子サイズをさし、D10は粒子サイズの累積分布でのより小さい粒子からなるサンプルの体積の10%の粒子サイズをさし、D50は粒子サイズの累積分布でのより小さい粒子からなるサンプルの体積の50%の粒子サイズをさし、D85は粒子サイズの累積分布でのより小さい粒子からなるサンプルの体積の85%の粒子サイズをさし、D90は粒子サイズの累積分布でのより小さい粒子からなるサンプルの体積の90%の粒子サイズをさし、D95は粒子サイズの累積分布でのより小さい粒子からなるサンプルの体積の95%の粒子サイズをさし、D97は粒子サイズの累積分布でのより小さい粒子からなるサンプルの体積の97%の粒子サイズをさし、D98は粒子サイズの累積分布でのより小さい粒子からなるサンプルの体積の98%の粒子サイズをさす。値D3、D5、D10、D50、D95、D97、およびD98はISO13320‐2009に従いレーザー回折によって得られる。代替実施形態において上で開示されたパーセントは質量によるものであり、D3m、D5m、D10m、D50m、D85m、D95m、D97m、およびD98mと記される。一実施形態において微粒子材料は金属粉末を備える。金属粉末の粒子サイズは、他の表明がない場合D50をさす。異なる実施形態に対して、微粉が使用されてよく、異なる実施形態において78マイクロメートル以下、48マイクロメートル以下、28マイクロメートル以下、18マイクロメートル以下、およびさらに8マイクロメートル以下のD50を有する。いくつかの他の応用に対して、やや粗い粉末が許容可能であり、異なる実施形態において1900マイクロメートル以下、800マイクロメートル以下、780マイクロメートル以下、380マイクロメートル以下、210マイクロメートル以下、200マイクロメートル以下、190マイクロメートル以下、180マイクロメートル以下、120マイクロメートル以下、90マイクロメートル以下、およびさらに45マイクロメートル以下のD50を有する。いくつかの応用において微粉はさらに不利であり、異なる実施形態において2マイクロメートル以上、6マイクロメートル以上、8マイクロメートル以上、12マイクロメートル以上、22マイクロメートル以上、42マイクロメートル以上、72マイクロメートル以上、122マイクロメートル以上、222マイクロメートル以上、312マイクロメートル以上のD50を有する粉末が望まれる。異なる実施形態において、本段落で述べたことが適用されるが、D50はD90、D98、D95、D97、D10、D5およびさらにD3に取って代わられるべきである。驚くべきことに、いくつかのダイスおよび大型の要素に対して、大きな粒子サイズの使用が耐摩耗性および破壊靱性などのいくつかの関連する特性を増加させることが発見されている。さらに一層驚くべきことに、いくつかの場合では小さい粒子と大きい粒子の混合を有することは有益であり、共に用いられる粒子全ての全体のD98が十分に大きいことを確認することで十分である。異なる実施形態において、十分に大きいとは210マイクロメートル以上、310マイクロメートル以上、410マイクロメートル以上、510マイクロメートル以上、610マイクロメートル以上、810マイクロメートル以上、1010マイクロメートル以上をさす。異なる実施形態において、D98に対して述べられたことはD95へ、D90へ、D85へ、およびさらにD50へ適用されるべきである。一つ以上の粉末を混合して粉末混合を作るとき、いくつかの実施形態において粒子サイズは粉末混合の粒子サイズをさす（粉末混合は、米国材料試験協会B243に従い、異なる化学成分、粒子サイズ分布、粒子の成形またはこれらの特性の組み合わせの二つ以上の粉末の混合によって作られた粉末をさす）。一実施形態において、D3、D5、D10、D50、D90、D95、D97、およびD98への任意の上記の参照は粉末混合のサイズへ適用することができる。代替実施形態において上で開示されたD3、D5、D10、D50、D90、D95およびD97の値はそれぞれD3m、D5m、D10m、D50m、D90、D95m、およびD97mによって置き換えられることができる。
一実施形態においては、二つ以上のモードを有する混合が好ましく、一実施形態においては三つ以上のモードを有する混合が好ましく、一実施形態においては四つ以上のモードを有する混合が好ましい。本文書において他の指示がない限り、モードは最大頻度で起こるサイズ値をさす。粉末混合においてモードは、各々の独自のモードを有する粉末の混合によって作られる均一のテストサンプルの中で最大頻度で起こるサイズ値と定義される。二つのモードの混合の場合、最も粗い分率は体積分率（非有機的な部分のみを考慮し、明らかに、粉末混合で型が充填されるときに有機的な部分は存在しない場合があるため体積分率は材料の全体をさす）を有し、異なる実施形態において体積で60%と85%の間、65%と78%の間、70%と75%の間、およびさらに71.5%と73%の間である。一実施形態において、最も粗い分率は最大限のD90を有する粉末分率をさし、一実施形態においては最も高いD90/D50比率を有する粉末分率をさす。三つのモードの混合の場合、最も粗い分率は体積分率（非有機的な部分のみを考慮する）を有し、異なる実施形態において体積で50%と80%の間、55%と72%の間、60%と68%の間、およびさらに63.5%と66%の間である。一実施形態において、最も粗い分率は最大限のD90を有する粉末分率をさし、一代替実施形態においては最も高いD90/D50比率を有する粉末をさし、最も微細な分率は異なる実施形態において2%と25%の間、5%と20%の間、7%と15%の間、およびさらに10%と12%の間の体積分率（非有機的な部分のみを考慮して）を有する。一実施形態において、最も微細な分率は最小限のD50を有する粉末分率をさし、一代替実施形態においては最も低いD50/D10比率を有する粉末分率をさす。四つのモードの混合の場合、最も粗い分率は異なる実施形態において体積で45%と75%の間、50%と70%の間、60%と68%の間、およびさらに58.5%と63%の間の体積分率（非有機的な部分のみを考慮して）を有する。一実施形態において、最も粗い分率は最大限のD90を有する粉末分率をさし、一実施形態においては最も高いD90/D50比率を有する粉末分率をさし、二番目に微細な分率は異なる実施形態において2%と25%の間、5%と20%の間、6%と14%の間、およびさらに9%と11%の間の体積分率（非有機的な部分のみを考慮する）を有する。一実施形態において二番目に微細な分率は二番目に小さいD50を有する粉末分率をさし、一代替実施形態においては二番目に低いD50/D10比率を有する粉末分率をさし、最も微細な分率は異なる実施形態において体積で12%と0.5%の間、9%と3%の間、7%と5%の間、およびさらに6.5%と5.5%の間の体積分率（非有機的な部分のみを考慮して）を有する。一実施形態において、最も微細な分率は最小限のD50を有する粉末分率をさし、一代替実施形態においては最も低いD50/D10比率を有する粉末をさす。異なる実施形態において、発明者は、分率のD10および直近のより小さい分率のD90の間、分率のD5および直近のより小さい分率のD95の間、分率のD3および直近のより小さい分率のD97の間にてある程度の関係は配慮されるべきであることを発見した。異なる実施形態において、関係は7.1倍以上、8.1倍以上、9.1倍以上、およびさらに10.6倍以上でなければならない。各々の分率の分布の狭さに関して言えば、発明者はパラメータND=(D90‐D10)/D50の制御を使用するのが良い制御方法であることを発見した。異なる実施形態においてNDは0.8より小さく、0.58より小さく、0.48より小さく、0.18より小さく、0.08より小さく、およびさらに0.038より小さくあるべきである。一実施形態において、NDの定義内でD90はD97によって置き換えられ、D10はD3によって置き換えられる。非常に驚くべき観察結果は、最も小さいサイズを有する分率が狭い通常の分布ではなく通常の分布のカットテール(cut tail)であるために目的のD50を中心とせず、望ましいD50よりもちょうど小さい場合に、達成可能な相対密度が高くなるということである（例として、分率1:600+/‐25マイクロメートルおよび分率2:<45マイクロメートルの混合は、分率1:600+/‐25マイクロメートルおよび分率2:45+/‐5マイクロメートルの混合よりも高い相対密度に到達することができる）。従って、このような場合において、NDの制御が最も微細な分率以外の全ての分率に対して実行され、D97の基準が適用されるがNDの基準は適用されず、むしろNDS=(D97‐D50)/(D50‐D3)が適用される。異なる実施形態において、NDSは0.9より小さく、0.8より小さく、0.68より小さく、0.49より小さくあるべきである。ここで説明されたことは、高い相対密度が有利となる本文書における微粒子状の粉末または材料の全ての混合へ拡大される。驚くべきことに、いくつかの材料に対して、最も微細な分率が非常に微細な粒子を有する場合、充填物の密度は急に減少する。従って、いくつかの応用に対して、最も微細な分率は最も微細な粒子サイズを制限するべきである。異なる実施形態において、最も微細な分率のD5は0.6マイクロメートルを超える、1.2マイクロメートルを超える、3.2マイクロメートルを超える、5.3マイクロメートルを超える、8.1マイクロメートルを超える、11マイクロメートルを超える、16マイクロメートルを超える、21マイクロメートルを超えるべきである。異なる実施形態において、上の文のD5はD10およびさらにD3に取って代わられるべきである。一つ以上の粉末を混合して粉末混合を作るとき、いくつかの実施形態において粉末混合の粒子サイズに対して参照が作られる。一実施形態において、ND、NDS、D3、D5、D10、D50、D95、またはD97への任意の上記の参照は粉末混合のサイズへさらに適用することができる。一実施形態において、最も微細な分率は最小限のD50を有する粉末分率をさす。一代替実施形態において、最も微細な分率は最も低いD50/D10比率を有する粉末分率をさす。代替実施形態において上で開示されたD3、D5、D10、D50、D95およびD97の値はそれぞれD3m、D5m、D10m、D50m、D95m、およびD97mによって置き換えられることができる。
一実施形態において微粒子材料は異なる粒子サイズを有する金属粉末の混合を備える。一実施形態において、発明者は、金属粉末の混合を使用する場合、微細な分率において異なる組成を有することの有益な効果を驚くべきことに発見した。一実施形態において微細な分率は純元素を備える。異なる実施形態において純元素は鉄、チタン、およびさらにマグネシウム、その他である。異なる実施形態において異なる純元素の組み合わせが使用されてよい。異なる実施形態において、微細な分率（最小限のD50を有する粉末分率）は、低合金Fe基合金、低合金Ti基合金、およびさらに低合金Mg基合金その他を備える。いくつかの応用において微細な分率（最小限のD50を有する粉末分率）は、異なる実施形態において粗い分率（最も高いD50を有する粉末分率）の機械的強度(UTS)よりも少なくとも11%低い、少なくとも16%低い、少なくとも21%低い、41%低い、およびさらに少なくとも82%低い機械的強度(UTS)を有し、各粉末分率の機械的強度(UTS)は、粉末の分率の融解温度の0.80倍である温度で200MPaの圧力で4時間アルゴン(Ar)雰囲気内で熱間等方加圧(HIP)によって本体を得るために粉末分率が使用される方法によって計測され、そのような本体の機械的強度(UTS)は米国材料試験協会E8/E8M‐16aに従い室温(23℃)で計測される。一代替実施形態において、粉末の各分率の機械的強度(UTS)は、粉末のそのような分率が本体を得るために完全密度まで焼結される方法によって計測され、そのような本体の機械的強度(UTS)は米国材料試験協会E8/E8M‐16aに従い室温(23℃)で計測される。一代替実施形態において粉末の各分率の機械的強度(UTS)は、米国材料試験協会E21‐09に従い高温(300℃)で本体中で計測される。一代替実施形態において、微細な分率は最も低いD50/D10比率を有する粉末分率をさす。一代替実施形態において、粗い分率は最も高いD50/D10比率を有する粉末分率をさす。代替実施形態において上で開示されたD50およびD10の値はそれぞれD50mおよびD10mによって置き換えられることができる。
一実施形態において、発明者は、分率のD10および直近のより小さい分率のD90の間、一実施形態において分率のD5および直近のより小さい分率のD95の間、一実施形態において分率のD3および直近のより小さい分率のD97の間にてある程度の関係は配慮されるべきであることを発見した。異なる実施形態において、ある程度の関係は7.1倍以上、8.1倍以上、9.1倍以上、およびさらに10.6倍以上である。各々の分率の分布の狭さに関して言えば、発明者はパラメータND=(D90‐D10)/D50の制御を使用するのが良い制御方法であることを発見した。異なる実施形態においてNDは0.8より小さく、0.58より小さく、0.48より小さく、0.18より小さく、0.08より小さく、0.038より小さくあるべきである。一実施形態において、NDの定義内でD90はD97によって置き換えられ、D10はD3によって置き換えられる。非常に驚くべき観察結果は、最も小さいサイズを有する分率が狭い通常の分布ではなく通常の分布のカットテール(cut tail)であるために目的のD50を中心とせず、望ましいD50よりもちょうど小さい場合に、達成可能な相対密度が高くなるということである（例として、分率1:600+/‐25マイクロメートルおよび分率2:<45マイクロメートルの混合は、分率1:600+/‐25マイクロメートルおよび分率2:45+/‐5マイクロメートルの混合よりも高い相対密度に到達することができる）。従って、このような場合において、NDの制御が最も微細な分率以外の全ての分率に対して実行され、D97の基準が適用されるがNDの基準は適用されず、むしろNDS=(D97‐D50)/(D50‐D3)が適用される。異なる実施形態において、NDSは0.9より小さく、0.8より小さく、0.68より小さく、0.49より小さくあるべきである。ここで説明されたことは、高い相対密度が有利となる本文書における微粒子状の粉末または材料の全ての混合へ拡大される。驚くべきことに、いくつかの材料に対して、最も微細な分率が非常に微細な粒子を有する場合、充填物の密度は急に減少する。従っていくつかの応用に対して、最も微細な分率は最も微細な粒子サイズを制限するべきである。異なる実施形態において、最も微細な分率のD5は0.6マイクロメートルを超える、1.2マイクロメートルを超える、3.2マイクロメートルを超える、5.3マイクロメートルを超える、8.1マイクロメートルを超える、11マイクロメートルを超える、16マイクロメートルを超える、およびさらに21マイクロメートルを超えるべきである。一実施形態において、上の文のD5はD10に取って代わられるべきであり、一実施形態においてはD3に取って代わられるべきである。一つ以上の粉末を混合して粉末混合を作るとき、いくつかの実施形態において粉末混合の粒子サイズに対して参照が作られる。一実施形態において、ND、NDS、D3、D5、D50、D95、またはD97への任意の上記の参照は粉末混合のサイズへさらに適用することができる。代替実施形態において上で開示されたD3、D5、D10、D50、D95およびD97の値はそれぞれD3m、D5m、D10m、D50m、D95m、およびD97mによって置き換えられることができる。
いくつかの応用において、粉末はきわめて球状で、粒子サイズ分布はきわめて狭くあるべきである。粉末の真球度は、粒子として同じ体積を有する球体の表面積と粒子の表面積の間の比率として定義される無次元パラメータである。真球度は動画像解析により特定されてもよい。異なる実施形態において、粉末の真球度は0.53より大きい、0.76より大きい、0.86より大きい、およびさらに0.92より大きいことが好ましい。金属微粒子の高い圧縮が望まれる場合、高い真球度の金属粉末がしばしば望ましい。異なる実施形態において、0.92より大きい、0.94より大きい、0.98より大きい、およびさらに1である。一実施形態において、金属粉末は球状である。一実施形態において、粒子サイズ(D3、D5、D10、D50、D85、D90、D95、D97、D98、NDまたはNDSの値)のいずれかを有する球状の粉末が上で開示されている。
真球度について言及すると、いくつかの応用に対して、最も球状の粒子の平均真球度に関して粉末の大多数だけに対して評価されることができる。異なる実施形態において、平均を計算するために、粉末の体積の60%以上、78%以上、83%以上、およびさらに96%以上が考慮されるべきである。いくつかの応用に対して、易焼結性を妨げることやその他により過度の真球度は不利であり、異なる実施形態において0.94未満、0.88%未満、0.68%未満およびさらに0.48未満。一実施形態において、金属粉末は不揃いである。一実施形態において、粉末は上で開示された粒子サイズ(D3、D5、D10、D50、D85、D90、D95、D97、D98、NDまたはNDSの値)のいずれかを有する不揃いな粉末である。一実施形態において、一つ以上の粉末を混合して粉末混合を作るとき、粉末混合の粒子サイズに対して参照が作られる。
いくつかの実施形態において、粒子サイズと同じくらい重要でも、制御されるべきは粉末の冷却速度であるべきだということが発見されている。異なる実施形態において、製造中の粉末の冷却速度は11K/s以上、110K/s以上、1100K/s以上、11000K/s以上、110000K/s以上、およびさらに1100000K/s以上に設定されるべきである。
いくつかの実施形態において、特に要素の製造に使用される微粒子状の材料の特質により、および特にこの材料が粉末状で積層造形(AM)された型または任意の他の種類の型、または容器へ充填される場合、この材料が露出される雰囲気の特質は大いに関連性があることがある。いくつかの実施形態において、圧密されるまで材料が酸素へ全く露出されないことが重要である。いくつかの実施形態において、冷間等方圧加圧(CIP)ステップが完結するまで材料が酸素へ全く露出されないことが重要である。いくつかの実施形態において、積層造形(AM)型、容器、または非常に柔らかい型の中で密封したら材料が酸素へ露出されないことが重要である。一実施形態において、積層造形(AM)型、容器、または非常に柔らかい型の中で密封したら材料が窒素雰囲気下にあることが重要である。異なる実施形態において、バリゴン(varigon)雰囲気、アルゴン雰囲気、水素を有する窒素雰囲気、およびさらに材料雰囲気に対する還元性。一実施形態において、積層造形(AM)型または容器の中で密封したら、一般的なやり方または特に材料のタイプのために、材料が本文書に記載された雰囲気の一つの下にあることが重要である。いくつかの実施形態において、熱間等方加圧(HIP)、焼結、または他の圧密プロセス（緻密化）の間に材料が酸素へ露出されないことが重要である。一実施形態において、熱間等方加圧(HIP)、焼結、または他の圧密プロセス（緻密化）の間に材料が窒素雰囲気下にあることが重要であり、一実施形態においてバリゴン(varigon)雰囲気下、一実施形態においてアルゴン雰囲気下、一実施形態において水素を有する窒素雰囲気下、一実施形態において材料雰囲気に対する還元性下にある。いくつかの実施形態において、熱間等方加圧(HIP)、焼結、または他の圧密プロセス（緻密化）の間に一般的なやり方または特に材料のタイプのために、材料が本文書に記載された雰囲気の一つの下にあることが重要である。
いくつかの実施形態において、型は微粒子状の材料で部分的に充填され、上で開示されたように金属相を少なくとも一つ備える。加えて、いくつかの実施形態において、少なくとも一つの金属相、金属、合金、金属要素を備える本文書を通して開示された任意の材料は、型を充填するために使用されてよく、それらが非互換性でない限り、制約なしで任意の他の実施形態と組み合わせることができる。型について前述したことは、いくつかの実施形態において容器へ応用可能である。
いくつかの実施形態において、適切な粒子サイズ分布とともに振動を使用して微粒子状の材料の高充填密度を得る。他の実施形態において、適切な粒子分布を増進し微粒子状の材料の充填を改良する任意の他の方法は、方法の範囲内において組み合わせに適している。一実施形態において少なくとも部分的に充填された型は振動される。
発明者は本態様の異なる実施形態で有益な観察を行った。多くの形状、特に入り組んだ内部特徴を有する形状は、本態様の異なる方法を使用して適切に作りにくいが、驚くべきことにそのいくつかは型への粉末充填が十分に高ければ可能となる。異なる実施形態において、型の充填は62%以上、67%以上、72%以上、76%以上、82%以上、86%以上、およびさらに92%以上の相対密度を有するべきである。相対密度はパーセントで表されたタップ密度と容積密度の比率として定義され（相対密度=[タップ密度/理論密度]*100）、タップ密度は米国材料試験協会B527‐15に従って計測され、理論密度は米国材料試験協会B962‐08に従って計測される。
一実施形態において、材料の非有機的な部分の充填物に備えられた粉末混合は、52%以上、62%以上、67%以上、72%以上、76%以上、82%以上、86%以上、およびさらに92%以上の見掛け比重を有するべきである。見掛け比重はパーセントで表された見掛け密度と容積密度の比率として定義され（見掛け比重=[見掛け密度/理論密度]*100）、見掛け密度（20℃および1気圧で）は米国材料試験協会B329－06に従って計測され、理論密度（20℃および1気圧で）は米国材料試験協会B962‐08に従って計測される。
振動（任意の周波数および振幅で）、テーピング、または内部パンチング、相対密度を増加させるための全ての手段が歓迎される。樹脂または非有機的な部分を有する高い充填の有機的材料に関連する本文書の他の箇所に記載された高密度充填のための一般的な規則はここでも適用される（高い充填がこの場合のように予期されるまたは予期されない有益な効果を有することが発見される本文書の全ての態様へこれらが適用されることから明らかなように）。いくつかの実施形態において、問題となるのは体積によるパーセントである（粉末で充填される型の内部体積に関して金属粉末の体積によるパーセント）。異なる実施形態において、型の金属粉末充填は体積で52%以上、62%以上、67%以上、72%以上、76%以上、82%以上、86%以上、およびさらに92%以上の充填を有するべきである。型について前述したことは、いくつかの実施形態において型の部分、非常に柔らかい型（非常に柔らかい材料で製造された型）、モデル、またはモデルの部分または容器へ応用可能である。
本文書において、冷間等方圧加圧(CIP)ステップがドライバッグ(dry bag)、ウェットバッグ(wet bag)、温間等方圧加圧(WIP)、または任意の他の類似する方法（液体熱間等方加圧（LHIP）および圧力を適用するシステム、温度を適用するシステム、圧力をかける流体、または何らかのやり方で異なる他の任意の詳細の場合に提供される多くの他の名前）かどうかは、実際の応用、主として使用される微粒子材料の特質、形状および利用可能性その他による。いくつかの実施形態において、ドライバッグ(dry bag)が好ましい。いくつかの実施形態において、ウェットバッグ(wet bag)が好ましい。いくつかの実施形態において、冷間等方圧加圧(CIP)の代わりに、異なる実施形態において62℃以上、82℃以上、160℃以上、220℃以上、およびさらに450℃以上の温度での温間等方圧加圧(WIP)が好ましい。
この文書の全体において、従ってこの態様も例外とはならずに、圧力適用に関する異なる戦略は異なる実施形態に対する冷間等方圧加圧(CIP)に対して使用されてもよい。同様のことが温間等方圧加圧(WIP)の場合の温度および圧力の適用に対しても述べることができる。二つの戦略は特に意外である。一つは温間等方圧加圧(WIP)プロセスにおける長時間の温度の適用に関してであり、もう一方は圧力の維持または圧力サイクル（一定または不定）を有することに関してである。文献に記載された温間等方圧加圧(WIP)プロセスは常に数分であり、異なる実施形態でこの点において発明者は25分以上の時間が用いられる場合にかなり良好な機械的特性が提供されることを発見した。異なる実施形態において、温間等方圧加圧(WIP)で用いられる時間は35分以上、48分以上、65分以上、105分以上、130分以上、250分以上、およびさらに520分以上である。これらの時間は本文書中の他の箇所に表されたものへ補完するものである。異なる実施形態において、冷間等方圧加圧(CIP)サイクルの間の最大圧力は、110MPa以上、210MPa以上、310MPa以上、410MPa以上、510MPa以上、710MPa以上、810MPa以上、およびさらに1010MPa以上である（本文書において前に開示したように、冷間等方圧加圧(CIP)は温間等方圧加圧(WIP)および任意の他の類似のシステムを本文書の全体において含み、従ってここでも明らかである）。いくつかの他の組の実施形態において、全体のプロセス時間はやや短いが、特に最大圧力での時間は非常に短い。異なる実施形態において、4分未満、55秒未満、35秒未満、4秒未満、およびさらに0.9秒未満である。一実施形態において、冷間等方圧加圧(CIP)／温間等方圧加圧(WIP)容器における適用された圧力の時間発展は制御される。一実施形態において、冷間等方圧加圧(CIP)／温間等方圧加圧(WIP)容器における適用された圧力の時間発展は加圧段階の間制御される。
要素を等方圧加圧方法へさらした後、いくつかの実施形態において熱的脱バインダを使用して型は除去される。いくつかの実施形態において、熱プロセスを使用して型は除去される。発明者は、いくつかの実施形態において、熱プロセスを使用して型の少なくとも部分が除去される場合、得られた要素の寸法公差は、他の熱によらない方法を使用して得た要素またはさらに要素が任意の他の方法で除去される場合およびさらに熱プロセスを使用して型の少なくとも部分を除去する場合と比べて減少し、いくつかの応用において要素の損傷は回避されることを驚くべきことに発見した。いくつかの実施形態において型は160℃および710℃の間の熱プロセスを使用して少なくとも部分的に除去される。異なる実施形態において、型は、160℃を超える、210℃を超える、260℃を超える、285℃を超える、310℃を超える、410℃を超える、510℃を超える、610℃を超える、およびさらに710℃を超える温度での熱プロセスを使用して少なくとも部分的に除去される。いくつかの実施形態において、発明者は、型の少なくとも部分的な除去に対してより関連性があるのは温度の選択であることを発見し、異なる実施形態において790℃未満、690℃未満、590℃未満、490℃未満、390℃未満、290℃未満、およびさらに190℃未満である。いくつかの実施形態において、型は全て除去される。型について前述したことは、いくつかの実施形態において容器へ応用可能である。そうであっても、型が化学的脱バインダを使用して少なくとも部分的に除去される他の実施形態が存在する。一実施形態において、脱バインダは非熱プロセスである。一実施形態において、脱バインダは触媒脱バインダ(catalytic debinding)である。異なる実施形態において、脱バインダはウィッキング、乾燥、超臨界抽出、有機溶媒抽出による実施形態、水性溶媒抽出、凍結乾燥法その他によって行われる。一実施形態において型は上で開示された任意の方法を使用して全て除去される。型について前述したことは、いくつかの実施形態において容器へ応用可能である。
型の少なくとも部分的な除去の後、得られた要素は緻密化プロセスへさらされる。いくつかの実施形態において緻密化プロセスは焼結である。他の実施形態において、緻密化プロセスは熱間等方加圧(HIP)であり、他の実施形態において緻密化プロセスは十分に高い温度を伴うプロセスである。型について前述したことは、いくつかの実施形態において型、非常に柔らかい型（非常に柔らかい材料で製造された型）、モデル、またはモデルの部分または容器へ応用可能である。
いくつかの実施形態において、緻密化ステップのための十分に高い温度は、0.52*Tmより高い温度をさし、Tmは型の充填に使用される最も低い融点を有する微粒子材料の融解温度である。異なる実施形態において、緻密化ステップのための十分に高い温度は、0.62*Tmより高い温度をさし、Tmは0.72*Tmより高く0.82*Tmより高い最低の融点を有する微粒子材料の融解温度である。異なる実施形態において、緻密化ステップのための十分に高い温度は、0.52*Tmより高い温度をさし、Tmは62*Tmより高い、72*Tmより高い、およびさらに0.82*Tmより高い最高の体積分率を有する微粒子材料の融解温度である。異なる実施形態において、緻密化ステップのための十分に高い温度は、0.52*Tmより高い温度をさし、Tmは0.62*Tmより高い、0.72*Tmより高い、0.82*Tmより高い最高の重量分率を有する微粒子材料の融解温度である。緻密化ステップのための十分に高い温度は、異なる実施形態において980℃より高い、1055℃より高い、1120℃より高い、1160℃より高い、およびさらに1210℃より高い温度をさす。検査条件は本文書の最後の部分で見ることができる。
いくつかの実施形態において、熱処理は部分的にまたは完全に緻密化ステップと組み合わせられてもよい。いくつかの実施形態において、型の少なくとも部分的な除去は緻密化ステップの間に行われる。
方法は記載され、以下のものは、型、型の部分、モデルまたはモデルの部分、または容器が有機的な部分の関連する分率を備える積層造形プロセスを有する型または型の部分、モデルまたはモデルの部分、または容器の製造を備え、この型、型の部分または容器は金属または金属合金を備えるいくつかの微粒子材料で充填され、充填されたシステムが高い圧力へさらされる場合（冷間等方圧加圧(CIP)または温間等方圧加圧(WIP)プロセスのように）、特に充填の微粒子材料が高い係数および高い降伏力を有する金属を備える場合、実現不可能と考えられていた。このことは、出来上がった部品がいくつかの入り組んだ形状を有する場合なおさらあてはまることであり、内部特徴（空洞、冷却／加熱または流体誘導回路その他）を含む場合はなおさらそうである。コアまたは他の内部特徴または空洞の材料のために、高い降伏力（従って押し出しに対する耐性）が必要と考えられていた。要素の製造のために積層造形を使おうとする場合でも、明らかに、金属のような材料の押し出しに対する高い耐性を伴う方法は考慮されている（US20160279708A1の場合のように）。また、異なる要素に対して必須条件は異なり、高い降伏力の粉末を有する大型の断面要素に対し機能することは特に困難で驚くべきことである。本文書の異なる段落において、この態様が機能するためにカギとなる態様が提供される。一実施形態において、平面を有する全てのセクションから、方法は大型の要素の製造を可能にする。一実施形態において、大型の要素は大型の断面を有する要素である。異なる実施形態において、大型の断面要素は、要素の中の最も大きい断面が（交差する点の最大の領域を提供する断面）120mm以上、220mm以上、420mm以上、520mm以上、720mm以上、820mm以上、1020mm以上、1220mm以上、2220mm以上、およびさらに5220mm以上の等価直径（選択された断面と同じ領域の円の直径）を有する部品である。一実施形態において大型の要素は大型の断面を有する要素である。
いくつかの応用において、高い係数は異なる実施形態において132GPa以上、112GPa以上、162GPa以上、182GPa以上、232GPa以上およびさらに332GPa以上の弾性係数をさし、粉末の弾性係数は、そのような粉末が粉末の融解温度の0.80倍である温度で200MPaの圧力で4時間アルゴン(Ar)雰囲気内で熱間等方加圧(HIP)にさらされて本体を得る方法によって得られ、弾性係数は室温(23℃)で米国材料試験協会E8/E8M－16aに従い本体の中で計測される。一代替実施形態において本体は完全密度まで粉末を焼結することで得られる。一代替実施形態において、上で開示された弾性係数の値は米国材料試験協会E21‐09に従い高温(300℃)で本体中で計測された値である。一代替実施形態において、高い係数は0.2%永久変形耐力をさす。高い降伏力は異なる実施形態において320MPa以上、620MPa以上、830MPa以上、1020MPa以上、1420MPa以上、1620MPa以上、1820MPa以上、およびさらに2020MPa以上をさし、粉末の降伏力はそのような粉末が粉末の融解温度の0.80倍である温度で200MPaの圧力で4時間アルゴン(Ar)雰囲気内で熱間等方加圧(HIP)にさらされて本体を得る方法によって得られ、降伏力は室温(23℃)で米国材料試験協会E8/E8M－16aに従い本体の中で計測される。一代替実施形態において本体は完全密度まで粉末を焼結することで得られる。一代替実施形態において、上で開示された降伏力の値は米国材料試験協会E21‐09に従い高温(300℃)で本体中で計測された降伏力の値である。一実施形態において、降伏力は機械的強度(UTS)に置き換えられるべきであり、というのも高い機械的強度(UTS)を有する材料について述べられた方法で特定の形状を得られる可能性は驚くほどだからである。異なる実施形態において、高い機械的強度(UTS)は320MPa以上、520MPa以上、820MPa以上、1220MPa以上、1620MPa以上、1820MPa以上、およびさらに2120MPa以上をさし、粉末の機械的強度(UTS)はそのような粉末が粉末の融解温度の0.80倍である温度で200MPaの圧力で4時間アルゴン(Ar)雰囲気内で熱間等方加圧(HIP)にさらされて本体を得る方法によって得られ、機械的強度(UTS)は室温(23℃)で米国材料試験協会E8/E8M－16aに従い本体の中で計測される。一代替実施形態において本体は完全密度まで粉末を焼結することで得られる。一代替実施形態において、上で開示された機械的強度(UTS)の値は米国材料試験協会E21‐09に従い高温(300℃)で本体中で計測された機械的強度の値である。検査条件は本文書の最後の部分で見ることができる。
一実施形態において、型は圧力（適用された力）の下で過度に変形しない材料を備える。異なる実施形態においてこの圧力は11MPa、16MPa、21MPa、26MPa、31MPa、およびさらに41MPaである。これらの圧力の値に対して塑性変形は低くあるべきである。異なる実施形態において、米国材料試験協会D395‐16e1の検査条件に従い49%よりも低く、29%よりも低く、19%よりも低く、14%よりも低く、9%よりも低く、4%よりも低く、2%よりも低く、およびさらに0.9%よりも低い。型について前述したことは、いくつかの実施形態において型の部分、モデル、またはモデルの部分または容器へ応用可能である。
いくつかの応用において、型は圧力の下で過度に変形しない材料を備え、異なる実施形態において材料は、米国材料試験協会D395‐16e1（方法A、タイプ1見本において）に従い室温(23℃)で計測された49%よりも低い、29%よりも低い、19%よりも低い、一実施形態において14%よりも低い、9%よりも低い、4%よりも低い、2%よりも低い、およびさらに0.9%よりも低い圧縮設定A値(compression set A value)(CA)を有する。型について前述したことは、いくつかの実施形態において型の部分、モデル、またはモデルの部分または容器へ応用可能である。
いくつかの応用に対して、きわめて重要なのは型そのものの剛性であり、特にこの型全体の可変性である。力がかかることに応じて材料が変形しにくいことの度合いのことである。このことなどは、型のさまざまな厚さを有する構造を通じて達成可能である。一実施形態において、粉末と接触する形成型の十分な高さの部分は、剛性の変動の狭い範囲内で保たれる。異なる実施形態において、型の十分な高さの部分は、型の体積の30%以上、62%以上、82%以上、およびさらに96%以上を意味する。異なる実施形態において、剛性の変動の狭い範囲は、199%未満、149%未満、99%未満、49%未満、およびさらに9%未満を意味する。型について前述したことは、いくつかの実施形態において型の部分、モデル、またはモデルの部分または容器へ応用可能である。一実施形態において、剛性とは硬さであり、室温(23℃)で型の中で計測される弾性係数の変動を通じて評価される。検査条件は本文書の最後の部分で詳述する。
発明者は、異なる実施形態において型の剛性の変動性を考慮する場合、十分な高さの部分は粉末と接触する型の少なくとも30%、少なくとも40%、少なくとも51%、少なくとも63%、少なくとも72%、少なくとも86%、少なくとも93%をさし、およびさらに型全体をさす。型について前述したことは、いくつかの実施形態において型の部分、モデル、またはモデルの部分または容器へ応用可能である。
型の剛性は有限要素解析によって、材料のタイプ、かけられた荷重および解析されたモデルの抑制によって査定される。一実施形態において、査定により等価ひずみ単位(equivalent strain units)(ESTRN)をパーセントで得ることが可能になる。異なる実施形態において、最高の等価ひずみ単位(equivalent strain units)(ESTRN)(%)および最低の等価ひずみ単位の間の差は201%未満、121%未満、91%未満、52%未満、34%未満、およびさらに24%未満である。
本文書の全体に影響をあたえる一般的なコメントであるが、冷間等方圧加圧(CIP)、温間等方圧加圧(WIP)または類似のプロセスを経て作られる全ての型または容器は空にすることが可能である。方法は記載され、本文書の以下のものは、型が微粒子材料または粉末で少なくとも部分的に充填される積層造形プロセスを有する型または型の部分または容器の製造を備え、いくつかの応用に対して冷間等方圧加圧(CIP)または温間等方圧加圧(WIP)サイクルの前に型において真空が実行されることが有利であることが発見されており、真空の適用は多孔性の減少と関係しない。むしろ、発明者は驚くべきことに、いくつかの応用において、特に複雑な形状を有する要素において、真空が適用される場合、製造された要素の内部亀裂は劇的に減少することを発見した。さらに驚くべきことに、発明者は内部亀裂減少の効果は大型の形状よりも小型の形状に多く、厚い壁よりも薄い壁に多いことを発見した。異なる実施形態において、真空レベルは400mbar以下、40mbar以下、4mbar以下、0.4mbar以下、0.04mbar以下およびさらに0.0009mbar以下であるべきである。発明者は、いくつかの実施形態において空にすることは不十分であり、適切な真の真空がおこなわれるべきであることを発見した。一実施形態において、エラストマー材料コーティング、袋、または高分子包装は十分に高い真空維持能力を有するはずである。異なる実施形態において、コーティングを通しての真空損失は90mbar/min以下、9mbar/min以下、4mbar/min以下、0.9mbar/min以下、およびさらに0.009mbar/min以下であるべきである。一実施形態において、いくつかの真空サイクルは冷間等方圧加圧(CIP)／温間等方圧加圧(WIP)の最大圧力よりも低い圧力での型の加圧の後に行われるべきである。異なる実施形態において、少なくとも2真空サイクル、少なくとも4真空サイクル、およびさらに少なくとも6真空サイクルが中間に加圧サイクルとともに行われるべきである。異なる実施形態において、中間の加圧サイクルは2.2barsを超える、11barsを超える、110barsを超える、およびさらに600barsを超える圧力を備えるべきである。型について前述したことは、いくつかの実施形態において型の部分または容器へ応用可能である。
本発明のいくつかの実施形態に対して、発明者は、内部亀裂が不注意に表れることがあり、安定した要素が得られるまでの修理または再設計の必要によりプロセスにかなりコストが集中することを発見した。発明者は、問題が、表面に近い内部特徴を有する厚い要素もまた含めて、厚い要素よりも薄い要素に倍加し、要素が厚くても薄い要素と同様に問題のある部分に作用することに気がついた。よって、問題は明らかに充填後の残りの細孔と関連せず、なぜならもしそうであったなら効果は大型の要素により多く表れるであろうゆえに、本来は内部細孔と関連する何かを行う動機付けは存在しなかったからである。冷間等方圧加圧(CIP)設備の機能停止により充填の後に要素へ真空が実施され、プレスされずに充填された10の型の粉末をより良好に保全しようと試みる。全ての10の型のうち、予想通り9つは前の全ての結果（内部亀裂の問題もふくめて）に対し全ての点において何ら改善は見られなかったが、1つは内部亀裂に関して改善を示したと見られる。綿密な検査の後で、このような改善の考え得る20の原因が長い時間をかけた適正試験で研究された。結論は、いくつかの変形、時として単独の変形だが特に組み合わせでの変形が内部亀裂の問題の減少を助けることができ、このことは粉末間の多孔性よりもむしろ型（特に積層造形によって製造されている場合）および粉末の特質に関連するということである。特定された変形は、気密真空、冷間等方圧加圧(CIP)の間の加圧、熱間等方加圧(HIP)の間の温度および粉末の特質に適合された型の剛性の変形である。単独の変形のいずれも内部亀裂への強力な効果をあげないと見られたが、二つ以上の組み合わせは効果をあげたと見られる。用いられる粉末が硬いほど高い真空レベルであるはずである。一実施形態において、粉末の硬度が160Hv10を超える場合、冷間等方圧加圧(CIP)を実行する時点での真空レベル（型を空にする時点での真空レベルではない）はミリバールでなくてはならず、100/Hv10でありHv10はビッカース10gの硬度である。いくつかの応用に対して、非常にきめ細かな特徴を有すれば、真空はさらに高くあるべきである。一実施形態において、冷間等方圧加圧(CIP)の時点でのミリバールでの真空レベルは50/Hv10であるべきである。一実施形態において、冷間等方圧加圧(CIP)の時点でのミリバールでの真空レベルは10/Hv10であるべきである。一実施形態において、冷間等方圧加圧(CIP)の時点でのミリバールでの真空レベルは1/Hv10であるべきである。厚い要素に対しては、他の態様が観測されるならば、真空レベルはあまり高くある必要はない。一実施形態において、冷間等方圧加圧(CIP)の時点でのミリバールでの真空レベルは1000/Hv10であるべきである。いくつかの応用において、発明者は、有益に機能するために高い真空レベルの使用は、型の剛性および同様に十分に高い冷間等方圧加圧(CIP)圧力における小さい変形へ結合されるべきであることを発見した。ビッカース10gの硬度(Hv10)は室温(23℃)でE384‐11に従って計測される。
いくつかの応用に対して、発明者は複雑な形状に対して、高い圧力が用いられると積層によって亀裂が形成される傾向があることを発見した。そのような応用において、型を充填するために細分化された状態から使用される粉末の降伏力を減らすことに役立つことが発見されている。一実施形態において、粉末の降伏力は細分化された状態での粉末の降伏力に関して型への充填の前に55MPa以上減少する。異なる実施形態において、降伏力は105MPa、155MPa、およびさらに255MPa減少する。一実施形態において、細分化された状態および降伏力を減らすために処理へさらされた後の粉末の降伏力は、そのような粉末が本体を得るために完全密度まで焼結される方法によって計測され、得られた本体の降伏力は米国材料試験協会E8/E8M‐16aに従い室温(23℃)で計測される。一実施形態において降伏力は米国材料試験協会E21‐09に従い高温(300℃)で本体中で計測される。一実施形態において、本体はそのような粉末が200MPaの圧力で4時間アルゴン(Ar)雰囲気において粉末の融解温度の0.80倍である温度で熱間等方加圧(HIP)にさらされる方法によって得られる。いくつかの応用において、積層の亀裂効果を減らすことができるのは粉末表面の炭素含有量の減少である。一実施形態において、制御された脱炭処理が粉末へ適用される。一実施形態において炭素含有量は粉末表面において10%減らされる。いくつかの応用において、粉末の他の表面化学修飾は有利である。一実施形態において、粉末は表面的に窒化される。一実施形態において、粉末は表面的にホウ素化(borurized)される。型について前述したことは、いくつかの実施形態において型の部分または容器へ応用可能である。検査条件は本文書の最後の部分で詳述する。
発明者は、不可能と見なされない硬度を有する粉末を使用して良好な機械的特性を有する要素を製造することが可能であることを発見した。異なる実施形態において、微粒子材料は、160Hv10を超える、205Hv10を超える、255Hv10を超える、310Hv10を超える、およびさらに410Hv10を超える室温(23℃)で計測されたビッカース10gの硬度(Hv10)での硬度を有する。このことは内部に複雑な形状を有する要素に対し特に驚くべきことである。ビッカース10gの硬度(Hv10)は室温(23℃)でE384‐11に従って計測される。
全ての文献では、大型の断面要素に対してそのような要素の製造中に4000barsを超える圧力を使用することは推薦されないことを示しているように見受けられる。発明者はそのような大きい断面への高い圧力の使用に対していかなる参照も見出すことはできず、それは、そのような高い圧力へさらされた場合にそのような大きな断面が内部亀裂を被ると考えられているからなどの理由であるが、発明者はこのように手順を進めれば、それらの高い圧力は冷間等方圧加圧(CIP)の間上回ることがあることを発見し、驚くべきことに要素を得るたけでなく疲労特性もまた増進される。異なる実施形態において、大型の断面要素に対して4020barsを超える、5020barsを超える、6020barsを超える、6520barsを超える、7020barsを超える、8020barsを超える、10020を超えるbars、およびさらに12020barsを超える圧力が使用される。
いくつかの応用に対し、特に脆弱な特徴を有する大型の要素に対し、外部特徴の制約の下で脱バインダステップを行うことは便利である。一実施形態において、脱バインダプロセスで部品は液体化したベッドに配置される。一実施形態において、部品は耐熱粒子集団で覆われる。一実施形態において、製造された部品は箱の中に配置され、箱は前述の粒子で充填される。一実施形態において、粒子は非有機的なものである。一実施形態において、粒子は砂、白墨、しっくい、または類似のものである。いくつかの応用において、このステップは非常に悪影響を及ぼすものであり回避されるべきである。
いくつかの応用に対して、特に製造された要素から熱を取り除く必要のある製造の応用に対して（例えばダイカストおよびプラスチック射出の場合のように）、本文書で開示された方法により、生産性を深刻に妥協せず複雑な形状の充填を積極的に助ける工具を製造することができる。
水が高速で加速されうるシステムの使用によるものである。水は充填の間は静止または層流のままであり、その後乱流または少なくとも高速で熱を取り除くのに十分な乱流へと非常に速く切り替えられる。遷移の瞬間はダイスまたは要素の異なる領域において調節され、充填および凝固の経路が制御される。一実施形態において、要素、工具またはダイスは、表面に近接する十分に高い熱伝導率の材料を有する少なくとも部分および十分に高い密度の冷却路を有する作業面の少なくとも一つの領域、および冷却路内で作業サイクル時間における特定の瞬間での十分に異なるレイノルズ数を有する少なくとも二つのそのような領域で製造される。一実施形態において、要素、工具またはダイスは、表面に近接する十分に高い熱伝導率の材料を有する少なくとも部分および十分に高い密度の冷却路を有する作業面の少なくとも一つの領域、および冷却路内で作業サイクル時間における二つの特殊な瞬間での十分に異なるレイノルズ数を有するこの領域で製造される。一実施形態において、工具はプラスチック形成工具またはダイスである。一実施形態において、工具はプラスチック射出工具またはダイスである。一実施形態において、工具はダイカスト金型である。異なる実施形態において、表面に近接する十分高い密度を有する冷却路の部分は作業面領域の少なくとも0.001%、少なくとも0.1%、少なくとも2%、少なくとも11%、少なくとも51%、およびさらに作業面の少なくとも91%に相当する。異なる実施形態において、表面に近接するとは14mm以下、8mm以下、6mm以下、4mm以下、2mm以下、およびさらに1mm以下を意味する。異なる実施形態において、十分高い密度の冷却路は、冷媒経路となる冷却路を有する作業面下の領域の少なくとも3%、少なくとも6%、少なくとも11%、少なくとも21%、少なくとも51%、少なくとも61%、およびさらに少なくとも81%を意味する。異なる実施形態において、十分に高い熱伝導率は、米国材料試験協会E1461‐13に従って室温(23℃)で計測された12W/mK以上、24W/mK以上、36W/mK以上、42W/mK以上、46W/mK以上、およびさらに52W/mK以上を意味する。異なる実施形態において、レイノルズ数の十分な差異は少なくとも600、少なくとも1200、少なくとも2400、少なくとも5500、少なくとも11000、少なくとも26000、およびさらに少なくとも60000を意味する。非円形冷却路についても説明するため、水力直径を使用してレイノルズ数(ReD)を算出する。いくつかの実施形態において、関連性があるのはレイノルズ数の差異よりもむしろレイノルズ数の最大（十分に高くあるべき）および最小（十分に低くあるべき）である。異なる実施形態において、レイノルズ数の最大は1100を超える、2200を超える、6000、11000を超える、32000を超える、110000を超えるべきである。異なる実施形態において、レイノルズ数の最小は9000未満、1900未満、900未満、400未満、およびさらに90未満であるべきである。一実施形態において、レイノルズ数はヌッセルト数に取って代わられるべきであり、ヌッセルト数はレイノルズ数を12で割って提供された値から算出される。
ダイカスト応用に対する非常に有益な観察が行われている。ダイカスト金型の良好な耐久性のために、平衡温度は150℃より高い、好ましくは200℃より高くある必要があり、このような温度もまた解除剤の適切な応用に必要とされるものであるということが知られているが、発明者は、本文書で開示された方法は、特別な注意をはらい、本応用で「冷却ダイカスト」と命名されようプロセスから派生するダイカスト応用に対し驚くほどうまく応用することができることを発見した。方法が適切に機能するために、従来のダイカスト方法とは全く正反対で、特別な注意をはらって残りのダイスの表面が十分冷たいことを確保すべきである。プロセス全体を通じてダイス表面の最大温度が十分に低いままであるよう、特別な注意がはらわれるべきである。残念ながら、ダイス表面の最大温度は通常ではダイス内の溶融の加圧中および溶融物冷却の第一ステージにて生じるため、直接に計測することは難しい。幸いにも発明者は、適切な補正が考慮されるならば、ダイス表面から1mmにおける温度を制御することで十分であることを発見し、選択的に熱流束密度の時間発展が分かり反転法を適用して得られるダイス表面推定値もまた十分正確である。要素の形状、鋳造合金、超加熱合金(alloy super‐heating)、鋳造合金の熱伝導率、比熱、および凝固の潜熱その他に応じて、全ての鋳造プロセスを通してダイス表面温度を十分に低く維持する難易度は異なる。第一の手法として、ダイスまたは工具材料、冷却戦略、鋳造プロセスパラメータおよびダイス表面の状態の正しい組み合わせは、本文書の開示をうまく実行するために適切に組み合わされるべきである。実行の成功は製造または鋳造要素のコストに関して計測され、従って例示のため、工具が十分冷たく機能し、およびさらに製造された部分の品質やサイクル時間に関して本態様の利点を有し、生産性およびプロセス安定性があってもダイス耐久性に欠ける場合は成功した実行とは見なされない。
いくつかの応用に対して、発明者は重層設計された材料を有することが便利であることを発見した。そのような応用に対して、方法へ追加のステップを加えることは有益であり、つまり、
追加のステップ:表面コーティングを適用する。
一実施形態において、コーティングは異なる材料を有する層を備える。一実施形態において、コーティングは化学蒸着(CVD)コーティングである。一実施形態においてコーティングは、ある時点で710℃を超える、基板表面の少なくともいくつかの領域にて化学修飾を被る基板温度にて適用される。一実施形態において、コーティングは物理的蒸着(PVD)コーティングである。発明者は、いくつかの応用に対してダイスへのアルミニウムの固定具を最小化することは重要であり、そのために物理的蒸着(PVD)コーティングの非常に特定のタイプはかなり良好な結果をもたらすことを発見した。一実施形態において、高出力インパルスマグネトロンスパッタリング(HIPIMS)が好ましい。一実施形態において、高エネルギーアークプラズマ加速堆積(High energy Arc Plasma Acceleration deposition)が好ましい。一実施形態において、コーティング適用中の基板の温度が680℃を決して超えないのは、低い温度の化学蒸着(CVD)コーティングである。一実施形態において、コーティングは基板が化学修飾を被ることのない堆積コーティングであり、一実施形態においては溶射コーティングであり、一実施形態においてはコールドスプレーコーティングであり、一実施形態においてはゾルゲルコーティングであり、一実施形態においてはダイス表面の少なくとも部分上へ吹き付けられる懸濁液である。
冷却ダイカストの場合において、いくつかの応用に対してダイス／工具／型の最大温度制御を助けることができるゆえにコーティングは関心外であり、いくつかの応用に対して従来の吹き付けステップを有さないがための効果の軽減を助けることができる。いくつかの応用において、離型剤または潤滑剤が完全に除去されるため「乾燥した」冷却ダイカストプロセスを有することが最大の驚きをもって発見されている。発明者は、この目的のために、アルミニウム、ジルコニウム、ランタン、カルシウム、および他の白色酸化物などのいくつかの酸化物コーティングが良好に機能することを発見した。また、例えばチタンなどの暗色酸化物もいくつかの応用に対して良好に機能する。いくつかの非酸化物コーティングが優れて機能することが見られているのは非常に驚くべきことである。窒化物およびさらにホウ化物コーティングは、ダイカスト応用におけるはんだ付けの問題を減少するために中度に良好に機能するために知られており、それはこれらの存在は正常で有益である一方で離型剤または潤滑剤を完全に除去することが可能ではないことが知られていることを意味する。純粋な油に基づく潤滑システムまたは微小吹き付けシステムへと移行することはさらに困難なことである。従って、発明者は特殊な酸化物に基づくコーティングに対しわずかな希望を持っており、本文書で開示された方法に対していくつかの特殊な酸化物のコーティングが驚くべきことに極めて良好に機能することを発見した。AlTiNまたはAlCrNなど、ダイカストに通常用いられる従来のコーティングが常に十分機能するわけではないことから考えて、発明者は他のコーティングにわずかな希望を持っていたが、驚くべきことに一つのタイプのコーティングは、試した全ての例においてかなり良好に機能し、コーティングはバリウムまたはチタン酸ストロンチウムなどのチタン酸塩に基づくものである。一実施形態において、ダイカスト金型の作業面の少なくとも部分はチタン酸バリウムで覆われているべきである。一実施形態において、ダイカスト金型の作業面の少なくとも部分はチタン酸ストロンチウムで覆われているべきである。一実施形態において、ダイカスト金型の作業面の少なくとも部分はチタン酸バリウム‐ストロンチウム（化学量論上のBaおよびストロンチウムの混合または準化学量論上のチタン酸塩）で覆われているべきである。よって、発明者は酸化物に基づくコーティングに対しわずかな希望を持っており、本文書で開示された方法に対していくつかの酸化物のコーティングが驚くべきことに極めて良好に機能することを発見した。そのようなコーティングの一つは、例えばバリウムまたはチタン酸ストロンチウムなどのチタン酸塩に基づくコーティングである。任意の形態学上で類似するコーティングもまた良好に機能するはずである。任意の機能上で類似するコーティング材料は良好に機能するはずである。一実施形態において、機能上で類似する材料は、コーティングの以下の特性つまり、弾性係数、破壊靱性、工具材料が150℃に保たれ鋳造合金がその融解温度の50℃を超える温度で保たれる選択された工具材料へ適用されたコーティング上の鋳造合金の湿潤性角度および電気抵抗率のうちの少なくとも二つの特性である材料であり、異なる実施形態においてチタン酸バリウムに対し得られた値の+/‐45%の範囲内、+/‐28%の範囲内、+/‐18%の範囲内、+/‐8%の範囲内、およびさらに+/‐4%の範囲内に保たれている。一実施形態において、少なくとも三つの特性である。一実施形態において、四つ全ての特性である。一実施形態において、特性はチタン酸バリウムではなくチタン酸ストロンチウムへの類似が保たれる。
一つの態様において発明者は、本文書で開示された方法は、冷却ダイカストプロセスと名付けられたこの物へ適用されることができ、ダイカスト方法は以下のステップを備える。
本文書で開示された方法の一つを使用して、表面の十分近くに十分に高い熱伝導率および高い機械的強度(UTS)を用いて、冷却路の十分に高い密度の冷却路のよく分布したネットワークを表面のごく近くに有するダイスまたは中間ダイスまたは部分ダイスを製造する。
プロセスのパラメータを選択して、ダイス表面下1mmである任意の点での温度が鋳造プロセスのいかなる時も440℃の温度を超えないことを確実にする。
一実施形態において上で開示された方法は型を製造するために使用される。いくつかの実施形態において、上で開示された方法を使用して製造された型はプラスチック射出型である。
表面に十分近い冷却路の十分高い密度および十分に高い熱伝導率に対する値は前に開示した通りである。本文書において他の指示がない限り、高い機械的強度(UTS)は、異なる実施形態において室温(23℃)で米国材料試験協会E8/E8M‐16aに従って計測される320MPa以上、520MPa以上、820MPa以上、1220MPa以上、1620MPa以上、1820MPa以上およびさらに2120MPa以上をさす。一実施形態において、上で開示された高い機械的強度(UTS)に対する値は、米国材料試験協会E21‐09に従い計測された高温(300℃)での機械的強度(UTS)をさす。
異なる実施形態において、ダイス表面下1mmである任意の点での温度は鋳造プロセスのいかなる瞬間も380℃、340℃、280℃、240℃、およびさらに180℃の温度を超えない。一実施形態において、考慮されるべきはダイス表面で計算された温度である。異なる実施形態において、ダイス表面下1mmである任意の点での温度は、ダイス空洞へ液体金属が入り始める瞬間に180℃、140℃、118℃、98℃、78℃、58℃、およびさらに48℃の温度を超えない。
いくつかの応用に対して、発明者は、冷却鋳造方法（およびその任意の変形、乾燥冷却鋳造方法など）が原則としては同じ目標を対象とするがゆえに有益な効果を追加することが期待されてはいないがいくつかの場合においてやや追加的に有効な効果を驚くべきことに生じる他の方法と組み合わされる場合、製造された要素の品質は内部の欠点に関して悪名高く増大することがある。一実施形態において、本文書で開示された方法は、空洞充填の間および／または凝固ステージの間に真空の適用を伴う鋳造システムに応用される。いくつかの場合において、プロセスウィンドウがやや狭いゆえに実行することがかなり困難ないくつかの技術が、本文書で開示された方法を使用する場合に驚くべきことにさらに応用可能となる（この場合、望ましく達成されるためにはそのような方法が充填に対しかなり厳格なダイス表面制御を必要とし、低い表面温度は望ましくないという考えから、小さな驚きが起こる）。一実施形態において、本文書で開示された方法は、ダイス空洞へ入る瞬間に半固体の状態である合金へ適用される。一実施形態において、鋳込材料は不均一な凝固を促進するために外因性粒子の分布を有する。一実施形態において、外因性粒子は気泡である。一実施形態において、US6645323B2（本文書において言及することにより組み込まれており、同様にUS20010037868における方法もまた言及することにより組み込まれている）に記載されている方法は、本文書で開示された方法へ連動して応用される。一実施形態において、US6645323B2に記載されている方法は、充填および／または凝固中の真空排気および本態様の方法の一つとともに応用される。
本文書で開示された方法は、特に冷却戦略が非常に複雑な形状のものである場合の冷却の内燃機関モーターの製造に示されている。本文書で開示された方法は、特に冷却戦略が非常に複雑な形状のものである場合の冷却の電動機の製造に示されている。本文書で開示された方法は、特にブレーキパッド(breaking pads)の製造に示されている。本文書で開示された方法は、特にピストンヘッドの製造に示されている。本文書で開示された方法が、非常に大型のモーターおよびアクチュエータの要素の製造にふさわしいことは、非常な驚きである。より適合された形状および重量の減少により向上した性能を有して機械的特性および耐久性を保ちながらも、本文書で開示された方法を使用して空洞が製造されうるさらに軽いクランク軸について特別に言及する必要がある。この点において、管状の形状はクランク軸に対して使用されてよく、およびさらにウェブおよびつり合おもりの部分は空洞が作られてもよい。ピンおよびソケットもまた管状に作られてもよい。いくつかの応用に対して、管状および空洞部分が個別の内部強化物を有することは有益である。同様に、エンジンブロックにも言及する。同様に、発電機のローターおよび電動機およびさらに固定子にも言及する。
少数の応用に対して、発明者は、型材料の弾性回復がいくらかの複雑な形状の完璧な構造を損ない、このような場合に型を充填し目的の部品を得るため使用される粉末材料の係数に近い係数の型材料を使用することは有益であることを発見した。一実施形態において、型材料の係数は粉末材料の係数の値の1/3未満であってはならない。一実施形態において、型材料の係数は粉末材料の係数の値の1/2未満であってはならない。一実施形態において、型材料の係数は粉末材料の係数の値より39%未満低くあってはならない。一実施形態において、型材料の係数は粉末材料の係数の値より19%未満低くあってはならず、係数は弾性係数をさし、型材料に対し室温(23℃)で計測され、そのような粉末が完全密度まで焼結される方法によって粉末内で計測され、得られた本体の弾性係数は米国材料試験協会E8/E8M‐16aに従い室温(23℃)で計測される。一代替実施形態において、弾性係数は上で開示された方法を使用して得られた本体中で米国材料試験協会E21‐09に従い高温(300℃)で計測される。一実施形態において、粉末の弾性係数は、本体を得るためにそのような粉末が200MPaの圧力で4時間アルゴン(Ar)雰囲気において粉末の融解温度の0.80倍である温度で熱間等方加圧(HIP)にさらされる方法によって計測され、得られた本体の弾性係数は室温(23℃)で米国材料試験協会E8/E8M－16aに従い計測される。一代替実施形態において、弾性係数は上で開示された方法を使用して得られた本体中で米国材料試験協会E21‐09に従い高温(300℃)で計測される。検査条件は本文書の最後の部分で詳述する。
一実施形態において、型または型部分は可溶性塩を使用し高い融点および係数で印刷される。一実施形態において、塩は可溶性セラミックに取って代わられる。一実施形態において、塩はフッ化物である。一実施形態において、塩は塩化物である。一実施形態において、塩は臭化物である。一実施形態において、塩は希土類を備える。一実施形態において、塩は少なくとも二つの希土類元素を備える。一実施形態において、塩は希土類臭化物である。一実施形態において、塩はセリウムを添加した臭化ランタンである。異なる実施形態において、塩（または後にセラミック）の高い融点は、420℃以上、620℃以上、820℃以上、920℃以上、1020℃以上、およびさらに1120℃以上である。一実施形態において、型が可溶性塩（後に可溶性セラミック）で印刷される場合、冷間等方圧加圧(CIP)／温間等方圧加圧(WIP)ステップは省かれ、粉末の圧密は高温圧密方法（緻密化）を使用し直に行われる。一実施形態において、高温圧密方法は高い温度および圧力を適用する熱間等方加圧(HIP)または関連した方法である。いくつかの実施形態において、型について前述したことは型の部分または容器へ応用可能である。検査条件は本文書の最後の部分で見ることができる。
型において十分に高い係数を有する別のやり方は、砂または他の硬い粒子（セラミック、さらに金属間化合物または金属）を用い局所的に配置された結合剤で作ることである。積層造形プロセスでは、結合剤の作用を通じて望ましい形を形成する硬い粒子を用いて型または型の部分を得ることができる。この場合（型は粉末に対し類似する弾性係数を有する、または差異が大きい場合型は高い弾性係数を有する）、型は目的の部品の製造のための目的の材料の粉末で充填される。そして本文書で開示された方法が応用され、型のみを除去するために結合材が化学的にまたは熱的に崩れる必要があり、それから砂または他の硬い粒子は緩みを生じ容易に除去できるようになる。いくつかの実施形態において、型について前述したことは型の部分または容器へ応用可能である。
いくつかの応用に対して、型に対して極めて高温でエラストマー材料を使用することはさらに意味があることである。もつれたナノチューブに基づく材料を用いて高温でこの方法において要求される粘弾性のような動作を有することが可能である。異なる実施形態において、もつれたナノチューブの粘弾性材料で420℃を超える、820℃を超える、920℃を超える、1020℃を超える、およびさらに1120℃を超える劣化温度で型が作られる。劣化温度を評価するとき、そのような値が最高にある環境が選択される。一実施形態において、型が高い劣化温度の粘弾性材料で印刷される場合、冷間等方圧加圧(CIP)／温間等方圧加圧(WIP)ステップは省かれ、粉末の圧密は高温圧密方法（緻密化）を使用し直に行われる。一実施形態において、高温圧密方法は高い温度および圧力を適用する熱間等方加圧(HIP)または関連した方法である。型について前述したことは、いくつかの実施形態において型の部分または容器へ応用可能である。検査条件は本文書の最後の部分で開示する。代替実施形態において、劣化温度は選択的に重量で10%、20%、25%、45%、65%、およびさらに65%を超える質量損失に相当する米国材料試験協会E1131‐08の検査条件に従って得られた温度をさすことがある。
本文書で開示された全ての方法および態様において、いくつかの応用に対して有機的な結合剤またはさらに非有機的な結合剤を使用して、方法の中間ステップにおいてまたはさらにいくつかの応用に対しては最終生産物において一時的に力を増加させることは便利であることがある。一実施形態において、本文書で開示された方法は、有機的な結合剤が充填の粉末と混合されて優れた生強度を提供する箇所で使用され、この結合剤は後に脱バインダプロセス内でまたはこの目的のために特に設計されたプロセスで除去される。一実施形態において、型が粉末で充填され、粉末が有機的な結合剤と混合され、結合剤が決して除去されないステップを有する本文書で開示された方法。一実施形態において、型が粉末で充填され、粉末が非有機的な結合剤と混合されるステップを有する本文書で開示された方法。一実施形態において、型が粉末で充填され、粉末が有機的な結合剤と混合され、結合剤がさらなるステップにおいて除去されるステップを有する本文書で開示された方法。一実施形態において、型が粉末で充填され、粉末が有機的な結合剤と混合され、結合剤が後のステップで熱的作用によって除去されるステップを有する本文書で開示された方法。一実施形態において、型が粉末で充填され、粉末が有機的な結合剤と混合され、結合剤が後のステップで化学的作用によって除去されるステップを有する本文書で開示された方法。型について前述したことは、いくつかの実施形態において型の部分または容器へ応用可能である。
全ての方法において、型が温間等方圧加圧(WIP)または同等のプロセス中に柔らかくなるように、十分に低いガラス転移点(Tg)を有する型の製造における材料の使用により興味深い実現が行われうる。方法は、温間等方圧加圧(WIP)または同等のプロセスにおいて到達する最大温度よりも低い温度である型の製造のための材料のガラス転移点(Tg)を特定する。一つの組の実施形態において、型を製造することならびに本文書における他の箇所で表現された用語においてこの型が完全に除去されるまたはさらに残る、および十分に高い圧力（本文書において関連する実施形態に対して示される最小MPa値に関して）と型の製造で用いられる主な材料のガラス転移点(Tg)を超える温度をもたらす製造ステップを含むことに用いられる材料のガラス転移点(Tg)を示すことはより便利である。異なる実施形態において、ガラス転移点(Tg)は330℃未満、270℃未満、218℃未満、168℃未満、118℃未満、およびさらに78℃未満であるべきである。一実施形態において型は、まず加圧され次に温度は徐々に上げられる。一実施形態において型は、熱い流体によって加圧される。型について前述したことは、いくつかの実施形態において型の部分または容器へ応用可能である。いくつかの実施形態において、型の製造に使用される材料に対しガラス転移点(Tg)最小値が好ましい。異なる実施形態において15℃を超える、45℃を超える、84℃を超える、117℃を超える、178℃を超える、231℃を超える、およびさらに303℃を超える。型について前述したことは、いくつかの実施形態において型の部分または容器へ応用可能である。検査条件は本文書の最後の部分で開示する。
主な材料または要素は、異なる実施形態において体積で少なくとも6%以上、11%以上、16%以上、22%以上、26%以上、およびさらに36%以上である材料または要素をさす。一代替実施形態において上で開示された割合は体積による。
積層造形ステップはモデルまたは型または容器の製造で構成されてよい。一実施形態において、モデルは積層造形プロセスを使用して製造され、モデルはその後に通常は非常に柔らかい材料（ゴム[ラテックス、シリコーン、天然ゴムなどを含む]、プラスチゾル、ネオプレン、任意の他のエラストマーなど）を用いて型を製造するために使用され、この場合に積層造形をもたらす方法の第一のステップが少なくともモデルの部分を製造するために用いられ、次に方法は第一のステップと第二のステップとの間に追加のステップを備える。結果として得られた方法は以下のステップを備える。
モデルを製造するために積層造形プロセスを使用する。
このモデルを他の部分へ取り付ける（ことも含まれることがある）。
前のステップのモデルを使用して非常に柔らかい材料で型を製造し、少なくとも型の部分へ成形を提供する。
少なくとも一つの金属相を備える微粒子材料で、型の少なくとも部分を充填する。
冷間等方圧加圧(CIP)ステップを使用する。
型を除去する。
および焼結、熱間等方加圧(HIP)、または任意の他の十分に高い温度を伴うものでありうる緻密化ステップ。
この方法では以下のステップも任意である。
‐要素の金属部分の熱処理（部分的にまたは完全に緻密化ステップと組み合わせられてもよい）。
‐要素の最終機械加工。
いくつかの実施形態において、積層造形によって製造されるモデルは、後に微粒子材料で充填される少なくとも型の部分へ成形を提供するために使用されるモデルを得るために他の部分へ取り付けられてもよいモデルの一部であり、一実施形態において、積層造形によって製造されるモデルは、後に微粒子材料で充填される少なくとも型の部分へ成形を提供するために使用されるモデルを得るために他の部分へ取り付けられてもよい。
一実施形態において型はモデルを使用せず直に製造される。これらの場合において、いくつかの実施形態において型は少なくとも一つの金属相を備える微粒子材料で充填される型を得るために他の部分へ組み立てられてもよい型の部分であってもよい。
本文書の全体に影響をあたえる一般的なコメント。本文書においてゴムという用語は、文献で一貫してゴムとして分類されていない場合でもゴムと分類されうる任意の材料を包含する。一実施形態において、非常に柔らかい材料はゴムを備え、一実施形態において天然ゴムを備え、一実施形態においてラテックスを備え、一実施形態においてシリコーンタイプのゴムを備える。いくつかの実施形態において、非常に柔らかい材料はゴムである。いくつかの実施形態において、ゴムは熱硬化された（加硫処理された）ポリマーを形成するさまざまなモノマー単位からなるエラストマー化合物をさす。いくつかの実施形態において、ゴムはパラゴムノキ属の木の樹液から産出される天然ゴム状物質をさし、一実施形態においてゴムは「ゴムのような」エラストマー特性を有する任意の材料として記載される。
本態様の一実施形態において、型は上記のガラス転移点であるために非常に柔らかい材料をもたらす浸漬、鋳込、または任意の他の手段の応用で製造され、そのような場合に、発明者は高温耐熱ポリマーを使用して積層造形ステップのモデルを製造することが有益であることを発見した。いくつかの実施形態において、発明者は最も重要なのはガラス転移点であることを発見し、異なる実施形態において、モデルを製造するために使用される材料のガラス転移点(Tg)は、85℃より高い、122℃より高い、162℃より高い、202℃より高い、252℃より高い、292℃より高い、およびさらに362℃より高くあるべきである。いくつかの実施形態において、発明者は考慮されるべきは熱たわみ温度であることを発見した。異なる実施形態において、米国材料試験協会D648‐07に従い0.46MPa[66psi]の荷重で計測され125℃より高い、152℃より高い、182℃より高い、232℃より高い、262℃より高い、282℃より高い、およびさらに342℃より高くあるべきである。発明者は、45MPaまたは0.46MPaの荷重の使用は十分に類似する結果を提供するため、区別なく使用されてよいことを発見した。一代替実施形態において上で開示されたたわみ温度の値は0.45MPaの荷重でのISO75‐1:2013方法Bテストに従って計測される。いくつかの応用において、異なる実施形態におけるたわみ温度は、米国材料試験協会D648‐07に従い1.82MPaの荷重で計測される場合、83℃より高い、101℃より高い、121℃より高い、156℃より高い、176℃より高い、188℃より高い、およびさらに228℃より高い。代替実施形態において、42℃より高い、51℃より高い、61℃より高い、77℃より高い、87℃より高い、94℃より高い、およびさらに114℃より高いたわみ温度は、5.0MPaの荷重で米国材料試験協会D648‐07の検査条件、8.0MPaの荷重で米国材料試験協会D648‐07の検査条件、およびさらに1.8MPaの荷重でISO75‐1:2013方法Aテストのいずれかに従うことにより得られる。いくつかの実施形態において、モデルについて前述したことは型または型の部分、型または容器へ応用可能である。本文書の全体において、他の指示がない限り、いくつかの応用に対して異なる実施形態に対して示された異なる特性は組み合わせが可能であり、この場合例えばいくつかの応用は十分に高いガラス転移点および0.46MPa[66psi]の荷重で米国材料試験協会D648‐07に従って計測される十分に高い熱たわみ温度を有するポリマーで製造されたモデルを必要とすることがある。本文書の他の態様にて言及されている有機的な材料もまた、いくつかの実施形態に対する候補である。モデル構築のための可能なポリマーの少数の例に言及すると、ポリ（ヒドロキシブチル）メタクリル酸およびポリ（ヒドロキシエチル）メタクリル酸、ポリイミド、ポリベンゾイミダゾール芳香族派生物などがある。いくつかの実施形態において、モデルについて前述したことは型または型の部分、型または容器へ応用可能である。検査条件は本文書の最後の部分で開示する。
本態様の一実施形態において、型は、二つ以上の要素の混合の後に硬化プロセスを経る多重要素の非常に柔らかい材料をもたらす浸漬、鋳込、または任意の他の手段の応用で製造され、この実施形態においてほぼ任意の種類の材料がモデルの製造に使用されてよく、非常に弾力性のある材料の二つ以上の要素の任意が型の製造に使用されてよく（例えば二液型ネオプレン）、一実施形態において、先行の実施形態のように同じプロセスに従うが低い温度の（異なる実施形態において140℃未満、109℃未満、98℃未満、74℃未満、およびさらに40℃未満の流体）一つの要素の流体が溶液または乳濁液の状態で使用される。例として、ラテックス溶液を室温(23℃)においてすら使用することができ、これはブラシや類似の方法で異なる層を堆積することまたは吹き付けることまたは任意の他の手段によって応用されてもよい。いくつかの実施形態において、非常に柔らかい材料はラテックスを備える溶液である。いくつかの実施形態において、非常に柔らかい材料はラテックスを備える乳濁液である。一実施形態において、ラテックスは液体中のポリマー粒子のコロイド分散と定義される。一実施形態において、ラテックスは乳濁液、ミニエマルション、マイクロエマルション、または分散重合の産物と定義される。いくつかの応用に対して、発明者は適用された非常に柔らかい材料のいくつかの層を有することが非常に重要であることを発見した。異なる実施形態において、少なくとも2層、少なくとも4層、少なくとも6層、少なくとも8層、少なくとも12層、およびさらに少なくとも16層である。異なる実施形態において、層の厚さは1.3mm以下、0.8mm以下、0.4mm以下、およびさらに0.2mm以下である。一実施形態において、厚さは層の平均厚さをさす。
一実施形態において、型は非常に柔らかい材料を建材として使用しながら積層造形を用いて直接製造され、そして微粒子材料で充填した後に蓋の型で覆われる。方法は以下のステップを備える。
非常に柔らかい材料を備える材料を有する型を製造するために積層造形プロセスを使用する。
このモデルを他の部分へ取り付ける（ことも含まれることがある）。
少なくとも一つの金属相を備える微粒子材料で、型の少なくとも部分を充填する。
前のステップで得られた型を非常に柔らかい材料で製造された蓋の型で覆う。
冷間等方圧加圧(CIP)ステップを使用する。
型を除去する。
および焼結、熱間等方加圧(HIP)、または任意の他の十分に高い温度を伴うものでありうる緻密化ステップ。
この方法では以下のステップも任意である。
‐要素の金属部分の熱処理（部分的にまたは完全に緻密化ステップと組み合わせられてもよい）。
‐要素の最終機械加工。
いくつかの実施形態において、積層造形によって製造された型は微粒子材料で後に充填される型を得るために他の部分へ組み立てられてもよいモデルの部分である。
一実施形態において型はモデルを使用せず直に製造される。これらの場合において、いくつかの実施形態において型は少なくとも一つの金属相を備える微粒子材料で充填される型を得るために他の部分へ組み立てられてもよい型の部分であってもよい。
