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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】2024-11-29
(45)【発行日】2024-12-09
(54)【発明の名称】粉末熱間等方圧加圧サイクル
(51)【国際特許分類】
B22F 3/15 20060101AFI20241202BHJP
B22F 1/00 20220101ALI20241202BHJP
B22F 1/05 20220101ALI20241202BHJP
C22C 14/00 20060101ALI20241202BHJP
B22F 9/14 20060101ALI20241202BHJP
B22F 9/08 20060101ALI20241202BHJP
B01J 2/02 20060101ALI20241202BHJP
B01J 3/06 20060101ALI20241202BHJP
C22C 1/04 20230101ALI20241202BHJP
【ＦＩ】
B22F3/15 M
B22F1/00 R
B22F1/05
C22C14/00 Z
B22F9/14 Z
B22F9/08 A
B01J2/02 A
B01J3/06 B
B01J3/06 P
C22C1/04 E
【請求項の数】
15
(21)【出願番号】P 2023519050
(86)(22)【出願日】2021-09-21
(65)【公表番号】
(43)【公表日】2023-10-11
(86)【国際出願番号】 GB2021052442
(87)【国際公開番号】W WO2022064181
(87)【国際公開日】2022-03-31
【審査請求日】2023-05-02
(31)【優先権主張番号】2015099.1
(32)【優先日】2020-09-24
(33)【優先権主張国・地域又は機関】GB
(31)【優先権主張番号】20275147.5
(32)【優先日】2020-09-24
(33)【優先権主張国・地域又は機関】EP
(73)【特許権者】
【識別番号】390038014
【氏名又は名称】ビ－エイイ－ システムズ パブリック リミテッド カンパニ－
【氏名又は名称原語表記】ＢＡＥ ＳＹＳＴＥＭＳ ｐｌｃ
(74)【代理人】
【識別番号】110003708
【氏名又は名称】弁理士法人鈴榮特許綜合事務所
(72)【発明者】
【氏名】プライス、ハワード・ジェームス
(72)【発明者】
【氏名】スチュアート、ピーター・ニール
(72)【発明者】
【氏名】ギャラガー、ショーン
【審査官】廣野 知子
(56)【参考文献】
【文献】国際公開第２０２０／０３０９０６（ＷＯ，Ａ１）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｂ２２Ｆ １／００－３／１５、９／０８、９／１４
Ｃ２２Ｃ １／０４、１４／００
Ｂ２９Ｃ ６４／１５３、６４／３１４、４０／１０
Ｂ０１Ｊ ２／０２、３／０６
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
物品をその前駆体から作製する方法であって、前記方法は、コンテナ中にα＋βＴｉ合金の粉末を封入することを含む、前記前駆体を提供することと、ここで、前記粉末は、電極誘導ガス噴霧（ＥＩＧＡ）によって形成され、
第１の圧力で前記前駆体を等方圧圧縮することによって前記前駆体を冷間圧縮し、それによって圧縮された前駆体を提供することと、
７５ＭＰａ～１５０ＭＰａの範囲におけるＮ番目の圧力で、及び８５０℃～９５０℃の範囲におけるＮ番目の温度で、圧縮された前記前駆体を熱間等方圧加圧（ＨＩＰ）し、それによって前記物品を作製することと
を備え、前記第１の圧力対前記Ｎ番目の圧力の比率は、１：２～９：１０の範囲である、方法。
【請求項2】
前記第１の圧力対前記Ｎ番目の圧力の比率は、２：３～１７：２０の範囲である、請求項１に記載の方法。
【請求項3】
前記第１の圧力で前記前駆体を等方圧圧縮することによる前記前駆体の冷間加圧は、加熱又は冷却を適用することを伴わない、請求項１又は２に記載の方法。
【請求項4】
前記粉末の粒子は、アルゴンが封入された気泡を含む、請求項１～３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項5】
前記粉末の前記粒子は、少なくとも５０μｍの寸法を有する、請求項４に記載の方法。
【請求項6】
前記Ｎ番目の圧力から周囲圧力に向かって前記物品を等温減圧し、その後、前記Ｎ番目の温度から周囲温度に向かって、減圧された前記物品を冷却することを含む、請求項１～５のいずれか一項に記載の方法。
【請求項7】
前記Ｎ番目の圧力から周囲圧力に向かって前記物品を等温減圧することは、前記Ｎ番目の圧力から周囲圧力に向かって前記物品を等温減圧することを含む、請求項６に記載の方法。
【請求項8】
前記Ｎ番目の温度から周囲温度に向かって、減圧された前記物品を冷却することは、第１の冷却速度で冷却し、その後、第２の冷却速度で冷却することを含み、前記第１の冷却速度は、前記第２の冷却速度よりも遅い、請求項６又は７に記載の方法。
【請求項9】
前記前駆体を冷却することは、前記前駆体を等圧冷却することを含む、請求項６～８のいずれか一項に記載の方法。
【請求項10】
前記前駆体を等圧冷却することは、周囲圧力で行われる、請求項９に記載の方法。
【請求項11】
前記Ｎ番目の温度から周囲温度に向かって、減圧された前記物品を冷却することは、前記Ｎ番目の温度からＮ＋１番目の温度まで前記前駆体を等圧冷却することを含み、前記Ｎ＋１番目の温度は、前記Ｎ番目の温度の少なくとも８０％である、請求項６～１０のいずれか一項に記載の方法。
【請求項12】
前記前駆体の冷間加圧は、周囲温度で行われる、請求項１～１１のいずれか一項に記載の方法。
【請求項13】
前記α＋βＴｉ合金は、Ｔｉ－６Ａｌ－４Ｖ合金である、請求項１～１２のいずれか一項に記載の方法。
【請求項14】
前記Ｎ番目の圧力は、９０ＭＰａ～１２５ＭＰａの範囲であり、及び／又は前記Ｎ番目の温度は、８７５℃～９２５℃の範囲である、請求項１～１３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項15】
前記物品は、航空宇宙コンポーネント、ビークルコンポーネント、又は医療コンポーネントである、請求項１～１４のいずれか一項に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、熱間等方圧加圧に関する。
【背景技術】
【0002】
粉末鍛造、熱間等方圧加圧（ＨＩＰ）、金属射出成形（ＭＩＭ）、電流支援焼結（ＥＣＡＳ）、及び付加製造（ＡＭ）を含む粉末冶金（ＰＭ）は、金属粉末、好ましくは球状金属粉末からの物品のニアネットシェイプ（ＮＮＳ）作製を提供する。球状金属粉末は、典型的には、ガス噴霧（ＧＡ）、プラズマ球状化（ＰＳ）、プラズマ噴霧（ＰＡ）、及びプラズマ回転電極法（ＰＲＥＰ）を含むプラズマ球状化又は噴霧によって作り出される。ＧＡ及びＰＡは、典型的には、ＰＲＥＰと比較して比較的より微細な粉末を作り出し、故に、いくつかのＰＭ技法にとって好ましい。ＧＡ粉末中の汚染物質レベルは、ＰＡ粉末よりも比較的低く、故に、いくつかの金属にとって好ましくあり得る。しかしながら、ＧＡは、ＧＡ粉末中の気孔としてのガスの巻き込みをもたらし得る。これらのガス気孔は、ＰＭ作製された物品の機械的特性、特に疲労特性に有害であり、ＨＩＰを使用しても完全には排除することができない。
【0003】
故に、ＰＭを改善する必要がある。
【発明の概要】
【0004】
本発明の１つの目的は、とりわけ、本明細書で特定されようと他で特定されようと、先行技術の欠点のうちの少なくともいくつかを少なくとも部分的に排除又は軽減する、ＨＩＰのための装置及び方法を提供することである。例えば、本発明の実施形態の目的は、ＰＭ作製された物品の機械的特性に対する巻き込まれたガス気孔の影響を弱めるＨＩＰの方法を提供することである。例えば、本発明の実施形態の目的は、その機械的特性の制御を改善するＨＩＰを使用して物品を少なくとも部分的に作製するための装置を提供することである。例えば、本発明の実施形態の目的は、ＨＩＰを使用して少なくとも部分的に作製され、従来のＨＩＰ使用して少なくとも部分的に作製された物品と比較して改善された機械的特性を有する物品を提供することである。
【0005】
第１の態様は、物品をその前駆体から少なくとも部分的に作製する方法を提供し、本方法は、
前駆体を提供することと、ここにおいて、前駆体は、その中に閉気孔を有する金属を備え、
前駆体を等方圧圧縮し、それによって圧縮された前駆体を提供することと、
温度のセットのうちのＮ番目の温度で、圧力のセットのうちのＮ番目の圧力で、及び持続時間のセットのうちのＮ番目の持続時間にわたって、圧縮された前駆体を熱間等方圧加圧（ＨＩＰ）し、それによって物品を少なくとも部分的に作製することと
を備える。
前駆体を提供することと、ここにおいて、前駆体は、その中に閉気孔を有する金属を備え、
前駆体を等方圧圧縮し、それによって圧縮された前駆体を提供することと、
温度のセットのうちのＮ番目の温度で、圧力のセットのうちのＮ番目の圧力で、及び持続時間のセットのうちのＮ番目の持続時間にわたって、圧縮された前駆体を熱間等方圧加圧（ＨＩＰ）し、それによって物品を少なくとも部分的に作製することと
を備える。
【0006】
第２の態様は、物品をその前駆体から少なくとも部分的に作製するための熱間等方圧加圧（ＨＩＰ）装置を提供し、本装置は、
閉気孔の形態を少なくとも部分的に制御するために、温度のセット、圧力のセット、及び／又は持続時間のセットを調整することによって、温度のセットのうちのＮ番目の温度で、圧力のセットのうちのＮ番目の圧力で、及び持続時間のセットのうちのＮ番目の持続時間にわたって、その中に閉気孔を有する金属を備える前駆体をＨＩＰし、それによって、物品を少なくとも部分的に作製するように構成される。
閉気孔の形態を少なくとも部分的に制御するために、温度のセット、圧力のセット、及び／又は持続時間のセットを調整することによって、温度のセットのうちのＮ番目の温度で、圧力のセットのうちのＮ番目の圧力で、及び持続時間のセットのうちのＮ番目の持続時間にわたって、その中に閉気孔を有する金属を備える前駆体をＨＩＰし、それによって、物品を少なくとも部分的に作製するように構成される。
【0007】
第３の態様は、第１の態様の方法及び／又は第２の態様の装置に従って成形された物品を提供する。
【0008】
第４の態様は、第１の態様に記載の方法を少なくとも部分的に実施するように構成されたプロセッサ及びメモリを備えるコンピュータを提供する。
【0009】
第５の態様は、プロセッサ及びメモリを備えるコンピュータによって実行されると、コンピュータに、少なくとも部分的に第１の態様に記載の方法を実行させる命令を備えるコンピュータプログラムを提供する。
【0010】
第６の態様は、プロセッサ及びメモリを備えるコンピュータによって実行されると、コンピュータに、少なくとも部分的に第１の態様に記載の方法を実行させる命令を備える非一過性コンピュータ可読記憶媒体を提供する。
【0011】
第７の態様は、物品をその前駆体から少なくとも部分的に作製する方法を提供し、本方法は、前駆体を提供することと、ここにおいて、前駆体は、その中に閉気孔を有する金属を備え、温度のセットのうちのＮ番目の温度で、圧力のセットのうちのＮ番目の圧力で、及び持続時間のセットのうちのＮ番目の持続時間にわたって前駆体を熱間等方圧加圧（ＨＩＰ）し、それによって物品を少なくとも部分的に作製することと、ここにおいて、前駆体をＨＩＰすることは、閉気孔の形態を少なくとも部分的に制御するために、温度のセット、圧力のセット、及び／又は持続時間のセットを調整することを備え、を備える。
【0012】
［発明の詳細な説明］
本発明によると、添付の特許請求の範囲に記載したような方法が提供される。また、装置及び物品が提供される。本発明の他の特徴は、従属請求項及び以下の説明から明らかになるであろう。
本発明によると、添付の特許請求の範囲に記載したような方法が提供される。また、装置及び物品が提供される。本発明の他の特徴は、従属請求項及び以下の説明から明らかになるであろう。
【0013】
［方法］
第１の態様は、物品をその前駆体から少なくとも部分的に作製する方法を提供し、本方法は、
前駆体を提供することと、ここにおいて、前駆体は、その中に閉気孔を有する金属を備え、
前駆体を等方圧圧縮し、それによって圧縮された前駆体を提供することと、