本態様において、十分に高い破壊時の伸長を有する材料は「非常に柔らかい材料」として理解される。異なる実施形態において、室温(23℃)で計測され55%より高い、76%より高い、92%より高い、110%より高い、160%より高い、210%より高い、360%より高い、およびさらに576%より高い。いくつかの応用に対する同じラインにおいて過度の伸長は好ましくないことがある。異なる実施形態において、室温(23℃)で計測され390%以下、290%以下、190%以下、140%以下、およびさらに98%以下である。検査条件は本文書の最後の部分で詳述する。いくつかの応用に対して、特に適切な寸法が望ましい場合、および同様に複雑な内部冷却または類似のネットワークが望ましい場合、発明者は最小硬度レベルを有する型がしばしば望ましいことを発見し、異なる実施形態において、72ショアAより高い、81ショアAより高い、91ショアAより高い、102ショアAより高い、122ショアAより高い、およびさらに181ショアAより高い。いくつかの応用に対して、硬度は78および105ショアAの間であることが望ましい。硬度ショアAは米国材料試験協会D2240‐00に従うショアA硬度検査を使用して室温(23℃)で計測される。言及した特性の組み合わせを必要とする実施形態がある（例として、81ショアAより高い硬度を有し、76%より高いが140%より低い破壊時の伸長。任意の他の組み合わせは他の応用に対して適切なものであろう）。異なる実施形態において、発明者は、望ましい硬度レベルは、米国材料試験協会D2240‐00に従うショアB硬度検査を使用して室温(23℃)で計測される99ショアBより低い、91ショアBより低い、81ショアBより低い、71ショアBより低い、61ショアBより低い、51ショアBより低い、41ショアBより低い、31ショアBより低いことを発見した。言及した特性の組み合わせを必要とする実施形態がある（例として、99ショアBより低い硬度を有し、76%より高いが140%より低い破壊時の伸長。任意の他の組み合わせは他の応用に対して適切なものであろう）。異なる実施形態において、発明者は、望ましい硬度レベルは、米国材料試験協会D2240‐00に従うショアD硬度検査を使用して室温(23℃)で計測される99ショアdより低い、99ショアDより低い、91ショアDより低い、81ショアDより低い、71ショアDより低い、61ショアDより低い、51ショアBより低い、41ショアDより低い、およびさらに31ショアDより低いことを発見した。言及した特性の組み合わせを必要とする実施形態がある（例として、91ショアDより低い硬度を有し、76%より高いが140%より低い破壊時の伸長。任意の他の組み合わせは他の応用に対して適切なものであろう）。異なる実施形態において、発明者は、米国材料試験協会D785‐08(2015)およびロックウェル硬度（HRk度数）に従い室温(23℃)で計測される望ましい硬度レベルは、39HRkよりも低い、29HRkよりも低い、18HRkよりも低い、9HRkよりも低い、4HRkよりも低いおよびさらに1HRkよりも低いことを発見した。同じラインにおいて、言及した特性の組み合わせを必要とする実施形態がある（例として、39HRkよりも低い硬度を有し、76%より高いが140%より低い破壊時の伸長。任意の他の組み合わせは他の応用に対して適切なものであろう）。発明者は、ある程度低い値の硬度レベルを有する型がしばしば望ましいことを発見し、異なる実施形態において、298Hvより低い、238Hvより低い、198Hvより低い、およびさらに9Hvより低い。一実施形態においてビッカース硬度は米国材料試験協会E92‐82(2003)に従って計測される。言及した特性の組み合わせを必要とする実施形態がある（例として、298Hvより硬度を有し、76%より高いが140%より低い破壊時の伸長。任意の他の組み合わせは他の応用に対して適切なものであろう）。いくつかの実施形態において、型について前述したことは型の部分または容器へ応用可能である。
本態様の実施形態の非常に重要な組は、複雑な経路の内部構造または任意の他の種類の空洞（最終的には異なる材料で充填されることもある）（数例を挙げると、冷却路ネットワーク、構造を軽量化する空洞、加熱のための銅のネットワーク、動力伝達、または信号伝達など）を有する要素の製造に関連し、よく知られているように、収容されたまたは密閉された空洞は冷間等方圧加圧(CIP)または熱間等方加圧(HIP)プロセスのいずれにおいても扱うことが非常に難しく、通常は金属のコアまたは簡易な形状のマンドレルが必要となる。発明者は、非常に驚くべきことに、ポリマー材料を使用して最も有益な内部空洞形状をいくつか作ることが可能であることを発見した。
他の材料で充填される複雑な冷却路および経路はこのようなやり方で非常に正確に作られることができる。冷却路の場合においては、コンフォーマル冷却戦略が適用されてもよい。
著者は、二つの有益な事実を観察し、一つは、内部回路を有するダイスを作る場合、型または型の部分または容器の製造のために充填されたポリマーを使用することの驚くべき利益である。内部回路を有する工具の製造のための積層造形された型、型の部分または容器は、特に大きい工具に対しては細かい非常に入り組んだ内部形状をしばしば備え、充填されたポリマーの関連脆性は大きな欠点となることがありそのような入り組んだ細部の頻繁な破損につながると考えられうるが、驚くべきことに発明者はそのような破損は実際起こるものの機能性に悪影響を与えないようそれらを管理することが可能であり、およびさらに多くの例においてそのような回路の機能性は驚くほど改良されることを発見した。異なる実施形態において、充填物は粉のような粒子を有し、金属、セラミック、金属マトリックス複合材料、セラミックを基とする複合材料、およびさらにポリマーを基とする複合材料を備える。異なる実施形態において、型の充填物は体積で6%を超える、12%を超える、16%を超える、22%を超える、26%を超える、46%を超える、56%を超える、およびさらに66%を超える。いくつかの実施形態において、型について前述したことは型の部分または容器へ応用可能である。
一実施形態において、ポリマー内の固形の粒子が高い密度を得るために以下の戦略に従うことができる。最も微細な分率がポリマー（樹脂、ポリマーの混合または有機的な要素／相）の少なくとも部分と個別に混合される。他方では、最も粗い分率が型または容器へと入れられ、できる限り多くの見掛け密度を得るために振動される。一実施形態において、最も粗い分率は最大限のD90を有する粉末分率をさし、一実施形態においては最も高いD90/D50比率を有する粉末分率をさす。そして粒子サイズ分率の残りはサイズが小さくなる順に一度に加えられ、適切に混合されるまで同様に振動される。固形の粒子が適切に混合されると、最も微細な分率を含む分離したポリマーが加えられる。一実施形態において、この戦略は型の充填中に直に行われてもよい。一実施形態において、この戦略は容器において使用され、混合は注入される、または型へと充填される。一実施形態において、ポリマーは充填中に粒子がその相対的な位置を失わないようにしようとする。一実施形態において、最も微細な分率は最小限のD50を有する粉末分率をさし、一代替実施形態においては最も低いD50/D10比率を有する粉末分率をさす。一実施形態において、最も粗い分率は最大限のD90を有する粉末分率をさし、一実施形態においては最も高いD90/D50比率を有する粉末分率をさす。
いくつかの実施形態において、特に内部特徴が存在する要素を製造する場合、およびさらに内部特徴が大きい場合はなおさらに、冷間等方圧加圧(CIP)／温間等方圧加圧(WIP)または類似のプロセス中に充填された型へ圧力をかけることはしばしば問題となる。発明者は、そのような困難を克服するやり方は、金属粉末自身を通じ逆圧を作ることで型への圧力を中和させることであることを発見した。このことは、粉末内で型のポリマー材料を密閉して型の内部特徴から外壁へ通じるセクションを最小化することで達成される。いくつかの実施例を図1および図2に見ることができる。異なる実施形態において、積層造形(AM)で製造された型の内部特徴から外壁へ通じる各セクションは、290mm2以下、190mm2以下、90mm2以下、40mm2以下18mm2以下、およびさらに8mm2以下である。型について前述したことは、いくつかの実施形態において型の部分または容器へ応用可能である。
一実施形態において、積層造形ステップは、型または型の部分を製造するために応用される。この型は少なくとも一つの金属相を備える微粒子材料で充填され、それから先行の実施形態においてこの効果のために記載された任意のやり方で非常に弾力性のある材料で製造された蓋の型で覆われる（ガラス転移点以上の非常に弾力性のある材料、低い温度で適用された多成分の非常に弾力性のある材料、単一成分の低い温度の乳濁液など）。この後に少なくとも冷間等方圧加圧(CIP)または類似のステップおよび少なくとも一つの十分に高い温度の圧密ステップ（緻密化）が続く。一実施形態において、積層造形された型は、要素の大部分の冷却路または他の内部特徴を組み込む型である。明らかに、微粒子材料が型へと充填されるゆえに、微粒子材料の圧密（緻密化）の後に達成される形状のネガティブと類似する形状を有する。型の縮小、非常に弾力性のある材料で製造された型、微粒子材料の圧密（緻密化）などはしばしば考慮され設計段階において修正される。本態様の一実施形態において、内部特徴は圧密（緻密化ステップ）の後に最低限度の機械加工を有する、またはさらに機械加工を有さない。
この態様において、内部形状および外部形状を有する型が使用される場合、内部特徴と外部特徴を区別することはしばしば有益である。この意味において、内部特徴は充填時に微粒子材料で完全に囲まれている内部特徴であるために、冷間等方圧加圧(CIP)ステップの間に直接に流体からまたは直接に蓋の型によって圧力を受けないが、常に取り囲む微粒子材料によって圧力を受ける。対照して、外部特徴は壁の一方に微粒子材料のみを有し、壁の反対側は、先行の実施形態においてこの効果のために記載された任意のやり方で非常に弾力性のある材料で製造された非常に柔らかい材料で製造された蓋の型を介して、ドライバッグ(dry bag)、冷間等方圧加圧(CIP)の流体、または類似のものに直に接している外部特徴である。
この実施形態は図１において図式化されている。方法は以下のステップを備える。
型を製造するために積層造形プロセスを使用する。
モデルを他の部分へ取り付ける（ことも含まれることがある）。
少なくとも一つの金属相を備える微粒子材料で、前のステップで得られた型の少なくとも部分を充填する。
前のステップの充填された型を非常に柔らかい材料で製造された蓋の型で覆う。
冷間等方圧加圧(CIP)を使用する。
および焼結、熱間等方加圧(HIP)、または任意の他の十分に高い温度を伴うものでありうる緻密化ステップ。
この方法では以下のステップも任意である。
‐要素の金属部分の熱処理（部分的にまたは完全に緻密化ステップと組み合わせられてもよい）。
‐要素の最終機械加工。
いくつかの実施形態において、積層造形によって製造された型は微粒子材料で後に充填される型を得るために他の部分へ組み立てられてもよい型の部分である。
そうであるように、本態様の方法の全ての異なる実施形態において、いくつかの他のステップはいくつかの実施形態に対して必要となることがある。いくつかの実施形態は製造された要素の熱処理を必要とする。いくつかの実施形態は製造された要素の最終機械加工を必要とする。
異なる実施形態において、外部特徴に対する型の平均厚さは1.8mm以下、1.3mm以下、0.8mm以下、0.4mm以下およびさらに0.2mm以下である。本文書において他の表明がなければ、厚さはISO4593:2010に従って計測される。
充填された型（封止）を非常に柔らかい材料で製造された蓋の型で覆うことは、前に説明したやり方で（浸し塗り、ブラシがけもしくはピンセル(pinzel)、吹き付けまたは任意の他の応用方法）、本文書の他の箇所に記載されている非常に柔らかい材料を使用して行われる。この場合、いくつかの実施形態に対する非常に柔らかい材料は、型表面の複製を促進するために真空が適用されるバッグまたはフィルムとして適用されることも可能である。製造の任意の他の手段はいくつかの実施形態に対して応用されることも可能である。
述べてあるように、いくつかの実施形態は積層造形プロセスにおいて充填された材料の使用から驚くほど利益を得、この態様において、本文書全体にわたって記載されている有機的な材料を使用する場合はまた特にそうである。同様に、充填時（前に本文書で開示されたような）の高い相対密度の組みあわせは、驚くべきことにいくつかの入り組んだ形状を可能にすることが発見されている。いくつかの実施形態に対して、望ましい充填物の量は少々異なる。異なる実施形態において、積層造形において使用される材料は体積で31%以上、41%以上、61%以上、およびさらに71%以上の硬い充填物を有する。一代替実施形態において、上で開示された割合は重量による。一代替実施形態において、硬い充填物は材料中の硬い粒子の含有量をさす。一代替実施形態において、上で開示された割合は重量による。前述したことは、いくつかの実施形態において型、型の部分または容器の製造に使用される材料へ応用可能である。
異なる実施形態において、積層造形プロセスにおいて使用される材料は室温(23℃)で計測される1.1GPa以上、2.1GPa以上、3.1GPa以上、3.6GPa以上、およびさらに4.1GPa以上の体積弾性率を有する。異なる実施形態において、積層造形プロセスにおいて使用される材料は室温(23℃)で計測される45MPa以上、55MPa以上、65MPa以上、75MPa以上およびさらに85MPa以上の弾性強度よって特徴づけられる。検査条件は本文書の最後の部分で詳述する。前述したことは、いくつかの実施形態において型、型の部分または容器の製造に使用される材料へ応用可能である。
いくつかの実施形態において、若干長めの戦略が取られる。型または型の部分または容器が製造されて後に少なくとも一つの金属相を備える微粒子材料で充填される先行の段落に記載された方法の任意は、一実施形態において次々に微粒子材料で充填される硬化性の有機的な材料で充填することができる。混合の有機的な部分はいくつかの実施形態において脱バインダプロセス（熱的、化学的、または本文書で開示された任意の他の方法）によって後に除去されてもよい。
異なる実施形態において、この方法で得られる要素の密度は、理論密度の89.3%を超える、92.7%を超える、95.5%を超える、97.6%を超える、98.9%を超える密度およびさらにこれらの方法で直接得られる要素の完全密度であり、得られた要素の密度（20℃および1気圧で）は米国材料試験協会B962‐08に従いアルキメデスの原理によって計測される。
一実施形態において、本文書で開示された方法に対して、型もしくは型の部分、モデルもしくはモデルの部分または容器は積層造形の代わりに粒子射出成形(PIM)（粒子射出成形であり、粒子Pは金属M、セラミックC、金属間化合物またはその他任意のものであることがある）を使用して製造されてもよい。
一実施形態において方法はホットスタンプ用金型を製造するために使用され、一実施形態において内部冷却を有するホットスタンプ用金型を製造するために使用され、一実施形態において表面に近接したコンフォーマル冷却（後の段落に記載される）を有するホットスタンプ用金型を製造するために使用される。異なる実施形態において、ダイス表面温度がサイクル全体を通じて140℃未満、79℃未満、49℃未満、29℃未満、19℃未満、およびさらに14℃未満に保たれる表面に近接したコンフォーマル冷却を有するホットスタンプ用金型。異なる実施形態において、方法は表面に近接したコンフォーマル冷却を有するホットスタンプ用金型を製造するために使用され、ダイス表面温度は‐10℃を超える、‐9℃を超える、‐4℃を超える、0.5℃を超える、6℃を超える、およびさらに11℃を超える温度に保たれる。一実施形態において、方法は表面に近接したコンフォーマル冷却を有するホットスタンプ用金型を製造するために使用され、ダイス表面は各サイクルにおいて熱いシートを配置する前に均一の水膜で覆われる。一実施形態において方法は表面に近接したコンフォーマル冷却を有するホットスタンプ用金型を製造するために使用され、ダイス表面は各サイクルにおいて熱いシートを配置する前に水または水溶液で均一にスプレーされ、一実施形態において空気と水の混合または水溶液でスプレーされ、一実施形態において各サイクルにおいて熱いシートを配置する前に流体または溶液でスプレーされる。一実施形態において方法は表面に近接したコンフォーマル冷却を有するホットスタンプ用金型を製造するために使用され、ダイス表面はノズルのシステムで均一にスプレーされ、一実施形態において任意の機械的システムでスプレーされ、一実施形態においてノズルのシステムまたは固定の機械的システムでスプレーされ、一実施形態においてノズルのシステムまたは各サイクルにおいて引っ込む任意の他の機械的システムでスプレーされる。
一実施形態において本文書を通して開示されている方法はダイカスト金型を製造するために使用され、一実施形態において内部冷却を有するダイカスト金型を製造するために使用され、一実施形態において表面に近接したコンフォーマル冷却（前の段落に記載されているような）を有するダイカスト金型を製造するために使用され、一実施形態において表面に近接したコンフォーマル冷却および同様に温度勾配を減少させる内部加熱を有するダイカスト金型を製造するために使用される。
一実施形態において方法は鍛造金型を製造するために使用され、別の実施形態において内部冷却を有する鍛造金型を製造するために使用され、一実施形態において表面に近接したコンフォーマル冷却（前の段落に記載されているような）を有する鍛造金型を製造するために使用され、一実施形態において表面に近接したコンフォーマル冷却および同様に温度勾配を減少させる内部加熱を有する鍛造金型を製造するために使用される。
一実施形態において方法はプラスチック射出金型を製造するために使用され、一実施形態において内部冷却を有するプラスチック射出金型を製造するために使用され、一実施形態において表面に近接したコンフォーマル冷却（前の段落に記載されているような）を有するプラスチック射出金型を製造するために使用され、一実施形態において方法は表面に近接したコンフォーマル冷却および同様に温度勾配を減少させる内部加熱を有するプラスチック射出金型を製造するために使用される。
金属材料の積層造形は、やや小型の要素の製造のための技術としてのみ見なされる。大型の要素の場合、代替製造の手段はさらに悪くなるために製造が極度に困難な要素のみが問題となる。異なる態様は非常に大型の要素の製造に対して驚くほど適している。一実施形態において、本文書で開示された方法は大型のプラスチック射出型の製造に適しており、一実施形態において大型のプラスチック射出型の製造に適しており、一実施形態において大型のアルミニウムのダイカスト金型の製造に適しており、一実施形態においてダイスを形成する大型のシートの製造に適しており、一実施形態において大型の構造部品の製造に適しており、一実施形態において大型のローラー（例えば圧延機のローラー）の製造に適しており、一実施形態において大電力の変換装置軸の製造に適しており、一実施形態において近接ダイス鍛造金型の製造に適しており、一実施形態において大型エンジンの大型エンジン要素の製造に適している。一実施形態において、本文書で開示された方法は要素に属する二つの点の最大距離が異なる実施形態において0.78m以上、1.1m以上、2.1m以上、3.1m以上、4.1m以上、およびさらに8.1m以上である要素の製造に適している。一実施形態において、上で開示された要素に属する二つの点の最大距離の値の任意を有する要素は大型の要素と見なされる。異なる実施形態において、本文書で開示された方法は、要素の重量が1.2メートルトン以上、2.2メートルトン以上、5.2メートルトン以上、10.2メートルトン以上、22メートルトン以上、52メートルトン以上、およびさらに102メートルトン以上である要素の製造に適している。
いくつかの場合において、本文書で開示された方法を使用する場合、製造された要素の重量を意図的に減らすことは有利であることが発見されている。これは特に大型のローラー、軸、モーターの要素およびダイスに対する場合である。これは、機械的な観点からの限界の硬さ(critical stiffness)および性能に影響がでないように注意深く要素内の意図的な空洞を残すことで行われる。実行を評価する手段は、本文書で開示された方法に従いこのようなやり方で製造される要素の重量と従来のやり方（従って内部空洞はない）で製造されている要素の重量とを比較することである。異なる実施形態において、本文書で開示された方法に従って製造される要素の重量は、従来の重量の78%以下、48%以下、28%以下、18%以下、およびさらに8%以下である。
一実施形態において、開示された方法は内部加熱を有するホットスタンプのためのソフトゾーン(soft zone)金型の製造に使用され、一実施形態においてカートリッジを介する内部加熱を有するホットスタンプのためのソフトゾーン(soft zone)金型の製造に使用され、一実施形態において組み込まれたジュール効果回路を介する内部加熱を有するホットスタンプのためのソフトゾーン(soft zone)金型の製造に使用され、一実施形態において組み込まれた渦電流システムを介する内部加熱を有するホットスタンプのためのソフトゾーン(soft zone)金型の製造に使用される。
発明者は適切な選択が行われれば積層造形でダイスを製造することが可能であることを発見した。一実施形態は積層造形を使用して製造されるダイスを対象としている。いくつかの実施形態に対して、発明者は少なくとも製造中の任意のステップにおいて積層造形方法の使用は有益であるが、必ずしも積層造形でダイス全体を製造する必要はないことを発見した。一実施形態は製造中に任意のステップにおいて行われる積層造形を使用して製造されるダイスを対象としている。発明者は、さらにいくつかの実施形態において、ダイスを製造するために他のプロセスは組み合わされるべきであることを発見した。一実施形態は積層造形を使用して製造されるダイスを対象としており、積層造形はそのようなダイスの製造に使用される唯一のプロセスではない。
前に開示されたように、積層造形を備える本文書で開示された方法の任意は、ダイスの製造に適することがあり、例えば本文書を通して開示される少なくとも一つの金属相を備える微粒子材料を成形するために積層造形で少なくとも部分的に製造される型の使用を含む方法などである。いくつかの実施形態において、ダイスは圧力が適用されるステップをさらに備える製造方法を使用して得られる。発明者は、異なる実施形態において、適用される圧力は55MPaを超える、105MPaを超える、210MPaを超える、310MPaを超える、420MPaを超える、455MPaを超える、510MPaを超える、610MPaを超える、660MPaを超える、810MPaを超える、およびさらに1050MPaを超える圧力である。いくつかの実施形態において、この圧力は冷間等方圧加圧(CIP)および緻密化ステップの間に適用される。いくつかの実施形態において、この圧力は冷間等方圧加圧(CIP)の前に適用される。発明者は、金属相とともに有機的な要素をさらに備える材料を使用しながら、いくつかの実施形態においてダイスは付加増加するために材料の堆積を直接備える積層造形方法を用いて直接得られてもよいことを発見した。一実施形態は金属相とともに有機的な要素を備える材料を使用して製造されるダイスを対象としている。一実施形態において有機的な要素はポリマーであり、一実施形態において感光性樹脂であり、一実施形態において熱硬化性重合体である。いくつかの実施形態において、ダイスは大型のダイスである。発明者は、いくつかの実施形態において積層造形を使用して大型のダイスを製造することは可能であり、大型のダイスは大型の要素を言及する際に本文書で使用される値に従い大型の要素と見なすことができることを発見した。いくつかの実施形態において、ダイスは高い係数を有する。いくつかの実施形態において、ダイスは高い降伏力を有する。発明者は驚くべきことに機械的強度(UTS)を用いて要求される形状が達成可能であることを発見した。いくつかの実施形態において、ダイスは高い機械的強度(UTS)を有し、そのような特性の値は本文書を通して開示される任意の値である。いくつかの実施形態において、ダイスは冷却路を有する。いくつかの実施形態において、ダイスはそのような冷却路の定義された密度を有し、そのような冷却路の密度は本文書で開示される密度の任意のものである。いくつかの実施形態において、ダイスに備えられる冷却路の流体はレイノルズ数における十分な差異を有する。いくつかの実施形態において、冷却路の流体のレイノルズ数における十分な差異は本文書で開示されるそれらの値の任意のものである。いくつかの実施形態において、ダイスは表面から定義された距離にある冷却路を有する。いくつかの実施形態において、表面へのそのような冷却路の距離は本文書で開示されるそれらの値の任意のものである。いくつかの実施形態において、ダイスは定義された熱伝導率を有する。いくつかの実施形態において、熱伝導率の値は本文書で開示されるそれらの値の任意のものである。いくつかの実施形態において、ダイスは定義された平衡温度を有する。発明者は、いくつかの実施形態において平衡温度の正しい選択はダイスの耐久性を高めることを発見した。いくつかの実施形態において、平衡温度の値は本文書で開示されるそれらの値の任意のものである。いくつかの実施形態において、平衡温度は本文書で開示されたそれらの値の任意に従い表面へ十分近接して計測される。
本文書で開示されたいくつかの材料に対して、材料が低温のダイスまたはフォームへと流れるように作られおよび圧力が適用されおよび同様に充填された材料と接するフォーム（またはダイス）の表面の少なくとも部分において温度が上げられる方法を使用することは、非常に有益であることが発見されている。一実施形態において、有機的な部分の少なくとも関連する要素は、ダイス内での加熱中に重合を開始する熱開始剤または触媒を備える。一実施形態において、有機的な部分の少なくとも関連する要素は、圧力下での粒子間拡散を経て、材料を充填した後にフォームまたはダイスにおいて温度条件が適用される。異なる応用に対して、型の表面または少なくともその部分が、有機的な部分の少なくとも一つの関連する要素の重合または硬化の間よりも低い温度を材料の充填の間に有するべきという事実は、異なる手段において解決することができる。異なる問題解決のうち、二つが指摘され、なぜならこれらはいくつかの具体的な応用に対して特に有益であるからであり、そのことはこのリストが網羅的である最低限の口実を持たないことを意味する。一実施形態において、型は冷却システムと加熱システムを有し、冷却システムは冷却（または温度調節）経路または流体が循環する回路を備え、冷却システムは硬化ステージ中に層流フラックスを受け、ダイスの冷却中および材料の充填中にレイノルズ数を乱流フラックスへと劇的に変化させる。一実施形態において、充填ステージおよび硬化または硬くなるステージの間に低温の流体と高温の流体の間の高速の切り替えとともに温度調節回路の少なくとも部分が共有される。
異なる実施形態における有機的な部分の関連する要素は、有機的な部分に関して重量で少なくとも0.06%、少なくとも0.6%、少なくとも1.2%、少なくとも2.6%、少なくとも6%、少なくとも11%、少なくとも21%、およびさらに36%をさす。一代替実施形態において、上で開示された重量割合は材料の重量に関してである。代替実施形態において、上で開示された割合は体積による。
一つの組の実施形態において、本文書で記載された方法の一つは、それぞれの融解温度(Tm)の間の十分に大きい差を有する少なくとも二つの異なる金属合金を備える材料を用いて使用される。一実施形態において、記載された二つの中でより高い融点を有する金属合金はPCT/EP2016/076895の応用の合金である。一実施形態において、記載された二つの中でより低い融点を有する金属合金はPCT/EP2016/076895の応用の合金である。一実施形態において、記載された金属合金の両方はPCT/EP2016/076895の応用の合金である。一実施形態において、両方の合金は粒子状である。一実施形態において、両方の合金は粉末状である。一実施形態において、より高い融点の合金はより低い融点を有する合金よりも大きいD50を有する。異なる実施形態において、D50の差は5倍以上、6倍以上、7倍以上、態様8倍以上、11倍以上である。異なる実施形態において、二つの金属合金の融解温度の十分に大きい差とは、20℃以上、55℃以上、82℃以上、105℃以上、155℃以上、205℃以上、255℃以上、310℃以上、410℃以上、610℃以上、820℃以上、およびさらに1050℃以上である。検査条件は本文書の最後の部分で開示する。
一実施形態において、型、型の部分、モデルもしくはモデルの部分、または容器は、モデルが層ごとに作られ材料の層が光を用いて硬化するまたは硬くなるまで凝固させる作り上げられた表面プラットフォームの上へと材料（ポリマーおよびワックス）を噴射する2次元インクジェットプリンタのプロセスに類似する材料噴射を使用して製造される。
発明者は、材料成形のためのいくつかの実施形態において、およびさらに本文書で開示された任意の方法を実行する場合に、型もしくは型の部分、モデルもしくはモデルの部分または容器の製造に対する非常に有益なプロセスはレーザー焼結であることを発見した。レーザー焼結／溶融プロセスは、金属の3次元印刷に対し主流で最も広く研究された技術であり、そこで原料は主に粉末状で存在するがいくつかのシステムでは金属線が使用される。他の積層造形システムのように、レーザー焼結／溶融は3次元CADモデルから形状情報を得る。異なるプロセスの変形は、含まれうる他の材料（例えば多成分金属ポリマー粉末混合など）および後続の後処理に基づく。粉末原料を使用するプロセスは、隣接する金属粒子の層ごとの部分溶融によって望ましい成形まで実行される。これは間接または直接の形で行われる。直接の形は、ポリマーのプロセス技術を使用して金属粉末がポリマーで覆われている金属部分を製造する。金属材料に関してポリマーコーティングの比較的低い溶解は、凝固後の金属粒子の接続を助ける。直接レーザープロセスは特別な多成分粉末システムの使用を含む。選択的レーザー溶解(SLM)は、直接の選択的レーザー焼結の増進であり、焼結プロセスは緻密化を得るために後で高い温度で適用される。
一実施形態において、型、型の部分、モデルもしくはモデルの部分、または容器は、集中されたエネルギー（電子ビームまたはレーザービーム）が粉体層（金属、ポリマーまたはセラミック）を選択的に溶解または焼結するために使用される全ての技術を包含する粉体層融合(Powder bed fusion)を用いて製造される。従って、現在いくつかの技術が存在し、直接金属レーザー焼結(DMLS)、選択的レーザー溶解(SLM)、電子ビーム溶解(EBM)、選択的レーザー焼結(SLS)である。
一実施形態において、発明者は、プロセスにおいてレーザーを伴うプロセスが選択される場合に、粉末混合の適切なサイズ分布を使用する際に得られる高い充填密度により、非常に有利な応用が生じることを発見し、それらのプロセスは集中されたエネルギー（通常はレーザービームを使用する）を使用して材料を含む粉体層を選択的に溶解または焼結する。一実施形態において、方法は型もしくは型の部分、モデルもしくはモデルの部分または容器を製造するプロセスでレーザーを伴うプロセスの使用を備え、例えばレーザーを使用して（通常は直接エネルギー堆積）材料を堆積するこれらのプロセス、および集中されたエネルギー（通常はレーザービームを使用する）を使用して材料を含む粉体層を選択的に溶解または焼結するときのそれらのプロセスが選択されるがこれらに限定されない。
一実施形態において、成形プロセスにレーザーを伴うプロセスが例えば選択されるが、集中されたエネルギー（通常はレーザービーム）を使用して粉体層を選択的に溶解または焼結するときのそれらのプロセスに限定されない場合、要素内の粉末混合のより高い充填密度ならびに同様により低い熱応力および／または残留応力（時にそれらの両方）により、プロセスはまた低いエネルギーをもたらす従来技術の既知の方法と比較してより低い温度入力を成形プロセスの間に伴う。多くの場合において、この要素は望ましい最終要素が得られるまで後処理を必要とする。その一方で別の場合においては最終要素はこのプロセスの直後に得られる。
一実施形態において、各応用に対して選択される粉末混合（時に積層造形(AM)微粒子）の粒子サイズ分布に応じて、粉体層の高い充填密度に到達する。一実施形態において、適切な粒子サイズ分布とともに振動を使用して粉体層の高い充填密度を得る。他の実施形態において、適切な粒子分布を増進し粉体層の充填を改良する任意の他の方法は、本文書で開示された方法との組み合わせに適している。
一実施形態において、型、型の部分、モデルもしくはモデルの部分、または容器は、集中されたエネルギーがレーザー（レーザー蒸着およびレーザー圧密）、アークまたはEビーム熱源（金属直接蒸着および電子ビーム直接溶融）を用いて原料（粉末またはワイヤー材料）が堆積する溶融プールを生成する全ての技術を含む直接エネルギー蒸着技術を使用して製造される。
一実施形態において、型、型の部分、モデルもしくはモデルの部分、または容器は、加熱され層ごとに堆積するノズルを介しての材料調剤によって物体が生成される材料押し出しによって製造される。ノズルおよびプラットフォームは、最も一般的な材料押し出しプロセスである熱溶解積層法(FDM)のように、毎回新しい層が堆積する後に水平および垂直にそれぞれ動かされることができる。
一実施形態において、型、型の部分、モデルもしくはモデルの部分、または容器は、3次元物体を形成するために2次元部分にスライスされた精密切断金属板の積み重ねを使用するシート積層を使用して製造される。それは超音波圧密および積層物体の製造を含む。前者はソノトロードを用いてシート接合のために超音波接合を使用する一方、後者は接合の代わりに材料および接着剤として紙を使用する。
放射（光造形法(SLA)、デジタル光処理(DLP)、二光子重合、液晶など）による重合、押し出しに基づくプロセス（熱溶解積層法(FDM、FFF)など）、粉末に基づくプロセス、任意のマスキングプロセス、結合剤を使用するプロセス、促進剤、活性剤または定義されたパターン（3次元印刷(3DP)、選択的熱焼結(SHS)、選択的レーザー焼結(SLS)、など）において適用されてもされなくてもよい他の添加物、シートの製造（ラミネートオブジェクト製造(LOM)として）に基づくプロセス、および任意の他のプロセスなどに基づくプロセスのような感光性材料に基づく技術を含む技術を使用して型、型の部分、モデルもしくはモデルの部分、または容器を製造するために最も一般的に有利である技術の中で、任意の積層造形(AM)プロセスは特定の応用に対し有利でありうる。前に言及したように、いくつかの実施形態において型は、非有機的な化合物を用いて全体を作られることもあるが、有機的な材料で作られるまたは少なくとも部分的に有機的な材料で作られ、プラスチック（熱可塑性物質、熱硬化性物質など）の他に、多くの材料（しっくい、泥、ゴム、粘土、紙、他のセルロース誘導体、炭水化物など）を使用することができ、それらは任意の他の材料（有機物、セラミック、金属、金属間化合物、ナノチューブ、任意のタイプの繊維など）と混合されてもよい。
一実施形態において、型、型の部分、モデルもしくはモデルの部分、または容器は、液状の感光性樹脂の入ったバットを使用しそこから硬化剤として電磁放射を用い層ごとに3次元モデルが組み立てられて多くの場合で感光性樹脂が使用される動的プラットフォームの助けでモデルを作るために断面層が逐次的におよび選択的に硬化されるバット重合を使用して製造される。主な技術は、感光性樹脂を硬化するためにレーザーではなくプロジェクターの光が使われる光造形法(SLA)およびデジタル光処理(DLP)である。
発明者は、いくつかの実施形態において型もしくは型の部分、モデルもしくはモデルの部分または容器を製造する場合、およびさらに本文書で開示された方法の任意を実行する場合、非常に有益なプロセスは光造形法(SLA)であることを発見した。いくつかの実施形態において、使用される積層造形プロセスは光造形法(SLA)である。
いくつかの実施形態において、材料は本文書で開示された方法の中で、セラミック、有機物、金属、およびそれらの任意の組みあわせなどだがこれらに限定されない材料で充填されている樹脂を備える型もしくは型の部分、モデルもしくはモデルの部分または容器を製造するために使用される。
一実施形態において樹脂は感光性樹脂をさす。一実施形態において、感光性樹脂は、望ましい物理的な特性を達成するために多機能のモノマーおよびオリゴマーの混合を備え、従って外部または内部のいずれかの開始により光の存在で重合可能な幅広く多様なモノマーおよびオリゴマーが発展している。感光性樹脂は硬化と呼ばれるプロセスを経て、そこでオリゴマーは光への露出時に架橋結合し、網状重合体として知られるものを形成する。光硬化の結果、ポリマーの熱硬化性網状組織が形成される。光硬化の利点の一つは、レーザーまたはダイオードその他などの高エネルギー光源を使用して選択的に行うことができることだが、ほとんどのシステムは光で容易に活性化せず、この場合光開始剤が必要となる。光開始剤は、光の放射時に反応種へと分解することで活性化され、モノマーの特定の官能基の重合を活性化する化合物である。一実施形態において、感光性樹脂は、しばしば電磁スペクトルの紫外線または可視領域である光への露出時に特性を変えるポリマーである。これらの変化は構造の上で現れ、例えば、材料の硬化は光への露出時の架橋結合によって生じる。モノマー、オリゴマー、および硬化と呼ばれるプロセスを通じて硬くなったポリマー材料へと同調する光開始剤の混合を描く例が下に示される。
一実施形態において、感光性樹脂は、望ましい物理的な特性を達成するために多機能のモノマーおよびオリゴマーの混合からなり、従って外部または内部のいずれかの開始により光の存在で重合可能な幅広く多様なモノマーおよびオリゴマーが発展している。感光性樹脂は硬化と呼ばれるプロセスを経て、そこでオリゴマーは光への露出時に架橋結合し、網状重合体として知られるものを形成する。光硬化の結果、ポリマーの熱硬化性網状組織が形成される。
異なる実施形態において、型もしくは型の部分、モデルもしくはモデルの部分または容器を製造するために使用される材料を硬化するための光源は、用いられる材料を硬化できるスペクトルでの1100ルーメン以上、2200ルーメン以上、4200以上、およびさらに11000以上である。
一実施形態において、光硬化性組成物は型もしくは型の部分、モデルもしくはモデルの部分または容器を製造するために使用される。異なる実施形態において、光硬化性組成の材料は460nmを超える、560nmを超える、760nmを超える、860nmを超える、940nmを超える、1060nmを超える、およびさらに1210nmを超える波長で光硬化する粒子で充填される樹脂を備える。
いくつかの積層造形(AM)プロセスは、露出によって硬化樹脂または他のポリマーを組み込んでいるが、しばしばある程度の放射に限局される。これらのプロセスのいくつかは、複雑な形状の部分の経済的生産および高いレベルの細部が可能となる段階まで発展している。このプロセスの例は、樹脂表面（光造形法(SLA)）の表面または樹脂の体積（連続の液界面製造(CLIP)‐光造形法(SLA)）にわたりマスクした放射を使用し、いくつかの他の例は、防止剤または増進剤を使用することで望ましい形状が生成されて放射は全表面へ適用される（ポリジェットシステムなど）。
一実施形態において、積層造形(AM)プロセスはインクジェットシステムからなる。異なる実施形態において、使用されるインクジェットシステムは熱硬化性重合体の1マイクロメートルの層を硬化するのに2秒未満、0.8秒未満、0.4秒未満、およびさらに0.1秒未満を要する。
異なる実施形態において、使用される熱硬化性重合体は、ポリエステルファイバーグラスシステム、シート成形コンパウンド、バルク成形コンパウンド、ポリウレタン、断熱材、マットレス、コーティング、接着剤、車の部分、印刷ローラー、靴底、床材、合成繊維、ポリウレタンポリマー、加硫ゴム、ベークライト、電気絶縁体およびプラスチック製品に使用されるフェノールホルムアルデヒド樹脂、デュロプラスト、ベニヤ板、パーティクルボードおよび中質繊維板に使用される尿素フォルムアルデヒド発泡樹脂、メラミン樹脂、フタル酸ジアリル(DAP)、エポキシ樹脂、ポリイミド、シアン酸エステル、ポリシアヌレート、型または型ランナー、および／またはポリエステル樹脂その他である。
発明者はいくつかの応用において、特に粒子含有量がとりわけ高い場合、粒子分散のための任意の媒体の使用が望ましくてもよく、その点においてより適切な媒体の使用はもっぱら使用される粒子および樹脂のタイプによる。異なる実施形態において、材料はさらにpH調整剤、エレクトロステリック(electro‐steric)分散剤、疎水性ポリマー、およびさらに陽イオンコロイド分散剤を備える。
発明者はいくつかの応用に対して充填した樹脂システムの粘度が大いに重要であることを発見した。しばしば、過度に高い粘度は選択的な硬化中の無制御な多孔性および他の形状上の欠点の形成をまねく。加圧ガスまたは機械的に活性化されたシステムを使用するシステムなどの高い粘度の樹脂で、およびさらに特に樹脂のガスが抜けた場合に樹脂を広げるためのアームを有するシステムで作業するよう特に準備されたシステムを用いることでそれは調整可能である。いずれの場合も粘度を低下させるために希釈剤を使用することは有益である。多くの潜在的な希釈剤が存在し、それらの任意は特定の応用に適することがある。例えば、スチレンなどのリン酸エステルモノマー。
いくつかの実施形態に対して、型もしくは型の部分、モデルもしくはモデルの部分または容器の製造は使用しながら製造され、遮断マスク、マスク活性剤、化学活性剤、および／または熱的なものなどを有するシステムなどの直接放射露出のシステムとは異なるシステムにより選択的に硬化されうる樹脂またはポリマーでさらに可能である。
本文書で開示された方法にてしばしば用いられる緻密化機構に起因して、いくつかの応用に対して硬い粒子または強化繊維を使用して、型もしくは型の部分、モデルもしくはモデルの部分または容器の特定のトライボロジー動作を与えることおよび／または機械的特性を増加させることは有益である。この意味において、いくつかの応用は硬い粒子の使用から利益を得、材料の体積に関して硬い粒子の体積は異なる実施形態において体積で2%以上、5.5%以上、11%以上およびさらに22%以上である。一代替実施形態において、上で開示された割合は重量によるものであり、材料の重量に関して硬い粒子の重量割合をさす。これらの硬い粒子は必ずしも別々に取り入れられるのではなく、別の段階で組み込まれるまたはプロセスの間に合成されることもある。代表的な強化粒子は、ダイアモンド、立方晶窒化ホウ素(cBN)、酸化物（アルミニウム、ジルコニウム、鉄など）、窒化物（チタン、バナジウム、クロム、モリブデンなど）、炭化物（チタン、バナジウム、タングステン、鉄など）、ホウ化物（チタン、バナジウムなど）、それらの混合などの高い硬度を有するものであり、通常では任意の粒子は異なる実施形態において11GPa以上、21GPa以上、26GPa以上、およびさらに36GPa以上の硬度を有する。他方では、主として増加した機械的特性から利益を得る応用において、これらは硬い粒子として使用することができ、強化繊維（ガラス、炭素繊維など）、ウィスカー、ナノチューブなどの機械的特性の有効な効果を有しうる既知の任意の粒子を使用することができる。
発明者は、いくつかの実施形態において型もしくは型の部分、モデルもしくはモデルの部分または容器を製造する場合、およびさらに本文書で開示された方法の任意を実行する場合、型もしくは型の部分、モデルもしくはモデルの部分または容器を製造するために非常に有益なプロセスは直接光処理であることを発見した。第一に、積層造形(AM)プロセスの光硬化の群において、平面同時硬化によって平面を得るために、速度は平面における光パターンの投射を通じて容易に得られる。よって、各ステップにおいて全体の光パターン（または選択された樹脂に対する他の関連する波長）はまさにその瞬間に成形されるために表面に適用され、まさにその瞬間に処理されている層において意図される全体の成形の同時硬化を達成する。このことは、その時点で製造された層の意図される「ピクセル」上に適切な波長を照らすDLP（直接光処理）プロジェクターに似たシステムの使用その他などを通じて達成される。同様に、得られる形状の複雑さに対しさらなる柔軟性を追加するため補足の技術が用いられてもよい。一つの例は、硬化反応が、硬化のための適切な波長に露出する場合でも硬化反応がいくつかの手段すなわち酸素存在により妨げられうる感光性樹脂の使用でありうる。そのような例において、きわめて複雑な形状が非常に速いやり方で達成されうる。金属構成要素はしばしば樹脂槽において浮遊状態である。領域全体が一度に硬化される「プロジェクタータイプ」システムの場合において、発明者はいくつかの例に対して多数のピクセルを有するシステムを使用することが有利であることを発見し、そのような例では異なる実施形態において0.9M（Mは百万を表す）ピクセル以上、2M以上、8M以上およびさらに10M以上を有することが望ましい。発明者は、いくつかの大型の要素に対しては、解像度はさほど高くある必要はなく、従って硬化が起きる表面ではかなり大きいピクセルサイズも容認可能であることに気がついた。そのような場合に対し異なる実施形態において、12平方マイクロメートル以上、55平方マイクロメートル以上、120平方マイクロメートル以上、およびさらに510平方マイクロメートル以上のピクセルサイズ。他方では、いくつかの要素はより高い解像度を必要とし、従って異なる実施形態において、195マイクロメートル以下、95マイクロメートル以下、45マイクロメートル以下、およびさらに8マイクロメートル以下のピクセルサイズを目指す。発明者は、大型の要素または非常に高い解像度が望まれる要素に対し、より広域に及ぶようにそのような投射システムのマトリックスまたは、マトリックスの異なる点へ連続して動く単一のプロジェクターを有して製造された層ごとにいくつかの露出を行うことは有利であることを発見した。光源（可視でも不可視でも、つまり選択される波長がいずれであれ）は、連続印刷または硬化表面のいくつかの点での少なくとも同時硬化ができる限りは、デジタル光処理(DLP)プロジェクター以外であってもよい。発明者は、速度その他のために、いくつかの応用に対して樹脂表面に到達する適した光子の高い密度を有することは有利であることを発見した。この意味において、いくつかの応用に対して高いルーメンの光源を有することが賢明である。異なる実施形態において、用いられる樹脂を硬化できるスペクトルでの1100ルーメン以上、2200ルーメン以上、4200以上、およびさらに11000以上が望ましくてもよい。コスト最適化のために、用いられる樹脂を硬化するポテンシャルのある波長での大部分の放射光を有する光源を有することが推薦されてよく、いくつかの応用に対して異なる実施形態において27%以上、52%以上、78%以上、およびさらに96%以上が望ましい。発明者は、いくつかの応用に対して、望ましくは異なる実施形態において3000以上、8400以上、12000以上、23000以上およびさらに110000以上の全体の光子増加を有する光子増強器を用いることもまた有益であることを発見した。発明者は、このような場合において、異なる実施形態において12%以上、22%以上、32%以上、43%以上、およびさらに52%以上の量子効率（効率は、使用される樹脂を効率的なやり方で硬化できる波長の範囲内の最大効率である）を有する光電陰極を使用することはしばしば有益であることを発見した。いくつかの応用に対して、ガリウム砒素およびさらにガリウム砒素リンに基づく光電陰極は特に有利である。発明者はそこで、硬化の早い樹脂がこの態様に使用され得、そのような応用に対して異なる実施形態において硬化時間が0.8秒以下、0.4秒以下、0.08秒以下、およびさらに0.008秒以下が望ましくありうることを発見した。そのような光子密度および／または硬化の早い樹脂が使用される場合、高フレームレートのプロジェクターまたはさらに一般的なやり方で、異なる実施形態においてパターン切換はしばしば望ましい。32fps以上、64fps以上、102fps以上およびさらに220fps以上。発明者は、本段落で述べた手法もまた、有機的な材料またはいくつかの材料上で金属相含有の必要なしに使用される場合非常に有益であり、製造された要素がある程度の温度への露出を伴う後処理を有しても有さなくてもよいことを発見した。
特に高速の硬化が用いられる場合でも、通常同様に本文書で開示された方法のいくつかの応用に対して、製造中の材料のベッドが流れるのを助けることは時に有利である。このことは特に、高い粘度を有する流体（例として、金属微粒子添加を有する光硬化性樹脂など）を使用する場合にもあてはまる。いくつかの技術はしかるべき場所へと材料が流れるために用いられてもよい（層が完成し、製造された要素が移動され、空洞を充填するために製造されている材料が流れなくてはならない場合と同様に）。このような場合、発明者はベッドまたは槽の吸引または加圧に基づく技術が非常に有利であることを発見した。加圧は、自重またはアクチュエータなどを有する気体またはプレートを用いて行われてもよい。吸引は、真空システムおよび選択膜などを用いて実行されてもよい。
硬化可能な樹脂に対して、通常では、樹脂に含まれるモノマーまたは複数のモノマー（異なるモノマーおよびさらにオリゴマーの混合であってもよい）は適用される波長内で重合されるであろうことが必要である。通常では、本応用において硬化は異なる波長範囲で行われる。異なる実施形態において520‐2760nmの範囲であり、580‐2340nmの範囲であり、630‐2120nm、710‐1930nmの範囲であり、およびさらに940‐1210nmの範囲であり、ゆえにこれらの波長範囲において硬化する樹脂はいくつかの実施形態において本応用において使用される。
発明者は特定の応用は、型、モデル、またはモデルの部分または容器を製造するための近赤外線(NIR)での波長放射に反応しやすい材料の使用であることを発見した。一実施形態において、波長に反応しやすい材料は、そのような波長にて硬化または重合されうる材料をさす。通常では、異なる実施形態において740‐870nm、740‐980nmの範囲、780‐1240nmおよびさらに780‐1420nmの範囲である。いくつかの応用に対して、材料を硬化するために使用する波長は、異なる実施形態において、710nmを超える、830nmを超える、880nmを超える、およびさらに920nmを超えるが、下に開示するようなさらに高い波長の使用も否定しない。むしろ、材料を硬化させるために使用する波長はある程度の値未満であることが好ましい他の応用が存在し、よっていくつかの応用に対して波長は異なる実施形態において1390nm未満、1030nm未満、990nm未満、およびさらに810nm未満が好ましい。
通常、より長い波長はより大きな浸透能力を示し、これらの応用において異なる実施形態において時に970nmを超える、1090nmを超える、1130nmを超える、およびさらに1270nmを超える高い波長が型、モデル、またはモデルの部分または容器を製造するために使用される材料を硬化するために使用される。いくつかの応用に対して、作られた形状に高い柔軟性があることは有益である。この意味において、発明者は、異なる箇所で異なる露出レベルを有するために放射システムの局所変調に基づくシステムが非常に有利でありうることを発見した（しばしば層ごとの生産システムにおける露出のレベルは電荷結合素子(Charge Coupled Device CCD)またはデジタル光処理(DLP)など）。光が変調されると、特定の応用（しばしばレンズを用いる）に対して要求される定義に従って、変換され（発光性の材料を有するシステム）、迂回され（鏡または他によって）、回折され、集中され、または分散され、または便宜上放射を修正するための光学または電子のシステムを使用して行われうる任意の他の作用が可能である。従って、変調の生成は、硬化で使用する波長とは異なる波長で行われてもよい。最も重要なのは、選択した波長において硬化する材料を有することとなる。いくつかの場合、本応用において異なる実施形態において1390nm未満、1030nm未満、990nm未満およびさらに810nm未満の波長で硬化する材料が望ましい。
光硬化の利点の一つは、例えばレーザーなどの高エネルギー光源を使用して選択的に行うことができることだが、ほとんどのシステムは光で容易に活性化せず、この場合光開始剤が必要となる。
異なる実施形態において、光開始剤は、型もしくは型の部分、モデルもしくはモデルの部分または容器を製造するために使用される材料の総重量%に基づき重量で0.1から1.5%、0.1から1.3%、0.1から0.9%、0.1から0.6%およびさらに0.1から0.4%加えられる。一代替実施形態において上で開示された割合は体積による。
別の態様は前に開示したように光開始剤の使用をさす。いくつかの応用において、硬化は材料に含まれる光開始剤の活性化によって開始される。一実施形態において、型もしくは型の部分、モデルもしくはモデルの部分または容器を製造するために使用される材料は樹脂および光開始剤を備える。そのような光開始剤の活性化は、異なる実施形態において690から1390nmを超える、730から1240nm、760および1130nmの間、およびさらに780および940nmの間の範囲の波長でいくつかの応用において行われてもよい。一実施形態は、異なる実施形態において700nmを超える、760nmを超える、840nmを超える、960nmを超える、1180nmを超えるおよびさらに1330nmを超える波長で光開始剤の活性化が行われることを特徴とする光開始剤を備える材料をさし、一方他の応用において光開始剤の活性化に使用される波長は異なる実施形態において1375nm未満、1120nm未満、940nm未満およびさらに830nm未満である。いくつかの実施形態において、材料はさらに光開始剤を備え、材料は上で開示された波長で光硬化可能である。
いくつかの応用において、樹脂はさらに、多くの場合に金属および／またはセラミック粒子を含む粒子懸濁などの他の粒子で充填されてもよいが、同様にナノチューブ、グラフェン、セルロース、グラスファイバーまたは炭素、その他の要素などの他の機能性粒子で充填されてもよい。充填された樹脂を備えるこれらの材料に対し、硬化に使用される波長は先行の段落で開示された値および範囲の内である。従って、波長は異なる実施形態において705nmを超える、710nmを超える、830nmを超える、880nmを超える、およびさらに920nmを超えるのが望ましいが、異なる実施形態において970nmを超える、1090nmを超える、1130nmを超える、およびさらに1270nmを超えるさらに高い波長の使用も否定しない。むしろいくつかの応用に対して発明者は、硬化が異なる実施形態において1390nm未満、1030nm未満、990nm未満より低い、およびさらに810nm未満の波長で行われてもよいことを発見した。
本文書において、他の指示がない限り、以下の検査方法および条件が使用される。
機械的強度(UTS)、破壊時の伸長、および弾性係数などの機械的特性は（他の指示がない限り）、引張の機械的特性である。一実施形態において検査される材料が配向された繊維を備える場合、特性は繊維の配向の方向において計測される（引張強度0°）。一実施形態において検査される材料が配向された繊維および配向されたナノ強化物を備える場合、特性は繊維の配向の方向において計測される。一実施形態において検査される材料が配向されない繊維および配向されたナノ強化物を備える場合、特性はナノ強化物の配向の方向において計測される。
室温は23℃をさす。
温度はセ氏である。
計測は1気圧にてである。
他の指示がない限り計測は室温で行われる。
密度値は20℃および1気圧にて定められる。
室温での機械的強度(UTS)は、金属材料の引張検査のための米国材料試験協会E8/8M‐16a標準試験方法に従い23℃で計測される。
成形された材料の室温での機械的強度(UTS)は、成形された材料を厳密に金属と見なすことが不可能であっても金属材料の引張検査のための米国材料試験協会E8/8M‐16a標準試験方法に従い23℃で計測される。
本体の室温での機械的強度(UTS)は、金属材料の引張検査のための米国材料試験協会E8/8M‐16a標準試験方法に従い23℃で計測される。
参照本体の室温での機械的強度(UTS)は、参照本体を厳密に金属と見なすことが不可能であっても金属材料の引張検査のための米国材料試験協会E8/8M‐16a標準試験方法に従い23℃で計測される。
高温での機械的強度(UTS)は、金属材料の高温引張検査ための米国材料試験協会E21‐09標準試験方法に従い300℃で計測される。
成形された材料の高温での機械的強度(UTS)は、成形された材料を厳密に金属と見なすことが不可能であっても金属材料の高温引張検査のための米国材料試験協会E21‐09標準試験方法に従い300℃で計測される。
本体の高温での機械的強度(UTS)は、金属材料の高温引張検査のための米国材料試験協会E21‐09標準試験方法に従い300℃で計測される。
参照本体の高温での機械的強度(UTS)は、参照本体を厳密に金属と見なすことが不可能であっても金属材料の高温引張検査のための米国材料試験協会E21‐09標準試験方法に従い300℃で計測される。
正規化された機械的強度(UTS)は、室温での機械的強度(UTS)および20°で1気圧での密度の間の比率をさす。
成形された材料の正規化された機械的強度(UTS)は、成形された材料の室温での機械的強度(UTS)および20°で1気圧での密度の間の比率をさす。
室温での弾性係数（Eまたはヤング係数とも言及される）は、金属材料の引張検査のための米国材料試験協会E8/8M‐16a標準試験方法に従い23℃で計測される。
成形された材料の室温での弾性係数は、成形された材料を厳密に金属と見なすことが不可能であっても金属材料の引張検査のための米国材料試験協会E8/8M‐16a標準試験方法に従い23℃で計測される。
本体の室温での弾性係数は、金属材料の引張検査のための米国材料試験協会E8/8M‐16a標準試験方法に従い23℃で計測される。
正規化された弾性係数は、室温での弾性係数および20℃で1気圧での密度の間の比率をさす。
成形された材料の正規化された弾性係数は、成形された材料の室温での弾性係数および20℃で1気圧での密度の間の比率をさす。
室温での破壊時の伸長は、米国材料試験協会E8/8M‐16aに従い金属材料の引張検査のための標準試験方法に従って23℃で計測される。
成形された材料の室温での破壊時の伸長は、成形された材料を厳密に金属と見なすことが不可能であっても金属材料の引張検査のための米国材料試験協会E8/8M‐16a標準試験方法に従い23℃で計測される。
融解温度は、溶解のための米国材料試験協会E794‐06(2012)標準試験方法に従い計測され、結晶化温度は熱解析による。
粘度は、ISO3219:1993プラスチック‐液状または乳濁液または分散としてのポリマー／樹脂‐定義されたせん断速度を有する回転式粘度計を用いた粘度の特定、に従い23℃で計測された室温での粘度をさす。
室温での比熱は、示差走査熱量測定による比熱容量特定のための米国材料試験協会E1269‐2011標準試験方法に従い23℃で計測される。
室温での熱拡散率は、フラッシュ法による熱拡散率のための米国材料試験協会E1461‐13標準試験方法に従い23℃で計測される。
室温での熱伝導率は、フラッシュ法による熱拡散率のための米国材料試験協会E1461‐13標準試験方法に従い23℃で計測される。
室温での電気伝導性は、中程度伝導性材料のD‐C抵抗または伝導性のための米国材料試験協会D4496‐13標準試験方法に従い23℃および湿度(RH=50%)で計測される。
ガラス転移点(Tg)は示差走査熱量測定(DSC)により米国材料試験協会D3418‐12に従い計測される。サンプルの重量は10mgである。セラミック容器中。アルゴンを使用し流量25ml/minの清浄気体(99.9%)。加熱／冷却速度10℃/min。液状のポリマーまたは樹脂に対して、粉砕後にサンプルは下に開示する成形方法AからCに従い重合されて検査見本を得、サンプルは粉砕される。見本が一つ以上の成形方法（AからC）によって得られることがある場合、それぞれの方法で得られた見本は検査され、得られた最高値はガラス転移点の選択された値である。
劣化温度(Td)は米国材料試験協会E1131‐08に従い熱重量測定により計測される。サンプルの重量は10mgである。セラミックのるつぼ中。窒素を使用し流量はそれぞれ100ml/minおよび20ml/minの清浄および不活性気体(99.9%)。使用される反応性の空気は流量80ml/minの空気(99.9%)である。加熱速度10℃/minから1000℃。液状のポリマーまたは樹脂に対して、サンプルは下に開示する成形方法AからCに従い重合されてサンプルを得る。見本が一つ以上の成形方法（AからC）によって得られることがある場合、それぞれの方法で得られた見本は検査され、得られた最高値は劣化温度の選択された値である。
除去温度(Te)は米国材料試験協会E1131‐08に従い熱重量測定により計測される。サンプルの重量は10mgである。セラミックのるつぼ中。窒素を使用し流量はそれぞれ100ml/minおよび20ml/minの清浄および不活性気体(99.9%)。使用される反応性の空気は流量80ml/minの空気(99.9%)である。加熱速度0.5℃/minから1000℃。液状のポリマーまたは樹脂に対して、サンプルは下に開示する成形方法AからCに従い準備される。見本が一つ以上の成形方法（AからC）によって得られることがある場合、それぞれの方法で得られた見本は検査され、得られた最高値は除去温度の選択された値である。
ビカー軟化温度は、自動化された装置を使用して測定され、250℃までは液状シリコン熱伝導媒体を用い、それ以上の温度に対しては黒鉛粉末が熱伝導媒体として用いられる（そして温度測定には温度計ではなく米国材料試験協会E2846‐14に従い目盛りが付けられた熱電対が使用される）。幅3mmおよび面積10×10mmの三つの見本は、米国材料試験協会D1225‐00に従い荷重2(50N)および速度A(50℃/h)で検査される。解析の前に検査見本は、25℃および湿度(RH=50%)で48時間にわたり平衡される。初期開始温度25℃。検査見本は下に開示する成形方法AからCに従い得られる。見本が一つ以上の成形方法（AからC）によって得られることがある場合、それぞれの方法で得られた見本は検査され、得られた最高値はビカー軟化温度の選択された値である。
熱たわみ温度は、自動化された装置で測定され、250℃まではシリコンオイルを液体熱伝導媒体として用い、それ以上の温度に対しては黒鉛粉末が熱伝導媒体として用いられ（そして温度測定には温度計ではなく米国材料試験協会E2846‐14に従い目盛りが付けられた熱電対が使用される）、3mm幅の三つの見本は米国材料試験協会D648‐07方法Aに従い0.46Mpa[0.66psi]または1.82MPa[264psi]の荷重で使用され、用いられる荷重はそれぞれの計測に対して示される。解析の前に検査見本および槽は、30℃で平衡され、加熱速度は2℃/minである。検査見本は下に開示する成形方法AからCに従い得られる。見本が一つ以上の成形方法（AからC）によって得られることがある場合、それぞれの方法で得られた見本は検査され、得られた最高値は熱たわみ温度の選択された値である。
代替方法における熱たわみ温度は上で開示された方法に従い計測されるが、5.0MPa、8.0MPaの荷重で測定され、これらの場合に使用される荷重は熱たわみ温度値を用いて示される。
配向されない繊維を有するプラスチックおよび複合材料の弾性係数は、米国材料試験協会D638‐02に従い23℃および50%RHで、B‐1クラスの伸縮計（米国材料試験協会E83‐96に従う）を用いて5mm/minで3.5mm厚さの亜鈴型の見本において計測され、タイプIは硬質のプラスチックまたは複合材料用でタイプIVは軟質のプラスチックまたは複合材料用である。七つの見本は各サンプルに対して検査される。見本は、型またはモデルの製造に使用されたのと同じ積層造形プロセスを使用して製造される。
配向された繊維を有する複合材料の弾性係数は、米国材料試験協会D3039/3039M‐00に従い23℃および50%RHで、B‐1クラスの伸縮計（米国材料試験協会E83‐96に従う）を用いてひずみ速度0.01min‐1で0°の繊維配向（幅15mm、長さ250mm、厚さ1mm）を有する亜鈴型の見本において、長さ56mm、厚さ1.5mmおよび角度45°のタブを用いて計測される。七つの見本は各サンプルに対して検査される。見本は、型またはモデルの製造に使用されたのと同じ積層造形プロセスを使用して製造される。
加硫ゴムの弾性係数は、米国材料試験協会D1415－06に従い23℃および50%RHで厚さ9mmおよび横寸法25×25mmの三つの標準見本において計測される。見本は、柔らかい型の製造に使用されたのと同じ積層造形プロセスを使用して製造される。
配向されない繊維を有するプラスチックおよび複合材料の破壊時の伸長は、米国材料試験協会D638‐02に従い23℃および50%RHで、B‐1クラスの伸縮計（米国材料試験協会E83‐96に従う）を用いて5mm/minで3.5mm厚さの亜鈴型の見本において計測され、タイプIは硬質のプラスチックまたは複合材料用でタイプIVは軟質のプラスチックまたは複合材料用である。七つの見本は各サンプルに対して検査される。見本は、型またはモデルの製造に使用されたのと同じ積層造形プロセスを使用して製造される。
加硫ゴムの破壊時の伸長は、米国材料試験協会D412‐98aに従い23℃および50%RHで500mm/minで厚さ2.5mmの七つの亜鈴型のダイスC見本において計測される。見本は、柔らかい型の製造に使用されたのと同じ積層造形プロセスを使用して製造される。
配向されない繊維を有するプラスチックおよび複合材料の弾性強度は、米国材料試験協会D638‐02に従い23℃および50%RHで、B‐1クラスの伸縮計（米国材料試験協会E83‐96に従う）を用いて5mm/minで3.5mm厚さの亜鈴型の見本において計測され、タイプIは硬質のプラスチックまたは複合材料用でタイプIVは軟質のプラスチックまたは複合材料用である。七つの見本は各サンプルに対して検査される。見本は、型またはモデルの製造に使用されたのと同じ積層造形プロセスを使用して製造される。
配向された繊維を有する複合材料の弾性強度は、米国材料試験協会D3039/3039M‐00に従い23℃および50%RHで、B‐1クラスの伸縮計（米国材料試験協会E83‐96に従う）を用いてひずみ速度0.01min‐1で0°の繊維配向（幅15mm、長さ250mm、厚さ1mm）を有する亜鈴型の見本において、長さ56mm、厚さ1.5mmおよび角度45°のタブを用いて計測される。七つの見本は各サンプルに対して検査される。見本は、型またはモデルの製造に使用されたのと同じ積層造形プロセスを使用して製造される。
加硫ゴムの弾性強度は、米国材料試験協会D412‐98aに従い23℃および50%RHで500mm/minで厚さ2.5mmの七つの亜鈴型のダイスC見本において計測される。見本は、柔らかい型の製造に使用されたのと同じ積層造形プロセスを使用して製造される。
配向されない繊維を有するプラスチックおよび複合材料の体積弾性率は、米国材料試験協会D D695‐15に従い23℃および50%RHで、B‐2クラスの伸縮計（米国材料試験協会E83‐96に従う）を用いて1.3mm/minで3mm厚さの亜鈴型の見本において計測される。七つの見本は各サンプルに対して検査される。見本は、型またはモデルの製造に使用されたのと同じ積層造形プロセスを使用して製造される。
配向された繊維を有する複合材料の体積弾性率は、米国材料試験協会D3410/3410M‐03に従い23℃および50%RHで、0°の単向性の繊維配向（幅10mm、長さ20mm、厚さ2mm）において、長さ65mm、全体の長さ150mmおよびタブ厚さ1.5mmのタブを用いて計測される。七つの見本は各サンプルに対して検査される。見本は、型またはモデルの製造に使用されたのと同じ積層造形プロセスを使用して製造される。
検査見本の準備
熱たわみ温度に対する検査見本を得るために使用される型は、長さ127mm、奥行13mmおよび幅3mmである。この型はまたガラス転移点、除去温度、および劣化温度に対する検査見本に対しても使用されてよい。
弾性係数に対する検査見本を得るために使用される型は、長さ25mm、奥行13mmおよび幅3mmである。
ビカー軟化温度に対する検査見本を得るために使用される型は、面積10×10mmで厚さ3mmである。
成形方法
成形方法A。光開始剤を使用して光重合を行う。光開始剤（タイプ、割合）は供給元の勧めに従い選択される。提供されない場合、使用される光開始剤は過酸化ベンゾイルで、重量で2%である。必要とする見本を機能させる必要な寸法を有する型は、樹脂および光開始剤の均一な混合で充填される。混合は、供給元が提供する硬化条件（波長および露出時間）に従い重合され、提供されない場合は、材料は紫外線ランプ（365nm、6W）の下で2時間にわたり硬化される。この後、見本は型から除去され、下部も上部と同じ条件で硬化される。硬化は、閉じられた光絶縁の箱の中で行われ、光源から10cm離れている見本内でランプの放射のみが入射する。
成形方法B。従来の熱成形機械において熱成形が行われ、厚さ3mmを得るために必要な量の材料は型のフレームに積み込まれる。加熱領域において材料シートが確保されると、供給元の勧めに従い選択される成形温度まで加熱され、提供されない場合は、ガラス転移点より20℃低い温度が選択される。見本が型に入ると、25℃まで冷却される。必要な見本を得るために余った材料は除去される。
成形方法C。従来の射出成形機械において射出成形が行われる。入手可能な場合は、プラスチックペレットが原材料として選択され、そうでない場合は、異なる化学要素が円筒へ注入される。材料は、供給元が勧める温度へ、供給元が勧める時間の間加熱され、提供されない場合は、材料はその融解温度より10℃高い温度まで加熱され5分維持される（材料の劣化点が融解温度よりも50℃以上高い場合）、または材料のガラス転移点より20℃高い温度まで加熱される（劣化点が融解温度よりも50℃以下高い場合）。材料が回転スクリューによって融液溜めへと流されると、少なくとも空洞入口が固まるまで充填圧が適用される。適用する圧力を特定するためにフローリー‐オーウォル‐フライ（Flory‐Orwoll‐Vrij）方程式が用いられる。最後に、型は開けられ見本は除去される。
本文書で開示された任意の実施形態は、提供された任意の組み合わせで任意の他の実施形態と組み合わせることができ、互いに排他的ではない。
例
例1以下の組成の合金をすべて重量比で調製した。
成形されるための材料の有機的な部分は一つまたは複数の相および／または要素を備えてよい。一実施形態において有機的な部分は有機的な相を備える。異なる実施形態において、材料の有機的な部分は少なくとも一つの要素、少なくとも二つの要素、少なくとも一つの関連する要素、およびさらに少なくとも二つの関連する要素を備える。一実施形態において有機的な相は少なくともポリマーを備える。異なる実施形態において、ポリマーは感光性樹脂、熱硬化性重合体、熱可塑性ポリマー、およびさらにエラストマー重合体である。発明者は、いくつかの実施形態において、成形された材料の所要の機械的特性を得るためには、ポリマーは結晶高分子であってはならないことを発見した。一実施形態において、後に本文書おいて開示されるように「適切な放射」にさらされる場合、成形方法は「硬化する」要素を備える材料の有機的な部分を積層造形する少なくとも一つのステップを備える。さらに、異なる実施形態において、「硬化する」材料はさらに反応促進剤、「適切な放射」にさらされる場合に感作できるフォトクロミック化合物（アゾベンゼン、スピロピラン、スチルベン、フルギト類、ジアリールエテンなど）、「適切な放射」にさらされる場合に熱を発生できる発色団、そしてさらに熱開始剤を備えてもよい。
いくつかの実施形態において、有機的な部分が少なくとも部分的に保持されるいくつかの要素が製造される場合の例のように、およびまた関連する相の中で最も低い融点の金属相がやや高い融点を有する金属相を持ついくつかの要素における別の例のように、発明者は0.46MPa[66psi]の荷重で米国材料試験協会D648‐07に従って計測される120℃を超える、185℃を超える、230℃を超える、260℃を超える、282℃を超える、305℃を超える、355℃を超える、410℃,を超える、430℃を超える、そしてさらに505℃を超える異なる実施形態でのたわみ温度を有する有機的な相を選ぶことがきわめて重要であることを発見した。一代替実施形態において上で開示されたたわみ温度の値はISO75‐1、0.45MPaの荷重での2013方法Bテストに従って計測される。発明者は、いくつかの応用においては1.82MPaの荷重で米国材料試験協会D648‐07に従って計測される81℃を超える、123℃を超える、153℃を超える、173℃を超える、188℃を超える、203℃を超える、237℃を超える、273℃を超える、287℃を超える、そしてさらに320℃を超える異なる実施形態でのたわみ温度を有する要素を備える有機的な相を選ぶことがきわめて重要であることを発見した。一代替実施形態において、有機的な相は、1.82MPaの荷重で米国材料試験協会D648‐07の検査条件に従うか、5.0MPaの荷重で米国材料試験協会D648‐07の検査条件に従うか、8.0MPaの荷重で米国材料試験協会D648‐07の検査条件に従うか、さらにまたは1.8MPaの荷重でISO75‐1:2013方法Aテストによるかのいずれかによって得られる40℃を超える、61℃を超える、76℃を超える、94℃を超える、102℃を超える、118℃を超える、137℃を超える、143℃を超える、そしてさらに168℃を超えるたわみ温度を有する。いくつかの応用において、発明者は120℃を超える、185℃を超える、230℃を超える、260℃を超える、282℃を超える、305℃を超える、355℃を超える、410℃を超える、430℃を超える、そしてさらに505℃を超えるビカー軟化温度を有する要素を備える有機的な相を選ぶことがきわめて重要であることを発見した。たわみ温度とビカー軟化温度の検査条件は本文書の最後の部分で開示する。
いくつかの材料では、ある程度の要素または相は材料の有機的な部分の中で非常に少量で存在することがあり、いくつかの例ではその存在は意図しないもので、ゆえに関連しないが、別の例ではその存在は明確な機能性があり、ゆえにいくつかの特性に対し関連するが他の特性に対しては再び関連しない。いくつかの実施形態において、有機的な部分の中のそのような種類の量に関して、有機的な部分の相または要素の関連性を定義することが可能である。材料の有機的な部分の中の関連する要素または相は、異なる実施形態において材料の有機的な部分に関して重量で少なくとも0.06%、少なくとも0.6%、少なくとも1.2%、少なくとも2.6%、少なくとも6%、少なくとも11%、少なくとも21%、およびさらに36%である要素または相である。代替実施形態において上で開示された割合は材料の重量に関する重量割合をさす。一代替実施形態において上で開示された割合は体積による。
いくつかの実施形態において、上記のものはいくつかの要素の製造物であり、材料が成形された後に材料の有機的な部分は少なくとも部分的に保持され、また別の例として、材料の非有機的な部分の金属相を有するいくつかの製造された要素において、関連する相の中で最も低い融点の金属相が他の関連する金属相と比較してやや高い融点を有し、発明者はいくつかの応用において、0.46MPa[66psi]の荷重で米国材料試験協会D648‐07方法に従って計測される120℃を超える、185℃を超える、230℃を超える、260℃を超える、282℃を超える、305℃を超える、355℃を超える、410℃を超える、430℃を超える、そしてさらに505℃を超える異なる実施形態でのたわみ温度(HDT)を有する関連する要素を備える有機的な相を選ぶことがきわめて重要であることを発見した。たわみ温度を特定する検査条件は本文書の最後の部分で開示する。一代替実施形態において上で開示されたたわみ温度の値は0.45MPaの荷重でのISO75‐1:2013方法Bテストに従って計測される。発明者は、いくつかの応用においては1.82MPaの荷重で米国材料試験協会D648‐07に従って計測される81℃を超える、123℃を超える、153℃を超える、173℃を超える、188℃を超える、203℃を超える、237℃を超える、273℃を超える、287℃を超える、そしてさらに320℃を超える異なる実施形態でのたわみ温度を有する関連する要素を備える有機的な相を選ぶことがきわめて重要であることを発見した。たわみ温度を特定する検査条件は本文書の最後の部分で開示する。代替実施形態において、1.82MPaの荷重で米国材料試験協会D648‐07の検査条件に従うか、5.0MPaの荷重で米国材料試験協会D648‐07の検査条件に従うか、8.0MPaの荷重で米国材料試験協会D648‐07の検査条件に従うか、さらにまたは1.8MPaの荷重でISO75‐1:2013方法Aテストによるかのいずれかによって得られる40℃を超える、61℃を超える、76℃を超える、94℃を超える、102℃を超える、118℃を超える、137℃を超える、143℃を超える、そしてさらに168℃を超えるたわみ温度を有する関連する要素を備える有機的な相が好ましい。発明者は、いくつかの応用で異なる実施形態において、ポリフェニレンスルホン(PPS)、芳香族ポリイミド(PI)、ポリエーテルスルホン(PES)、ポリエーテルイミド(PEI)、ポリエーテルケトン(PEK)、ポリエーテルケトンケトン(PEKK)、エチレンプロピレンジエンモノマー(EPDM)、ポリスルホン(PSU)、ポリアクリルアミド(PAM)、ポリカーボネート(PC)、ポリエーテルエーテルケトン(PEEK)、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)、ポリイミド(PI)、ポリエチレンナフタレート(PEN)、ABS樹脂(ABS)、ポリメチルメタクリレート(PMMA)、ポリフェニレンスルファイド(PPS)、ポリエチレンテレフタラート(PET)、ポリブチレンテレフタレート(PBT)、ポリアミド(PA66、PA610、PA6、PA12)、ポリプロピレン(PP)、フェノールホルムアルデヒド樹脂(PF)、エポキシ樹脂(EP)、ポリウレタン(PUR)、ポリエステル樹脂(UP)、ポリメチルシロキサン(PDMS)、ポリベンゾイミダゾール(PBI)、ポリベンゾイミダゾール芳香族派生物、ポリヒドロキシ基を有するメタクリル酸、ポリ（ヒドロキシブチル）メタクリル酸である関連する要素を備える有機的な相を選ぶことがきわめて重要であることを発見し、発明者は、異なる実施形態において、環状ブチレンテレフタレート(CBT)およびさらにアニオン性ポリアミド(APA‐6)を備える有機的な相を選ぶことは有益であることを発見した。いくつかの応用では、とりわけ風車ブレードおよび他の大型の要素を製造する際に、熱硬化性重合体（エポキシ樹脂など）または粉末状の熱可塑性ポリマーなどのポリマー材料を使用することは有益である。大型の要素の製造において、発明者は、超音波、抵抗または誘導その他などによって接合できる熱可塑性ポリマーを使用する場合、本文書の開示に従って得られる成形された材料を使用するとき、驚くべきことに接合部分における金属相の間の連続接合も含む連続性へ到達できることを発見した。ポリヒドロキシエチルメタクリレート(PHEMA)、フタロニトリル、ベンゾキサジン、ビスマレイミド、シアン酸エステル、ポリエステルファイバーグラスシステム、成形コンパウンド、バルク成形コンパウンド、ポリウレタン、断熱材、マットレス、コーティング、接着剤、印刷ローラー、靴底、床材、合成繊維、ポリウレタンポリマー、加硫ゴム、ベークライト、電気絶縁体およびプラスチック製品に使用されるフェノールホルムアルデヒド樹脂、デュロプラスト、ベニヤ板、パーティクルボードおよび中質繊維板に使用される尿素ホルムアルデヒド材、メラミン樹脂、フタル酸ジアリル(DAP)、態様エポキシ樹脂、ポリイミド、ポリシアヌレート、型または型ランナー、およびさらにポリエステル樹脂などである。製造のために発明者はいくつかの応用においては120℃を超える、185℃を超える、230℃を超える、260℃を超える、282℃を超える、305℃を超える、355℃を超える、410℃を超える、430℃を超える、そしてさらに505℃を超える異なる実施形態での劣化温度を有する関連する要素を備える有機的な相を選ぶことがきわめて重要であることを発見した。劣化温度を特定する検査条件は本文書の最後の部分で開示する。代替実施形態において、劣化温度は選択的に重量で10%、20%、25%、45%、65%、およびさらに65%を超える質量損失に相当する米国材料試験協会E1131‐08の検査条件に従って得られた温度をさすことができる。発明者はいくつかの応用においては120℃を超える、185℃を超える、230℃を超える、260℃を超える、282℃を超える、305℃を超える、355℃を超える、410℃を超える、430℃を超える、そしてさらに505℃を超える異なる実施形態での除去温度を有する関連する要素を備える有機的な相を選ぶことがきわめて重要であることを発見した。除去温度を特定する検査条件は本文書の最後の部分で開示する。代替実施形態において、除去温度は選択的に米国材料試験協会E1131‐08の検査条件に従って、だが0.5℃／minの加熱／冷却速度で得られた温度をさすことができ、初期重量に関して異なる実施形態における残りの有機的な相の重量は49%未満、重量で34%未満、24%未満、14%未満、9%未満、4%未満、2%未満、およびさらに0.4%未満である。一代替実施形態において、上で開示された割合は体積によるもので、有機的な相における体積損失をさす。発明者は、いくつかの応用においては、異なる実施形態において材料の非有機的な部分にある関連する要素／相の間の最も低い融点を有する相または要素の融点（0.45*Tmで温度はセ氏である）の0.45倍を十分に超える、0.65*Tmを十分に超える、0.75*Tmを十分に超える、0.85*Tmを十分に超える、およびさらにTmを十分に超える（Tmは、平衡条件下で最初の液体が形成される絶対温度であり、本文書の残りの部分においては、他の指示がない限りまたは明確な場合、同様に平衡条件が適用される）たわみ温度を有する関連する要素を備える有機的な相を選ぶことがきわめて重要であることを発見した。たわみ温度は0.46MPa[66psi]の荷重で米国材料試験協会D648‐07に従って計測される。発明者はいくつかの応用においては42℃を超える、86℃を超える、106℃を超える、128℃を超える、164℃を超える、192℃を超える、221℃を超える、260℃を超える、292℃を超える、そしてさらに320℃を超える異なる実施形態でのガラス転移点を有する関連する要素を備える有機的な相を選ぶことがきわめて重要であることを発見した。発明者はいくつかの応用においては、異なる実施形態において165℃を超える、196℃を超える、218℃を超える、236℃を超える、254℃を超える、286℃を超える、319℃を超える、354℃を超える、386℃を超える、そしてさらに410℃を超える融点を有する熱可塑性ポリマーである関連する要素を備える有機的な相を選ぶことがきわめて重要であることを発見した。いくつかの応用において、発明者は120℃を超える、185℃を超える、230℃を超える、260℃を超える、282℃を超える、305℃を超える、355℃を超える、410℃を超える、430℃を超える、そしてさらに505℃を超えるビカー軟化温度を有する関連する要素を備える有機的な相を選ぶことがきわめて重要であることを発見した。ビカー軟化温度を特定する検査条件は本文書の最後の部分で開示する。いくつかの実施形態において発明者は相について前述したことは部分へも応用できることを発見した。材料中に備えることができる有機的な相／要素のより多くの実施形態は本文書において後に開示する。検査条件は本文書の最後の部分で開示する。
人は、製造したい要素、および同様にそのような要素の数と経済に関連する他の問題に応じて、プラスチックまたは高分子システムの所与のタイプに対し使用する成形技術の種類を決定するであろう、それはまた要素の形状、他の経済的な側面およびいくつかの他の条件にも関連し、および同様に彼が必要とする部品の機能性と寸法公差にも関連し、このシナリオにおいて彼にとって明らかなことは、一つまたはいくつかの可能な成形技術を持つことになることであり、彼にとってこれらが明らかな場合、一つまたはいくつかの可能な成形技術を持つことになり、この範囲の中で一つまたはいくつかの成形技術を持つことになり、いくつかの可能なポリマーを使うことができ、そこで彼が選択した成形技術を介して、そして理解する全ての他の条件とともに、形を与えるためにポリマーに対しどれが関連する温度であるかが分かるとき、ゆえに使用するべきであるおよびポリマーの劣化に関連する成形技術の種類が分かり、それによりどの温度が関連しているかを疑いなく知ることができ、それを決めたとき、本文書で説明されている手段で材料に求めるべき温度への関係の種類を本開示に従って知ることができる。
いくつかの実施形態において、材料の有機的な部分が過剰量でないことは非常に重要である。異なる実施形態において、有機的な部分は材料の重量に関して重量で68%以下、48%以下、態様38%以下、34%以下、28%以下、24%以下、18%以下、14%以下、およびさらに8%以下であるべきである。他の実施形態において、成形後の機能性を確保するために材料の有機的な部分は十分に存在すべきであり、のみならず特に成形された材料中に有機的な部分が高い割合で残される応用ではそうあるべきである。異なる実施形態において、材料の有機的な部分は材料の重量に関して重量で12%以上、16%以上、22%以上、26%以上、32%以上、42%以上、52%以上、62%以上、72%以上、82%以上、およびさらに92%以上であるべきである。代替実施形態において、関連するのは体積分率である。いくつかの実施形態において、材料の有機的な部分が過剰量でないことは非常に重要である。異なる実施形態において、有機的な部分は材料の体積に関して体積で68%以下、48%以下、38%以下、34%以下、28%以下、24%以下、18%以下、14%以下、8%以下であるべきである。異なる実施形態において、材料の有機的な部分は材料の体積に関して体積で12%以上、16%以上、22%以上、26%以上、32%以上、42%以上、52%以上、62%以上、72%以上、82%以上、およびさらに92%以上であるべきである。
材料の非有機的な部分は一つまたは複数の相および／または要素を備えてよく、いくつかの実施形態にあっても材料は非有機的な部分のみを備えてもよい。異なる実施形態において、材料の非有機的な部分は少なくとも一つの要素、少なくとも二つの要素、少なくとも一つの関連する要素、およびさらに少なくとも二つの関連する要素を備える。異なる実施形態において非有機的な部分は金属、金属合金、少なくとも一つの金属間相、任意のマグネシウム系合金など本文書で開示される合金、任意のマグネシウム‐リチウム合金、および／または任意のアルミニウム‐リチウム合金、および／または任意の低い融点のマグネシウム‐リチウム合金、および／または本文書で前に開示された任意の低い融点のアルミニウム‐リチウム合金、セラミック、粒子、硬い粒子、およびさらに強化繊維を備える。異なる実施形態において非有機的な部分の大部分は金属で、大部分は任意のマグネシウム系合金など本文書で開示される任意の合金、および／または任意のマグネシウム‐リチウム合金、および／または任意のアルミニウム‐リチウム合金、および／または任意の低い融点のマグネシウム‐リチウム合金、および／または本文書で前に開示された任意の低い融点のアルミニウム‐リチウム合金、およびさらに大部分はセラミックである。異なる実施形態において、材料の非有機的な部分は金属マトリックス複合材料、金属間化合物、およびさらに金属間化合物マトリックス複合材料である。本文書で開示されるマグネシウム系合金および／または低い融点のマグネシウム‐リチウム合金の任意の実施形態は、提供される任意の組み合わせの材料の非有機的な部分に言及する任意の実施形態との組み合わせが可能で、それらは互いに排他しない。
本文書において、他の指示がない限り「大部分」という言葉は記載された部分での主要な要素をさす（有機的な部分、非有機的な部分、金属の部分、セラミックの部分など、つまり、例えば、材料は90%の有機的な部分および10%の非有機的な部分からなることがあり、非有機的な部分が25%のセラミック、25%の金属間化合物、本文書で前に開示された任意のマグネシウム系合金および／または本文書で前に開示された任意の低い融点のマグネシウム‐リチウム合金などの本文書で開示された任意の合金の金属合金30%および、本文書で前に開示された任意のマグネシウム系合金および／または本文書で前に開示された低い融点のマグネシウム‐リチウム合金など本文書で開示された合金を大部分有する非有機的な部分を有する旨いくつかの実施形態において記載されうる材料などの他の金属要素20%を有しうることがあり、しかしながらそのような金属の総数が材料においてわずか3%しか達しなくても、非有機的な部分内では主要な要素である）。異なる実施形態において、記載された部分の主要な要素となるには不十分だが、体積で最小限で35%、最小限で46%、最小限で52%、最小限で62%、最小限で77%、最小限で86%、およびさらに最小限で96%示されていなくてはならない。一代替実施形態において、上で開示された割合は重量による。材料の非有機的な部分の間の関連する要素または相は、異なる実施形態において材料の非有機的な部分に関して重量で少なくとも0.06%、少なくとも0.6%、少なくとも1.2%、少なくとも2.6%、少なくとも6%、少なくとも11%、少なくとも21%、およびさらに36%である要素または相である。一代替実施形態において上で開示された割合は材料の重量に関する重量による割合をさす。一代替実施形態において上で開示された割合は体積による。
発明者は、いくつかの実施形態において材料の非有機的な部分が本文書で開示されたマグネシウム系合金の少なくとも一つ、一実施形態において本文書で開示されたマグネシウム‐リチウム合金の一つ、一実施形態において本文書で開示された任意のアルミニウム‐リチウム合金、一実施形態において本文書で開示された低い融点のアルミニウム‐リチウム合金、一実施形態において本文書で開示された低い融点のマグネシウム‐リチウム合金の少なくとも一つ、を備えることは有益であることを発見した。一実施形態においてマグネシウム系合金は微粒子状である。一実施形態において微粒子状は粉末状をさす。一実施形態において低い融点のリチウム‐マグネシウム合金は微粒子状である。一実施形態において微粒子状は粉末状をさす。一つの特定の態様において、発明者は材料の非有機的な部分が材料の非有機的な部分に少なくとも二つの異なるマグネシウム合金を備えることは有益であることを発見した。異なる実施形態において、少なくともマグネシウム合金の一つは重量で21%を超える、36%を超える、42%を超える、52%を超える、62%を超える、72%を超える、およびさらに81%を超えるリチウム含有量を有する。一代替実施形態において上で開示された割合は体積による。
いくつかの実施形態において、特に材料の非有機的な部分が低い融点の金属粉末を備える場合、発明者は材料の非有機的な部分の中の金属粉末の少なくとも一つにおいて融解温度と密度の間に何らかの関係が満たされるべきであることを発見した。異なる実施形態において、それらの金属粉末の（g/cm3）での密度（20℃および1気圧で）を乗じた金属粉末の融解温度（ケルヴィン目盛りで）は2790未満、2490未満、1900未満、1400未満、900未満、およびさらに400未満[K*(g/cm3)において]である。検査条件は本文書の最後の部分で開示する。
他の異なる合金もまた材料の非有機的な部分に用いられることができる。発明者は、いくつかの実施形態において材料の非有機的な部分がPCT/EP2016/076895にて開示された任意の合金を備えることは有益であることを発見し、その文献は本文書において言及することにより組み込まれている。一実施形態において材料の非有機的な部分はPCT/EP2016/076895で開示されたアルミニウム系合金の一つを備える。一実施形態において材料の非有機的な部分はPCT/EP2016/076895で開示されたアルミニウム系合金の一つを備えるが、本応用においてはマグネシウム系合金に対する%Li含有量が記載されている。一実施形態において材料の非有機的な部分はPCT/EP2016/076895で開示されたアルミニウム系合金の一つおよび本文書で開示された低い融点のマグネシウム‐リチウム合金の少なくとも一つを備える。一実施形態において材料の非有機的な部分はPCT/EP2016/076895で開示されたアルミニウム系合金の一つだがマグネシウム系合金に対し本応用で開示された%Li含有量を有するもの、および本文書で開示された少なくとも低い融点のマグネシウム‐リチウム合金を備える。一実施形態において材料の非有機的な部分はPCT/EP2016/076895で開示されたチタン系合金の一つを備える。一実施形態において材料の非有機的な部分はPCT/EP2016/076895のチタン系合金の一つを備えるが、本応用においてはマグネシウム系合金に対する%Li含有量が開示されている。一実施形態において、材料の非有機的な部分はPCT/EP2016/076895で開示されたチタン系合金のひとつおよび本文書で開示された低い融点のマグネシウム‐リチウム合金の少なくとも一つを備える。一実施形態において材料の非有機的な部分はPCT/EP2016/076895で開示されたチタン系合金の一つだがマグネシウム系合金に対し本文書で開示された%Li含有量を有するもの、および本文書に記載された少なくとも一つの低い融点のマグネシウム‐リチウム合金を備える。一実施形態において、材料の非有機的な部分は低い融点の合金として、PCT/EP2016/076895で開示された、高い%Li含有量および本文書で開示された低い融点のマグネシウム‐リチウム合金の融解温度を有するチタン系合金の一つを備える。非常に驚くべきことに、いくつかの実施形態において、低い融点の合金としてチタン‐リチウム合金を使用する場合、成形の間に応用される冷間等方圧加圧(CIP)、温間等方圧加圧(WIP)または同等のプロセスにおいてやや高い圧力（本文書に記載されているレベルで）が後で使用される限りは、低い%Li含有量すら使用することができることが発見されている。
一実施形態において材料の非有機的な部分は相互の融解温度の間の差が十分に大きい少なくとも二つの異なる金属合金を備える。相互の融解温度の間の十分に大きい差とは、異なる実施形態において20℃以上、55℃以上、82℃以上、105℃以上、155℃以上、205℃以上、255℃以上、310℃以上、410℃以上、610℃以上、820℃以上、さらに1050℃以上である。一実施形態において、前に本文書で開示された任意のマグネシウム系合金および／または任意の低い融点のマグネシウム‐リチウム合金は、非有機的な部分の異なる金属合金の中で最も高い融点を有する。一実施形態において、相互の融解温度の間の差が十分に大きい二つの異なる金属合金は本文書で開示された合金である。一実施形態において、PCT/EP2016/076895で開示された任意の合金などの金属合金は非有機的な部分の異なる金属合金の中で最も高い融点を有する。一実施形態において、PCT/EP2016/076895で開示された任意の合金などの金属合金は非有機的な部分の異なる金属合金の中で最も低い融点を有する。一実施形態において、相互の融解温度の間の差が十分に大きい二つの異なる金属合金はPCT/EP2016/076895で開示された合金である。一実施形態において、両方の合金は粒子状である。一実施形態において、相互の融解温度の間の差が十分に大きい二つの異なる金属合金は粉末状である。一実施形態において、より高い融点を有する合金はより低い融点を有する合金よりも大きいD50を有する。異なる実施形態において、相互の融解温度の間の差が十分に大きい二つの異なる金属合金の間のD50における差は5倍以上、6倍以上、7倍以上、8倍以上、およびさらに11倍以上である。検査条件は本文書の最後の部分で開示する。
発明者は、いくつかの応用において特に粉末がマグネシウム‐リチウム合金および／またはアルミニウム‐リチウム合金の場合、材料の非有機的な部分にある少なくとも一つの粉末がベータ相を備えることを発見し、これにより成形において投入される時間を驚くほど削減しつつ材料を成形することが容易になった。一実施形態において材料の非有機的な部分は少なくともベータ相の部分を有するマグネシウムおよび／またはリチウムを備える少なくとも一つの金属粉末を備え、異なる実施形態において材料の非有機的な部分はベータ相体積で少なくとも22%、少なくとも42%、少なくとも52%、少なくとも62%、およびさらに全ての存在するベータ相を有するリチウムを備える金属粉末を備える。一実施形態において体積は金属粉末などの体積に関する。異なる実施形態において材料の非有機的な部分は体積で少なくとも22%のベータ相、少なくとも52%、少なくとも52%、少なくとも62%、およびさらに全ての存在するベータ相を有するマグネシウムを備える金属粉末を備える。一実施形態において体積は金属粉末などの体積に関する。材料の非有機的な部分にある全ての金属粒子を考慮すると、異なる実施形態において全ての金属粒子からそのような粒子の体積で少なくとも42%ベータ相を含み、少なくとも52%、少なくとも62%、少なくとも72%、およびさらに全ての粒子はベータ相を含む。異なる実施形態において金属粒子は体積で少なくとも0.6%、少なくとも2.2%、少なくとも6%、少なくとも11%、およびさらに少なくとも21%ベータ相を備える。いくつかの実施形態に対するこの態様において、材料がソソロイド(sosoloid)でないことが非常に重要であり、なぜならば成形が確認されてしまう前にプロセス中に混合し、大幅に成形性が減少するからである。異なる実施形態において、前に開示されたことは体積で金属粒子の35%より多く、52%より多く、およびさらに62%より多くが低いリチウム含有量を有する場合にさえ起こり、リチウムを含む合金がマグネシウム系合金である場合、低いリチウム含有量は異なる実施形態において、そのような粒子の重量に関して重量で19%未満、14%未満、9%未満、6%未満、およびさらに3%未満をさす。リチウムを備えるアルミニウム系合金の場合、一実施形態において前に開示されたことは体積で金属粒子の35%より多く、52%より多く、およびさらに62%より多くが低いリチウム含有量を有する場合にさえ起こり、低いリチウム含有量は異なる実施形態において、そのような粒子の重量に関して重量で49%未満、39%未満、19%未満、14%未満、8%未満、およびさらに3%未満をさす。
いくつかの応用において、異なる実施形態における材料の非有機的な部分が、重量で16%を超える、18%を超える、32%を超える、38%を超える、46%を超える、54%を超える、67%を超える%Liを合金の重量に関して有する異なる実施形態における合金を備える場合、粉末はより成形しやすい。合金はさらに%As、%Sc、%Y、%La、%Th、%Ce、%Caから選択される元素の少なくとも重量で0.12%を備えてもよい。異なる実施形態において、合金は重量で0.28%を超える、0.56%を超える、0.78%を超える%Gd+%Nd+%Sm+%Y+%Pr+%Sc+%Pm+%Eu+%Tb+%Dy+%Ho+%Er+%Tm+%Yb+%Lu+%Thを合金の重量に関してさらに備えてもよい。一実施形態において、合金は、異なる実施形態において合金の重量に関して重量で少なくとも0.52%、少なくとも1.1%、少なくとも1.64%、およびさらに少なくとも2.18%の総含有量を有する%Ca、%Y、%Al、%Be、%Sc、%Zr、%Hf、%Ti、%La、%Ce、%Asおよび／または%Yから選択される少なくとも二つの元素をさらに備えてもよい。異なる実施形態において合金は重量で少なくとも12%、少なくとも16%、少なくとも22%、少なくとも26%、およびさらに少なくとも62%の%Mgを合金の重量に関してさらに備えてもよい。いくつかの実施形態においてこの合金は材料の非有機的な部分の中で関連する要素である。
いくつかの応用において、異なる実施形態における材料の非有機的な部分が、重量で12%を超える%Mgおよび重量で18%未満のリチウムを有する粉末混合を備える場合、粉末はより成形しやすい。その上、粉末混合は、異なる実施形態において粉末混合の重量で少なくとも0.12%、0.28%、1.12%およびさらに2.2%である%As、%Sc、%Y、%La、%Th、%Ceおよび／または%Caから選択される一つの元素をさらに備えてもよい。一実施形態において、これらの元素のうちの少なくとも二つは粉末混合の中に備えられている。一実施形態において、粉末混合は重量で0.16%を超える、0.38%を超える、0.61%を超える、およびさらに1.1%を超える%Gd+%Nd+%Sm+%Y+%Pr+%Sc+%Pm+%Eu+%Tb+%Dy+%Ho+%Er+%Tm+%Yb+%Lu+%Thを異なる実施形態において粉末混合の重量に関してさらに備える。いくつかの実施形態においてこの粉末混合は材料の非有機的な部分の中で関連する要素である。
いくつかの応用において、材料の非有機的な部分が、そのような合金の重量に関して重量で32%を超える、39%を超える、49%を超える、56%を超える、およびさらに71%を超える%Liを有する金属相を異なる実施形態において備える場合、粉末はより成形しやすい。他の応用において、金属相は重量で少なくとも12%、少なくとも16%、およびさらに少なくとも24%の%Mgを異なる実施形態においてさらに備え、一実施形態において金属相は総重量で%Ca、%Al、%Be、%Sc、%Zr、%Hf、%Ti、%La、%Ce、%Asおよび／または%Yから選択される少なくとも二つの元素をさらに備える。いくつかの実施形態においてこの金属相は材料の非有機的な部分の中で関連する相である。
いくつかの応用において、材料の非有機的な部分が、そのような金属相の重量に関して重量で少なくとも12%、少なくとも16%、少なくとも22%、少なくとも26%、少なくとも27%、少なくとも32%、およびさらに少なくとも62%の%Mgを有する金属相を異なる実施形態において備える場合、粉末はより成形しやすい。いくつかの実施形態においてこの金属相は材料の非有機的な部分の中で関連する相である。
いくつかの応用において、材料の非有機的な部分が、そのような金属相の重量に関して重量で少なくとも1.6%、少なくとも2.8%、少なくとも3.6%、少なくとも4.2%、少なくとも6.3%、少なくとも18.6%、およびさらに少なくとも32.1%の%Alを有する金属相を異なる実施形態において備える場合、粉末はより成形しやすい。いくつかの実施形態においてこの金属相は材料の非有機的な部分の中で関連する相である。
いくつかの応用において、材料の非有機的な部分が、重量で少なくとも32%の%Liを有する金属相を異なる実施形態において備える場合、粉末はより成形しやすく、材料の非有機的な部分において存在する全ての金属相がまとめて合計される場合は全ての金属相の重量に関して%Liは重量で18%未満であり%Mgは重量で12%を超える。いくつかの実施形態においてこの金属相は材料の非有機的な部分の中で関連する相である。
いくつかの応用において、材料の非有機的な部分が、そのような金属相の重量に関して重量で少なくとも6%、少なくとも8%、少なくとも12%、およびさらに少なくとも16%の%Gaを有する金属相を異なる実施形態において備える場合、粉末はより成形しやすい。いくつかの実施形態においてこの金属相は材料の非有機的な部分の中で関連する相である。
いくつかの応用において、材料の非有機的な部分が、そのような金属相の重量に関して重量で少なくとも12%、少なくとも16%、少なくとも19%、およびさらに少なくとも23%の%Ga+%Biを有する金属相を異なる実施形態において備える場合、粉末はより成形しやすい。
いくつかの応用において、材料の非有機的な部分が、そのような金属相の重量に関して%Ga+%Bi+%Rb+%Cd+%Cs+%Sn+%Pb+%Zn+%Inの合計が、異なる実施形態において重量で少なくとも12%、少なくとも16%、少なくとも19%、およびさらに少なくとも23%である金属相を備える場合、粉末はより成形しやすい。いくつかの実施形態においてこの金属相は材料の非有機的な部分の中で関連する相である。
いくつかの応用において、材料の非有機的な部分が、そのような金属相の総重量に関して%Liが重量で18%未満、16%未満、12%未満である金属相の混合を異なる実施形態において備える場合、粉末の性能は改善される。異なる実施形態において、金属相の混合はそのような金属相の総重量に関して重量で12%を超える、16%を超える、24%を超える、およびさらに31%を超える%Mgをさらに備える。異なる実施形態において、金属相の混合はそのような金属相の総重量に関して重量で少なくとも1.2%、少なくとも1.6%、少なくとも2.1%、およびさらに少なくとも3.6%の%Caをさらに備える。いくつかの実施形態においてこの金属相は材料の非有機的な部分の中で関連する相である。
発明者は、いくつかの応用において、材料の非有機的な部分が低い融点を有する微粒子状の少なくとも一つのマグネシウム‐リチウム合金を備えることが好ましいことを発見した。いくつかの応用に対して、低い融点のマグネシウム‐リチウム合金の少なくとも一つが、異なる実施形態において390℃未満、340℃未満、290℃未満、240℃未満、およびさらに190℃未満の融解温度を有する微粒子状であることが本文書で開示されている。異なる実施形態において、材料の非有機的な部分は645℃以下、580℃以下、495℃以下、445℃以下、395℃以下、345℃以下、285℃以下、245℃以下、195℃以下、145℃以下、およびさらに95℃以下の融解温度を有する関連する要素を備える。検査条件は本文書の最後の部分で開示する。
いくつかの実施形態において、材料の中に非常に高い非有機的な部分を持つことは有益である。いくつかの実施形態に対して、このことは、有機的な相が成形された材料内で大いに、大部分、または完全に除去される場合、しばしばあてはまる。有機的な相が大部分または完全に保持される場合には、いくつかの実施形態においては非有機的な部分の含有がやや低い方が望ましく、いくつかの実施形態においては非有機的な部分の含有がやや高い方が有益である。異なる実施形態において、材料の非有機的な部分の充填物に備えられた粉末混合は、52%以上、62%以上、67%以上、72%以上、76%以上、82%以上、86%以上、およびさらに92%以上の相対密度を有するべきである。相対密度はパーセントで表されたタップ密度と容積密度の比率として定義され（相対密度=[タップ密度/理論密度]*100）、タップ密度は米国材料試験協会B527‐15に従って計測され、理論密度は米国材料試験協会B962‐08に従って計測される。
一実施形態において、材料の非有機的な部分の充填物に備えられた粉末混合は、52%以上、62%以上、67%以上、72%以上、76%以上、82%以上、86%以上、およびさらに92%以上の見掛け比重を有するべきである。見掛け比重はパーセントで表された見掛け密度と容積密度の比率として定義され（見掛け比重=[見掛け密度/理論密度]*100）、見掛け密度（20℃および1気圧で）は米国材料試験協会B329－06に従って計測され、理論密度（20℃および1気圧で）は米国材料試験協会B962‐08に従って計測される。
いくつかの実施形態において、問題となるのは体積によるパーセントである（材料の体積に関して非有機的な部分の体積によるパーセント）。異なる実施形態において、材料の非有機的な部分の充填物は体積で52%以上、62%以上、67%以上、72%以上、76%以上、82%以上、86%以上、92%以上であるべきである。一実施形態において、上で開示されたパーセントは重量によるものであり、材料の重量に関する非有機的な部分の重量によるパーセントをさす。
一実施形態において材料の非有機的な部分は粉末状の金属を備え、一実施形態においては粉末混合を備える（本文書において粉末混合は、米国材料試験協会B243‐16aに従い、異なる化学成分、粒子サイズ分布、粒子の成形またはこれらの特性の組み合わせの二つ以上の粉末の混合によって作られた粉末をさす）。本文書では、粉末について述べる場合、D3は粒子サイズの累積分布でのより小さい粒子からなるサンプルの体積の3%の粒子サイズをさし、D5は粒子サイズの累積分布でのより小さい粒子からなるサンプルの体積の5%の粒子サイズをさし、D10は粒子サイズの累積分布でのより小さい粒子からなるサンプルの体積の10%の粒子サイズをさし、D50は粒子サイズの累積分布でのより小さい粒子からなるサンプルの体積の50%の粒子サイズをさし、D85は粒子サイズの累積分布でのより小さい粒子からなるサンプルの体積の85%の粒子サイズをさし、D90は粒子サイズの累積分布でのより小さい粒子からなるサンプルの体積の90%の粒子サイズをさし、D95は粒子サイズの累積分布でのより小さい粒子からなるサンプルの体積の95%の粒子サイズをさし、D97は粒子サイズの累積分布でのより小さい粒子からなるサンプルの体積の97%の粒子サイズをさし、D98は粒子サイズの累積分布でのより小さい粒子からなるサンプルの体積の98%の粒子サイズをさす。値D3、D5、D10、D50、D95、D97、およびD98はISO13320‐2009に従いレーザー回折によって得られる。代替実施形態において上で開示されたパーセントは質量によるものであり、D3m、D5m、D10m、D50m、D85m、D95m、D97m、およびD98mと記される。本文書において金属粉末の粒子サイズは、他の表明がない場合D50をさす。いくつかの応用に対しては、微粉が好ましい。異なる実施形態において、粉末は78マイクロメートル以下、48マイクロメートル以下、28マイクロメートル以下、18マイクロメートル以下、8マイクロメートル以下のD50を有するべきである。いくつかの応用に対しては、やや粗い粉末が許容可能である、または有利である。異なる実施形態において、粉末は1900マイクロメートル以下、800マイクロメートル以下、780マイクロメートル以下、380マイクロメートル以下、210マイクロメートル以下、200マイクロメートル以下、190マイクロメートル以下、180マイクロメートル以下、120マイクロメートル以下、90マイクロメートル以下、およびさらに45マイクロメートル以下のD50を有するべきである。いくつかの応用においては、微粉は不利ですらある。異なる実施形態において、粉末は2マイクロメートル以上、6マイクロメートル以上、8マイクロメートル以上、12マイクロメートル以上、22マイクロメートル以上、42マイクロメートル以上、72マイクロメートル以上、122マイクロメートル以上、222マイクロメートル以上、312マイクロメートル以上のD50を有するべきである。異なる実施形態において、本段落で述べたことが適用されるが、D50はD90、D95、D97、D98、D10、D5およびさらにD3に取って代わられる。一つ以上の粉末を混合して粉末混合を作るとき、いくつかの実施形態において粉末混合の粒子サイズに対して参照が作られる（本文書において一つ以上の粉末が混合されるとき、粒子サイズはただ一つの粉末として見なされるそのような粉末の均一混合物の粒子サイズをさす）。一実施形態において、D3、D5、D10、D50、D90、D95、D97、またはD98への任意の上記の参照は粉末混合のサイズへさらに適用することができる。さらに一層驚くべきことに、いくつかの場合では小さい粒子と大きい粒子の混合を有することは有益であり、共に用いられる粒子全ての全体のD98が十分に大きいことを確認することで十分である。異なる実施形態において、210マイクロメートル以上、310マイクロメートル以上、410マイクロメートル以上、510マイクロメートル以上、610マイクロメートル以上、810マイクロメートル以上、1010マイクロメートル以上である。異なる実施形態において、D98に対して述べられたことはD95へ、D85へ、およびさらにD50へ適用されるべきである。一つ以上の粉末を混合して粉末混合を作るとき、いくつかの実施形態において上で開示された粒子サイズの値D5、D10、D50、D90、D95、D97またはD98は粉末混合のサイズをさす。代替実施形態において上で開示されたD5、D10、D50、D90、D95、D97およびD98の値はそれぞれD5m、D10m、D50m、D95m、D97m、およびD98mによって置き換えられることができる。
本文書において、高い充填率が望ましい場合、非有機的な部分または粉末の特別な混合が行われる。これは、有機的な部分すら存在する充填物の意外なほどの高い値に対し驚くほど機能する。一実施形態においては、二つ以上のモードを有する粉末混合が好ましく、一実施形態においては三つ以上のモードを有する粉末混合が好ましく、一実施形態においては四つ以上のモードを有する粉末混合が好ましい。モードは最大頻度で起こるサイズ値をさす。粉末混合においてモードは、各々の独自のモードを有する粉末の混合によって作られる均一のテストサンプルの中で最大頻度で起こるサイズ値と定義される。二つのモードの混合の場合、最も粗い分率は異なる実施形態において体積で60%と85%の間、65%と78%の間、70%と75%の間、およびさらに71.5%と73%の間の体積分率（非有機的な部分のみを考慮して）を有する。一実施形態において、最も粗い分率は最大限のD90を有する粉末分率をさし、一実施形態においては最も高いD90/D50比率を有する粉末分率をさす。三つのモードの混合の場合、最も粗い分率は異なる実施形態において体積で50%と80%の間、55%と72%の間、60%と68%の間、およびさらに63.5%と66%の間の体積分率（非有機的な部分のみを考慮して）を有する。一実施形態において、最も粗い分率は最大限のD90を有する粉末分率をさし、一代替実施形態においては最も高いD90/D50比率を有する粉末分率をさし、最も微細な分率は異なる実施形態において体積で2%と25%の間、5%と20%の間、7%と15%の間、およびさらに10%と12%の間の体積分率（非有機的な部分のみを考慮して）を有する。一実施形態において、最も微細な分率は最小限のD50を有する粉末分率をさし、一代替実施形態においては最も低いD50/D10比率を有する粉末分率をさす。四つのモードの混合の場合、最も粗い分率は異なる実施形態において体積で45%と75%の間、50%と70%の間、60%と68%の間、およびさらに58.5%と63%の間の体積分率（非有機的な部分のみを考慮して）を有する。一実施形態において、最も粗い分率は最大限のD90を有する粉末分率をさし、一代替実施形態においては最も高いD90/D50比率を有する粉末分率をさし、二番目に微細な分率は異なる実施形態において体積で2%と25%の間、5%と20%の間、6%と14%の間、およびさらに9%と11%の間の体積分率（非有機的な部分のみを考慮して）を有する。一実施形態において二番目に微細な分率は二番目に小さいD50を有する粉末分率をさし、一代替実施形態においては二番目に低いD50/D10比率を有する粉末分率をさし、最も微細な分率は異なる実施形態において体積で12%と0.5%の間、9%と3%の間、7%と5%の間、6.5%と5.5%の間の体積分率（非有機的な部分のみを考慮して）を有する。一実施形態において、最も微細な分率は最小限のD50を有する粉末分率をさし、一代替実施形態においては最も低いD50/D10比率を有する粉末分率をさす。一実施形態において、発明者は分率のD10および直近のより小さい分率のD90の間にてある程度の関係は配慮されるべきであることを発見した。一実施形態において、発明者は分率のD5および直近のより小さい分率のD95の間にてある程度の関係は配慮されるべきであることを発見した。一実施形態において、発明者は分率のD3および直近のより小さい分率のD97の間にてある程度の関係は配慮されるべきであることを発見した。異なる実施形態において、関係は7.1倍以上、8.1倍以上、9.1倍以上、10.6倍以上でなければならない。各々の分率の分布の狭さに関して言えば、発明者はパラメータND=(D90‐D10)/D50の制御を使用するのが良い制御方法であることを発見した。異なる実施形態においてNDは0.8より小さく、0.58より小さく、0.4より小さく、0.18より小さく、0.08より小さく、およびさらに0.038より小さくあるべきである。一実施形態において、NDの定義内でD90はD97によって置き換えられ、D10はD3によって置き換えられる。非常に驚くべき観察結果は、最も小さいサイズを有する分率が狭い通常の分布ではなく通常の分布のカットテール(cut tail)であるために目的のD50を中心とせず、望ましいD50よりもちょうど小さい場合に、達成可能な相対密度が高くなるということである（例として、分率1:600+/‐25マイクロメートルおよび分率2:<45マイクロメートルの混合は、分率1:600+/‐25マイクロメートルおよび分率2:45+/‐5マイクロメートルの混合よりも高い相対密度に到達することができる）。従って、このような場合において、NDの制御が最も微細な分率以外の全ての分率に対して実行され、D97の基準が適用されるがNDの基準は適用されず、むしろNDS=(D97‐D50)/(D50‐D3)が適用される。異なる実施形態において、NDSは0.9より小さく、0.8より小さく、0.68より小さく、およびさらに0.49より小さくあるべきである。ここで説明されたことは、高い相対密度が有利となる本文書における微粒子状の粉末または材料の全ての混合へ拡大される。驚くべきことに、いくつかの材料に対して、最も微細な分率が非常に微細な粒子を有する場合、充填物の密度は急に減少する。従っていくつかの応用に対して、最も微細な分率は最も微細な粒子サイズを制限するべきである。異なる実施形態において、最も微細な分率のD5は0.6マイクロメートルを超える、1.2マイクロメートルを超える、3.2マイクロメートルを超える、5.3マイクロメートルを超える、8.1マイクロメートルを超える、11マイクロメートルを超える、16マイクロメートルを超える、およびさらに21マイクロメートルを超えるべきである。異なる実施形態において、上の文のD5はD10に、他の実施形態においてはD3に取って代わられるべきである。一実施形態において、最も微細な分率は最小限のD50を有する粉末分率をさし、一代替実施形態においては最も低いD50/D10比率を有する粉末分率をさす。一つ以上の粉末を混合して粉末混合を作るとき、いくつかの実施形態において上で開示された粒子サイズの値ND、NDS、D3、D5、D10、D50、D95およびD97は粉末混合のサイズをさす。代替実施形態において上で開示されたD3、D5、D10、D50、D95およびD97の値はそれぞれD3m、D5m、D10m、D50m、D95m、およびD97mによって置き換えられることができる。いくつかの応用において、粉末はきわめて球状で、粒子サイズ分布はきわめて狭くあるべきである。粉末の真球度は、粒子として同じ体積を有する球体の表面積と粒子の表面積の間の比率として定義される無次元パラメータである。真球度は動画像解析により特定される。異なる実施形態において、粉末は0.53より大きい、0.76より大きい、0.86より大きい、およびさらに0.92より大きい真球度を有することが望ましい。金属微粒子の高い圧縮が望まれる場合、異なる実施形態において0.92より大きい、0.94より大きい、0.98より大きい、およびさらに1である高い真球度の金属粉末がしばしば望ましい。真球度について言及すると、いくつかの応用に対して、最も球状の粒子の平均真球度に関して粉末の大多数だけに対して評価されることができ、異なる実施形態において、用いられる粉末の体積の60%以上、78%以上、83%以上、およびさらに96%以上は計算する平均と見なされるべきである。一実施形態において、金属粉末は球状である。一実施形態において、本段落の粒子サイズの値(D3、D5、D10、D50、D85、D90、D95、D97、D98、NDまたはNDS)のいずれかを有する球状の粉末が上で開示されている。いくつかの実施形態において上で開示された値は真球度および粉末混合の粒子サイズをさす。いくつかの応用に対して、易焼結性を妨げることやその他の理由により過度の真球度は不利である。異なる実施形態において、0.94未満、0.88%未満、0.68%未満、およびさらに0.48%未満の好ましい真球度は有利になりうる。一実施形態において粒子は不揃いである。一実施形態において、金属粉末は不揃いである（不揃いという言葉は角、鋭い端および角のある突起を有する任意の粒子を意味する）。一実施形態において粉末は、本段落で上で開示された粒子サイズ値のいずれか(D3、D5、D10、D50、D85、D90、D95、D97、D98、NDまたはNDS)を有し不揃いである。いくつかの実施形態において上で開示された値は不揃いな形の粉末混合のサイズをさす。
いくつかの実施形態において、粒子サイズと同じくらい重要でも、制御されるべきは粉末の冷却速度であるべきだということが発見された。異なる実施形態において、製造中の粉末の冷却速度は11K/s以上、110K/s以上、1100K/s以上、11000K/s以上、110000K/s以上、1100000K/s以上に設定されるべきである。
本文書において、有機的な部分および微粒子状の非有機的な部分を備えるいくつかの実施形態があり、いくつかの実施形態において構成要素のうちの一つの分率に関連して特別な注意が払われなくてはならない。大部分の実施形態において、体積分率が使われるが、いくつかの実施形態においては重量分率が使われる。重量分率への参照がつくられるこれらの実施形態に対して、同じ制限が適用されても表される分率は体積分率として解釈されるべき並行する実施形態が自動的に存在する。このことは、制限が適用される微粒子材料または粉末の密度が、全体と考えられた場合に有機的な部分の密度より1.4倍以上、2.2倍以上、3.2倍以上、5.2倍以上、およびさらに6.4倍以上高くなる異なる実施形態に対して特にあてはまる。
軽量構造から利益を得るいくつかの応用がある。輸送車両または機械の動く部分などの、ある種の移動のようなもので損なわれる構造要素または部分がよく知られている。さらに、固定の構造要素もまた軽量構造から利益を得ることができる。軽量構造から利益を得る多くの要素の中で、性能仕様のリストは非常に多様である。ほとんどの要素は、適用された荷重のもとで故障しないための要件を共有しているが、それらの荷重の非常に多様な特質を考えると、故障しないという概念は、かさばらない、ひずみの制限、亀裂しないなど、異なる要素に対し非常に異なることがあり、これらは最も低い起こり得る関連した重量と一緒にされる。このおおよそ共有された要件以外に、全ての応用は多くの追加の要件または仕様のリストを有する。いくつかは特定の電気的または磁気的な動作を要求し、他は熱輸送、温度要件（高いまたは低い）、温度分布の要件などに関するいくつかの温度要件を有し、多くは粗さや色などの外観に関する要件を有し、そのリストは長くなり続ける。発明者は、本文書に記載されているような一定の規則および制約を観察すると、要素を成形した軽量構造に対する本文書に記載された利点を得ることができることを発見した。本文書に記載された規則および制約は、特定の応用のために特定の要素を製造するために発明を使用する設計者からある程度の自由を奪うが、設計者／発明の使用者に対しある程度の自由は残り、所与の応用に対する残りの要件を最良の妥協で提供する。材料の有機的な部分、材料の非有機的な部分、製造方法などの特定の選択におけるいくつかの柔軟性を通じて他の関連する要件を提供するある程度の自由が提供されるが、関連した利益を得るために常に本文書のガイドライン内で提供される。
いくつかの実施形態は以下の通りである。
一実施形態において、材料の非有機的な部分は、本文書で前に開示された任意のマグネシウム系合金および／または重量で32%を超える粉末状の%Liと800マイクロメートル以下のD50を有する本文書で前に開示された低い融点の任意のマグネシウム‐リチウム合金などの、本文書で開示された合金を備える。
一実施形態において、材料の非有機的な部分は、本文書で前に開示された任意のマグネシウム系合金および／または低い融点のマグネシウム‐リチウム合金の重量に関して重量で32%を超える%Liを有し、%Mgは不在ではなく、120マイクロメートル以下のD50を有する本文書で前に開示された低い融点の任意のマグネシウム‐リチウム合金などの、本文書で開示された合金を備える。
一実施形態において、材料の非有機的な部分は、合金の重量に関して重量で少なくとも32%の%Liを有する合金を備える800マイクロメートル以下のD50を有する粉末混合を備え、粉末混合は粉末混合の重量に関して重量で18%未満の%Liおよび重量で12%を超える%Mgを有する。
一実施形態において、材料の非有機的な部分は、合金の重量に関して重量で少なくとも32%の%Liを有する合金を備える800マイクロメートル以下のD50を有する粉末混合を備え、粉末混合は粉末混合の重量に関して重量で18%未満の%Liおよび重量で12%を超える%Mgを有し、粉末混合の中で別の粉末タイプのD50より少なくとも3倍大きいD50を有する一つの粉末タイプが粉末混合内に存在する。
成形の間にしばしば用いられる緻密化機構に起因して、発明者はいくつかの応用に対して硬い粒子または強化繊維を備える材料を使用して特定のトライボロジー動作を与えることおよび／または機械的特性を増加させることは有益であることを発見した。この意味において、いくつかの応用は硬い粒子または強化繊維を備える材料の使用から利益を得、材料の体積に関して硬い粒子の体積は異なる実施形態において体積で2%以上、5.5%以上、11%以上およびさらに22%以上である。これらの硬い粒子は必ずしも別々に取り入れられるのではなく、別の段階で組み込まれるまたはプロセスの間に合成されることもある。通常の硬い粒子は高い硬度のものである。異なる実施形態において、使用される硬い粒子はダイアモンド、立方晶窒化ホウ素(cBN)、酸化物（アルミニウム、ジルコニウム、鉄など）、窒化物（チタン、バナジウム、クロム、モリブデンなど）、炭化物（チタン、バナジウム、タングステン、鉄など）、ホウ化物（チタン、バナジウムなど）、それらの混合であり、通常では任意の粒子は異なる実施形態において11GPa以上、21GPa以上、26GPa以上、およびさらに36GPa以上の硬度を有する。発明者は、材料の中にウィスカー(wiskers)および他のセラミック繊維を使用することもまた本文書で開示される成形された材料のいくつかの応用に対して有益となりうることを発見した。いくつかの応用に対し、一実施形態において繊維の代わりに、再生された刻んだ炭素繊維強化プラスチック（通常ポリウレタンマトリックスで）もまた有利に使用されうる。
粉末を備えるいくつかの実施形態において、発明者は粉末のいくつかは酸素にさらされたかどうかで非常に違った動作をすることを発見した。いくつかの実施形態において、違いを生じるものは別の気体である。一実施形態において、粉末は酸化性雰囲気にさらされる。一実施形態において、有機的な部分はまた、粉末表面が空気と直接接触することを防ぐ機能性も有する。一実施形態において、有機的な部分はまた、粉末表面が酸素と直接接触することを防ぐ機能性も有する。一実施形態において、加熱すると、有機的な部分は組み込まれた粉末表面の少なくとも一つと少なくとも部分的に反応する気体を遊離させる。一実施形態において、脱バインダ中に、有機的な部分は組み込まれた粉末表面の少なくとも一つと少なくとも部分的に反応する。一実施形態において、分解すると、有機的な部分は組み込まれた粉末表面の少なくとも一つを少なくとも部分的に減らす気体を遊離させる。一実施形態において、粉末種の少なくとも一つは有機的な部分との混合の前に表面を変形させられる。一実施形態において、粉末種の少なくとも一つは有機的な部分との混合の前に減少させられる。一実施形態において、保護用または保護された雰囲気は、主な要素として希ガスまたはその混合を有する。一実施形態において、保護用または保護された雰囲気は、主な要素として窒素を有する。一実施形態において、保護用または保護された雰囲気は、主な要素として気体状の炭化水素を有する。一実施形態において、保護用または保護された雰囲気は、主な要素として二酸化炭素を有する。一実施形態において、保護用または保護された雰囲気は、主な要素として炭素橋のある気体を有する。一実施形態において、保護用または保護された雰囲気は、主な要素として水素を有する。一実施形態において、保護用または保護された雰囲気は、主な要素としてハロゲンを含む気体を有する。異なる実施形態において、ハロゲンはフッ素、塩素、臭素を備え、一実施形態においてハロゲンを含む気体はFS6である。一実施形態において、保護用または保護された雰囲気は、主な要素として硫黄を含む気体を有し、一実施形態において、リンを含む気体を有する。異なる実施形態において、保護用または保護された雰囲気は、窒素、気体状の炭化水素、二酸化炭素、炭素橋のある気体、水素、ハロゲンを含む気体を備える。異なる実施形態において、ハロゲンはフッ素、塩素、臭素を備える。一実施形態において、ハロゲンを含む気体はFS6である。異なる実施形態において、保護用または保護された雰囲気は、硫黄、リンを含む気体を備える。異なる実施形態において、還元性雰囲気は、主な要素として窒素、気体状の炭化水素、二酸化炭素、炭素橋のある気体、水素、ハロゲンを含む気体を備える。異なる実施形態において、ハロゲンはフッ素、塩素、臭素を備える。一実施形態において、ハロゲンを含む気体はFS6である。異なる実施形態において、還元性雰囲気は、主な要素として硫黄を含む気体、リンを含む気体、窒素、気体状の炭化水素、二酸化炭素、炭素橋のある気体、水素を有し、一実施形態においてハロゲンを含む気体を備える。異なる実施形態において、ハロゲンはフッ素、塩素、臭素を備え、一実施形態においてハロゲンを含む気体はFS6である。一実施形態において、還元性雰囲気は硫黄を含む気体を備え、一実施形態においてリンを含む気体を備える。主な要素は、いくつかの実施形態において気体の総体積に関して体積で少なくとも6%以上、11%以上、16%以上、22%以上、26%以上、およびさらに36%以上である要素をさす。代替実施形態において、上で開示された割合は重量による。
材料中に備えることができる非有機的な相／要素のより多くの実施形態は本文書において後に開示する。
本応用において記載された材料のいくつかは、技術水準において知られていない発明者の最良の知識へのものであり、従ってそれ自身新しいものである。これらは異なる実施形態の組み合わせの結果である。いくつかの例を挙げる。
材料は有機的な部分および非有機的な部分を有し、有機的な部分は、少なくとも185℃の0.46MPa[66psi]の荷重で米国材料試験協会D648‐07に従って計測されるたわみ温度を有する関連する要素を有し、非有機的な部分は、金属相の重量に関して重量で少なくとも16%の%Liを有する金属相および同様に、金属相の重量に関して重量で少なくとも12%の%Mgを有する金属相を備える。
非有機的な部分を有する材料は少なくとも重量で32%の%Liを有する金属相を備え、全ての存在する金属相（金属間相も含む）が一緒に追加される場合、%Liは金属相の総重量に関して重量で18%未満であり、%Mgは金属相の総重量に関して重量で12%を超え、および%Caは金属相の総重量に関して重量で1.2%を超える。
材料は有機的な部分および非有機的な部分を有し、有機的な部分は、少なくとも185℃の0.46MPa[66psi]の荷重で米国材料試験協会D648‐07に従って計測されるたわみ温度を有する関連する要素を有し、非有機的な部分は800マイクロメートル以下のD50を有する粉末混合を備える。
材料は有機的な部分および非有機的な部分を有し、有機的な部分は、少なくとも230℃の0.46MPa[66psi]の荷重で米国材料試験協会D648‐07に従って計測されるたわみ温度を有する関連する要素を有し、非有機的な部分は120マイクロメートル以下のD50および少なくとも一つの金属間相を有する粉末混合を備え、材料はさらに繊維強化を備える。
関連する要素を有する有機的な材料は、少なくとも185℃の0.46MPa[0.66psi]の荷重で米国材料試験協会D648‐07に従って計測されるたわみ温度を有し、それは0.12THz以上の周波数で一度の放射量が少なくとも0.26J/cm2の放射にさらされたときに12%以上の換算係数で重合させることができる。
材料は有機的な部分および非有機的な部分を有し、有機的な部分は、少なくとも185℃の0.46MPa[66psi]の荷重で米国材料試験協会D648‐07に従って計測されるたわみ温度を有する関連する要素を有し、非有機的な部分は1900マイクロメートル以下のD50を有する粉末混合を備え、材料はさらに機械的作用によって伸ばされたカーボン・ナノチューブを備える。
材料は有機的な部分および非有機的な部分を有し、有機的な部分は、少なくとも185℃の0.46MPa[66psi]の荷重で米国材料試験協会D648‐07に従って計測されるたわみ温度を有する関連する要素を有し、非有機的な部分は1900マイクロメートル以下のD50を有する粉末混合を備え、材料はさらに繊維強化を備える。
材料は有機的な部分および非有機的な部分を有し、非有機的な部分は体積で52%以上であり、非有機的な部分は1900マイクロメートル以下のD50を有する粉末混合を備え、非有機的な部分はガリウムを備え、材料はさらに繊維強化を備える。
材料は有機的な部分および非有機的な部分を有し、有機的な部分は、少なくとも185℃の0.46MPa[66psi]の荷重で米国材料試験協会D648‐07に従って計測されるたわみ温度を有する関連する要素を有し、非有機的な部分は1900マイクロメートル以下のD50を有する粉末混合を備え、材料はさらに繊維強化を備え、非有機的な部分の重量に関して非有機的な部分は重量で0.6%以上の%Gaを備える。
材料は有機的な部分および非有機的な部分を有し、有機的な部分は、少なくとも230℃の0.46MPa[66psi]の荷重で米国材料試験協会D648‐07に従って計測されるたわみ温度を有する関連する要素を有し、非有機的な部分は1900マイクロメートル以下のD50を有する粉末混合を備え、材料は成形された材料の製造プロセス中に伸ばされるカーボン・ナノチューブを備える繊維強化をさらに備える。
材料は有機的な部分および非有機的な部分を備え、有機的な部分は、少なくとも185℃の0.46MPa[66psi]の荷重で米国材料試験協会D648‐07に従って計測されるたわみ温度を有する関連する要素を有し、非有機的な部分は580℃以下の融解温度を有する金属相を備える。
代替実施形態において、上で開示された材料において、材料の有機的な部分の関連する要素の熱たわみ温度は、ガラス転移点、または劣化温度、または有機的な相のそのような関連する要素の融解温度のいずれかによって置き換えられることができる。
熱たわみ温度のための検査条件は本文書の最後の部分で開示する。他の実施形態は以下の通りである。
材料は有機的な部分および非有機的な部分を備え、有機的な部分は、材料の非有機的な部分における少なくとも一つの要素の融解温度(0.45*Tm)より0.45倍高い0.46MPa[66psi]の荷重で米国材料試験協会D648‐07に従って計測されるたわみ温度を有する要素を備える。関連する要素が材料の重量の少なくとも重量で0.6%である材料は上で開示されている。関連する要素が材料のそのような部分の少なくとも重量で11%である材料は上で開示されている。材料の非有機的な部分が材料の重量の少なくとも重量で52%である材料は上で開示されている。上で開示された材料は少なくとも185℃であるたわみ温度を有し、非有機的な部分は590℃未満の融解温度を有する金属相を備える。上で開示された材料において、材料の非有機的な部分は金属相の重量に関して重量で少なくとも16%の%Liを備える金属相を備える。上で開示された材料において、材料の非有機的な部分は一つを超える金属相を備え、非有機的な部分は少なくとも重量で32%の%Liを有する金属相を備え、材料の非有機的な部分内の全ての金属相が材料の非有機的な部分内でまとめて加えられる場合、%Liは非有機的な部分の重量に関して重量で18%未満であり、%Mgは非有機的な部分の重量に関して重量で12%を超える。上で開示された材料において、材料の非有機的な部分は非有機的な部分の重量に関して重量で少なくとも12%の%Ga+%Biを備える金属相を備える。上で開示された材料において、材料の非有機的な部分は1900マイクロメートル以下のD50を有する粉末混合を備える。上で開示された材料において、材料の非有機的な部分は、粉末の一つが混合の中で別の粉末のD50よりも少なくとも3倍より大きいD50を有する少なくとも二つの粉末の混合を備える。上で開示された材料において、材料は、材料の製造プロセス中に伸ばされたカーボン・ナノチューブを備える繊維強化をさらに備える。上で開示された材料において、材料の非有機的な部分は変態処理にさらされるときガラス転移点(Tg)が55℃以上ずつ増加する有機的な要素を備える。上で開示された材料において、材料は体積で少なくとも11%の粒子を備える。上で開示された材料において、有機的な材料は、0.32THzおよび19THzの間の周波数の放射にさらされたとき重合の影響を受けやすい非有機的な粒子を備える。上で開示された材料は、0.82THzを超える放射にさらされたとき材料の表面の下で2560マイクロメートル以上で12%を超える換算を有する。代替実施形態において、上で開示された材料において、材料の有機的な部分の関連する要素の熱たわみ温度は、ガラス転移点、または劣化温度、または有機的な相のそのような関連する要素の融解温度のいずれかにより異なる実施形態において置き換えられることができる。
本文書で開示された任意の材料は、本文書で開示された方法の中で使用し、優れた重量を有する成形された材料を製造し、経済的な方法で比率を実行するために、いくつかの実施形態において特に適切であり、特に軽量構造に対して適切である。発明者は、積層造形または任意の他の類似の方法を使用して材料を成形し、この成形された材料を圧力および温度にさらすことが可能であることを発見した。いくつかの実施形態において、成形された材料は望ましい成形された材料を得る前に、さらに脱バインダおよび／または圧密にさらされる。さらに他の実施形態があり、そこでは望ましい成形された材料を得る前に、成形された材料は熱機械処理または機械加工などのさらなるステップに従う。
この方法は以下のいくつかのステップを備える。
ステップ1. 材料を取る
ステップ2. 成形技術を使って材料を成形する。
ステップ3. ステップ2で得られた成形された材料は、55MPaを超える圧力および材料の非有機的な部分の関連する要素／相の中で最も低い融解温度を有する相または要素の0.45*Tmを超える温度を伴うプロセスに従う。
および任意で
ステップ4. ステップ3で得られた成形された材料は脱バインダプロセスに従う。
ステップ5. ステップ3または4で得られた成形された材料は圧密プロセスに従う。
方法は本文書で開示され取られた全ての材料のための異なる実施形態と見なされるべきである。一つの組の実施形態において、ステップ1において取られた材料はPCT/EP2016/076895で記載された材料を備える。一つの組の実施形態において、ステップ1において取られた材料は本文書で記載された材料であり、非有機的な部分の少なくとも部分はPCT/EP2016/076895に記載されたように非有機的な材料によって置き換えられている。一つの組の実施形態において、ステップ1において材料は、完全な参照によって本文書に組み込まれているPCT/EP2016/076895にて開示された合金の少なくとも一つを備える。
いくつかの実施形態において、ステップ1において提供される有機的な部分および非有機的な部分を備える材料は、本文書で開示された任意の材料である。いくつかの実施形態において、材料は本文書で開示された少なくとも一つのマグネシウム系合金を備える。いくつかの実施形態において、材料は本文書で開示された低い融点の少なくとも一つのマグネシウム‐リチウム合金を備える。従って、互いに排他的でなければ、本文書で開示された材料に関する任意の実施形態はこの方法内で使用可能であり、任意の組み合わせでこの方法の任意の実施形態と組み合わせることができる。
前に開示したように、発明者は本文書に記載された同じ方法が、特定の実施形態を構成するPCT/EP2016/076895に記載された材料に対して適用できることを発見した。一実施形態において、PCT/EP2016/076895の金属合金の少なくとも一つは材料の非有機的な部分の非有機的な要素として使用される。一実施形態において、PCT/EP2016/07689のアルミニウム系合金の一つ。
元の量に関して残りの割合を考慮すると、説明したように、異なる実施形態において体積で残りの有機的な部分の49%未満、34%未満、24%未満、14%未満、9%未満、4%未満、2%未満、およびさらに0.4%未満であるべきである。一代替実施形態において、上で開示された割合は重量による。一実施形態において、有機的な部分は痕跡レベルまでのみ残される。一実施形態において、有機的な部分は完全に除去される。いくつかの実施形態において、機能性を確保するために十分な有機的な部分が存在するべきである。いくつかの実施形態において、有機的な部分をできるだけ少なく低下させることは有益である。異なる実施形態において、重量で有機的な部分の少なくとも35%、少なくとも45%、少なくとも56%、少なくとも66%、少なくとも76%、およびさらに少なくとも82%は残されるべきである。いくつかの実施形態において、有機的な部分のやや小さい劣化すらも防ぐべきである。異なる実施形態において、重量で有機的な部分の少なくとも86%、少なくとも92%、少なくとも96%、少なくとも97%、およびさらに少なくとも99%は残されるべきである。いくつかの実施形態において、より関連性があるのは体積割合である。異なる実施形態において、体積で有機的な部分の少なくとも35%、少なくとも45%、少なくとも56%、少なくとも66%、少なくとも76%、およびさらに少なくとも82%は残されるべきである。いくつかの実施形態において、有機的な部分のやや小さい劣化すらも防ぐべきである。異なる実施形態において、体積で有機的な部分の少なくとも86%、少なくとも92%、少なくとも96%、少なくとも97%、およびさらに少なくとも99%は残されるべきである。いくつかの実施形態において、有機的な部分は得られた成形された材料において大部分または完全に除去される。いくつかの実施形態において、有機的な部分は大部分または完全に維持される。一実施形態において、残される部分の割合は、部分の残りの分率で計算され、つまり部分の量は部分の元の量で割られ、パーセントで表される。一実施形態において、それは要素の立方メートルあたりの部分のキログラムを計測することで行われる。説明に役立つ例として、材料の立法メートルごとに400Kgの有機的な部分を有する材料で要素が製造され、該当するプロセスの後、要素の立法メートルごとに10Kgの有機的な部分のみが残され（しばしば重量および体積は別の単位で計測されて変換される）、よって有機的な部分の2.5%が残されたことになる。体積制御は1m3である必要はない。異なる実施形態において、体積制御はリットル、立法センチメートル、立方インチ、立方ミリメートルである。一実施形態において、残される部分は材料の総体積のうちのそのような部分の体積で計算され、同じやり方で続けられる（最終的な量を元の量で割り、結果をパーセントで表す）。
一実施形態において、粒子射出成形(PIM)が成形技術（粒子Pが金属M、セラミックC、金属間化合物またはその他任意のものでありうる粒子射出成形）であるステップを伴う方法および冷間等方圧加圧(CIP)、温間等方圧加圧(WIP)、または類似の方法を伴うステップに対し、十分に低い融解温度（本文書に記載されたレベルで）を有する本文書で開示された任意の金属合金などの金属合金を有する少なくとも一つの関連する要素の使用により、両方のステップを一つに組み合わせることができ、最終的には成形方法のプロセスの時間が若干増加し、そこで冷間等方圧加圧、温間等方圧加圧、または類似の方法は省略される。
異なる実施形態において、成形技術は、3次元印刷、インクジェット方式、Sプリント、Mプリント技術、集中されたエネルギーが、レーザー（レーザー蒸着およびレーザー圧密）を使い原料（粉末またはワイヤー材料）が貯められる溶融プールを生成する技術、アークまたはEビーム熱源（金属直接蒸着および電子ビーム直接溶融）、熱溶解積層法(FDM)材料噴射、直接金属レーザー焼結(DMLS)、選択的レーザー溶解(SLM)、電子ビーム溶解(EBM)、選択的レーザー焼結(SLS)、光造形法(SLA)、およびデジタル光処理(DLP)などその他、またはさらに任意の他の発展した積層造形技術などの積層造形(AM)成形技術であるがこれらに限定されない。いくつかの実施形態において、積層造形は補助物の必要なしに突き出た特徴を印刷する能力のある技術を備える。
異なる実施形態において、成形技術は、ポリマー成形技術、金属射出成形(MIM)、粒子射出成形(PIM)、射出成形、圧縮成形、熱成形、または任意の他の類似の技術である。
一実施形態において、本文書においてPIM成形技術（粒子射出成形）へ適用可能と記載された任意の方法は、類似のプロセスで製造された任意の成形された材料へ適用でき、成形ダイスまたは工具を伴う任意の製造方法およびダイスまたは工具において製造された材料へ圧力をかける方法でありうる（射出で、圧迫の作用で、押し出しで、など）。一実施形態において、本文書においてPIM成形技術（粒子射出成形）へ適用可能と記載された任意の方法は、類似のプロセスで製造された任意の成形された材料へ適用でき、成形ダイスまたは工具を伴う任意の製造方法およびダイスまたは工具において製造された材料へ圧力をかける方法でありうる（射出で、圧迫の作用で、押し出しで、など）。
異なる実施形態において、ステップ2で使用される成形技術は、ワイヤー、ロッド、フィラメントまたは押し出し可能な任意の形状を用いる積層造形(AM)成形技術、概念的に(concept wise)熱溶解積層法(FDM)として記載されうる積層造形(AM)成形技術である。一実施形態において、ステップ1およびステップ2における材料は液状である（懸濁液、混合など）。一実施形態において、ステップ1およびステップ2における材料は液状であり、本文書に記載された波長の一つへの露出のもとで重合または硬化可能である。異なる実施形態において、ステップ2にて使用される成形技術は、バインディングを促進する活性剤を用いる積層造形(AM)成形技術、バインディングを遅らせるまたは妨げるマスキング材料を用いる積層造形(AM)成形技術、小さい開口部を通じていくつかの流体をベース材料の上に発射する積層造形(AM)成形技術、小さい開口部を通していくつかの流体を粉末のようなベース材料の上に発射する積層造形(AM)成形技術、小さい開口部を通していくつかの流体を組み立てられた成形された材料の上に発射する積層造形(AM)成形技術、ある波長の放射または組み合わせられた波長の放射での露出による重合または硬化に基づく積層造形(AM)成形技術、光造形法(SLA)に基づく積層造形(AM)成形技術、二光子光造形用原理に基づく積層造形(AM)成形技術、マイクロ光造形法に基づく積層造形(AM)成形技術、任意の積層造形(AM)成形技術、補助物の必要なしに突き出た特徴を印刷する能力のある技術を備える積層造形(AM)成形技術である。一実施形態において、ステップ1およびステップ2における材料は注入されることができるポリマーを備える。異なる実施形態において、ステップ2で使用される方法は、材料を備えるポリマーの注入に基づく製造方法、PIM（粒子射出成形）方法に基づく製造方法、MIM（金属射出成形）方法に基づく製造方法である。一実施形態において、積層造形(AM)、粒子射出成形(PIM)、または金属射出成形(MIM)に類似する任意の他の方法は材料の成形に使用されてもよい。積層造形(AM)を含む成形技術のいくつかの実施形態は、後に本文書おいてより詳しく開示される。従って、本文書を通して開示された任意の積層造形(AM)成形技術に対する任意の実施形態は、この方法内で使用されてよく、それらが非互換性でない限り、制約なしでこの方法の任意の実施形態と組み合わされてよい。
一実施形態において、ステップ1およびステップ2における材料はワイヤー、ロッド、フィラメントまたは任意の押し出し可能な形状である。一実施形態において、ステップ1およびステップ2における材料はワイヤー、ロッド、フィラメントまたは任意の押し出し可能な形状であり、製造の間および／または製造された成形された材料の中へそれが組み込まれる前に機械的に伸ばされる。
ステップ2で得られた成形された材料は圧力および温度を伴うプロセスに従う。異なる実施形態において、成形された材料はステップ3で0.35*Tmを超える、0.45*Tmを超える、0.52*Tmを超える、0.61*Tmを超える、0.69*Tmを超える、0.74*Tmを超える、およびさらに0.86*Tmを超える温度を伴うプロセスに従い、ここでTmは材料の非有機的な部分での最も低い融解温度を有する関連する相または要素の融解温度をさす。発明者は、材料が凝固温度範囲（液体および固体が共存する）を有する金属相および／または要素を備える異なる実施形態において、成形された材料は、材料の非有機的な部分内の最も低い融解温度を有する関連する相または要素のTm（融解温度）を超えるおよびさらに1.1*Tmを超える温度にさらされることを発見した。いくつかの応用において、材料が液相を有する粉末を備える場合、凝固範囲を有さなくともいくつかの実施形態において使用される温度は1.2*Tmを超えるおよびさらに1.5*Tmを超える温度である。検査条件は本文書の最後の部分で開示する。
ステップ3に対する非常に有益なプロセスはWIP（温間等方圧加圧）の適用である。温間等方圧加圧(WIP)は、一般に冷間等方圧加圧(CIP)の場合と同様に圧力が数分適用された場合のみ意味がある。より長い時間で圧力（または温間等方圧加圧(WIP)の場合は温度も）を適用し続けると、しばしば特性が劣化し、ほとんどの場合に成形された材料の競争力は他よりも低下する。いくつかの実施形態において長いプロセス時間は驚くほど有益であり、いくつかの実施形態においては必須ですらあることが発見されている。異なる実施形態において、温間等方圧加圧(WIP)のプロセス時間は36分以上、66分以上、106分以上、226分以上、246分以上、およびさらに506分以上である。一実施形態において、圧力は継続して適用されるのではなく、むしろ高圧力の周期が適用される。一実施形態において、圧力は継続して適用されるのではなく、むしろ一組の脈圧で適用される。一実施形態において、圧力は継続的に保持されない。一実施形態において、圧力伝送器としての役割を果たす流体の温度調節を通じて温度は適用される。一実施形態においてまず圧力が適用され一定のレベルに達すると次に温度が適用される。一実施形態において、一定の温度に達するとまず圧力が適用される。一つの組の実施形態において、温間等方圧加圧(WIP)に対して述べられたことは、冷間等方圧加圧(CIP)または圧力を適用する任意の他のプロセスに拡張可能である。一実施形態において、製造ステップ3はある時点で温度および圧力が同時であるプロセスを備える。一実施形態において、製造ステップ3において記載された最大温度および適用された最大圧力は時間において一致しない。
いくつかの実施形態において、ステップ3で得られた成形された材料は、有機的な部分が少なくとも部分的に除去されるプロセスに従う。いくつかの実施形態において、有機的な部分は全て除去される。一実施形態において、少なくとも部分的に有機的な部分を除去するために使用されるのは脱バインダである。一実施形態において、脱バインダは熱的脱バインダである。いくつかの実施形態において、有機的な部分は熱プロセスを用いて少なくとも部分的に除去される。異なる実施形態において、脱バインダは非熱的脱バインダ、化学的脱バインダ、触媒、ウィッキング、乾燥、超臨界抽出、有機溶媒抽出、水性溶媒抽出または凍結乾燥法その他の中から選択される非熱プロセスである。異なる実施形態において、有機的な部分の少なくとも部分は熱プロセスを使用し0.3*Tmを超える、0.45*Tmを超える、0.55*Tmを超える、およびさらに0.7*Tmを超える温度で除去され、Tmは材料の非有機的な部分内の最も低い融解温度を有する関連する要素または相の融解温度をさす。検査条件は本文書の最後の部分で開示する。
一実施形態において、圧密ステップは焼結を備える。一実施形態において、圧密ステップは熱間等方加圧(HIP)を備える。一実施形態において、圧密ステップはある種の塑性変形を備える。一実施形態において、ステップ4および5は同時に行われる。一実施形態において、方法はある場所における材料の除去（例えばトリミング、穿孔、機械加工、研磨など）を伴ういくつかの追加の成形ステップを実行するステップをさらに備える。一実施形態において、方法は材料の積み上げ（溶射またはコールドスプレー、金属被覆、建築溶接または直接エネルギー堆積積層造形(AM)やその他）を伴ういくつかの追加の成形ステップを実行するステップをさらに備える。一実施形態において、方法は成形された材料を熱処理するステップをさらに備える。一実施形態において、方法は成形された材料を局所的に熱処理するステップをさらに備える。一実施形態において、方法は成形された材料に少なくとも局所的に表面熱処理を適用するステップをさらに備える。一実施形態において、方法は成形された材料に少なくとも局所的にコーティングを適用するステップをさらに備える。一実施形態において、方法は成形された材料に少なくとも局所的に塗装を適用するステップをさらに備える。一実施形態において、方法は成形された材料を別の元素、構造、要素、部品または任意のその他へ連結するステップをさらに備える。一実施形態において、方法は本文書に記載された任意の他の方法ステップをさらに備える。
一実施形態において、方法は洗浄またはすすぎのステップをさらに備える。一実施形態において、方法はショットピーニング、爆破または類似のステップをさらに備える。
材料内の有機的な部分の重量に関して、得られた成形された材料内の有機的な部分の重量による割合を考慮すると、一実施形態において、重量で少なくとも有機的な部分の35%が残っているべきである。異なる実施形態において、重量で有機的な部分の49%未満、34%未満、24%未満、14%未満、9%未満、4%未満、2%未満、0.4%未満が残っているべきであり、およびさらに有機的な部分の残りは見つからなくてもよい。代替実施形態において上で開示された割合は体積によるものであり、材料内の有機的な部分の体積に関して、得られた成形された材料内の有機的な部分の体積をさす。
圧密後のいくつかの他の実施形態において、材料内の有機的な部分の体積に関して、得られた成形された材料内の有機的な部分の体積を考慮すると、一実施形態において有機的な部分は体積で少なくとも35%の有機的な部分が残っているべきである。異なる実施形態において、体積で有機的な部分の49%未満、34%未満、24%未満、14%未満、9%未満、4%未満、2%未満、0.4%未満が残っているべきであり、およびさらに有機的な部分は残らなくなる。代替実施形態において上で開示された割合は重量によるものであり、材料内の有機的な部分の重量に関して、得られた成形された材料内の有機的な部分の重量をさす。
いくつかの場合において、この方法で得られた成形された材料の密度は異なる実施形態において理論密度の96%を超える、98%を超える、およびさらに99%を超える。得られた要素の密度は米国材料試験協会B962‐08に従いアルキメデスの原理によって計測される。
この方法の全ての実施形態は、互いに排他的でなければ、組み合わせ可能である。本文書で開示された任意の実施形態は、提供された任意の組み合わせでこの方法と組み合わせることができ、互いに排他的ではない。
下に開示する方法1から7は最後の段落部分に記載されている方法の実施形態の組み合わせのいくつかの例である。従って、開示された任意の方法ステップに対する任意の実施形態は、提供された任意の組み合わせで任意の方法１から7と組み合わせることができ、互いに排他的ではない。さらに、本文書で開示された任意の他の実施形態は、提供された任意の組み合わせで任意の方法１から7と組み合わせることができ、互いに排他的ではない。
方法1 方法は以下のステップを備える。
ステップ1:材料を取る
ステップ2:成形技術を使って材料を成形する
ステップ3:ステップ2で得られた成形された材料は、55MPaを超える圧力および材料の非有機的な部分の関連する要素／相の中で最も低い融解温度を有する相または要素の0.45*Tmを超える温度を伴うプロセスに従う。
ステップ4:ステップ3で得られた成形された材料は脱バインダプロセスに従い、そこで有機的な部分の少なくとも部分が除去される。
ステップ5:ステップ4で得られた成形された材料は圧密プロセスに従う。
従って、得られた成形された材料は、材料における有機的な部分の重量に関して重量で49%未満である残りの有機的な部分を有する。そして、得られた成形された材料は理論密度の96%を上回って有する。
方法2 方法は以下のステップを備える。
ステップ1:有機的な部分および非有機的な部分を備える材料を取り、有機的な部分は、0.46MPa[66psi]の荷重で米国材料試験協会D648‐07に従って計測されたたわみ温度が、材料の非有機的な部分内の関連する要素／相の中で最も低い融解温度を有する相または要素の0.45*Tmよりも少なくとも22℃高い、関連する要素を備え、非有機的な部分は、そのような金属相の重量に関して重量で少なくとも30%の%Gaまたは%Liを有する金属相を備え、全ての金属相（金属間化合物を含む）が考慮される場合%Liおよび%Gaは金属相の総重量に関して重量で18%未満である。
ステップ2:ポリマー成形技術で材料を成形する
および任意で
ステップ3:ステップ2で得られた成形された材料は、0.6MPaを超える圧力および材料の非有機的な部分の関連する要素／相の中で最も低い融解温度を有する相または要素の0.46*Tmを超える温度を伴うプロセスに従う。
ステップ4:ステップ2または3で得られた成形された材料は圧密プロセスに従う。
従って、得られた成形された材料は、材料における有機的な部分の重量に関して重量で49%未満である残りの有機的な部分を有する。
方法3 方法は以下のステップを備える。
ステップ1:有機的な部分および非有機的な部分を備える材料を取り、有機的な部分は、0.46MPa[66psi]の荷重で米国材料試験協会D648‐07に従って計測されたたわみ温度が、材料の非有機的な部分内の関連する要素／相の中で最も低い融解温度を有する相または要素の0.45*Tmよりも少なくとも22℃高い関連する要素を備え、非有機的な部分は、そのような金属相に関して重量で少なくとも56%の%Liを有する金属相を備え、全ての存在する金属相（金属間化合物を含む）がまとめて加えられる場合%Liは金属相の総重量に関して重量で18%未満である。
ステップ2:材料が460nm以上の波長で硬化される放射への露出による重合または硬化に基づく積層造形プロセスで材料を成形する。
ステップ3:ステップ2で得られた成形された材料は、55MPaを超える圧力および材料の非有機的な部分の関連する要素／相の中で最も低い融解温度を有する相または要素の0.45*Tmを超える温度を伴うプロセスに従う。
ステップ4:ステップ3で得られた成形された材料は脱バインダプロセスに従い、そこで有機的な部分の少なくとも部分が除去される。
ステップ5:ステップ4で得られた成形された材料は圧密プロセスに従う。
従って、得られた成形された材料は、材料における有機的な部分に関して重量で49%未満である残りの有機的な部分を有する。そして、得られた成形された材料は理論密度の96%を上回って有する。