温度のセットのうちのＮ番目の温度で、圧力のセットのうちのＮ番目の圧力で、及び持続時間のセットのうちのＮ番目の持続時間にわたって、圧縮された前駆体を熱間等方圧加圧（ＨＩＰ）し、それによって物品を少なくとも部分的に作製することと
を備える。
第１の態様は、物品をその前駆体から少なくとも部分的に作製する方法を提供し、本方法は、
前駆体を提供することと、ここにおいて、前駆体は、その中に閉気孔を有する金属を備え、
前駆体を等方圧圧縮し、それによって圧縮された前駆体を提供することと、
温度のセットのうちのＮ番目の温度で、圧力のセットのうちのＮ番目の圧力で、及び持続時間のセットのうちのＮ番目の持続時間にわたって、圧縮された前駆体を熱間等方圧加圧（ＨＩＰ）し、それによって物品を少なくとも部分的に作製することと
を備える。
【0014】
好ましい一例では、第１の態様は、物品をその前駆体から作製する方法を提供し、本方法は、
コンテナ中にα＋βＴｉ合金の粉末を封入することを備える、前駆体を提供することと、ここにおいて、粉末は、電極誘導ガス噴霧（ＥＩＧＡ）によって形成され、
第１の圧力で前駆体を等方圧圧縮し、それによって圧縮された前駆体を提供することによる前駆体の冷間加圧と、
７５ＭＰａ～１５０ＭＰａの範囲のＮ番目の圧力で、及び８５０℃～９５０℃の範囲のＮ番目の温度で、圧縮された前駆体を熱間等方圧加圧（ＨＩＰ）し、それによって物品を作製することと
を備え、第１の圧力対Ｎ番目の圧力の比率は、１：２～９：１０の範囲である。
コンテナ中にα＋βＴｉ合金の粉末を封入することを備える、前駆体を提供することと、ここにおいて、粉末は、電極誘導ガス噴霧（ＥＩＧＡ）によって形成され、
第１の圧力で前駆体を等方圧圧縮し、それによって圧縮された前駆体を提供することによる前駆体の冷間加圧と、
７５ＭＰａ～１５０ＭＰａの範囲のＮ番目の圧力で、及び８５０℃～９５０℃の範囲のＮ番目の温度で、圧縮された前駆体を熱間等方圧加圧（ＨＩＰ）し、それによって物品を作製することと
を備え、第１の圧力対Ｎ番目の圧力の比率は、１：２～９：１０の範囲である。
【0015】
このようにして、前駆体のＨＩＰの前に又は一部として前駆体を等方圧圧縮することによって、金属中の閉気孔の形態（即ち形状）がＨＩＰ中に制御され、それによって物品中の残留閉気孔の形態を画定する。特に、このようにして閉気孔の形態を制御することによって、物品中の残留閉気孔は、比較的より球状であり得、それによって、それに起因する有害な影響を減少させ得る。特に、比較的より球状の、理想的には球状の閉気孔は、例えば、楕円体又は環状体の閉気孔と比較して、比較的より低い応力集中をもたらす。このようにして、作製された物品の機械的特性に対する閉気孔の影響、例えば疲労特性に対する有害な影響は、従来のＨＩＰを使用して少なくとも部分的に作製された物品と比較して弱められる。
【0016】
言い換えれば、本方法は、例えば、チタン合金粉末を使用して航空機コンポーネント（即ち物品）を製造するときに、ＨＩＰサイクルを修正することを備える。本方法は、ＥＩＧＡなどの、アルゴンガスの巻き込みをもたらし得るＧＡによって作り出された粉末を使用するときに特に有益であるが、それは、汚染が低減することに起因して、ＰＡによって作り出された粉末を使用するよりも好ましくあり得る。特に、アルゴンは、チタンに実質的に不溶性であり、このことから、ＨＩＰ後であっても、巻き込まれたガスとして残る。本方法はまた、ＰＭが電子ビーム粉末床選択的溶融又はレーザ粉末床選択的溶融などの溶融プロセスを伴うときであっても、ガスがその中の気孔中に巻き込まれたままであり得るため、ガス巻き込みの影響を受けやすい任意の粉末を使用して作製されるＰＭ物品にも適している。
【0017】
本明細書で定義される温度、圧力、及び時間は、別段の記載がない限り、ＳＩ単位であることを理解されたい。一般に、ＨＩＰ中に前駆体に適用される温度変化は、前駆体にわたる平衡化を必要とし、その持続時間は、温度変化の速度、温度変化の大きさ、前駆体の熱質量、前駆体の熱伝導率、及び／又は前駆体の寸法に少なくとも部分的に依存することを理解されたい。圧力は、ＨＩＰ中に前駆体に印加される圧力であることを理解されたい（閉気孔中の圧力を参照）。温度変化とは対照的に、圧力変化は、前駆体全体によって直ちに経験される。
【0018】
ＨＩＰサイクルに対する修正は、粉末顆粒（即ち粒子）内の、アルゴンなどの巻き込まれた気泡（即ち閉気孔）が圧縮される方法と、これらの気泡が発達するその後の形状とを制御することを意図される。また、その後の高温熱処理サイクル（例えば、焼きなまし若しくは応力除去）又はサービス中の高温への曝露によって引き起こされる損傷を回避することも意図される。
【0019】
［作製］
本方法は、物品をその前駆体から少なくとも部分的に作製するものである。即ち、物品のその前駆体からの作製（即ち、製造、成形）は、本明細書に説明するようなＨＩＰを含む。物品を作製することは、ＨＩＰ前及び／又は後に他のステップを含み得ることを理解されたい。例えば、物品を作製することは、付加製造を含み得、それによって、ＨＩＰ前に前駆体を提供する。例えば、物品を作製することは、ＨＩＰ後に物品を熱処理、熱機械成形、及び／又は機械加工（即ち除去製造）することを含み得る。
本方法は、物品をその前駆体から少なくとも部分的に作製するものである。即ち、物品のその前駆体からの作製（即ち、製造、成形）は、本明細書に説明するようなＨＩＰを含む。物品を作製することは、ＨＩＰ前及び／又は後に他のステップを含み得ることを理解されたい。例えば、物品を作製することは、付加製造を含み得、それによって、ＨＩＰ前に前駆体を提供する。例えば、物品を作製することは、ＨＩＰ後に物品を熱処理、熱機械成形、及び／又は機械加工（即ち除去製造）することを含み得る。
【0020】
［物品］
本方法は、物品をその前駆体から少なくとも部分的に作製するものである。
本方法は、物品をその前駆体から少なくとも部分的に作製するものである。
【0021】
一例では、物品は、機体コンポーネントなどの航空宇宙コンポーネント、エンジンコンポーネントなどのビークルコンポーネント、又は埋め込み可能な医療デバイスなどの医療コンポーネントを備え、及び／又はそれらである。
【0022】
［前駆体］
本方法は、物品をその前駆体から少なくとも部分的に作製するものである。前駆体は、物品の前駆体、例えば、粉末、封入された粉末、鋳物、焼結部品、又は付加製造（ＡＭ）によって製造された部品であることを理解されたい。
本方法は、物品をその前駆体から少なくとも部分的に作製するものである。前駆体は、物品の前駆体、例えば、粉末、封入された粉末、鋳物、焼結部品、又は付加製造（ＡＭ）によって製造された部品であることを理解されたい。
【0023】
本方法は、前駆体を提供することを備え、前駆体は、その中に閉気孔を有する金属を備える。即ち、前駆体は、その金属中に、その中に閉気孔を有する。例えば、閉気孔は、粉末粒子、鋳物、焼結部品、又はＡＭによって製造された部品中にあり得る。
【0024】
一例では、前駆体を提供することは、付加製造、例えば、第１の粒子を含む粒子のセットを備える粉末を選択的レーザ溶融することを備える。一例では、前駆体を提供することは、供給材料から前駆体を付加製造（ＡＭ）することを備え、例えば、粉末は、その中に閉気孔を有する金属を備え、及び／又は閉気孔は、ＡＭ中に形成される。即ち、前駆体は、ＡＭによって提供され、その後、本明細書に説明するようにＨＩＰされて、例えば、多孔性を低減し、及び／又はその密度を増大させる。
【0025】
一例では、前駆体は、第１の粒子を含む粒子のセットを備える粉末を備え、第１の粒子は、閉気孔を備える。一例では、前駆体を提供することは、例えばコンテナ中に、その中に閉気孔を有する金属の粉末を封入することを備える。典型的には、コンテナは、ＨＩＰ後に機械加工することによって除去される。
【0026】
［付加製造］
ＩＳＯ／ＡＳＴＭ ５２９００－１５は、結合剤噴射、指向性エネルギー堆積（ＤＥＤ）、材料押出、材料噴射、粉末床溶融結合（ＰＢＦ）、シート積層、及び液槽光重合を含む、付加製造プロセスの７つのカテゴリーを定義している。これらの付加製造プロセスは公知である。
ＩＳＯ／ＡＳＴＭ ５２９００－１５は、結合剤噴射、指向性エネルギー堆積（ＤＥＤ）、材料押出、材料噴射、粉末床溶融結合（ＰＢＦ）、シート積層、及び液槽光重合を含む、付加製造プロセスの７つのカテゴリーを定義している。これらの付加製造プロセスは公知である。
【0027】
特に、直接金属レーザ焼結（ＤＬＭＳ）、選択的熱焼結（ＳＨＳ）、選択的レーザ焼結（ＳＬＳ）、選択的レーザ溶融（ＳＬＭ）、レーザ金属堆積（ＬＭＤ）、及び電子ビーム溶融（ＥＢＭ）などのＤＥＤ及びＰＢＦ技法は、金属粉末及び／又はワイヤ（フィラメントとしても知られる）などの供給材料から、例えば、金属物品を作製する（即ち、製造する、成形する）のに適している。同様に、ポリマー物品は、例えば、熱可塑性物質を含むポリマー組成物を備える粉末及び／又はフィラメントなどの供給材料から製造され得る。供給材料は、その溶融を含む高温、例えば、約
【0028】
【数1】
【0029】
の範囲の温度Ｔに加熱され、ここで、Ｔmは、供給材料の絶対溶融温度（Ｋ）である。
【0030】
一例では、ＡＭは、ＤＥＤ、例えば、ワイヤ又は粉末ＤＥＤ、及び／又はＰＢＦ、例えばＤＭＬＳ、ＳＨＳ、ＳＬＳ、ＳＬＭ、ＬＭＤ、又はＥＢＭを備え、及び／又はそれらである。
【0031】
金属
一例では、金属は、遷移金属、例えば、第１列、第２列、又は第３列遷移金属である。一例では、金属は、Ｓｃ、Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、又はＺｎである。一例では、金属は、Ｙ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｔｃ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ａｇ、又はＣｄである。一例では、金属は、Ｈｆ、Ｔａ、Ｗ、Ｒｅ、Ｏｓ、Ｉｒ、Ｐｔ、Ａｕ、又はＨｇである。
一例では、金属は、遷移金属、例えば、第１列、第２列、又は第３列遷移金属である。一例では、金属は、Ｓｃ、Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、又はＺｎである。一例では、金属は、Ｙ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｔｃ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ａｇ、又はＣｄである。一例では、金属は、Ｈｆ、Ｔａ、Ｗ、Ｒｅ、Ｏｓ、Ｉｒ、Ｐｔ、Ａｕ、又はＨｇである。
【0032】
非合金金属は、比較的高い純度、例えば、少なくとも９５重量％、少なくとも９７重量％、少なくとも９９重量％、少なくとも９９．５重量％、少なくとも９９．９重量％、少なくとも９９．９５重量％、少なくとも９９．９９重量％、少なくとも９９．９９５重量％、又は少なくとも９９．９９９重量％の純度を有する金属を指すことを理解されたい。
【0033】
一例では、金属は、鉄合金又は非鉄合金、例えば、ステンレス鋼、Ａｌ合金、銅合金、Ｔｉ合金、Ｎｉ合金、又はそれらのそれぞれの合金の混合物、好ましくはそれらの対応する及び／又は適合性のある合金（例えば、同様の又は同じ公称組成物を有する）を備える。
【0034】
一例では、金属は、第１列遷移金属、例えばＳｃ、Ｔｉ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｎｉ、若しくはＣｕ、第２列遷移金属、例えばＺｒ若しくはＮｂ、ＩＩＩ族元素、例えばＡｌ、及び／又はそれらの混合物、例えば合金を備える。
【0035】
好ましい一例では、金属は、Ｔｉ合金、例えば、ＡＭＳ ４９１１Ｒ、ＡＭＳ ４９２８Ｗ、ＡＭＳ ４９６５Ｋ、及びＡＭＳ ４９０５Ｆに準じた、以下に説明するようなＴｉ－６Ａｌ－４Ｖ合金を備え、及び／又はそれから成る。
【0036】
［Ｔｉ合金］
一例では、金属は、Ｔｉ合金粉末、例えば、α＋βＴｉ合金、又はα＋βＴｉ合金のベータトランザス温度βtransusを超えて熱処理されたα＋βＴｉ合金を備え、及び／又はそれらである。
一例では、金属は、Ｔｉ合金粉末、例えば、α＋βＴｉ合金、又はα＋βＴｉ合金のベータトランザス温度βtransusを超えて熱処理されたα＋βＴｉ合金を備え、及び／又はそれらである。
【0037】
［α＋βＴｉ合金］