方法4 方法は以下のステップを備える。
ステップ1:有機的な部分および非有機的な部分を備える材料を取り、有機的な部分は、0.46MPa[66psi]の荷重で米国材料試験協会D648‐07に従って計測されたたわみ温度が、材料の非有機的な部分内の関連する要素／相の中で最も低い融解温度を有する相または要素の0.45*Tmよりも少なくとも22℃高い、関連する要素を備え、非有機的な部分はPCT/EP2016/076895に記載された材料のうちの一つを備える。
ステップ2:材料が460nm以上の波長で硬化される放射への露出による重合または硬化に基づく積層造形プロセスで材料を成形する。
ステップ3:ステップ2で製造された成形された材料は、55MPaを超える圧力および材料の非有機的な部分の関連する要素／相の中で最も低い融解温度を有する相または要素の0.45*Tmを超える温度を伴うプロセスに従う。
ステップ4:ステップ3で得られた成形された材料は脱バインダプロセスに従い、そこで有機的な部分の少なくとも部分が除去される。
ステップ5:ステップ4で得られた成形された材料は圧密プロセスに従う。
従って、得られた成形された材料は、材料における有機的な部分の重量に関して重量で49%未満である残りの有機的な部分を有する。
方法5 方法は以下のステップを備える。
ステップ1:本文書で開示された材料を取る
ステップ2:材料を積層造形、PIM（粒子射出成形）または類似のプロセスで成形する。
ステップ3:ステップ2で成形された材料は、55MPaを超える圧力および材料の非有機的な部分の関連する要素／相の中で最も低い融解温度を有する相または要素の0.45*Tmを超える温度を伴うプロセスに従う。
熱たわみ温度のための検査条件は本文書の最後の部分で開示する。
方法1から5における一実施形態において、得られた成形された材料における残りの有機的な部分の重量による割合が材料内の有機的な部分の重量に関して考慮された場合。異なる実施形態において、重量で有機的な部分の少なくとも35%、少なくとも45%、少なくとも56%、少なくとも66%、少なくとも76%、少なくとも82%は残されるべきである。いくつかの実施形態において、有機的な部分のやや小さい劣化すらも防ぐべきである。異なる実施形態において、重量で有機的な部分の少なくとも86%は残されるべきであり、有機的な部分の少なくとも92%、少なくとも96%、少なくとも97%、およびさらに少なくとも99%は残されるべきである。
方法1から5における圧密後のいくつかの他の実施形態において、材料内の有機的な部分の体積に関して、得られた成形された材料内の有機的な部分の体積が考慮される場合。異なる実施形態において、体積で有機的な部分の少なくとも35%、少なくとも45%、少なくとも56%、少なくとも66%、少なくとも76%、およびさらに少なくとも82%は残されるべきである。いくつかの実施形態において、有機的な部分のやや小さい劣化すらも防ぐべきである。異なる実施形態において、体積で有機的な部分の少なくとも86%、少なくとも92%、少なくとも96%、少なくとも97%、およびさらに少なくとも99%は残されるべきである。
この方法で得られた成形された材料の密度は、異なる実施形態において理論密度の96%を超える、98%を超える、およびさらに99%を超え、得られた要素の密度は米国材料試験協会B962‐08に従いアルキメデスの原理によって計測される。
方法2から5における代替実施形態において、材料の有機的な部分の関連する要素の熱たわみ温度は、ガラス転移点、または劣化温度、または有機的な相のそのような関連する要素の融解温度のいずれかにより異なる実施形態において置き換えられることができ、材料の非有機的な部分における関連する要素／相の中の最も低い融解温度を有する相または要素の融解温度に関して同じ関係が満たされるべきである。検査条件は本文書の最後の部分で開示する。
方法2において、異なる実施形態において有機的な部分は、0.46MPa[66psi]の荷重で米国材料試験協会D648‐07に従って計測されたたわみ温度が、材料の非有機的な部分における関連する要素／相の中で最も低い融解温度を有する相または要素の融解温度の0.52倍より少なくとも22℃上である（0.52*Tmより少なくとも22℃上である）、0.76*Tmより少なくとも22℃上である、およびさらに0.82*Tmより少なくとも22℃上である関連する要素を有する。任意であるステップ3が適用された場合に対しステップ3における適用された圧力は、異なる実施形態において、1.1MPa以上、2.1MPa以上、11MPa以上および／または26MPa以上である。ステップ2の後に要素が成形されるためのこの方法において、またはステップ3も適用される実施形態において、ステップ3の後、成形された材料の中の非有機的な部分の融解温度は、異なる実施形態において材料のこの金属相の融解温度よりも少なくとも20%、少なくとも34%、少なくとも48%、少なくとも61%、およびさらに少なくとも66%上回る。異なる実施形態において、ステップ2で使用される成形技術は、ポリマー成形技術、金属射出成形(MIM)、粒子射出成形(PIM)、射出成形、圧縮成形、熱成形、または任意の他の類似の技術である。一実施形態において、金属相はそのような金属相の重量に関して重量で56%の%Liを含む。発明者は、いくつかの実施形態においては粒子サイズの正しい選択が非常に重要であることを発見した。異なる実施形態において、50マイクロメートル未満、20マイクロメートル未満、およびさらに20マイクロメートル未満のD50を有する粒子が望ましい。その上、代替実施形態において、本文書で開示された任意の他の粒子サイズは、それらが混合不可能でなければ、この方法内で組み合わせることができる。いくつかの実施形態において、この方法2を実行するとき、発明者は、ステップ3またはステップ4が適用された場合、ステップ2の後またはステップ3もしくはステップ4の後で、成形された材料（得られた成形された材料）の非有機的な部分の融解温度が、材料の非有機的な部分（成形前のステップ1で取られた材料の非有機的な部分）の融解温度と比較して上昇することを驚くべきことに発見し、得られた成形された材料の非有機的な部分の融解温度は、異なる実施形態において材料の非有機的な部分の融解温度よりも1.2倍以上、1.4倍以上、1.8倍以上、およびさらに2.1倍以上高い。いくつかの実施形態において、この方法2を実行するとき、発明者は、ステップ3またはステップ4が適用された場合、ステップ2の後またはステップ3もしくはステップ4の後で、成形された材料（得られた成形された材料）の金属部分の融解温度が、材料の金属部分（成形前のステップ1で取られた材料の金属部分）の融解温度と比較して上昇することを驚くべきことに発見し、得られた成形された材料の金属部分の融解温度は、異なる実施形態において材料の金属部分の融解温度よりも1.2倍以上、1.4倍以上、1.8倍以上、およびさらに2.1倍以上高い。
方法3および方法4において、460nm以上の波長で硬化する材料は、そのような波長によく反応する材料をさす。
この方法の全ての実施形態は、互いに排他的でなければ、組み合わせ可能である。
方法の実施形態の組み合わせのいくつかの他の例は、以下の段落においても見ることができる。
方法6 方法は以下のステップを備える。
ステップ1:有機的な部分および非有機的な部分を備える材料を取り、有機的な部分は、少なくとも120℃の0.46MPa[66psi]の荷重で米国材料試験協会D648‐07に従って計測されるたわみ温度を有する関連する要素を有し、非有機的な部分は495℃よりも低いTmを有する金属相を備える。
ステップ2:成形技術を使って材料を成形する
ステップ3:ステップ2で製造された成形された材料は、55MPaを超える圧力および材料の非有機的な部分の関連する要素／相の中で最も低い融解温度を有する相または要素の0.45*Tmを超える温度を同時に伴うプロセスに従う。
方法7 方法は以下のステップを備える。
ステップ1:有機的な部分および非有機的な部分を備える材料を取り、有機的な部分は、少なくとも120℃の0.46MPa[66psi]の荷重で米国材料試験協会D648‐07に従って計測されるたわみ温度を有する関連する要素を有し、非有機的な部分はPCT/EP2016/076895に記載された金属相を備える。
ステップ2:成形技術を使って材料を成形する
ステップ3:ステップ2で得られた成形された材料は、55MPaを超える圧力および材料の非有機的な部分の関連する要素／相の中で最も低い融解温度を有する相または要素の0.45*Tmを超える温度を同時に伴うプロセスに従う。
方法8 方法は以下のステップを備える。
ステップ1:有機的な部分および非有機的な部分を備える材料を取り、有機的な部分は、少なくとも120℃の0.46MPa[66psi]の荷重で米国材料試験協会D648‐07に従って計測されるたわみ温度を有する関連する要素を有し、非有機的な部分は重量で少なくとも16%の%Liを有する金属相をそのような金属相の重量に関して備える。
ステップ2:成形技術を使って材料を成形する
ステップ3:ステップ2で得られた成形された材料は、55MPaを超える圧力および材料の非有機的な部分の関連する要素／相の中で最も低い融解温度を有する相または要素の0.45*Tmを超える温度を伴うプロセスに従う。
方法9 方法は以下のステップを備える。
ステップ1:有機的な部分および非有機的な部分を備える材料を取り、有機的な部分は、0.46MPa[66psi]の荷重で米国材料試験協会D648‐07に従って計測されたたわみ温度が、材料の非有機的な部分内の関連する要素／相の中で最も低い融解温度を有する相または要素の0.45*Tmよりも少なくとも22℃高い、関連する要素を備え、非有機的な部分は、重量で少なくとも30%の%Gaまたは%Liを有する金属相をそのような金属相の重量に関して備え、非有機的な部分に存在する全ての金属相（金属間化合物を含む）が考慮される場合%Liおよび%Gaは金属相の総重量に関して重量で18%未満である。
ステップ2:ポリマー成形技術で材料を成形する
および任意で
ステップ3:ステップ2で得られた成形された材料は、0.6MPaを超える圧力および材料の非有機的な部分の関連する要素／相の中で最も低い融解温度を有する相または要素の0.46*Tmを超える温度を伴うプロセスに従う。
熱たわみ温度のための検査条件は本文書の最後の部分で開示する。
方法6、方法7、方法8、および方法9において、成形された材料における残りの有機的な部分の重量による割合が材料内の有機的な部分の重量に関して考慮された場合。異なる実施形態において、重量で有機的な部分の少なくとも35%、少なくとも45%、少なくとも56%、少なくとも66%、少なくとも76%、およびさらに少なくとも82%は残されるべきである。いくつかの実施形態において、有機的な部分のやや小さい劣化すらも防ぐべきである。異なる実施形態において、重量で有機的な部分の少なくとも86%、少なくとも92%、少なくとも96%、少なくとも97%、およびさらに少なくとも99%は残されるべきである。代替実施形態において、上で開示された割合は体積によるものであり、材料内の有機的な部分の体積に関して、得られた成形された材料内の有機的な部分の体積をさす。
方法6、方法7、方法8および方法9におけるいくつかの他の実施形態において、圧密後、材料の体積に関して、得られた成形された材料内の有機的な部分の体積が考慮される場合。異なる実施形態において、体積で有機的な部分の少なくとも35%、少なくとも45%、少なくとも56%、少なくとも66%、少なくとも76%、およびさらに少なくとも82%は残されるべきである。いくつかの実施形態において、有機的な部分のやや小さい劣化すらも防ぐべきである。異なる実施形態において、体積で有機的な部分の少なくとも86%、少なくとも92%、少なくとも96%、少なくとも97%、およびさらに少なくとも99%は残されるべきである。代替実施形態において上で開示された割合は重量によるものであり、材料内の有機的な部分の重量に関して、得られた成形された材料内の有機的な部分の重量をさす。
方法6から8における代替実施形態において、材料の関連する要素の熱たわみ温度は、ガラス転移点、または劣化温度、または有機的な相のそのような関連する要素の融解温度のいずれかにより異なる実施形態において置き換えられることができる。
方法9において、異なる実施形態において有機的な部分は、0.46MPa[66psi]の荷重で米国材料試験協会D648‐07に従って計測されたたわみ温度が、材料の非有機的な部分における関連する要素／相の中で最も低い融解温度を有する相または要素の融解温度の0.52倍より少なくとも22℃上である（0.52*Tmより少なくとも22℃上である）、0.76*Tmより少なくとも22℃上である、およびさらに0.82*Tmより少なくとも22℃上である関連する要素を有する。任意であるステップ3が適用された場合に対しステップ3における適用された圧力は、異なる実施形態において、1.1MPa以上、2.1MPa以上、11MPa以上および／または26MPa以上である。ステップ2の後に要素が成形されるためのこの方法において、またはステップ3も適用される実施形態において、ステップ3の後、成形された材料の中の非有機的な部分の融解温度は、異なる実施形態において材料のこの金属相の融解温度よりも少なくとも20%、少なくとも34%、少なくとも48%、少なくとも61%、およびさらに少なくとも66%上回る。異なる実施形態において、ステップ2で使用される成形技術は、ポリマー成形技術、金属射出成形(MIM)、粒子射出成形(PIM)、射出成形、圧縮成形、熱成形、または任意の他の類似の技術である。
一実施形態において、金属相はそのような金属相の重量に関して重量で56%の%Liを含む。発明者は、いくつかの実施形態においては粒子サイズの正しい選択が非常に重要であることを発見した。異なる実施形態において、50マイクロメートル未満、20マイクロメートル未満、およびさらに20マイクロメートル未満のD50を有する粒子が望ましい。その上、代替実施形態において、本文書で開示された任意の他の粒子サイズは、それらが混合不可能でなければ、この方法内で組み合わせることができる。いくつかの実施形態において、この方法9を実行するとき、発明者は、ステップ3が適用された場合、ステップ2の後またはステップ3の後で、成形された材料（得られた成形された材料）の非有機的な部分の融解温度が、材料の非有機的な部分（成形前のステップ1で取られた材料の非有機的な部分）の融解温度と比較して上昇することを驚くべきことに発見し、得られた成形された材料の非有機的な部分の融解温度は、異なる実施形態において材料の非有機的な部分の融解温度よりも1.2倍以上、1.4倍以上、1.8倍以上、およびさらに2.1倍以上高い。いくつかの実施形態において、この方法9を実行するとき、発明者は、ステップ3が適用された場合、ステップ2の後またはステップ3の後で、成形された材料（得られた成形された材料）の金属部分の融解温度が、材料の金属部分（成形前のステップ1で取られた材料の金属部分）の融解温度と比較して上昇することを驚くべきことに発見し、得られた成形された材料の金属部分の融解温度は、異なる実施形態において材料の金属部分の融解温度よりも1.2倍以上、1.4倍以上、1.8倍以上、およびさらに2.1倍以上高い。方法9における代替実施形態において、材料の関連する要素の熱たわみ温度は、ガラス転移点、または劣化温度、または有機的な相のそのような関連する要素の融解温度のいずれかにより異なる実施形態において置き換えられることができ、材料の非有機的な部分における関連する要素／相の中の最も低い融解温度を有する相または要素の融解温度に関して同じ関係が満たされるべきである。
格子構造のうちのいくつかの種類は、良好な機械的強度、変形性、コンプライアンス、または任意の他の関連する機能上の機械的特性を特に正規化された用語（特性を格子の密度で割ったもの）で達成する。金属の格子はこれらのきわめて正規化された機械的特性の値を達成し、その理由の一つは金属の配置がきわめて最適化されていることで材料が占める全体積の空気含有量が非常に高いことである。空気は密度が非常に低いため、全体の密度を強く減少させる。著者は用いられる有機的材料のほとんどは空気の密度よりも非常に高い密度を有することを発見したが、発明者は機能性は大幅に改良可能であり、重量の増加にもかかわらず解決方法は驚くほど有利であることを発見した。一実施形態において、このことは、有機的な部分および少なくとも一つの金属または一つの金属合金を備える非有機的な部分を備える材料で作られた格子を使用する要素の構造に応用される。一実施形態において、格子はいわゆる超格子である。一実施形態において、格子は自然の中に見られる単位格子の3次元でのくり返しである。一実施形態において、格子は基本の単位格子のくり返しによって増やすことのできる任意の構造である。一実施形態において、格子は基本の単位格子のくり返しによって85%超まで増やすことのできる構造である。一実施形態において、格子は同じ合金化および微細構造を有するかさの大きい材料よりもすぐれた正規化された機械的特性を達成する任意の構造である（正規化された機械的特性は、構造の密度で割った機械的特性を意味し、体積は材料内の空洞と見なされない）。
いくつかの実施形態において、材料が有機的な部分および少なくとも部分的にある温度への露出を備える方法で圧密される金属合金を備える非有機的な部分を備えるが、有機的な部分の少なくとも関連する分率は著しく劣化しないことは特異なことである（温度ならびに関連する分率および著しい劣化の意味は、本文書中の他の箇所で同じ用語または同等の表現で表されているのを見ることができる）。
多くの応用において、材料が少なくとも二つの状態でありうることはこの態様において有益である。一つの状態は積層造形(AM)または従来のポリマー材料成形方法による成形が容易な状態である。そして一つの第二の状態では材料は、いくつかの実施形態において高い機械的特性を示し、およびさらにいくつかの実施形態において高温その他に対する高い抵抗を示す。実施形態の群において、二つの状態の間の一つの違いは、非有機的な相の集成または圧密の度合いである。一実施形態において、非有機的な相の少なくともいくつかは元の状態では単体粒子状であり、これらの粒子の少なくともいくつかは後の状態で凝集または圧密されている。一実施形態において、粒子の凝集／圧密は一つの粒子の原子が異なる粒子へと拡散することを伴い、一実施形態においては拡散接合を伴う。一実施形態においては拡散による粒子のネットワーク形成を伴う。一実施形態において、粒子の凝集／圧密は大変強いため、有機的な部分が除去され凝集／圧密された粒子が計測されると、異なる実施形態において同等の平均直径は元の粒子のD50よりも少なくとも12倍大きい、少なくとも110倍大きい、少なくとも1100倍大きい、およびさらに少なくとも110000倍大きい。一代替実施形態においてD50はD50mへ置き換えられることができる。実施形態の群において、二つの状態の間の一つの違いは、少なくとも一つの有機的な相のガラス転移点(Tg)である。異なる実施形態において、有機的な要素の少なくとも一つは、変態処理にさらされるとき（熱処理、放射への露出、または化学処理など）にガラス転移点(Tg)が55℃以上、105℃以上、155℃以上、205℃以上ずつ上昇可能な有機的な要素の群の中から選ばれる。一実施形態において、ガラス転移点の上昇は、最初の状態の有機的な要素のガラス転移点と、本文書で開示された任意の方法および／もしくは成形技術または圧力および／もしくは温度の適用などの有機的な要素に適用できる任意の他の処理などの変態処理にさらされた後の同じ有機的な材料のガラス転移点との間の差をさす。ガラス転移点を特定する検査条件は本文書の最後の部分で見ることができる。
実施形態の群に対して、棒状の材料（フィラメント、巻いたワイヤーまたはその他のフィラメント）を有することは有益であり、フィラメントに基づいた積層造形(AM)プロセスはこのような型式から利益を得ることができる。このことは極度に大型の要素の成形のための非常に大きいロボット化された構造へ適合されうる。異なる実施形態において、フィラメントは長さと等価直径の比が6を超える、11を超える、16を超える、26を超える、106を超える、およびさらに1060を超える非有機的な相を有する。一実施形態において、フィラメントまたは棒状の材料は、機械的作用によって伸ばされ、長さと等価直径の比が高い非有機的な相のアラインメントを促進する。一実施形態において、フィラメントまたは棒状の材料は、機械的作用によって伸ばされ、長さと等価直径の比が高い非有機的な相の伸張を促進する。一実施形態において、機械的作用によって伸ばされたフィラメントまたは棒状の材料は、長さと等価直径の比が高いカーボン・ナノチューブを備える。一実施形態において、フィラメントまたは棒状の材料は、本文書にすでに記載された（そしてゆえに妥当な定義による）もの以外の繊維を備える。
この態様に記載された材料は、従来の製造ルートでの要素の製造にとって非常に有益であり、有機的な部分の大部分が維持される場合および非有機的な粒子が長さと等価直径の高い比率を有する場合はなおさらそうであり、粒子として最初から存在するが凝集／圧密プロセスを経る非有機的な部分を材料が備える場合はなおさらそうである。一実施形態において、材料は粒子射出成形(PIM)（金属射出成形(MIM)またはセラミック射出成形(CIM)）によって成形され、一実施形態においては既知のポリマー材料成形技術で成形される。一実施形態において、有機的な部分は前に定義した方法で大部分が残される。
一実施形態は本文書で前に開示された材料が積層造形により成形される方法をさし（本文書にて積層成形原理を応用する技術と定義され、よって米国材料試験協会52900‐15による材料の連続添加により物理的3次元形状を組み立てる）、具体的には下に開示される方法は放射に露出した場合硬化しうる材料に応用され、成形技術は材料の少なくとも一部をそのような放射へ露出することを備える。
材料を成形するための方法は以下のステップを備える。
ステップ1:「適切な放射」にさらされる場合に「硬化する」材料を提供する。
ステップ2:材料の少なくとも一部を「適切な放射」に露出することを備える積層造形方法を使用してステップ1で提供された材料を成形する。
ステップ3:硬化したまたは部分的に硬化した材料を硬化していない材料から分ける。
一実施形態において、「適切な放射」はそのような硬化を生じるための適正な放射をさし、異なる実施形態におけるそのような放射の値は後に本文書おいて開示される。
本文書で前に開示された材料を対象とする任意の実施形態は、それらが混合不可能でなければこの方法の任意の実施形態と組み合わせ可能である。一実施形態において「硬化する」材料は硬化可能な材料である。一実施形態において、「硬化する」材料は樹脂である。一実施形態において樹脂は興味深い放射（しばしば光重合性樹脂と呼ばれる）への露出により重合可能である。一実施形態において、「硬化する」材料は、モノマーまたはモノマーの混合および「適切な放射」に反応しやすい光開始剤を備える高分子液体である。一実施形態において、「硬化する」材料は、モノマーまたはモノマーの混合および「適切な放射」に反応しやすい染料を備える高分子液体である。異なる実施形態において、「硬化する」材料はさらに反応促進剤、「適切な放射」にさらされる場合に感作できるフォトクロミック化合物（いくつかの例としてアゾベンゼン、スピロピラン、スチルベン、フルギト類、ジアリールエテンなど）、「適切な放射」にさらされる場合に熱を発生できる発色団、および熱開始剤を備える。一実施形態において、「硬化する」材料は混合の粘度に影響を及ぼす要素をさらに備える。一実施形態において、「硬化する」材料は混合の粘度を下げる少量の要素をさらに備える。一実施形態において、下げられた粘度は力学的粘度である。一実施形態において、下げられた粘度は映画の(cinematic)粘度である。一実施形態において、下げられた粘度は絶対粘度である。異なる実施形態において、粘度を下げる要素の少量は、材料の有機的な部分の体積に関して体積で19%以下、14%以下、9%以下、4%以下、1.8%以下、0.9%以下、およびさらに0.4%以下においてである。一代替実施形態において上で開示された割合は材料の体積をさす。一代替実施形態において、上で開示された割合は重量による。粘度を下げるのが単数の要素または複数の要素であっても、少量と示されなければならない。異なる実施形態において、材料の有機的な部分の体積に関して体積で0.1%以上、0.6%以上、1.1%以上、2.1%以上、およびさらに5%以上である。一代替実施形態において上で開示された割合は材料の体積に関してである。一代替実施形態において、上で開示された割合は重量による。混合の粘度を下げるとは、粘度の低下に割り当てられる要素（およびこれらの要素は、混合の粘度の低下の他に微粒子状の荷重の分散効果、着色などの多数の機能性を有すと考えられる）を除いた全ての要素の混合が、粘度を下げる要素が加えられたときに同じ混合よりも高い粘度を有することである。異なる実施形態において、粘度は少なくとも2%、少なくとも6%、少なくとも11%、少なくとも16%、少なくとも22%、少なくとも42%、少なくとも52%、およびさらに少なくとも72%下げられる。粘度はISO3219:1993に従って計測される（室温23°Cおよび1気圧で）。
一実施形態において、「硬化する」材料は樹脂である。一実施形態において興味深い「適切な放射」への露出により重合可能な樹脂である。異なる実施形態において、「硬化する」材料内で十分な添加をもって12%以上、16%以上、22%以上、36%以上、42%以上、52%以上、62%以上、82%の以上の変換が達成され、変換は差異の光示差走査熱量測定(DSC)を使用して計測される。異なる実施形態において、変換の上の値は、使用されるモノマーおよび／またはオリゴマーに従って正しい調整がなされるDOI:10.1007/s10853‐005‐5689‐yにおいて開示される方法に従って使用されるモノマーおよび／もしくはオリゴマーに従いながら、またはさらにフーリエ変換赤外分光を使用しながら正しい調整がなされるDOI:10.1007/s10965‐011‐9811‐3に従って選択的に光示差走査熱量測定(DSC)を使用して計測される。異なる実施形態において、十分な添加は、0.26J/cm2以上、0.42J/cm2以上、0.94J/cm2以上、1.72J/cm2以上、3.6J/cm2以上、5.2J/cm2以上、16J/cm2以上、26J/cm2以上、およびさらに56J/cm2以上である。
この態様およびそれに関連した次の態様において、本段落でくり返されてもそうでなくても、「適切な放射」は確定された範囲内の波長を備える放射をさす。いくつかの実施形態に対して、同様に特定された出力密度も含まれてよい。「適切な放射」を特定する範囲は選択される応用または実施形態による。いくつかの実施形態に対して、周波数の高低が十分であることは非常に重要である。異なる実施形態において「適切な放射」は120THz以下、89THz以下、69THz以下、49THz以下、19THz以下、9THz以下、2.1THz以下、およびさらに0.8THz以下の周波数を有する。いくつかの実施形態において、「適切な放射」の周波数はあまり低くあるべきでない。異なる実施形態において「適切な放射」は0.2THz以上、1.1THz以上、11THz以上、21THz以上、56THz以上、およびさらに102THz以上の周波数を有する。この正確な放射（上限および下限）の使用は、不透明な懸濁においてさえも予想外の高速の硬化を可能にする。
一つの組の実施形態において、「適切な放射」は非電離の放射である。このことは、放射の有害性の可能性が大いに低ければ、設定の構築はかなり簡素化される。一実施形態において、「適切な放射」は干渉性放射であり、一実施形態においては材料への貫通後も干渉性のままであり、一実施形態においては材料への0.1mmの貫通後も干渉性のままである（通常、貫通距離の最も明るい点を参照とし、残りの干渉性はしばしば関連する相として解釈され、相の間の比率の値の少なくとも20%へ差異は維持される）。一実施形態において、「適切な放射」は自由伝播放射であり、一実施形態においては一つまたは複数の離散波長からなり、一実施形態においては一つの離散波長からなり、一実施形態においては1より多いが9未満の離散波長からなる。
発明者は、この態様が本文書で前に開示された任意の材料のような材料、特に材料内で粒子の高い体積を含む材料に対してもまた非常に有益であることを発見し、発明者は、いくつかの応用に対しては材料内の粒子の配置方法が成形が正しく操作されるためには非常に悪影響を及ぼすものであることを発見した。異なる実施形態において、材料は、材料の体積に関して体積で6%以上、31%以上、41%以上、52%以上、61%以上、71%以上、およびさらに81%以上の粒子を備える。一代替実施形態において、上で開示された割合は重量による。いくつかの応用において、粒子の体積含有量は、望ましい転換ができるように制御されるべきであり、異なる実施形態において粒子の体積は材料の体積に関して体積で89%以下、84%以下、79%以下、69%以下、59%以下、およびさらに39%以下である。一代替実施形態において、上で開示された割合は重量による。いくつかの実施形態においてこれらの粒子は材料の非有機的な部分をさす。いくつかの実施形態において、重要なのは粒子間の空洞の関連するサイズである。異なる実施形態において、粒子間の空洞の関連するサイズは980マイクロメートル以下、480マイクロメートル以下、180マイクロメートル以下、80マイクロメートル以下、40マイクロメートル以下、19マイクロメートル以下、9マイクロメートル以下、およびさらに0.9マイクロメートル以下である。異なる実施形態において、粒子間の空洞の関連するサイズはD50、D90、およびさらにD10である。一実施形態において、粒子間の空洞の関連するサイズは、粒子間の全ての空洞の粒子体積の間の平均空洞の等価直径である。いくつかの応用において、発明者は関連する粒子サイズの関数として使用するために放射の波長を正しく選択することが非常に重要であることを発見した。異なる実施形態において、粒子のサイズは波長の長さの0.98倍以下、0.88倍以下、0.68倍以下、0.58倍以下、0.48倍以下、0.28倍以下、0.08倍以下、およびさらに0.008倍以下である。いくつかの実施形態において、空洞のサイズは制御が難しく、粒子の最小限サイズを制御する方がよい（すでに上で記載されているように「適切な放射」の波長の関数として特定されている最大限サイズ）。異なる実施形態において、粒子の最小限サイズは粒子の最大限サイズの0.79倍以上、0.68倍以上、0.49倍以上、およびさらに0.18倍以上であるべきである。いくつかの応用において、発明者は関連する粒子サイズの関数として使用するために放射の波長を正しく選択することが非常に重要であることを発見した。異なる実施形態において、粒子間の空洞の関連するサイズは波長の長さの0.98倍以下、0.88倍以下、0.68倍以下、0.58倍以下、0.48倍以下、0.28倍以下、0.08倍以下、およびさらに0.008倍以下である。一実施形態において、波長は選択されて共鳴効果は最大化される。一実施形態において、波長は選択されて共鳴効果は存在する。異なる実施形態において、波長は400および2000nmの間、2および600マイクロメートルの間、1.1および12マイクロメートルの間、5および100マイクロメートルの間、5および20マイクロメートルの間、およびさらに20および600マイクロメートルの間で選択される。一実施形態において、波長は選択されて粒子の関連するサイズとともに共鳴効果に達する。一実施形態において、波長は選択されて粒子の間の空洞の関連するサイズとともに共鳴効果に達する。一実施形態において、磁場が適用される。一実施形態において、粒子が強磁性の材料を備える場合、磁場が適用される。一実施形態において、関連する放射の伝播方向に対し直角である磁場が適用される。一実施形態において、関連する放射の伝播方向に対し45°および135°の間である磁場が適用される。一実施形態において、関連する放射の伝播方向に対し平行である磁場が適用される。一実施形態において、関連する放射の伝播方向に対し30°および‐30°の間である磁場が適用される。
一つの組の実施形態において、粒子および粒子間の空洞（材料の粒子で満たされていない領域で、しばしば有機的な液体材料または任意の他の非固体の材料を含む）の正しい比率を持つことはきわめて重要である。一実施形態において、この比率は粒子の体積分率である。一代替実施形態において、この比率は粒子の重量分率である。一代替実施形態において、粒子の体積分率に対して上で提供された値はこの比率に対し関連性があるものである。
異なる実施形態において、粒子は0.3J/(g*K)以上、0.41J/(g*K)以上、0.64J/(g*K)以上、0.82J/(g*K)以上、0.96J/(g*K)以上、1.1J/(g*K)以上の比熱を有する材料を備えるために選択される。一実施形態において、上に定められた比熱の値は材料内に存在する全ての粒子の平均の比熱をさす。比熱は室温においてである（23℃）。検査条件は本文書の最後の部分で開示する。
異なる実施形態において、粒子は1.1J/(cm3*K)以上、1.6J/(cm3*K)以上、2.3J/(cm3*K)以上、3.1J/(cm3*K)以上、3.6J/(cm3*K)以上、およびさらに4.1J/(cm3*K)以上の比熱*密度を有する材料を備えるために選択され、比熱は室温においてである（23℃）。一実施形態において、上に定められた密度*比熱の値は、全ての粒子の平均比熱に材料内に存在する全ての粒子の平均密度をかけたものをさす。検査条件は本文書の最後の部分で開示する。
一実施形態において、粒子はパラメータPTCの値が11以上の材料を備えるために選択される。パラメータPTCは、比熱*密度*熱伝導率の乗算で計算され、比熱はJ/(g*K)で、密度はg/cm3でおよび熱伝導率はW/(m*K)で定められ、比熱および熱伝導率はは室温においてである（23℃）。異なる実施形態において、粒子はパラメータPTCの値が21以上、42以上、62以上、110以上、160以上、およびさらに210以上の材料を備えるために選択される。一代替実施形態において、上に定められたPTCの値は材料内に存在する全ての粒子の平均をさす。検査条件は本文書の最後の部分で開示する。
この態様できわめて高速の重合速度が可能になる。このことは非常に驚くべきことであり、なぜなら速い重合は材料への強力な入力を必要とし、重合はそれ自体が発熱反応なので重合された材料が再溶融することすら考えられるからである。実際に、この方法で進めると、驚くべきことに高速の印刷速度は高発熱重合を経る有機的な部分を使い用いられることができる。異なる実施形態において、高速の印刷とは110cm3/h以上、310cm3/h以上、710cm3/h以上、1100cm3/h以上、1600cm3/h以上、およびさらに20000cm3/h以上を意味する。一実施形態において、印刷速度は単一の印刷ヘッドで達成された印刷速度をさす。異なる実施形態において、高発熱重合は3Kcal/mol以上、6Kcal/mol以上、11Kcal/mol以上、16Kcal/mol以上、21Kcal/mol以上、およびさらに31Kcal/mol以上の重合の熱量を意味する。重合速度はSantos J. C.他2008「懸濁重合反応中の転化率測定技術の比較(Comparison of techniques for the determination of conversion during suspension polymerization reactions)」Braz. J. Chem. Eng. vol.25 no.2 Sano Paulo 4月/6月 2008(doi.org/10.1590/S0104‐66322008000200017)に開示された方法に従って計測される。J. Chem. Eng. vol.25 no.2 Sano Paulo 4月/6月2008(doi.org/10.1590/S0104‐66322008000200017)。重合の熱量はJoshie R.M、高分子化学および物理、62巻、1号;1－218ページ、1963(doi:10.1002/macp.1963.020620116)に開示された等温上流カロリメータによって特定される。一実施形態において、遮蔽環境でのマイクロ波放射の使用が想定されるであろう。
発明者は、いくつかの実施形態に対して、本文書で開示された金属粒子で大量に充填された「硬化する」材料および／または先行の段落に記載された割合とやり方においてPCT/EP2016/076895に記載されたような金属粒子が、可視スペクトルおよび高紫外スペクトル内にあっても予想されたかなり小さい波長の放射で「適切な放射」にさらされる場合に驚くべきことに「硬化する」ことを発見した。発明者は狭い放射スペクトル（例えばレーザー、発光ダイオードなど）の光源からの十分に高い照射によって、「硬化する」材料が適した開始剤をさらに組み込むならば、そのような大量に充填された材料内で特定のパターンを硬化することが可能であることを発見した。このことは、望ましいパターンを生成するために動かすことのできるシステムに光源が取付られた場合、積層造形に対して使うことができる。一実施形態において単色光源が望ましい。一実施形態においてコヒーレント光源が望ましい。異なる実施形態において、十分な照射は2.2W/cm2以上、4.6W/cm2以上、6.1W/cm2以上、11W/cm2以上、およびさらに55W/cm2以上である。あまりに高い照射はモノマーを損傷することも可能なため、最大照射は用いられるモノマーシステムによって特定すべきである。異なる実施形態において、照射は980W/cm2以下、190W/cm2以下、84W/cm2以下、およびさらに9W/cm2以下に保たれるべきである。一実施形態において、正しい照射での「適切な放射」は、2次元場光または2次元光パターンとして「硬化する」材料の中へと照らされる。そのような場合、所望の領域の硬化は同時に起こるため、高い露出時間での低い照射が用いられてもよい。一実施形態においてデジタル光処理(DLP)システムは2次元光パターンを生成するために用いられる。一実施形態において液晶ディスプレイ(LCD)は2次元光パターンまたは場光を生成するために用いられる。異なる実施形態において、2次元光パターンが用いられる場合、0.6W/cm2以上、1.2W/cm2以上、2.1W/cm2以上、3.1W/cm2以上、またはさらに4.6W/cm2以上の照射が用いられる。発明者は本開示のこの態様における積層造形の良好な空間解像度のために、「硬化する」充填された材料の熱伝導率が重要であることを発見した。充填物は充填材の熱伝導率に応じて調整されるべきであり、それが低すぎる場合は、有機的な材料の熱伝導率は上昇させるべきである。異なる実施形態において、「硬化する」材料は充填されて室温（23℃）での熱伝導率は22W/mK以上、一実施形態において26W/mK以上、一実施形態において42W/mK以上、一実施形態において60W/mK以上、およびさらに一実施形態において340W/mK以上である。実施形態の群において、「硬化する」材料の硬化はフリーラジカル重合を通じて行われる。実施形態の群において、「硬化する」材料の硬化は、モノマー、モノマー群、および／または「硬化する」材料に備えられるオリゴマーのフリーラジカル重合を通じて行われる。実施形態の群において、「硬化する」材料は熱開始剤（熱開始剤の例は、有機過酸化物、非有機過酸化物、アゾ化合物など）をさらに備える。一実施形態において、「硬化する」材料は、「適切な放射」にさらされるときに熱を発生できる発色団をさらに備える。一実施形態において、本開示の「硬化する」材料は、上で表されたように400および2000nmの間の波長を有する十分な照射にさらされ、材料は十分な量の整合発色団をさらに備え、本文書で開示された材料の低い融点の粒子を生じながら少なくとももう一つの非有機的構成要素と拡散を開始する。本実施形態の副実施形態において、「硬化する」材料は、熱開始剤をさらに備え、材料の有機的構成要素の少なくとも一部は非有機的構成要素の拡散と同時に重合する。十分な量の発色団は、材料の非有機的な部分の重量に関して重量で0.01%および8%の間の量をさし、25℃の材料を選択された波長および十分な照射へ一秒露出した後に、ビームの焦点および50マイクロメートルの深さにて150℃を超える温度に達する。一実施形態において、3次元物体を積層製造で生成できるように放射は変調される。一実施形態において、要素は選択された放射を用いた積層造形を通じ材料で製造される。一実施形態において、要素は、積層造形で成形された要素を生成するために選択された放射にさらされた後、さらに160℃を超える温度で10分以上にわたる露出を伴う硬化後処理へさらされる。一実施形態において、要素は、積層造形で成形された要素を生成するために選択された放射にさらされた後、さらに260℃を超える温度で20分以上にわたる露出を伴う硬化後処理へさらされる。異なる実施形態において、上での開示と同様のことが行われるが、1.1および12マイクロメートルの間、2および600マイクロメートルの間、5および100マイクロメートルの間、5および20マイクロメートルの間、およびさらに20および600マイクロメートルの間の波長を選択して行われ、そこでは予想以上に高い放射貫通が達成される（さらに下の段落で見られるように、これらの波長のいくつかにとっては有効な発色団を見つけることは非常に困難だが、短パルスが使用されるならば、しばしば非定型発色団またはさらに発色団なしで問題解決される）。一実施形態において、炭酸ガスレーザービームが用いられる。一実施形態において、1W以上、6W以上、20W以上、220W以上、550W以上、およびさらに1100W以上の電力の強力な炭酸ガスレーザービームが用いられる。異なる実施形態において、メタノールレーザービーム、メチルアミンレーザービーム、およびさらにフッ化メチルレーザービームが用いられる。実施形態の群において、「硬化する」材料は選択された波長に反応しやすい光開始剤をさらに備える（光開始剤の例は本文書の別の節に記載されている）。一実施形態において、要素は、積層造形で成形された要素を生成するために選択された放射にさらされた後さらに、最も高い分解温度を有する有機的な部分の関連する要素の熱分解温度より少なくとも10℃低い温度への露出を伴う硬化後処理へ、最も低い融解温度を有する非有機的な関連する要素のD50と同等の距離上の模擬の中間拡散の時間よりも長い時間の間さらされる。一実施形態において、要素は脱バインダおよび圧密ステップに従う。圧密ステップの例は、焼結および熱間等方加圧であり、この方法と組み合わせ可能な選択された具体的な材料に関する本開示の別の箇所に見られるより具体的なパラメータで行われる。検査条件は本文書の最後の部分で開示する。一実施形態において、波長に反応しやすい光開始剤は、そのような波長で重合または硬化を開始できる光開始剤をさす。
いくつかの実施形態において、発明者は、材料の表面から離れた点で硬化を行うためには、材料の有機的な部分が低い光学密度を示す必要があることを発見した。一実施形態において、光学密度は0.9未満、0.7未満、0.4未満、0.19未満、0.09未満およびさらに0.009未満である。
いくつかの実施形態において、発明者は非有機的なアップコンバージョン発光性材料（染料を含む希土類酸化物など）を使用することが便利であることを発見した。一実施形態において、発明者は有機的なアップコンバージョン要素を使用することが便利であることを発見した。
いくつかの応用に対して、方法の修正版を使用することはきわめて有益である。ステップ2における一代替実施形態において、「適切な放射」の放射場は3次元場であり、従ってステップ2は下のように解釈されるであろう。
ステップ2:材料の少なくとも部分を「適切な放射」の3次元放射場に露出する。
いくつかの応用に対して、方法の修正版を使用することはきわめて有益である。前に開示された方法について述べたられたこと全ては、次の行で説明される方法の変形へ拡張可能である。
大部分の実施形態において、材料を、またはその部分を、「適切な放射」にさらす目的は、積層ではないやり方で直に3次元物体を作りながら局所的に重合させることである。システムは大型の物体の積層製造に順に使用することができるが、各々の層はすでに真の3次元物体であり、従来の積層製造にあてはまるような平面像の単なる押し出しではない。
3次元放射場を作る一つの可能な方法は、例えばウエハーのようなデジタル光処理(DLP)における同調可能な結晶またはミラーのグリッドで干渉のパターンを作ることである。材料の中へ異なる角度で2次元光照射野を放ち、建設的干渉の起こる材料の硬化（硬くなること）を生じさせながら二つ以上のウエハーでこのことを行うことが可能である。一実施形態において、各ウエハーは異なる波長で光を投影する。一実施形態において、単一のウエハーで同じ効果を達成することができる。使用される材料は、選択された興味深い放射のための高反射指数を有するために厳選されなくてはならない。テラヘルツ放射（またはテラヘルツに近い）の場合、金および銀は良い候補であり、銅およびアルミニウム、その他多数も同様である。異なる実施形態において、反射指数は興味深い放射に対し82%以上、86%以上、92%以上、96%以上、およびさらに99%以上であるべきである。異なる実施形態において、反射指数は使用される光源の放射線スペクトル全体に対し82%以上、86%以上、92%以上、96%以上、およびさらに99%以上であるべきである。この場合、前に述べられた方法について述べたられたこと全ては、ここで記載する方法へ適用可能である。通常では放射は材料による線吸収がないように選択される。放射干渉パターンは材料の表面下で生成される。一実施形態において、放射ビームの干渉に非常に反応しやすい発色団が選択される。3次元放射場を作る別の方法は、ビームが一致する焦点のみにおいて発色団を刺激する共線レーザービームを使うことである。3次元放射場を作る別の方法は、二つの光源からの相互のコヒーレント光の建設的干渉を通じて媒体における干渉パターンを作ることである（二つの光源は、異なる路程および媒体への入射角を有する単一のものですらありうる）。特別に有益な一実施形態は、非縮退の二光子吸収(TPA)発色団の使用および各々が異なる波長を有する二つの光ビームの干渉により3次元放射場を作ることである（すでに説明されているようにこれは、ビームの代わりに2次元場を投影するデジタル光処理(DLP)システムおよび別のウエハー、またはフィルターを換える部分的な波長を有する結局同じものであっても［蛍光性発色団さえもこのことに使用されうる］、を使用し、2次元場を別の波長で投影し、二つの波長が一致する空間の領域のみで発色団を活性化させることで速い同時重合を起こすことができる一つの方法である）。発明者は、両方のレーザーを使用した手法において、フェムト秒レーザーパルスを使用することは材料による吸収の非線形性をさらに増加させて詳細の解像度を改善するために大いに有利であることを発見した。異なる実施形態において、適切なパルス持続時間は20ps以下、8ps以下、0.8ps以下、400fs以下、90fs以下、またはさらに9fs以下である。パルス持続時間は直流電界復元用スペクトル位相干渉分光法(Spectral phase interferometry for direct electric‐field reconstruction)(SPIDER)で計測される。一実施形態において、効率的な発色団を見つけることが困難な2.2マイクロメートルを超える、8マイクロメートルを超える、およびさらに22マイクロメートルを超えるビーム波長に特に対して、発明者は、本開示のこの態様の範囲内において、短パルスレーザーのみの使用（発色団なしで）が必ずしも表面でなくとも材料の中で選択的に重合するのに十分であり、従って3次元放射場は効率的に使用されて真の3次元物体（平面像の単なる押し出しとなる単なる層ではなく）を重合することができることを大いなる驚きをもって発見した。一実施形態において、この波長値に対し、非定型発色団、例えばおよそ10マイクロメートルでの炭酸ガスレーザービーム放射と組み合わせた水などが使用される。発明者は、これら長い波長（炭酸ガスレーザーの場合のような）の場合において、500fsおよび10psの順にあるパルスは選択的な重合に十分であることを発見した。（少ないピコ秒またはピコ秒に満たないパルス放射を有する炭酸ガスレーザーは、製造に対しささいな問題ではないが、チタンサファイアレーザーによって流れ出る光学的パラメトリック増幅器内の少しのミクロン種パルス(micron seed pulse)で行うことができ、18Oおよび13Cアイソトープで濃縮された高圧力再生炭酸ガス増幅器内でおよそ10マイクロメートル波長への増幅ができる）非常に驚くべきことは、その放射は良好かつ予想よりかなり少ない散乱で金属粒子の集合体を伝達するが、あまり多くの放射を吸収しないよう樹脂はよく選択されるべきである。
一つの組の実施形態に対して、上で記載したように、元となる方法を記載するとき、材料は定義されたサイズの非有機的な粒子の高い体積分率を備える（すでに言及したように、同じ定義は繰り返されない）。それが機能することは実際きわめて驚くべきことであり、なぜなら所与の空洞のランダム性は、局所的なランダムな周期性および局所的なランダムな特異な非周期性が不均一な共鳴効果をもたらし、予め設計されたまたは非ランダムの3次元光照射野を作り、望ましいパターンにおける硬化可能な材料の体積の重合をもたらすことは不可能と考えられるからである。しかし、手順がこの態様で示されたように進行するならば、表面のかなり下にある有機的な相の変換または重合を促進し、ゆえにまた異なる深さでの異なるパターンで厚い層のほぼ同時の重合を生じさせて光造形法(SLA)などのプロセスにおける「いくつかの層」と同等であろう重合を直ちに生じさせることは驚くべきことに可能である。よって、他の従来のプロセスにとっては意味がないと思われることもこの方法では意味をなし、すなわち成形された材料の表面のかなり下で適切な放射の十分な放射量を有する。一実施形態において、「十分な変換」を生じる「適切な放射」の「十分な放射量」は材料の表面の56マイクロメートル以上下方へ送られる。「十分な放射量」、「適切な放射」、および変換の値に対する用語および妥当な量は、本方法の元となる方法である前の方法の定義ですでに提供されている。（「適切な放射」の例は、1.1および200マイクロメートルの間であり（一実施形態においては1.6から12マイクロメートル）、「十分な放射量」は、一実施形態0.26J/cm2以上およびさらに26J/cm2以上、提供された変換の例は、一実施形態12%以上の変換およびさらに62%以上の変換である。）異なる実施形態において、「十分な変換」を生じる「適切な放射」の「十分な放射量」は、材料の表面の56マイクロメートル以上、106マイクロメートル以上、156マイクロメートル以上、220マイクロメートル以上、560マイクロメートル以上、1060マイクロメートル以上、およびさらに2560マイクロメートル以上下方へ送られる。実際、多くの応用に対して、この方法について非常に驚くべきことは、材料のきわめて厚い部分が押し出しできないパターンで直ちに硬化できることである。つまり、既知の方法のほとんどは、2次元パターンが大体の厚みで一度に印刷される層ごとの組み立てが可能であるが、この態様においては3次元パターンは一度に印刷可能で、つまり同時の「複数層」と同等である。よって本態様において、材料の厚い層と同時に「十分な変換」を生じる「適切な放射」の「十分な放射量」を照らすことは意味がある。異なる実施形態において、「十分な変換」を生じる「適切な放射」の「十分な放射量」は、材料の56マイクロメートル以上の厚さの層、106マイクロメートル以上の厚さの層、256マイクロメートル以上の厚さの層、560マイクロメートル以上の厚さの層、1560マイクロメートル以上の厚さの層へ同時に送られる。一実施形態において、「十分な変換」を生じる「適切な放射」の「十分な放射量」は3次元パターンにおいて送られる。開示の本態様のいくつかの実施形態において、選択された放射の波長での十分に高い透過率を有する材料の有機的な部分を選択することに注意されるべきであり、このことをもう一つの態様として追加し、材料のための有機的な部分を選択する際に全ての他の関連するものを考慮することは通常の決まりおよび慣例である。大部分の実施形態に対して、26%以上、52%以上、76%以上、82%以上、またはさらに96%を超える透過率が選択される。DOI 10.1039/c3py21163kに記載された方法に従いポリマーの変換を詳細に特定するために共焦点ラマン顕微鏡法が使用される。
ポリマーの各タイプに対し形成プロセスを選択することは本発明の部分ではなく、それは既知だが、本発明に対し非常に驚くべきことは、一つは金属でもう一つは有機的な二つの連続する相を連結させる関連する荷重伝達を、いくつかの異なる種類のポリマーおよび非常に多くの異なる種類の成形技術で形成できることである。
複雑な形状の製造を驚くほど可能にし、超軽量構造のための構造材料として役立つ成形された材料に対し一実施形態が対象にされる。一実施形態において、本文書で開示された任意の材料および本文書で前に開示された任意の方法などの任意の成形方法を使用する場合成形された材料が得られる。一実施形態において、効率的に連結された金属および高分子相とともに成形された材料が得られる。
一実施形態において、成形された材料はポリマーおよび成形された材料の重量に関して重量で少なくとも32%である連続金属相を備え、金属相は490℃未満の融解温度を有する低い融点の元素を備え、成形された材料の重量に関して重量で少なくとも2.2%である。
金属相の連続性は、成形された材料においてそのような金属相を通る任意の点への通路の存在であるがサンドイッチタイプの材料とは全く異なるものとして解釈されてもよい。いくつかの実施形態において、ポリマーおよび金属相は連結され、それは成形された材料を通じた荷重伝達が達成された方法で、既知の複合材料に関して予想外の機械的特性をもって二つの相が結びつくことを意味する。成形された材料内に備えられた連結された構造は、成形された材料のための本文書で開示された機械的特性を得ることに貢献することができる。ポリマーおよび金属相の間で達成された連結により、従来の共連続または相互浸透相の複合材料で達成不可能であった機械的特性においてバランスを得ることができる。一実施形態においてポリマーおよび金属相は少なくとも部分的に機械的な結合によって結合される。代替実施形態においては少なくとも部分的に化学結合によって結合される。さらにいくつかの実施形態においては、結合は完全に機械的または化学的である。
成形された材料におけるポリマー含有量は、多くの応用では含有量があまり高くないことが好ましいが、異なる応用により異なることがある。異なる実施形態においてポリマーは熱硬化性重合体、熱可塑性ポリマー、およびさらにエラストマー重合体である。異なる実施形態において、成形された材料内のポリマー含有量は成形された材料の体積に関して体積で16.4%未満、11.6%未満、8.2%未満、およびさらに5.1%未満である。一代替実施形態において、上で開示された割合は重量による。いくつかの実施形態においてポリマーおよび連続金属相は混合の微細構造相である。
いくつかの応用において、異なる実施形態における選択されたポリマーは、ポリフェニレンスルホン(PPS)、芳香族ポリイミド(PI)、ポリエーテルスルホン(PES)、ポリエーテルイミド(PEI)、ポリエーテルケトン(PEK)、ポリエーテルケトンケトン(PEKK)、エチレンプロピレンジエンモノマー(EPDM)、ポリスルホン(PSU)、ポリアクリルアミド(PAM)、ポリカーボネート(PC)、ポリエーテルエーテルケトン(PEEK)、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)、ポリイミド(PI)、ポリエチレンナフタレート(PEN)、ABS樹脂(ABS)、ポリメチルメタクリレート(PMMA)、ポリフェニレンスルファイド(PPS)、ポリエチレンテレフタラート(PET)、ポリブチレンテレフタレート(PBT)、ポリアミド(PA66、PA610、PA6、PA12)、ポリプロピレン(PP)、フェノールホルムアルデヒド樹脂(PF)、エポキシ樹脂(EP)、ポリウレタン(PUR)、ポリエステル樹脂(UP)、ポリメチルシロキサン(PDMS)、ポリベンゾイミダゾール(PBI)、ポリベンゾイミダゾール芳香族派生物、ポリヒドロキシ基を有するメタクリル酸、ポリ（ヒドロキシブチル）メタクリル酸、ポリヒドロキシエチルメタクリレート(PHEMA)、フタロニトリル、ベンゾキサジン、ビスマレイミド、シアン酸エステル、ポリエステルファイバーグラスシステム、成形コンパウンド、バルク成形コンパウンド、ポリウレタン、断熱材、マットレス、コーティング、接着剤、印刷ローラー、靴底、床材、合成繊維、ポリウレタンポリマー、加硫ゴム、ベークライト、電気絶縁体およびプラスチック製品に使用されるフェノールホルムアルデヒド樹脂、デュロプラスト、ベニヤ板、パーティクルボードおよび中質繊維板に使用される尿素フォルムアルデヒド発泡樹脂、メラミン樹脂、フタル酸ジアリル(DAP)、態様エポキシ樹脂(embodiment epoxy resin)、ポリイミド、ポリシアヌレート、型または型ランナー、およびさらにポリエステル樹脂などである。
いくつかの応用に対しては、さらに低い融点を有する元素が好ましい。異なる実施形態において、445℃未満、395℃未満、345℃未満、285℃未満、245℃未満、195℃未満、145℃未満およびさらに95℃未満の融解温度を有する元素。異なる実施形態において、リチウム、ガリウム、ビスマス、セシウム、鉛、錫、亜鉛、インジウム、ルビジウムおよびさらにカドミウムのうちの少なくとも一つが低い融点の元素として使用されてよい。いくつかの実施形態において、ビスマス、セシウム、鉛、錫、亜鉛、インジウムおよび／またはカドミウムの存在は成形された材料の機械的特性のためには悪影響を及ぼすものであり、そのような元素はごく少ない含有であることが望ましいため、いくつかの応用における構造材料に必要とされるレベルの機械的特性を維持するためにリチウムまたはガリウムのみ高い含有量であってもよい。さらにいくつかの実施形態においてBi、Cs、Pb、Sn、Zn、In、Rbおよび／またはCdの存在は成形された材料の金属相の中においては避けられなくてはならない。発明者は、いくつかの応用に対して非常に有益な融点元素はリチウムであることを発見した。いくつかの実施形態においてガリウムもまた低い融点の元素として好ましい。金属相内の低い融点の元素の含有量は、成形された材料の機械的特性のバランスを取るために、成形された材料の重量に関して異なる実施形態において重量で少なくとも2.4%、少なくとも2.8%、少なくとも3.2%、少なくとも4.6%、およびさらに少なくとも6.3%である。一代替実施形態において上で開示された割合は金属相の重量をさしている。一代替実施形態において上で開示された割合は体積による。いくつかの応用に対して、良好な損傷許容性を維持するために、融点元素含有量は異なる実施形態において金属相の重量に関して重量で3.2%を超える割合で、少なくとも5.2%、少なくとも7.2%、およびさらに少なくとも10.2%維持されるべきである。一代替実施形態において上で開示された割合は成形された材料の重量をさしている。一代替実施形態において上で開示された割合は体積による。低い融点の元素の高い含有量から利益を得る応用、特に低い融点の合金がリチウムであり成形された材料が軽量構造およびさらに超軽量構造に使用されるこのような実施形態すらも存在する。異なる実施形態において、リチウムは異なる実施形態において金属相の重量に関して重量で12.2%を超える、32%を超える、およびさらに52%を超えるのが好ましい。一代替実施形態において上で開示された割合は成形された材料の重量に関する。一代替実施形態において上で開示された割合は体積による。一つ以上の低い融点の元素が金属相の中に備えられている実施形態においては、上の割合は低い融点の元素の全含有量をさす。いくつかの応用において、金属相は異なる実施形態において体積で少なくとも8.2%、少なくとも12%、少なくとも26%、少なくとも34%、およびさらに少なくとも54%ベータ相を含む。
しばしば異なる相の間の熱膨張の互換性が考慮される。このことはさほど重要ではないが、本開示のいくつかの実施形態に対して興味深いことであり、発明者は本開示のいくつかの実施形態に対して熱膨張係数のミスマッチは積極的に活用されることすらできることを発見した。時に弾性の互換性（類似の弾性係数）が考慮されるが、構造要素に対し強化することが弾性係数の増加に貢献することは非常に有益なことであるため、本開示の本態様のいくつかの実施形態において弾性の互換性は好ましいものである一方、少ない変形が望まれるいくつかの応用にたいしては、金属相およびポリマーを連結させて荷重伝達に関連する係数が包含することが必要になる（強化物が活発に相の間の荷重伝達を助けるよう、しばしば金属相およびポリマー両方の繊維および／またはナノ強化物によって関連する荷重伝達のやり方で行われる）。非常に興味深いことは、本開示の本態様の大部分の実施形態に対して、混合の法則を満たされないことである。
ポリマーの機械的荷重への効率的な強化としてのグラフェンおよびさらにカーボン・ナノチューブの効果がやや制限されることが知られている。グラフェンはあまり著しくはないが機械的強度およびやや弱いポリマーの係数を増加することができ、通常は0.5%を超える体積分率で効果はすでにマイナスとなる。0.5%を超えるグラフェンを有する強化されたポリマーが高い熱伝導性または電気伝導性を要する応用に特に使用されるのは、本文中の強化のプラス効果が高い含有量に対して維持されるからである。同様に、ナノ粒子でのポリマー材料の強化もまた、ポリマーがすでに繊維で効果的に強化されている場合、通常では機械的特性に対して効果的ではない。時にいくつかの非常に高いアスペクト比CNT（カーボン・ナノチューブ）はグラフェンよりもさらに成功できるが、ほぼ常に達成される機械的特性の増加は、伸長が大いに減退することから最低限度または期待外れのものである。金属材料のナノ粒子での強化に関しては、正規化された（トラフ密度trough density）機械的強度(UTS)の高い値およびさらなる疲労強度／密度を有する材料を見る場合特に、結果はさらに期待外れである。発明者は、金属のおよび有機的な相の間の架橋粒子として作用するためのナノ強化物に対して特別な配慮がなされた場合、二つの間に適切なタイプの連結が存在するならば、機械的強度(UTS)において非常に有効な効果および／または弾性係数を達成し、混合の法則での予想すらを異なる実施形態において6%超える、11%超える、およびさらに22%超え、実際例において発明者は200%を超える割合を生じさせたことを非常な驚きをもって発見した。この目的に対し、ナノ強化粒子のいくつかは少なくとも一つの金属相および一つの有機的な相に同時に埋め込まれなくてはならない。よって適切な量のグラフェン、カーボン・ナノチューブまたは任意の他のナノ強化物を有することは、微細構造に意図的に正しく配置されなければ意味をなさず、偶然での配置は達成不可能である。
いくつかの応用に対して、硬い粒子または強化繊維を備える成形された材料を使用して特定のトライボロジー動作を与えることおよび／または機械的特性を増加させることは有益である。この意味において、いくつかの応用は硬い粒子または強化繊維を備える成形された材料の使用から利益を得、材料の体積に関して硬い粒子の体積は異なる実施形態において体積で2%以上、5.5%以上、11%以上およびさらに22%以上である。一代替実施形態において、上で開示された値は重量による。これらの硬い粒子は必ずしも別々に取り入れられるのではなく、別の段階で組み込まれるまたはプロセスの間に合成されることもある。代表的な硬い粒子はこれらの高い硬度を有するものであるゆえ、いくつかの応用に対して成形された材料は、異なる実施形態において、ダイアモンド、立方晶窒化ホウ素(cBN)、酸化物（アルミニウム、ジルコニウム、鉄など）、窒化物（チタン、バナジウム、クロム、モリブデンなど）、炭化物（チタン、バナジウム、タングステン、鉄など）、ホウ化物（チタン、バナジウムなど）、それらの混合を備え、通常では任意の粒子が異なる実施形態において11GPa以上、21GPa以上、26GPa以上、およびさらに36GPa以上の硬度を有することが望ましい。発明者は、成形された材料の中にウィスカー(wiskers)および他のセラミック繊維を使用することもまた本文書で開示される成形された材料のいくつかの応用に対して有益となりうることを発見した。
ポリマーを強化する一つの代表的なやり方は、繊維、特にガラス、炭素、アラミド、および玄武岩繊維を用いて機械的強度およびさらにいくつかの応用においては係数を増加させる。本文書において、金属相およびポリマーとの間の連結を強化するために繊維が積極的に用いられることが可能なことが発見されている。その目的に対し、繊維の長さおよびそれ以上に横断面積または厚さはいくつかの実施形態に対して非常に重要である。いくつかの実施形態において繊維の特質もまた重要であることが発見されている。一実施形態において繊維は高い係数の炭素繊維であるべきである。一実施形態において繊維は炭素繊維であるべきである。一実施形態において繊維は高い強度の炭素繊維であるべきである。一実施形態において繊維はガラス繊維であるべきである。一実施形態において繊維はアラミド繊維であるべきである。一実施形態において繊維は玄武岩繊維であるべきである。一実施形態において繊維はリサイクル性を高める天然繊維などであるべきである。発明者は、いくつかの実施形態に対して、ポリマーの弾性係数を金属強化基幹の弾性係数と調和させることは重要であることを発見し、ゆえに繊維タイプおよび含有量は選択された有機的な材料と調和されるべきであり、よってこのポリマーを成形された材料のように同じプロセスのパラメータに応用する場合、室温（23℃）での弾性係数は室温（23℃）での金属部分の弾性係数値の+/‐85%内、+/‐45%内、+/‐24%内、+/‐14%内、+/‐8%内である（金属部分の室温（23℃）での弾性係数は、成形された要素の製造に使用される同じ製造条件で製造される、成形された要素の金属部分の組成を有する本体において計測されることができる）。いくつかの実施形態において、金属部分上の強化の効果は前述の弾性係数の調和に対しては無視されるべきであり、金属部分の係数は強化物なしの同じ金属材料の係数と見なされるべきである。いくつかの応用に対して繊維の長さが重要な役割を果たしうると述べたように、要素中に高エネルギー吸収を有するポリマーの失敗がつぶされるよう調整するために適合した繊維引き抜きの場合にひとつのそのような応用が望ましい。いくつかの実施形態において、繊維の長さは2.2mm以上、6mm以上、12mm以上、26mm以上、52mm以上、およびさらに155mm以上でなければならない。短く述べたように、いくつかの実施形態に対して、繊維の等価直径および長さの関係は、低い密度など良好な機械的特性を達成するためにかなり大きくなければならない。一実施形態において、繊維は等価直径の6倍以上、11倍以上、22倍以上、55倍以上、220倍以上、およびさらに2200倍以上の長さを有するべきである。発明者は、連続する金属相およびポリマー間の弾性係数に関連する荷重伝達を達成しようとする場合、いくつかの実施形態に対して両方の相によく埋め込まれた繊維を有することが重要でありうることを発見した。一実施形態において、全ての繊維の少なくとも体積で11%が金属相およびポリマーの両方と同時に接しているべきであり、異なる実施形態においてそれは22%以上、52%以上、78%以上、またはさらに92%以上である。一代替実施形態において、上で開示された割合は重量による。いくつかの実施形態に対して、繊維は同じ目的のために変形した表面を有すべきである。一実施形態において、繊維は化学的に表面的に攻撃される。一実施形態において、繊維は表面的に酸化される。一実施形態において、繊維は表面的にエッチングされる。一実施形態において、繊維は雰囲気および表面の特質または表面のトポロジーを変えるプロセス条件にさらされる。一実施形態において、玄武岩繊維は表面的に酸化される。いくつかの応用に対して、発明者は同じ目的のために表面上への薄いフィルムの沈着によって繊維の表面を変化させるほうがよいことを発見した。一実施形態において繊維は金属の薄いフィルムで覆われる。一実施形態において繊維はセラミックの薄いフィルムで覆われる。一実施形態において繊維は金属間化合物の薄いフィルムで覆われる。一実施形態において薄いフィルムは化学蒸着(CVD)を通じて得られる。一実施形態において、高い係数の炭素繊維は金属合金で化学蒸着(CVD)被膜される。一実施形態において、高い係数の炭素繊維はマグネシウム系合金で化学蒸着(CVD)被膜される。一実施形態において、高い係数の炭素繊維はアルミニウム系合金で化学蒸着(CVD)被膜される。一実施形態において、高い係数の炭素繊維は金属間化合物で化学蒸着(CVD)被膜される。
述べたように、本開示の材料は、いくつかの実施形態に対して、慣習として、電気伝導性または熱伝導性を調達するためにナノ強化物（カーボン・ナノチューブ(CNT)、グラフェンなど）で強化されてもよい。しかし驚くべきことに、発明者はそのような強化物の高い、つまり機械的特性を劣化させると知られているレベルでの含有が、強化粒子が高分子相および金属連続相の間の効率的な荷重伝達に貢献するのであれば、機械的特性における利益をもっていくつかの実施形態において用いられうることを発見した。異なる実施形態において、材料の体積に関して体積で1.2%を超える、2.2%を超える、5.2%を超える、およびさらに11%を超える。一代替実施形態において、上で開示された割合は重量による。異なる実施形態において、ナノ強化粒子は等価直径の6倍以上、11倍以上、22倍以上、55倍以上、220倍以上、およびさらに2200倍以上の長さを有する。発明者は、金属相およびポリマー連続相の間の弾性係数に関連する荷重伝達を達成しようとする場合、いくつかの実施形態に対して両方の相によく埋め込まれたナノ強化粒子を有することが重要でありうることを発見した。異なる実施形態において、全てのナノ強化粒子の少なくとも体積で11%が金属相およびポリマーの両方と同時に接しており、22%以上、52%以上、78%以上、およびさらに92%以上である。一代替実施形態において、上で開示された割合は重量による。いくつかの実施形態に対して、ナノ強化粒子は同じ目的のために変形した表面を有すべきである。一実施形態において、ナノ強化粒子は化学的に表面的に攻撃される。一実施形態において、ナノ強化粒子は表面的に酸化される。一実施形態において、ナノ強化粒子は表面的にエッチングされる。一実施形態において、ナノ強化粒子は雰囲気および表面の特質または表面のトポロジーを変えるプロセス条件にさらされる。いくつかの応用に対して、発明者は同じ目的のために表面上への薄いフィルムの沈着によってナノ強化粒子の表面を変化させるほうがよいことを発見した。一実施形態においてナノ強化粒子は金属の薄いフィルムで覆われる。一実施形態においてナノ強化粒子はセラミックの薄いフィルムで覆われる。一実施形態においてナノ強化粒子は金属間化合物の薄いフィルムで覆われる。一実施形態において薄いフィルムは化学蒸着(CVD)を通じて得られる。一実施形態においてナノ強化粒子は金属合金で化学蒸着(CVD)被膜される。一実施形態においてナノ強化粒子はマグネシウム系合金で化学蒸着(CVD)被膜される。一実施形態においてナノ強化粒子はアルミニウム系合金で化学蒸着(CVD)被膜される。一実施形態においてナノ強化粒子は金属間化合物で化学蒸着(CVD)被膜される。
本文書の本態様は超軽量構造のための構造材料において複雑な成形を達成するやり方を教示している。本文書は元の材料の選び方、望ましい成形および新しい最終材料を適切に得るための方法を説明している。金属材料を開始するときのみ異なる相は適切に選ばれ（組成、元素が各材料タイプ中に異なる相の中へ分布させられるやり方および異なる粒子の形状[粒子サイズ分布および形態]に関して）、同様に金属材料が互いに互換性があることを確認する必要があり、有機的な相およびその強化物は相互の間のおよび非有機的な相との互換性があるよう選択され、適切な成形方法およびパラメータが選択され、望ましい最終成形および新しい材料が達成される。いくつかの具体的な実施形態に対して、前述の態様のいくつかは推論可能である、または重要でないため本開示においては表明しない。最終材料は全ての相において適切な微細構造を有していなければならない。また、本文書に記載したように、最終材料は効率的に荷重伝達を行い金属相および高分子相の間を連結することが必要であり、このことは利便性へ最大の良心を用い、存在するシミュレーションパッケージおよび利用可能な知識で補完された本開示の指示でもって達成される。効率的な連結は弾性変形および係数の両方に対し効率的でなければならないことを考慮されるべきである。本開示の指示に従ったかどうかを量的に計るために、全ての関連するステップに従ったかを明白に特定するために非共通ではないパラメータとして使用しうる一連のマクロ的特性が存在する。各々の考えられるパラメータは本開示または実施形態の異なる応用に対して意味をなす。他の段落で見られるように、これらのパラメータは（機械的強度(UTS)、疲労強度、弾性係数、伸長、密度を有する正規の値および同じ組成を有するが異なる相の連結を有する参照本体と比較した値など）およびその組み合わせを備えてよい。多くの場合において、これらのパラメータの値は、高分子相および金属相を包含する複雑な形状に容易に成形できる材料においては不可能と思われていた。一つのそのようなパラメータのさらなる例を以下に挙げる。
正規化された機械的強度(UTS)[MPa/(g/cm3)]*正規化された弾性係数[GPa/(g/cm3)]
いくつかの応用において、成形された材料のMPa/(g/cm3)での正規化された機械的強度(UTS)および成形された材料のGPa/(g/cm3)での正規化された弾性係数の乗算は、異なる実施形態において2600を超える、6000を超える、11000を超える、16000を超える、およびさらに21000を超える[MPa*GPa/(g/cm3)2において]。検査条件は本文書の最後の部分で開示する。
いくつかの応用において、室温での成形された材料の1.6%を超える破壊時の伸長に対して、成形された材料のMPa/(g/cm3)での正規化された機械的強度(UTS)および成形された材料のGPa/(g/cm3)での正規化された弾性係数の乗算は、異なる実施形態において2600を超える、6000を超える、11000を超える、16000を超える、およびさらに21000を超える[MPa*GPa/(g/cm3)2において]。検査条件は本文書の最後の部分で開示する。
いくつかの応用において、室温での成形された材料の2.2%を超える破壊時の伸長に対して、成形された材料のMPa/(g/cm3)での正規化された機械的強度(UTS)および成形された材料のGPa/(g/cm3)での正規化された弾性係数の乗算は、異なる実施形態において2600を超える、6000を超える、11000を超える、16000を超える、およびさらに21000を超える[MPa*GPa/(g/cm3)2において]。検査条件は本文書の最後の部分で開示する。
成形された材料の密度はいくつかの応用において非常に重要なパラメータであり、いくつかの機械的特性を正規化するために使用される。成形された材料の密度（20℃および1気圧で）は、異なる実施形態において6.3g/cm3より低く、3.8g/cm3より低く、3.1g/cm3より低く、2.6g/cm3より低く、1.6g/cm3より低く、1.2g/cm3より低く、およびさらに0.89g/cm3より低い。いくつかの応用に対して、6.9g/cm3よりも低い、4.2g/cm3よりも低い、3.4g/cm3よりも低い、2.8g/cm3よりも低い、1.8g/cm3よりも低い、1.4g/cm3よりも低い、およびさらに0.98g/cm3よりも低い密度（20℃および1気圧で）を有する金属相が好ましい。金属相の密度は、成形された材料の金属相のものと同じ組成を有して熱間等方加圧(HIP)により金属相の融解温度の0.80倍である温度で200MPaの圧力で４時間アルゴン(Ar)雰囲気で製造された本体の密度（20℃および1気圧で）をさす。一代替実施形態において、本体は成形された材料内の非有機的な部分と同じ組成を有する。いくつかの応用に対して、6.9g/cm3よりも低い、4.2g/cm3よりも低い、3.4g/cm3よりも低い、2.8g/cm3よりも低い、1.8g/cm3よりも低い、1.4g/cm3よりも低い、およびさらに0.98g/cm3よりも低い密度（20℃および1気圧で）を有する金属相が好ましく、金属相の密度は、成形された材料の金属相のものと同じ組成を有して完全密度までの焼結によって製造された本体の密度（20℃および1気圧で）をさす。一代替実施形態において本体は成形された材料の製造と同じ成形条件を使用して製造される。一代替実施形態において、本体は成形された材料内の非有機的な部分と同じ組成を有する。驚くべきことに、上で開示された密度の値は金属相の高い含有量を有する成形された材料において達成される。一実施形態において、成形された材料の重量に関して重量で41%を超える金属相を備える成形された材料は、代替実施形態において6.3g/cm3より低い、3.8g/cm3より低い、3.1g/cm3より低い、2.6g/cm3より低い、1.6g/cm3より低い、1.2g/cm3より低い、およびさらに0.89g/cm3より低い密度（20℃および1気圧で）を有する。さらに、成形された材料においてより高い金属相を有する。一実施形態において、成形された材料の重量に関して重量で61%を超える金属相を備える成形された材料は、代替実施形態において6.3g/cm3より低い、3.8g/cm3より低い、3.1g/cm3より低い、2.6g/cm3より低い、1.6g/cm3より低い、1.2g/cm3より低い、およびさらに0.89g/cm3より低い密度（20℃および1気圧で）を有する。さらに驚くべきことに、上で開示された密度を有する成形された材料に対して、開示された機械的特性に達することが可能である。