Ｔｉの原子半径の±１５％以内の原子半径を有する元素は置換元素であり、Ｔｉへのかなりの溶解度を有する。Ｔｉの原子半径の５９％未満の原子半径を有する元素、例えば、Ｈ、Ｎ、Ｏ、及びＣは、格子間位置を占有し、実質的な溶解度も有する。Ｔｉ中の置換元素及び格子間元素の比較的高い溶解度は、析出硬化Ｔｉ合金を設計することを困難にする。しかしながら、Ｂは、Ｃ、Ｏ、Ｎ、及びＨと類似しているが、それらよりも大きい半径を有し、従って、Ｔｉホウ化物析出を誘発することが可能である。いくつかの合金では、Ｃｕ析出も可能である。
Ｔｉの原子半径の±１５％以内の原子半径を有する元素は置換元素であり、Ｔｉへのかなりの溶解度を有する。Ｔｉの原子半径の５９％未満の原子半径を有する元素、例えば、Ｈ、Ｎ、Ｏ、及びＣは、格子間位置を占有し、実質的な溶解度も有する。Ｔｉ中の置換元素及び格子間元素の比較的高い溶解度は、析出硬化Ｔｉ合金を設計することを困難にする。しかしながら、Ｂは、Ｃ、Ｏ、Ｎ、及びＨと類似しているが、それらよりも大きい半径を有し、従って、Ｔｉホウ化物析出を誘発することが可能である。いくつかの合金では、Ｃｕ析出も可能である。
【0038】
置換元素は、α相及びβ相の安定性に対するそれらの効果に従って分類され得る。故に、Ａｌ、Ｏ、Ｎ、及びＧａは、α安定剤であり、その一方で、Ｍｏ、Ｖ、Ｗ、及びＴａは、全てβ安定剤である。Ｃｕ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃｏ、及びＨもまた、β安定剤であるが、共析晶を形成する。共析反応はしばしば緩慢であり（置換原子が関与するので）、抑制される。Ｍｏ及びＶは、β安定性に対して最も大きい影響を有し、一般的な合金元素である。Ｗは、その密度が高いことに起因して、滅多に添加されない。ＣｕはＴｉＣｕ2を形成し、それは、そのようなＴｉ合金を時効硬化させ、熱処理可能にする。Ｚｒ、Ｓｎ及びＳｉは、中性元素である。
【0039】
格子間元素は、Ｔｉ格子に適切に適合せず、格子パラメータの変化を引き起こす。水素は、最も重要な格子間元素である。体心立方格子構造（ＢＣＣ）Ｔｉは、原子当たり３つの八面体間隙を有し、その一方で、六方最密充填構造（ＣＰＨ）Ｔｉは、原子当たり１つの八面体間隙を有する。従って、後者の方が大きく、そのため、Ｏ、Ｎ、及びＣの溶解度は、α相において遙かにより高い。
【0040】
ほとんどのα＋βＴｉ合金（α－βＴｉ合金、アルファ－ベータＴｉ合金、二相Ｔｉ合金、又は２相Ｔｉ合金としても知られている）は、高い強度及び成形性を有し、β→α＋β相場からの焼き入れ時に実質的な量のβが保持されることを可能にする４～６重量％のβ安定剤を含有する。典型的なα＋βＴｉ合金は、Ｔｉ－６Ａｌ－４Ｖ（別段の記載がない限り、全ての公称組成物は重量％）であり、その一方で、他のα＋βＴｉ合金は、Ｔｉ－６Ａｌ－６Ｖ－２Ｓｎ及びＴｉ－６Ａｌ－２Ｓｎ－４Ｚｒ－Ｍｏを含む。Ａｌは、合金密度を低減し、α相を安定化及び強化し、α＋β→β変態温度を上昇させ、その一方で、Ｖは、熱間加工のためにより多くの量のより延性のβ相を提供し、α＋β→β変態温度を低減する。表１は、選択されたα＋βＴｉ合金の公称組成物を示す。
【0041】
【表1】
【0042】
表１：選択されたα＋βＴｉ合金の公称組成物；（ａ）焼きなまし状態に対して与えられる機械的特性；強度を増大させるために溶体化処理及び時効処理され得る；（ｂ）溶体化処理及び時効処理された状態に対して与えられる機械的特性；焼きなまし状態では通常適用されない合金；（ｃ）半商用合金；供給業者との交渉の対象となる機械的特性及び組成制限；（ｄ）主に管合金；強度を増大させるために冷間引き抜きされ得る；（ｅ）組み合わされたＯ2＋２Ｎ2＝０．２７％；（ｆ）代替の時効処理温度（４８０℃、又は９００°Ｆ）を使用して同様に溶体化処理及び時効処理された；（ｇ）他の元素合計（重量％、最大）０．４０；（ｈ）他の元素各々（重量％、最大）０．１０；（ｉ）Ｙ（重量％、最大）０．００５；（ｊ）Ｙ（重量％、最大）０．０５；（ｋ）Ｒｕ（重量％、最小）０．０８、Ｒｕ（重量％、最大）０．１４。
【0043】
Ｔｉ－６Ａｌ－４Ｖ（マルテンサイトα＋βＴｉ合金；Ｋβ＝０．３）は、作り出される全てのＴｉ合金の約半分を占め、その強度（１１００ＭＰａ）、３００℃での耐クリープ性、耐疲労性、良好な鋳造性、塑性加工性、熱処理性、及び溶接性のために一般的である。必要とされる機械的特性に応じて、Ｔｉ－６Ａｌ－４Ｖ合金、より一般にはα＋βＴｉ合金に適用される熱処理は、部分焼きなまし（６００～６５０℃で約１時間）、完全焼きなまし（７００～８５０℃に続いて約６００℃まで炉冷し、続いて空冷）、又は溶体化（８８０～９５０℃に続いて水焼き入れ）及び時効処理（４００～６００℃）を含む。
【0044】
α＋βＴｉ合金は、航空宇宙用途で使用される構造材料の非常に重要な群を構成する。これらのα＋βＴｉ合金の微細構造は、熱機械プロセス及び／又は熱処理中に著しく変化させることができ、疲労挙動を含むそれらの機械的特性を特定の用途要件に合わせることを可能にする。
【0045】
α＋βＴｉ合金の微細構造の主なタイプは以下の通りである：
１．ラメラであって、ベータトランザス温度βtransusを超える単相β場の温度で変形又は熱処理が行われるときに徐冷後に形成され、直径が数百ミクロンの大きいＢＣＣβ相グレイン内にＨＣＰα相ラメラのコロニーを備える、及び、
２．等軸であって、２相α＋β場（即ち、βトランザス温度βtransus未満）での変形後に形成され、β相行列中に分散された球状α相を備える。
１．ラメラであって、ベータトランザス温度βtransusを超える単相β場の温度で変形又は熱処理が行われるときに徐冷後に形成され、直径が数百ミクロンの大きいＢＣＣβ相グレイン内にＨＣＰα相ラメラのコロニーを備える、及び、
２．等軸であって、２相α＋β場（即ち、βトランザス温度βtransus未満）での変形後に形成され、β相行列中に分散された球状α相を備える。
【0046】
一例では、温度のセットのうちのＭ番目の温度は、α＋βＴｉ合金のベータトランザス温度βtransus未満である。
【0047】
ベータトランザス温度βtransusは、α＋β→β変態が起こる温度であり、このことから、Ｔｉ合金がＢＣＣβ相の体積分率Ｖf＝１から成る最低温度である。
【0048】
ラメラ微細構造は、比較的低い引張延性、中程度の疲労特性、並びに良好な耐クリープ性及び耐亀裂成長性を特徴とする。機械的特性に関するラメラ微細構造の重要なパラメータは、βグレインサイズＤ、α相ラメラのコロニーのサイズｄ、α相ラメラの厚さｔ、及びラメラ間界面（β相）の形態を含む。一般に、冷却速度の増大は、微細構造の微細化につながり、α相コロニーサイズｄ及びα相ラメラ厚さｔの両方が低減される。加えて、新しいα相コロニーは、β相境界上だけでなく、他のα相コロニーの境界上でも核形成する傾向があり、既存のα相ラメラに対して垂直に成長する。これは、「バスケットウィーブ」又はウィドマンシュテッテン微細構造と呼ばれる特徴的な微細構造の形成につながる。
【0049】
等軸微細構造は、室温での強度及び延性と、ＨＣＰα相の結晶学的組織に顕著に依存する疲労特性とのより良好なバランスを有する。
【0050】
特性の有利なバランスは、１次αグレインと、比較的小さいβグレイン（直径１０～２０μｍ）内の微細ラメラαコロニーとから成る二峰性微細構造の発達によって得ることができる。
【0051】
β相からの冷却後のα＋βＴｉ合金の相組成は、冷却速度によって少なくとも部分的に制御される。相変態の動力学は、α＋βＴｉ合金の化学組成に起因するβ相安定性係数Ｋβに少なくとも部分的に関連する。α＋β→β相変態温度の範囲は、所望の微細構造の発達を意図された熱機械的プロセスの条件を少なくとも部分的に決定する。α＋β→β相変態の開始温度及び終了温度は、β安定化元素の量に少なくとも部分的に応じて変化する（表２）。
【0052】
【表2】
【0053】
表２：選択されたα＋βＴｉ合金のα＋β→β相変態の開始温度及び終了温度（ｖh＝ｖc＝０．０８℃ｓ-1）；ｎｓ：核形成開始；ｐｓ：析出開始；ｓ：開始；ｆ：終了。
【0054】
ベータトランザス温度βtransusを超えて実行された変形又は熱処理後のα＋βＴｉ合金の微細構造は、冷却速度に少なくとも部分的に依存する。比較的より高い冷却速度（＞１８℃ｓ-1）は、β相安定性係数Ｋβ＜１を有する合金の場合はマルテンサイトα’（α’’）微細構造をもたらし、より高いβ相安定性係数Ｋβを有する合金の場合は準安定性βM微細構造をもたらす。低い及び中程度の冷却速度は、大きいβ相グレイン内のα相ラメラのコロニーから成るラメラ微細構造の発達につながる。冷却速度の減少は、個々のα相ラメラの厚さｔ及びαコロニーのサイズｄの両方の増大を引き起こす。これらは、次に、これらのα＋βＴｉ合金の降伏応力及び引張強度を低下させる。
【0055】
β相において熱処理されたα＋βＴｉ合金のラメラα相微細構造は、亀裂方向の頻繁な変化及び２次亀裂分岐に起因して、疲労挙動に対して有益な効果を有する。α相ラメラが大きすぎると、β相の薄層は、大量のエネルギーを吸収することができず、亀裂伝播を遅らせる。この場合、α相コロニーは、微細構造の単一要素として挙動する。この現象は、Ｔｉ－６Ａｌ－４Ｖなどのより小さいβ相安定性係数Ｋβを有するα＋βＴｉ合金においてより顕著である。β相の厚みが十分であれば、亀裂先端より先の領域が塑性変形する過程でエネルギーを吸収することが可能となり、亀裂伝播速度を遅くし、従って、疲労寿命を増大させることに寄与する。
【0056】
一例では、金属は、Ｔｅｋｎａ Ｐｌａｓｍａ Ｓｙｓｔｅｍｓ Ｉｎｃ（カナダ）から入手可能な、－２５／５、－４５／１５、－５３／２０、－１０５／４５、及び－２５０／９０の粒子サイズ分布としてＡＳＴＭ Ｇｒａｄｅ ５及びＧｒａｄｅ ２３で入手可能なＴｅｋｎａ Ｔｉ６４（登録商標）、Ｃａｒｐｅｎｔｅｒ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ（アメリカ）から入手可能な、ＡＳＴＭ Ｇｒａｄｅ ５及びＧｒａｄｅ ２３で入手可能なＣａｒｐｅｎｔｅｒ ＣＴ ＰｏｗｄｅｒＲａｎｇｅ Ｔｉ６４ Ｓ（登録商標）、Ｓａｎｄｖｉｋ ＡＢ（スウェーデン）から入手可能であり、ＥＩＧＡによって作り出れた、Ｏｓｐｒｅｙ Ｔｉ－６Ａｌ－４Ｖ Ｇｒａｄｅ ５（登録商標）及び／又はＯｓｐｒｅｙ Ｔｉ－６Ａｌ－４Ｖ Ｇｒａｄｅ ２３（登録商標）、ＧＫＮ Ｓｉｎｔｅｒ Ｍｅｔａｌｓ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ ＧｍｂＨ（ドイツ）から入手可能な、ＣＰＴｉ－Ｇｒ．１、Ｇｒ．２、Ｔｉ６４－Ｇｒ．５、Ｇｒ．２３、Ｔｉ６２４２、Ｔｉ５５５３、及び／又はＢｅｔａ ２１Ｓから選択されるＴｉ合金を備え、及び／又はＴｉ合金である。同様のＴｉ合金は、ＬＰＷ Ｔｉ６－４ Ｈｉｇｈ Ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ Ｔｉｔａｎｉｕｍ、ＵＮＳ Ｒ５６４００／Ｒ５６４０７、３Ｄ Ｓｙｓｔｅｍｓ Ｔｉ Ｇｒ．２３、Ｃｏｎｃｅｐｔ Ｌａｓｅｒ ＣＬ ４１ ＴＩ ＥＬＩ、ＥＯＳ Ｔｉ６４ＥＬＩ、Ｒｅｎｉｓｈａｗ Ｔｉ６Ａｌ４Ｖ ＥＬＩ－０４０６、ＳＬＭ Ｓｏｌｕｔｉｏｎｓ ＴｉＡｌ６Ｖ４、及びＴＲＵＭＰＦ ＴｉｔａｎｉｕｍＴ：６４ ＥＬＩ－Ａ ＬＭＦを含む。一例では、金属は、Ｓａｎｄｖｉｋ ＡＢ（スウェーデン）から入手可能なＯｓｐｒｅｙ Ａｌｌｏｙ ６２５（登録商標）及び／又はＯｓｐｒｅｙ Ａｌｌｏｙ ７１８（登録商標）、ＧＫＮ Ｓｉｎｔｅｒ Ｍｅｔａｌｓ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ ＧｍｂＨ（ドイツ）から入手可能なＩＮ６２５、ＩＮ７１８、及び／又はＮｉ－Ｔｉから選択されるＮｉ合金を備え、及び／又はＮｉ合金である。一例では、金属は、ＧＫＮ Ｓｉｎｔｅｒ Ｍｅｔａｌｓ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ ＧｍｂＨ（ドイツ）から入手可能なＡｌＳｉ７Ｍｇ、ＡｌＳｉ１０Ｍｇ、及び／又はＡｌ４０４７から選択されるＡｌ合金を備え、及び／又はＡｌ合金である。一例では、金属は、ＧＫＮ Ｓｉｎｔｅｒ Ｍｅｔａｌｓ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ ＧｍｂＨ（ドイツ）から入手可能な３０４Ｌ、３１６Ｌ、４２０、及び／又は１７－４ＰＨから選択されるＡｌ合金を備え、及び／又はＡｌ合金である。一例では、金属は、ＧＫＮ Ｓｉｎｔｅｒ Ｍｅｔａｌｓ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ ＧｍｂＨ（ドイツ）から入手可能な４３４０、４６３０、５１２０、８６２０、２０ＭｎＣｒ５、４２ＣｒＭｏ４、１．２７０９、Ｈ１３、Ｆｅ－Ｓｉ、及び／又はＦｅ－Ｎｉから選択されるＦｅ合金を備え、及び／又はＦｅ合金である。