構造材料として効率的に使用される材料に対して、機械的特性のバランスを取るなど多くの事が速やかに一致するべきであり、従って偶然に得ることは非常に困難だが、むしろ組み合わせは非常に意図的なやり方で行われるべきであり、しばしばプロセスウィンドウが小さいことを踏まえてどう実行するか特別な注意をはらわなければならない。このことにより、到達可能な構造材料の前のきわめて重要なステップを表している本開示の材料が、なぜ以前発明されなかったかが説明されよう。他の理由の中で、特性のある程度の意図的な組み合わせが可能だという明確な希望がない場合。本開示において、一つ以上の鍵となる要因が存在し、その組み合わせが予期外の結果を提供する。組み合わせから有益な結果を期待できないことは、いくつかの場合で最終結果が望ましいものであったとしても、おそらくそのような組み合わせが以前に一度も計画されなかった理由であり、他の多くの場合に最終結果そのものが望ましいものであるかどうかは少なくとも疑わしいものであり、そして本文書で開示された成形された材料が構造要素の組み立てのための良い候補となることに貢献していることは驚きである。一つだけ例を挙げると、先行の段落の解説を試みるために、一つの厄介な問題は金属ポリマーシステムにおける異なる相の間の荷重伝達である。金属は通常その中の空洞と相性が悪く、非常に高い破壊靱性を有しない場合、材料の降伏力を最大化しようとする際にほぼ不可能ではない。よって、高い機械的特性のある金属相を有する場合、金属相内の大部分の強化物は、強化物が非常に損傷許容性があっても金属相の損傷許容性に対しマイナスに貢献し続け、なぜなら金属相にとって強化物は空洞と認識され、固形バルク材を有することが好ましいであろうからである。ゆえに、高分子強化物を有する大部分の金属連続相は特定の機械的特性を増加させてもよいが、他は犠牲となる。金属相および高分子相の間に真の連結がない場合、多くの場合において機械的強度の増加は伸長および特性に関連する大部分の他の損傷許容性の深刻な減少を伴う。また、機械抵抗の増加は、非常に低い機械抵抗の金属相に対してのみ起こりうる（150MPa未満および最大250MPaほどの劇的な伸長の損失があり、実際、構造要素に対して[MPa/(gr/cm3)]でのUTS／密度を調査することはより有益で、非常に強い伸長の損失とともに60を超えるまたは多くとも80の値が結局達成されるだろう）。さらに高分子相が単なる真っすぐな繊維でなく複雑な連結された相である場合、およびさらに連続である場合、仕事の半分しか達成されず、なぜなら連結は荷重伝達の目的のために効率的でなければならないからである。非連続性の金属相を有するポリマー材料において、実質的に熱伝導性または電気伝導性の一つの増加のみが達成されるが、構造要素に関連する機械的特性は損なわれない。同様に、構造材料において連結が効率的であることは重要であり、強度および損傷許容性に関してだけでなく、弾性係数に関してでもあり、それはそれだけで一つの世界であり、というのは金属で強化されたポリマー（高い係数を有する）複合材料に対し混合の法則はほぼ達成されず、実際、ほぼ常に高い係数を有する強化されたポリマーを使用する場合ポリマーのみに関して係数の低下があり、むしろ金属相の量に比例する。金属相含有量が非常に高い材料に対して、通常は結果としての係数もまた金属相のものとなり、ポリマー含有量に比例していくぶん少ない損失を有する。本開示の本態様の材料において、結果はしばしば金属相のみの係数と比較しての係数の増加であり、それは非常に驚くべきことである。別の場合において、最先端の材料を見ると、損失は予想よりはるかに少ない。これは本開示において関連する荷重伝達の連結を有する金属相および有機的な相の連結があると見なされているからであり、関連する荷重伝達は降伏力のみに影響を及ぼすのではなく、さらに驚くことに、係数にもである。
発明者は驚くべきことに、本文書の本開示による成形された材料が軽合金を備える既存の複合材料よりも高い機械的強度の値(UTS)を達成し、そのことは、機械的強度が他の機械的特性と戦略的にバランスを取るならば、軽量構造に適したものとなることを発見した。異なる実施形態において、成形された材料の室温(23℃)での機械的強度(UTS)は、220MPa以上、260MPa以上、320MPa以上、520MPa以上、820MPa以上、1120MPa以上、およびさらに2120MPa以上である。上で開示された機械的強度(UTS)の値は、異なる金属相をもって達成可能であり、最も高い値のみ高密度の金属相をもって達成できる。さらに驚くべきことに、発明者はそのような機械的特性の高い値は高い温度でさらに維持されることを発見した。異なる実施形態において、成形された材料の高温(300℃)での機械的強度(UTS)は、53MPa以上、62MPa以上、76MPa以上、124MPa以上、197MPa以上、269MPa以上、およびさらに808MPa以上である。高温(300℃)で達成される機械的強度(UTS)の高い値は実際驚くべきことだが、まず第一にそれは機械的強度におそらく大きな影響を与えない成形された材料内のポリマーの存在によるものだが、主としては成形された材料内の連続金属相の存在によるものである。成形中のポリマー劣化をさけるために、低温での金属相の連続性を起こす必要があり、このことは金属要素の少なくとも部分が拡散の改良のためにこの低い温度で液体またはほぼ液体に近い状態となることを意味し、従って、成形された材料はこの低い温度でしなった状態を示すことが予想され相の連続性が引き起こされる。ゆえに、圧密の温度に近い温度で高い機械的強度(UTS)を有する成形された材料は全く予想外のものであり、明らかに300℃での高い機械的強度(UTS)はさらにもっと驚くべきことである。いくつかの応用において、成形された材料の高温(300℃)での機械的強度(UTS)は、成形された材料の室温(23℃)での機械的強度(UTS)に関して、異なる実施形態において少なくとも84%、少なくとも78%、少なくとも68%、少なくとも68%、少なくとも64%、およびさらに少なくとも39%である。検査条件は本文書の最後の部分で開示する。
材料の損傷許容性に対する別の重要な機械的特性は耐疲労性であり、建設で使用される材料および特に軽量の材料は亀裂の形成と広まりにより欠陥になりやすい。驚くべきことに、本文書で開示された成形された材料は高い値の耐疲労性に達することができる。異なる実施形態において、成形された材料は110MPaを超える、130MPaを超える、160MPaを超える、260MPaを超える、410MPaを超える、560MPaを超える、およびさらに855MPaを超える機械的耐疲労性を有する。一実施形態において耐疲労性は米国材料試験協会E466‐15に従って計測される。ひずみがかけられる応用に対する一代替実施形態において、耐疲労性は米国材料試験協会E606‐12を用いて特定される。いくつかの応用に対して、成形された材料の正規化された機械的耐疲労性は、機械的耐疲労性および成形された材料の20℃および1気圧での密度の間の比率として定義される。異なる実施形態においてそれは16MPa/(g/cm3)を超える、31MPa/(g/cm3)を超える、66MPa/(g/cm3)を超える、96MPa/(g/cm3)を超える、およびさらに126MPa/(g/cm3)を超える。一実施形態において耐疲労性は米国材料試験協会E466‐15に従って計測される。ひずみがかけられる応用に対する一代替実施形態において、耐疲労性は米国材料試験協会E606‐12を用いて特定される。いくつかの実施形態において正規化された耐疲労性はさらにより高い値に達することができる。異なる実施形態において、成形された材料は156MPa/(g/cm3)を超える、186MPa/(g/cm3)を超える、216MPa/(g/cm3)を超える、およびさらに246MPa/(g/cm3)を超える正規化された機械的耐疲労性を有する。一実施形態において耐疲労性は米国材料試験協会E466‐15に従って計測される。ひずみがかけられる応用に対する一代替実施形態において、耐疲労性は米国材料試験協会E606‐12を用いて特定される。
加えて、この材料はいくつかの実施形態において高度の等方性を示し、特に適切な荷重伝達を要する応用においては成形された材料の高い機械的耐性を確保する。異なる実施形態において等方性は35%を超える、55%を超える、75%を超える、およびさらに95%を超える。
発明者は驚くべきことに、いくつかの実施形態において、成形された材料が、成形された材料内の金属相の機械的強度および成形された材料の機械的強度の間に特定の関係が満たされる場合、機械的強度を要する軽量構造および他の応用に特に使用に適していることを発見した。その点においては、発明者は成形された材料の室温(23℃)での機械的強度(UTS)は、異なる実施形態において成形された材料内の金属相の室温(23℃)での機械的強度(UTS)よりも、少なくとも5%高い、少なくとも8%高い、少なくとも12%高い、およびさらに少なくとも18%高いことを発見した。成形された材料内の金属相の室温(23℃)での機械的強度(UTS)は、金属相と同様の組成を有する粉末が金属相の融解温度の0.80倍である温度で熱間等方加圧によって200MPaの圧力で４時間アルゴン(Ar)雰囲気内で製造される方法によって定義され、室温(23℃)での機械的強度(UTS)はそこで得られた本体において計測される。一代替実施形態において、成形された材料の機械的強度(UTS)は高温(300℃)での機械的強度である。一代替実施形態において、本体の機械的強度(UTS)は高温(300℃)での機械的強度(UTS)である。一代替実施形態において、本体は成形された材料内の非有機的な部分と同じ組成を有する。一代替実施形態において、本体は成形された材料を製造する時と同じ成形条件を使用して製造される。成形された材料の室温(23℃)での機械的強度(UTS)は、異なる実施形態において成形された材料内の金属相の室温(23℃)での機械的強度(UTS)よりも、少なくとも5%高い、少なくとも8%高い、少なくとも12%高い、およびさらに少なくとも18%高い。成形された材料内の金属相の機械的強度(UTS)は、金属相と同じ組成を有する粉末が完全密度までの焼結によって製造される方法によって定義され、室温(23℃)での機械的強度(UTS)はそこで得られた本体において計測される。一代替実施形態において、成形された材料の機械的強度(UTS)は高温(300℃)での機械的強度である。一代替実施形態において、本体の機械的強度(UTS)は高温(300℃)での機械的強度(UTS)である。一代替実施形態において、本体は成形された材料内の非有機的な部分と同じ組成を有する。一代替実施形態において、本体は成形された材料を製造する時と同じ成形条件を使用して製造される。検査条件は本文書の最後の部分で開示する。
いくつかの応用に対して、特に荷重破損が回避されるいくつかの応用において、金属相の機械的強度および成形された材料の機械的強度の間に特定の関係が満たされることは有益なことである。その点においては、発明者は成形された材料の室温(23℃)での機械的強度(UTS)の±35%以内、±25%以内、±15%以内、およびさらに±5%以内の室温(23℃)での機械的強度(UTS)を金属相が異なる実施形態において有することが好ましいことを発見した。成形された材料内の金属相の機械的強度(UTS)は、金属相と同様の組成を有する粉末が金属相の融解温度の0.80倍である温度で熱間等方加圧によって200MPaの圧力で４時間アルゴン(Ar)雰囲気内で製造される方法によって定義され、室温(23℃)での機械的強度(UTS)はそこで得られた本体において計測される。一代替実施形態において、成形された材料の機械的強度(UTS)は高温(300℃)での機械的強度である。一代替実施形態において、本体の機械的強度(UTS)は高温(300℃)での機械的強度(UTS)である。一代替実施形態において、本体は成形された材料内の非有機的な部分と同じ組成を有する。一代替実施形態において、本体は成形された材料を製造する時と同じ成形条件を使用して製造される。いくつかの応用において、成形された材料の室温(23℃)での機械的強度(UTS)の±35%以内、±25%以内、±15%以内、およびさらに±5%以内の室温(23℃)での機械的強度(UTS)を金属相が異なる実施形態において有することが好ましい。金属相の機械的強度(UTS)は、金属相と同じ組成を有する粉末が完全密度までの焼結によって製造される方法によって定義され、室温(23℃)での機械的強度(UTS)はそこで得られた本体において計測される。一代替実施形態において、成形された材料の機械的強度(UTS)は高温(300℃)での機械的強度である。一代替実施形態において、本体の機械的強度(UTS)は高温(300℃)での機械的強度(UTS)である。一代替実施形態において、本体は成形された材料内の非有機的な部分と同じ組成を有する。一代替実施形態において、本体は成形された材料を製造する時と同じ成形条件を使用して製造される。検査条件は本文書の最後の部分で開示する。
発明者は驚くべきことに、成形された材料が破損時に高い伸長値を達成することを発見した。異なる実施形態において、成形された材料の室温(23℃)での破損時の伸長は0.3%を超える、0.6%を超える、1.1%を超える、1.6%を超える、2.2%を超える、4%を超える、6%を超える、およびさらに11%を超える。検査条件は本文書の最後の部分で開示する。
軽量構造に使用するために要求されるバランスの取れた機械的特性を有する成形された材料を得ることは、いくつかの応用において成形された材料内の金属相の高い含有を必要とし、成形された材料の重量に関して異なる実施形態において重量で36%を超える、42%を超える、58%を超える、およびさらに68%を超える。一代替実施形態において、上で開示された値は体積による。加えて、いくつかの応用はマグネシウムおよびアルミニウムその他などの軽元素を備えるそのような金属相を要する。いくつかの応用において%Mgを備える金属相が好まれ、異なる実施形態において%Mgの含有量は金属相の重量に関して重量で少なくとも38%、少なくとも44%、少なくとも55%、少なくとも66%、およびさらに少なくとも71%である。一代替実施形態において上で開示された値は成形された材料の重量に関する。一代替実施形態において、上で開示された値は体積による。いくつかの応用において%Alを備える金属相が好ましい。異なる実施形態において、%Alの含有量は金属相の重量に関して重量で少なくとも36%、少なくとも42%、少なくとも56%、少なくとも64%、およびさらに少なくとも69%である。一代替実施形態において上で開示された値は成形された材料の重量に関する。一代替実施形態において、上で開示された値は体積による。異なる実施形態において、金属相における%Al+%Mgの合計が好まれ、金属相の重量に関して重量で少なくとも28%、32%、46%、55%、62%およびさらに74%である。一代替実施形態において上で開示された値は成形された材料の重量に関する。一代替実施形態において、上で開示された値は体積による。さらに、いくつかの応用において、金属相における%Zr、%Mn、%Be、%La、%Cu、%Y、%Ca、%Znおよび／または%Scなどの他の元素の存在もまた好ましい。異なる実施形態において、金属相はさらに金属相の重量に関して重量で少なくとも0.2%、少なくとも0.8%、少なくとも1.3、少なくとも1.6%、少なくとも2.2%、およびさらに少なくとも4.8%の%Zr+%Mn+%Cu+%Y+%Ca+%Zn+%Sc+%Be+%Laの合計を備える。一代替実施形態において上で開示された値は成形された材料の重量に関する。一代替実施形態において、上で開示された値は体積による。
超軽量構造に対していくつかの応用において、機械的特性が戦略的にバランスの取れたやり方で得られるならば、きわめて高度に正規化された機械的荷重特性を有する材料が望ましい。正規化は密度による除算で行われ、機械的特性が戦略的に強度および弾性係数の間でバランスを取られるならば、興味深い機械的特性は通常では強度および弾性係数である。きわめて優良な損傷許容性とともに2800MPaを超える機械的強度(UTS)が達成されうる鋼鉄系材料の場合のように、通常では最高の究極の強さで望ましい解決ができるが、残念ながら正規化の間に多くの有益なものが失われる。いくつかのセラミック材料はきわめて高い圧縮正規化された強度を有するが、同様に損傷許容性に乏しい。繊維強化されたポリマーは、特に強化が連続である場合に非常に魅力ある正規化された強度値を示すが、損傷許容性に乏しく、複雑な成形への成形可能性（成形性）はさらに乏しい。短い繊維強化は成形可能性の問題を解決しうるが、損傷許容性の問題を解決することはできず、また連続の繊維の問題解決と比較すると強度値を大幅に下げる代償を払うことになる。最後となるが、いわゆるサンドイッチ状の材料は、良好な損傷許容性とともに十分な正規化された強度値を示すが、成形可能性が犠牲となる。よって、問題は複雑であり、というのも、それらは以前からしばしば超軽量構造の構造材料にとって最も重大な値である損傷許容性の明白な損失と一緒に起こるゆえに材料の強度の増加のための戦略は原理上では失敗する運命にあるからである。また、密度の増加を犠牲にしていくらかの特性を改良する任意の戦略は非常に悪い二律背反をもたらしやすい。損傷許容性を増加するための戦略はしばしば強度特性および成形可能性にとってはマイナスである。おそらくこのテーマへの最近10年間の強い関心の結果として、直観的に越すことのできない最適な点に到達した。その点において、発明者は本文書で開示された成形された材料に対し機械的特性および密度の間のバランスが存在することを発見した。26MPa/(g/cm3)を超える、62MPa/(g/cm3)を超える、86MPa/(g/cm3)を超える、110MPa/(g/cm3)を超える、160MPa/(g/cm3)を超える、およびさらに210MPa/(g/cm3)を超える正規化された機械的強度(UTS)を異なる実施形態において有する成形された材料が好ましい。いくつかの成形された材料に対して、正規化された機械的強度(UTS)のさらに高い値が達成されることがある。異なる実施形態において、260MPa/(g/cm3)を超える、310MPa/(g/cm3)を超える、360MPa/(g/cm3)を超える、およびさらに410MPa/(g/cm3)を超える正規化された機械的強度(UTS)を有する成形された材料が好ましい。いくつかの実施形態において、ポリマーを備える成形された材料に対する正規化された機械的強度(UTS)の上で開示された値とともに高い伸長値が驚くべきことに達成される。一実施形態において、成形された材料の110MPa/(g/cm3)を超える正規化された機械的強度は、異なる実施形態において室温(23℃)で0.3%を超える、0.6%を超える、1.1%を超える、2.2%を超える、4%を超える、6%を超える、およびさらに11%を超える成形された材料の破壊時の伸長を達成することができる。一実施形態において、成形された材料は、110MPa/(g/cm3)を超える正規化された機械的強度(UTS)および室温(23℃)での2.2%を超える破壊時の伸長を有する。一実施形態において、成形された材料は、210MPa/(g/cm3)を超える正規化された機械的強度(UTS)および室温(23℃)での2.2%を超える破壊時の伸長を有する。一実施形態において、成形された材料は、310MPa/(g/cm3)を超える正規化された機械的強度および室温(23℃)での1.6%を超える破壊時の伸長を有する。一実施形態において、成形された材料は、310MPa/(g/cm3)を超える正規化された機械的強度および室温(23℃)での4%を超える破壊時の伸長を有する。一代替実施形態において、成形された材料の正規化された機械的強度の算出に使用される機械的強度(UTS)は高温(300℃)での機械的強度(UTS)である。検査条件は本文書の最後の部分で開示する。
構造材料において、機械的強度および損傷許容性だけでなく、弾性係数も関連性がある。高い係数の金属で強化されたポリマーまたは複合材料に対して、混合の法則はほぼ達成されず、実際、ほぼ常に高い係数を有する強化されたポリマーを使用する場合ポリマーのみに関して係数の低下があり、むしろ金属相の量に比例する。金属相含有量が非常に高い材料に対して、通常は結果としての係数もまた金属相のものとなり、ポリマー含有量に比例していくぶん少ない損失を有する。本文書で開示された成形された材料において、結果はしばしば金属相のみの係数と比較しての係数の増加であり、それは非常に驚くべきことである。別の場合において、最先端の材料を見ると、損失は予想よりはるかに少ない。このことは、ポリマーおよび金属相が連結させられたときに、これらの材料中に達成される関連する荷重伝達が降伏力のみならずさらに驚くべきことに係数さえにおいても効果を有することによる。異なる実施形態において、成形された材料は16GPa/(g/cm3)を超える、26GPa/(g/cm3)を超える、32GPa/(g/cm3)を超える、42GPa/(g/cm3)を超える、52GPa/(g/cm3)を超える、およびさらに76GPa/(g/cm3)を超える正規化された弾性係数を有する。いくつかの実施形態において、ポリマーを備える成形された材料に対する正規化された弾性係数の上で開示された値とともに高い伸長値が驚くべきことに達成される。一実施形態において、16GPa/(g/cm3)を超える成形された材料の正規化された弾性係数は、異なる実施形態において室温(23℃)で0.3%を超える、0.6%を超える、1.1%を超える、1.6%を超える、2.2%を超える、4%を超える、6%を超える、およびさらに11%を超える破壊時の伸長を成形された材料内で達成することができる。一実施形態において、42GPa/(g/cm3)を超える正規化された弾性係数は、異なる実施形態において室温(23℃)で0.3%を超える、0.6%を超える、1.1%を超える、1.6%を超える、2.2%を超える、4%を超える、6%を超える、およびさらに11%を超える破壊時の伸長を成形された材料内で達成することができる。一実施形態において、成形された材料は、16MPa/(g/cm3)を超える正規化された弾性係数および室温(23℃)での4%を超える破壊時の伸長を有する。一実施形態において、成形された材料は、26GPa/(g/cm3)を超える正規化された弾性係数および室温(23℃)で1.6%を超える破壊時の伸長を有する。一実施形態において、成形された材料は、32GPa/(g/cm3)を超える正規化された弾性係数および室温(23℃)で1.6%を超える破壊時の伸長を有する。一実施形態において、成形された材料は、32GPa/(g/cm3)を超える正規化された弾性係数および室温(23℃)で4%を超える破壊時の伸長を有する。検査条件は本文書の最後の部分で開示する。
いくつかの応用に対して、特に高い荷重耐性を要するいくつかの応用において、金属相の密度および成形された材料内で備えられたポリマーの密度の間に特定の関係が満たされることは有益なことである。その点においては、発明者は金属相がポリマーの密度の±35%以内、±25%以内、±15%以内、およびさらに±5%以内の密度を有することが異なる実施形態において好ましいことを発見し、金属相の密度は、成形された材料の金属相のものと同じ組成を有して熱間等方加圧により金属相の融解温度の0.80倍である温度で200MPaの圧力で４時間アルゴン(Ar)雰囲気で製造された本体内で計測される。一代替実施形態において、本体は成形された材料内の非有機的な部分と同じ組成を有する。一代替実施形態において、本体は成形された材料を製造する時と同じ成形条件を使用して製造される。いくつかの応用において、金属相がポリマーの密度の±35%以内、±25%以内、±15%以内、およびさらに±5%以内の密度を異なる実施形態において有することが好ましく、金属相の密度は、成形された材料の金属相のものと同じ組成を有して完全密度までの焼結によって製造された本体内で計測される。一代替実施形態において、本体は成形された材料内の非有機的な部分と同じ組成を有する。一代替実施形態において、本体は成形された材料を製造する時と同じ成形条件を使用して製造される。
ポリマーを備える現存の材料、それらの多くは金属元素または強化物をも備え、これらは荷重支持に関連しない。ゆえに、本文書で開示された成形された材料などの荷重支持に関連するポリマー内の金属相の連続性を得ることはきわめて予想外のことである。金属相の連続性は、成形された材料の電気伝導性を、成形された材料と同じ方法で製造されおよび成形された材料と同じ組成だが金属相は10から15マイクロメートルの粒子サイズを有する粒子状の合金によって置き換えられてポリマー内で分散された金属相の全体の組成を有しそのような粒子は互いに接合されていない参照本体において計測された電気伝導性と、比較したときに電気伝導性の増加に関して評価することができる。異なる実施形態において、成形された材料の室温(23℃)での電気伝導性の増加は、参照本体の室温(23℃)での電気伝導性と比べて6%を超える、14%を超える、27%を超える、およびさらに38%を超える。
いくつかの実施形態において、金属相の連続性は、成形された材料の機械的強度(UTS)を、成形された材料と同じ方法で製造され成形された材料と同じ組成だが金属相の全体の組成を有し10から15マイクロメートルの粒子サイズで材料内で分布される粒子状の合金によって金属相は置き換えられてそのような粒子は互いに接合されていない参照本体の機械的強度(UTS)と比較したときに機械的強度(UTS)の増加に関して評価することができる。成形された材料内の室温(23℃)での機械的強度(UTS)の増加は、参照本体の室温(23℃)での機械的強度(UTS)と比較して異なる実施形態において6%を超える、14%を超える、27%を超える、およびさらに38%を超える。一代替実施形態において、参照本体内の合金は成形された材料内の非有機的な部分と同じ組成を有する。一代替実施形態において、成形された材料および参照本体内の機械的強度(UTS)は高温(300℃)で計測される。さらにより驚くべきことに、いくつかの成形された材料において、参照本体の室温(23℃)での機械的強度(UTS)と比較して異なる実施形態において110%を超える、160%を超える、210%を超える、310%を超える、およびさらに410%を超える成形された材料の室温(23℃)での機械的強度(UTS)の増加が達成される。一代替実施形態において、参照本体は成形された材料内の非有機的な部分と同じ組成を有する。一代替実施形態において、参照本体内の合金は成形された材料内の非有機的な部分と同じ組成を有する。一代替実施形態において、成形された材料および参照本体内の機械的強度(UTS)は高温(300℃)で計測される。
発明者は、いくつかの実施形態における成形中の緻密化機構により、成形された材料の非有機的な部分の融解温度と比較して材料の非有機的な部分（成形前の材料の非有機的な部分）の融解温度に増加があり、異なる実施形態において、成形された材料の非有機的な部分の融解温度は材料の非有機的な部分の融解温度よりも1.2倍以上、1.4倍以上、1.8倍以上、およびさらに2.1倍以上であることを発見した。いくつかの実施形態において発明者は、材料の金属部分の融解温度（成形前の材料の金属部分）および成形された材料の金属相との間の融解温度の増加を発見し、異なる実施形態において、成形された材料の金属相の融解温度は材料の金属部分の融解温度よりも1.2倍以上、1.4倍以上、1.8倍以上、およびさらに2.1倍以上である。
驚くべきことに発明者はまた、いくつかの実施形態において、材料が、有機的な部分内の関連する要素のガラス転移点より低い融解温度を有する金属部分において少なくとも関連する要素を備えるが、成形された材料内で金属相は異なる実施形態において成形された材料内の高分子相のガラス転移点より260℃以上、320℃以上、390℃以上、430℃以上、480℃以上、およびさらに510℃以上である融解温度を有することを発見した。本文書において前に開示されたように、関連する要素は、異なる実施形態において非有機的な部分に関して重量で少なくとも0.06%、少なくとも0.6%、少なくとも1.2%、少なくとも2.6%、少なくとも6%、少なくとも11%、少なくとも21%、およびさらに少なくとも36%である要素をさす。一代替実施形態において上で開示された割合は材料の重量に関して非有機的な部分の重量割合をさす。一代替実施形態において上で開示された割合は体積による。
いくつかの応用において、発明者は、米国材料試験協会D648‐07に従って1.82MPaの荷重で高分子相の劣化温度にて検査を実行する場合、驚くべきことに成形された材料の高分子相においてこの温度でたわみが存在しないことを発見した。一実施形態において、成形された材料の高分子相の熱たわみ温度を計測するために、検査見本は成形された材料の製造と同じ製造条件を用いて製造される。
いくつかの応用において、発明者は、米国材料試験協会D648‐07に従って1.82MPaの荷重で高分子相の劣化温度にて検査を実行する場合、驚くべきことに成形された材料においてこの温度でたわみが存在しないことを発見した。検査条件は本文書の最後の部分で開示する。
発明者は、以下の検査が実行された場合、成形された材料の製造と同じ製造条件を用いて製造された3mmの幅の二つの見本において、一つの見本は成形された材料（成形された材料の見本）と同じ組成を有しもう一つの見本は成形された材料の高分子の組成（高分子の見本）を有す場合、驚くべきことに成形された材料の耐性があることを発見した。第一に、高分子の見本の熱たわみ温度を、米国材料試験協会D648‐07に従って1.82MPaの荷重で特定する。次に、成形された材料の見本の機械的屈曲をISO‐178‐2001に従って高分子の見本で前に特定した熱たわみ温度で検査する。機械的屈曲の検査において熱たわみ温度検査に用いられる三点曲げと同じ設定が使用される。0.25mmのたわみを生じる荷重レベルが記録される。この検査を実行する際に発明者は、高分子の見本の熱たわみ温度において、成形された材料の見本によって支持された荷重は、高分子の見本によって支持された1.82MPaの荷重と比較した場合驚くほど高いことを発見した。異なる実施形態において、成形された材料は55%を超える、150%を超える、520%を超える、1120%を超える、5600%を超える、およびさらに11000%を超える荷重を支持する。一代替実施形態において以下の検査が実行され、成形された材料の製造と同じ製造条件で製造された二つの見本において、一つの見本は成形された材料（成形された材料の見本）と同じ組成を有しもう一つの見本は金属相を有さない成形された材料の組成（金属相の見本を有さない成形された材料）を有す。第一に、成形された材料と同じ組成で金属相を有さない見本の熱たわみ温度を、米国材料試験協会D648‐07に従って1.82MPaの荷重で特定する。次に、成形された材料の見本の機械的屈曲をISO‐178‐2001に従って高分子の見本で前に特定した熱たわみ温度で検査する。機械的屈曲の検査において、熱たわみ温度検査に用いられるものと同じ三点曲げの設定が使用される。0.25mmのたわみを生成する荷重レベルが記録される。この検査を実行する際に発明者は、成形された材料と同じ組成だが金属相を有さない見本の熱たわみ温度において、成形された材料の見本によって支持された荷重は、成形された材料と同じ組成だが金属相を有さない見本によって支持された1.82MPaの荷重と比較した場合驚くほど高いことを発見した。異なる実施形態において、成形された材料は44%を超える、120%を超える、416%を超える、896%を超える、4480%を超える、およびさらに8800%を超える荷重を支持する。検査条件は本文書の最後の部分で開示する。
いくつかの応用において、発明者は、成形された材料の製造に使用される高分子要素の耐クリープ性と比較した成形された材料の耐クリープ性の驚くべき増加を発見し、比較の目的で成形された材料およびポリマー材料の耐クリープ性は成形された材料の製造と同じ成形条件を用いて製造される。異なる実施形態において、耐クリープ性における増加は異なる実施形態において少なくとも40%、少なくとも90%、少なくとも130%、少なくとも180%、少なくとも210%、およびさらに少なくとも250%である。
いくつかの実施形態において、成形された材料の外部が高分子だけによるものであることが望ましく、それにより成形された材料は連続の金属核および高分子保護膜を備え、この設定の発明者は追加の機能性が成形された材料に実装されうることを発見した。高分子相が金属核を上塗りする場合、環境劣化による成形された材料の重量損失は驚くほど減少し、異なる実施形態において重量損失は、同じ製造条件で製造された成形された材料の非有機的な部分のみを有する製造された本体の環境劣化と比較して、少なくとも20%、少なくとも30%、少なくとも40%、およびさらに少なくとも50%減少する。
発明者は、本文書で開示された成形された材料の興味深い応用はサンドイッチタイプの要素およびハイブリッド材料の製造への使用であり、なぜなら連続の金属相は金属パネルへ連続性をもって接合されうるからであることを発見した。一実施形態において、成形された材料および金属パネルの接合は少なくとも部分的に拡散によるものである。一実施形態において、成形された材料および金属パネルの接合は拡散によるものである。
一実施形態において前に開示された成形方法に加えて、加熱され層ごとに堆積するノズルを介しての材料調剤によって物体が生成される材料押し出しによる成形技術を使用して成形ステップが行われてもよい。ノズルおよびプラットフォームは、最も一般的な材料押し出し成形技術である熱溶解積層法(FDM)のように、毎回新しい層が堆積する後に水平および垂直にそれぞれ動かされることができる。
発明者は、材料成形のためのいくつかの実施形態において、およびさらに本文書で開示された任意の方法を実行する場合に、非常に有益な成形技術はレーザー焼結であることを発見した。レーザー焼結／溶融プロセスは、金属の3次元印刷に対し主流で最も広く研究された技術であり、そこで原料は主に粉末状で存在するがいくつかのシステムでは金属線が使用される。他の積層造形システムのように、レーザー焼結／溶融は3次元CADモデルから形状情報を得る。異なるプロセスの変形は、含まれうる他の材料（例えば多成分金属ポリマー粉末混合など）および後続の後処理に基づく。粉末原料を使用するプロセスは、隣接する金属粒子の層ごとの部分溶融によって望ましい成形まで実行される。これは間接または直接の形で行われる。直接の形は、ポリマーのプロセス技術を使用して金属粉末がポリマーで覆われている金属部分を製造する。金属材料に関してポリマーコーティングの比較的低い溶解は、凝固後の金属粒子の接続を助ける。直接レーザープロセスは特別な多成分粉末システムの使用を含む。選択的レーザー溶解(SLM)は、直接の選択的レーザー焼結の増進であり、焼結プロセスは緻密化を得るために後で高い温度で適用される。
一実施形態において、成形ステップは、集中されたエネルギー（電子ビームまたはレーザービーム）が粉体層（金属、ポリマーまたはセラミック）を選択的に溶解または焼結するために使用される全ての技術を包含する粉体層融合(Powder bed fusion)を用いて行われる。従って、現在いくつかの技術が存在し、直接金属レーザー焼結(DMLS)、選択的レーザー溶解(SLM)、電子ビーム溶解(EBM)、選択的レーザー焼結(SLS)である。
いくつかの応用に対して発明者は、成形プロセスにレーザーを伴う成形技術が例えば選択されても、少なくとも一つの金属粉末および任意で有機的な化合物の粉末混合はレーザーを使用して堆積（通常は直接エネルギー堆積）されるこれらのプロセス、および、集中されたエネルギー（通常はレーザービームを使用する）を使用して少なくとも一つの金属粉末および任意で有機的な化合物の混合を含む粉体層を選択的に溶解または焼結するときのそれらのプロセス、に限定されない場合、粉末混合の適切なサイズ分布を使用する際に得られる高い充填密度により、非常に有利な応用が生じることを発見した。
一実施形態において、そのような材料設定を使用する場合に成形で必要とされる出力は非常に少ないため、材料はレーザー溶解積層造形(AM)システムで成形される。一実施形態において、材料を使用する場合に成形で必要とされる出力は非常に少ないため、材料は電子ビーム溶解積層造形(AM)システムで成形される。一実施形態において、材料を使用する場合に成形で必要とされる出力は非常に少ないため、材料はレーザー焼結積層造形(AM)システムで成形される。
本文書で開示された材料は、成形プロセスにレーザーを伴うこの成形技術での使用に対し特に適している。一実施形態において、そのような合金設定を使用する場合に成形で必要とされる出力は非常に少ないため、非有機的な部分が本文書に記載されたような少なくとも一つのマグネシウム系合金および本文書で開示された少なくとも一つの低い融点のマグネシウム‐リチウム合金を備える任意の材料がレーザー溶解積層造形(AM)システムにおいて使用される。一実施形態において、そのような合金設定を使用する場合に成形で必要とされる出力は非常に少ないため、非有機的な部分内に本文書に記載されたような少なくとも一つのマグネシウム合金および本文書で開示された少なくとも一つの低い溶解のマグネシウム‐リチウム合金を備える材料が電子ビーム溶解積層造形(AM)システムにおいて使用される。一実施形態において、そのような合金設定を使用する場合に成形で必要とされる出力は非常に少ないため、本文書で開示された少なくとも一つの低い融点のマグネシウム‐リチウム合金を有する本文書に記載されたような少なくとも一つのマグネシウム合金を有する材料の混合がレーザー焼結積層造形(AM)システムにおいて使用される。
一実施形態において、成形ステップは、集中されたエネルギーがレーザー（レーザー蒸着およびレーザー圧密）、アークまたはEビーム熱源（金属直接蒸着および電子ビーム直接溶融）を使い原料（粉末またはワイヤー材料）が貯められる溶融プールを生成する全ての技術を含む直接エネルギー蒸着技術を使用して実行される。一実施形態において、成形プロセスにレーザーを伴う成形技術が例えば選択されるが、集中されたエネルギー（通常はレーザービーム）を使用して粉体層を選択的に溶解または焼結するときのこれらのプロセスに限定されない場合、成形された材料内の粉末混合のより高い充填密度ならびに同様により低い熱応力および／または残留応力（時にそれらの両方）により、プロセスはまた低いエネルギーをもたらす従来技術の既知の方法と比較してより低い温度入力を成形プロセスの間に伴う。多くの場合において、この成形された材料は望ましい成形が得られるまで後処理を必要とする。その一方で別の場合においては成形された材料はこの成形プロセスの直後に得られる。
一実施形態において、成形ステップは、モデルが層ごとに作られ材料の層が紫外線(UV)を用いて硬化するまたは硬くなるまで凝固させる作り上げられた表面プラットフォームの上へと材料（ポリマーおよびワックス）を噴射する2次元インクジェットプリンタの成形技術に類似する材料噴射を使用して行われる。
一実施形態において、成形ステップは、3次元物体を形成するために2次元部分にスライスされた精密切断金属板の積み重ねを使用するシート積層を使用して行われる。それは超音波圧密および積層物体の製造を含む。前者はソノトロードを用いてシート接合のために超音波接合を使用する一方、後者は接合の代わりに材料および接着剤として紙を使用する。
放射（光造形法(SLA)、デジタル光処理(DLP)、二光子重合、液晶など）による重合、押し出しに基づく成形技術（熱溶解積層法(FDM、FFF)など）、粉末に基づく成形技術、任意のマスキングプロセス、結合剤を使用する成形技術、促進剤、活性剤または定義されたパターン（3次元印刷(3DP)、選択的熱焼結(SHS)、選択的レーザー焼結(SLS)、など）において適用されてもされなくてもよい他の添加物、シートの製造（ラミネートオブジェクト製造(LOM)として）に基づく成形技術、および任意の他の成形技術などに基づく成形技術のような感光性材料に基づく技術を含む特定の応用に対し最も一般的に有利である技術の中で、任意の積層造形(AM)成形技術は特定の応用に対し有利でありうる。
いくつかの積層造形(AM)プロセスは、露出によって硬化樹脂または他のポリマーを組み込んでいるが、しばしばある程度の放射に限局される。これらのプロセスのいくつかは、複雑な形状の部分の経済的生産および高いレベルの細部が可能となる段階まで発展している。この成形技術の例は、樹脂表面（光造形法(SLA)）の表面または樹脂の体積（連続の液界面製造(CLIP)‐光造形法(SLA)）にわたりマスクした放射を使用し、いくつかの他の例は、防止剤または増進剤を使用することで望ましい形状が生成されて放射は全表面へ適用される（ポリジェットシステムなど）。
一実施形態において、成形ステップは、液状の樹脂の入ったバットを使用しそこから硬化剤として電磁放射を用い層ごとに3次元モデルが組み立てられて多くの場合で樹脂が使用される動的プラットフォームの助けでモデルを作るために断面層が逐次的におよび選択的に硬化されるバット重合を使用して行われる。主な技術は、樹脂を硬化するためにレーザーではなくプロジェクターの光が使われる光造形法(SLA)およびデジタル光処理(DLP)である。
一実施形態において、材料は、インクジェットシステムからなる積層造形(AM)成形技術を使用して成形され、異なる実施形態においてインクジェットシステムは熱硬化性重合体の1マイクロメートルの層を硬化するのに2秒未満、0.8秒未満、0.4秒未満、およびさらに0.1秒未満を要する。一実施形態において、熱硬化性重合体は非有機的な部分を備える材料で充填される。
一実施形態において材料は熱硬化性重合体を備える。熱硬化性重合体は、硬化により不溶解性で不溶性の高分子網目へと不可逆的に変化する柔らかい固形または粘性状態のポリマーである。硬化は熱または適切な放射の作用により、しばしば高い圧力で誘発される。一実施形態において、硬化した熱硬化樹脂は、熱硬化性樹脂または熱硬化性プラスチック／重合体と呼ばれる。
発明者はいくつかの応用に対して、特に粒子含有量がとりわけ高い場合、粒子分散のための任意の媒体の使用が望ましくてもよく、その点においてより適切な媒体の使用はもっぱら使用される粒子および樹脂のタイプによる。粒子の分散剤の例はpH調整剤であり、発明者はいくつかの応用に対して充填した樹脂システムの粘度が大いに重要であることを発見した。しばしば、過度に高い粘度は選択的な硬化中の無制御な多孔性および他の形状上の欠点の形成をまねく。加圧ガスまたは機械的に活性化されたシステムを使用するシステムなどの高い粘度の樹脂で、およびさらに特に樹脂のガスが抜けた場合に樹脂を広げるためのアームを有するシステムで作業するよう特に準備されたシステムを用いることでそれは調整可能である。いずれの場合も粘度を低下させるために希釈剤を使用することは有益である。多くの潜在的な希釈剤が存在し、それらの任意は特定の応用に適することがある。例えば、スチレンなどのリン酸エステルモノマー、
いくつかの応用に対して、遮断マスク、マスク活性剤、化学活性剤、熱的なものを有するシステムなどの直接放射露出のシステムとは異なるシステムにより選択的に硬化されうる材料を有するシステムの使用すら可能である。
発明者は、材料成形のためのいくつかの実施形態において、およびさらに本文書で開示された任意の方法を実行する場合に、非常に有益な成形技術は直接光処理(DLP)であることを発見した。第一に、積層造形(AM)プロセスの光硬化の群において、平面同時硬化によって平面を得るために、速度は平面における光パターンの投射を通じて容易に得られる。よって、各ステップにおいて全体の光パターン（または選択された樹脂に対する他の関連する波長）はまさにその瞬間に成形されるために表面に適用され、まさにその瞬間に処理されている層において意図される全体の成形の同時硬化を達成する。このことは、その時点で製造された層の意図される「ピクセル」上に適切な波長を照らすDLP（直接光処理）プロジェクターに似たシステムの使用その他などを通じて達成される。同様に、得られる形状の複雑さにさらなる柔軟性を追加するため補足の技術が用いられてもよい。一つの例は、硬化のための適切な波長に露出する場合でも硬化反応がいくつかの手段、つまり酸素の存在によって妨害されうる感光性樹脂の使用でありうる。そのような例において、きわめて複雑な形状が非常に速いやり方で達成されうる。金属構成要素はしばしば樹脂槽において浮遊状態である。領域全体が一度に硬化される「プロジェクタータイプ」システムの場合において、発明者はいくつかの例に対して多数のピクセルを有するシステムを使用することが有利であることを発見し、そのような例では異なる実施形態において0.9M（Mは百万を表す）ピクセル以上、2M以上、8M以上およびさらに10M以上を有することが望ましい。発明者は、いくつかの大型の要素に対しては、解像度はさほど高くある必要はなく、従って硬化が起きる表面ではかなり大きいピクセルサイズも容認可能であることに気がついた。そのような場合に対し異なる実施形態において、12平方マイクロメートル以上、55平方マイクロメートル以上、120平方マイクロメートル以上、およびさらに510平方マイクロメートル以上のピクセルサイズ。他方では、いくつかの要素はより高い解像度を必要とし、従って異なる実施形態において、195マイクロメートル以下、95マイクロメートル以下、45マイクロメートル以下、およびさらに8マイクロメートル以下のピクセルサイズを目指す。発明者は、大型の要素または非常に高い解像度が望まれる要素に対し、より広域に及ぶようにそのような投射システムのマトリックスまたは、マトリックスの異なる点へ連続して動く単一のプロジェクターを有して製造された層ごとにいくつかの露出を行うことは有利であることを発見した。光源（可視でも不可視でも、つまり選択される波長がいずれであれ）は、連続印刷または硬化表面のいくつかの点での少なくとも同時硬化ができる限りは、デジタル光処理(DLP)プロジェクター以外であってもよい。発明者は、速度その他のために、いくつかの応用に対して樹脂表面に到達する適した光子の高い密度を有することは有利であることを発見した。この意味において、いくつかの応用に対して高いルーメンの光源を有することが賢明である。異なる実施形態において、用いられる材料を硬化できるスペクトルでの1100ルーメン以上、2200ルーメン以上、4200以上、およびさらに11000以上が望ましくてもよい。コスト最適化のために、用いられる材料を硬化するポテンシャルのある波長での大部分の放射光を有する光源を有することが推薦されてよく、いくつかの応用に対して異なる実施形態において27%以上、52%以上、78%以上、およびさらに96%以上が望ましい。発明者は、いくつかの応用に対して、望ましくは異なる実施形態において3000以上、8400以上、12000以上、23000以上およびさらに110000以上の全体の光子増加を有する光子増強器を用いることもまた有益であることを発見した。発明者は、このような場合において、異なる実施形態において12%以上、22%以上、32%以上、43%以上、およびさらに52%以上の量子効率（効率は、使用される材料を効率的なやり方で硬化できる波長の範囲内の最大効率である）を有する光電陰極を一実施形態において使用することはしばしば有益であることを発見した。いくつかの応用に対して、ガリウム砒素およびさらにガリウム砒素リンに基づく光電陰極は特に有利である。発明者はそこで、硬化の早い材料が本開示のこの態様に使用され得、そのような応用に対して異なる実施形態において硬化時間が0.8秒以下、0.4秒以下、0.08秒以下、およびさらに0.008秒以下が望ましくありうることを発見した。そのような光子密度および／または硬化の早い材料が使用される場合、高フレームレートのプロジェクターまたはさらに一般的なやり方で、異なる実施形態においてパターン切換はしばしば望ましい。32fps以上、64fps以上、102fps以上およびさらに220fps以上。発明者は、本段落で述べた手法もまた、有機的な材料またはいくつかの材料上で金属相含有の必要なしに使用される場合非常に有益であり、成形された材料がある程度の温度への露出を伴う後処理を有しても有さなくてもよいことを発見した。
特に高速の硬化が用いられる場合でも、通常同様に本方法のいくつかの応用に対して、製造中の材料のベッドが流れるのを助けることは時に有利である。このことは特に、高い粘度を有する流体（例として、金属微粒子添加を有する光硬化性樹脂を備える材料など）を使用する場合にもあてはまる。いくつかの技術はしかるべき場所へと材料が流れるために用いられてもよい（層が完成し、成形された材料が移動され、空洞を充填するために製造されている材料が流れなくてはならない場合と同様に）。このような場合、発明者はベッドまたは槽の吸引または加圧に基づく技術が非常に有利であることを発見した。加圧は、自重またはアクチュエータなどを有する気体またはプレートを用いて行われてもよい。吸引は、真空システムおよび選択膜などを用いて実行されてもよい。
硬化可能な材料に対して、通常では、材料に含まれるモノマーまたは複数のモノマー（異なるモノマーおよびさらにオリゴマーの混合であってもよい）は適用される波長内で重合されるであろうことが必要である。通常では、本応用において使用される成形技術がデジタル光処理(DLP)である場合、硬化は異なる波長範囲で行われる。異なる実施形態において520‐2760nm、580‐2340nm、630‐2120nm、710‐1930、およびさらに940‐1210nmの範囲であり、ゆえに上で開示された波長範囲において硬化する材料いくつかの実施形態において本応用において使用される。
発明者は、材料成形のためのいくつかの応用において、およびさらに本文書で開示された任意の方法を実行する場合に、非常に有益な成形技術は光造形法(SLA)であることを発見した。いくつかの実施形態において、使用される積層造形成形技術は光造形法(SLA)である。
発明者は特定の応用は近赤外線(NIR)での波長放射に反応しやすい材料の使用であることを発見した。一実施形態において、波長に反応しやすい材料は、そのような波長にて硬化または重合されうる材料をさす。通常では、異なる実施形態において740‐870nm、740‐980nmの範囲、780‐1240nmおよびさらに780‐1420nmの範囲である。いくつかの応用に対して、材料を硬化するために使用する波長は、異なる実施形態において、710nmを超える、830nmを超える、880nmを超える、およびさらに920nmより高いが、下に開示するようなさらに高い波長の使用も否定しない。むしろ、材料を硬化させるために使用する波長はある程度の値未満であることが好ましい他の応用が存在し、よっていくつかの応用に対して波長は異なる実施形態において1390nm未満、1030nm未満、990nm未満、およびさらに810nm未満が好ましい。
通常、より長い波長はより大きな浸透能力を示し、これらの応用において異なる実施形態において時に970nmを超える、1090nmを超える、1130nmを超える、およびさらに1270nmを超える高い波長が材料の硬化に使用される。いくつかの応用に対して、作られた形状に高い柔軟性があることは有益である。この意味において、発明者は、異なる箇所で異なる露出レベルを有するために放射システムの局所変調に基づくシステムが非常に有利でありうることを発見した（しばしば層ごとの生産システムにおける露出のレベルは電荷結合素子(Charge Coupled Device CCD)またはデジタル光処理(DLP)など）。光が変調されると、特定の応用（しばしばレンズを用いる）に対して要求される定義に従って、変換され（発光性の材料を有するシステム）、迂回され（鏡または他によって）、回折され、集中され、または分散され、または便宜上放射を修正するための光学または電子のシステムを使用して行われうる任意の他の作用が可能である。従って、変調の生成は、硬化で使用する波長とは異なる波長で行われてもよい。最も重要なのは、選択した波長において硬化する材料を有することとなる。いくつかの場合、本応用において異なる実施形態において1390nm未満、1030nm未満、990nm未満およびさらに810nm未満の波長で硬化する材料が好ましい。
一実施形態において、材料は光硬化性材料であり、一実施形態において材料は異なる実施形態において460nmを超える、560nmを超える、760nmを超える、860nmを超える、940nmを超える、1060nmを超える、およびさらに1210nmを超える波長で組成が光硬化できることを特徴とする粒子で充填される樹脂を備える。
別の態様は前に開示したように光開始剤の使用をさす。いくつかの応用において、硬化は材料に含まれる光開始剤の活性化によって開始される。一実施形態において、有機的な部分は樹脂および光開始剤を備える。
異なる実施形態において、光開始剤は材料の有機的な部分の重量に関して重量で0.1から1.5%、0.1から1.3%、0.1から0.9%、0.1から0.6%およびさらに0.1から0.4%加えられる。代替実施形態において上の割合は体積による。
異なる実施形態において、材料を硬化するための光源は、用いられる材料を硬化できるスペクトルでの1100ルーメン以上、2200ルーメン以上、4200ルーメン以上、およびさらに11000ルーメン以上である。
そのような光開始剤の活性化は、異なる実施形態において690から1390nmを超える、730から1240nm、760および1130nmの間、およびさらに780および940nmの間の範囲の波長でいくつかの応用において行われてもよい。一実施形態は、異なる実施形態において700nmを超える、760nmを超える、840nmを超える、960nmを超える、1180nmを超えるおよびさらに1330nmを超える波長で光開始剤の活性化が行われることを特徴とする光開始剤を備える材料をさし、一方他の応用において光開始剤の活性化に使用される波長は異なる実施形態において1375nm未満、1120nm未満、940nm未満およびさらに830nm未満である。いくつかの実施形態において、材料はさらに光開始剤を備え、そのような材料は上で開示された波長で光硬化可能である。
いくつかの応用において、材料は本文書を通して開示されているように粒子で充填されていてもよい。これらの材料に対し、硬化に使用される波長は先行の段落で開示された値および範囲の内である。従って、これらの材料の硬化のための波長の選択は705nmを超える、710nmを超える、830nmを超える、880nmを超える、およびさらに920nmを超えるのが望ましいが、異なる実施形態において970nmを超える、1090nmを超える、1130nmを超える、およびさらにいくつかの応用においては1270nmを超えるさらに高い波長の使用も否定しない。発明者は、硬化が異なる実施形態において1390nm未満、1030nm未満、990nm未満、およびさらに810nm未満の波長で行われてもよいことを発見した。
本文書で開示された任意の実施形態は、提供された任意の組み合わせで任意の他の実施形態と組み合わせることができ、互いに排他的ではない。本文書で前に開示されたいくつかの実施形態の組み合わせは以下の通りである。
[1]以下の組成を有するマグネシウム系合金であり、全ての割合は重量割合による:%Si:0－15;%Cu:0－30;%Mn:0－15;%Be:0－15;%Zn:0－15;%Li:0.6－70;%Sc:0－20;%Fe<30;%Pb:0－10;%Zr:0－10;%Cr:0－15;%V:0－10;%Ti:0－20;%Bi:0－20;%Ga:0－20;%N:0－2;%B:0－5;%Al:0－60;%Ni:0－40;%Mo:0－15;%W:0－30;%Ta:0－5;%Hf:0－5;%Nb:0－10;%Co:0－30;%Ce:0－15;%Ge:0－20;%Ca:0－15;%In:0－20;%Cd:0－20;%Sn:0－40;%Cs:0－20;%Se:0－10;%Te:0－10;%As:0－10;%Sb:0－20;%Rb:0－20;%La:0－15;%C:0－5;%O:0－15;%Y:0－30;%Nd:0‐30;%Tm:0－15;%Tb:0－15;%Gd:0－20;%Dy:0－15;%Yb:0－15;%Er:0－15;%Sm:0－15;%Pr:0－15;%Ho:0－25;%Lu:0－15;%Th:0‐15;Wherein:%Gd+%Nd+%Sm+%Y+%Pr+%Sc+%Pm+%Eu+%Tb+%Dy+%Ho+%Er+%Tm+%Yb+%Lu+%Th=0.002‐34;and%Zr+%Zn+%Mn+%Y+%Ce+%La+%Ca+%Sc=0.002－34;残りはマグネシウムおよび微量元素からなり、%Mg>12%である。
[2]以下の組成を有するマグネシウム系合金であり、全ての割合は重量割合による:%Mg>12%;%Li:1.1－29;%Ca+%Y+%Al=0.5－24;%Be+%Sc=0－2.5;%Zr+%Hf+%Ti=0－2.5;%Cu+%Ni+%Co+%Zn+%Mn+%Si+%Cr+%Nb=0－12;%Ge+%Ce+%Fe+%Pb+%V+%Mo+%W+%Ta=0‐10;%B+%N+%O+%C=0－2.5;%Bi+%Ga+%Cd+%In+%Sn+%Cs+%Rb=0－9;%Se+%Te+%As+%Sb=0－2.4;%Nd+%Gd+%La=0－9;%Tm+%Tb+%Dy+%Yb+%Er+%Sm+%Pr+%Ho+%Lu+%Th=0－9;残りは%Mgおよび微量元素からなる。
[3]以下の組成を有するマグネシウム系合金であり、全ての割合は重量割合による:%Li:2.2－29;%Ca+%Al=0－14;%Nd+%Gd+%La+%Y+%Be+%Sc=2.1－19;%Zr+%Hf+%Ti=0－3.5;%Cu+%Ni+%Co+%Zn+%Mn+%Si+%Cr+%Nb=0－9;%Ge+%Ce+%Fe+%Pb+%V+%Mo+%W+%Ta=0‐9;%B+%N+%O+%C=0－1.5;%Bi+%Ga+%Cd+%In+%Sn+%Cs+%Rb=0－12;%Se+%Te+%As+%Sb=0－1.5%Tm+%Tb+%Dy+%Yb+%Er+%Sm+%Pr+%Ho+%Lu+%Th=0－14;残りは%Mgおよび微量元素からなる。
[4]以下の組成を有する低い融点のマグネシウム‐リチウム合金であり、全ての割合は重量割合による:%Si:0－15;%Cu:0－30;%Mn:0－15;%Be:0－15;%Zn:0－15;%Li:16－100;%Sc:0－20;%Pb:0－10;%Zr:0－10;%Cr:0－15;%V:0－10;%Ti:0－20;%Bi:0－20;%Ga:0－20;%N:0－2;%B:0－5;%Al:0－60;%Ni:0－40;%Mo:0－15;%W:0－30;%Ta:0－5;%Hf:0－5;%Nb:0－10;%Co:0－30;%Ce:0－15;%Ge:0－20;%Ca:0－30;%In:0－20;%Cd:0－20;%Sn:0－40;%Cs:0－20;%Se:0－10;%Te:0－10;%As:0－10;%Sb:0－20;%Rb:0－20;%La:0－15;%C:0－5;%O:0－15;%Y:0－30;%Nd:0‐30;%Tm:0－15;%Tb:0－15;%Gd:0－20;%Dy:0－15;%Yb:0－15;%Er:0－15%%Sm:0－15;%Pr:0－15;%Ho:0－25;%Lu:0－15;%Th:0‐15;残りはマグネシウムおよび微量元素からなり、合金は495℃以下の融解温度(Tm)を有する。
[5]以下の組成を有する低い融点のマグネシウム‐リチウム合金であり、全ての割合は重量割合による:%Si:0－2;%Cu:0－2;%Mn:0－2;%Be:0－3;%Zn:0－2;%Li:16－100;%Sc:0－1;%Pb:0－2;%Zr:0－0.5;%Cr:0－1;%V:0－0.5;%Ti:0－0.5;%Bi:0－3;%Ga:0－9;%N:0－0.5;%B:0－0.5;%Al:0－10;%Ni:0－1;%Mo:0－0.5;%W:0－0.2;%Ta:0－0.5;%Hf:0－0.1;%Nb:0－0.5;%Co:0－2;%Ce:0－2;%Ge:0－1;%Ca:0－10;%In:0－4;%Cd:0－2;%Sn:0－4;%Cs:0－4;%Se:0－0.5;%Te:0－0.5;%As:0－0.5;%Sb:0－0.5;%Rb:0－1;%La:0－1;%C:0－0.5;%O:0－0.5;%Y:0－2;%Nd:0－0.5;%Tm:0－0.5;%Tb:0－0.5;%Gd:0－0.5;%Dy:0－0.5;%Yb:0－0.5;%Er:0－0.5%;%Sm:0－0.5;%Pr:0－0.5;%Ho:0－0.5;%Lu:0－0.5;%Th:0‐0.5;残りは、マグネシウムおよび微量元素からなり、合金は495℃以下の融解温度(Tm)を有する。
[6]以下の組成を有する低い融点のマグネシウム‐リチウム合金であり、全ての割合は重量割合による:%Li:32－100;%Ca+%Al=0－2;%Nd+%Gd+%La+%Y+%Be+%Sc=0－1;%Zr+%Hf+%Ti=0－0.1;%Cu+%Ni+%Co+%Zn+%Mn+%Si+%Cr+%Nb=0－0.5;%Ge+%Ce+%Ni+%Pb+%V+%Mo+%W+%Ta=0－0.3;%B+%N+%O+%C=0－0.5;%Bi+%Ga+%Cd+%In+%Sn+%Cs+%Rb=0－4;%Se+%Te+%As+%Sb=0－0.2;%Tm+%Tb+%Dy+%Yb+%Er+%Sm+%Pr+%Ho+%Lu+%Th=0－0.5;残りはマグネシウムおよび微量元素からなり、合金は495℃以下の融解温度(Tm)を有する。
[7]以下の組成のマグネシウム系合金であり、全ての割合は重量割合による:%Li:1.3－16;%Ca+%Y+%Al=2.5－19;%Be+%Sc:0－0.5;%Zr+%Hf+%Ti=0－1.5;%Cu+%Ni+%Co+%Zn+%Mn+%Si+%Cr+%Nb=06;%Ge+%Ce+%Ni+%Pb+%V+%Mo+%W+%Ta=0‐3;%B+%N+%O+%C=0－1.5;%Bi+%Ga+%Cd+%In+%Sn+%Cs+%Rb=0－8;%Se+%Te+%As+%Sb=0－1.4;%Nd+%Gd+%La=0－4;%Tm+%Tb+%Dy+%Yb+%Er+%Sm+%Pr+%Ho+%Lu+%Th=0－3;残りは%Mgおよび微量元素である。
[8]以下の組成のマグネシウム系合金であり、全ての割合は重量割合による:%Li:4－20;%Ca+%Y+%Al=2－15;%Be+%Sc:0－0.3;%Zr+%Hf+%Ti=0－1.2;%Cu+%Ni+%Co+%Zn+%Mn+%Si+%Cr+%Nb=0－5;%Ge+%Ce+%Ni+%Pb+%V+%Mo+%W+%Ta=0‐2;%B+%N+%O+%C=0－1.1;%Bi+%Ga+%Cd+%In+%Sn+%Cs+%Rb=0－6;%Se+%Te+%As+%Sb=0－1.1;%Nd+%Gd+%La=0－3;%Tm+%Tb+%Dy+%Yb+%Er+%Sm+%Pr+%Ho+%Lu+%Th=0－2.5;残りは%Mgおよび微量元素である。
[9]以下の組成のアルミニウム系合金であり、全ての割合は重量割合による:%Li:2.3－28;%Ca+%Y+%Mg+%Zn+%Cu=4.5－25;%Be+%Sc:0－0.5;%Zr+%Hf+%Ti=0－1.5;%Ni+%Co+%Mn+%Si+%Cr+%Nb=0－6;%Ge+%Ce+%Ni+%Pb+%V+%Mo+%W+%Ta=0‐3;%B+%N+%O+%C=0－1.5;%Bi+%Ga+%Cd+%In+%Sn+%Cs+%Rb=0－8;%Se+%Te+%As+%Sb=0－1.4;%Nd+%Gd+%La=0－4;%Tm+%Tb+%Dy+%Yb+%Er+%Sm+%Pr+%Ho+%Lu+%Th=0－3;残りは%Alおよび微量元素である。
[10]以下の組成のアルミニウム系合金であり、全ての割合は重量割合による:%Li:5.5－30;%Ca+%Y+%Mg+%Zn+%Cu=4.0－28;%Be+%Sc:0－0.3;%Zr+%Hf+%Ti=0－1.2;%Ni+%Co+%Mn+%Si+%Cr+%Nb=0－5;%Ge+%Ce+%Ni+%Pb+%V+%Mo+%W+%Ta=0‐2;%B+%N+%O+%C=0－1.1;%Bi+%Ga+%Cd+%In+%Sn+%Cs+%Rb=0－6;%Se+%Te+%As+%Sb=0－1.1;%Nd+%Gd+%La=0－3;%Tm+%Tb+%Dy+%Yb+%Er+%Sm+%Pr+%Ho+%Lu+%Th=0－2.5;残りは%Alおよび微量元素である。
[11]以下の組成を有する低い融点のマグネシウム‐リチウム合金であり、全ての割合は重量割合による:最高で5%の%Ca、%Yまたは他の%REE;最高で1%のAs、SeまたはTe;%Li>52%残りはマグネシウムおよび微量元素からなり、融解温度(Tm)は568Kと同じまたは低い。
[12]低い融点のアルミニウム‐リチウム合金と見なされうる以下の組成を有する低い融点のマグネシウム‐リチウム合金であり、全ての割合は重量割合による:最高で重量で27%のMg、最高で5%の%Ca、%Yまたは他の%REE最高で1%の%As、%Seまたは%Te;%Li>重量で62%、残りはマグネシウムおよび微量元素からなる。
[13][1]から[12]までのいずれかに従う合金であり、%Ca+%Al+%Tiは重量で0.05%を超える。
[14][1]から[13]までのいずれかに従う合金であり、%Ca+%Al+%Tiは重量で0.6%を超える。
[15][1]から[14]までのいずれかに従う合金であり、%Alは重量で18%以上である;
[16][1]から[15]までのいずれかに従う合金であり、%Alは重量で42%以上である;
[17][1]から[16]までのいずれかに従う合金であり、微量元素は重量で2%未満である。
[18][1]から[17]までのいずれかに従う合金であり、%Mgは重量で22%以上である。
[19][1]から[18]までのいずれかに従う合金であり、アルカリ性のおよび／またはハロゲン元素は74ppm未満である。
[20][1]から[19]までのいずれかに従う合金であり、%La+%Scは重量で0.6%以上である。
[21][1]から[20]までのいずれかに従う合金であり、少なくとも一つのREEは600ppmを超える濃度で組成に存在する。
[22]任意の[21]に従う合金であり、REEは少なくともY、NdまたはGdのうちの一つである。
[23][1]から[22]までのいずれかに従う合金であり、Al、Zr、Zn、Cdおよび／またはCaは重量で0.1%を超える濃度で組成に存在する。
[24][1]から[23]までのいずれかに従う合金であり、Ca、ZrまたはAlのうち少なくとも一つは重量で0.1%以上の濃度で組成に存在する。
[25][1]から[24]までのいずれかに従う合金であり、%Caまたは%Zrのうち少なくとも一つは重量で0.1%以上の濃度で組成に存在する。
[26][1]から[25]までのいずれかに従う合金であり、%Caは重量で0.6%以上である。
[27][1]から[26]までのいずれかに従う合金であり、%Yは重量で0.6%以上である。
[28][1]から[27]までのいずれかに従う合金であり、%Y+%Ca+%Be+%La+%Scは重量で0.6%以上である。
[29][1]から[28]までのいずれかに従う合金であり、%Gdは重量で0.01%以上である。
[30][1]から[29]までのいずれかに従う合金であり、%Scは重量で0.6%以上である。
[31][1]から[30]までのいずれかに従う合金であり、%Ndは重量で0.12%以上である。
[32][1]から[15]までのいずれかに従う合金であり、%Znは重量で0.18%以上である。
[33][1]から[32]までのいずれかに従う合金であり、%Feは重量で0.1%以上である。
[34][1]から[33]までのいずれかに従う合金であり、%Bは12ppm以上である。
[35][1]から[34]までのいずれかに従う合金であり、%Asは重量で0.1%以上である。
[36][1]から[35]までのいずれかに従う合金であり、%Ca+%Y+%Alは重量で0.5%以上である。
[37][1]から[36]までのいずれかに従う合金であり、%Cu+%Ni+%Co+%Zn+%Mn+%Si+%Cr+%Nbは重量で0.6%以上である。
[38][1]から[37]までのいずれかに従う合金であり、%Be+%Scは重量で0.2%以上である。
[39][1]から[38]までのいずれかに従う合金であり、%Ge+%Ce+%Fe+%Pb+%V+%Mo+%W+%Taは重量で0.05%以上である。
[40][1]から[39]までのいずれかに従う合金であり、%Zr+%Hf+%Tiは重量で0.05%以上である。
[41][1]から[40]までのいずれかに従う合金であり、%Bi+%Ga+%Cd+%In+%Sn+%Cs+%Rbは重量で0.05%以上である。
[42][1]から[41]までのいずれかに従う合金であり、%Se+%Te+%As+%Sbは重量で0.05%以上である。
[43][1]から[42]までのいずれかに従う合金であり、%Nd+%Gd+%Laは重量で0.05%以上である。
[44][1]から[43]までのいずれかに従う合金であり、%Tm+%Tb+%Dy+%Yb+%Er+%Sm+%Pr+%Ho+%Lu+%Thは重量で0.05%以上である。
[45][1]から[44]までのいずれかに従う合金であり、%Nd+%Gd+%La+%Y+%Be+%Scは重量で0.5%以上である。
[46][1]から[45]までのいずれかに従う合金であり、%B+%N+%O+%Cは重量で0.05%以上である。
[47][1]から[46]までのいずれかに従う合金であり、%Ca+%Al+%Tiは重量で0.5%以上である。
[48][1]から[47]までのいずれかに従う合金であり、%Feは重量で0.19%未満である。
[49][1]から[48]までのいずれかに従う合金であり、%Niは重量で0.19%未満である。
[50][1]から[49]までのいずれかに従う合金であり、%Cuは重量で0.19%未満である。
[51][1]から[50]までのいずれかに従う合金であり、%Liは重量で26%以上である。
[52][1]から[51]までのいずれかに従う合金であり、%Liは重量で42%以上である。
[53][1]から[52]までのいずれかに従う合金であり、%Ca+%Alは重量で0.2%以上である。
[54][1]から[53]までのいずれかに従う合金であり、%Nd+%Gd+%La+%Y+%Be+%Scは重量で1.2%以上である。
[55][1]から[54]までのいずれかに従う合金であり、%Cu+%Ni+%Co+%Zn+%Mn+%Si+%Cr+%Nbは重量で0.02%以上である。
[56][1]から[55]までのいずれかに従う合金であり、%Alは重量で0.6%以上である。
[57][1]から[55]までのいずれかに従う合金であり、%Mgは重量で22%以上である。
[58][1]から[57]までのいずれかに従う合金であり、%Y+%Ca+%Be+%La+%Scは重量で1.2%以上である。
[59][1]から[58]までのいずれかに従う合金であり、融解温度は345℃未満である。
[60][1]から[55]までのいずれかに従う合金であり、密度は1.79g/cm3以下である。
[61][1]から[60]までのいずれかに従う合金であり、400マイクロメートル以下の粒子サイズを有する。
[62][1]から[61]までのいずれかに従う粒子状の合金である。
[63][1]から[62]までのいずれかに従う粉末状の合金である。
[64]材料は有機的な部分および非有機的な部分を備える。
[65]材料は有機的な部分および非有機的な部分を備え、有機的な部分は少なくとも一つの要素および／または相を備え、非有機的な部分は少なくとも一つの要素および／または相を備える。
[66]材料は有機的な部分および非有機的な部分を備え、有機的な部分は少なくとも一つの関連する要素を備えるおよび／または非有機的な部分は少なくとも一つの関連する要素を備える。
[67]材料は有機的な部分および非有機的な部分を備え、有機的な部分は少なくとも二つの関連する要素を備えるおよび／または非有機的な部分は少なくとも二つの関連する要素を備える。
[68][66]から[67]までのいずれかに従う材料であり、非有機的な部分の関連する要素は、非有機的な部分の重量に関して重量で少なくとも0.06%である要素である。
[69][66]から[68]までのいずれかに従う材料であり、有機的な部分の関連する要素は、有機的な部分の重量に関して重量で少なくとも0.06%である要素である。
[70][65]から[69]までのいずれかに従う材料であり、材料の非有機的な部分は[1]から[64]までの任意の合金を備える。
[71][65]から[71]に従う材料であり、材料は460nmを超える波長で光硬化性である。
[72][65]から[71]までのいずれかに従う材料であり、有機的な部分はポリマーを備える。
[73][65]から[72]までのいずれかに従う材料であり、ポリマーは、ポリフェニレンスルホン(PPS)、芳香族ポリイミド(PI)、ポリエーテルスルホン(PES)、ポリエーテルイミド(PEI)、ポリエーテルケトン(PEK)、ポリエーテルケトンケトン(PEKK)、エチレンプロピレンジエンモノマー(EPDM)、ポリスルホン(PSU)、ポリアクリルアミド(PAM)、ポリカーボネート(PC)、ポリエーテルエーテルケトン(PEEK)、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)、ポリイミド(PI)、ポリエチレンナフタレート(PEN)、ABS樹脂(ABS)、ポリメチルメタクリレート(PMMA)、ポリフェニレンスルファイド(PPS)、ポリエチレンテレフタラート(PET)、ポリブチレンテレフタレート(PBT)、ポリアミド(PA66、PA610、PA6、PA12)、ポリプロピレン(PP)、フェノールホルムアルデヒド樹脂(PF)、エポキシ樹脂(EP)、ポリウレタン(PUR)、ポリエステル樹脂(UP)、ポリメチルシロキサン(PDMS)、ポリベンゾイミダゾール(PBI)、ポリベンゾイミダゾール芳香族派生物、ポリヒドロキシ基を有するメタクリル酸、ポリ（ヒドロキシブチル）メタクリル酸、環状ブチレンテレフタレート(CBT)、および／またはアニオン性ポリアミド(APA‐6)のうちの少なくとも一つである。
[74][65]から[73]までのいずれかに従う材料であり、有機的な部分は120℃を超えるビカー軟化温度を有する少なくとも一つの要素を備える。
[75][65]から[74]までのいずれかに従う材料であり、有機的な部分は米国材料試験協会D648‐07に従い0.46MPa[66psi]の荷重で120℃を超える熱たわみ温度(HDT)を有する少なくとも一つの要素を備える。
[76][65]から[75]までのいずれかに従う材料であり、有機的な部分は120℃を超えるガラス転移点(Tg)を有する少なくとも一つの要素を備える。
[77][65]から[76]までのいずれかに従う材料であり、有機的な部分は120℃を超える劣化温度を有する少なくとも一つの要素を備える。
[78][65]から[77]までのいずれかに従う材料であり、有機的な部分は120℃を超える劣化温度を有する少なくとも一つの要素を備える。
[79][65]から[78]までのいずれかに従う材料であり、有機的な部分は120℃を超える除去温度を有する少なくとも一つの要素を備える。
[80][65]から[79]までのいずれかに従う材料であり、有機的な部分は米国材料試験協会D648‐07に従い1.82MPaの荷重で81℃を超える熱たわみ温度(HDT)を有する少なくとも一つの要素を備える。
[81][65]から[80]までのいずれかに従う材料であり、要素は材料の有機的な部分の重量に関して重量で少なくとも0.6%である関連する要素である。
[82][65]から[81]までのいずれかに従う材料であり、少なくとも一つの要素を有する有機的な部分および少なくとも一つの要素を有する非有機的な部分を備え、有機的な部分の要素は、材料の非有機的な部分の関連する要素の融解温度(0.45*Tm)よりも0.45倍高い0.46MPa(66psi)の荷重で米国材料試験協会D648に従って計測されるたわみ温度を有するポリマーである。
[83][83]に従う材料であり、有機的な部分の要素は、材料の有機的な部分の重量に関して重量で少なくとも0.6%である関連する要素である。
[84][83]に従う材料であり、非有機的な部分の要素は、材料の非有機的な部分の重量に関して重量で少なくとも0.6%である関連する要素である。
[85][65]から[84]までのいずれかに従う材料であり、非有機的な部分は材料の体積に関して体積で少なくとも52%である。
[86][65]から[85]までのいずれかに従う材料であり、硬い粒子を備える。
[87][65]から[87]までのいずれかに従う材料であり、ナノ強化物を備える。
[88][65]から[87]までのいずれかに従う材料であり、セラミックを備える。
[89][65]から[88]までのいずれかに従う材料であり、120マイクロメートル未満のD50を有する粉末を備える。
[90][65]から[89]までのいずれかに従う材料であり、NDS=(D97‐D50)/(D50‐D3)が0.8より小さい粉末を備える。
[91][65]から[90]までのいずれかに従う材料であり、1900マイクロメートル以下のD50を有する粉末混合を備える。
[92][65]から[91]までのいずれかに従う材料であり、NDS=(D97‐D50)/(D50‐D3)が0.9より小さい粉末混合を備える。
[93][65]から[92]までのいずれかに従う材料であり、粉末は球状である。
[94][65]から[93]までのいずれかに従う材料であり、粉末は不揃いである。
[95][65]から[93]までのいずれかに従う材料であり、材料は成形のための材料である。
[96]方法は以下のステップを備える。ステップ1:材料を取る。ステップ2:成形技術を使って材料を成形する。ステップ3:ステップ2で得られた成形された材料は、55MPaを超える圧力および材料の非有機的な部分の関連する要素／相の中で最も低い融解温度を有する相または要素の0.45*Tmを超える温度を伴うプロセスに従う。および任意でステップ3および／またはステップ4であり、ステップ4:ステップ3で得られた成形された材料は脱バインダプロセスに従う。ステップ5:ステップ3または4で得られた成形された材料は圧密プロセスに従う。
[97][96]に従う方法であり、材料は[1]から[64]までの任意の合金を備える。
[98][96]から[97]に従う方法であり、材料は[65]から[95]までの任意の材料である。
[99][96]から[98]に従う方法であり、成形された材料における残りの有機的な部分は材料の重量と比較して重量で49%未満である。
[100][96]から[99]に従う方法であり、成形された材料における残りの有機的な部分は材料の重量と比較して重量で49%未満である。
[101][96]から[99]に従う方法であり、成形された材料における残りの有機的な部分は材料の重量と比較して重量で少なくとも35%である。
[102][100]から[101]に従う方法であり、割合は体積による。
[103][96]から[102]に従う方法であり、ステップ2で使用される成形技術はポリマー成形技術である。
[104][96]から[102]に従う方法であり、ステップ2で使用される成形技術は金属射出成形(MIM)である。
[105][96]から[102]に従う方法であり、ステップ2で使用される成形技術は粒子射出成形(PIM)である。
[105][96]から[102]に従う方法であり、ステップ2で使用される成形技術は射出成形である。
[106][96]から[102]に従う方法であり、ステップ2で使用される成形技術は圧縮成形である。
[107][96]から[102]に従う方法であり、ステップ2で使用される成形技術は熱成形である。
[108][96]から[102]に従う方法であり、ステップ2で使用される成形技術は、3次元印刷、インクジェット方式、Sプリント、Mプリント技術、集中されたエネルギーが、レーザー（レーザー蒸着およびレーザー圧密）を使い原料（粉末またはワイヤー材料）が貯められる溶融プールを生成する技術、アークまたはEビーム熱源（金属直接蒸着および電子ビーム直接溶融）、熱溶解積層法(FDM)、材料噴射、直接金属レーザー焼結(DMLS)、選択的レーザー溶解(SLM)、電子ビーム溶解(EBM)、選択的レーザー焼結(SLS)、光造形法(SLA)、およびデジタル光処理(DLP)の中から少なくとも一つ選択される積層造形プロセスである。
[109][96]から[108]に従う方法であり、ステップ3において冷間等方圧加圧(CIP)が適用される。
[110][96]から[109]に従う方法であり、ステップ3において温間等方圧加圧(WIP)が適用される。
[111][110]に従う方法であり、温間等方圧加圧(WIP)プロセス時間は36分以上である。
[112][96]から[108]に従う方法であり、ステップ3において0.35*Tmを超える温度を伴うプロセスが適用され、ここでTmは材料の非有機的な部分での最も低い融解温度を有する関連する相または要素の融解温度をさす。
[113][96]から[112]に従う方法であり、ステップ4において有機的な部分の少なくとも部分は除去される。[113][96]から[112]に従う方法であり、ステップ4において脱バインダは非熱的脱バインダである。
[114][96]から[113]に従う方法であり、ステップ4において脱バインダは熱的脱バインダである。
[115][114]に従う方法であり、ステップ4において有機的な部分の少なくとも部分は熱プロセスを使用し0.3*Tmを超える温度で除去され、Tmは材料の非有機的な部分内の最も低い融解温度を有する関連する要素または相の融解温度をさす。
[116][96]から[115]に従う方法であり、ステップ5において圧密ステップは熱間等方加圧(HIP)を備える。
[117][96]から[116]に従う方法であり、ステップ5において圧密ステップはある種の塑性変形を備える。
[118][96]から[117]に従う方法であり、方法はさらに、ある領域の材料の除去（例えばトリミング、穿孔、機械加工、研磨など）、材料組み立て（溶射またはコールドスプレー、金属被覆、建築溶接または直接エネルギー堆積積層造形(AM)その他）を伴ういくつかの追加の成形ステップ、成形された材料の熱処理、成形された材料の局所的な熱処理、成形された材料への少なくとも局所的な表面熱処理の適用、成形された材料への少なくとも局所的なコーティングの適用、成形された材料への少なくとも局所的な塗装の適用、成形された材料の他の元素、構造、要素、部品または任意のものへの連結、のうち少なくとも一つを備えるいくつかの追加の成形ステップを実行するステップを備える。
[119][96]から[118]までのいずれかに従う方法であり、以下のステップを備える。ステップ1:「適切な放射」にさらされる場合に「硬化する」材料を提供する。ステップ2:そのような硬化を引き起こすために材料の少なくとも部分を適正な放射へ露出することを備える積層造形方法を使用してステップ1で提供された材料を成形する。ステップ3:硬化した、または部分的に硬化した材料を硬化していない材料から分ける。
[120][119]に従う方法であり、材料は[65]から[95]までの任意の材料を備える。
[121][119]に従う方法であり、材料は[1]から[64]までの任意の合金を備える。
[122][96]から[121]までのいずれかに従う方法であり、ステップ1において成形されるための材料はさらに発色団を備える。
[123][122]に従う方法であり、発色団は材料の有機的な部分に関して重量で0.01%から8%の間で加えられる。
[124][123]に従う方法であり、発色団は材料の低い融点の粒子を生じて少なくとも他の一つの非有機的な構成要素で拡散し始める。
[125][96]から[124]までのいずれかに従う方法であり、ステップ1において成形されるための材料はさらに光開始剤を備える。
[126][96]から[125]までのいずれかに従う方法であり、ステップ1において成形されるための材料はさらに反応促進剤を備える。
[127][96]から[126]までのいずれかに従う方法であり、ステップ1において成形されるための材料はさらに、ステップ1の材料の粘度を下げる要素を材料の有機的な部分の体積に関して体積で0.1%以下備える。
[128][96]から[127]までのいずれかに従う方法であり、ステップ1の材料はさらに熱開始剤を備える。
[129][96]から[128]までのいずれかに従う方法であり、材料の非有機的な部分内の粒子は950マイクロメートルよりも小さいD50を有する。
[130][96]から[129]までのいずれかに従う方法であり、材料の非有機的な部分内の粒子は0.3J/(g*k)の比熱を有する。
[131][96]から[130]までのいずれかに従う方法であり、材料の熱伝導性は22W/Mkである。
[132][96]から[131]までのいずれかに従う方法であり、材料の反射指数は使用される光源の全ての適切な放射のスペクトルに対し82%以上である。
[133][96]から[132]までのいずれかに従う方法であり、材料の非有機的な部分内の粒子の比熱および密度の乗算は1.1J/(cm3*K)以上である。
[134][96]から[133]までのいずれかに従う方法であり、材料の非有機的な部分内の粒子のPCT値は比熱、密度および熱伝導率の乗算として定義され、比熱はJ/(g*K)で定められ、密度はg/cm3で、およびW/(m*K)での室温での熱伝導率は21以上である。
[135][96]から[134]までのいずれかに従う方法であり、ステップ2において適用される放射は0.12THz以上の周波数を有する。
[136][96]から[135]までのいずれかに従う方法であり、ステップ2において適用される放射は材料の表面の56マイクロメートル以上下方へ送られる。
[137][96]から[118]までのいずれかに従う方法であり、適切な放射へ露出される部分において12%以上の変換が達成される。
[138][96]から[137]までのいずれかに従う方法であり、ステップ2における放射は0.26J/cm2以上の放射量で適用される。
[139][96]から[138]までのいずれかに従う方法であり、使用される波長は400および2000nmの間である。
[140][96]から[139]までのいずれかに従う方法であり、使用される波長は2および600マイクロメートルの間である。
[141][96]から[140]までのいずれかに従う方法であり、固形の粒子のD50は使用される波長の0.98倍以下である。
[142][96]から[141]までのいずれかに従う方法であり、粒子間の空洞のサイズは980μm以下である。
[143][96]から[142]までのいずれかに従う方法であり、積層造形方法での印刷速度は110cc3/h以上である。[144][96]から[143]までのいずれかに従う方法であり、3Kcal/mol以上の重合の熱を用いる重合によって硬化する。
[144][96]から[143]までのいずれかに従う方法であり、光源は単色である。
[145][96]から[144]までのいずれかに従う方法であり、適用される照射は2.2W/Cm2以上である。
[146][96]から[145]までのいずれかに従う方法であり、照射は2次元場において照らされる。
[147][146]に従う方法であり、2次元光パターンはLCDシステムによって生成される。
[148][146]から[147]に従う方法であり、2次元光パターンはデジタル光処理(DLP)システムによって生成される。
[149][96]から[148]までのいずれかに従う方法であり、適切な放射は変調されて層状の製造のやり方で3次元本体が生成される。
[150][96]から[149]までのいずれかに従う方法であり、照射は3次元場において照らされる。
[151][150]に従う方法であり、ビームが一致する焦点のみにおいて発色団を刺激する共線レーザービームを使うことで3次元場を作る。
[152][150]から[151]に従う方法であり、3次元場は二つの光源からの相互のコヒーレント光の建設的干渉を通じて作られ媒体における干渉パターンを作る。
[153][150]から[152]までのいずれかに従う方法であり、二つの光源は異なる路程および媒体への入射角を有する単一のものである。
[154][150]から[153]までのいずれかに従う方法であり、干渉パターンの作成を通じて3次元場が作られる。
[155][96]から[154]までのいずれかに従う方法であり、各ウエハーは異なる波長で光を投影する。
[156][96]から[155]までのいずれかに従う方法であり、適切な放射場を作るためにただ一つのウエハーが使用される。
[157][96]から[156]までのいずれかに従う方法であり、干渉パターンは材料の表面下で作られる。
[158][150]から[157]までのいずれかに従う方法であり、3次元場は、材料の中へ異なる角度で2次元光照射野を放ち建設的干渉の起こる材料の硬化を生じさせる二つ以上のウエハーで作られる。
[159][96]から[158]までのいずれかに従う方法であり、フェムト秒レーザーパルスは材料による吸収の非線形性をさらに増加させて詳細の解像度を改善するために使用される。
[160][96]から[159]までのいずれかに従う方法であり、パルスの持続時間は20ps以下であり、パルス持続時間は直流電界復元用スペクトル位相干渉分光法(Spectral phase interferometry for direct electric‐field reconstruction)(SPIDER)に従って計測される。
[161][96]から[160]までのいずれかに従う方法であり、ステップ3において硬化された材料はフリーラジカル重合によって得られる。
[162][96]から[161]までのいずれかに従う方法であり、材料の有機的構成要素の少なくとも一部は非有機的構成要素の拡散と同時に重合する。
[163][96]から[162]までのいずれかに従う方法であり、適切な放射は炭酸ガスレーザーおよび／またはメタノールレーザーから選択されたレーザービームによって供給される。
[164][96]から[163]までのいずれかに従う方法であり、放射は1W以上の出力の炭酸ガスレーザービームによって供給される。
[165][96]から[164]までのいずれかに従う方法であり、放射は材料の表面の56μm以上下方へ送られる。
[166][96]から[165]までのいずれかに従う方法であり、放射は材料内の線吸収を避けるために選択される。
[167][96]から[166]までのいずれかに従う方法であり、25℃の材料を選択された波長および十分な照射へ一秒露出した後に、ビームの焦点および50マイクロメートルの深さにて150℃を超える温度に達する。
[168][96]から[167]までのいずれかに従う方法であり、材料はさらに硬化後処理へさらされる。
[169][96]から[168]までのいずれかに従う方法であり、硬化後処理は160℃を超える温度への10分以上の露出を伴う。
[170][96]から[169]までのいずれかに従う方法であり、硬化後処理は最も高い分解温度を有する有機的な部分の関連する要素の熱分解温度より少なくとも10℃低い温度で、最も低い融解温度を有する非有機的な関連する要素のD50と同等の距離上の模擬の中間拡散の時間よりも長い時間での露出を伴う。
[171]軽量構造のための成形された材料はポリマーおよび連続金属相を備える。
[172][171]に従う軽量構造のための成形された材料は、ポリマーおよび連続金属相を備え、連続金属相は成形された材料の重量に関して重量で少なくとも32%であり、金属相は490℃未満の融解温度を有する低い融点の元素を備え、成形された材料の重量に関して重量で少なくとも2.2%である。
[173][171]から[172]までのいずれかに従う成形された材料であり、低い融点の元素は195℃未満の融解温度を有する。
[174][171]から[173]までのいずれかに従う成形された材料であり、材料は[1]から[64]までの任意の合金を備える。
[175][171]から[174]までのいずれかに従う軽量構造のための成形された材料であり、材料は[65]から[95]までの任意の材料を備える。
[176][171]から[176]までのいずれかに従う成形された材料であり、材料は[1]から[64]までの任意の合金を備える。低い融点の元素は%Li、%Ga、%Bi、%Cs、%Pb、%Sn、%Zn、%In、%Rbおよび／または%Cdから選択される。
[177][171]から[176]までのいずれかに従う成形された材料であり、低い融点の元素は、成形された材料の重量に関して重量で少なくとも4.6%の含有量を有するリチウムである。[178][171]から[177]までのいずれかに従う成形された材料であり、低い融点の元素はガリウムである。
[179][171]から[176]までのいずれかに従う成形された材料であり、金属相は金属相の重量に関して重量で少なくとも38%の%Mgを備える。[177][171]から[176]までのいずれかに従う成形された材料である。[178][171]から[177]までのいずれかに従う成形された材料である。[179][171]から[178]までのいずれかに従う成形された材料であり、金属相は金属相の重量に関して重量で少なくとも3.2%の%Alを備える。
[180][171]から[179]までのいずれかに従う成形された材料であり、金属相は金属相の重量に関して重量で1.56%と4.9%の間の%Alを備える。
[181][171]から[180]までのいずれかに従う成形された材料であり、金属相は金属相の重量に関して重量で少なくとも36%の%Alを備える。
[182][171]から[181]までのいずれかに従う成形された材料であり、金属相は金属相の重量に関して重量で少なくとも32%の%Mg+%Alを備える。
[183][171]から[178]までのいずれかに従う成形された材料であり、金属相は、金属相の重量に関して重量で、個別にまたは全体で%Zr、%Mn、%Be、%La、%Cu、%Y、%Ca、%Zn、%Sc、%Asおよび／または%Pから選択される少なくとも一つの元素を少なくとも0.1%備える。
[184][183]に従う成形された材料であり、選択される元素は%Caである。
[185][183]に従う成形された材料であり、選択される元素は%Yである。
[186][183]に従う成形された材料であり、選択される元素は%Asである。
[187][171]から[186]までのいずれかに従う成形された材料であり、ポリマーは熱可塑性および熱硬化性重合体から選択される。
[188][171]から[187]までのいずれかに従う成形された材料であり、ポリマーは、ポリフェニレンスルホン(PPS)、芳香族ポリイミド(PI)、ポリエーテルスルホン(PES)、ポリエーテルイミド(PEI)、ポリエーテルケトン(PEK)、ポリエーテルケトンケトン(PEKK)、エチレンプロピレンジエンモノマー(EPDM)、ポリスルホン(PSU)、ポリアクリルアミド(PAM)、ポリカーボネート(PC)、ポリエーテルエーテルケトン(PEEK)、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)、ポリイミド(PI)、ポリエチレンナフタレート(PEN)、ABS樹脂(ABS)、ポリメチルメタクリレート(PMMA)、ポリフェニレンスルファイド(PPS)、ポリエチレンテレフタラート(PET)、ポリブチレンテレフタレート(PBT)、ポリアミド(PA66、PA610、PA6、PA12)、ポリプロピレン(PP)、フェノールホルムアルデヒド樹脂(PF)、エポキシ樹脂(EP)、ポリウレタン(PUR)、ポリエステル樹脂(UP)、ポリメチルシロキサン(PDMS)、ポリベンゾイミダゾール(PBI)、ポリベンゾイミダゾール芳香族派生物、ポリヒドロキシ基を有するメタクリル酸、ポリ（ヒドロキシブチル）メタクリル酸、環状ブチレンテレフタレート(CBT)、および／またはアニオン性ポリアミド(APA‐6)のうちから少なくとも一つが選択される。
[189][171]から[188]までのいずれかに従う成形された材料であり、ポリマーは成形された材料内で連続相を形成する。
[190][171]から[189]までのいずれかに従う成形された材料であり、ポリマーおよび金属相は連結されている。
[191][171]から[190]までのいずれかに従う成形された材料であり、ポリマーおよび金属相は機械的結合によって少なくとも部分的に連結されている。
[192][171]から[191]までのいずれかに従う成形された材料であり、3.8g/cm3よりも低い密度を有する。
[193][171]から[192]までのいずれかに従う成形された材料であり、金属相の密度はポリマーの密度の±35%以内である。
[194][193]に従う成形された材料であり、金属相の密度は、金属相のものと同じ組成を有して熱間等方加圧によりそのような金属相の融解温度の0.80倍の温度で200MPaで4時間アルゴン雰囲気で製造された本体の密度をさす。
[195][171]から[194]までのいずれかに従う成形された材料であり、ポリマーおよび金属連続相の間の結合が、260MPaを超える機械的強度によって特徴づけられる成形された材料を通した連続の荷重支持を生じる。
[196][171]から[195]までのいずれかに従う成形された材料であり、成形された材料の高温(300℃)での機械的強度(UTS)は、成形された材料の室温(23℃)での機械的強度の少なくとも39%である。
[197][171]から[196]までのいずれかに従う成形された材料であり、室温での機械的強度(UTS)および成形された材料の62MPa/(g/cm3)以上での密度の間の比率として定義される正規化された機械的強度を有する。
[198][171]から[197]までのいずれかに従う成形された材料であり、ポリマーおよび金属連続相の間の結合が、260MPaを超える室温での機械的強度(UTS)によって特徴づけられる連続の荷重支持を生じる。
[199][171]から[198]までのいずれかに従う成形された材料であり、成形された材料の室温での弾性係数および成形された材料の32GPa/(g/cm3)以上での密度の間の比率として定義される正規化された弾性係数を有する。
[200][171]から[199]までのいずれかに従う成形された材料であり、2.2%を超える室温での破壊時の伸長を有する。
[201][171]から[200]までのいずれかに従う成形された材料であり、16MPa/(g/cm3)を超える正規化された弾性係数および4%を超える破壊時の伸長を有する。
[202][171]から[201]までのいずれかに従う成形された材料であり、成形された材料の機械的強度(UTS)を、成形された材料と同じ組成を有すが金属相の全体の組成を有し10から15ミクロンの粒子サイズで材料内で分布される粒子状の合金によって金属相は置き換えられてそのような粒子は互いに接合されていない参照本体の機械的強度(UTS)と比較したときに、機械的強度(UTS)の増加は少なくとも6%である。
[203][202]に従う成形された材料であり、機械的強度は室温での機械的強度である。
[204][202]に従う成形された材料であり、機械的強度は高温(300℃)での機械的強度である。
[205][202]に従う成形された材料であり、機械的強度は室温での機械的強度である。
[206][171]から[205]までのいずれかに従う成形された材料であり、成形された材料の電気伝導性を、成形された材料と同じ組成だが金属相は10から15ミクロンの粒子サイズを有する粒子状の合金によって置き換えられてポリマー内で分散された金属相の全体の組成を有しそのような粒子は互いに接合されていない参照本体の電気伝導性と、比較したときに電気伝導性の増加は6%を超える。
[207][206]に従う成形された材料であり、電気伝導性は室温での電気伝導性である。
[208][171]から[207]までのいずれかに従う成形された材料であり、材料が、有機的な部分内の関連する要素のガラス転移点より低い融解温度を有する金属部分において少なくとも関連する要素を備え、成形された材料において金属相は成形された材料内の高分子相のガラス転移点より260℃以上である融解温度を有する。
[209][171]から[208]までのいずれかに従う成形された材料であり、成形された材料の非有機的な部分の融解温度と比較して材料の非有機的な部分の融解温度が増加する。
[210][209]に従う成形された材料であり、成形された材料の非有機的な部分の融解温度は材料の非有機的な部分の融解温度よりも1.2倍以上高い。
[211][171]から[210]までのいずれかに従う成形された材料であり、成形された材料の高分子相において、米国材料試験協会D648‐07に従って1.82MPaの荷重で高分子相の劣化温度にて検査を実行する場合、成形された材料の高分子相においてこの温度でたわみは存在しない。
[212][171]から[211]までのいずれかに従う成形された材料であり、以下の検査が実行された場合、成形された材料の製造と同じ製造条件を用いて製造された3mmの幅の二つの見本において、一つの見本は成形された材料と同じ組成を有しもう一つの見本は成形された材料の高分子の組成を有する場合、高分子の見本の熱たわみ温度では成形された材料の見本によって支持された荷重は、高分子の見本によって支持された1.82MPaの荷重と比較して55%以上である。検査は以下に従って実行され、第一に高分子の見本の熱たわみ温度を米国材料試験協会D648‐07に従って1.82MPaの荷重で特定する。次に、成形された材料の見本の機械的屈曲をISO‐178‐2001に従って高分子の見本で前に特定した熱たわみ温度で検査し、機械的屈曲の検査において熱たわみ温度検査に用いられる三点曲げと同じ設定が使用され、0.25mmを生じる荷重レベルが記録される。
[213][171]から[212]までのいずれかに従う成形された材料であり、成形された材料の耐クリープ性の増加は、成形された材料の製造に使用される高分子要素の耐クリープ性と比較して少なくとも40%である。
[214][171]から[213]までのいずれかに従う成形された材料であり、成形された材料の外部は高分子だけによるものである。
[215][171]から[214]までのいずれかに従う成形された材料であり、成形された材料は連続の金属核および高分子保護膜を備える。
[216][215]に従う成形された材料であり、環境劣化による成形された材料の重量損失は減少する。
[217][216]に従う成形された材料であり、環境劣化による成形された材料の重量損失は少なくとも20%減少する。
[218][171]から[217]までのいずれかに従う材料であり、成形された材料はサンドイッチタイプの要素およびハイブリッド材料の製造に使用される。
[219][64]に従う材料であり、材料の非有機的な部分は、合金の重量に関して重量で32%を超える%Liを有し粉末状で800マイクロメートル以下のD50を有する[1]から[64]に従う合金を備える。
[220][64]に従う方法であり、材料はPCT/EP2016/076895において開示された任意の合金を備える。
[221][64]から[95]までのいずれかに従う材料であり、材料の非有機的な部分は、本文書で前に開示された任意のマグネシウム系合金および／または低い融点のマグネシウム‐リチウム合金の重量に関して重量で32%を超える%Liを有し、%Mgは不在ではなく、120マイクロメートル以下のD50を有する本文書で前に開示された低い融点の任意のマグネシウム‐リチウム合金などの、本文書で開示された合金を備える。
[222][64]から[95]までのいずれかに従う材料であり、材料の非有機的な部分は、合金の重量に関して重量で少なくとも32%の%Liを有する合金を備える800マイクロメートル以下のD50を有する粉末混合を備え、粉末混合は粉末混合の重量に関して重量で18%未満の%Liおよび粉末混合の重量に関して重量で12%を超える%Mgを有する。
[223][64]から[95]までのいずれかに従う材料であり、材料の非有機的な部分は、合金の重量に関して重量で少なくとも32%の%Liを有する合金を備える800マイクロメートル以下のD50を有する粉末混合を備え、粉末混合は粉末混合の重量に関して重量で18%未満の%Liおよび粉末混合の重量に関して重量で12%を超える%Mgを有し、粉末混合の中で別の粉末タイプのD50より少なくとも3倍大きいD50を有する一つの粉末タイプが粉末混合内に存在する。
[224][64]から[95]までのいずれかに従う材料であり、有機的な部分は、少なくとも185℃の0.46MPa[66psi]の荷重で米国材料試験協会D648‐07に従って計測されるたわみ温度を有する関連する要素を有し、非有機的な部分は、そのような金属相の重量に関して重量で少なくとも16%の%Liを有する金属相および同様に、そのような金属相の重量に関して重量で少なくとも12%の%Mgを有する金属相を備える。
[225][64]から[95]までのいずれかに従う材料であり、材料の非有機的な部分はそのような金属相の重量に関して重量で少なくとも32%の%Liを有する金属相を備え、全ての存在する金属相（金属間相も含む）が一緒に追加される場合、%Liは金属相の総重量に関して重量で18%未満であり、%Mgは金属相の総重量に関して重量で12%を超え、および%Caは金属相の総重量に関して重量で1.2%を超える。
[226][64]から[95]までのいずれかに従う材料であり、有機的な部分は、少なくとも185℃の0.46MPa[66psi]の荷重で米国材料試験協会D648‐07に従って計測されるたわみ温度を有する関連する要素を有し、非有機的な部分は800マイクロメートル以下のD50を有する粉末混合を備える。
[227][64]から[95]までのいずれかに従う材料であり、有機的な部分は、少なくとも230℃の0.46MPa[66psi]の荷重で米国材料試験協会D648‐07に従って計測されるたわみ温度を有する関連する要素を有し、非有機的な部分は120マイクロメートル以下のD50を有する粉末混合を備える。
[228][64]から[95]までのいずれかに従う材料であり、少なくとも一つの金属間相を備え、材料はさらに繊維強化を備える。
[229][64]から[95]までのいずれかに従う材料であり、材料の有機的な部分は少なくとも185℃の0.46MPa[0.66psi]の荷重で米国材料試験協会D648‐07に従って計測されるたわみ温度を有する関連する要素を備え、それは0.12THz以上の周波数で一度の放射量が少なくとも0.26J/cm2の放射にさらされたときに12%以上の換算係数で重合させることができる。
[230][64]から[95]までのいずれかに従う材料であり、有機的な部分は、少なくとも185℃の0.46MPa[66psi]の荷重で米国材料試験協会D648‐07に従って計測されるたわみ温度を有する関連する要素を有し、非有機的な部分は1900マイクロメートル以下のD50を有する粉末混合を備え、材料はそのような材料が成形される間に機械的作用によって伸ばされるカーボン・ナノチューブをさらに備える。
[231][64]から[95]までのいずれかに従う材料であり、材料の有機的な部分は、少なくとも185℃の0.46MPa[66psi]の荷重で米国材料試験協会D648‐07に従って計測されるたわみ温度を有する関連する要素を有し、非有機的な部分は1900マイクロメートル以下のD50を有する粉末混合を備え、材料はさらに繊維強化を備える。
[232][64]から[95]までのいずれかに従う材料であり、非有機的な部分は体積で52%以上であり、非有機的な部分は1900マイクロメートル以下のD50を有する粉末混合を備え、非有機的な部分は%Gaを備え、材料はさらに繊維強化を備える。
[233][64]から[95]までのいずれかに従う材料であり、有機的な部分は、少なくとも185℃の0.46MPa[66psi]の荷重で米国材料試験協会D648‐07に従って計測されるたわみ温度を有する関連する要素を有し、非有機的な部分は1900マイクロメートル以下のD50を有する粉末混合を備え、材料はさらに繊維強化を備え、非有機的な部分の重量に関して非有機的な部分は重量で0.6%以上の%Gaを備える。
[234][64]から[95]までのいずれかに従う材料であり、有機的な部分は、少なくとも230℃の0.46MPa[66psi]の荷重で米国材料試験協会D648‐07に従って計測されるたわみ温度を有する関連する要素を有し、非有機的な部分は1900マイクロメートル以下のD50を有する粉末混合を備え、材料は成形された材料の製造プロセス中に伸ばされるカーボン・ナノチューブを備える繊維強化をさらに備える。
[235][64]から[95]までのいずれかに従う材料であり、材料の有機的な部分は、少なくとも185℃の0.46MPa[66psi]の荷重で米国材料試験協会D648‐07に従って計測されるたわみ温度を有する関連する要素を有し、材料の非有機的な部分は580℃以下の融解温度を有する金属相を備える。
[236][224]、[226]、[227]、[229]、[230]および[232]から[235]までのいずれかに従う材料であり、材料の有機的な部分の関連する要素の熱たわみ温度は、ガラス転移点、または劣化温度、または有機的な相のそのような関連する要素の融解温度のいずれかによって置き換えられることができる。
[237][219]から[236]までの任意の材料を[96]から[170]までの任意の方法で使用する。
[238][171]から[218]に従う成形された材料であり、成形された材料のMPa/(g/cm3)での正規化された機械的強度(UTS)および成形された材料のGPa/(g/cm3)[MPa*GPa/(g/cm3)2において]での正規化された弾性係数の乗算。
[239][171]から[218]および[238]に従う成形された材料であり、成形された材料の室温での1.6%を超える破壊時の伸長に対し、成形された材料のMPa/(g/cm3)での正規化された機械的強度(UTS)および成形された材料のGPa/(g/cm3)での正規化された弾性係数の乗算は2600を超える[MPa*GPa/(g/cm3)2において]。
[240][171]から[218]および[238]から[239]に従う成形された材料であり、成形された材料の室温での2.2%を超える破壊時の伸長に対し、成形された材料のMPa/(g/cm3)での正規化された機械的強度(UTS)および成形された材料のGPa/(g/cm3)での正規化された弾性係数の乗算は2600を超える[MPa*GPa/(g/cm3)2において]。
[241][171]から[218]および[238]から[240]に従う成形された材料であり、成形された材料の高温(300℃)での機械的強度(UTS)は、成形された材料の室温での機械的強度(UTS)に関して少なくとも84%である。
[242][171]から[218]および[238]から[241]に従う成形された材料であり、成形された材料の室温での機械的強度(UTS)は、成形された材料内の金属相の室温での機械的強度(UTS)より5%高い。
[243][171]から[218]および[238]から[242]のいずれかに従う成形された材料であり、[96]から[170]までの任意の方法によって得られ、金属相は体積で少なくとも8.2%のベータ相を含む。[243][65]から[95]および[219]から[236]のいずれかに従う材料であり、材料の非有機的な部分の全ての金属粒子を考慮した場合、全ての金属粒子から、そのような粒子の少なくとも体積で42%はベータ相を含む。
[244][65]から[95]および[219]から[236]および[243]のいずれかに従う材料であり、材料の非有機的な部分は、そのような粉末の体積に関して、体積で少なくとも22%のベータ相を有するリチウムを備える金属粉末を備える。
[245][65]から[95]および[219]から[236]および[244]のいずれかに従う材料であり、材料の非有機的な部分はベータ相である。
[246][65]から[95]および[219]から[236]および[245]のいずれかに従う材料であり、材料はソソロイド(sosoloid)ではない。
[247][65]から[95]および[219]から[236]および[246]のいずれかに従う材料であり、材料は粒子を備える。
冷間等方圧加圧(CIP)ステップを伴う積層造形型を有する内部特徴を有する要素の構造はWO2017/109233から知られている。本文書は、いくつかの複雑な内部特徴形状の内部亀裂によりおよび表面近くの複雑な内部特徴を有する大型の要素のために必要となる修復および反復を減らすことでコストその他をさらに減らす方法を示す。
粉末を含む型への真空の使用は、薄壁の弾力的な型が石こうの外側空洞および内側のコアによってできた空洞を充填することで製造されるEP0393335A2において見ることができる。薄壁の型への真空の適用は、ゴムの薄壁の型をその収縮から生じる石こうの空洞から離すことを助け、それにより抜き出しが容易となる。また、このことが型を充填するセラミック粉末で行われることを考慮されるべきである。
剛性は、航空機のフレームおよび自動車のホワイトボディなどの多くの動く構造部品およびエッフェル塔の支持構造などのいくつかの固定の構造にとって重要な変数である。型およびダイスもしばしば例外ではない。剛性が観察されるべき複合材料の硬化のための型がUS2008/237909に記載されている。性能仕様リストにある類似性よりもむしろ多い差異を有する車のBピラーおよびエッフェル塔の支持構造の場合と同様に、異なる応用のための二つの型またはダイスはその要件において類似性よりもむしろ多い差異を有する傾向にある。
冷間等方圧加圧(CIP)における粉末の脱気はEP0553868にて知られており、そこでは光ファイバープリフォームの製造方法が記載され、石英系粉末は石英系材料上に多孔質の層を得るために部分的に圧密される。形は完璧な円柱状であり、金属円筒による圧力の伝達によって得られる。
一つの態様において発明者は、いくつかの要素は以下のステップを備える方法で使用され製造されうることを発見した。
型を製造するために積層造形プロセスを使用する。
少なくとも一つの金属相を備える微粒子材料で、型の少なくとも部分を充填する。
冷間等方圧加圧(CIP)ステップを使用する。
型を除去する。
および焼結、熱間等方加圧(HIP)、または任意の他の十分に高い温度を伴うものでありうる緻密化ステップ。
および任意で
要素の金属部分の熱処理（部分的にまたは完全に緻密化ステップと組み合わせられてもよい）。
要素の最終機械加工。
任意で、積層造形(AM)を使用する製造された型は他の部分へ取り付られてもよい。いくつかの実施形態において、微粒子材料で充填された型は一つ以上の部分を備える。
一実施形態において、積層造形を使用して製造された型は型の一部である（部分型）。いくつかの実施形態において、型の部分は、微粒子材料で充填される型を製造するための他の部分との一揃いであり、このことは型を製造するときに少なくとも型の部分は積層造形(AM)を用いて製造される。従って、いくつかの実施形態においてステップ1は以下のように解釈され得、つまり、型の製造であり、少なくとも型の部分は積層造形(AM)を使用して製造される。一実施形態において積層造形技術はモデルまたはモデルの部分を製造するために使用される。このモデルまたはモデルの部分は微粒子材料で充填される型の製造に使用されてもよい。
一実施形態において、型は得られる要素の外部特徴のネガティブを有する一体成形型(monolithic mold)である。一実施形態において、型は得られる要素の内部特徴のネガティブを有する一体成形型(monolithic mold)である。一実施形態において、型は得られる要素の内部および外部特徴のネガティブを有する一体成形型(monolithic mold)である。一実施形態において、得られた要素はコア、空洞、冷却路、加熱路、または任意の他の内部回路または形状などの内部特徴を含む複雑な形状を備える。型について前述したことは、いくつかの実施形態において型の部分、モデル、もしくはモデルの部分または容器へ応用可能である。
後に本文書おいて開示される任意の積層造形(AM)プロセスに対する任意の実施形態は、型もしくは型の部分、モデルもしくはモデルの部分または容器を製造するためにこの方法内で使用されてよく、それらが非互換性でない限り、制約なしでこの方法の任意の実施形態と組み合わされてよい。
この成形プロセスは発明者の知る限りでは新しいものである。
一実施形態において、少なくとも一つの金属相を備える微粒子材料は主に金属性であり、一実施形態において金属相は金属であり、一実施形態において合金であり、一実施形態において鋼鉄であり、一実施形態において工具鋼である。異なる実施形態において、微粒子材料はさらに少なくとも一つの金属間化合物、セラミック、硬い粒子、強化粒子、およびさらに炭化物を備える。一実施形態において微粒子材料は粉末状である。型または容器を充填するために微粒子状でこの方法内で使用されうるいくつかの有益な材料が存在し、発明者は方法が工具鋼（本文書においてマルエイジング鋼もまた工具鋼と見なされる）および高速度鋼と機能することを発見した。異なる実施形態において、発明者は微粒子状の材料が重量で%Cr<2.9%および重量で%Moeq>0.8%の含有量を特徴とする鋼鉄、重量で%Cr<1.9%および重量で%Moeq>1.6%を特徴とする鋼鉄、重量で%Cr<1.9%および重量で%Moeq>2.6%を特徴とする鋼鉄、重量で%Cr<0.9%および重量で%Moeq>2.1%を特徴とする鋼鉄、およびさらに重量で%Cr<0.3%および重量で%Moeq>3.1%を特徴とする鋼鉄を備え、%Moeq=%Mo+1/2%Wである場合、方法は特に良好に機能することを発見した。発明者はまた、方法が、大部分の硬質金属（Ni、Coのどちらかまたはそれぞれの合金における炭化タングステン）および体積の大きい耐摩耗性粒子を有する大部分の金属マトリックス複合材料（炭化物、窒化物、ホウ化物、酸化物またはその混合）と機能することを発見した。本段落で述べたことは、明らかに、本文書の最後までの以下の段落における全ての他の態様および実施形態にもまた適用される。同様に、本文書において言及することにより組み込まれているPCT/EP2016/076895およびPCT/EP2017/050039に記載されている材料は、この態様のために特に示されている。実際に、PCT/EP2016/076895およびPCT/EP2017/050039に記載されている材料は、本文書で開示された全ての態様のために示されている。温間等方圧加圧(WIP)またはさらに熱間等方加圧(HIP)の範囲内でのステップをもたらす本文書に記載された任意の方法に対するPCT/EP2016/076895において記載された材料の使用は極めて特別に示され、というのも液体トラフ加圧の加熱はこれらの材料のいくつかに対して十分となることもあり、実際、温間等方圧加圧(WIP)／冷間等方圧加圧(CIP)である必要すらないが、本文書の任意の箇所に記載された値を有する圧力および温度をもたらす任意のプロセスである。また、この態様に対してステンレス鋼が特に示される。析出硬化ステンレス鋼は特に良好に示されるが、積層造形(AM)に関連する製造プロセスの大部分と反対にマルテンサイト・ステンレス鋼でもある。実際、積層造形(AM)プロセスの大部分は、高い%Cを含む材料を有する大型の部品の製造に関してかなり制限される。この場合、大型の工具などの大型の要素は、高い%Cを備える工具鋼を有する本文書で開示された方法を使用して製造されてもよい。異なる実施形態において、重量で0.22%を超える%C、0.28を超える%C、0.32を超える%C、0.38を超える%C、0.42を超える%C、0.82を超える%C、1.02を超える%C、およびさらに2.02を超える%Cである。その一方で発明者は、応用によってはいくつかの材料は、確保するために微粒子材料および製造された要素の機械的特性の最適バランスを選択する場合に避けられるべきであることを発見した。いくつかの実施形態においてステンレス鋼、別の実施形態において鉄、およびさらにいくつかの他の実施形態において炭化タングステンは避けられる。
発明者は、使用される工具鋼が室温(23℃)で8.2mm2/sを超える、9.2mm2/sを超える、10.2mm2/sを超える、11.2mm2/sを超える、12.2mm2/sを超える、13.2mm2/sを超える、およびさらに14.2mm2/sを超える熱拡散率を有する場合、異なる実施形態において方法は機能することを発見した。検査条件は本文書の最後の部分で開示する。
本文書では、粉末について述べる場合、D3は粒子サイズの累積分布でのより小さい粒子からなるサンプルの体積の3%の粒子サイズをさし、D5は粒子サイズの累積分布でのより小さい粒子からなるサンプルの体積の5%の粒子サイズをさし、D10は粒子サイズの累積分布でのより小さい粒子からなるサンプルの体積の10%の粒子サイズをさし、D50は粒子サイズの累積分布でのより小さい粒子からなるサンプルの体積の50%の粒子サイズをさし、D85は粒子サイズの累積分布でのより小さい粒子からなるサンプルの体積の85%の粒子サイズをさし、D90は粒子サイズの累積分布でのより小さい粒子からなるサンプルの体積の90%の粒子サイズをさし、D95は粒子サイズの累積分布でのより小さい粒子からなるサンプルの体積の95%の粒子サイズをさし、D97は粒子サイズの累積分布でのより小さい粒子からなるサンプルの体積の97%の粒子サイズをさし、D98は粒子サイズの累積分布でのより小さい粒子からなるサンプルの体積の98%の粒子サイズをさす。値D3、D5、D10、D50、D95、D97、およびD98はISO13320‐2009に従いレーザー回折によって得られる。代替実施形態において上で開示されたパーセントは質量によるものであり、D3m、D5m、D10m、D50m、D85m、D95m、D97m、およびD98mと記される。一実施形態において微粒子材料は金属粉末を備える。金属粉末の粒子サイズは、他の表明がない場合D50をさす。異なる実施形態に対して、微粉が使用されてよく、異なる実施形態において78マイクロメートル以下、48マイクロメートル以下、28マイクロメートル以下、18マイクロメートル以下、およびさらに8マイクロメートル以下のD50を有する。いくつかの他の応用に対して、やや粗い粉末が許容可能であり、異なる実施形態において1900マイクロメートル以下、800マイクロメートル以下、780マイクロメートル以下、380マイクロメートル以下、210マイクロメートル以下、200マイクロメートル以下、190マイクロメートル以下、180マイクロメートル以下、120マイクロメートル以下、90マイクロメートル以下、およびさらに45マイクロメートル以下のD50を有する。いくつかの応用において微粉はさらに不利であり、異なる実施形態において2マイクロメートル以上、6マイクロメートル以上、8マイクロメートル以上、12マイクロメートル以上、22マイクロメートル以上、42マイクロメートル以上、72マイクロメートル以上、122マイクロメートル以上、222マイクロメートル以上、312マイクロメートル以上のD50を有する粉末が望まれる。異なる実施形態において、本段落で述べたことが適用されるが、D50はD90、D98、D95、D97、D10、D5およびさらにD3に取って代わられるべきである。驚くべきことに、いくつかのダイスおよび大型の要素に対して、大きな粒子サイズの使用が耐摩耗性および破壊靱性などのいくつかの関連する特性を増加させることが発見されている。さらに一層驚くべきことに、いくつかの場合では小さい粒子と大きい粒子の混合を有することは有益であり、共に用いられる粒子全ての全体のD98が十分に大きいことを確認することで十分である。異なる実施形態において、十分に大きいとは210マイクロメートル以上、310マイクロメートル以上、410マイクロメートル以上、510マイクロメートル以上、610マイクロメートル以上、810マイクロメートル以上、1010マイクロメートル以上をさす。異なる実施形態において、D98に対して述べられたことはD95へ、D90へ、D85へ、およびさらにD50へ適用されるべきである。一つ以上の粉末を混合して粉末混合を作るとき、いくつかの実施形態において粒子サイズは粉末混合の粒子サイズをさす（粉末混合は、米国材料試験協会B243に従い、異なる化学成分、粒子サイズ分布、粒子の成形またはこれらの特性の組み合わせの二つ以上の粉末の混合によって作られた粉末をさす）。一実施形態において、D3、D5、D10、D50、D90、D95、D97、およびD98への任意の上記の参照は粉末混合のサイズへ適用することができる。代替実施形態において上で開示されたD3、D5、D10、D50、D90、D95およびD97の値はそれぞれD3m、D5m、D10m、D50m、D90、D95m、およびD97mによって置き換えられることができる。
一実施形態においては、二つ以上のモードを有する混合が好ましく、一実施形態においては三つ以上のモードを有する混合が好ましく、一実施形態においては四つ以上のモードを有する混合が好ましい。本文書において他の指示がない限り、モードは最大頻度で起こるサイズ値をさす。粉末混合においてモードは、各々の独自のモードを有する粉末の混合によって作られる均一のテストサンプルの中で最大頻度で起こるサイズ値と定義される。二つのモードの混合の場合、最も粗い分率は体積分率（非有機的な部分のみを考慮し、明らかに、粉末混合で型が充填されるときに有機的な部分は存在しない場合があるため体積分率は材料の全体をさす）を有し、異なる実施形態において体積で60%と85%の間、65%と78%の間、70%と75%の間、およびさらに71.5%と73%の間である。一実施形態において、最も粗い分率は最大限のD90を有する粉末分率をさし、一実施形態においては最も高いD90/D50比率を有する粉末分率をさす。三つのモードの混合の場合、最も粗い分率は体積分率（非有機的な部分のみを考慮する）を有し、異なる実施形態において体積で50%と80%の間、55%と72%の間、60%と68%の間、およびさらに63.5%と66%の間である。一実施形態において、最も粗い分率は最大限のD90を有する粉末分率をさし、一代替実施形態においては最も高いD90/D50比率を有する粉末をさし、最も微細な分率は異なる実施形態において2%と25%の間、5%と20%の間、7%と15%の間、およびさらに10%と12%の間の体積分率（非有機的な部分のみを考慮して）を有する。一実施形態において、最も微細な分率は最小限のD50を有する粉末分率をさし、一代替実施形態においては最も低いD50/D10比率を有する粉末分率をさす。四つのモードの混合の場合、最も粗い分率は異なる実施形態において体積で45%と75%の間、50%と70%の間、60%と68%の間、およびさらに58.5%と63%の間の体積分率（非有機的な部分のみを考慮して）を有する。一実施形態において、最も粗い分率は最大限のD90を有する粉末分率をさし、一実施形態においては最も高いD90/D50比率を有する粉末分率をさし、二番目に微細な分率は異なる実施形態において2%と25%の間、5%と20%の間、6%と14%の間、およびさらに9%と11%の間の体積分率（非有機的な部分のみを考慮する）を有する。一実施形態において二番目に微細な分率は二番目に小さいD50を有する粉末分率をさし、一代替実施形態においては二番目に低いD50/D10比率を有する粉末分率をさし、最も微細な分率は異なる実施形態において体積で12%と0.5%の間、9%と3%の間、7%と5%の間、およびさらに6.5%と5.5%の間の体積分率（非有機的な部分のみを考慮して）を有する。一実施形態において、最も微細な分率は最小限のD50を有する粉末分率をさし、一代替実施形態においては最も低いD50/D10比率を有する粉末をさす。異なる実施形態において、発明者は、分率のD10および直近のより小さい分率のD90の間、分率のD5および直近のより小さい分率のD95の間、分率のD3および直近のより小さい分率のD97の間にてある程度の関係は配慮されるべきであることを発見した。異なる実施形態において、関係は7.1倍以上、8.1倍以上、9.1倍以上、およびさらに10.6倍以上でなければならない。各々の分率の分布の狭さに関して言えば、発明者はパラメータND=(D90‐D10)/D50の制御を使用するのが良い制御方法であることを発見した。異なる実施形態においてNDは0.8より小さく、0.58より小さく、0.48より小さく、0.18より小さく、0.08より小さく、およびさらに0.038より小さくあるべきである。一実施形態において、NDの定義内でD90はD97によって置き換えられ、D10はD3によって置き換えられる。非常に驚くべき観察結果は、最も小さいサイズを有する分率が狭い通常の分布ではなく通常の分布のカットテール(cut tail)であるために目的のD50を中心とせず、望ましいD50よりもちょうど小さい場合に、達成可能な相対密度が高くなるということである（例として、分率1:600+/‐25マイクロメートルおよび分率2:<45マイクロメートルの混合は、分率1:600+/‐25マイクロメートルおよび分率2:45+/‐5マイクロメートルの混合よりも高い相対密度に到達することができる）。従って、このような場合において、NDの制御が最も微細な分率以外の全ての分率に対して実行され、D97の基準が適用されるがNDの基準は適用されず、むしろNDS=(D97‐D50)/(D50‐D3)が適用される。異なる実施形態において、NDSは0.9より小さく、0.8より小さく、0.68より小さく、0.49より小さくあるべきである。ここで説明されたことは、高い相対密度が有利となる本文書における微粒子状の粉末または材料の全ての混合へ拡大される。驚くべきことに、いくつかの材料に対して、最も微細な分率が非常に微細な粒子を有する場合、充填物の密度は急に減少する。従って、いくつかの応用に対して、最も微細な分率は最も微細な粒子サイズを制限するべきである。異なる実施形態において、最も微細な分率のD5は0.6マイクロメートルを超える、1.2マイクロメートルを超える、3.2マイクロメートルを超える、5.3マイクロメートルを超える、8.1マイクロメートルを超える、11マイクロメートルを超える、16マイクロメートルを超える、21マイクロメートルを超えるべきである。異なる実施形態において、上の文のD5はD10およびさらにD3に取って代わられるべきである。一つ以上の粉末を混合して粉末混合を作るとき、いくつかの実施形態において粉末混合の粒子サイズに対して参照が作られる。一実施形態において、ND、NDS、D3、D5、D10、D50、D95、またはD97への任意の上記の参照は粉末混合のサイズへさらに適用することができる。一実施形態において、最も微細な分率は最小限のD50を有する粉末分率をさす。一代替実施形態において、最も微細な分率は最も低いD50/D10比率を有する粉末分率をさす。代替実施形態において上で開示されたD3、D5、D10、D50、D95およびD97の値はそれぞれD3m、D5m、D10m、D50m、D95m、およびD97mによって置き換えられることができる。
一実施形態において微粒子材料は異なる粒子サイズを有する金属粉末の混合を備える。一実施形態において、発明者は、金属粉末の混合を使用する場合、微細な分率において異なる組成を有することの有益な効果を驚くべきことに発見した。一実施形態において微細な分率は純元素を備える。異なる実施形態において純元素は鉄、チタン、およびさらにマグネシウム、その他である。異なる実施形態において異なる純元素の組み合わせが使用されてよい。異なる実施形態において、微細な分率（最小限のD50を有する粉末分率）は、低合金Fe基合金、低合金Ti基合金、およびさらに低合金Mg基合金その他を備える。いくつかの応用において微細な分率（最小限のD50を有する粉末分率）は、異なる実施形態において粗い分率（最も高いD50を有する粉末分率）の機械的強度(UTS)よりも少なくとも11%低い、少なくとも16%低い、少なくとも21%低い、41%低い、およびさらに少なくとも82%低い機械的強度(UTS)を有し、各粉末分率の機械的強度(UTS)は、粉末の分率の融解温度の0.80倍である温度で200MPaの圧力で4時間アルゴン(Ar)雰囲気内で熱間等方加圧(HIP)によって本体を得るために粉末分率が使用される方法によって計測され、そのような本体の機械的強度(UTS)は米国材料試験協会E8/E8M‐16aに従い室温(23℃)で計測される。一代替実施形態において、粉末の各分率の機械的強度(UTS)は、粉末のそのような分率が本体を得るために完全密度まで焼結される方法によって計測され、そのような本体の機械的強度(UTS)は米国材料試験協会E8/E8M‐16aに従い室温(23℃)で計測される。一代替実施形態において粉末の各分率の機械的強度(UTS)は、米国材料試験協会E21‐09に従い高温(300℃)で本体中で計測される。一代替実施形態において、微細な分率は最も低いD50/D10比率を有する粉末分率をさす。一代替実施形態において、粗い分率は最も高いD50/D10比率を有する粉末分率をさす。代替実施形態において上で開示されたD50およびD10の値はそれぞれD50mおよびD10mによって置き換えられることができる。
一実施形態において、発明者は、分率のD10および直近のより小さい分率のD90の間、一実施形態において分率のD5および直近のより小さい分率のD95の間、一実施形態において分率のD3および直近のより小さい分率のD97の間にてある程度の関係は配慮されるべきであることを発見した。異なる実施形態において、ある程度の関係は7.1倍以上、8.1倍以上、9.1倍以上、およびさらに10.6倍以上である。各々の分率の分布の狭さに関して言えば、発明者はパラメータND=(D90‐D10)/D50の制御を使用するのが良い制御方法であることを発見した。異なる実施形態においてNDは0.8より小さく、0.58より小さく、0.48より小さく、0.18より小さく、0.08より小さく、0.038より小さくあるべきである。一実施形態において、NDの定義内でD90はD97によって置き換えられ、D10はD3によって置き換えられる。非常に驚くべき観察結果は、最も小さいサイズを有する分率が狭い通常の分布ではなく通常の分布のカットテール(cut tail)であるために目的のD50を中心とせず、望ましいD50よりもちょうど小さい場合に、達成可能な相対密度が高くなるということである（例として、分率1:600+/‐25マイクロメートルおよび分率2:<45マイクロメートルの混合は、分率1:600+/‐25マイクロメートルおよび分率2:45+/‐5マイクロメートルの混合よりも高い相対密度に到達することができる）。従って、このような場合において、NDの制御が最も微細な分率以外の全ての分率に対して実行され、D97の基準が適用されるがNDの基準は適用されず、むしろNDS=(D97‐D50)/(D50‐D3)が適用される。異なる実施形態において、NDSは0.9より小さく、0.8より小さく、0.68より小さく、0.49より小さくあるべきである。ここで説明されたことは、高い相対密度が有利となる本文書における微粒子状の粉末または材料の全ての混合へ拡大される。驚くべきことに、いくつかの材料に対して、最も微細な分率が非常に微細な粒子を有する場合、充填物の密度は急に減少する。従っていくつかの応用に対して、最も微細な分率は最も微細な粒子サイズを制限するべきである。異なる実施形態において、最も微細な分率のD5は0.6マイクロメートルを超える、1.2マイクロメートルを超える、3.2マイクロメートルを超える、5.3マイクロメートルを超える、8.1マイクロメートルを超える、11マイクロメートルを超える、16マイクロメートルを超える、およびさらに21マイクロメートルを超えるべきである。一実施形態において、上の文のD5はD10に取って代わられるべきであり、一実施形態においてはD3に取って代わられるべきである。一つ以上の粉末を混合して粉末混合を作るとき、いくつかの実施形態において粉末混合の粒子サイズに対して参照が作られる。一実施形態において、ND、NDS、D3、D5、D50、D95、またはD97への任意の上記の参照は粉末混合のサイズへさらに適用することができる。代替実施形態において上で開示されたD3、D5、D10、D50、D95およびD97の値はそれぞれD3m、D5m、D10m、D50m、D95m、およびD97mによって置き換えられることができる。
いくつかの応用において、粉末はきわめて球状で、粒子サイズ分布はきわめて狭くあるべきである。粉末の真球度は、粒子として同じ体積を有する球体の表面積と粒子の表面積の間の比率として定義される無次元パラメータである。真球度は動画像解析により特定されてもよい。異なる実施形態において、粉末の真球度は0.53より大きい、0.76より大きい、0.86より大きい、およびさらに0.92より大きいことが好ましい。金属微粒子の高い圧縮が望まれる場合、高い真球度の金属粉末がしばしば望ましい。異なる実施形態において、0.92より大きい、0.94より大きい、0.98より大きい、およびさらに1である。一実施形態において、金属粉末は球状である。一実施形態において、粒子サイズ(D3、D5、D10、D50、D85、D90、D95、D97、D98、NDまたはNDSの値)のいずれかを有する球状の粉末が上で開示されている。
真球度について言及すると、いくつかの応用に対して、最も球状の粒子の平均真球度に関して粉末の大多数だけに対して評価されることができる。異なる実施形態において、平均を計算するために、粉末の体積の60%以上、78%以上、83%以上、およびさらに96%以上が考慮されるべきである。いくつかの応用に対して、易焼結性を妨げることやその他により過度の真球度は不利であり、異なる実施形態において0.94未満、0.88%未満、0.68%未満およびさらに0.48未満。一実施形態において、金属粉末は不揃いである。一実施形態において、粉末は上で開示された粒子サイズ(D3、D5、D10、D50、D85、D90、D95、D97、D98、NDまたはNDSの値)のいずれかを有する不揃いな粉末である。一実施形態において、一つ以上の粉末を混合して粉末混合を作るとき、粉末混合の粒子サイズに対して参照が作られる。
いくつかの実施形態において、粒子サイズと同じくらい重要でも、制御されるべきは粉末の冷却速度であるべきだということが発見されている。異なる実施形態において、製造中の粉末の冷却速度は11K/s以上、110K/s以上、1100K/s以上、11000K/s以上、110000K/s以上、およびさらに1100000K/s以上に設定されるべきである。
いくつかの実施形態において、特に要素の製造に使用される微粒子状の材料の特質により、および特にこの材料が粉末状で積層造形(AM)された型または任意の他の種類の型、または容器へ充填される場合、この材料が露出される雰囲気の特質は大いに関連性があることがある。いくつかの実施形態において、圧密されるまで材料が酸素へ全く露出されないことが重要である。いくつかの実施形態において、冷間等方圧加圧(CIP)ステップが完結するまで材料が酸素へ全く露出されないことが重要である。いくつかの実施形態において、積層造形(AM)型、容器、または非常に柔らかい型の中で密封したら材料が酸素へ露出されないことが重要である。一実施形態において、積層造形(AM)型、容器、または非常に柔らかい型の中で密封したら材料が窒素雰囲気下にあることが重要である。異なる実施形態において、バリゴン(varigon)雰囲気、アルゴン雰囲気、水素を有する窒素雰囲気、およびさらに材料雰囲気に対する還元性。一実施形態において、積層造形(AM)型または容器の中で密封したら、一般的なやり方または特に材料のタイプのために、材料が本文書に記載された雰囲気の一つの下にあることが重要である。いくつかの実施形態において、熱間等方加圧(HIP)、焼結、または他の圧密プロセス（緻密化）の間に材料が酸素へ露出されないことが重要である。一実施形態において、熱間等方加圧(HIP)、焼結、または他の圧密プロセス（緻密化）の間に材料が窒素雰囲気下にあることが重要であり、一実施形態においてバリゴン(varigon)雰囲気下、一実施形態においてアルゴン雰囲気下、一実施形態において水素を有する窒素雰囲気下、一実施形態において材料雰囲気に対する還元性下にある。いくつかの実施形態において、熱間等方加圧(HIP)、焼結、または他の圧密プロセス（緻密化）の間に一般的なやり方または特に材料のタイプのために、材料が本文書に記載された雰囲気の一つの下にあることが重要である。
いくつかの実施形態において、型は微粒子状の材料で部分的に充填され、上で開示されたように金属相を少なくとも一つ備える。加えて、いくつかの実施形態において、少なくとも一つの金属相、金属、合金、金属要素を備える本文書を通して開示された任意の材料は、型を充填するために使用されてよく、それらが非互換性でない限り、制約なしで任意の他の実施形態と組み合わせることができる。型について前述したことは、いくつかの実施形態において容器へ応用可能である。
いくつかの実施形態において、適切な粒子サイズ分布とともに振動を使用して微粒子状の材料の高充填密度を得る。他の実施形態において、適切な粒子分布を増進し微粒子状の材料の充填を改良する任意の他の方法は、方法の範囲内において組み合わせに適している。一実施形態において少なくとも部分的に充填された型は振動される。
発明者は本態様の異なる実施形態で有益な観察を行った。多くの形状、特に入り組んだ内部特徴を有する形状は、本態様の異なる方法を使用して適切に作りにくいが、驚くべきことにそのいくつかは型への粉末充填が十分に高ければ可能となる。異なる実施形態において、型の充填は62%以上、67%以上、72%以上、76%以上、82%以上、86%以上、およびさらに92%以上の相対密度を有するべきである。相対密度はパーセントで表されたタップ密度と容積密度の比率として定義され（相対密度=[タップ密度/理論密度]*100）、タップ密度は米国材料試験協会B527‐15に従って計測され、理論密度は米国材料試験協会B962‐08に従って計測される。
一実施形態において、材料の非有機的な部分の充填物に備えられた粉末混合は、52%以上、62%以上、67%以上、72%以上、76%以上、82%以上、86%以上、およびさらに92%以上の見掛け比重を有するべきである。見掛け比重はパーセントで表された見掛け密度と容積密度の比率として定義され（見掛け比重=[見掛け密度/理論密度]*100）、見掛け密度（20℃および1気圧で）は米国材料試験協会B329－06に従って計測され、理論密度（20℃および1気圧で）は米国材料試験協会B962‐08に従って計測される。
振動（任意の周波数および振幅で）、テーピング、または内部パンチング、相対密度を増加させるための全ての手段が歓迎される。樹脂または非有機的な部分を有する高い充填の有機的材料に関連する本文書の他の箇所に記載された高密度充填のための一般的な規則はここでも適用される（高い充填がこの場合のように予期されるまたは予期されない有益な効果を有することが発見される本文書の全ての態様へこれらが適用されることから明らかなように）。いくつかの実施形態において、問題となるのは体積によるパーセントである（粉末で充填される型の内部体積に関して金属粉末の体積によるパーセント）。異なる実施形態において、型の金属粉末充填は体積で52%以上、62%以上、67%以上、72%以上、76%以上、82%以上、86%以上、およびさらに92%以上の充填を有するべきである。型について前述したことは、いくつかの実施形態において型の部分、非常に柔らかい型（非常に柔らかい材料で製造された型）、モデル、またはモデルの部分または容器へ応用可能である。
本文書において、冷間等方圧加圧(CIP)ステップがドライバッグ(dry bag)、ウェットバッグ(wet bag)、温間等方圧加圧(WIP)、または任意の他の類似する方法（液体熱間等方加圧（LHIP）および圧力を適用するシステム、温度を適用するシステム、圧力をかける流体、または何らかのやり方で異なる他の任意の詳細の場合に提供される多くの他の名前）かどうかは、実際の応用、主として使用される微粒子材料の特質、形状および利用可能性その他による。いくつかの実施形態において、ドライバッグ(dry bag)が好ましい。いくつかの実施形態において、ウェットバッグ(wet bag)が好ましい。いくつかの実施形態において、冷間等方圧加圧(CIP)の代わりに、異なる実施形態において62℃以上、82℃以上、160℃以上、220℃以上、およびさらに450℃以上の温度での温間等方圧加圧(WIP)が好ましい。
この文書の全体において、従ってこの態様も例外とはならずに、圧力適用に関する異なる戦略は異なる実施形態に対する冷間等方圧加圧(CIP)に対して使用されてもよい。同様のことが温間等方圧加圧(WIP)の場合の温度および圧力の適用に対しても述べることができる。二つの戦略は特に意外である。一つは温間等方圧加圧(WIP)プロセスにおける長時間の温度の適用に関してであり、もう一方は圧力の維持または圧力サイクル（一定または不定）を有することに関してである。文献に記載された温間等方圧加圧(WIP)プロセスは常に数分であり、異なる実施形態でこの点において発明者は25分以上の時間が用いられる場合にかなり良好な機械的特性が提供されることを発見した。異なる実施形態において、温間等方圧加圧(WIP)で用いられる時間は35分以上、48分以上、65分以上、105分以上、130分以上、250分以上、およびさらに520分以上である。これらの時間は本文書中の他の箇所に表されたものへ補完するものである。異なる実施形態において、冷間等方圧加圧(CIP)サイクルの間の最大圧力は、110MPa以上、210MPa以上、310MPa以上、410MPa以上、510MPa以上、710MPa以上、810MPa以上、およびさらに1010MPa以上である（本文書において前に開示したように、冷間等方圧加圧(CIP)は温間等方圧加圧(WIP)および任意の他の類似のシステムを本文書の全体において含み、従ってここでも明らかである）。いくつかの他の組の実施形態において、全体のプロセス時間はやや短いが、特に最大圧力での時間は非常に短い。異なる実施形態において、4分未満、55秒未満、35秒未満、4秒未満、およびさらに0.9秒未満である。一実施形態において、冷間等方圧加圧(CIP)／温間等方圧加圧(WIP)容器における適用された圧力の時間発展は制御される。一実施形態において、冷間等方圧加圧(CIP)／温間等方圧加圧(WIP)容器における適用された圧力の時間発展は加圧段階の間制御される。
要素を等方圧加圧方法へさらした後、いくつかの実施形態において熱的脱バインダを使用して型は除去される。いくつかの実施形態において、熱プロセスを使用して型は除去される。発明者は、いくつかの実施形態において、熱プロセスを使用して型の少なくとも部分が除去される場合、得られた要素の寸法公差は、他の熱によらない方法を使用して得た要素またはさらに要素が任意の他の方法で除去される場合およびさらに熱プロセスを使用して型の少なくとも部分を除去する場合と比べて減少し、いくつかの応用において要素の損傷は回避されることを驚くべきことに発見した。いくつかの実施形態において型は160℃および710℃の間の熱プロセスを使用して少なくとも部分的に除去される。異なる実施形態において、型は、160℃を超える、210℃を超える、260℃を超える、285℃を超える、310℃を超える、410℃を超える、510℃を超える、610℃を超える、およびさらに710℃を超える温度での熱プロセスを使用して少なくとも部分的に除去される。いくつかの実施形態において、発明者は、型の少なくとも部分的な除去に対してより関連性があるのは温度の選択であることを発見し、異なる実施形態において790℃未満、690℃未満、590℃未満、490℃未満、390℃未満、290℃未満、およびさらに190℃未満である。いくつかの実施形態において、型は全て除去される。型について前述したことは、いくつかの実施形態において容器へ応用可能である。そうであっても、型が化学的脱バインダを使用して少なくとも部分的に除去される他の実施形態が存在する。一実施形態において、脱バインダは非熱プロセスである。一実施形態において、脱バインダは触媒脱バインダ(catalytic debinding)である。異なる実施形態において、脱バインダはウィッキング、乾燥、超臨界抽出、有機溶媒抽出による実施形態、水性溶媒抽出、凍結乾燥法その他によって行われる。一実施形態において型は上で開示された任意の方法を使用して全て除去される。型について前述したことは、いくつかの実施形態において容器へ応用可能である。
型の少なくとも部分的な除去の後、得られた要素は緻密化プロセスへさらされる。いくつかの実施形態において緻密化プロセスは焼結である。他の実施形態において、緻密化プロセスは熱間等方加圧(HIP)であり、他の実施形態において緻密化プロセスは十分に高い温度を伴うプロセスである。型について前述したことは、いくつかの実施形態において型、非常に柔らかい型（非常に柔らかい材料で製造された型）、モデル、またはモデルの部分または容器へ応用可能である。
いくつかの実施形態において、緻密化ステップのための十分に高い温度は、0.52*Tmより高い温度をさし、Tmは型の充填に使用される最も低い融点を有する微粒子材料の融解温度である。異なる実施形態において、緻密化ステップのための十分に高い温度は、0.62*Tmより高い温度をさし、Tmは0.72*Tmより高く0.82*Tmより高い最低の融点を有する微粒子材料の融解温度である。異なる実施形態において、緻密化ステップのための十分に高い温度は、0.52*Tmより高い温度をさし、Tmは62*Tmより高い、72*Tmより高い、およびさらに0.82*Tmより高い最高の体積分率を有する微粒子材料の融解温度である。異なる実施形態において、緻密化ステップのための十分に高い温度は、0.52*Tmより高い温度をさし、Tmは0.62*Tmより高い、0.72*Tmより高い、0.82*Tmより高い最高の重量分率を有する微粒子材料の融解温度である。緻密化ステップのための十分に高い温度は、異なる実施形態において980℃より高い、1055℃より高い、1120℃より高い、1160℃より高い、およびさらに1210℃より高い温度をさす。検査条件は本文書の最後の部分で見ることができる。
いくつかの実施形態において、熱処理は部分的にまたは完全に緻密化ステップと組み合わせられてもよい。いくつかの実施形態において、型の少なくとも部分的な除去は緻密化ステップの間に行われる。
方法は記載され、以下のものは、型、型の部分、モデルまたはモデルの部分、または容器が有機的な部分の関連する分率を備える積層造形プロセスを有する型または型の部分、モデルまたはモデルの部分、または容器の製造を備え、この型、型の部分または容器は金属または金属合金を備えるいくつかの微粒子材料で充填され、充填されたシステムが高い圧力へさらされる場合（冷間等方圧加圧(CIP)または温間等方圧加圧(WIP)プロセスのように）、特に充填の微粒子材料が高い係数および高い降伏力を有する金属を備える場合、実現不可能と考えられていた。このことは、出来上がった部品がいくつかの入り組んだ形状を有する場合なおさらあてはまることであり、内部特徴（空洞、冷却／加熱または流体誘導回路その他）を含む場合はなおさらそうである。コアまたは他の内部特徴または空洞の材料のために、高い降伏力（従って押し出しに対する耐性）が必要と考えられていた。要素の製造のために積層造形を使おうとする場合でも、明らかに、金属のような材料の押し出しに対する高い耐性を伴う方法は考慮されている（US20160279708A1の場合のように）。また、異なる要素に対して必須条件は異なり、高い降伏力の粉末を有する大型の断面要素に対し機能することは特に困難で驚くべきことである。本文書の異なる段落において、この態様が機能するためにカギとなる態様が提供される。一実施形態において、平面を有する全てのセクションから、方法は大型の要素の製造を可能にする。一実施形態において、大型の要素は大型の断面を有する要素である。異なる実施形態において、大型の断面要素は、要素の中の最も大きい断面が（交差する点の最大の領域を提供する断面）120mm以上、220mm以上、420mm以上、520mm以上、720mm以上、820mm以上、1020mm以上、1220mm以上、2220mm以上、およびさらに5220mm以上の等価直径（選択された断面と同じ領域の円の直径）を有する部品である。一実施形態において大型の要素は大型の断面を有する要素である。
いくつかの応用において、高い係数は異なる実施形態において132GPa以上、112GPa以上、162GPa以上、182GPa以上、232GPa以上およびさらに332GPa以上の弾性係数をさし、粉末の弾性係数は、そのような粉末が粉末の融解温度の0.80倍である温度で200MPaの圧力で4時間アルゴン(Ar)雰囲気内で熱間等方加圧(HIP)にさらされて本体を得る方法によって得られ、弾性係数は室温(23℃)で米国材料試験協会E8/E8M－16aに従い本体の中で計測される。一代替実施形態において本体は完全密度まで粉末を焼結することで得られる。一代替実施形態において、上で開示された弾性係数の値は米国材料試験協会E21‐09に従い高温(300℃)で本体中で計測された値である。一代替実施形態において、高い係数は0.2%永久変形耐力をさす。高い降伏力は異なる実施形態において320MPa以上、620MPa以上、830MPa以上、1020MPa以上、1420MPa以上、1620MPa以上、1820MPa以上、およびさらに2020MPa以上をさし、粉末の降伏力はそのような粉末が粉末の融解温度の0.80倍である温度で200MPaの圧力で4時間アルゴン(Ar)雰囲気内で熱間等方加圧(HIP)にさらされて本体を得る方法によって得られ、降伏力は室温(23℃)で米国材料試験協会E8/E8M－16aに従い本体の中で計測される。一代替実施形態において本体は完全密度まで粉末を焼結することで得られる。一代替実施形態において、上で開示された降伏力の値は米国材料試験協会E21‐09に従い高温(300℃)で本体中で計測された降伏力の値である。一実施形態において、降伏力は機械的強度(UTS)に置き換えられるべきであり、というのも高い機械的強度(UTS)を有する材料について述べられた方法で特定の形状を得られる可能性は驚くほどだからである。異なる実施形態において、高い機械的強度(UTS)は320MPa以上、520MPa以上、820MPa以上、1220MPa以上、1620MPa以上、1820MPa以上、およびさらに2120MPa以上をさし、粉末の機械的強度(UTS)はそのような粉末が粉末の融解温度の0.80倍である温度で200MPaの圧力で4時間アルゴン(Ar)雰囲気内で熱間等方加圧(HIP)にさらされて本体を得る方法によって得られ、機械的強度(UTS)は室温(23℃)で米国材料試験協会E8/E8M－16aに従い本体の中で計測される。一代替実施形態において本体は完全密度まで粉末を焼結することで得られる。一代替実施形態において、上で開示された機械的強度(UTS)の値は米国材料試験協会E21‐09に従い高温(300℃)で本体中で計測された機械的強度の値である。検査条件は本文書の最後の部分で見ることができる。
一実施形態において、型は圧力（適用された力）の下で過度に変形しない材料を備える。異なる実施形態においてこの圧力は11MPa、16MPa、21MPa、26MPa、31MPa、およびさらに41MPaである。これらの圧力の値に対して塑性変形は低くあるべきである。異なる実施形態において、米国材料試験協会D395‐16e1の検査条件に従い49%よりも低く、29%よりも低く、19%よりも低く、14%よりも低く、9%よりも低く、4%よりも低く、2%よりも低く、およびさらに0.9%よりも低い。型について前述したことは、いくつかの実施形態において型の部分、モデル、またはモデルの部分または容器へ応用可能である。
いくつかの応用において、型は圧力の下で過度に変形しない材料を備え、異なる実施形態において材料は、米国材料試験協会D395‐16e1（方法A、タイプ1見本において）に従い室温(23℃)で計測された49%よりも低い、29%よりも低い、19%よりも低い、一実施形態において14%よりも低い、9%よりも低い、4%よりも低い、2%よりも低い、およびさらに0.9%よりも低い圧縮設定A値(compression set A value)(CA)を有する。型について前述したことは、いくつかの実施形態において型の部分、モデル、またはモデルの部分または容器へ応用可能である。
いくつかの応用に対して、きわめて重要なのは型そのものの剛性であり、特にこの型全体の可変性である。力がかかることに応じて材料が変形しにくいことの度合いのことである。このことなどは、型のさまざまな厚さを有する構造を通じて達成可能である。一実施形態において、粉末と接触する形成型の十分な高さの部分は、剛性の変動の狭い範囲内で保たれる。異なる実施形態において、型の十分な高さの部分は、型の体積の30%以上、62%以上、82%以上、およびさらに96%以上を意味する。異なる実施形態において、剛性の変動の狭い範囲は、199%未満、149%未満、99%未満、49%未満、およびさらに9%未満を意味する。型について前述したことは、いくつかの実施形態において型の部分、モデル、またはモデルの部分または容器へ応用可能である。一実施形態において、剛性とは硬さであり、室温(23℃)で型の中で計測される弾性係数の変動を通じて評価される。検査条件は本文書の最後の部分で詳述する。
発明者は、異なる実施形態において型の剛性の変動性を考慮する場合、十分な高さの部分は粉末と接触する型の少なくとも30%、少なくとも40%、少なくとも51%、少なくとも63%、少なくとも72%、少なくとも86%、少なくとも93%をさし、およびさらに型全体をさす。型について前述したことは、いくつかの実施形態において型の部分、モデル、またはモデルの部分または容器へ応用可能である。
型の剛性は有限要素解析によって、材料のタイプ、かけられた荷重および解析されたモデルの抑制によって査定される。一実施形態において、査定により等価ひずみ単位(equivalent strain units)(ESTRN)をパーセントで得ることが可能になる。異なる実施形態において、最高の等価ひずみ単位(equivalent strain units)(ESTRN)(%)および最低の等価ひずみ単位の間の差は201%未満、121%未満、91%未満、52%未満、34%未満、およびさらに24%未満である。
本文書の全体に影響をあたえる一般的なコメントであるが、冷間等方圧加圧(CIP)、温間等方圧加圧(WIP)または類似のプロセスを経て作られる全ての型または容器は空にすることが可能である。方法は記載され、本文書の以下のものは、型が微粒子材料または粉末で少なくとも部分的に充填される積層造形プロセスを有する型または型の部分または容器の製造を備え、いくつかの応用に対して冷間等方圧加圧(CIP)または温間等方圧加圧(WIP)サイクルの前に型において真空が実行されることが有利であることが発見されており、真空の適用は多孔性の減少と関係しない。むしろ、発明者は驚くべきことに、いくつかの応用において、特に複雑な形状を有する要素において、真空が適用される場合、製造された要素の内部亀裂は劇的に減少することを発見した。さらに驚くべきことに、発明者は内部亀裂減少の効果は大型の形状よりも小型の形状に多く、厚い壁よりも薄い壁に多いことを発見した。異なる実施形態において、真空レベルは400mbar以下、40mbar以下、4mbar以下、0.4mbar以下、0.04mbar以下およびさらに0.0009mbar以下であるべきである。発明者は、いくつかの実施形態において空にすることは不十分であり、適切な真の真空がおこなわれるべきであることを発見した。一実施形態において、エラストマー材料コーティング、袋、または高分子包装は十分に高い真空維持能力を有するはずである。異なる実施形態において、コーティングを通しての真空損失は90mbar/min以下、9mbar/min以下、4mbar/min以下、0.9mbar/min以下、およびさらに0.009mbar/min以下であるべきである。一実施形態において、いくつかの真空サイクルは冷間等方圧加圧(CIP)／温間等方圧加圧(WIP)の最大圧力よりも低い圧力での型の加圧の後に行われるべきである。異なる実施形態において、少なくとも2真空サイクル、少なくとも4真空サイクル、およびさらに少なくとも6真空サイクルが中間に加圧サイクルとともに行われるべきである。異なる実施形態において、中間の加圧サイクルは2.2barsを超える、11barsを超える、110barsを超える、およびさらに600barsを超える圧力を備えるべきである。型について前述したことは、いくつかの実施形態において型の部分または容器へ応用可能である。