【0057】
一例では、金属は、Ｔｉ合金、例えばα＋βＴｉ合金を備え、及び／又はそれらであり、Ｎ番目の圧力は、７５ＭＰａ～１５０ＭＰａの範囲、好ましくは９０ＭＰａ～１２５ＭＰａの範囲であり、及び／又はＮ番目の温度は、８５０℃～９５０℃の範囲、好ましくは８７５℃～９２５℃の範囲である。
【0058】
［粉末］
粉末は、固体である粒子を備え、個別の及び／又は凝集した粒子を含み得ることを理解されたい。一例では、粒子は、球形などの形状などの規則的な形状を有する。一例では、粒子は、回転楕円体状、薄片状、又は顆粒状の形状などの不規則な形状を有する。
粉末は、固体である粒子を備え、個別の及び／又は凝集した粒子を含み得ることを理解されたい。一例では、粒子は、球形などの形状などの規則的な形状を有する。一例では、粒子は、回転楕円体状、薄片状、又は顆粒状の形状などの不規則な形状を有する。
【0059】
一般に、粉末は、溶融による融合に適した任意の材料を備え得る。粉末は、Ａｌ、Ｔｉ、Ｃｒ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｗ、Ａｇ、Ａｕ、Ｐｔ、及び／又はそれらの合金などの金属を備え得る。一般に、粉末は、噴霧によって粒子が作り出され得る任意の金属を備え得る。これらの粒子は、ガス噴霧、密結合ガス噴霧、プラズマ噴霧若しくは水噴霧などの噴霧、又は当該技術分野で知られている他のプロセスによって作り出され得る。これらの粒子は、球状などの規則的な形状、及び／又は回転楕円体状、薄片状、若しくは顆粒状などの不規則な形状を有し得る。
【0060】
これらの粒子は、最大で３００μｍ、最大で２５０μｍ、最大で２００μｍ、最大で１５０μｍ、最大で１００μｍ、最大で７５μｍ、最大で５０μｍ、最大で２５μｍ、最大で１５μｍ、最大で１０μｍ、最大で５μｍ、又は最大で１μｍのサイズを有し得る。これらの粒子は、少なくとも１５０μｍ、少なくとも１００μｍ、少なくとも７５μｍ、少なくとも５０μｍ、少なくとも２５μｍ、少なくとも１５μｍ、少なくとも１０μｍ、少なくとも５μｍ、又は少なくとも１μｍのサイズを有し得る。好ましくは、これらの粒子は、１０μｍ～２００μｍの範囲のサイズを有する。より好ましくは、これらの粒子は、６０μｍ～１５０μｍの範囲のサイズを有する。一例では、粉末は、５μｍ～２００μｍ、好ましくは１０μｍ～１５０μｍの範囲のサイズを有する粒子を備える。例えば、Ｔｉ合金のＬ－ＰＢＦの場合、粉末は、好ましくは、１５μｍ（Ｄ１０）～４５μｍ（Ｄ９０）の範囲及び／又は２０μｍ（Ｄ１０）～６３μｍ（Ｄ９０）の範囲のサイズを有する粒子を備え、その一方で、Ｔｉ合金のＥＢＭの場合、粉末は、好ましくは、４５μｍ（Ｄ１０）～１０５μｍ（Ｄ９０）の範囲のサイズを有する粒子を備える。例えば、Ｎｉ、Ａｌ合金、及びステンレス鋼のＬ－ＰＢＦの場合、粉末は、好ましくは、１５μｍ（Ｄ１０）～５３μｍ（Ｄ９０）の範囲のサイズを有する粒子を備え、その一方で、Ｎｉ、Ａｌ合金、及びステンレス鋼のＥＢＭの場合、粉末は、好ましくは、５０μｍ（Ｄ１０）～１５０μｍ（Ｄ９０）の範囲のサイズを有する粒子を備える。
【0061】
規則的な形状の場合、サイズは、例えば、球体若しくはロッドの直径、又は直方体の側面を指し得る。サイズはまた、ロッドの長さを指し得る。不規則な形状の場合、サイズは、例えば粒子の最大寸法を指し得る。粒子サイズ分布は、１０ｎｍ～３５００マイクロメートルの粒子サイズを測定するように構成されたＭａｌｖｅｒｎ Ｍａｓｔｅｒｓｉｚｅｒ ３０００などの装置における粒子の光散乱測定の使用によって測定され得、粒子は、機器製造業者の指示に従って、及び粒子が均一な密度であると仮定して、適切なキャリア液中に（粒子表面化学及び液体の化学的性質に適合する適切な分散剤と共に）湿式分散される。粒子サイズ分布は、ＡＳＴＭ Ｂ８２２－１７ Ｓｔａｎｄａｒｄ Ｔｅｓｔ Ｍｅｔｈｏｄ ｆｏｒ Ｐａｒｔｉｃｌｅ Ｓｉｚｅ Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ ｏｆ Ｍｅｔａｌ Ｐｏｗｄｅｒｓ ａｎｄ Ｒｅｌａｔｅｄ Ｃｏｍｐｏｕｎｄｓ ｂｙ Ｌｉｇｈｔ Ｓｃａｔｔｅｒｉｎｇに従って測定され得る。
【0062】
一例では、粒子は、比較的小さい粒子サイズＤ、例えば、最大５０μｍ、好ましくは最大２０μｍを有する。一例では、粒子は、非単峰性（例えば、二峰性）粒子／又は非単分散（即ち、単一粒子サイズではない）サイズ分布を含む比較的広い粒子サイズＤ分布を有し、例えば、Ｄ９０／Ｄ１０は少なくとも３、好ましくは少なくとも５、より好ましくは少なくとも１０である。一例では、粒子は、比較的高い安息角、例えば、少なくとも３０°、より好ましくは少なくとも４０°を有する。一例では、粒子は、粉末中の応力が全ての方向で等しくならないように比較的高い粉末異方性を有し、及び／又は粉末中の剪断応力が近位壁であり得るように比較的高い摩擦を有する。
【0063】
一例では、粉末は、添加剤、合金添加物、融剤、結合剤、及び／又はコーティングを備える。一例では、粉末は、異なる組成物を有する粒子、例えば、異なる組成物を有する粒子の混合物を備える。
【0064】
一般に、球状金属粉末は、粉末鍛造、熱間等方圧加圧（ＨＩＰ）、金属射出成形（ＭＩＭ）、電流支援焼結（ＥＣＡＳ）、及び付加製造（ＡＭ）を含む粉末冶金（ＰＭ）を介したニアネットシェイプ（ＮＮＳ）作製のための供給材料として好ましい。
【0065】
例えば、チタン合金粉末の場合、ＰＭのための重要な特性は、粒子サイズ、粒子サイズ分布、流動性、及び酸素含有量を含む化学組成を含む。粒子サイズ分布（ＰＳＤ）の要件は、用途によって異なる：ＭＩＭの場合は≦４５μｍ（３２５メッシュ）、ＳＬＭの場合は１５μｍ～４５μｍ、コールドスプレーの場合は１０～４５μｍ、及びＥＢＭの場合は４５μｍ～１０６μｍ。酸素は、チタン合金にとって強力な溶体強化剤であるが、過剰になると、延性及び破壊靱性が損なわれるであろう。典型的には０．２重量％未満である最終製造コンポーネントの工業規格の酸素要求量を満たすために、チタン合金粉末の酸素含有量は、≦０．１５重量％であるべきである。好ましくは、粉末は、高純度、高真球度、及び流動性を有すると共に、巻き込まれたガス気泡多孔性を有さない。しかしながら、一般に、チタン合金粉末の酸素含有量は、粒子サイズに反比例する。更に、ほとんどのＮＮＳ法は、粉末が優れた流動性を有することを必要とし、それは、粉末形状及びサイズ、粒子間摩擦、材料のタイプ、並びに環境要因によって影響を及ぼされる。一般に、良好な流動性を有する粉末は、好ましくは球形を有し、粒子サイズは、比較的大きくあるべきである。即ち、粒子サイズが減少するにつれて流動性も減少する。更に、粉末は、好ましくは、良好な見掛け密度及びタップ密度を有し、それもまた、製造される部品の密度及び均一性に影響を及ぼす。
【0066】
典型的には、球状チタン粉末は、ガス噴霧（ＧＡ）、プラズマ球状化（ＰＳ）、プラズマ噴霧（ＰＡ）、及びプラズマ回転電極法（ＰＲＥＰ）を含むプラズマ球状化又は噴霧によって作り出される。ガス噴霧は、自由落下ガス噴霧（ＦＦＧＡ）、密結合ガス噴霧（ＣＣＧＡ）、及び電極誘導ガス噴霧（ＥＩＧＡ）を含む。ＰＲＥＰ粉末は、非常に高い純度及びほぼ完全な球形を有すると考えられる。しかしながら、ＰＲＥＰ粉末の粒子サイズは、典型的には比較的粗く、例えば５０μｍ～３５０μｍであり、それは、ＳＬＭ、ＥＢＭ、及びＭＩＭ用途に望まれるものよりも粗い。しかしながら、比較的より微細な球状チタン合金粉末は、ＧＡ法及びＰＡ法を介して作り出すことができる。ＧＡ及びＰＡチタン合金粉末の典型的な粒子サイズは、１０μｍ～３００μｍの範囲である。
【0067】
全ての噴霧プロセスは、溶融、噴霧、及び凝固を含む。溶融は、典型的には、真空誘導溶融、ＲＦプラズマアーク溶融を含むプラズマアーク溶融、誘導ドリップ溶融、又は直接プラズマ加熱による。噴霧は、液体金属を、不活性雰囲気中での飛行中に凝固する液滴に分解し、典型的には、高圧ガス、通常はアルゴンを使用して、ノズルを通る液体金属の流れを分解するように達成される。不活性雰囲気は、通常、酸素汚染を低減するために、超高純度アルゴン又はヘリウムである。
【0068】
ＥＩＧＡは、一般に、セラミックを含まない粉末を作り出し、それにおいて、液体金属は、汚染を導入し得る任意の耐火金属又は他のセラミックコンポーネントと接触しない。特に、ＰＡとは対照的に、ＥＩＧＡ粉末は、タングステン汚染がなく、故に好ましくあり得る。
【0069】
しかしながら、ＧＡは、典型的には、サテライト粒子の形成をもたらし、サテライト粒子は、噴霧チャンバ中のガスの循環の結果として、跳ね返り、部分的に溶融した粒子と衝突する微粒子である。サテライト粒子は、粒子の自由流動に有害である。更に、ＧＡは、典型的には、噴霧のために使用される高圧ガスが液体金属中に巻き込まれる結果として、粉末中でのガス気孔即ちガス気泡の形成をもたらす。これらのガス気孔は、ＰＭ物品の機械的特性、特に疲労特性に有害であり、ＨＩＰを使用しても完全には排除することができない。更に、これらのガス気孔は、物品のＰＢＦ及びその後のＨＩＰ後に残存し得る。
【0070】
より詳細には、ＥＩＧＡ粉末中のアルゴンの巻き込みは、例えば、凝固プロセス中に形成される名目上球形の単一の気泡の形態を取る。ＥＩＧＡ粉末製造プロセスでは、アルゴンは、溶融チタン（又はチタン合金）のガス流中に吹き込まれることによって粒子を生成するために使用される。気泡は、ある特定のサイズを超える粒子中にのみ生じる傾向があり、典型的には、直径が約５０μｍ未満の粉末粒子中には見られない。粉末床選択的レーザ溶融ＡＭの場合、使用されるＥＩＧＡ粉末は、典型的には、１５μｍ～４５μｍの粒子サイズ分布（ＰＳＤ）を有し、そのためアルゴン巻き込みの問題を回避する。しかしながら、ＳＬＭにおいて使用されるこの比較的狭い粒子サイズ分布は、「タップ密度」（即ち、圧縮されていない粉末の密度）を増大させるために比較的広い粒子サイズ分布が必要とされる粉末ＨＩＰには適さない。これは、粉末ＨＩＰが、所望のニアネットシェイプ製品を作り出すために、粉末を包含する成形キャニスターの充填、排気、及び密封、並びにＨＩＰ中のその後の全体的な圧縮に依拠するので必要である。タップ密度が低すぎると、ＨＩＰ中に過度の圧縮が生じ、よりコストが掛かる。しかしながら、ＥＩＧＡチタン合金粉末は、タングステン汚染が回避されるので、ＨＩＰに望ましい。
【0071】
一例では、粉末は、ガス噴霧によって形成され、任意選択で、第１の粒子は、少なくとも５０μｍの寸法を有する。
【0072】
［閉気孔］
閉気孔は、巻き込まれたガスを包含することを理解されたい。例えば、ガスは、金属の粉末のＧＡ中に巻き込まれるなど、金属の製造中に巻き込まれ得る。例えば、ガスは、ガスを備える保護雰囲気中での金属の粉末又は他の供給原料のＡＭ中に巻き込まれ得る（より一般には多孔性として知られる）。気孔は閉じられている、即ち、巻き込まれたガスは、気孔中に包含されていることを理解されたい。一例では、ガスは不活性ガス、例えばアルゴン、ヘリウム、又はネオンなどの貴ガスである。一例では、ガスは、金属中で比較的低い溶解度を有する。一例では、前駆体の金属中の閉気孔は、１μｍ～２５０μｍの範囲、好ましくは１０μｍ～１００μｍの範囲、より好ましくは２５μｍ～７５μｍの範囲の寸法、例えば直径を有する。閉気孔の体積は、その中に閉気孔を有する金属の体積よりも小さいことを理解されたい。一例では、前駆体の金属中の閉気孔は、球状又は実質的に球状である。一例では、前駆体の金属中の閉気孔は、実質的に球状であり、例えば、扁平回転楕円体、ここにおいて、ａ／２＜ｃ＜ａ、又は扁長回転楕円体、ここにおいて、ａ＜ｃ＜２ａ、である。前駆体の金属中の閉気孔の形態は、画像解析ソフトウェアと組み合わせて、取り付けられ研磨された金属組織試料の光学顕微鏡法を使用して、例えば、ＯＬＹＭＰＵＳ（登録商標）Ｓｔｒｅａｍ画像解析ソフトウェアと組み合わせてＤＰ２７デジタルカメラを装備されたＯＬＹＭＰＵＳデジタルマイクロスコープＤＳＸ１０００（オリンパス株式会社、日本から入手可能）を使用して決定され得る。このようにして、前駆体の金属中の閉気孔の２Ｄ形態学的決定が提供され得る。前駆体の金属中の閉気孔の形態のこの決定は破壊的であり、故に、前駆体の金属中の閉気孔の形態学的決定はその試料のものであり、故に統計的決定であることを理解されたい。加えて及び／又は代替として、前駆体の金属中の閉気孔の形態は、Ｘ線コンピュータ断層撮影（ＣＴ）などのＣＴを使用して、例えば、最大７Ｗで３μｍの焦点スポットサイズ及び２２５Ｗで２２５μｍの焦点スポットサイズを有し、１９５０×１５００個のアクティブピクセル及び１２７μｍのピクセルサイズを有するＶａｒｉａｎ ２５２０Ｄｘ検出器を装備されたＸＴ Ｈ ２２５ ＳＴ（ベルギーのＮｉｋｏｎ Ｍｅｔｒｏｌｏｇｙ Ｅｕｒｏｐｅ ＮＶから入手可能）を使用して決定され得る。このようにして、例えば２Ｄスライスの再構成によって、前駆体の金属中の閉気孔の３Ｄ形態学的決定が提供され得る。前駆体の金属中の閉気孔の形態のこの決定は非破壊的であることを理解されたい。
閉気孔は、巻き込まれたガスを包含することを理解されたい。例えば、ガスは、金属の粉末のＧＡ中に巻き込まれるなど、金属の製造中に巻き込まれ得る。例えば、ガスは、ガスを備える保護雰囲気中での金属の粉末又は他の供給原料のＡＭ中に巻き込まれ得る（より一般には多孔性として知られる）。気孔は閉じられている、即ち、巻き込まれたガスは、気孔中に包含されていることを理解されたい。一例では、ガスは不活性ガス、例えばアルゴン、ヘリウム、又はネオンなどの貴ガスである。一例では、ガスは、金属中で比較的低い溶解度を有する。一例では、前駆体の金属中の閉気孔は、１μｍ～２５０μｍの範囲、好ましくは１０μｍ～１００μｍの範囲、より好ましくは２５μｍ～７５μｍの範囲の寸法、例えば直径を有する。閉気孔の体積は、その中に閉気孔を有する金属の体積よりも小さいことを理解されたい。一例では、前駆体の金属中の閉気孔は、球状又は実質的に球状である。一例では、前駆体の金属中の閉気孔は、実質的に球状であり、例えば、扁平回転楕円体、ここにおいて、ａ／２＜ｃ＜ａ、又は扁長回転楕円体、ここにおいて、ａ＜ｃ＜２ａ、である。前駆体の金属中の閉気孔の形態は、画像解析ソフトウェアと組み合わせて、取り付けられ研磨された金属組織試料の光学顕微鏡法を使用して、例えば、ＯＬＹＭＰＵＳ（登録商標）Ｓｔｒｅａｍ画像解析ソフトウェアと組み合わせてＤＰ２７デジタルカメラを装備されたＯＬＹＭＰＵＳデジタルマイクロスコープＤＳＸ１０００（オリンパス株式会社、日本から入手可能）を使用して決定され得る。このようにして、前駆体の金属中の閉気孔の２Ｄ形態学的決定が提供され得る。前駆体の金属中の閉気孔の形態のこの決定は破壊的であり、故に、前駆体の金属中の閉気孔の形態学的決定はその試料のものであり、故に統計的決定であることを理解されたい。加えて及び／又は代替として、前駆体の金属中の閉気孔の形態は、Ｘ線コンピュータ断層撮影（ＣＴ）などのＣＴを使用して、例えば、最大７Ｗで３μｍの焦点スポットサイズ及び２２５Ｗで２２５μｍの焦点スポットサイズを有し、１９５０×１５００個のアクティブピクセル及び１２７μｍのピクセルサイズを有するＶａｒｉａｎ ２５２０Ｄｘ検出器を装備されたＸＴ Ｈ ２２５ ＳＴ（ベルギーのＮｉｋｏｎ Ｍｅｔｒｏｌｏｇｙ Ｅｕｒｏｐｅ ＮＶから入手可能）を使用して決定され得る。このようにして、例えば２Ｄスライスの再構成によって、前駆体の金属中の閉気孔の３Ｄ形態学的決定が提供され得る。前駆体の金属中の閉気孔の形態のこの決定は非破壊的であることを理解されたい。
【0073】
［ＨＩＰ］
本方法は、温度のセットのうちのＮ番目の温度で、圧力のセットのうちのＮ番目の圧力で、及び持続時間のセットのうちのＮ番目の持続時間にわたって、前駆体をＨＩＰし、それによって物品を少なくとも部分的に作製することを備える。
本方法は、温度のセットのうちのＮ番目の温度で、圧力のセットのうちのＮ番目の圧力で、及び持続時間のセットのうちのＮ番目の持続時間にわたって、前駆体をＨＩＰし、それによって物品を少なくとも部分的に作製することを備える。
【0074】
ＨＩＰは公知である。一般に、ＨＩＰは、多孔性を低減し、故に金属を緻密化し、それによってその機械的特性及び／又は加工性を改善するために使用される。ＨＩＰ中、前駆体は、所与の時間にわたって、典型的には５０ＭＰａ～３００ＭＰａの高い等方圧ガス圧力で、典型的にはアルミニウムの場合は４８０℃～ニッケル基超合金の場合は１３００℃超の高温に曝露される。ガスは不活性であり、典型的にはＡｒである。同時の熱及び圧力は、塑性変形、クリープ、及び拡散接合の組み合わせを通じて内部ボイドを低減し、１００％に近い緻密化をもたらす。ＨＩＰは、ＡＭにおける後処理ステップとして使用され得る。
【0075】
当業者に知られているように、温度のセットのうちのＮ番目の温度、圧力のセットのうちのＮ番目の圧力、及び持続時間のセットのうちのＮ番目の持続時間は、前駆体、金属、及び／又は物品に少なくとも部分的に従って決定されることを理解されたい。即ち、温度のセットのうちのＮ番目の温度、圧力のセットのうちのＮ番目の圧力、及び持続時間のセットのうちのＮ番目の持続時間は、従来のように決定され得る。
【0076】
［調整］
前駆体を等方圧圧縮すること及び圧縮された前駆体をＨＩＰすることは、閉気孔の形態を少なくとも部分的に制御するために、温度のセット、圧力のセット、及び／又は持続時間のセットを調整することを備える。即ち、従来のＨＩＰとは対照的に、温度のセット、圧力のセット、及び／又は持続時間のセットは、閉気孔の形態を少なくとも部分的に制御するように調整される。例えば、温度のセットのうちのＮ番目の温度及び圧力のセットのうちのＮ番目の圧力までの加熱及び／又は加圧は、それぞれ、閉気孔の形態を少なくとも部分的に制御するように調整され得る。例えば、温度のセットのうちのＮ番目の温度及び圧力のセットのうちのＮ番目の圧力からの冷却及び／又は減圧は、それぞれ、閉気孔の形態を少なくとも部分的に制御するように調整され得る。
前駆体を等方圧圧縮すること及び圧縮された前駆体をＨＩＰすることは、閉気孔の形態を少なくとも部分的に制御するために、温度のセット、圧力のセット、及び／又は持続時間のセットを調整することを備える。即ち、従来のＨＩＰとは対照的に、温度のセット、圧力のセット、及び／又は持続時間のセットは、閉気孔の形態を少なくとも部分的に制御するように調整される。例えば、温度のセットのうちのＮ番目の温度及び圧力のセットのうちのＮ番目の圧力までの加熱及び／又は加圧は、それぞれ、閉気孔の形態を少なくとも部分的に制御するように調整され得る。例えば、温度のセットのうちのＮ番目の温度及び圧力のセットのうちのＮ番目の圧力からの冷却及び／又は減圧は、それぞれ、閉気孔の形態を少なくとも部分的に制御するように調整され得る。
【0077】
このようにして、前駆体を等方圧圧縮及びＨＩＰ中に温度のセット、圧力のセット、及び／又は持続時間のセットを調整することによって、金属中の閉気孔の形態（即ち形状）が、等方圧圧縮及びＨＩＰ中に制御され、それによって物品中の残留閉気孔の形態を画定する。特に、このようにして等方圧圧縮及びＨＩＰ中に閉気孔の形態を制御することによって、物品中の残留閉気孔は、比較的より球状であり得、それによって、それに起因する有害な影響を減少させ得る。特に、比較的より球状の、理想的には球状の閉気孔は、例えば、楕円体又は環状体の閉気孔と比較して、比較的より低い応力集中をもたらす。このようにして、作製された物品の機械的特性に対する閉気孔の影響、例えば疲労特性に対する潜在的に有害な影響は、従来のＨＩＰを使用して少なくとも部分的に作製された物品と比較して弱められる。
【0078】
一例では、物品の金属中の閉気孔は、球状又は実質的に球状である。一例では、物品の金属中の閉気孔は、扁平回転楕円体、ここにおいて、ａ／２＜ｃ＜ａ、又は扁長回転楕円体、ここにおいて、ａ＜ｃ＜２ａ、である。物品の金属中の閉気孔の形態は、必要な変更を加えて、前駆体の金属中の閉気孔に関して以前に説明したように決定され得る。例えば、ＣＴを使用することによって、ＨＩＰの結果としての金属中の閉気孔の形態の変化が検査され得る。一例では、物品の金属中の閉気孔の真球度Ψaは、前駆体の金属中の閉気孔の真球度Ψpの５０％以内、好ましくは２０％以内、より好ましくは１０％以内である。一般に、体積Ｖ及び表面積Ａを有する閉気孔の真球度Ψは、以下の式によって定義され得る：
【0079】
【数2】
【0080】
一例では、物品の金属中の閉気孔の真球度Ψaは、少なくとも０．９、好ましくは少なくとも０．９５、より好ましくは少なくとも０．９７５、最も好ましくは少なくとも０．９９である。
【0081】
［加熱及び加圧］
一例では、温度のセット、圧力のセット、及び／又は持続時間のセットを調整することは、例えば、加熱することなく実質的に圧力のセットのうちのＮ番目の圧力まで（例えば少なくとも９０％まで）加圧し、その後、温度のセットのうちのＮ番目の温度まで加熱することによって、温度のセットのうちのＮ番目の温度まで加熱することを調整すること、及び／又は圧力のセットのうちのＮ番目の圧力まで加圧することを調整することを備える。このようにして、前駆体の粒子は、著しい加熱の前に、ＨＩＰの開始から等方圧圧縮され、そのため、例えば、焼結又は拡散接合が比較的少ないか又は全くない。
一例では、温度のセット、圧力のセット、及び／又は持続時間のセットを調整することは、例えば、加熱することなく実質的に圧力のセットのうちのＮ番目の圧力まで（例えば少なくとも９０％まで）加圧し、その後、温度のセットのうちのＮ番目の温度まで加熱することによって、温度のセットのうちのＮ番目の温度まで加熱することを調整すること、及び／又は圧力のセットのうちのＮ番目の圧力まで加圧することを調整することを備える。このようにして、前駆体の粒子は、著しい加熱の前に、ＨＩＰの開始から等方圧圧縮され、そのため、例えば、焼結又は拡散接合が比較的少ないか又は全くない。
【0082】
一例では、前駆体を等方圧圧縮することは、持続時間のセットのうちの第１の持続時間中に圧力のセットのうちの０番目の圧力、例えば周囲圧力から圧力のセットのうちの第１の圧力まで前駆体を加圧することを備える。即ち、前駆体は、最初に、第１の持続時間にわたって第１の圧力まで加圧、例えば等方圧加圧される。
【0083】
一例では、第１の圧力対Ｎ番目の圧力の比率は、１：５～１：１の範囲、好ましくは１：４～１９：２０の範囲、より好ましくは１：２～９：１０の範囲、最も好ましくは２：３～１７：２０の範囲、例えば３：４である。即ち、第１の圧力は、ＨＩＰ圧力（即ちＮ番目の圧力）と比較して、比較的高い。
【0084】
一例では、持続時間のセットのうちの第１の持続時間中に圧力のセットのうちの０番目の圧力から圧力のセットのうちの第１の圧力まで前駆体を加圧することは、例えば、加熱若しくは冷却を適用することなく、及び／又は温度が５％以内で一定になるように、例えば、温度のセットのうちの第１の温度、例えば周囲温度で、持続時間のセットのうちの第１の持続時間中に圧力のセットのうちの０番目の圧力から圧力のセットのうちの第１の圧力まで前駆体を実質的に等温加圧することを備える。即ち、温度は、初期加圧中に維持され、例えば、ほぼ周囲温度（即ち第１の温度）に維持される。これは、例えば、上記で説明したような比較的高い圧力での冷間加圧と称され得る。このようにして、前駆体の粒子は、著しい加熱の前に、ＨＩＰの開始から等方圧圧縮され、そのため、例えば、焼結又は拡散接合が比較的少ないか又は全くない。より一般には、冷間加圧は、外部加熱を適用することなく、即ち、前駆体又はガスに熱を供給することなく、前駆体及び／又はガスの温度が加圧の結果として上昇し得ることに留意されたい。対照的に、従来のＨＩＰにおける冷間加圧は、典型的には比較的低い圧力である。
【0085】
一例では、温度のセット、圧力のセット、及び／又は持続時間のセットを調整することは、温度のセットのうちの第２の温度まで前駆体を加熱することによって、持続時間のセットのうちの第２の持続時間中に圧力のセットのうちの第１の圧力から圧力のセットのうちのＮ番目の圧力まで前駆体を加圧することを備える。即ち、第１の圧力からＮ番目の圧力への圧力の増大は、第２の温度まで前駆体（及び故にガス）を加熱することによって達成され得る。
【0086】
一例では、温度のセット、圧力のセット、及び／又は持続時間のセットを調整することは、例えば、圧力のセットのうちのＮ番目の圧力で温度のセットのうちの第２の温度から温度のセットのうちのＮ番目の温度まで前駆体を加熱することを備える。即ち、前駆体は、ＨＩＰ温度まで加熱され得、前駆体は、温度のセットのうちのＮ番目の温度で、圧力のセットのうちのＮ番目の圧力で、及び持続時間のセットのうちのＮ番目の持続時間にわたってＨＩＰされる。