本発明のいくつかの実施形態に対して、発明者は、内部亀裂が不注意に表れることがあり、安定した要素が得られるまでの修理または再設計の必要によりプロセスにかなりコストが集中することを発見した。発明者は、問題が、表面に近い内部特徴を有する厚い要素もまた含めて、厚い要素よりも薄い要素に倍加し、要素が厚くても薄い要素と同様に問題のある部分に作用することに気がついた。よって、問題は明らかに充填後の残りの細孔と関連せず、なぜならもしそうであったなら効果は大型の要素により多く表れるであろうゆえに、本来は内部細孔と関連する何かを行う動機付けは存在しなかったからである。冷間等方圧加圧(CIP)設備の機能停止により充填の後に要素へ真空が実施され、プレスされずに充填された10の型の粉末をより良好に保全しようと試みる。全ての10の型のうち、予想通り9つは前の全ての結果（内部亀裂の問題もふくめて）に対し全ての点において何ら改善は見られなかったが、1つは内部亀裂に関して改善を示したと見られる。綿密な検査の後で、このような改善の考え得る20の原因が長い時間をかけた適正試験で研究された。結論は、いくつかの変形、時として単独の変形だが特に組み合わせでの変形が内部亀裂の問題の減少を助けることができ、このことは粉末間の多孔性よりもむしろ型（特に積層造形によって製造されている場合）および粉末の特質に関連するということである。特定された変形は、気密真空、冷間等方圧加圧(CIP)の間の加圧、熱間等方加圧(HIP)の間の温度および粉末の特質に適合された型の剛性の変形である。単独の変形のいずれも内部亀裂への強力な効果をあげないと見られたが、二つ以上の組み合わせは効果をあげたと見られる。用いられる粉末が硬いほど高い真空レベルであるはずである。一実施形態において、粉末の硬度が160Hv10を超える場合、冷間等方圧加圧(CIP)を実行する時点での真空レベル（型を空にする時点での真空レベルではない）はミリバールでなくてはならず、100/Hv10でありHv10はビッカース10gの硬度である。いくつかの応用に対して、非常にきめ細かな特徴を有すれば、真空はさらに高くあるべきである。一実施形態において、冷間等方圧加圧(CIP)の時点でのミリバールでの真空レベルは50/Hv10であるべきである。一実施形態において、冷間等方圧加圧(CIP)の時点でのミリバールでの真空レベルは10/Hv10であるべきである。一実施形態において、冷間等方圧加圧(CIP)の時点でのミリバールでの真空レベルは1/Hv10であるべきである。厚い要素に対しては、他の態様が観測されるならば、真空レベルはあまり高くある必要はない。一実施形態において、冷間等方圧加圧(CIP)の時点でのミリバールでの真空レベルは1000/Hv10であるべきである。いくつかの応用において、発明者は、有益に機能するために高い真空レベルの使用は、型の剛性および同様に十分に高い冷間等方圧加圧(CIP)圧力における小さい変形へ結合されるべきであることを発見した。ビッカース10gの硬度(Hv10)は室温(23℃)でE384‐11に従って計測される。
いくつかの応用に対して、発明者は複雑な形状に対して、高い圧力が用いられると積層によって亀裂が形成される傾向があることを発見した。そのような応用において、型を充填するために細分化された状態から使用される粉末の降伏力を減らすことに役立つことが発見されている。一実施形態において、粉末の降伏力は細分化された状態での粉末の降伏力に関して型への充填の前に55MPa以上減少する。異なる実施形態において、降伏力は105MPa、155MPa、およびさらに255MPa減少する。一実施形態において、細分化された状態および降伏力を減らすために処理へさらされた後の粉末の降伏力は、そのような粉末が本体を得るために完全密度まで焼結される方法によって計測され、得られた本体の降伏力は米国材料試験協会E8/E8M‐16aに従い室温(23℃)で計測される。一実施形態において降伏力は米国材料試験協会E21‐09に従い高温(300℃)で本体中で計測される。一実施形態において、本体はそのような粉末が200MPaの圧力で4時間アルゴン(Ar)雰囲気において粉末の融解温度の0.80倍である温度で熱間等方加圧(HIP)にさらされる方法によって得られる。いくつかの応用において、積層の亀裂効果を減らすことができるのは粉末表面の炭素含有量の減少である。一実施形態において、制御された脱炭処理が粉末へ適用される。一実施形態において炭素含有量は粉末表面において10%減らされる。いくつかの応用において、粉末の他の表面化学修飾は有利である。一実施形態において、粉末は表面的に窒化される。一実施形態において、粉末は表面的にホウ素化(borurized)される。型について前述したことは、いくつかの実施形態において型の部分または容器へ応用可能である。検査条件は本文書の最後の部分で詳述する。
発明者は、不可能と見なされない硬度を有する粉末を使用して良好な機械的特性を有する要素を製造することが可能であることを発見した。異なる実施形態において、微粒子材料は、160Hv10を超える、205Hv10を超える、255Hv10を超える、310Hv10を超える、およびさらに410Hv10を超える室温(23℃)で計測されたビッカース10gの硬度(Hv10)での硬度を有する。このことは内部に複雑な形状を有する要素に対し特に驚くべきことである。ビッカース10gの硬度(Hv10)は室温(23℃)でE384‐11に従って計測される。
全ての文献では、大型の断面要素に対してそのような要素の製造中に4000barsを超える圧力を使用することは推薦されないことを示しているように見受けられる。発明者はそのような大きい断面への高い圧力の使用に対していかなる参照も見出すことはできず、それは、そのような高い圧力へさらされた場合にそのような大きな断面が内部亀裂を被ると考えられているからなどの理由であるが、発明者はこのように手順を進めれば、それらの高い圧力は冷間等方圧加圧(CIP)の間上回ることがあることを発見し、驚くべきことに要素を得るたけでなく疲労特性もまた増進される。異なる実施形態において、大型の断面要素に対して4020barsを超える、5020barsを超える、6020barsを超える、6520barsを超える、7020barsを超える、8020barsを超える、10020を超えるbars、およびさらに12020barsを超える圧力が使用される。
いくつかの応用に対し、特に脆弱な特徴を有する大型の要素に対し、外部特徴の制約の下で脱バインダステップを行うことは便利である。一実施形態において、脱バインダプロセスで部品は液体化したベッドに配置される。一実施形態において、部品は耐熱粒子集団で覆われる。一実施形態において、製造された部品は箱の中に配置され、箱は前述の粒子で充填される。一実施形態において、粒子は非有機的なものである。一実施形態において、粒子は砂、白墨、しっくい、または類似のものである。いくつかの応用において、このステップは非常に悪影響を及ぼすものであり回避されるべきである。
いくつかの応用に対して、特に製造された要素から熱を取り除く必要のある製造の応用に対して（例えばダイカストおよびプラスチック射出の場合のように）、本文書で開示された方法により、生産性を深刻に妥協せず複雑な形状の充填を積極的に助ける工具を製造することができる。
水が高速で加速されうるシステムの使用によるものである。水は充填の間は静止または層流のままであり、その後乱流または少なくとも高速で熱を取り除くのに十分な乱流へと非常に速く切り替えられる。遷移の瞬間はダイスまたは要素の異なる領域において調節され、充填および凝固の経路が制御される。一実施形態において、要素、工具またはダイスは、表面に近接する十分に高い熱伝導率の材料を有する少なくとも部分および十分に高い密度の冷却路を有する作業面の少なくとも一つの領域、および冷却路内で作業サイクル時間における特定の瞬間での十分に異なるレイノルズ数を有する少なくとも二つのそのような領域で製造される。一実施形態において、要素、工具またはダイスは、表面に近接する十分に高い熱伝導率の材料を有する少なくとも部分および十分に高い密度の冷却路を有する作業面の少なくとも一つの領域、および冷却路内で作業サイクル時間における二つの特殊な瞬間での十分に異なるレイノルズ数を有するこの領域で製造される。一実施形態において、工具はプラスチック形成工具またはダイスである。一実施形態において、工具はプラスチック射出工具またはダイスである。一実施形態において、工具はダイカスト金型である。異なる実施形態において、表面に近接する十分高い密度を有する冷却路の部分は作業面領域の少なくとも0.001%、少なくとも0.1%、少なくとも2%、少なくとも11%、少なくとも51%、およびさらに作業面の少なくとも91%に相当する。異なる実施形態において、表面に近接するとは14mm以下、8mm以下、6mm以下、4mm以下、2mm以下、およびさらに1mm以下を意味する。異なる実施形態において、十分高い密度の冷却路は、冷媒経路となる冷却路を有する作業面下の領域の少なくとも3%、少なくとも6%、少なくとも11%、少なくとも21%、少なくとも51%、少なくとも61%、およびさらに少なくとも81%を意味する。異なる実施形態において、十分に高い熱伝導率は、米国材料試験協会E1461‐13に従って室温(23℃)で計測された12W/mK以上、24W/mK以上、36W/mK以上、42W/mK以上、46W/mK以上、およびさらに52W/mK以上を意味する。異なる実施形態において、レイノルズ数の十分な差異は少なくとも600、少なくとも1200、少なくとも2400、少なくとも5500、少なくとも11000、少なくとも26000、およびさらに少なくとも60000を意味する。非円形冷却路についても説明するため、水力直径を使用してレイノルズ数(ReD)を算出する。いくつかの実施形態において、関連性があるのはレイノルズ数の差異よりもむしろレイノルズ数の最大（十分に高くあるべき）および最小（十分に低くあるべき）である。異なる実施形態において、レイノルズ数の最大は1100を超える、2200を超える、6000、11000を超える、32000を超える、110000を超えるべきである。異なる実施形態において、レイノルズ数の最小は9000未満、1900未満、900未満、400未満、およびさらに90未満であるべきである。一実施形態において、レイノルズ数はヌッセルト数に取って代わられるべきであり、ヌッセルト数はレイノルズ数を12で割って提供された値から算出される。
ダイカスト応用に対する非常に有益な観察が行われている。ダイカスト金型の良好な耐久性のために、平衡温度は150℃より高い、好ましくは200℃より高くある必要があり、このような温度もまた解除剤の適切な応用に必要とされるものであるということが知られているが、発明者は、本文書で開示された方法は、特別な注意をはらい、本応用で「冷却ダイカスト」と命名されようプロセスから派生するダイカスト応用に対し驚くほどうまく応用することができることを発見した。方法が適切に機能するために、従来のダイカスト方法とは全く正反対で、特別な注意をはらって残りのダイスの表面が十分冷たいことを確保すべきである。プロセス全体を通じてダイス表面の最大温度が十分に低いままであるよう、特別な注意がはらわれるべきである。残念ながら、ダイス表面の最大温度は通常ではダイス内の溶融の加圧中および溶融物冷却の第一ステージにて生じるため、直接に計測することは難しい。幸いにも発明者は、適切な補正が考慮されるならば、ダイス表面から1mmにおける温度を制御することで十分であることを発見し、選択的に熱流束密度の時間発展が分かり反転法を適用して得られるダイス表面推定値もまた十分正確である。要素の形状、鋳造合金、超加熱合金(alloy super‐heating)、鋳造合金の熱伝導率、比熱、および凝固の潜熱その他に応じて、全ての鋳造プロセスを通してダイス表面温度を十分に低く維持する難易度は異なる。第一の手法として、ダイスまたは工具材料、冷却戦略、鋳造プロセスパラメータおよびダイス表面の状態の正しい組み合わせは、本文書の開示をうまく実行するために適切に組み合わされるべきである。実行の成功は製造または鋳造要素のコストに関して計測され、従って例示のため、工具が十分冷たく機能し、およびさらに製造された部分の品質やサイクル時間に関して本態様の利点を有し、生産性およびプロセス安定性があってもダイス耐久性に欠ける場合は成功した実行とは見なされない。
いくつかの応用に対して、発明者は重層設計された材料を有することが便利であることを発見した。そのような応用に対して、方法へ追加のステップを加えることは有益であり、つまり、
追加のステップ:表面コーティングを適用する。
一実施形態において、コーティングは異なる材料を有する層を備える。一実施形態において、コーティングは化学蒸着(CVD)コーティングである。一実施形態においてコーティングは、ある時点で710℃を超える、基板表面の少なくともいくつかの領域にて化学修飾を被る基板温度にて適用される。一実施形態において、コーティングは物理的蒸着(PVD)コーティングである。発明者は、いくつかの応用に対してダイスへのアルミニウムの固定具を最小化することは重要であり、そのために物理的蒸着(PVD)コーティングの非常に特定のタイプはかなり良好な結果をもたらすことを発見した。一実施形態において、高出力インパルスマグネトロンスパッタリング(HIPIMS)が好ましい。一実施形態において、高エネルギーアークプラズマ加速堆積(High energy Arc Plasma Acceleration deposition)が好ましい。一実施形態において、コーティング適用中の基板の温度が680℃を決して超えないのは、低い温度の化学蒸着(CVD)コーティングである。一実施形態において、コーティングは基板が化学修飾を被ることのない堆積コーティングであり、一実施形態においては溶射コーティングであり、一実施形態においてはコールドスプレーコーティングであり、一実施形態においてはゾルゲルコーティングであり、一実施形態においてはダイス表面の少なくとも部分上へ吹き付けられる懸濁液である。
冷却ダイカストの場合において、いくつかの応用に対してダイス／工具／型の最大温度制御を助けることができるゆえにコーティングは関心外であり、いくつかの応用に対して従来の吹き付けステップを有さないがための効果の軽減を助けることができる。いくつかの応用において、離型剤または潤滑剤が完全に除去されるため「乾燥した」冷却ダイカストプロセスを有することが最大の驚きをもって発見されている。発明者は、この目的のために、アルミニウム、ジルコニウム、ランタン、カルシウム、および他の白色酸化物などのいくつかの酸化物コーティングが良好に機能することを発見した。また、例えばチタンなどの暗色酸化物もいくつかの応用に対して良好に機能する。いくつかの非酸化物コーティングが優れて機能することが見られているのは非常に驚くべきことである。窒化物およびさらにホウ化物コーティングは、ダイカスト応用におけるはんだ付けの問題を減少するために中度に良好に機能するために知られており、それはこれらの存在は正常で有益である一方で離型剤または潤滑剤を完全に除去することが可能ではないことが知られていることを意味する。純粋な油に基づく潤滑システムまたは微小吹き付けシステムへと移行することはさらに困難なことである。従って、発明者は特殊な酸化物に基づくコーティングに対しわずかな希望を持っており、本文書で開示された方法に対していくつかの特殊な酸化物のコーティングが驚くべきことに極めて良好に機能することを発見した。AlTiNまたはAlCrNなど、ダイカストに通常用いられる従来のコーティングが常に十分機能するわけではないことから考えて、発明者は他のコーティングにわずかな希望を持っていたが、驚くべきことに一つのタイプのコーティングは、試した全ての例においてかなり良好に機能し、コーティングはバリウムまたはチタン酸ストロンチウムなどのチタン酸塩に基づくものである。一実施形態において、ダイカスト金型の作業面の少なくとも部分はチタン酸バリウムで覆われているべきである。一実施形態において、ダイカスト金型の作業面の少なくとも部分はチタン酸ストロンチウムで覆われているべきである。一実施形態において、ダイカスト金型の作業面の少なくとも部分はチタン酸バリウム‐ストロンチウム（化学量論上のBaおよびストロンチウムの混合または準化学量論上のチタン酸塩）で覆われているべきである。よって、発明者は酸化物に基づくコーティングに対しわずかな希望を持っており、本文書で開示された方法に対していくつかの酸化物のコーティングが驚くべきことに極めて良好に機能することを発見した。そのようなコーティングの一つは、例えばバリウムまたはチタン酸ストロンチウムなどのチタン酸塩に基づくコーティングである。任意の形態学上で類似するコーティングもまた良好に機能するはずである。任意の機能上で類似するコーティング材料は良好に機能するはずである。一実施形態において、機能上で類似する材料は、コーティングの以下の特性つまり、弾性係数、破壊靱性、工具材料が150℃に保たれ鋳造合金がその融解温度の50℃を超える温度で保たれる選択された工具材料へ適用されたコーティング上の鋳造合金の湿潤性角度および電気抵抗率のうちの少なくとも二つの特性である材料であり、異なる実施形態においてチタン酸バリウムに対し得られた値の+/‐45%の範囲内、+/‐28%の範囲内、+/‐18%の範囲内、+/‐8%の範囲内、およびさらに+/‐4%の範囲内に保たれている。一実施形態において、少なくとも三つの特性である。一実施形態において、四つ全ての特性である。一実施形態において、特性はチタン酸バリウムではなくチタン酸ストロンチウムへの類似が保たれる。
一つの態様において発明者は、本文書で開示された方法は、冷却ダイカストプロセスと名付けられたこの物へ適用されることができ、ダイカスト方法は以下のステップを備える。
本文書で開示された方法の一つを使用して、表面の十分近くに十分に高い熱伝導率および高い機械的強度(UTS)を用いて、冷却路の十分に高い密度の冷却路のよく分布したネットワークを表面のごく近くに有するダイスまたは中間ダイスまたは部分ダイスを製造する。
プロセスのパラメータを選択して、ダイス表面下1mmである任意の点での温度が鋳造プロセスのいかなる時も440℃の温度を超えないことを確実にする。
一実施形態において上で開示された方法は型を製造するために使用される。いくつかの実施形態において、上で開示された方法を使用して製造された型はプラスチック射出型である。
表面に十分近い冷却路の十分高い密度および十分に高い熱伝導率に対する値は前に開示した通りである。本文書において他の指示がない限り、高い機械的強度(UTS)は、異なる実施形態において室温(23℃)で米国材料試験協会E8/E8M‐16aに従って計測される320MPa以上、520MPa以上、820MPa以上、1220MPa以上、1620MPa以上、1820MPa以上およびさらに2120MPa以上をさす。一実施形態において、上で開示された高い機械的強度(UTS)に対する値は、米国材料試験協会E21‐09に従い計測された高温(300℃)での機械的強度(UTS)をさす。
異なる実施形態において、ダイス表面下1mmである任意の点での温度は鋳造プロセスのいかなる瞬間も380℃、340℃、280℃、240℃、およびさらに180℃の温度を超えない。一実施形態において、考慮されるべきはダイス表面で計算された温度である。異なる実施形態において、ダイス表面下1mmである任意の点での温度は、ダイス空洞へ液体金属が入り始める瞬間に180℃、140℃、118℃、98℃、78℃、58℃、およびさらに48℃の温度を超えない。
いくつかの応用に対して、発明者は、冷却鋳造方法（およびその任意の変形、乾燥冷却鋳造方法など）が原則としては同じ目標を対象とするがゆえに有益な効果を追加することが期待されてはいないがいくつかの場合においてやや追加的に有効な効果を驚くべきことに生じる他の方法と組み合わされる場合、製造された要素の品質は内部の欠点に関して悪名高く増大することがある。一実施形態において、本文書で開示された方法は、空洞充填の間および／または凝固ステージの間に真空の適用を伴う鋳造システムに応用される。いくつかの場合において、プロセスウィンドウがやや狭いゆえに実行することがかなり困難ないくつかの技術が、本文書で開示された方法を使用する場合に驚くべきことにさらに応用可能となる（この場合、望ましく達成されるためにはそのような方法が充填に対しかなり厳格なダイス表面制御を必要とし、低い表面温度は望ましくないという考えから、小さな驚きが起こる）。一実施形態において、本文書で開示された方法は、ダイス空洞へ入る瞬間に半固体の状態である合金へ適用される。一実施形態において、鋳込材料は不均一な凝固を促進するために外因性粒子の分布を有する。一実施形態において、外因性粒子は気泡である。一実施形態において、US6645323B2（本文書において言及することにより組み込まれており、同様にUS20010037868における方法もまた言及することにより組み込まれている）に記載されている方法は、本文書で開示された方法へ連動して応用される。一実施形態において、US6645323B2に記載されている方法は、充填および／または凝固中の真空排気および本態様の方法の一つとともに応用される。
本文書で開示された方法は、特に冷却戦略が非常に複雑な形状のものである場合の冷却の内燃機関モーターの製造に示されている。本文書で開示された方法は、特に冷却戦略が非常に複雑な形状のものである場合の冷却の電動機の製造に示されている。本文書で開示された方法は、特にブレーキパッド(breaking pads)の製造に示されている。本文書で開示された方法は、特にピストンヘッドの製造に示されている。本文書で開示された方法が、非常に大型のモーターおよびアクチュエータの要素の製造にふさわしいことは、非常な驚きである。より適合された形状および重量の減少により向上した性能を有して機械的特性および耐久性を保ちながらも、本文書で開示された方法を使用して空洞が製造されうるさらに軽いクランク軸について特別に言及する必要がある。この点において、管状の形状はクランク軸に対して使用されてよく、およびさらにウェブおよびつり合おもりの部分は空洞が作られてもよい。ピンおよびソケットもまた管状に作られてもよい。いくつかの応用に対して、管状および空洞部分が個別の内部強化物を有することは有益である。同様に、エンジンブロックにも言及する。同様に、発電機のローターおよび電動機およびさらに固定子にも言及する。
少数の応用に対して、発明者は、型材料の弾性回復がいくらかの複雑な形状の完璧な構造を損ない、このような場合に型を充填し目的の部品を得るため使用される粉末材料の係数に近い係数の型材料を使用することは有益であることを発見した。一実施形態において、型材料の係数は粉末材料の係数の値の1/3未満であってはならない。一実施形態において、型材料の係数は粉末材料の係数の値の1/2未満であってはならない。一実施形態において、型材料の係数は粉末材料の係数の値より39%未満低くあってはならない。一実施形態において、型材料の係数は粉末材料の係数の値より19%未満低くあってはならず、係数は弾性係数をさし、型材料に対し室温(23℃)で計測され、そのような粉末が完全密度まで焼結される方法によって粉末内で計測され、得られた本体の弾性係数は米国材料試験協会E8/E8M‐16aに従い室温(23℃)で計測される。一代替実施形態において、弾性係数は上で開示された方法を使用して得られた本体中で米国材料試験協会E21‐09に従い高温(300℃)で計測される。一実施形態において、粉末の弾性係数は、本体を得るためにそのような粉末が200MPaの圧力で4時間アルゴン(Ar)雰囲気において粉末の融解温度の0.80倍である温度で熱間等方加圧(HIP)にさらされる方法によって計測され、得られた本体の弾性係数は室温(23℃)で米国材料試験協会E8/E8M－16aに従い計測される。一代替実施形態において、弾性係数は上で開示された方法を使用して得られた本体中で米国材料試験協会E21‐09に従い高温(300℃)で計測される。検査条件は本文書の最後の部分で詳述する。
一実施形態において、型または型部分は可溶性塩を使用し高い融点および係数で印刷される。一実施形態において、塩は可溶性セラミックに取って代わられる。一実施形態において、塩はフッ化物である。一実施形態において、塩は塩化物である。一実施形態において、塩は臭化物である。一実施形態において、塩は希土類を備える。一実施形態において、塩は少なくとも二つの希土類元素を備える。一実施形態において、塩は希土類臭化物である。一実施形態において、塩はセリウムを添加した臭化ランタンである。異なる実施形態において、塩（または後にセラミック）の高い融点は、420℃以上、620℃以上、820℃以上、920℃以上、1020℃以上、およびさらに1120℃以上である。一実施形態において、型が可溶性塩（後に可溶性セラミック）で印刷される場合、冷間等方圧加圧(CIP)／温間等方圧加圧(WIP)ステップは省かれ、粉末の圧密は高温圧密方法（緻密化）を使用し直に行われる。一実施形態において、高温圧密方法は高い温度および圧力を適用する熱間等方加圧(HIP)または関連した方法である。いくつかの実施形態において、型について前述したことは型の部分または容器へ応用可能である。検査条件は本文書の最後の部分で見ることができる。
型において十分に高い係数を有する別のやり方は、砂または他の硬い粒子（セラミック、さらに金属間化合物または金属）を用い局所的に配置された結合剤で作ることである。積層造形プロセスでは、結合剤の作用を通じて望ましい形を形成する硬い粒子を用いて型または型の部分を得ることができる。この場合（型は粉末に対し類似する弾性係数を有する、または差異が大きい場合型は高い弾性係数を有する）、型は目的の部品の製造のための目的の材料の粉末で充填される。そして本文書で開示された方法が応用され、型のみを除去するために結合材が化学的にまたは熱的に崩れる必要があり、それから砂または他の硬い粒子は緩みを生じ容易に除去できるようになる。いくつかの実施形態において、型について前述したことは型の部分または容器へ応用可能である。
いくつかの応用に対して、型に対して極めて高温でエラストマー材料を使用することはさらに意味があることである。もつれたナノチューブに基づく材料を用いて高温でこの方法において要求される粘弾性のような動作を有することが可能である。異なる実施形態において、もつれたナノチューブの粘弾性材料で420℃を超える、820℃を超える、920℃を超える、1020℃を超える、およびさらに1120℃を超える劣化温度で型が作られる。劣化温度を評価するとき、そのような値が最高にある環境が選択される。一実施形態において、型が高い劣化温度の粘弾性材料で印刷される場合、冷間等方圧加圧(CIP)／温間等方圧加圧(WIP)ステップは省かれ、粉末の圧密は高温圧密方法（緻密化）を使用し直に行われる。一実施形態において、高温圧密方法は高い温度および圧力を適用する熱間等方加圧(HIP)または関連した方法である。型について前述したことは、いくつかの実施形態において型の部分または容器へ応用可能である。検査条件は本文書の最後の部分で開示する。代替実施形態において、劣化温度は選択的に重量で10%、20%、25%、45%、65%、およびさらに65%を超える質量損失に相当する米国材料試験協会E1131‐08の検査条件に従って得られた温度をさすことがある。
本文書で開示された全ての方法および態様において、いくつかの応用に対して有機的な結合剤またはさらに非有機的な結合剤を使用して、方法の中間ステップにおいてまたはさらにいくつかの応用に対しては最終生産物において一時的に力を増加させることは便利であることがある。一実施形態において、本文書で開示された方法は、有機的な結合剤が充填の粉末と混合されて優れた生強度を提供する箇所で使用され、この結合剤は後に脱バインダプロセス内でまたはこの目的のために特に設計されたプロセスで除去される。一実施形態において、型が粉末で充填され、粉末が有機的な結合剤と混合され、結合剤が決して除去されないステップを有する本文書で開示された方法。一実施形態において、型が粉末で充填され、粉末が非有機的な結合剤と混合されるステップを有する本文書で開示された方法。一実施形態において、型が粉末で充填され、粉末が有機的な結合剤と混合され、結合剤がさらなるステップにおいて除去されるステップを有する本文書で開示された方法。一実施形態において、型が粉末で充填され、粉末が有機的な結合剤と混合され、結合剤が後のステップで熱的作用によって除去されるステップを有する本文書で開示された方法。一実施形態において、型が粉末で充填され、粉末が有機的な結合剤と混合され、結合剤が後のステップで化学的作用によって除去されるステップを有する本文書で開示された方法。型について前述したことは、いくつかの実施形態において型の部分または容器へ応用可能である。
全ての方法において、型が温間等方圧加圧(WIP)または同等のプロセス中に柔らかくなるように、十分に低いガラス転移点(Tg)を有する型の製造における材料の使用により興味深い実現が行われうる。方法は、温間等方圧加圧(WIP)または同等のプロセスにおいて到達する最大温度よりも低い温度である型の製造のための材料のガラス転移点(Tg)を特定する。一つの組の実施形態において、型を製造することならびに本文書における他の箇所で表現された用語においてこの型が完全に除去されるまたはさらに残る、および十分に高い圧力（本文書において関連する実施形態に対して示される最小MPa値に関して）と型の製造で用いられる主な材料のガラス転移点(Tg)を超える温度をもたらす製造ステップを含むことに用いられる材料のガラス転移点(Tg)を示すことはより便利である。異なる実施形態において、ガラス転移点(Tg)は330℃未満、270℃未満、218℃未満、168℃未満、118℃未満、およびさらに78℃未満であるべきである。一実施形態において型は、まず加圧され次に温度は徐々に上げられる。一実施形態において型は、熱い流体によって加圧される。型について前述したことは、いくつかの実施形態において型の部分または容器へ応用可能である。いくつかの実施形態において、型の製造に使用される材料に対しガラス転移点(Tg)最小値が好ましい。異なる実施形態において15℃を超える、45℃を超える、84℃を超える、117℃を超える、178℃を超える、231℃を超える、およびさらに303℃を超える。型について前述したことは、いくつかの実施形態において型の部分または容器へ応用可能である。検査条件は本文書の最後の部分で開示する。
主な材料または要素は、異なる実施形態において体積で少なくとも6%以上、11%以上、16%以上、22%以上、26%以上、およびさらに36%以上である材料または要素をさす。一代替実施形態において上で開示された割合は体積による。
積層造形ステップはモデルまたは型または容器の製造で構成されてよい。一実施形態において、モデルは積層造形プロセスを使用して製造され、モデルはその後に通常は非常に柔らかい材料（ゴム[ラテックス、シリコーン、天然ゴムなどを含む]、プラスチゾル、ネオプレン、任意の他のエラストマーなど）を用いて型を製造するために使用され、この場合に積層造形をもたらす方法の第一のステップが少なくともモデルの部分を製造するために用いられ、次に方法は第一のステップと第二のステップとの間に追加のステップを備える。結果として得られた方法は以下のステップを備える。
モデルを製造するために積層造形プロセスを使用する。
このモデルを他の部分へ取り付ける（ことも含まれることがある）。
前のステップのモデルを使用して非常に柔らかい材料で型を製造し、少なくとも型の部分へ成形を提供する。
少なくとも一つの金属相を備える微粒子材料で、型の少なくとも部分を充填する。
冷間等方圧加圧(CIP)ステップを使用する。
型を除去する。
および焼結、熱間等方加圧(HIP)、または任意の他の十分に高い温度を伴うものでありうる緻密化ステップ。
この方法では以下のステップも任意である。
‐要素の金属部分の熱処理（部分的にまたは完全に緻密化ステップと組み合わせられてもよい）。
‐要素の最終機械加工。
いくつかの実施形態において、積層造形によって製造されるモデルは、後に微粒子材料で充填される少なくとも型の部分へ成形を提供するために使用されるモデルを得るために他の部分へ取り付けられてもよいモデルの一部であり、一実施形態において、積層造形によって製造されるモデルは、後に微粒子材料で充填される少なくとも型の部分へ成形を提供するために使用されるモデルを得るために他の部分へ取り付けられてもよい。
一実施形態において型はモデルを使用せず直に製造される。これらの場合において、いくつかの実施形態において型は少なくとも一つの金属相を備える微粒子材料で充填される型を得るために他の部分へ組み立てられてもよい型の部分であってもよい。
本文書の全体に影響をあたえる一般的なコメント。本文書においてゴムという用語は、文献で一貫してゴムとして分類されていない場合でもゴムと分類されうる任意の材料を包含する。一実施形態において、非常に柔らかい材料はゴムを備え、一実施形態において天然ゴムを備え、一実施形態においてラテックスを備え、一実施形態においてシリコーンタイプのゴムを備える。いくつかの実施形態において、非常に柔らかい材料はゴムである。いくつかの実施形態において、ゴムは熱硬化された（加硫処理された）ポリマーを形成するさまざまなモノマー単位からなるエラストマー化合物をさす。いくつかの実施形態において、ゴムはパラゴムノキ属の木の樹液から産出される天然ゴム状物質をさし、一実施形態においてゴムは「ゴムのような」エラストマー特性を有する任意の材料として記載される。
本態様の一実施形態において、型は上記のガラス転移点であるために非常に柔らかい材料をもたらす浸漬、鋳込、または任意の他の手段の応用で製造され、そのような場合に、発明者は高温耐熱ポリマーを使用して積層造形ステップのモデルを製造することが有益であることを発見した。いくつかの実施形態において、発明者は最も重要なのはガラス転移点であることを発見し、異なる実施形態において、モデルを製造するために使用される材料のガラス転移点(Tg)は、85℃より高い、122℃より高い、162℃より高い、202℃より高い、252℃より高い、292℃より高い、およびさらに362℃より高くあるべきである。いくつかの実施形態において、発明者は考慮されるべきは熱たわみ温度であることを発見した。異なる実施形態において、米国材料試験協会D648‐07に従い0.46MPa[66psi]の荷重で計測され125℃より高い、152℃より高い、182℃より高い、232℃より高い、262℃より高い、282℃より高い、およびさらに342℃より高くあるべきである。発明者は、45MPaまたは0.46MPaの荷重の使用は十分に類似する結果を提供するため、区別なく使用されてよいことを発見した。一代替実施形態において上で開示されたたわみ温度の値は0.45MPaの荷重でのISO75‐1:2013方法Bテストに従って計測される。いくつかの応用において、異なる実施形態におけるたわみ温度は、米国材料試験協会D648‐07に従い1.82MPaの荷重で計測される場合、83℃より高い、101℃より高い、121℃より高い、156℃より高い、176℃より高い、188℃より高い、およびさらに228℃より高い。代替実施形態において、42℃より高い、51℃より高い、61℃より高い、77℃より高い、87℃より高い、94℃より高い、およびさらに114℃より高いたわみ温度は、5.0MPaの荷重で米国材料試験協会D648‐07の検査条件、8.0MPaの荷重で米国材料試験協会D648‐07の検査条件、およびさらに1.8MPaの荷重でISO75‐1:2013方法Aテストのいずれかに従うことにより得られる。いくつかの実施形態において、モデルについて前述したことは型または型の部分、型または容器へ応用可能である。本文書の全体において、他の指示がない限り、いくつかの応用に対して異なる実施形態に対して示された異なる特性は組み合わせが可能であり、この場合例えばいくつかの応用は十分に高いガラス転移点および0.46MPa[66psi]の荷重で米国材料試験協会D648‐07に従って計測される十分に高い熱たわみ温度を有するポリマーで製造されたモデルを必要とすることがある。本文書の他の態様にて言及されている有機的な材料もまた、いくつかの実施形態に対する候補である。モデル構築のための可能なポリマーの少数の例に言及すると、ポリ（ヒドロキシブチル）メタクリル酸およびポリ（ヒドロキシエチル）メタクリル酸、ポリイミド、ポリベンゾイミダゾール芳香族派生物などがある。いくつかの実施形態において、モデルについて前述したことは型または型の部分、型または容器へ応用可能である。検査条件は本文書の最後の部分で開示する。
本態様の一実施形態において、型は、二つ以上の要素の混合の後に硬化プロセスを経る多重要素の非常に柔らかい材料をもたらす浸漬、鋳込、または任意の他の手段の応用で製造され、この実施形態においてほぼ任意の種類の材料がモデルの製造に使用されてよく、非常に弾力性のある材料の二つ以上の要素の任意が型の製造に使用されてよく（例えば二液型ネオプレン）、一実施形態において、先行の実施形態のように同じプロセスに従うが低い温度の（異なる実施形態において140℃未満、109℃未満、98℃未満、74℃未満、およびさらに40℃未満の流体）一つの要素の流体が溶液または乳濁液の状態で使用される。例として、ラテックス溶液を室温(23℃)においてすら使用することができ、これはブラシや類似の方法で異なる層を堆積することまたは吹き付けることまたは任意の他の手段によって応用されてもよい。いくつかの実施形態において、非常に柔らかい材料はラテックスを備える溶液である。いくつかの実施形態において、非常に柔らかい材料はラテックスを備える乳濁液である。一実施形態において、ラテックスは液体中のポリマー粒子のコロイド分散と定義される。一実施形態において、ラテックスは乳濁液、ミニエマルション、マイクロエマルション、または分散重合の産物と定義される。いくつかの応用に対して、発明者は適用された非常に柔らかい材料のいくつかの層を有することが非常に重要であることを発見した。異なる実施形態において、少なくとも2層、少なくとも4層、少なくとも6層、少なくとも8層、少なくとも12層、およびさらに少なくとも16層である。異なる実施形態において、層の厚さは1.3mm以下、0.8mm以下、0.4mm以下、およびさらに0.2mm以下である。一実施形態において、厚さは層の平均厚さをさす。
一実施形態において、型は非常に柔らかい材料を建材として使用しながら積層造形を用いて直接製造され、そして微粒子材料で充填した後に蓋の型で覆われる。方法は以下のステップを備える。
非常に柔らかい材料を備える材料を有する型を製造するために積層造形プロセスを使用する。
このモデルを他の部分へ取り付ける（ことも含まれることがある）。
少なくとも一つの金属相を備える微粒子材料で、型の少なくとも部分を充填する。
前のステップで得られた型を非常に柔らかい材料で製造された蓋の型で覆う。
冷間等方圧加圧(CIP)ステップを使用する。
型を除去する。
および焼結、熱間等方加圧(HIP)、または任意の他の十分に高い温度を伴うものでありうる緻密化ステップ。
この方法では以下のステップも任意である。
‐要素の金属部分の熱処理（部分的にまたは完全に緻密化ステップと組み合わせられてもよい）。
‐要素の最終機械加工。
いくつかの実施形態において、積層造形によって製造された型は微粒子材料で後に充填される型を得るために他の部分へ組み立てられてもよいモデルの部分である。
一実施形態において型はモデルを使用せず直に製造される。これらの場合において、いくつかの実施形態において型は少なくとも一つの金属相を備える微粒子材料で充填される型を得るために他の部分へ組み立てられてもよい型の部分であってもよい。
本態様において、十分に高い破壊時の伸長を有する材料は「非常に柔らかい材料」として理解される。異なる実施形態において、室温(23℃)で計測され55%より高い、76%より高い、92%より高い、110%より高い、160%より高い、210%より高い、360%より高い、およびさらに576%より高い。いくつかの応用に対する同じラインにおいて過度の伸長は好ましくないことがある。異なる実施形態において、室温(23℃)で計測され390%以下、290%以下、190%以下、140%以下、およびさらに98%以下である。検査条件は本文書の最後の部分で詳述する。いくつかの応用に対して、特に適切な寸法が望ましい場合、および同様に複雑な内部冷却または類似のネットワークが望ましい場合、発明者は最小硬度レベルを有する型がしばしば望ましいことを発見し、異なる実施形態において、72ショアAより高い、81ショアAより高い、91ショアAより高い、102ショアAより高い、122ショアAより高い、およびさらに181ショアAより高い。いくつかの応用に対して、硬度は78および105ショアAの間であることが望ましい。硬度ショアAは米国材料試験協会D2240‐00に従うショアA硬度検査を使用して室温(23℃)で計測される。言及した特性の組み合わせを必要とする実施形態がある（例として、81ショアAより高い硬度を有し、76%より高いが140%より低い破壊時の伸長。任意の他の組み合わせは他の応用に対して適切なものであろう）。異なる実施形態において、発明者は、望ましい硬度レベルは、米国材料試験協会D2240‐00に従うショアB硬度検査を使用して室温(23℃)で計測される99ショアBより低い、91ショアBより低い、81ショアBより低い、71ショアBより低い、61ショアBより低い、51ショアBより低い、41ショアBより低い、31ショアBより低いことを発見した。言及した特性の組み合わせを必要とする実施形態がある（例として、99ショアBより低い硬度を有し、76%より高いが140%より低い破壊時の伸長。任意の他の組み合わせは他の応用に対して適切なものであろう）。異なる実施形態において、発明者は、望ましい硬度レベルは、米国材料試験協会D2240‐00に従うショアD硬度検査を使用して室温(23℃)で計測される99ショアdより低い、99ショアDより低い、91ショアDより低い、81ショアDより低い、71ショアDより低い、61ショアDより低い、51ショアBより低い、41ショアDより低い、およびさらに31ショアDより低いことを発見した。言及した特性の組み合わせを必要とする実施形態がある（例として、91ショアDより低い硬度を有し、76%より高いが140%より低い破壊時の伸長。任意の他の組み合わせは他の応用に対して適切なものであろう）。異なる実施形態において、発明者は、米国材料試験協会D785‐08(2015)およびロックウェル硬度（HRk度数）に従い室温(23℃)で計測される望ましい硬度レベルは、39HRkよりも低い、29HRkよりも低い、18HRkよりも低い、9HRkよりも低い、4HRkよりも低いおよびさらに1HRkよりも低いことを発見した。同じラインにおいて、言及した特性の組み合わせを必要とする実施形態がある（例として、39HRkよりも低い硬度を有し、76%より高いが140%より低い破壊時の伸長。任意の他の組み合わせは他の応用に対して適切なものであろう）。発明者は、ある程度低い値の硬度レベルを有する型がしばしば望ましいことを発見し、異なる実施形態において、298Hvより低い、238Hvより低い、198Hvより低い、およびさらに9Hvより低い。一実施形態においてビッカース硬度は米国材料試験協会E92‐82(2003)に従って計測される。言及した特性の組み合わせを必要とする実施形態がある（例として、298Hvより硬度を有し、76%より高いが140%より低い破壊時の伸長。任意の他の組み合わせは他の応用に対して適切なものであろう）。いくつかの実施形態において、型について前述したことは型の部分または容器へ応用可能である。
本態様の実施形態の非常に重要な組は、複雑な経路の内部構造または任意の他の種類の空洞（最終的には異なる材料で充填されることもある）（数例を挙げると、冷却路ネットワーク、構造を軽量化する空洞、加熱のための銅のネットワーク、動力伝達、または信号伝達など）を有する要素の製造に関連し、よく知られているように、収容されたまたは密閉された空洞は冷間等方圧加圧(CIP)または熱間等方加圧(HIP)プロセスのいずれにおいても扱うことが非常に難しく、通常は金属のコアまたは簡易な形状のマンドレルが必要となる。発明者は、非常に驚くべきことに、ポリマー材料を使用して最も有益な内部空洞形状をいくつか作ることが可能であることを発見した。
他の材料で充填される複雑な冷却路および経路はこのようなやり方で非常に正確に作られることができる。冷却路の場合においては、コンフォーマル冷却戦略が適用されてもよい。
著者は、二つの有益な事実を観察し、一つは、内部回路を有するダイスを作る場合、型または型の部分または容器の製造のために充填されたポリマーを使用することの驚くべき利益である。内部回路を有する工具の製造のための積層造形された型、型の部分または容器は、特に大きい工具に対しては細かい非常に入り組んだ内部形状をしばしば備え、充填されたポリマーの関連脆性は大きな欠点となることがありそのような入り組んだ細部の頻繁な破損につながると考えられうるが、驚くべきことに発明者はそのような破損は実際起こるものの機能性に悪影響を与えないようそれらを管理することが可能であり、およびさらに多くの例においてそのような回路の機能性は驚くほど改良されることを発見した。異なる実施形態において、充填物は粉のような粒子を有し、金属、セラミック、金属マトリックス複合材料、セラミックを基とする複合材料、およびさらにポリマーを基とする複合材料を備える。異なる実施形態において、型の充填物は体積で6%を超える、12%を超える、16%を超える、22%を超える、26%を超える、46%を超える、56%を超える、およびさらに66%を超える。いくつかの実施形態において、型について前述したことは型の部分または容器へ応用可能である。
一実施形態において、ポリマー内の固形の粒子が高い密度を得るために以下の戦略に従うことができる。最も微細な分率がポリマー（樹脂、ポリマーの混合または有機的な要素／相）の少なくとも部分と個別に混合される。他方では、最も粗い分率が型または容器へと入れられ、できる限り多くの見掛け密度を得るために振動される。一実施形態において、最も粗い分率は最大限のD90を有する粉末分率をさし、一実施形態においては最も高いD90/D50比率を有する粉末分率をさす。そして粒子サイズ分率の残りはサイズが小さくなる順に一度に加えられ、適切に混合されるまで同様に振動される。固形の粒子が適切に混合されると、最も微細な分率を含む分離したポリマーが加えられる。一実施形態において、この戦略は型の充填中に直に行われてもよい。一実施形態において、この戦略は容器において使用され、混合は注入される、または型へと充填される。一実施形態において、ポリマーは充填中に粒子がその相対的な位置を失わないようにしようとする。一実施形態において、最も微細な分率は最小限のD50を有する粉末分率をさし、一代替実施形態においては最も低いD50/D10比率を有する粉末分率をさす。一実施形態において、最も粗い分率は最大限のD90を有する粉末分率をさし、一実施形態においては最も高いD90/D50比率を有する粉末分率をさす。
いくつかの実施形態において、特に内部特徴が存在する要素を製造する場合、およびさらに内部特徴が大きい場合はなおさらに、冷間等方圧加圧(CIP)／温間等方圧加圧(WIP)または類似のプロセス中に充填された型へ圧力をかけることはしばしば問題となる。発明者は、そのような困難を克服するやり方は、金属粉末自身を通じ逆圧を作ることで型への圧力を中和させることであることを発見した。このことは、粉末内で型のポリマー材料を密閉して型の内部特徴から外壁へ通じるセクションを最小化することで達成される。いくつかの実施例を図1および図2に見ることができる。異なる実施形態において、積層造形(AM)で製造された型の内部特徴から外壁へ通じる各セクションは、290mm2以下、190mm2以下、90mm2以下、40mm2以下18mm2以下、およびさらに8mm2以下である。型について前述したことは、いくつかの実施形態において型の部分または容器へ応用可能である。
一実施形態において、積層造形ステップは、型または型の部分を製造するために応用される。この型は少なくとも一つの金属相を備える微粒子材料で充填され、それから先行の実施形態においてこの効果のために記載された任意のやり方で非常に弾力性のある材料で製造された蓋の型で覆われる（ガラス転移点以上の非常に弾力性のある材料、低い温度で適用された多成分の非常に弾力性のある材料、単一成分の低い温度の乳濁液など）。この後に少なくとも冷間等方圧加圧(CIP)または類似のステップおよび少なくとも一つの十分に高い温度の圧密ステップ（緻密化）が続く。一実施形態において、積層造形された型は、要素の大部分の冷却路または他の内部特徴を組み込む型である。明らかに、微粒子材料が型へと充填されるゆえに、微粒子材料の圧密（緻密化）の後に達成される形状のネガティブと類似する形状を有する。型の縮小、非常に弾力性のある材料で製造された型、微粒子材料の圧密（緻密化）などはしばしば考慮され設計段階において修正される。本態様の一実施形態において、内部特徴は圧密（緻密化ステップ）の後に最低限度の機械加工を有する、またはさらに機械加工を有さない。
この態様において、内部形状および外部形状を有する型が使用される場合、内部特徴と外部特徴を区別することはしばしば有益である。この意味において、内部特徴は充填時に微粒子材料で完全に囲まれている内部特徴であるために、冷間等方圧加圧(CIP)ステップの間に直接に流体からまたは直接に蓋の型によって圧力を受けないが、常に取り囲む微粒子材料によって圧力を受ける。対照して、外部特徴は壁の一方に微粒子材料のみを有し、壁の反対側は、先行の実施形態においてこの効果のために記載された任意のやり方で非常に弾力性のある材料で製造された非常に柔らかい材料で製造された蓋の型を介して、ドライバッグ(dry bag)、冷間等方圧加圧(CIP)の流体、または類似のものに直に接している外部特徴である。
この実施形態は図１において図式化されている。方法は以下のステップを備える。
型を製造するために積層造形プロセスを使用する。
モデルを他の部分へ取り付ける（ことも含まれることがある）。
少なくとも一つの金属相を備える微粒子材料で、前のステップで得られた型の少なくとも部分を充填する。
前のステップの充填された型を非常に柔らかい材料で製造された蓋の型で覆う。
冷間等方圧加圧(CIP)を使用する。
および焼結、熱間等方加圧(HIP)、または任意の他の十分に高い温度を伴うものでありうる緻密化ステップ。
この方法では以下のステップも任意である。
‐要素の金属部分の熱処理（部分的にまたは完全に緻密化ステップと組み合わせられてもよい）。
‐要素の最終機械加工。
いくつかの実施形態において、積層造形によって製造された型は微粒子材料で後に充填される型を得るために他の部分へ組み立てられてもよい型の部分である。
そうであるように、本態様の方法の全ての異なる実施形態において、いくつかの他のステップはいくつかの実施形態に対して必要となることがある。いくつかの実施形態は製造された要素の熱処理を必要とする。いくつかの実施形態は製造された要素の最終機械加工を必要とする。
異なる実施形態において、外部特徴に対する型の平均厚さは1.8mm以下、1.3mm以下、0.8mm以下、0.4mm以下およびさらに0.2mm以下である。本文書において他の表明がなければ、厚さはISO4593:2010に従って計測される。
充填された型（封止）を非常に柔らかい材料で製造された蓋の型で覆うことは、前に説明したやり方で（浸し塗り、ブラシがけもしくはピンセル(pinzel)、吹き付けまたは任意の他の応用方法）、本文書の他の箇所に記載されている非常に柔らかい材料を使用して行われる。この場合、いくつかの実施形態に対する非常に柔らかい材料は、型表面の複製を促進するために真空が適用されるバッグまたはフィルムとして適用されることも可能である。製造の任意の他の手段はいくつかの実施形態に対して応用されることも可能である。
述べてあるように、いくつかの実施形態は積層造形プロセスにおいて充填された材料の使用から驚くほど利益を得、この態様において、本文書全体にわたって記載されている有機的な材料を使用する場合はまた特にそうである。同様に、充填時（前に本文書で開示されたような）の高い相対密度の組みあわせは、驚くべきことにいくつかの入り組んだ形状を可能にすることが発見されている。いくつかの実施形態に対して、望ましい充填物の量は少々異なる。異なる実施形態において、積層造形において使用される材料は体積で31%以上、41%以上、61%以上、およびさらに71%以上の硬い充填物を有する。一代替実施形態において、上で開示された割合は重量による。一代替実施形態において、硬い充填物は材料中の硬い粒子の含有量をさす。一代替実施形態において、上で開示された割合は重量による。前述したことは、いくつかの実施形態において型、型の部分または容器の製造に使用される材料へ応用可能である。
異なる実施形態において、積層造形プロセスにおいて使用される材料は室温(23℃)で計測される1.1GPa以上、2.1GPa以上、3.1GPa以上、3.6GPa以上、およびさらに4.1GPa以上の体積弾性率を有する。異なる実施形態において、積層造形プロセスにおいて使用される材料は室温(23℃)で計測される45MPa以上、55MPa以上、65MPa以上、75MPa以上およびさらに85MPa以上の弾性強度よって特徴づけられる。検査条件は本文書の最後の部分で詳述する。前述したことは、いくつかの実施形態において型、型の部分または容器の製造に使用される材料へ応用可能である。
いくつかの実施形態において、若干長めの戦略が取られる。型または型の部分または容器が製造されて後に少なくとも一つの金属相を備える微粒子材料で充填される先行の段落に記載された方法の任意は、一実施形態において次々に微粒子材料で充填される硬化性の有機的な材料で充填することができる。混合の有機的な部分はいくつかの実施形態において脱バインダプロセス（熱的、化学的、または本文書で開示された任意の他の方法）によって後に除去されてもよい。
異なる実施形態において、この方法で得られる要素の密度は、理論密度の89.3%を超える、92.7%を超える、95.5%を超える、97.6%を超える、98.9%を超える密度およびさらにこれらの方法で直接得られる要素の完全密度であり、得られた要素の密度（20℃および1気圧で）は米国材料試験協会B962‐08に従いアルキメデスの原理によって計測される。
一実施形態において、本文書で開示された方法に対して、型もしくは型の部分、モデルもしくはモデルの部分または容器は積層造形の代わりに粒子射出成形(PIM)（粒子射出成形であり、粒子Pは金属M、セラミックC、金属間化合物またはその他任意のものであることがある）を使用して製造されてもよい。
一実施形態において方法はホットスタンプ用金型を製造するために使用され、一実施形態において内部冷却を有するホットスタンプ用金型を製造するために使用され、一実施形態において表面に近接したコンフォーマル冷却（後の段落に記載される）を有するホットスタンプ用金型を製造するために使用される。異なる実施形態において、ダイス表面温度がサイクル全体を通じて140℃未満、79℃未満、49℃未満、29℃未満、19℃未満、およびさらに14℃未満に保たれる表面に近接したコンフォーマル冷却を有するホットスタンプ用金型。異なる実施形態において、方法は表面に近接したコンフォーマル冷却を有するホットスタンプ用金型を製造するために使用され、ダイス表面温度は‐10℃を超える、‐9℃を超える、‐4℃を超える、0.5℃を超える、6℃を超える、およびさらに11℃を超える温度に保たれる。一実施形態において、方法は表面に近接したコンフォーマル冷却を有するホットスタンプ用金型を製造するために使用され、ダイス表面は各サイクルにおいて熱いシートを配置する前に均一の水膜で覆われる。一実施形態において方法は表面に近接したコンフォーマル冷却を有するホットスタンプ用金型を製造するために使用され、ダイス表面は各サイクルにおいて熱いシートを配置する前に水または水溶液で均一にスプレーされ、一実施形態において空気と水の混合または水溶液でスプレーされ、一実施形態において各サイクルにおいて熱いシートを配置する前に流体または溶液でスプレーされる。一実施形態において方法は表面に近接したコンフォーマル冷却を有するホットスタンプ用金型を製造するために使用され、ダイス表面はノズルのシステムで均一にスプレーされ、一実施形態において任意の機械的システムでスプレーされ、一実施形態においてノズルのシステムまたは固定の機械的システムでスプレーされ、一実施形態においてノズルのシステムまたは各サイクルにおいて引っ込む任意の他の機械的システムでスプレーされる。
一実施形態において本文書を通して開示されている方法はダイカスト金型を製造するために使用され、一実施形態において内部冷却を有するダイカスト金型を製造するために使用され、一実施形態において表面に近接したコンフォーマル冷却（前の段落に記載されているような）を有するダイカスト金型を製造するために使用され、一実施形態において表面に近接したコンフォーマル冷却および同様に温度勾配を減少させる内部加熱を有するダイカスト金型を製造するために使用される。
一実施形態において方法は鍛造金型を製造するために使用され、別の実施形態において内部冷却を有する鍛造金型を製造するために使用され、一実施形態において表面に近接したコンフォーマル冷却（前の段落に記載されているような）を有する鍛造金型を製造するために使用され、一実施形態において表面に近接したコンフォーマル冷却および同様に温度勾配を減少させる内部加熱を有する鍛造金型を製造するために使用される。
一実施形態において方法はプラスチック射出金型を製造するために使用され、一実施形態において内部冷却を有するプラスチック射出金型を製造するために使用され、一実施形態において表面に近接したコンフォーマル冷却（前の段落に記載されているような）を有するプラスチック射出金型を製造するために使用され、一実施形態において方法は表面に近接したコンフォーマル冷却および同様に温度勾配を減少させる内部加熱を有するプラスチック射出金型を製造するために使用される。
金属材料の積層造形は、やや小型の要素の製造のための技術としてのみ見なされる。大型の要素の場合、代替製造の手段はさらに悪くなるために製造が極度に困難な要素のみが問題となる。異なる態様は非常に大型の要素の製造に対して驚くほど適している。一実施形態において、本文書で開示された方法は大型のプラスチック射出型の製造に適しており、一実施形態において大型のプラスチック射出型の製造に適しており、一実施形態において大型のアルミニウムのダイカスト金型の製造に適しており、一実施形態においてダイスを形成する大型のシートの製造に適しており、一実施形態において大型の構造部品の製造に適しており、一実施形態において大型のローラー（例えば圧延機のローラー）の製造に適しており、一実施形態において大電力の変換装置軸の製造に適しており、一実施形態において近接ダイス鍛造金型の製造に適しており、一実施形態において大型エンジンの大型エンジン要素の製造に適している。一実施形態において、本文書で開示された方法は要素に属する二つの点の最大距離が異なる実施形態において0.78m以上、1.1m以上、2.1m以上、3.1m以上、4.1m以上、およびさらに8.1m以上である要素の製造に適している。一実施形態において、上で開示された要素に属する二つの点の最大距離の値の任意を有する要素は大型の要素と見なされる。異なる実施形態において、本文書で開示された方法は、要素の重量が1.2メートルトン以上、2.2メートルトン以上、5.2メートルトン以上、10.2メートルトン以上、22メートルトン以上、52メートルトン以上、およびさらに102メートルトン以上である要素の製造に適している。
いくつかの場合において、本文書で開示された方法を使用する場合、製造された要素の重量を意図的に減らすことは有利であることが発見されている。これは特に大型のローラー、軸、モーターの要素およびダイスに対する場合である。これは、機械的な観点からの限界の硬さ(critical stiffness)および性能に影響がでないように注意深く要素内の意図的な空洞を残すことで行われる。実行を評価する手段は、本文書で開示された方法に従いこのようなやり方で製造される要素の重量と従来のやり方（従って内部空洞はない）で製造されている要素の重量とを比較することである。異なる実施形態において、本文書で開示された方法に従って製造される要素の重量は、従来の重量の78%以下、48%以下、28%以下、18%以下、およびさらに8%以下である。
一実施形態において、開示された方法は内部加熱を有するホットスタンプのためのソフトゾーン(soft zone)金型の製造に使用され、一実施形態においてカートリッジを介する内部加熱を有するホットスタンプのためのソフトゾーン(soft zone)金型の製造に使用され、一実施形態において組み込まれたジュール効果回路を介する内部加熱を有するホットスタンプのためのソフトゾーン(soft zone)金型の製造に使用され、一実施形態において組み込まれた渦電流システムを介する内部加熱を有するホットスタンプのためのソフトゾーン(soft zone)金型の製造に使用される。
発明者は適切な選択が行われれば積層造形でダイスを製造することが可能であることを発見した。一実施形態は積層造形を使用して製造されるダイスを対象としている。いくつかの実施形態に対して、発明者は少なくとも製造中の任意のステップにおいて積層造形方法の使用は有益であるが、必ずしも積層造形でダイス全体を製造する必要はないことを発見した。一実施形態は製造中に任意のステップにおいて行われる積層造形を使用して製造されるダイスを対象としている。発明者は、さらにいくつかの実施形態において、ダイスを製造するために他のプロセスは組み合わされるべきであることを発見した。一実施形態は積層造形を使用して製造されるダイスを対象としており、積層造形はそのようなダイスの製造に使用される唯一のプロセスではない。
前に開示されたように、積層造形を備える本文書で開示された方法の任意は、ダイスの製造に適することがあり、例えば本文書を通して開示される少なくとも一つの金属相を備える微粒子材料を成形するために積層造形で少なくとも部分的に製造される型の使用を含む方法などである。いくつかの実施形態において、ダイスは圧力が適用されるステップをさらに備える製造方法を使用して得られる。発明者は、異なる実施形態において、適用される圧力は55MPaを超える、105MPaを超える、210MPaを超える、310MPaを超える、420MPaを超える、455MPaを超える、510MPaを超える、610MPaを超える、660MPaを超える、810MPaを超える、およびさらに1050MPaを超える圧力である。いくつかの実施形態において、この圧力は冷間等方圧加圧(CIP)および緻密化ステップの間に適用される。いくつかの実施形態において、この圧力は冷間等方圧加圧(CIP)の前に適用される。発明者は、金属相とともに有機的な要素をさらに備える材料を使用しながら、いくつかの実施形態においてダイスは付加増加するために材料の堆積を直接備える積層造形方法を用いて直接得られてもよいことを発見した。一実施形態は金属相とともに有機的な要素を備える材料を使用して製造されるダイスを対象としている。一実施形態において有機的な要素はポリマーであり、一実施形態において感光性樹脂であり、一実施形態において熱硬化性重合体である。いくつかの実施形態において、ダイスは大型のダイスである。発明者は、いくつかの実施形態において積層造形を使用して大型のダイスを製造することは可能であり、大型のダイスは大型の要素を言及する際に本文書で使用される値に従い大型の要素と見なすことができることを発見した。いくつかの実施形態において、ダイスは高い係数を有する。いくつかの実施形態において、ダイスは高い降伏力を有する。発明者は驚くべきことに機械的強度(UTS)を用いて要求される形状が達成可能であることを発見した。いくつかの実施形態において、ダイスは高い機械的強度(UTS)を有し、そのような特性の値は本文書を通して開示される任意の値である。いくつかの実施形態において、ダイスは冷却路を有する。いくつかの実施形態において、ダイスはそのような冷却路の定義された密度を有し、そのような冷却路の密度は本文書で開示される密度の任意のものである。いくつかの実施形態において、ダイスに備えられる冷却路の流体はレイノルズ数における十分な差異を有する。いくつかの実施形態において、冷却路の流体のレイノルズ数における十分な差異は本文書で開示されるそれらの値の任意のものである。いくつかの実施形態において、ダイスは表面から定義された距離にある冷却路を有する。いくつかの実施形態において、表面へのそのような冷却路の距離は本文書で開示されるそれらの値の任意のものである。いくつかの実施形態において、ダイスは定義された熱伝導率を有する。いくつかの実施形態において、熱伝導率の値は本文書で開示されるそれらの値の任意のものである。いくつかの実施形態において、ダイスは定義された平衡温度を有する。発明者は、いくつかの実施形態において平衡温度の正しい選択はダイスの耐久性を高めることを発見した。いくつかの実施形態において、平衡温度の値は本文書で開示されるそれらの値の任意のものである。いくつかの実施形態において、平衡温度は本文書で開示されたそれらの値の任意に従い表面へ十分近接して計測される。
本文書で開示されたいくつかの材料に対して、材料が低温のダイスまたはフォームへと流れるように作られおよび圧力が適用されおよび同様に充填された材料と接するフォーム（またはダイス）の表面の少なくとも部分において温度が上げられる方法を使用することは、非常に有益であることが発見されている。一実施形態において、有機的な部分の少なくとも関連する要素は、ダイス内での加熱中に重合を開始する熱開始剤または触媒を備える。一実施形態において、有機的な部分の少なくとも関連する要素は、圧力下での粒子間拡散を経て、材料を充填した後にフォームまたはダイスにおいて温度条件が適用される。異なる応用に対して、型の表面または少なくともその部分が、有機的な部分の少なくとも一つの関連する要素の重合または硬化の間よりも低い温度を材料の充填の間に有するべきという事実は、異なる手段において解決することができる。異なる問題解決のうち、二つが指摘され、なぜならこれらはいくつかの具体的な応用に対して特に有益であるからであり、そのことはこのリストが網羅的である最低限の口実を持たないことを意味する。一実施形態において、型は冷却システムと加熱システムを有し、冷却システムは冷却（または温度調節）経路または流体が循環する回路を備え、冷却システムは硬化ステージ中に層流フラックスを受け、ダイスの冷却中および材料の充填中にレイノルズ数を乱流フラックスへと劇的に変化させる。一実施形態において、充填ステージおよび硬化または硬くなるステージの間に低温の流体と高温の流体の間の高速の切り替えとともに温度調節回路の少なくとも部分が共有される。
異なる実施形態における有機的な部分の関連する要素は、有機的な部分に関して重量で少なくとも0.06%、少なくとも0.6%、少なくとも1.2%、少なくとも2.6%、少なくとも6%、少なくとも11%、少なくとも21%、およびさらに36%をさす。一代替実施形態において、上で開示された重量割合は材料の重量に関してである。代替実施形態において、上で開示された割合は体積による。
一つの組の実施形態において、本文書で記載された方法の一つは、それぞれの融解温度(Tm)の間の十分に大きい差を有する少なくとも二つの異なる金属合金を備える材料を用いて使用される。一実施形態において、記載された二つの中でより高い融点を有する金属合金はPCT/EP2016/076895の応用の合金である。一実施形態において、記載された二つの中でより低い融点を有する金属合金はPCT/EP2016/076895の応用の合金である。一実施形態において、記載された金属合金の両方はPCT/EP2016/076895の応用の合金である。一実施形態において、両方の合金は粒子状である。一実施形態において、両方の合金は粉末状である。一実施形態において、より高い融点の合金はより低い融点を有する合金よりも大きいD50を有する。異なる実施形態において、D50の差は5倍以上、6倍以上、7倍以上、態様8倍以上、11倍以上である。異なる実施形態において、二つの金属合金の融解温度の十分に大きい差とは、20℃以上、55℃以上、82℃以上、105℃以上、155℃以上、205℃以上、255℃以上、310℃以上、410℃以上、610℃以上、820℃以上、およびさらに1050℃以上である。検査条件は本文書の最後の部分で開示する。
一実施形態において、型、型の部分、モデルもしくはモデルの部分、または容器は、モデルが層ごとに作られ材料の層が光を用いて硬化するまたは硬くなるまで凝固させる作り上げられた表面プラットフォームの上へと材料（ポリマーおよびワックス）を噴射する2次元インクジェットプリンタのプロセスに類似する材料噴射を使用して製造される。
発明者は、材料成形のためのいくつかの実施形態において、およびさらに本文書で開示された任意の方法を実行する場合に、型もしくは型の部分、モデルもしくはモデルの部分または容器の製造に対する非常に有益なプロセスはレーザー焼結であることを発見した。レーザー焼結／溶融プロセスは、金属の3次元印刷に対し主流で最も広く研究された技術であり、そこで原料は主に粉末状で存在するがいくつかのシステムでは金属線が使用される。他の積層造形システムのように、レーザー焼結／溶融は3次元CADモデルから形状情報を得る。異なるプロセスの変形は、含まれうる他の材料（例えば多成分金属ポリマー粉末混合など）および後続の後処理に基づく。粉末原料を使用するプロセスは、隣接する金属粒子の層ごとの部分溶融によって望ましい成形まで実行される。これは間接または直接の形で行われる。直接の形は、ポリマーのプロセス技術を使用して金属粉末がポリマーで覆われている金属部分を製造する。金属材料に関してポリマーコーティングの比較的低い溶解は、凝固後の金属粒子の接続を助ける。直接レーザープロセスは特別な多成分粉末システムの使用を含む。選択的レーザー溶解(SLM)は、直接の選択的レーザー焼結の増進であり、焼結プロセスは緻密化を得るために後で高い温度で適用される。
一実施形態において、型、型の部分、モデルもしくはモデルの部分、または容器は、集中されたエネルギー（電子ビームまたはレーザービーム）が粉体層（金属、ポリマーまたはセラミック）を選択的に溶解または焼結するために使用される全ての技術を包含する粉体層融合(Powder bed fusion)を用いて製造される。従って、現在いくつかの技術が存在し、直接金属レーザー焼結(DMLS)、選択的レーザー溶解(SLM)、電子ビーム溶解(EBM)、選択的レーザー焼結(SLS)である。
一実施形態において、発明者は、プロセスにおいてレーザーを伴うプロセスが選択される場合に、粉末混合の適切なサイズ分布を使用する際に得られる高い充填密度により、非常に有利な応用が生じることを発見し、それらのプロセスは集中されたエネルギー（通常はレーザービームを使用する）を使用して材料を含む粉体層を選択的に溶解または焼結する。一実施形態において、方法は型もしくは型の部分、モデルもしくはモデルの部分または容器を製造するプロセスでレーザーを伴うプロセスの使用を備え、例えばレーザーを使用して（通常は直接エネルギー堆積）材料を堆積するこれらのプロセス、および集中されたエネルギー（通常はレーザービームを使用する）を使用して材料を含む粉体層を選択的に溶解または焼結するときのそれらのプロセスが選択されるがこれらに限定されない。
一実施形態において、成形プロセスにレーザーを伴うプロセスが例えば選択されるが、集中されたエネルギー（通常はレーザービーム）を使用して粉体層を選択的に溶解または焼結するときのそれらのプロセスに限定されない場合、要素内の粉末混合のより高い充填密度ならびに同様により低い熱応力および／または残留応力（時にそれらの両方）により、プロセスはまた低いエネルギーをもたらす従来技術の既知の方法と比較してより低い温度入力を成形プロセスの間に伴う。多くの場合において、この要素は望ましい最終要素が得られるまで後処理を必要とする。その一方で別の場合においては最終要素はこのプロセスの直後に得られる。
一実施形態において、各応用に対して選択される粉末混合（時に積層造形(AM)微粒子）の粒子サイズ分布に応じて、粉体層の高い充填密度に到達する。一実施形態において、適切な粒子サイズ分布とともに振動を使用して粉体層の高い充填密度を得る。他の実施形態において、適切な粒子分布を増進し粉体層の充填を改良する任意の他の方法は、本文書で開示された方法との組み合わせに適している。
一実施形態において、型、型の部分、モデルもしくはモデルの部分、または容器は、集中されたエネルギーがレーザー（レーザー蒸着およびレーザー圧密）、アークまたはEビーム熱源（金属直接蒸着および電子ビーム直接溶融）を用いて原料（粉末またはワイヤー材料）が堆積する溶融プールを生成する全ての技術を含む直接エネルギー蒸着技術を使用して製造される。
一実施形態において、型、型の部分、モデルもしくはモデルの部分、または容器は、加熱され層ごとに堆積するノズルを介しての材料調剤によって物体が生成される材料押し出しによって製造される。ノズルおよびプラットフォームは、最も一般的な材料押し出しプロセスである熱溶解積層法(FDM)のように、毎回新しい層が堆積する後に水平および垂直にそれぞれ動かされることができる。
一実施形態において、型、型の部分、モデルもしくはモデルの部分、または容器は、3次元物体を形成するために2次元部分にスライスされた精密切断金属板の積み重ねを使用するシート積層を使用して製造される。それは超音波圧密および積層物体の製造を含む。前者はソノトロードを用いてシート接合のために超音波接合を使用する一方、後者は接合の代わりに材料および接着剤として紙を使用する。
放射（光造形法(SLA)、デジタル光処理(DLP)、二光子重合、液晶など）による重合、押し出しに基づくプロセス（熱溶解積層法(FDM、FFF)など）、粉末に基づくプロセス、任意のマスキングプロセス、結合剤を使用するプロセス、促進剤、活性剤または定義されたパターン（3次元印刷(3DP)、選択的熱焼結(SHS)、選択的レーザー焼結(SLS)、など）において適用されてもされなくてもよい他の添加物、シートの製造（ラミネートオブジェクト製造(LOM)として）に基づくプロセス、および任意の他のプロセスなどに基づくプロセスのような感光性材料に基づく技術を含む技術を使用して型、型の部分、モデルもしくはモデルの部分、または容器を製造するために最も一般的に有利である技術の中で、任意の積層造形(AM)プロセスは特定の応用に対し有利でありうる。前に言及したように、いくつかの実施形態において型は、非有機的な化合物を用いて全体を作られることもあるが、有機的な材料で作られるまたは少なくとも部分的に有機的な材料で作られ、プラスチック（熱可塑性物質、熱硬化性物質など）の他に、多くの材料（しっくい、泥、ゴム、粘土、紙、他のセルロース誘導体、炭水化物など）を使用することができ、それらは任意の他の材料（有機物、セラミック、金属、金属間化合物、ナノチューブ、任意のタイプの繊維など）と混合されてもよい。
一実施形態において、型、型の部分、モデルもしくはモデルの部分、または容器は、液状の感光性樹脂の入ったバットを使用しそこから硬化剤として電磁放射を用い層ごとに3次元モデルが組み立てられて多くの場合で感光性樹脂が使用される動的プラットフォームの助けでモデルを作るために断面層が逐次的におよび選択的に硬化されるバット重合を使用して製造される。主な技術は、感光性樹脂を硬化するためにレーザーではなくプロジェクターの光が使われる光造形法(SLA)およびデジタル光処理(DLP)である。
発明者は、いくつかの実施形態において型もしくは型の部分、モデルもしくはモデルの部分または容器を製造する場合、およびさらに本文書で開示された方法の任意を実行する場合、非常に有益なプロセスは光造形法(SLA)であることを発見した。いくつかの実施形態において、使用される積層造形プロセスは光造形法(SLA)である。
いくつかの実施形態において、材料は本文書で開示された方法の中で、セラミック、有機物、金属、およびそれらの任意の組みあわせなどだがこれらに限定されない材料で充填されている樹脂を備える型もしくは型の部分、モデルもしくはモデルの部分または容器を製造するために使用される。
一実施形態において樹脂は感光性樹脂をさす。一実施形態において、感光性樹脂は、望ましい物理的な特性を達成するために多機能のモノマーおよびオリゴマーの混合を備え、従って外部または内部のいずれかの開始により光の存在で重合可能な幅広く多様なモノマーおよびオリゴマーが発展している。感光性樹脂は硬化と呼ばれるプロセスを経て、そこでオリゴマーは光への露出時に架橋結合し、網状重合体として知られるものを形成する。光硬化の結果、ポリマーの熱硬化性網状組織が形成される。光硬化の利点の一つは、レーザーまたはダイオードその他などの高エネルギー光源を使用して選択的に行うことができることだが、ほとんどのシステムは光で容易に活性化せず、この場合光開始剤が必要となる。光開始剤は、光の放射時に反応種へと分解することで活性化され、モノマーの特定の官能基の重合を活性化する化合物である。一実施形態において、感光性樹脂は、しばしば電磁スペクトルの紫外線または可視領域である光への露出時に特性を変えるポリマーである。これらの変化は構造の上で現れ、例えば、材料の硬化は光への露出時の架橋結合によって生じる。モノマー、オリゴマー、および硬化と呼ばれるプロセスを通じて硬くなったポリマー材料へと同調する光開始剤の混合を描く例が下に示される。
一実施形態において、感光性樹脂は、望ましい物理的な特性を達成するために多機能のモノマーおよびオリゴマーの混合からなり、従って外部または内部のいずれかの開始により光の存在で重合可能な幅広く多様なモノマーおよびオリゴマーが発展している。感光性樹脂は硬化と呼ばれるプロセスを経て、そこでオリゴマーは光への露出時に架橋結合し、網状重合体として知られるものを形成する。光硬化の結果、ポリマーの熱硬化性網状組織が形成される。
異なる実施形態において、型もしくは型の部分、モデルもしくはモデルの部分または容器を製造するために使用される材料を硬化するための光源は、用いられる材料を硬化できるスペクトルでの1100ルーメン以上、2200ルーメン以上、4200以上、およびさらに11000以上である。
一実施形態において、光硬化性組成物は型もしくは型の部分、モデルもしくはモデルの部分または容器を製造するために使用される。異なる実施形態において、光硬化性組成の材料は460nmを超える、560nmを超える、760nmを超える、860nmを超える、940nmを超える、1060nmを超える、およびさらに1210nmを超える波長で光硬化する粒子で充填される樹脂を備える。
いくつかの積層造形(AM)プロセスは、露出によって硬化樹脂または他のポリマーを組み込んでいるが、しばしばある程度の放射に限局される。これらのプロセスのいくつかは、複雑な形状の部分の経済的生産および高いレベルの細部が可能となる段階まで発展している。このプロセスの例は、樹脂表面（光造形法(SLA)）の表面または樹脂の体積（連続の液界面製造(CLIP)‐光造形法(SLA)）にわたりマスクした放射を使用し、いくつかの他の例は、防止剤または増進剤を使用することで望ましい形状が生成されて放射は全表面へ適用される（ポリジェットシステムなど）。
一実施形態において、積層造形(AM)プロセスはインクジェットシステムからなる。異なる実施形態において、使用されるインクジェットシステムは熱硬化性重合体の1マイクロメートルの層を硬化するのに2秒未満、0.8秒未満、0.4秒未満、およびさらに0.1秒未満を要する。
異なる実施形態において、使用される熱硬化性重合体は、ポリエステルファイバーグラスシステム、シート成形コンパウンド、バルク成形コンパウンド、ポリウレタン、断熱材、マットレス、コーティング、接着剤、車の部分、印刷ローラー、靴底、床材、合成繊維、ポリウレタンポリマー、加硫ゴム、ベークライト、電気絶縁体およびプラスチック製品に使用されるフェノールホルムアルデヒド樹脂、デュロプラスト、ベニヤ板、パーティクルボードおよび中質繊維板に使用される尿素フォルムアルデヒド発泡樹脂、メラミン樹脂、フタル酸ジアリル(DAP)、エポキシ樹脂、ポリイミド、シアン酸エステル、ポリシアヌレート、型または型ランナー、および／またはポリエステル樹脂その他である。
発明者はいくつかの応用において、特に粒子含有量がとりわけ高い場合、粒子分散のための任意の媒体の使用が望ましくてもよく、その点においてより適切な媒体の使用はもっぱら使用される粒子および樹脂のタイプによる。異なる実施形態において、材料はさらにpH調整剤、エレクトロステリック(electro‐steric)分散剤、疎水性ポリマー、およびさらに陽イオンコロイド分散剤を備える。
発明者はいくつかの応用に対して充填した樹脂システムの粘度が大いに重要であることを発見した。しばしば、過度に高い粘度は選択的な硬化中の無制御な多孔性および他の形状上の欠点の形成をまねく。加圧ガスまたは機械的に活性化されたシステムを使用するシステムなどの高い粘度の樹脂で、およびさらに特に樹脂のガスが抜けた場合に樹脂を広げるためのアームを有するシステムで作業するよう特に準備されたシステムを用いることでそれは調整可能である。いずれの場合も粘度を低下させるために希釈剤を使用することは有益である。多くの潜在的な希釈剤が存在し、それらの任意は特定の応用に適することがある。例えば、スチレンなどのリン酸エステルモノマー。