【0087】
［冷却及び減圧］
一例では、本方法は、Ｎ番目の圧力から周囲圧力に向かって物品を等温減圧し、その後、Ｎ番目の温度から周囲温度に向かって、減圧された物品を冷却することを備える。
一例では、本方法は、Ｎ番目の圧力から周囲圧力に向かって物品を等温減圧し、その後、Ｎ番目の温度から周囲温度に向かって、減圧された物品を冷却することを備える。
【0088】
一例では、温度のセット、圧力のセット、及び／又は持続時間のセットを調整することは、例えば、圧力のセットのうちのＮ番目の圧力から、例えば周囲圧力まで（例えば、温度が５％以内で一定になるように）実質的に等温減圧し、その後、温度のセットのうちのＮ番目の温度から、例えば周囲温度に向かって冷却することによって、温度のセットのうちのＮ番目の温度からの冷却を調整し、及び／又は圧力のセットのうちのＮ番目の圧力からの減圧を調整することを備える。即ち、前駆体は、比較的熱い間に減圧され、その後比較的低い圧力で冷却される。このようにして、前駆体が減圧中に比較的高い温度に維持されるので、閉気孔の球状化が促進される。
【0089】
一例では、温度のセット、圧力のセット、及び／又は持続時間のセットを調整することは、温度のセットのうちのＮ番目の温度から温度のセットのうちのＮ＋１番目の温度まで前駆体を冷却することを備え、任意選択で、温度のセットのうちのＮ＋１番目の温度は、持続時間のセットのうちのＮ＋１番目の持続時間中にＮ番目の温度の少なくとも８０％、好ましくは少なくとも８５％、より好ましくは少なくとも９０％、最も好ましくはＮ番目の温度の少なくとも９０％、例えば、Ｎ番目の温度の少なくとも９７．５％である。即ち、前駆体は、最初に冷却され得るが、温度は、Ｎ番目の温度と比較して、比較的高いままである。
【0090】
一例では、温度のセットのうちのＮ番目の温度から温度のセットのうちのＮ＋１番目の温度まで前駆体を冷却することは、温度のセットのうちのＮ番目の温度から温度のセットのうちのＮ＋１番目の温度まで前駆体を等圧冷却することを備える。即ち、初期冷却は、例えば、圧力の印加又は放出を伴わない。
【0091】
一例では、温度のセット、圧力のセット、及び／又は持続時間のセットを調整することは、減圧速度のセットのうちの第１の減圧速度で持続時間のセットのうちのＮ＋２番目の持続時間中に圧力のセットのうちのＮ＋２番目の圧力まで前駆体を減圧することと、減圧速度のセットのうちの第２の減圧速度で持続時間のセットのうちのＮ＋３番目の持続時間中に圧力のセットのうちのＮ＋３番目の圧力まで前駆体を減圧することと、任意選択で、減圧速度のセットのうちの第３の減圧速度で持続時間のセットのうちのＮ＋４番目の持続時間中に圧力のセットのうちのＮ＋４番目の圧力まで前駆体を減圧することとを備え、第１の減圧速度は、第２の減圧速度よりも遅く、任意選択で、第２の減圧速度は、第３の減圧速度よりも遅く、任意選択で、前駆体を減圧することは、例えば、加熱又は冷却を適用することなく及び／又は温度が５％以内で一定になるように、例えば、温度のセットのうちのＮ番目の温度又は前記温度のうちのＮ＋１番目の温度で前駆体を実質的に等温減圧することを備える。即ち、前駆体は、比較的より低い初期速度で減圧された後、その後比較的より高い速度で減圧される。加えて及び／又は代替として、一例では、第１の減圧速度、第２の減圧速度、及び任意選択で第３の減圧速度は、実質的に等しいか又は等しい。加えて及び／又は代替として、一例では、第１の減圧速度は、第２の減圧速度よりも速く、任意選択で、第２の減圧速度は、第３の減圧速度よりも速い。
【0092】
減圧中に前駆体を比較的高い温度に維持することによって、減圧中に膨張し得る閉気孔の球状化が促進される。減圧は、連続的な減圧、例えば流量コントローラによって規定されるような所定の速度での漸進的な減圧、及び／又は段階的な減圧、例えば部分的に放出することによる減圧、所定の持続時間にわたる保持、及び繰り返しを備え得ることを理解されたい。一般に、一定の印加された圧力で周期的ホールドを挿入することによって、システムがある程度の平衡に到達するか、又は到達に近づく機会が提供され得る。このようにして、閉気孔は、印加された圧力が低減されるにつれて、平衡膨張まで、又は平衡膨張に向かって膨張し得る。減圧速度が速すぎる場合には、閉気孔が裂けて亀裂が形成される可能性がある。しかしながら、閉気孔中の圧力は、閉気孔が膨張するにつれて減少するので、膨張するための駆動力は、ある程度の自己補正があるように減少する。それにもかかわらず、一定の圧力での滞留は、このプロセスが別の圧力低減ランプの前にある程度の平衡に到達することを可能にするための機会であり得る。故に、一例では、圧力のセットのうちの圧力まで前駆体を加圧することは、持続時間のセットのうちの持続時間にわたってその圧力に前駆体を保持することを備え、例えば、持続時間は、０．０５時間～１時間の範囲内、好ましくは０．１時間～０．５時間の範囲である。加えて及び／又は代替として、減圧は、比較的低い速度で連続的又は漸進的であり得、その間にそのような平衡が生じ得る。
【0093】
一例では、温度のセット、圧力のセット、及び／又は持続時間のセットを調整することは、冷却速度のセットのうちの第１の冷却速度で持続時間のセットのうちのＮ＋５番目の持続時間中に温度のセットのうちのＮ＋５番目の温度まで前駆体を冷却することと、冷却速度のセットのうちの第２の冷却速度で持続時間のセットのうちのＮ＋６番目の持続時間中に温度のセットのうちのＮ＋６番目の温度まで前駆体を冷却することとを備え、第１の冷却速度は、第２の冷却速度よりも遅く、任意選択で、前駆体を冷却することは、例えば周囲圧力で前駆体を等圧冷却することを備える。即ち、前駆体は、比較的より低い初期速度で冷却された後、その後比較的より高い速度で冷却される。このようにして、冷却中の閉気孔の球状化が促進される。
【0094】
［装置］
第２の態様は、物品をその前駆体から少なくとも部分的に作製するための熱間等方圧加圧（ＨＩＰ）装置を提供し、本装置は、
閉気孔の形態を少なくとも部分的に制御するために、温度のセット、圧力のセット、及び／又は持続時間のセットを調整することによって、温度のセットのうちのＮ番目の温度で、圧力のセットのうちのＮ番目の圧力で、及び持続時間のセットのうちのＮ番目の持続時間にわたって、その中に閉気孔を有する金属を備える前駆体をＨＩＰし、それによって、物品を少なくとも部分的に作製するように構成される。
第２の態様は、物品をその前駆体から少なくとも部分的に作製するための熱間等方圧加圧（ＨＩＰ）装置を提供し、本装置は、
閉気孔の形態を少なくとも部分的に制御するために、温度のセット、圧力のセット、及び／又は持続時間のセットを調整することによって、温度のセットのうちのＮ番目の温度で、圧力のセットのうちのＮ番目の圧力で、及び持続時間のセットのうちのＮ番目の持続時間にわたって、その中に閉気孔を有する金属を備える前駆体をＨＩＰし、それによって、物品を少なくとも部分的に作製するように構成される。
【0095】
ＨＩＰ、物品、前駆体、金属、閉気孔、Ｎ番目の温度、温度のセット、Ｎ番目の圧力、圧力のセット、持続時間、持続時間のセット、作製、調整、制御、及び／又は閉気孔の形態は、第１の態様に関して説明した通りであり得る。
【0096】
［物品］
第３の態様は、第１の態様の方法及び／又は第２の態様の装置に従って成形された物品を提供する。
第３の態様は、第１の態様の方法及び／又は第２の態様の装置に従って成形された物品を提供する。
【0097】
一例では、物品は、機体コンポーネントなどの航空宇宙コンポーネント、エンジンコンポーネントなどのビークルコンポーネント、又は埋め込み可能な医療デバイスなどの医療コンポーネントを備え、及び／又はそれらである。
【0098】
コンピュータ、コンピュータプログラム、及び非一過性コンピュータ可読記憶媒体
第４の態様は、第１の態様に記載の方法を少なくとも部分的に実施するように構成されたプロセッサ及びメモリを備えるコンピュータを提供する。
第４の態様は、第１の態様に記載の方法を少なくとも部分的に実施するように構成されたプロセッサ及びメモリを備えるコンピュータを提供する。
【0099】
第５の態様は、プロセッサ及びメモリを備えるコンピュータによって実行されると、コンピュータに、少なくとも部分的に第１の態様に記載の方法を実行させる命令を備えるコンピュータプログラムを提供する。
【0100】
第６の態様は、プロセッサ及びメモリを備えるコンピュータによって実行されると、コンピュータに、少なくとも部分的に第１の態様に記載の方法を実行させる命令を備える非一過性コンピュータ可読記憶媒体を提供する。
【0101】
［定義］
本明細書を通して、「備える（comprising）」又は「備える（comprises）」という用語は、指定されたコンポーネント（複数可）を含むが、他のコンポーネントの存在を除外しないことを意味する。「から本質的に成る（consisting essentially of）」又は「から本質的に成る（consists essentially of）」という用語は、指定されたコンポーネントを含むが、不純物として存在する材料、コンポーネントを提供するために使用されるプロセスの結果として存在する不可避の材料、及び着色剤などの本発明の技術的効果を達成すること以外の目的のために添加されるコンポーネント、等を除いて、他のコンポーネントを除外することを意味する。「から成る（consisting of）」又は「から成る（consists of）」という用語は、指定されたコンポーネントを含むが、他のコンポーネントを除外することを意味する。適切な場合はいつでも、文脈に応じて、「備える（comprises）」又は「備える（comprising）」という用語の使用はまた、「から本質的に成る（consist essentially of）」又は「から本質的に成る（consisting essentially of）」という意味を含むと解釈され得、また、「から成る（consist of）」又は「から成る（consisting of）」という意味を含むと解釈され得る。
本明細書を通して、「備える（comprising）」又は「備える（comprises）」という用語は、指定されたコンポーネント（複数可）を含むが、他のコンポーネントの存在を除外しないことを意味する。「から本質的に成る（consisting essentially of）」又は「から本質的に成る（consists essentially of）」という用語は、指定されたコンポーネントを含むが、不純物として存在する材料、コンポーネントを提供するために使用されるプロセスの結果として存在する不可避の材料、及び着色剤などの本発明の技術的効果を達成すること以外の目的のために添加されるコンポーネント、等を除いて、他のコンポーネントを除外することを意味する。「から成る（consisting of）」又は「から成る（consists of）」という用語は、指定されたコンポーネントを含むが、他のコンポーネントを除外することを意味する。適切な場合はいつでも、文脈に応じて、「備える（comprises）」又は「備える（comprising）」という用語の使用はまた、「から本質的に成る（consist essentially of）」又は「から本質的に成る（consisting essentially of）」という意味を含むと解釈され得、また、「から成る（consist of）」又は「から成る（consisting of）」という意味を含むと解釈され得る。
【0102】
本明細書に記載した任意選択の特徴は、適切な場合、個々に、又は互いに組み合わせて、特に添付の特許請求の範囲に記載したような組み合わせで、のうちのいずれかで使用され得る。本明細書に記載したような本発明の各態様又は例証的な実施形態についての任意選択の特徴は、適切な場合、本発明の全ての他の態様又は例証的な実施形態にも適用可能である。言い換えれば、本明細書を読む当業者は、本発明の各態様又は例証的な実施形態についての任意選択の特徴を、異なる態様と例証的な実施形態との間で交換可能及び組み合わせ可能なものと見なすべきである。
【0103】
本発明をより良く理解するために、及び本発明の例証的な実施形態がどのように実施され得るかを示すために、例としてのみ、添付の図への参照が行われるであろう。
【図面の簡単な説明】
【0104】
【図1】その中に閉気孔を有する金属を備える前駆体の等方性ＨＩＰを概略的に図示する。
【図2】その中に閉気孔を有する金属を備える前駆体の異方性ＨＩＰを概略的に図示する。