いくつかの実施形態に対して、型もしくは型の部分、モデルもしくはモデルの部分または容器の製造は使用しながら製造され、遮断マスク、マスク活性剤、化学活性剤、および／または熱的なものなどを有するシステムなどの直接放射露出のシステムとは異なるシステムにより選択的に硬化されうる樹脂またはポリマーでさらに可能である。
本文書で開示された方法にてしばしば用いられる緻密化機構に起因して、いくつかの応用に対して硬い粒子または強化繊維を使用して、型もしくは型の部分、モデルもしくはモデルの部分または容器の特定のトライボロジー動作を与えることおよび／または機械的特性を増加させることは有益である。この意味において、いくつかの応用は硬い粒子の使用から利益を得、材料の体積に関して硬い粒子の体積は異なる実施形態において体積で2%以上、5.5%以上、11%以上およびさらに22%以上である。一代替実施形態において、上で開示された割合は重量によるものであり、材料の重量に関して硬い粒子の重量割合をさす。これらの硬い粒子は必ずしも別々に取り入れられるのではなく、別の段階で組み込まれるまたはプロセスの間に合成されることもある。代表的な強化粒子は、ダイアモンド、立方晶窒化ホウ素(cBN)、酸化物（アルミニウム、ジルコニウム、鉄など）、窒化物（チタン、バナジウム、クロム、モリブデンなど）、炭化物（チタン、バナジウム、タングステン、鉄など）、ホウ化物（チタン、バナジウムなど）、それらの混合などの高い硬度を有するものであり、通常では任意の粒子は異なる実施形態において11GPa以上、21GPa以上、26GPa以上、およびさらに36GPa以上の硬度を有する。他方では、主として増加した機械的特性から利益を得る応用において、これらは硬い粒子として使用することができ、強化繊維（ガラス、炭素繊維など）、ウィスカー、ナノチューブなどの機械的特性の有効な効果を有しうる既知の任意の粒子を使用することができる。
発明者は、いくつかの実施形態において型もしくは型の部分、モデルもしくはモデルの部分または容器を製造する場合、およびさらに本文書で開示された方法の任意を実行する場合、型もしくは型の部分、モデルもしくはモデルの部分または容器を製造するために非常に有益なプロセスは直接光処理であることを発見した。第一に、積層造形(AM)プロセスの光硬化の群において、平面同時硬化によって平面を得るために、速度は平面における光パターンの投射を通じて容易に得られる。よって、各ステップにおいて全体の光パターン（または選択された樹脂に対する他の関連する波長）はまさにその瞬間に成形されるために表面に適用され、まさにその瞬間に処理されている層において意図される全体の成形の同時硬化を達成する。このことは、その時点で製造された層の意図される「ピクセル」上に適切な波長を照らすDLP（直接光処理）プロジェクターに似たシステムの使用その他などを通じて達成される。同様に、得られる形状の複雑さに対しさらなる柔軟性を追加するため補足の技術が用いられてもよい。一つの例は、硬化反応が、硬化のための適切な波長に露出する場合でも硬化反応がいくつかの手段すなわち酸素存在により妨げられうる感光性樹脂の使用でありうる。そのような例において、きわめて複雑な形状が非常に速いやり方で達成されうる。金属構成要素はしばしば樹脂槽において浮遊状態である。領域全体が一度に硬化される「プロジェクタータイプ」システムの場合において、発明者はいくつかの例に対して多数のピクセルを有するシステムを使用することが有利であることを発見し、そのような例では異なる実施形態において0.9M（Mは百万を表す）ピクセル以上、2M以上、8M以上およびさらに10M以上を有することが望ましい。発明者は、いくつかの大型の要素に対しては、解像度はさほど高くある必要はなく、従って硬化が起きる表面ではかなり大きいピクセルサイズも容認可能であることに気がついた。そのような場合に対し異なる実施形態において、12平方マイクロメートル以上、55平方マイクロメートル以上、120平方マイクロメートル以上、およびさらに510平方マイクロメートル以上のピクセルサイズ。他方では、いくつかの要素はより高い解像度を必要とし、従って異なる実施形態において、195マイクロメートル以下、95マイクロメートル以下、45マイクロメートル以下、およびさらに8マイクロメートル以下のピクセルサイズを目指す。発明者は、大型の要素または非常に高い解像度が望まれる要素に対し、より広域に及ぶようにそのような投射システムのマトリックスまたは、マトリックスの異なる点へ連続して動く単一のプロジェクターを有して製造された層ごとにいくつかの露出を行うことは有利であることを発見した。光源（可視でも不可視でも、つまり選択される波長がいずれであれ）は、連続印刷または硬化表面のいくつかの点での少なくとも同時硬化ができる限りは、デジタル光処理(DLP)プロジェクター以外であってもよい。発明者は、速度その他のために、いくつかの応用に対して樹脂表面に到達する適した光子の高い密度を有することは有利であることを発見した。この意味において、いくつかの応用に対して高いルーメンの光源を有することが賢明である。異なる実施形態において、用いられる樹脂を硬化できるスペクトルでの1100ルーメン以上、2200ルーメン以上、4200以上、およびさらに11000以上が望ましくてもよい。コスト最適化のために、用いられる樹脂を硬化するポテンシャルのある波長での大部分の放射光を有する光源を有することが推薦されてよく、いくつかの応用に対して異なる実施形態において27%以上、52%以上、78%以上、およびさらに96%以上が望ましい。発明者は、いくつかの応用に対して、望ましくは異なる実施形態において3000以上、8400以上、12000以上、23000以上およびさらに110000以上の全体の光子増加を有する光子増強器を用いることもまた有益であることを発見した。発明者は、このような場合において、異なる実施形態において12%以上、22%以上、32%以上、43%以上、およびさらに52%以上の量子効率（効率は、使用される樹脂を効率的なやり方で硬化できる波長の範囲内の最大効率である）を有する光電陰極を使用することはしばしば有益であることを発見した。いくつかの応用に対して、ガリウム砒素およびさらにガリウム砒素リンに基づく光電陰極は特に有利である。発明者はそこで、硬化の早い樹脂がこの態様に使用され得、そのような応用に対して異なる実施形態において硬化時間が0.8秒以下、0.4秒以下、0.08秒以下、およびさらに0.008秒以下が望ましくありうることを発見した。そのような光子密度および／または硬化の早い樹脂が使用される場合、高フレームレートのプロジェクターまたはさらに一般的なやり方で、異なる実施形態においてパターン切換はしばしば望ましい。32fps以上、64fps以上、102fps以上およびさらに220fps以上。発明者は、本段落で述べた手法もまた、有機的な材料またはいくつかの材料上で金属相含有の必要なしに使用される場合非常に有益であり、製造された要素がある程度の温度への露出を伴う後処理を有しても有さなくてもよいことを発見した。
特に高速の硬化が用いられる場合でも、通常同様に本文書で開示された方法のいくつかの応用に対して、製造中の材料のベッドが流れるのを助けることは時に有利である。このことは特に、高い粘度を有する流体（例として、金属微粒子添加を有する光硬化性樹脂など）を使用する場合にもあてはまる。いくつかの技術はしかるべき場所へと材料が流れるために用いられてもよい（層が完成し、製造された要素が移動され、空洞を充填するために製造されている材料が流れなくてはならない場合と同様に）。このような場合、発明者はベッドまたは槽の吸引または加圧に基づく技術が非常に有利であることを発見した。加圧は、自重またはアクチュエータなどを有する気体またはプレートを用いて行われてもよい。吸引は、真空システムおよび選択膜などを用いて実行されてもよい。
硬化可能な樹脂に対して、通常では、樹脂に含まれるモノマーまたは複数のモノマー（異なるモノマーおよびさらにオリゴマーの混合であってもよい）は適用される波長内で重合されるであろうことが必要である。通常では、本応用において硬化は異なる波長範囲で行われる。異なる実施形態において520‐2760nmの範囲であり、580‐2340nmの範囲であり、630‐2120nm、710‐1930nmの範囲であり、およびさらに940‐1210nmの範囲であり、ゆえにこれらの波長範囲において硬化する樹脂はいくつかの実施形態において本応用において使用される。
発明者は特定の応用は、型、モデル、またはモデルの部分または容器を製造するための近赤外線(NIR)での波長放射に反応しやすい材料の使用であることを発見した。一実施形態において、波長に反応しやすい材料は、そのような波長にて硬化または重合されうる材料をさす。通常では、異なる実施形態において740‐870nm、740‐980nmの範囲、780‐1240nmおよびさらに780‐1420nmの範囲である。いくつかの応用に対して、材料を硬化するために使用する波長は、異なる実施形態において、710nmを超える、830nmを超える、880nmを超える、およびさらに920nmを超えるが、下に開示するようなさらに高い波長の使用も否定しない。むしろ、材料を硬化させるために使用する波長はある程度の値未満であることが好ましい他の応用が存在し、よっていくつかの応用に対して波長は異なる実施形態において1390nm未満、1030nm未満、990nm未満、およびさらに810nm未満が好ましい。
通常、より長い波長はより大きな浸透能力を示し、これらの応用において異なる実施形態において時に970nmを超える、1090nmを超える、1130nmを超える、およびさらに1270nmを超える高い波長が型、モデル、またはモデルの部分または容器を製造するために使用される材料を硬化するために使用される。いくつかの応用に対して、作られた形状に高い柔軟性があることは有益である。この意味において、発明者は、異なる箇所で異なる露出レベルを有するために放射システムの局所変調に基づくシステムが非常に有利でありうることを発見した（しばしば層ごとの生産システムにおける露出のレベルは電荷結合素子(Charge Coupled Device CCD)またはデジタル光処理(DLP)など）。光が変調されると、特定の応用（しばしばレンズを用いる）に対して要求される定義に従って、変換され（発光性の材料を有するシステム）、迂回され（鏡または他によって）、回折され、集中され、または分散され、または便宜上放射を修正するための光学または電子のシステムを使用して行われうる任意の他の作用が可能である。従って、変調の生成は、硬化で使用する波長とは異なる波長で行われてもよい。最も重要なのは、選択した波長において硬化する材料を有することとなる。いくつかの場合、本応用において異なる実施形態において1390nm未満、1030nm未満、990nm未満およびさらに810nm未満の波長で硬化する材料が望ましい。
光硬化の利点の一つは、例えばレーザーなどの高エネルギー光源を使用して選択的に行うことができることだが、ほとんどのシステムは光で容易に活性化せず、この場合光開始剤が必要となる。
異なる実施形態において、光開始剤は、型もしくは型の部分、モデルもしくはモデルの部分または容器を製造するために使用される材料の総重量%に基づき重量で0.1から1.5%、0.1から1.3%、0.1から0.9%、0.1から0.6%およびさらに0.1から0.4%加えられる。一代替実施形態において上で開示された割合は体積による。
別の態様は前に開示したように光開始剤の使用をさす。いくつかの応用において、硬化は材料に含まれる光開始剤の活性化によって開始される。一実施形態において、型もしくは型の部分、モデルもしくはモデルの部分または容器を製造するために使用される材料は樹脂および光開始剤を備える。そのような光開始剤の活性化は、異なる実施形態において690から1390nmを超える、730から1240nm、760および1130nmの間、およびさらに780および940nmの間の範囲の波長でいくつかの応用において行われてもよい。一実施形態は、異なる実施形態において700nmを超える、760nmを超える、840nmを超える、960nmを超える、1180nmを超えるおよびさらに1330nmを超える波長で光開始剤の活性化が行われることを特徴とする光開始剤を備える材料をさし、一方他の応用において光開始剤の活性化に使用される波長は異なる実施形態において1375nm未満、1120nm未満、940nm未満およびさらに830nm未満である。いくつかの実施形態において、材料はさらに光開始剤を備え、材料は上で開示された波長で光硬化可能である。
いくつかの応用において、樹脂はさらに、多くの場合に金属および／またはセラミック粒子を含む粒子懸濁などの他の粒子で充填されてもよいが、同様にナノチューブ、グラフェン、セルロース、グラスファイバーまたは炭素、その他の要素などの他の機能性粒子で充填されてもよい。充填された樹脂を備えるこれらの材料に対し、硬化に使用される波長は先行の段落で開示された値および範囲の内である。従って、波長は異なる実施形態において705nmを超える、710nmを超える、830nmを超える、880nmを超える、およびさらに920nmを超えるのが望ましいが、異なる実施形態において970nmを超える、1090nmを超える、1130nmを超える、およびさらに1270nmを超えるさらに高い波長の使用も否定しない。むしろいくつかの応用に対して発明者は、硬化が異なる実施形態において1390nm未満、1030nm未満、990nm未満より低い、およびさらに810nm未満の波長で行われてもよいことを発見した。
本文書において、他の指示がない限り、以下の検査方法および条件が使用される。
機械的強度(UTS)、破壊時の伸長、および弾性係数などの機械的特性は（他の指示がない限り）、引張の機械的特性である。一実施形態において検査される材料が配向された繊維を備える場合、特性は繊維の配向の方向において計測される（引張強度0°）。一実施形態において検査される材料が配向された繊維および配向されたナノ強化物を備える場合、特性は繊維の配向の方向において計測される。一実施形態において検査される材料が配向されない繊維および配向されたナノ強化物を備える場合、特性はナノ強化物の配向の方向において計測される。
室温は23℃をさす。
温度はセ氏である。
計測は1気圧にてである。
他の指示がない限り計測は室温で行われる。
密度値は20℃および1気圧にて定められる。
室温での機械的強度(UTS)は、金属材料の引張検査のための米国材料試験協会E8/8M‐16a標準試験方法に従い23℃で計測される。
成形された材料の室温での機械的強度(UTS)は、成形された材料を厳密に金属と見なすことが不可能であっても金属材料の引張検査のための米国材料試験協会E8/8M‐16a標準試験方法に従い23℃で計測される。
本体の室温での機械的強度(UTS)は、金属材料の引張検査のための米国材料試験協会E8/8M‐16a標準試験方法に従い23℃で計測される。
参照本体の室温での機械的強度(UTS)は、参照本体を厳密に金属と見なすことが不可能であっても金属材料の引張検査のための米国材料試験協会E8/8M‐16a標準試験方法に従い23℃で計測される。
高温での機械的強度(UTS)は、金属材料の高温引張検査ための米国材料試験協会E21‐09標準試験方法に従い300℃で計測される。
成形された材料の高温での機械的強度(UTS)は、成形された材料を厳密に金属と見なすことが不可能であっても金属材料の高温引張検査のための米国材料試験協会E21‐09標準試験方法に従い300℃で計測される。
本体の高温での機械的強度(UTS)は、金属材料の高温引張検査のための米国材料試験協会E21‐09標準試験方法に従い300℃で計測される。
参照本体の高温での機械的強度(UTS)は、参照本体を厳密に金属と見なすことが不可能であっても金属材料の高温引張検査のための米国材料試験協会E21‐09標準試験方法に従い300℃で計測される。
正規化された機械的強度(UTS)は、室温での機械的強度(UTS)および20°で1気圧での密度の間の比率をさす。
成形された材料の正規化された機械的強度(UTS)は、成形された材料の室温での機械的強度(UTS)および20°で1気圧での密度の間の比率をさす。
室温での弾性係数（Eまたはヤング係数とも言及される）は、金属材料の引張検査のための米国材料試験協会E8/8M‐16a標準試験方法に従い23℃で計測される。
成形された材料の室温での弾性係数は、成形された材料を厳密に金属と見なすことが不可能であっても金属材料の引張検査のための米国材料試験協会E8/8M‐16a標準試験方法に従い23℃で計測される。
本体の室温での弾性係数は、金属材料の引張検査のための米国材料試験協会E8/8M‐16a標準試験方法に従い23℃で計測される。
正規化された弾性係数は、室温での弾性係数および20℃で1気圧での密度の間の比率をさす。
成形された材料の正規化された弾性係数は、成形された材料の室温での弾性係数および20℃で1気圧での密度の間の比率をさす。
室温での破壊時の伸長は、米国材料試験協会E8/8M‐16aに従い金属材料の引張検査のための標準試験方法に従って23℃で計測される。
成形された材料の室温での破壊時の伸長は、成形された材料を厳密に金属と見なすことが不可能であっても金属材料の引張検査のための米国材料試験協会E8/8M‐16a標準試験方法に従い23℃で計測される。
融解温度は、溶解のための米国材料試験協会E794‐06(2012)標準試験方法に従い計測され、結晶化温度は熱解析による。
粘度は、ISO3219:1993プラスチック‐液状または乳濁液または分散としてのポリマー／樹脂‐定義されたせん断速度を有する回転式粘度計を用いた粘度の特定、に従い23℃で計測された室温での粘度をさす。
室温での比熱は、示差走査熱量測定による比熱容量特定のための米国材料試験協会E1269‐2011標準試験方法に従い23℃で計測される。
室温での熱拡散率は、フラッシュ法による熱拡散率のための米国材料試験協会E1461‐13標準試験方法に従い23℃で計測される。
室温での熱伝導率は、フラッシュ法による熱拡散率のための米国材料試験協会E1461‐13標準試験方法に従い23℃で計測される。
室温での電気伝導性は、中程度伝導性材料のD‐C抵抗または伝導性のための米国材料試験協会D4496‐13標準試験方法に従い23℃および湿度(RH=50%)で計測される。
ガラス転移点(Tg)は示差走査熱量測定(DSC)により米国材料試験協会D3418‐12に従い計測される。サンプルの重量は10mgである。セラミック容器中。アルゴンを使用し流量25ml/minの清浄気体(99.9%)。加熱／冷却速度10℃/min。液状のポリマーまたは樹脂に対して、粉砕後にサンプルは下に開示する成形方法AからCに従い重合されて検査見本を得、サンプルは粉砕される。見本が一つ以上の成形方法（AからC）によって得られることがある場合、それぞれの方法で得られた見本は検査され、得られた最高値はガラス転移点の選択された値である。
劣化温度(Td)は米国材料試験協会E1131‐08に従い熱重量測定により計測される。サンプルの重量は10mgである。セラミックのるつぼ中。窒素を使用し流量はそれぞれ100ml/minおよび20ml/minの清浄および不活性気体(99.9%)。使用される反応性の空気は流量80ml/minの空気(99.9%)である。加熱速度10℃/minから1000℃。液状のポリマーまたは樹脂に対して、サンプルは下に開示する成形方法AからCに従い重合されてサンプルを得る。見本が一つ以上の成形方法（AからC）によって得られることがある場合、それぞれの方法で得られた見本は検査され、得られた最高値は劣化温度の選択された値である。
除去温度(Te)は米国材料試験協会E1131‐08に従い熱重量測定により計測される。サンプルの重量は10mgである。セラミックのるつぼ中。窒素を使用し流量はそれぞれ100ml/minおよび20ml/minの清浄および不活性気体(99.9%)。使用される反応性の空気は流量80ml/minの空気(99.9%)である。加熱速度0.5℃/minから1000℃。液状のポリマーまたは樹脂に対して、サンプルは下に開示する成形方法AからCに従い準備される。見本が一つ以上の成形方法（AからC）によって得られることがある場合、それぞれの方法で得られた見本は検査され、得られた最高値は除去温度の選択された値である。
ビカー軟化温度は、自動化された装置を使用して測定され、250℃までは液状シリコン熱伝導媒体を用い、それ以上の温度に対しては黒鉛粉末が熱伝導媒体として用いられる（そして温度測定には温度計ではなく米国材料試験協会E2846‐14に従い目盛りが付けられた熱電対が使用される）。幅3mmおよび面積10×10mmの三つの見本は、米国材料試験協会D1225‐00に従い荷重2(50N)および速度A(50℃/h)で検査される。解析の前に検査見本は、25℃および湿度(RH=50%)で48時間にわたり平衡される。初期開始温度25℃。検査見本は下に開示する成形方法AからCに従い得られる。見本が一つ以上の成形方法（AからC）によって得られることがある場合、それぞれの方法で得られた見本は検査され、得られた最高値はビカー軟化温度の選択された値である。
熱たわみ温度は、自動化された装置で測定され、250℃まではシリコンオイルを液体熱伝導媒体として用い、それ以上の温度に対しては黒鉛粉末が熱伝導媒体として用いられ（そして温度測定には温度計ではなく米国材料試験協会E2846‐14に従い目盛りが付けられた熱電対が使用される）、3mm幅の三つの見本は米国材料試験協会D648‐07方法Aに従い0.46Mpa[0.66psi]または1.82MPa[264psi]の荷重で使用され、用いられる荷重はそれぞれの計測に対して示される。解析の前に検査見本および槽は、30℃で平衡され、加熱速度は2℃/minである。検査見本は下に開示する成形方法AからCに従い得られる。見本が一つ以上の成形方法（AからC）によって得られることがある場合、それぞれの方法で得られた見本は検査され、得られた最高値は熱たわみ温度の選択された値である。
代替方法における熱たわみ温度は上で開示された方法に従い計測されるが、5.0MPa、8.0MPaの荷重で測定され、これらの場合に使用される荷重は熱たわみ温度値を用いて示される。
配向されない繊維を有するプラスチックおよび複合材料の弾性係数は、米国材料試験協会D638‐02に従い23℃および50%RHで、B‐1クラスの伸縮計（米国材料試験協会E83‐96に従う）を用いて5mm/minで3.5mm厚さの亜鈴型の見本において計測され、タイプIは硬質のプラスチックまたは複合材料用でタイプIVは軟質のプラスチックまたは複合材料用である。七つの見本は各サンプルに対して検査される。見本は、型またはモデルの製造に使用されたのと同じ積層造形プロセスを使用して製造される。
配向された繊維を有する複合材料の弾性係数は、米国材料試験協会D3039/3039M‐00に従い23℃および50%RHで、B‐1クラスの伸縮計（米国材料試験協会E83‐96に従う）を用いてひずみ速度0.01min‐1で0°の繊維配向（幅15mm、長さ250mm、厚さ1mm）を有する亜鈴型の見本において、長さ56mm、厚さ1.5mmおよび角度45°のタブを用いて計測される。七つの見本は各サンプルに対して検査される。見本は、型またはモデルの製造に使用されたのと同じ積層造形プロセスを使用して製造される。
加硫ゴムの弾性係数は、米国材料試験協会D1415－06に従い23℃および50%RHで厚さ9mmおよび横寸法25×25mmの三つの標準見本において計測される。見本は、柔らかい型の製造に使用されたのと同じ積層造形プロセスを使用して製造される。
配向されない繊維を有するプラスチックおよび複合材料の破壊時の伸長は、米国材料試験協会D638‐02に従い23℃および50%RHで、B‐1クラスの伸縮計（米国材料試験協会E83‐96に従う）を用いて5mm/minで3.5mm厚さの亜鈴型の見本において計測され、タイプIは硬質のプラスチックまたは複合材料用でタイプIVは軟質のプラスチックまたは複合材料用である。七つの見本は各サンプルに対して検査される。見本は、型またはモデルの製造に使用されたのと同じ積層造形プロセスを使用して製造される。
加硫ゴムの破壊時の伸長は、米国材料試験協会D412‐98aに従い23℃および50%RHで500mm/minで厚さ2.5mmの七つの亜鈴型のダイスC見本において計測される。見本は、柔らかい型の製造に使用されたのと同じ積層造形プロセスを使用して製造される。
配向されない繊維を有するプラスチックおよび複合材料の弾性強度は、米国材料試験協会D638‐02に従い23℃および50%RHで、B‐1クラスの伸縮計（米国材料試験協会E83‐96に従う）を用いて5mm/minで3.5mm厚さの亜鈴型の見本において計測され、タイプIは硬質のプラスチックまたは複合材料用でタイプIVは軟質のプラスチックまたは複合材料用である。七つの見本は各サンプルに対して検査される。見本は、型またはモデルの製造に使用されたのと同じ積層造形プロセスを使用して製造される。
配向された繊維を有する複合材料の弾性強度は、米国材料試験協会D3039/3039M‐00に従い23℃および50%RHで、B‐1クラスの伸縮計（米国材料試験協会E83‐96に従う）を用いてひずみ速度0.01min‐1で0°の繊維配向（幅15mm、長さ250mm、厚さ1mm）を有する亜鈴型の見本において、長さ56mm、厚さ1.5mmおよび角度45°のタブを用いて計測される。七つの見本は各サンプルに対して検査される。見本は、型またはモデルの製造に使用されたのと同じ積層造形プロセスを使用して製造される。
加硫ゴムの弾性強度は、米国材料試験協会D412‐98aに従い23℃および50%RHで500mm/minで厚さ2.5mmの七つの亜鈴型のダイスC見本において計測される。見本は、柔らかい型の製造に使用されたのと同じ積層造形プロセスを使用して製造される。
配向されない繊維を有するプラスチックおよび複合材料の体積弾性率は、米国材料試験協会D D695‐15に従い23℃および50%RHで、B‐2クラスの伸縮計（米国材料試験協会E83‐96に従う）を用いて1.3mm/minで3mm厚さの亜鈴型の見本において計測される。七つの見本は各サンプルに対して検査される。見本は、型またはモデルの製造に使用されたのと同じ積層造形プロセスを使用して製造される。
配向された繊維を有する複合材料の体積弾性率は、米国材料試験協会D3410/3410M‐03に従い23℃および50%RHで、0°の単向性の繊維配向（幅10mm、長さ20mm、厚さ2mm）において、長さ65mm、全体の長さ150mmおよびタブ厚さ1.5mmのタブを用いて計測される。七つの見本は各サンプルに対して検査される。見本は、型またはモデルの製造に使用されたのと同じ積層造形プロセスを使用して製造される。
検査見本の準備
熱たわみ温度に対する検査見本を得るために使用される型は、長さ127mm、奥行13mmおよび幅3mmである。この型はまたガラス転移点、除去温度、および劣化温度に対する検査見本に対しても使用されてよい。
弾性係数に対する検査見本を得るために使用される型は、長さ25mm、奥行13mmおよび幅3mmである。
ビカー軟化温度に対する検査見本を得るために使用される型は、面積10×10mmで厚さ3mmである。
成形方法
成形方法A。光開始剤を使用して光重合を行う。光開始剤（タイプ、割合）は供給元の勧めに従い選択される。提供されない場合、使用される光開始剤は過酸化ベンゾイルで、重量で2%である。必要とする見本を機能させる必要な寸法を有する型は、樹脂および光開始剤の均一な混合で充填される。混合は、供給元が提供する硬化条件（波長および露出時間）に従い重合され、提供されない場合は、材料は紫外線ランプ（365nm、6W）の下で2時間にわたり硬化される。この後、見本は型から除去され、下部も上部と同じ条件で硬化される。硬化は、閉じられた光絶縁の箱の中で行われ、光源から10cm離れている見本内でランプの放射のみが入射する。
成形方法B。従来の熱成形機械において熱成形が行われ、厚さ3mmを得るために必要な量の材料は型のフレームに積み込まれる。加熱領域において材料シートが確保されると、供給元の勧めに従い選択される成形温度まで加熱され、提供されない場合は、ガラス転移点より20℃低い温度が選択される。見本が型に入ると、25℃まで冷却される。必要な見本を得るために余った材料は除去される。
成形方法C。従来の射出成形機械において射出成形が行われる。入手可能な場合は、プラスチックペレットが原材料として選択され、そうでない場合は、異なる化学要素が円筒へ注入される。材料は、供給元が勧める温度へ、供給元が勧める時間の間加熱され、提供されない場合は、材料はその融解温度より10℃高い温度まで加熱され5分維持される（材料の劣化点が融解温度よりも50℃以上高い場合）、または材料のガラス転移点より20℃高い温度まで加熱される（劣化点が融解温度よりも50℃以下高い場合）。材料が回転スクリューによって融液溜めへと流されると、少なくとも空洞入口が固まるまで充填圧が適用される。適用する圧力を特定するためにフローリー‐オーウォル‐フライ（Flory‐Orwoll‐Vrij）方程式が用いられる。最後に、型は開けられ見本は除去される。
本文書で開示された任意の実施形態は、提供された任意の組み合わせで任意の他の実施形態と組み合わせることができ、互いに排他的ではない。
例
例1以下の組成の合金をすべて重量比で調製した。
【0007】
【表1】
例2以下の組成の合金をすべて重量比で調製した。
【0008】
【表2】
例3粉末混合物のいくつかは、次の組成のマグネシウム合金から選択された2～200ミクロンのD50の粉末で作成された。
%Li:1.3‐16
%Ca+%Y+%Al=2.5‐19;
%Be+%Sc:0‐0.5;
%Zr+%Hf+%Ti=0‐1.5;
%Cu+%Ni+%Co+%Zn+%Mn+%Si+%Cr+%Nb=0‐6;
%Ge+%Ce+%Ni+%Pb+%V+%Mo+%W+%Ta=0‐3;
%B+%N+%O+%C=0‐1.5;
%Bi+%Ga+%Cd+%In+%Sn+%Cs+%Rb=0‐8;
%Se+%Te+%As+%Sb=0‐1.4;
%Nd+%Gd+%La=0‐4;
%Tm+%Tb+%Dy+%Yb+%Er+%Sm+%Pr+%Ho+%Lu+%Th=0‐3;
残りは％Mgおよび微量元素で構成される。
ここで、体積比7.5％～52％の1～60ミクロンのD50を持つ第2粉末を共に混合した。この第2粉末を、％Li>52重量％かつ568K以下の融解温度（Tm）の低融点リチウムマグネシウム合金（Ca、Yまたは他のREEを最大5重量％添加、As、SeまたはTeを最大1重量％添加）から選択した。
粉末混合物（金属部分）の組成の範囲は以下の通りである。
%Li:4‐20
%Ca+%Y+%Al=2‐15;
%Be+%Sc:0‐0.3;
%Zr+%Hf+%Ti=0‐1.2;
%Cu+%Ni+%Co+%Zn+%Mn+%Si+%Cr+%Nb=0‐5;
%Ge+%Ce+%Ni+%Pb+%V+%Mo+%W+%Ta=0‐2;
%B+%N+%O+%C=0‐1.1;
%Bi+%Ga+%Cd+%In+%Sn+%Cs+%Rb=0‐6;
%Se+%Te+%As+%Sb=0‐1.1;
%Nd+%Gd+%La=0‐3;
%Tm+%Tb+%Dy+%Yb+%Er+%Sm+%Pr+%Ho+%Lu+%Th=0‐2.5;
残りは％Mgおよび微量元素で構成される。
粉末混合物を、繊維を含む高温強化ポリイミド樹脂にブレンドした。この樹脂のTgは727K（PROOF ResearchにおけるAdvanced Composite Divisionの900HT樹脂）であり、使用された繊維は、平均長50mmの高弾性炭素繊維である。繊維含有量は、繊維と混合された樹脂の総体積比20％～60％から選択された。樹脂中の粉末混合物の量は、素材の総体積比20～80％から選択された。
各検証の素材は、オートクレーブ内のワンステップバッグシステム（タッパーウェアコンテナーの形状）で処理された。各システムを真空状態にし、50℃/hの加熱速度で130℃まで加熱した。システムを130℃で1時間、維持した。次に、50℃/hの加熱ステップを250℃に達するまで適用した。温度は3時間、250℃に維持した。次に、システムを同じ加熱速度で280℃に加熱し、この温度で1時間維持した。その後、50℃/hの加熱速度で330℃に達するまで加熱した。300℃の温度を超えると、システムが加圧され、素材の圧力が1.5MPa達した（加圧は1bar/分で行われた）。システムを50℃/hで371℃に達するまで加熱し、この温度に3時間維持された際、加圧下のシステムは30分間、加圧状態と330℃に維持された。その後、50℃/hで250℃まで徐冷された。その後、急速冷却を行った。最後に、圧力と真空状態をなくし、システムをオートクレーブから取り外し、特性決定のためにサンプルを抽出した。
すべてのシステムは、金属部分の連続性と良好な結合を示した。金属部品の融点は、すべての場合で850Kを超えていた。主な繊維配向方向の機械的強度（UTS）は、すべての場合で160MPaを超え、ほとんどの場合で200MPaを超えてた。弾性率はすべての場合で50GPaを超え、115GPaにも達していた。破断時延長は、すべての場合で2％を超え、中にはは10％を超える場合もあった。
機械的強度（UTS）、弾性率、および破断時延長は、室温（23℃）でASTM E8/E8M‐16aに従って測定した。
融点は、ASTM E794‐06（2012）に従って測定した。
体積に関するD50は、ISO 13320‐2009に準拠したレーザー回折により測定した。
Tgは、ASTM D3418‐12に従って示差走査熱量計（DSC）によって決定された。
例4 次の組成のアルミニウム合金から選択された2～200ミクロンのD50の粉末で、いくつかの粉末混合物が製造された。
%Li:2.3‐28
%Ca+%Y+%Mg+%Zn+%Cu=4.5‐25;
%Be+%Sc:0‐0.5;
%Zr+%Hf+%Ti=0‐1.5;
%Ni+%Co+%Mn+%Si+%Cr+%Nb=0‐6;
%Ge+%Ce+%Ni+%Pb+%V+%Mo+%W+%Ta=0‐3;
%B+%N+%O+%C=0‐1.5;
%Bi+%Ga+%Cd+%In+%Sn+%Cs+%Rb=0‐8;
%Se+%Te+%As+%Sb=0‐1.4;
%Nd+%Gd+%La=0‐4;
%Tm+%Tb+%Dy+%Yb+%Er+%Sm+%Pr+%Ho+%Lu+%Th=0‐3;
残りは%Alおよび微量元素で構成される。
ここで、体積比7.5％～52％の1～60ミクロンのD50を持つ第2粉末を共に混合した。この第2粉末は、％Li>62重量％かつ588K以下の融解温度（Tm）の低融点リチウムアルミニウムマグネシウム合金（Mgの最大27重量%の含有、Ca、Yまたは他のREEを最大5重量％添加、As、SeまたはTeを最大1重量％添加）から選択された。
粉末混合物（金属部分）の組成の範囲は以下の通りである。
%Li:5.5‐30
%Ca+%Y+%Mg+%Zn+%Cu=4.0‐28;
%Be+%Sc:0‐0.3;
%Zr+%Hf+%Ti=0‐1.2;
%Ni+%Co+%Mn+%Si+%Cr+%Nb=0‐5;
%Ge+%Ce+%Ni+%Pb+%V+%Mo+%W+%Ta=0‐2;
%B+%N+%O+%C=0‐1.1;
%Bi+%Ga+%Cd+%In+%Sn+%Cs+%Rb=0‐6;
%Se+%Te+%As+%Sb=0‐1.1;
%Nd+%Gd+%La=0‐3;
%Tm+%Tb+%Dy+%Yb+%Er+%Sm+%Pr+%Ho+%Lu+%Th=0‐2.5;
残りは%Alおよび微量元素で構成される。
粉末混合物は、繊維を含むエポキシ樹脂に基づくBMC(バルクモールディングコンパウンド)に配合された。樹脂のTgは437K（TenCateのMS‐1A）であり、繊維は平均長1インチの炭素繊維を使用した。樹脂中の粉末混合物の量は、素材の総体積比40～60％から選択された。
各検証の素材は、圧縮成形によって処理された。素材の予熱は、160℃のオーブンで10分間、行われた。化合物を金型に入れ、1.7MPaで30秒間、締めた後に、金型は素材に適用される15MPaで加圧され、155℃で35分間、維持された。成形された素材を、180℃で3時間、後硬化させた。
すべてのシステムは、金属部分の連続性と良好な結合を示した。金属部品の融点は、すべての場合で780Kを超えていた。主な繊維配向方向の機械的強度（UTS）は、すべての場合で180MPaを超え、ほとんどの場合で300MPaを超えてた。弾性率はすべての場合で70GPaを超え、125GPaにも達していた。破断時延長は、すべての場合で1.5％を超え、中には4％を超える場合もあった。
機械的強度（UTS）、弾性率、および破断時延長を、ASTM E8/E8M‐16aに従って測定した。
融点は、ASTM E794‐06（2012）に従って測定した。
体積に関するD50は、ISO 13320‐2009に準拠したレーザー回折により測定した。
例5 素材は、次の組成のマグネシウム合金から20ミクロンのD50を持つ粉末との粉末混合物で製造された。
%Li=5.2; %Al=3.8%; %Gd=0.55%; %Nd=2.2%; %Y=3.84%; %Zr=0.3%
残りは％Mgと不純物である。
粉末は、4％volのグラフェンフレークと機械的に合金化された。
ここで、D502.2ミクロンの体積比9％の第2粉末を混合し、この第2粉末は低融点リチウムマグネシウム合金（%Li=70%;%Ca=2%;%Y=1%;%As=0.33%、残りは％Mgと不純物）である。
この粉末混合物を、40％volのアラミド20mm繊維および1％volのグラフェンフレークを含むシアネートエステル樹脂に混合した。45％volの粉末混合物を使用した。樹脂のTgは598K（TenCateのC740）である。
素材はオートクレーブで処理された。29torrを真空状態にした。燃焼室を通気し、圧力を0.5MPaに上げた。この素材を55℃/hの加熱速度で130℃に加熱した。このシステムを130℃で2時間維持した。圧力を取り除く前に、この素材をオートクレーブで50℃まで硬化させた。次に、50℃/hの加熱ステップを適用し250℃まで加熱した。温度は3時間、250℃に維持した。次に、システムを同じ加熱速度で280℃に加熱し、この温度で1時間、維持した。この後に、50℃/hの加熱ステップで330℃まで加熱した。300℃の温度を超えると、システムが加圧され、素材の圧力が1.5MPa達した（加圧は1bar/分で行われた）。システムを50℃/hで371℃に達するまで加熱し、この温度に3時間維持された際、加圧下のシステムは30分間、加圧状態と330℃に維持された。その後、50℃/hで250℃まで徐冷された。その後、急速冷却を行った。後硬化サイクルを実行し、30℃/hで280℃に加熱し、これを4時間、維持したしました。最後に、特性決定のためにサンプルを抽出した。
素材は、金属部分の連続性と良好な結合を示した。主繊維配向方向の密度によって規準化された機械的強度（UTS）は340MPa*cm3/gであった。密度によって規準化された弾性率は51GPa*cm3/gであった。破断時延長は3.4%であった。
機械的強度（UTS）、弾性率、および破断時延長を、室温（23℃）でASTM E8/E8M‐16aに従って測定する。
融点は、ASTM E794‐06（2012）に従って測定した。
体積に関するD50は、ISO 13320‐2009に準拠したレーザー回折により測定した。
Tgは、ASTM D3418‐12に従って示差走査熱量計（DSC）によって決定された。
例6 以下の組成を持つ合金が調整された。
%Li:8.2‐19
%Ca+%Y+%Al=5.5‐19;
%Be+%Sc:0‐0.5;
%Zr+%Hf+%Ti=0‐1.5;
%Cu+%Ni+%Co+%Zn+%Mn+%Si+%Cr+%Nb=0‐6;
%Ge+%Ce+%Ni+%Pb+%V+%Mo+%W+%Ta=0‐3;
%B+%N+%O+%C=0‐1.5;
%Bi+%Ga+%Cd+%In+%Sn+%Cs+%Rb=0‐8;
%Se+%Te+%As+%Sb=0‐1.4;
%Nd+%Gd+%La=0‐4;
%Tm+%Tb+%Dy+%Yb+%Er+%Sm+%Pr+%Ho+%Lu+%Th=0‐3;
残りは％Mgおよび微量元素で構成される。
ここで、この合金は、粉末状の少なくとも2つの異なる合金の混合物によって得られ、そのうちの少なくとも1つは以下の特徴を持つ。
%Li>32かつ融点(Tm)が495℃以下である。
例7 以下の組成を持つ合金が調整された。
%Li:4.2‐19
%Ca+%Al=0‐8;
%Nd+%Gd+%La+%Y+%Be+%Sc=2.1‐7;
%Zr+%Hf+%Ti=0.01‐1.5;
%Cu+%Ni+%Co+%Zn+%Mn+%Si+%Cr+%Nb=0‐4;
%Ge+%Ce+%Ni+%Pb+%V+%Mo+%W+%Ta=0‐3;
%B+%N+%O+%C=0‐0.8;
%Bi+%Ga+%Cd+%In+%Sn+%Cs+%Rb=0‐4;
%Se+%Te+%As+%Sb=0‐0.9;
%Tm+%Tb+%Dy+%Yb+%Er+%Sm+%Pr+%Ho+%Lu+%Th=0‐8;
残りは％Mgおよび微量元素で構成される。
ここで、この合金は、粉末状の少なくとも2つの異なる合金の混合物によって得られ、そのうちの少なくとも1つは以下の特徴を持つ。
%Li>32かつ融点(Tm)が495℃以下である。
合金の異なる粉末を共に混合し、650～1200nmの波長に敏感な光硬化性樹脂と混合した。樹脂は、主にポリ（ヒドロキシブチル）メタクリル酸またはポリ（ヒドロキシエチル）メタクリル酸のいずれか、または両方の混合物である。適切に硬化させた場合、樹脂は280℃以上のたわみ温度、0.46MPaを示した。混合物中の金属粉末の含有量は、体積比56％～89％である。
たわみ温度は、ASTM D648‐07方法Aに従って、0.46Mpa[0.66psi]の負荷で測定した。
例8 混合物は、有機部分と無機部分で調製した。有機部分は、混合物の体積比32％を占める。有機部分は、60％を超えるポリ（ヒドロキシブチル）メタクリル酸と、250℃を大きく上回る0.46MPa（66psi）のたわみ温度を備える。無機部品は、2種類の金属粉末（MP‐1およびMP‐2）と多重壁カーボンナノチューブで構成される。この割合は、MP‐1の83％、MP‐2の15％、およびナノチューブの2％である。以下の組成（％Al‐4％、％Zr‐0.5％、％Y‐4％、残りはMg）の粉末MP‐1は、2つのフラクションの混合物で構成された。フラクション１（MP‐1全体の13％に相当）はD97=421、D50=400、D3=380、フラクション２（残りの87％）はD97=49.5、D50=45、D3=40で組成されている。粉末MP‐2は、以下の組成（％Li‐72％、％Ca‐2％、％Mg‐25％）、200℃付近の融点、D97=50、D50=45、D3=39の分布を備える。この混合物は直径2mmに型から押し出し、その後ドラムに巻き取った。巻き取りの間、フィラメントは2本のロールに留められており、1.5MPaの張力が加えられていた。その後、フィラメントを成形するためFMDヘッドを適用した。この際のレプリカは、重量が最適化され、最もエネルギー吸収が望ましい領域におけるバネとロッド状のリンクで相互に接続された4つの主要な管状部品を備えたbピラーの1：2スケールである（図‐3参照）。これの上部と下部の領域は、66％の金属粒子充填材を含む塗料で塗装した（66％の金属粒子充填材を含む塗料で塗装されました（金属充填材は、充填材の65％がニッケル合金、2%Yおよび2%Caを含有するマグネシウム合金の二種類の充填材で調整した）。次に、コンポーネントをWIPプロセスにかけ、始めに圧力を100MPaに上げ、220℃に加熱し、その後に圧力を300MPaに上げ、2時間の間圧力と温度を維持した。処理後に98％以上が残っていると評価されたコンポーネントの有機部分の目に見える劣化はなかった。次に、コンポーネントの一部を研磨紙で滑らかにし、上部を鋼板に拡散接合した。
たわみ温度は、ASTM D648‐07方法Aに従って、0.46Mpa[0.66psi]の負荷で測定した。
例9 混合物は、有機部分と無機部分で調製した。有機部分は、混合物の体積比22％を占める。有機部分は以下の混合物で構成される。
【0009】
【表3】
無機部品は、2種類の金属粉末（MP‐1およびMP‐2）で構成される。この割合は、MP‐1の85％、MP‐2の15％である。以下の組成（％Al‐6％、％Ca‐6％、残りはMg）の粉末MP‐1は、2つのフラクションの混合物で構成された。フラクション１（MP‐1全体の13％に相当）はD97=551、D50=502、D3=445、フラクション２（残りの87％）はD97=50、D50=45、D3=41で組成されている。粉末MP‐2は、以下の組成（％Li‐74％、％Mg‐25％）、190℃付近の融点、D97=51、D50=46、D3=40の分布を備える。この混合物は、光造形用3Dプリンターでの選択的光重合により成形された。この際のレプリカは、重量が最適化され、最もエネルギー吸収が望ましい領域におけるバネとロッド状のリンクで相互に接続された4つの主要な管状部品を備えたbピラーの1：2スケールである（図‐3参照）。次に、コンポーネントをWIPプロセスにかけ、始めに圧力を100MPaに上げ、220℃に加熱し、その後に圧力を300MPaに上げ、6時間の間圧力と温度を維持した。この部品は、さらに温度410℃にさらされ、熱による脱バインダされた。有機部分は実質的に除去された。次に、最終的に熱間静水圧法を3時間、200MPaの圧力と500℃の温度で実施した。
例10 表面から2mmのコンフォーマル冷却と、複雑な形状の作用表面、およびその結果としての冷却システムによって、型押し版の部位を製造するために、紫外線照射下での重合および後硬化後、40％のセラミック粒子が充填されたポリマー素材を用いて光造形印刷によって金型は製造された。この金型は、82ショア硬度、210℃の0.46MPaたわみ温度を示した。最終的な金型の形状は、直径約2mmの冷却孔で構成されており、この相補形状は直径3mmで製造された。この金型の裏面には、0.4％C、3.6％Mo、3.2％Mn、0.5％Vの合金の粉末で満たされた開口部があった。粉末は、以下の重量比の3つの異なるフラクションの混合物の結果として、三峰性分布を備える。フラクション１は64.7%、フラクション２は24.4%、フラクション３は10.9%である。μmで測定した場合、3つのフラクションすべての分布の次の値になる。フラクション１：D97=596、D50=574、D3=552フラクション２：D97=47、D50=43、D3=39フラクション３：D97=4.1、D50=3.4、D3=0.2。この充填は、91％の相対密度に達した。充填材はN2グローブボックスで製造した。この粉末が充填された開口部に蓋をした。充填された金型に、70％のラテックスを含む溶液を塗装した。この際、各層が乾燥した後に新しい層を配置し、これを20層繰り返した。コーティングおよび充填された金型は、数分間400MPaで冷間静水圧プレスにかけられ、最高温度は45℃に達した。この後、保護環境下で最高温度500℃の熱による脱バインダ工程を行なった。真空下で30分間の1220℃焼結工程を行なった後、アルゴン中で100MPaおよび1150℃の熱間静水圧法を4時間、実施した。HIPの冷却については、ベイナイトが80％以上になるように制御した。その後、540℃と610℃の2つの焼き戻しを、それぞれ2時間実行した。最後に、部品を最終寸法に機械加工した。
たわみ温度は、ASTM D648‐07方法Aに従って、0.46Mpa[0.66psi]の負荷で測定した。
例11 重量比で以下の組成のマグネシウム合金から、D50が12ミクロンの粉末を含む粉末混合物で素材を調整した。
%Li=0.2%; %Al=5.6%; %Gd=0.82%; %Nd=2.2%; %Y=4.1%; %Zr=0.6%;
残りは％Mgと不純物である。
この粉末は、長さと直径の比が20倍の5％volのカーボンナノチューブと機械的に合金化された。
ここで、D501.2ミクロンの27％の第2の粉末を一緒に混合、この第2の粉末は低融点リチウムマグネシウム合金（%Li=60%;%Ca=1%;%Y=1%残りは％Mgと不純物）である。
粉末混合物の54％を、30％のガラス繊維を含むPEEKと制御雰囲気押出機で混合した(AKROTEK 5047)。
この素材は、390℃、500barの背圧でのプラスチック射出成形によって処理した。金型は圧力下で2.5分間、220℃に保ち、その後冷却した。
素材は、金属部分の連続性と良好な結合を示した。主な繊維配向方向の機械的強度（UTS）は220MPaであった。破断時延長は5％であった。
機械的強度（UTS）、弾性率、および破断時延長は、室温（23℃）でASTM E8/E8M‐16aに従って測定された。
融点は、ASTM E794‐06（2012）に従って測定した。
体積に関するD50は、ISO 13320‐2009に準拠したレーザー回折により測定した。
Tgは、ASTM D3418‐12に従って示差走査熱量計（DSC）によって決定された。
例12表面から2mmのコンフォーマル冷却と、複雑な形状の作用表面、およびその結果としての冷却システムで、その大きなモノリシックダイカストダイの半分（直径490mmに相当）を製造するために、SLAとエラストマー材料を使用して金型を製造した。金型の背面には、0.4％C、3.6％Mo、3.2％Mn、0.5％Vの合金の粉末で満たされた開口部がある。粉末は、以下の重量比の2つの異なるフラクションの混合物の結果として、二峰性分布を備える。フラクション1は73%、フラクション2は23%である。μmで測定した場合、２つのフラクションの分布の次の値が適応される。フラクション１：D97=596、D50=574、D3=552フラクション２：D97=4.1、D50=3.4、D3=0.2。この充填は、80.5％の相対密度に達した。この粉末が充填された開口部に蓋をした。充填された金型に、70％のラテックスを含む溶液を塗装した。この際、各層が乾燥した後に新しい層を配置し、これを20層繰り返した。充填および塗装された金型は、5*10‐1mbar未満の真空レベルまで排気された。サイクル1と2の間にバリゴン(varigon)を補充して、3つの真空サイクルを作成した。コーティングおよび充填された金型は、数分間600MPaで冷間静水圧プレスにかけられ、最高温度は45℃に達した。この後、保護環境下で最高温度500℃の熱による脱バインダ工程を行なった。真空下で30分間の1220℃焼結工程を行なった後、アルゴン中で200MPaおよび1150℃の熱間静水圧法を4時間、実施した。HIPの冷却については、ベイナイトが80％以上になるように制御した。その後、540℃と610℃の2つの焼き戻しを、それぞれ2時間実行した。最後に、部品を最終寸法に機械加工した。この金型の作業面全体に、チタン酸バリウム低温CVDコーティングを適用した。この金型は試用鋳造機で試用した。直径2mmの表面に近い毛細管冷却チャネルのレイノルズ係数は、およそ20000を超えると推定した。金型表面から1mmで測定された金型表面の平均最大温度は238℃であった（擬似最高温度ポイントでの直接熱電対測定と放射率に依存しない熱分析による補正）。平均平衡温度（金型充填時）は96℃未満であった。非常に細かい表面仕上げのコンポーネントが得られた。
例13 3D放射野印刷の概念を検証し、多層製造で部位を製造するために、自家製プリンターを使用した（素材を含むZ方向の可動VATから成り、各素材に新しい層を適用する各層のスプレッダーシステム、および1つはVATに直交する、もう１つは角度を付けた電動式の傾斜角の制御の２つの2D可動ステージに取り付けられたレーザー光源）。これらの2つのレーザー光源は、一方が印刷対象の素材の表面に直交し、もう一方は直交しない。また、これらは、定格出力6W、波長1540nmの材料表面に対して角度を付けたものが１つ、他方は定格電力2W、波長488nmの素材表面に直交するレーザーである。この素材の有機部分は、非対称D‐p‐A（D‐ジフェニルアミン電子供与部分、p‐共役芳香族フルオレンコア、A‐ベンゾチアゾール電子受容体官能基）が重量比2.65％のメタクリレート樹脂で構成される。この素材の有機部分は、488nmレーザーで約0.2、1540nmレーザーで約0.4の光学密度を示しました。放射照度は100W/cm2を超え、300W/cm2未満であると推定された。特に488nmレーザーに200fsの幅のパルスを使用した場合、素材表面下5mmでの選択的硬化が可能だった。
例14 3D多層製造で部位を製造するために、レーザー光源の変更が可能な自家製プリンターを使用した（素材を含むZ方向の可動VATから成り、各素材に新しい層を適用する各層のスプレッダーシステム、および1つはVATに直交する、もう１つは角度を付けた電動式の傾斜角の制御の２つの2D可動ステージに取り付けられたレーザー光源）。素材と放射線源のさまざまな組み合わせについて、単純な形状の1つの層をxy平面に印刷し、重合した素材の厚さを測定することにより、硬化の深さを測定した。2つの異なる無機充填材を使用した（ここでは無機Iおよび無機IIと呼ぶ）。無機Iは27％のD50=1ミクロンの低融点マグネシウムリチウム合金（％Li=70;％Ca=3.5;％Y=0.5;％As=0.4、残りはマグネシウムで組成）、および、73％のD50=5ミクロンのマグネシウム合金（％Li=18;％REE[Y、Gd、Nd、％Tm、％Tb、％Dy、％Yb、％Er、％Sm、％Pr、％Ho、％Lu、％Th]=6;％Ca=0.5;％Al=5;％Zr=0.4;％Ti=0.1;％Si=0.8残りはマグネシウムで組成）で構成される。無機IIは27％のD50=10ミクロンの低融点アルミニウムリチウム合金（％Li=90;％Ca=0.5;％Y=0.5;％As=0.4、残りはアルミニウムで組成）、および73％D50=85ミクロンのアルミニウム合金（％Li=22;％REE[Y、Gd、Nd]=2;％Cu=2;％Zn=7.5;％Zr=0.1;％Mg=8;残りはアルミニウムで組成）で構成される。2つの異なるレーザー光源（ここではレーザーAおよびレーザーBと呼ぶ）を使用した。また、多数の有機材料と無機部分の体積分率を試用した。粉末を最初に混合し、この後、有機部分に混合した。発色団またはイニシエーターを最後に添加した。混合物は混合から6時間以内に印刷した。レーザーAの出力は200mW、波長は約400nmに設定した。レーザーBの出力は1W、波長は808nmに設定した。
多数の有機材料と無機部分の体積分率を試用した。この際、発色団（CR）の有無、熱開始剤（TI）または光開始剤（PI）の添加の有無の違いがある２つのモノマー混合物（混合物I、混合物II）を使用した。発色団は、一端にジフェニルアミンとベンゾイド構造ドナー塩橋受容体を持つ合成フルオレン誘導体である。また、この際使用した熱開始剤は過酸化ベンゾイルである。また、レーザーAを使用した場合の光開始剤は、2,4,6‐トリメチルベンゾイルジフェニルホスフィンオキシドであり、レーザーBを使用した場合は、スペクトラムからのH‐NuIR815である。混合物Iは透明なメタクリレートである。また、混合物IIは、5％スチレンおよび10％ブチルアクリレートを含む、メチルメチルアクリレート（MM）である。
粉末を最初に混合し、この後、有機部分に混合した。発色団またはイニシエーターを最後に添加した。混合物は混合から6時間以内に印刷した。
【0010】
【表4】
例15いくつかのLi含有マグネシウム合金が製造され、以下は全て重量比である。
【0011】
【表5】
例16 いくつかの高Li含有マグネシウム合金が製造され、その中の複数において融点が低融点であることを確認した。以下は全て重量比である。
【0012】
【表6】
【0013】
（請求項１）
全て重量比で表される以下の組成のマグネシウム合金。
%Si:0‐15; %Cu:0‐30; %Mn:0‐15; %Be:0‐15;
%Zn:0‐15; %Li:0.6‐70; %Sc:0‐20; %Fe<30;
%Pb:0‐10; %Zr:0‐10; %Cr:0‐15; %V:0‐10;
%Ti:0‐20; %Bi:0‐20; %Ga:0‐20; %N:0‐2;
%B:0‐5; %Al:0‐60; %Ni:0‐40; %Mo:0‐15;
%W:0‐30; %Ta:0‐5; %Hf:0‐5; %Nb:0‐10;
%Co:0‐30; %Ce:0‐15; %Ge:0‐20; %Ca:0‐15;
%In:0‐20; %Cd:0‐20; %Sn:0‐40; %Cs:0‐20;
%Se:0‐10; %Te:0‐10; %As:0‐10; %Sb:0‐20;
%Rb:0‐20; %La:0‐15; %C:0‐5; %O:0‐15;
%Y:0‐30; %Nd:0‐30; %Tm:0‐15; %Tb:0‐15;
%Gd:0‐20; %Dy:0‐15; %Yb:0‐15; %Er:0‐15;
%Sm:0‐15; %Pr:0‐15; %Ho:0‐25; %Lu:0‐15;
%Th:0‐15;
上式で %Gd+%Nd+%Sm+%Y+%Pr+%Sc+%Pm+%Eu+%Tb+%Dy+%Ho+%Er+%Tm+%Yb+%Lu+%Th=0.002‐34;and%Zr+%Zn+%Mn+%Y+%Ce+%La+%Ca+%Sc=0.002‐34;
残りは%Mgおよび微量元素で構成される。上式で、微量元素は合計2重量%未満であり、
かつ上式で、%Mg>12%。
（請求項２）
全て重量比で表される以下の組成の低融点マグネシウムリチウム合金。
%Si:0‐15; %Cu:0‐30; %Mn:0‐15; %Be:0‐15;
%Zn:0‐15; %Li:16‐100; %Sc:0‐20; %Ni<30;
%Pb:0‐10; %Zr:0‐10; %Cr:0‐15; %V:0‐10;
%Ti:0‐20; %Bi:0‐20; %Ga:0‐20; %N:0‐2;
%B:0‐5; %Al:0‐60; %Ni:0‐40; %Mo:0‐15;
%W:0‐30; %Ta:0‐5; %Hf:0‐5; %Nb:0‐10;
%Co:0‐30; %Ce:0‐15; %Ge:0‐20; %Ca:0‐30;
%In:0‐20; %Cd:0‐20; %Sn:0‐40; %Cs:0‐20;
%Se:0‐10; %Te:0‐10; %As:0‐10; %Sb:0‐20;
%Rb:0‐20; %La:0‐15; %C:0‐5; %O:0‐15;
%Y:0‐30; %Nd:0‐30; %Tm:0‐15; %Tb:0‐15;
%Gd:0‐20; %Dy:0‐15; %Yb:0‐15; %Er:0‐15%
%Sm:0‐15; %Pr:0‐15; %Ho:0‐25; %Lu:0‐15;
%Th:0‐15;
残りは%Mgおよび微量元素で構成される。上式で、微量元素は合計2重量%未満であり、融点は495℃以下。
（請求項３）
請求項1から２におけるあらゆる合金において、%Se+%Te+%As+%Sbが0.05重量%以上。
（請求項４）
請求項1から３における合金において、%Bi+%Ga+%Cd+%In+%Sn+%Cs+%Rbが0.05重量%以上。
（請求項５）
請求項1から４における、あらゆる合金において、%Ca+%Alが0.06重量%以上。
（請求項６）
請求項1から5における合金において、%Nd+%Gd+%La+%Y+%Be+%Scが0.5重量%以上。
（請求項７）
請求項1から6における、あらゆる合金において、%Alが36重量%超。
（請求項８）
少なくとも1つのコンポーネントを持つ有機部分と少なくとも1つのコンポーネントを持つ無機部分を含む素材。ここで、有機部品のコンポーネントは、材料の無機部品の関連するコンポーネントの融点の0.45倍より高く、0.46MPa（66psi）の負荷でASTM D648‐07テストに従って測定された、たわみ温度を備える。
（請求項９）
少なくとも1つのコンポーネントを持つ有機部分と少なくとも1つのコンポーネントを持つ無機部分を含む素材。ここで、有機部品のコンポーネントは、材料の無機部品の関連するコンポーネントの融点の0.45倍より高い、グラス転移温度を備える。
（請求項１０）
少なくとも1つのコンポーネントを持つ有機部分と少なくとも1つのコンポーネントを持つ無機部分を含む素材。ここで、有機部品のコンポーネントは、材料の無機部品の関連するコンポーネントの融点の0.45倍より高い、分解温度を備える。
（請求項１１）
請求項8から10における、あらゆる素材。ここで、関連するコンポーネントは素材の重量に対して少なくとも0.6重量％。
（請求項１２）
請求項8から11における、あらゆる素材。ここで、この素材の無機部分は素材の重量に対して少なくとも52重量％。
（請求項１３）
請求項8から12における、あらゆる素材。ここで、この素材の無機部分は請求項1から7におけるあらゆる合金から構成される。
（請求項１４）
請求項1から13における、あらゆる素材。ここで、この無機部分は、金属相の重量に対して少なくとも16重量％の%Liを含む金属相を含む。
（請求項１５）
請求項1から14における、あらゆる素材。ここで、この無機部分は複数の金属相を含み、1つの金属相は、そのような金属相の重量に関して少なくとも32重量％の%Liを含有し、％Liは金属相の総重量に対して18重量％未満であり、％Mgは、金属相の総重量に対して12重量％超である。
（請求項１６）
請求項1から15における、あらゆる素材。ここで、この無機部分は、金属相の重量に関して少なくとも１２重量％の%Ga+%Biを含む金属相で構成される。
（請求項１７）
請求項1から16における、あらゆる素材。ここで、この無機部分は、1900ミクロン以下のD50の粉末混合物で構成される。
（請求項１８）
請求項1から17における、あらゆる素材。ここで、無機部分は、少なくとも2つの粉末分級物を含む粉末混合物を含み、粉末分級物の1つは、混合物内の別の粉末分級物のD50よりも少なくとも3倍大きいD50を有する。
（請求項１９）
構成する素材の成形方法は、以下の過程による。
ステップ１ 請求項8から18のいずれかの素材の取得。
ステップ２ この素材の成形技術による成形。
ステップ３ ステップ2で得られた成形素材を、55MPaを超える圧力と、素材の無機部分の関連するコンポーネントまたは相の中で最も低い融解温度を持つコンポーネントまたは相の温度0.45*Tmを超えるプロセスにかける。
また、必要に応じて
ステップ４ ステップ３によって得られた成形後の素材に対して、脱バインダ工程を施す。
ステップ５ ステップ３またはステップ４によって得られた成形後の素材に対して、固結方法を適用する。
（請求項２０）
請求項19における方法。ここで、成形技術は、ポリマー成形技術、金属射出成形（MIM）、粒子射出成形（PIM）、射出成形、圧縮成形、熱成形または付加製造から選択される。
（請求項２１）
構成する素材の成形方法は、以下の過程による。
ステップ１ 適切な放射線への曝露によって硬化する素材の用意。
ステップ２ 素材の少なくとも一部の適切な放射線への曝露を含む付加製造法による、ステップ１における素材の成形。
ステップ３ 未硬化素材からの、硬化素材または一部硬化素材の分離。
（請求項２２）
請求項21における方法。ここで、ステップ１における素材は、請求項8から18における、あらゆる素材とする。
（請求項２３）
請求項21から221における方法。ここで、ステップ１における素材は、請求項1から6における、あらゆる素材とする。
（請求項２４）
請求項21から23における方法。ここで、素材は400～2000nmに硬化する。
（請求項２５）
請求項21から24における方法。ここで、適用される放射照度は2.2W/Cm2以上とする。
（請求項２６）
請求項21から25における方法。ここで、放射照度は2Dフィールドで光る。
（請求項２７）
請求項26における方法。ここで、2D光帯は、LCDまたはDLPシステムによって発生する。
（請求項２８）
請求項22から25における方法。ここで、放射照度は3Dフィールドで光る。
（請求項２９）
請求項22から28における方法。ここで、フェムト秒レーザーパルスを使用し、素材による吸収の非線形性を高め、より詳細な分析を可能にする。
（請求項３０）
請求項22から29における方法。ここで、25℃の素材を波長と放射照度に1秒間さらした後、深さ50マイクロメートルにおけるビームフォーカスで150℃を超える温度に上昇させる。
（請求項３１）
ポリマーと連続金属相を含む軽量構造用の成形素材。ここで、連続金属相は、成形素材の重量に対して少なくとも32重量％含まれ、この金属相は、成形素材の重量に対して少なくとも2.2重量％の490℃未満の融点を持つ低融点元素を含む。
（請求項３２）
請求項31における成形素材。ここで、低融点元素は、成形素材の重量に対して少なくとも4.6重量％の含有量のリチウムである。
（請求項３３）
請求項31から32における、あらゆる成形素材。ここで、以下の検証の実行の際、幅3mmの2つの試料は、どちらも成形素材の製造に使用したのと同じ製造条件で製造される。また、試料の1つは、成形素材と同じ組成であり、もう一方の試料は成形素材の重合体組成を備える。重合試料の熱変形温度では、成形素材試料によって補助される負荷は、重合体試料によって補助される1.82MPaの負荷と比較すると55％以上である。検証は以下の手順で行われる。
始めに、重合体試料の熱変形温度を、1.82MPaの負荷でASTM D648‐07に従って決定する。
その後、成形素材資料を、ISO‐178‐2001に準拠した機械的抗折試験で、重合体試料に対して以前に決定された熱たわみ温度で検証する。
ここで、機械的抗折試験は、熱たわみ温度試験で使用される3点曲げと同じ構成で行われ、また、0.25mmのたわみを生じる負荷レベルを記録する。
（請求項３４）
工程は以下の手順で構成する。
ステップ１ 金型の製造。ここで、金型の少なくとも一部は、付加製造法（AM）をし使用する。
ステップ２ ステップ１で得られた金型の少なくとも一部に、少なくとも１つの金属相を含む粒子形態の素材の充填。
ステップ３ ステップ２において得られた少なくとも一部が充填された金型に対して、CIP工程の適用。
ステップ４ 少なくとも一部の金型の取り外し。
ステップ５ ステップ４にて得られたコンポーネントに対して、高密度化工程の適用。
さらに、必要に応じて
ステップ６ ステップ５にて得られたコンポーネントの金属部分に対しての加熱処理。
ステップ７ コンポーネントの最終加工。
ここで、少なくとも部分的に充填された金型内の圧力は、ステップ2と3の間で90mbar未満の完全な真空まで排気された状態である。
（請求項３５）
請求項34における方法。ここで、金属相は鉄合金を含み、製造されたコンポーネントの耐力強度は830MPa以上で、破断時延長は6％超である。
（請求項３６）
請求項34から36における、あらゆる方法。ここで、この金型は、コア、ボイド、冷却チャネル、加熱チャネルなどの内部特徴、またはその他の内部回路、または製造されるコンポーネントの幾何学的形状を含む複雑な幾何学的形状を備える。
（請求項３７）
請求項34から36における、あらゆる方法。ここで、ステップ１から７におけるいずれか１つにおいて、加えられる圧力は310MPaを超え、製造されたコンポーネントの最大断面の等価直径は420mm以上である。
（請求項３８）
請求項34から3７における、あらゆる方法。ここで、ステップ１から４において、粒子状の素材と接触している金型の体積に対して少なくとも体積比30％の剛性の変動は199％未満である。
（請求項３９）
請求項34から3８における、あらゆる方法。ここで、ステップ2で得られた少なくとも部分的に充填された金型に前型を適用し、この適用された前型は55％を超える破断点延長を備える柔軟な材料を含む。
（請求項４０）
請求項３４から３９における方法によって得られたダイカスト。ここで、これによって製造されるダイカストダイは、「コールドダイカスト」または「ドライキャスティング」ダイである。
（請求項４１）
請求項４０におけるダイ。ここで、ダイは、チタン酸バリウムまたはストロンチウムを含む塗装を有する。
全て重量比で表される以下の組成のマグネシウム合金。
%Si:0‐15; %Cu:0‐30; %Mn:0‐15; %Be:0‐15;
%Zn:0‐15; %Li:0.6‐70; %Sc:0‐20; %Fe<30;
%Pb:0‐10; %Zr:0‐10; %Cr:0‐15; %V:0‐10;
%Ti:0‐20; %Bi:0‐20; %Ga:0‐20; %N:0‐2;
%B:0‐5; %Al:0‐60; %Ni:0‐40; %Mo:0‐15;
%W:0‐30; %Ta:0‐5; %Hf:0‐5; %Nb:0‐10;
%Co:0‐30; %Ce:0‐15; %Ge:0‐20; %Ca:0‐15;
%In:0‐20; %Cd:0‐20; %Sn:0‐40; %Cs:0‐20;
%Se:0‐10; %Te:0‐10; %As:0‐10; %Sb:0‐20;
%Rb:0‐20; %La:0‐15; %C:0‐5; %O:0‐15;
%Y:0‐30; %Nd:0‐30; %Tm:0‐15; %Tb:0‐15;
%Gd:0‐20; %Dy:0‐15; %Yb:0‐15; %Er:0‐15;
%Sm:0‐15; %Pr:0‐15; %Ho:0‐25; %Lu:0‐15;
%Th:0‐15;
上式で %Gd+%Nd+%Sm+%Y+%Pr+%Sc+%Pm+%Eu+%Tb+%Dy+%Ho+%Er+%Tm+%Yb+%Lu+%Th=0.002‐34;and%Zr+%Zn+%Mn+%Y+%Ce+%La+%Ca+%Sc=0.002‐34;
残りは%Mgおよび微量元素で構成される。上式で、微量元素は合計2重量%未満であり、
かつ上式で、%Mg>12%。
（請求項２）
全て重量比で表される以下の組成の低融点マグネシウムリチウム合金。
%Si:0‐15; %Cu:0‐30; %Mn:0‐15; %Be:0‐15;
%Zn:0‐15; %Li:16‐100; %Sc:0‐20; %Ni<30;
%Pb:0‐10; %Zr:0‐10; %Cr:0‐15; %V:0‐10;
%Ti:0‐20; %Bi:0‐20; %Ga:0‐20; %N:0‐2;
%B:0‐5; %Al:0‐60; %Ni:0‐40; %Mo:0‐15;
%W:0‐30; %Ta:0‐5; %Hf:0‐5; %Nb:0‐10;
%Co:0‐30; %Ce:0‐15; %Ge:0‐20; %Ca:0‐30;
%In:0‐20; %Cd:0‐20; %Sn:0‐40; %Cs:0‐20;
%Se:0‐10; %Te:0‐10; %As:0‐10; %Sb:0‐20;
%Rb:0‐20; %La:0‐15; %C:0‐5; %O:0‐15;
%Y:0‐30; %Nd:0‐30; %Tm:0‐15; %Tb:0‐15;
%Gd:0‐20; %Dy:0‐15; %Yb:0‐15; %Er:0‐15%
%Sm:0‐15; %Pr:0‐15; %Ho:0‐25; %Lu:0‐15;
%Th:0‐15;
残りは%Mgおよび微量元素で構成される。上式で、微量元素は合計2重量%未満であり、融点は495℃以下。
（請求項３）
請求項1から２におけるあらゆる合金において、%Se+%Te+%As+%Sbが0.05重量%以上。
（請求項４）
請求項1から３における合金において、%Bi+%Ga+%Cd+%In+%Sn+%Cs+%Rbが0.05重量%以上。
（請求項５）
請求項1から４における、あらゆる合金において、%Ca+%Alが0.06重量%以上。
（請求項６）
請求項1から5における合金において、%Nd+%Gd+%La+%Y+%Be+%Scが0.5重量%以上。
（請求項７）
請求項1から6における、あらゆる合金において、%Alが36重量%超。
（請求項８）
少なくとも1つのコンポーネントを持つ有機部分と少なくとも1つのコンポーネントを持つ無機部分を含む素材。ここで、有機部品のコンポーネントは、材料の無機部品の関連するコンポーネントの融点の0.45倍より高く、0.46MPa（66psi）の負荷でASTM D648‐07テストに従って測定された、たわみ温度を備える。
（請求項９）
少なくとも1つのコンポーネントを持つ有機部分と少なくとも1つのコンポーネントを持つ無機部分を含む素材。ここで、有機部品のコンポーネントは、材料の無機部品の関連するコンポーネントの融点の0.45倍より高い、グラス転移温度を備える。
（請求項１０）
少なくとも1つのコンポーネントを持つ有機部分と少なくとも1つのコンポーネントを持つ無機部分を含む素材。ここで、有機部品のコンポーネントは、材料の無機部品の関連するコンポーネントの融点の0.45倍より高い、分解温度を備える。
（請求項１１）
請求項8から10における、あらゆる素材。ここで、関連するコンポーネントは素材の重量に対して少なくとも0.6重量％。
（請求項１２）
請求項8から11における、あらゆる素材。ここで、この素材の無機部分は素材の重量に対して少なくとも52重量％。
（請求項１３）
請求項8から12における、あらゆる素材。ここで、この素材の無機部分は請求項1から7におけるあらゆる合金から構成される。
（請求項１４）
請求項1から13における、あらゆる素材。ここで、この無機部分は、金属相の重量に対して少なくとも16重量％の%Liを含む金属相を含む。
（請求項１５）
請求項1から14における、あらゆる素材。ここで、この無機部分は複数の金属相を含み、1つの金属相は、そのような金属相の重量に関して少なくとも32重量％の%Liを含有し、％Liは金属相の総重量に対して18重量％未満であり、％Mgは、金属相の総重量に対して12重量％超である。
（請求項１６）
請求項1から15における、あらゆる素材。ここで、この無機部分は、金属相の重量に関して少なくとも１２重量％の%Ga+%Biを含む金属相で構成される。
（請求項１７）
請求項1から16における、あらゆる素材。ここで、この無機部分は、1900ミクロン以下のD50の粉末混合物で構成される。
（請求項１８）
請求項1から17における、あらゆる素材。ここで、無機部分は、少なくとも2つの粉末分級物を含む粉末混合物を含み、粉末分級物の1つは、混合物内の別の粉末分級物のD50よりも少なくとも3倍大きいD50を有する。
（請求項１９）
構成する素材の成形方法は、以下の過程による。
ステップ１ 請求項8から18のいずれかの素材の取得。
ステップ２ この素材の成形技術による成形。
ステップ３ ステップ2で得られた成形素材を、55MPaを超える圧力と、素材の無機部分の関連するコンポーネントまたは相の中で最も低い融解温度を持つコンポーネントまたは相の温度0.45*Tmを超えるプロセスにかける。
また、必要に応じて
ステップ４ ステップ３によって得られた成形後の素材に対して、脱バインダ工程を施す。
ステップ５ ステップ３またはステップ４によって得られた成形後の素材に対して、固結方法を適用する。
（請求項２０）
請求項19における方法。ここで、成形技術は、ポリマー成形技術、金属射出成形（MIM）、粒子射出成形（PIM）、射出成形、圧縮成形、熱成形または付加製造から選択される。
（請求項２１）
構成する素材の成形方法は、以下の過程による。
ステップ１ 適切な放射線への曝露によって硬化する素材の用意。
ステップ２ 素材の少なくとも一部の適切な放射線への曝露を含む付加製造法による、ステップ１における素材の成形。
ステップ３ 未硬化素材からの、硬化素材または一部硬化素材の分離。
（請求項２２）
請求項21における方法。ここで、ステップ１における素材は、請求項8から18における、あらゆる素材とする。
（請求項２３）
請求項21から221における方法。ここで、ステップ１における素材は、請求項1から6における、あらゆる素材とする。
（請求項２４）
請求項21から23における方法。ここで、素材は400～2000nmに硬化する。
（請求項２５）
請求項21から24における方法。ここで、適用される放射照度は2.2W/Cm2以上とする。
（請求項２６）
請求項21から25における方法。ここで、放射照度は2Dフィールドで光る。
（請求項２７）
請求項26における方法。ここで、2D光帯は、LCDまたはDLPシステムによって発生する。
（請求項２８）
請求項22から25における方法。ここで、放射照度は3Dフィールドで光る。
（請求項２９）
請求項22から28における方法。ここで、フェムト秒レーザーパルスを使用し、素材による吸収の非線形性を高め、より詳細な分析を可能にする。
（請求項３０）
請求項22から29における方法。ここで、25℃の素材を波長と放射照度に1秒間さらした後、深さ50マイクロメートルにおけるビームフォーカスで150℃を超える温度に上昇させる。
（請求項３１）
ポリマーと連続金属相を含む軽量構造用の成形素材。ここで、連続金属相は、成形素材の重量に対して少なくとも32重量％含まれ、この金属相は、成形素材の重量に対して少なくとも2.2重量％の490℃未満の融点を持つ低融点元素を含む。
（請求項３２）
請求項31における成形素材。ここで、低融点元素は、成形素材の重量に対して少なくとも4.6重量％の含有量のリチウムである。
（請求項３３）
請求項31から32における、あらゆる成形素材。ここで、以下の検証の実行の際、幅3mmの2つの試料は、どちらも成形素材の製造に使用したのと同じ製造条件で製造される。また、試料の1つは、成形素材と同じ組成であり、もう一方の試料は成形素材の重合体組成を備える。重合試料の熱変形温度では、成形素材試料によって補助される負荷は、重合体試料によって補助される1.82MPaの負荷と比較すると55％以上である。検証は以下の手順で行われる。
始めに、重合体試料の熱変形温度を、1.82MPaの負荷でASTM D648‐07に従って決定する。
その後、成形素材資料を、ISO‐178‐2001に準拠した機械的抗折試験で、重合体試料に対して以前に決定された熱たわみ温度で検証する。
ここで、機械的抗折試験は、熱たわみ温度試験で使用される3点曲げと同じ構成で行われ、また、0.25mmのたわみを生じる負荷レベルを記録する。
（請求項３４）
工程は以下の手順で構成する。
ステップ１ 金型の製造。ここで、金型の少なくとも一部は、付加製造法（AM）をし使用する。
ステップ２ ステップ１で得られた金型の少なくとも一部に、少なくとも１つの金属相を含む粒子形態の素材の充填。
ステップ３ ステップ２において得られた少なくとも一部が充填された金型に対して、CIP工程の適用。
ステップ４ 少なくとも一部の金型の取り外し。
ステップ５ ステップ４にて得られたコンポーネントに対して、高密度化工程の適用。
さらに、必要に応じて
ステップ６ ステップ５にて得られたコンポーネントの金属部分に対しての加熱処理。
ステップ７ コンポーネントの最終加工。
ここで、少なくとも部分的に充填された金型内の圧力は、ステップ2と3の間で90mbar未満の完全な真空まで排気された状態である。
（請求項３５）
請求項34における方法。ここで、金属相は鉄合金を含み、製造されたコンポーネントの耐力強度は830MPa以上で、破断時延長は6％超である。
（請求項３６）
請求項34から36における、あらゆる方法。ここで、この金型は、コア、ボイド、冷却チャネル、加熱チャネルなどの内部特徴、またはその他の内部回路、または製造されるコンポーネントの幾何学的形状を含む複雑な幾何学的形状を備える。
（請求項３７）
請求項34から36における、あらゆる方法。ここで、ステップ１から７におけるいずれか１つにおいて、加えられる圧力は310MPaを超え、製造されたコンポーネントの最大断面の等価直径は420mm以上である。
（請求項３８）
請求項34から3７における、あらゆる方法。ここで、ステップ１から４において、粒子状の素材と接触している金型の体積に対して少なくとも体積比30％の剛性の変動は199％未満である。
（請求項３９）
請求項34から3８における、あらゆる方法。ここで、ステップ2で得られた少なくとも部分的に充填された金型に前型を適用し、この適用された前型は55％を超える破断点延長を備える柔軟な材料を含む。
（請求項４０）
請求項３４から３９における方法によって得られたダイカスト。ここで、これによって製造されるダイカストダイは、「コールドダイカスト」または「ドライキャスティング」ダイである。
（請求項４１）
請求項４０におけるダイ。ここで、ダイは、チタン酸バリウムまたはストロンチウムを含む塗装を有する。
【図1】
【図2】
【図3】