【図3】その中に閉気孔を有する金属を備える前駆体の単軸性ＨＩＰを概略的に図示する。
【図4】例証的な実施形態による方法を概略的に図示する。
【図5】例証的な実施形態による方法を概略的に図示する。
【図6】従来の方法を概略的に図示する。
【図7】例証的な実施形態による方法及び従来の方法を概略的に図示する。
【図8】例証的な実施形態による方法を概略的に図示する。
【発明を実施するための形態】
【0105】
【0106】
第１に、球状気泡（即ち閉気孔）は、（前駆体Ｐに印加される等方圧ＨＩＰ圧力による閉気孔ｐの圧縮を示す、等しい長さの半径方向矢印によって概略的に例示するように）完全に対称的に単純に圧縮され、遙かにより小さい直径であるが依然として球状の形状の気泡に単純になり得る。典型的には、９２０℃で１００ＭＰａの圧力でＨＩＰを受ける指定されたＰＳＤ（即ち、０．１０６ｍｍの直径を有する顆粒）中の最大ＥＩＧＡ粒子の内側に完全に包含された約０．０５ｍｍの直径の非常に大きいＥＩＧＡ気泡は、内部圧力が外部から印加されたＨＩＰ圧力に近づくように圧縮されると予想され、その予想は、そのような気泡は約１桁だけ直径が低減するであろう（即ち、ＡにおけるＤ＝０．０５ｍｍからＢにおけるＤ＝０．００５ｍｍへ）というものである。ＨＩＰ圧力を除去する際、特に、依然として非常に高い温度にある間に圧力が除去された場合に、いくらかの膨張が生じる可能性がある。しかしながら、ＨＩＰ中の気泡の崩壊はまた、閉じた幾何学的状態における周囲表面の拡散接合をもたらし、そのため、任意のそのような膨張は、比較的軽微であると予想される。限られた又は無視できるＨＩＰ後膨張のみを伴うこの種の気泡圧縮は、最も好ましい結果として見られる。
【0107】
第２に、図２は、その中に閉気孔ｐを有する金属Ｍを備える前駆体Ｐの異方性ＨＩＰを概略的に図示する（より長い矢は、優先的な崩壊方向を図示する）。特に、図２は、（前駆体Ｐに印加された異方性ＨＩＰ圧力による閉気孔ｐの方向性圧縮を示す不等長の半径方向矢印によって概略的に例示するような）０．０５ｍｍの直径（Ａ）から球状気泡（即ち、圧力が全方向に均一に印加されていない）（Ｂ）への楕円体気泡の部分的等方圧崩壊を概略的に示す。
【0108】
そのため、球状気泡は、部分的に非対称に圧縮されて、楕円体の形状を有する押しつぶされた球形になり得る。この挙動は、周囲のグレインを通る圧力伝達が完全には均一でない場合に生じる可能性が高い。非対称崩壊の程度は、潜在的に、非常に誇張された楕円体の形状をもたらし得る。これは、外部ＨＩＰ圧力の除去後の楕円体の内側の内部ガス圧力が、純粋に球状の気泡の場合よりも高い応力集中を生成するので、いくらか懸念される。極度に押しつぶされた楕円体では、内部圧力と幾何学的応力集中との組み合わせが、材料が引き裂かれるか又は開裂して、扁平に押しつぶされた半径でかなりの亀裂が形成されることを引き起こし得る可能性がある。
【0109】
第３に、図３は、その中に閉気孔ｐを有する金属Ｍを備える前駆体Ｐの「ＨＩＰプロセス」中に生じる単軸性加圧による異方性気泡圧縮のより極端な場合を概略的に図示する。特に、図３は、（前駆体Ｐに印加された単軸性ＨＩＰ圧力による閉気孔ｐの単軸性圧縮を示す等長の平行な矢印によって概略的に例示するような）０．０５ｍｍの直径（Ａ）から、中心拡散接合ゾーンを有するドーナツ形状の環状体二重気泡（Ｂを介してＣ）への球状気泡の単軸性崩壊を概略的に示す。
【0110】
そのため、ＨＩＰ圧力の伝達が完全に又はほぼ完全に単軸性である場合、気泡は、対向する内面が極めて近接する準２次元プレートレットに押しつぶされ得る。関与するＨＩＰ圧力は、まさに中心領域が互いに接触して拡散接合することをもたらす可能性が高く、そのため、環状体の形状がもたらされることが予想される。これは、最も望ましくない結果であり、材料の完全性に対して実際に害があると予想される結果であると考えられる。
【0111】
第１の手法は、全ての粒子が開始から（即ち、著しい加熱の前に）等方圧圧縮されることを「促す」ことであり、そのため、著しい温度上昇があるとき、全ての表面が密接に接触することもなく焼結が開始される機会も制限され、粉末システム全体にわたって中断されない圧力経路を確実にする。
【0112】
故に、第１の態様に記載の方法は、比較的低い初期ガス圧力のみにまでアルゴンで圧力容器を事前充填し、次いで温度上昇を使用して必要な圧力増大の大部分を達成するＨＩＰにおいて使用される標準的な手法ではなく、加熱開始前に非常に高レベルの「冷間加圧」を適用することによってより良好に機能し得る。後者の手法は、一般に、ＨＩＰ産業において使用され、ここで、初期冷間加圧は、上限を定められ、最終目標圧力の２５％を超えないであろう。チタン粉末ＨＩＰの場合、最終目標圧力は、少なくとも１００ＭＰａであり、そのため、使用される初期圧力は、２５ＭＰａ以下である。この圧力上限は、最終目標圧力の２５％を超える任意の冷間加圧（即ち周囲圧力）が、加熱段階中に圧力が高まるにつれてその後の放出を必要とするので、アルゴンガスが浪費されないことを確実にする。例えば、普遍気体の状態方程式（Universal Gas Equation）によると、最終目標温度及び圧力が９２０℃及び１００ＭＰａである場合、２４．５６ＭＰａの圧力を超える任意の冷間加圧（即ち、例えば２０℃）は、過剰圧力をもたらすか、又は目標圧力範囲内に留まるためにガスを放出する必要があるかのうちのいずれかであると予想されるであろう。対照的に、第１の態様に記載の方法は、目標圧力の約７５％（例えば７５ＭＰａ）まで冷間加圧し、次いで９２０℃まで加熱し得ることであり、温度が約１１８℃に達すると、圧力が１００ＭＰａの最終目標圧力に近づき、次いで加熱段階の残りに放出が必要になることが予想される。そうすることで、チタンが塑性的に変形し始め、粒内気泡が崩壊し始めると、粉末システムにわたって均一な等方圧圧力が存在し、非対称気泡崩壊はいかなる有意なレベルでも生じないことが予想される。
【0113】
第２の手法は、最大圧力及び温度でのＨＩＰ滞留が終了すると圧力及び温度が低減される方法を修正することである。先行技術では、温度及び圧力を同時に低減することが基準である。圧力が放出されると、ＨＩＰアルゴンガスが膨張し、温度が低減するであろう。これは冷却を助けるであろう。加えて、冷却プロセスを加速するために、「ガス焼き入れ」（即ち、低温ガスを注入すること）も適用され得る。提案された新規の手法は、存在し得る任意の楕円体気泡の再球状化を促すために、温度を高レベルに維持しながらＨＩＰ圧力を低減することである。これは、例えば、加熱又は冷却を適用することなく、完全ＨＩＰ温度（例えば、チタン合金の場合、典型的には９２０℃）で実質的に等温的に行われ得るか、又は、代替として、完全ＨＩＰ圧力のままでありながらの中間温度までのあるレベルの予冷が適用され得、その後、次いで、例えば、加熱又は冷却を適用することなく、実質的に等温的に（即ち、中間の低減された温度で）ＨＩＰ圧力を低下させ得るか、のうちのいずれかであり得る。後者の手法は、チタンの流動応力の増大を提供し、一旦ＨＩＰ減圧が開始されると、巻き込まれたアルゴン気泡の内側で次に生じる正差圧により良く耐えるために、ある程度の弾性を提供するであろう。さもなければ、損傷が生じる危険性があるであろう。いずれにしても、ＨＩＰ容器減圧の速度は、圧力減衰の初期速度がより制限され、規定されたプロセスに従って漸進的に増大することが可能になるように制御されるべきである。ＨＩＰ容器圧力が実質的に低減された後にのみ、温度の完全な低減が実施されるであろう。
【0114】
実質的に低減されたレベル（完全ＨＩＰ温度又は中間及び部分的に低減された温度のうちのいずれかで）まで修正された減圧と、それに続く主冷却段階についての理論的根拠は、冷間加圧ステップの使用にもかかわらず形成された可能性がある任意の楕円体ガス気泡の球状化を可能にすることである。ＨＩＰ容器の制御された減圧は、従って、予防措置であるが、損傷を与える形で生じる楕円体ガス気泡再膨張を軽減するために、冷間加圧ステップがない場合にも使用することができるものである（以下を参照）。そうでなければ、高温での予防的な漸進的な減圧なしでは、冷却段階中に生じるＨＩｄＰ圧力の任意の突然の減少が、ガス気泡の内側とＨＩＰされたコンポーネントとの間に驚くほど高い正差圧を生じさせる可能性があることが懸念されるであろう。これは、次いで、気泡のより望ましい遅い再膨張及び亀裂の形成ではなく、引き裂き又は開裂の傾向を生じさせる可能性があるか、又は少なくとも、サービス中にコンポーネント中の早期疲労亀裂開始の部位として次いで作用する可能性がある非球状化ガス気泡の保存の傾向を生じさせる可能性がある。
【0115】
図４は、例証的な実施形態による方法を概略的に図示する。特に、図４は、表３のサイクルについてのＨＩＰ温度及び圧力曲線を示す（最終目標圧力の７５％までの「低温充填」（７５ＭＰａ）、及び制御された（漸進的に増大する）速度の減圧より前の４０℃の等圧冷却）。表３の安定化保持時間は、安全マージンを提供し、次の減圧段階が開始される前にガス気泡が最適レベルまで再膨張することを可能にするために延長することができることに留意されたい。
【0116】
【表3】
【0117】
表３：最終目標圧力の７５％までの「低温充填」（７５ＭＰａ）、及び制御された（漸進的に増大する）速度の減圧より前の４０℃の等圧冷却を使用するＨＩＰサイクル（７５ＭＰａ低温充填圧力の過渡的冷却及び延長された安定化保持）。
【0118】
図５は、例証的な実施形態による方法を概略的に図示する。特に、図５は、表４のサイクルについてのＨＩＰ温度及び圧力曲線を示す（最終目標圧力の７５％までの「低温充填」（７５ＭＰａ）、及び制御された（漸進的に増大する）速度の減圧より前の等圧冷却なし）。
【0119】
【表4】
【0120】
表４：制御された（漸進的に増大する）速度の減圧より前の等圧冷却を伴わない最終目標圧力の７５％までの「低温充填」（７５ＭＰａ）を使用するＨＩＰサイクル（７５ＭＰａ低温充填圧力の等温冷却及び延長された安定化保持）。
【0121】
【0122】
【表5】
【0123】
表５：同時冷却及び減圧を伴う最終目標圧力（２５ＭＰａ）の２５％までの「低温充填」を使用する従来のＨＩＰサイクル（図６を参照）。
【0124】
【0125】
従来のＨＩＰサイクルは、より短いサイクルであることに留意されたい（図７を参照）。好ましい実施形態は、これがまた、等圧冷却を伴わないサイクルに約４４分を追加し、説明した従来のプロセスよりも１６７分長い等圧冷却段階を含むので、最長サイクルである。
【0126】
ＥＩＧＡ粉末から作られた粉末ＨＩＰ部品に従来のプロセスを適用することは、潜在的に、高度に楕円体の、更には環状体のガス気泡をもたらし、プロセス中に亀裂及び／又は裂けが生じる可能性は、その後の高温熱処理中又はサービス曝露中のうちのいずれかである。強化されたプロセスはまた、（例えば、付加製造された部品中の内部多孔性の排除のための）改善処理としてＨＩＰを使用する他のプロセスへの適用性を有する。これは、レーザ及び電子ビーム選択的粉末床プロセスの両方を含む。レーザ粉末床の場合、使用されるアルゴンプロセスガスが劣った構築プロセスによって生成された多孔性に取り込まれるレーザ構築パラメータの最適未満のセットの使用を通じて、又は粉末ストック中に既に存在するアルゴン巻き込みを通じてのうちのいずれかで、アルゴンガス巻き込みが生じる可能性がある。後者は、ＳＬＭプロセスが典型的には１５～４５ミクロンの粉末グレードを使用し、一般にＥＩＧＡルートに関連する粒内アルゴン気泡の影響を受けないと考えられるので、可能性がより低い。対照的に、電子ビーム粉末床プロセスは、典型的には、より粗い粉末を使用し、粒内（即ち、前駆体ガス粒子内）アルゴンガス巻き込みを十分に含み得る。この形態のガス巻き込みは、真空環境の使用にもかかわらず、ＥＢ溶融プロセスに耐えることが可能であることが知られている。本発明は、従って、粉末ＨＩＰだけの場合よりも広い適用性を有する。
【0127】
図８は、例証的な実施形態による方法を概略的に図示する。
【0128】
本方法は、物品をその前駆体から少なくとも部分的に作製するものである。
【0129】
Ｓ８０１において、本方法は、前駆体を提供することを備え、前駆体は、その中に閉気孔を有する金属を備える。
【0130】
Ｓ８０２において、本方法は、前駆体を等方圧圧縮し、それによって圧縮された前駆体を提供することと、温度のセットのうちのＮ番目の温度で、圧力のセットのうちのＮ番目の圧力で、及び持続時間のセットのうちのＮ番目の持続時間にわたって、圧縮された前駆体を熱間等方圧加圧（ＨＩＰ）し、それによって物品を少なくとも部分的に作製することとを備える。
【0131】
【0132】
【表6】
【0133】
表６：最終目標圧力の７５％までの低温充填及び制御された（漸進的に増大する）速度の減圧より前の等圧冷却を使用するＨＩＰサイクル。
【0134】
この例では、温度のセット、圧力のセット、及び／又は持続時間のセットを調整することは、例えば、加熱することなく実質的に圧力のセットのうちのＮ番目の圧力まで加圧し、その後、温度のセットのうちのＮ番目の温度まで加熱することによって、温度のセットのうちのＮ番目の温度まで加熱することを調整すること、及び／又は圧力のセットのうちのＮ番目の圧力まで加圧することを調整することを備える。
【0135】
この例では、温度のセット、圧力のセット、及び／又は持続時間のセットを調整することは、持続時間のセットのうちの第１の持続時間中に、圧力のセットのうちの０番目の圧力、例えば周囲圧力から圧力のセットのうちの第１の圧力まで前駆体を加圧することを備える。
【0136】
この例では、第１の圧力対Ｎ番目の圧力の比率は、３：４である。
【0137】
この例では、持続時間のセットのうちの第１の持続時間中に圧力のセットのうちの０番目の圧力から圧力のセットのうちの第１の圧力まで前駆体を加圧することは、例えば、加熱又は冷却を適用することなく、例えば、温度のセットのうちの第１の温度、例えば周囲温度で、持続時間のセットのうちの第１の持続時間中に圧力のセットのうちの０番目の圧力から圧力のセットのうちの第１の圧力まで前駆体を実質的に等温加圧することを備える。
【0138】
この例では、温度のセット、圧力のセット、及び／又は持続時間のセットを調整することは、温度のセットのうちの第２の温度まで前駆体を加熱することによって、持続時間のセットのうちの第２の持続時間中に圧力のセットのうちの第１の圧力から圧力のセットのうちのＮ番目の圧力まで前駆体を加圧することを備える。
【0139】
この例では、温度のセット、圧力のセット、及び／又は持続時間のセットを調整することは、例えば、圧力のセットのうちのＮ番目の圧力で温度のセットのうちの第２の温度から温度のセットのうちのＮ番目の温度まで前駆体を加熱することを備える。
【0140】
この例では、温度のセット、圧力のセット、及び／又は持続時間のセットを調整することは、例えば、圧力のセットのうちのＮ番目の圧力から、例えば周囲圧力まで実質的に等温減圧し、その後、温度のセットのうちのＮ番目の温度から、例えば周囲温度に向かって冷却することによって、温度のセットのうちのＮ番目の温度からの冷却を調整し、及び／又は圧力のセットのうちのＮ番目の圧力からの減圧を調整することを備える。
【0141】
この例では、温度のセット、圧力のセット、及び／又は持続時間のセットを調整することは、温度のセットのうちのＮ番目の温度から温度のセットのうちのＮ＋１番目の温度まで前駆体を冷却することを備え、任意選択で、温度のセットのうちのＮ＋１番目の温度は、持続時間のセットのうちのＮ＋１番目の持続時間中にＮ番目の温度の少なくとも８０％、好ましくは少なくとも８５％、より好ましくは少なくとも９０％である。
【0142】
この例では、温度のセットのうちのＮ番目の温度から温度のセットのうちのＮ＋１番目の温度まで前駆体を冷却することは、温度のセットのうちのＮ番目の温度から温度のセットのうちのＮ＋１番目の温度まで前駆体を等圧冷却することを備える。
【0143】
この例では、温度のセット、圧力のセット、及び／又は持続時間のセットを調整することは、減圧速度のセットのうちの第１の減圧速度で持続時間のセットのうちのＮ＋２番目の持続時間中に圧力のセットのうちのＮ＋２番目の圧力まで前駆体を減圧することと、減圧速度のセットのうちの第２の減圧速度で持続時間のセットのうちのＮ＋３番目の持続時間中に圧力のセットのうちのＮ＋３番目の圧力まで前駆体を減圧することと、任意選択で、減圧速度のセットのうちの第３の減圧速度で持続時間のセットのうちのＮ＋４番目の持続時間中に圧力のセットのうちのＮ＋４番目の圧力まで前駆体を減圧することとを備え、第１の減圧速度は、第２の減圧速度よりも遅く、任意選択で、第２の減圧速度は、第３の減圧速度よりも遅く、任意選択で、前駆体を減圧することは、例えば、加熱又は冷却を適用することなく、例えば、温度のセットのうちのＮ番目の温度又は前記温度のうちのＮ＋１番目の温度で前駆体を実質的に等温減圧することを備える。
【0144】
この例では、温度のセット、圧力のセット、及び／又は持続時間のセットを調整することは、冷却速度のセットのうちの第１の冷却速度で持続時間のセットのうちのＮ＋５番目の持続時間中に温度のセットのうちのＮ＋５番目の温度まで前駆体を冷却することと、冷却速度のセットのうちの第２の冷却速度で持続時間のセットのうちのＮ＋６番目の持続時間中に温度のセットのうちのＮ＋６番目の温度まで前駆体を冷却することとを備え、第１の冷却速度は、第２の冷却速度よりも遅く、任意選択で、前駆体を冷却することは、例えば周囲圧力で前駆体を等圧冷却することを備える。
【0145】
好ましい実施形態を示し、説明してきたが、添付の特許請求の範囲に定義され、上記で説明したような本発明の範囲から逸脱することなく、様々な変更及び修正が行われ得ることが当業者によって認識されるであろう。
【0146】
本出願に関連して本明細書と同時に又は本明細書より前に提出され、本明細書と共に公衆の閲覧に供される全ての文献及び文書に注意が向けられ、全てのそのような文献及び文書の内容は、参照によって本明細書に援用される。
【0147】
本明細書（任意の添付の特許請求の範囲及び図面を含む）中に開示した特徴の全て、及び／又はそのように開示した任意の方法若しくはプロセスのステップの全ては、そのような特徴及び／又はステップのうちの多くともいくつかが相互に排他的である組み合わせを除いて、任意の組み合わせで組み合わされ得る。
【0148】
本明細書（任意の添付の特許請求の範囲及び図面を含む）中に開示した各特徴は、別段に明記されない限り、同一、同等、又は同様の目的を果たす代替の特徴によって置き換えられ得る。このことから、別段に明記されない限り、開示した各特徴は、一般的な一連の同等又は同様の特徴の一例に過ぎない。
【0149】
本発明は、前述の実施形態（複数可）の詳細に限定されない。本発明は、本明細書（任意の添付の特許請求の範囲及び図面を含む）中に開示した特徴のうちの任意の新規の１つ若しくは任意の新規の組み合わせ、又はそのように開示した任意の方法若しくはプロセスのステップのうちの任意の新規の１つ若しくは任意の新規の組み合わせに及ぶ。
以下に、出願当初の特許請求の範囲に記載の事項を、そのまま、付記しておく。
［１］ 物品をその前駆体から作製する方法であって、前記方法は、
コンテナ中にα＋βＴｉ合金の粉末を封入することを含む、前記前駆体を提供することと、ここで、前記粉末は、電極誘導ガス噴霧（ＥＩＧＡ）によって形成され、
第１の圧力で前記前駆体を等方圧圧縮することによって前記前駆体を冷間圧縮し、それによって圧縮された前駆体を提供することと、
７５ＭＰａ～１５０ＭＰａの範囲におけるＮ番目の圧力で、及び８５０℃～９５０℃の範囲におけるＮ番目の温度で、圧縮された前記前駆体を熱間等方圧加圧（ＨＩＰ）し、それによって前記物品を作製することと
を備え、前記第１の圧力対前記Ｎ番目の圧力の比率は、１：２～９：１０の範囲である、方法。
［２］ 前記第１の圧力対前記Ｎ番目の圧力の比率は、２：３～１７：２０の範囲である、［１］に記載の方法。
［３］ 前記第１の圧力で前記前駆体を等方圧圧縮することによる前記前駆体の冷間加圧は、加熱又は冷却を適用することを伴わない、［１］又は［２］に記載の方法。
［４］ 前記粉末の粒子は、アルゴンが封入された気泡を含む、［１］～［３］のいずれか一項に記載の方法。
［５］ 前記粉末の前記粒子は、少なくとも５０μｍの寸法を有する、［４］に記載の方法。
［６］ 前記Ｎ番目の圧力から周囲圧力に向かって前記物品を等温減圧し、その後、前記Ｎ番目の温度から周囲温度に向かって、減圧された前記物品を冷却することを含む、［１］～［５］のいずれか一項に記載の方法。
［７］ 前記Ｎ番目の圧力から周囲圧力に向かって前記物品を等温減圧することは、前記Ｎ番目の圧力から周囲圧力に向かって前記物品を等温減圧することを含む、［６］に記載の方法。
［８］ 前記Ｎ番目の温度から周囲温度に向かって、減圧された前記物品を冷却することは、第１の冷却速度で冷却し、その後、第２の冷却速度で冷却することを含み、前記第１の冷却速度は、前記第２の冷却速度よりも遅い、［６］又は［７］に記載の方法。
［９］ 前記前駆体を冷却することは、前記前駆体を等圧冷却することを含む、［６］～［８］のいずれか一項に記載の方法。
［１０］ 前記前駆体を等圧冷却することは、周囲圧力で行われる、［９］に記載の方法。
［１１］ 前記Ｎ番目の温度から周囲温度に向かって、減圧された前記物品を冷却することは、前記Ｎ番目の温度からＮ＋１番目の温度まで前記前駆体を等圧冷却することを含み、前記Ｎ＋１番目の温度は、前記Ｎ番目の温度の少なくとも８０％である、［６］～［１０］のいずれか一項に記載の方法。
［１２］ 前記前駆体の冷間加圧は、周囲温度で行われる、［１］～［１１］のいずれか一項に記載の方法。
［１３］ 前記α＋βＴｉ合金は、Ｔｉ－６Ａｌ－４Ｖ合金である、［１］～［１２］のいずれか一項に記載の方法。
［１４］ 前記Ｎ番目の圧力は、９０ＭＰａ～１２５ＭＰａの範囲であり、前記Ｎ番目の温度は、８７５℃～９２５℃の範囲である、［１］～［１３］のいずれか一項に記載の方法。
［１５］ 前記物品は、航空宇宙コンポーネント、ビークルコンポーネント、又は医療コンポーネントである、［１］～［１４］のいずれか一項に記載の方法。
以下に、出願当初の特許請求の範囲に記載の事項を、そのまま、付記しておく。
［１］ 物品をその前駆体から作製する方法であって、前記方法は、
コンテナ中にα＋βＴｉ合金の粉末を封入することを含む、前記前駆体を提供することと、ここで、前記粉末は、電極誘導ガス噴霧（ＥＩＧＡ）によって形成され、
第１の圧力で前記前駆体を等方圧圧縮することによって前記前駆体を冷間圧縮し、それによって圧縮された前駆体を提供することと、
７５ＭＰａ～１５０ＭＰａの範囲におけるＮ番目の圧力で、及び８５０℃～９５０℃の範囲におけるＮ番目の温度で、圧縮された前記前駆体を熱間等方圧加圧（ＨＩＰ）し、それによって前記物品を作製することと
を備え、前記第１の圧力対前記Ｎ番目の圧力の比率は、１：２～９：１０の範囲である、方法。
［２］ 前記第１の圧力対前記Ｎ番目の圧力の比率は、２：３～１７：２０の範囲である、［１］に記載の方法。
［３］ 前記第１の圧力で前記前駆体を等方圧圧縮することによる前記前駆体の冷間加圧は、加熱又は冷却を適用することを伴わない、［１］又は［２］に記載の方法。
［４］ 前記粉末の粒子は、アルゴンが封入された気泡を含む、［１］～［３］のいずれか一項に記載の方法。
［５］ 前記粉末の前記粒子は、少なくとも５０μｍの寸法を有する、［４］に記載の方法。
［６］ 前記Ｎ番目の圧力から周囲圧力に向かって前記物品を等温減圧し、その後、前記Ｎ番目の温度から周囲温度に向かって、減圧された前記物品を冷却することを含む、［１］～［５］のいずれか一項に記載の方法。
［７］ 前記Ｎ番目の圧力から周囲圧力に向かって前記物品を等温減圧することは、前記Ｎ番目の圧力から周囲圧力に向かって前記物品を等温減圧することを含む、［６］に記載の方法。
［８］ 前記Ｎ番目の温度から周囲温度に向かって、減圧された前記物品を冷却することは、第１の冷却速度で冷却し、その後、第２の冷却速度で冷却することを含み、前記第１の冷却速度は、前記第２の冷却速度よりも遅い、［６］又は［７］に記載の方法。
［９］ 前記前駆体を冷却することは、前記前駆体を等圧冷却することを含む、［６］～［８］のいずれか一項に記載の方法。
［１０］ 前記前駆体を等圧冷却することは、周囲圧力で行われる、［９］に記載の方法。
［１１］ 前記Ｎ番目の温度から周囲温度に向かって、減圧された前記物品を冷却することは、前記Ｎ番目の温度からＮ＋１番目の温度まで前記前駆体を等圧冷却することを含み、前記Ｎ＋１番目の温度は、前記Ｎ番目の温度の少なくとも８０％である、［６］～［１０］のいずれか一項に記載の方法。
［１２］ 前記前駆体の冷間加圧は、周囲温度で行われる、［１］～［１１］のいずれか一項に記載の方法。
［１３］ 前記α＋βＴｉ合金は、Ｔｉ－６Ａｌ－４Ｖ合金である、［１］～［１２］のいずれか一項に記載の方法。
［１４］ 前記Ｎ番目の圧力は、９０ＭＰａ～１２５ＭＰａの範囲であり、前記Ｎ番目の温度は、８７５℃～９２５℃の範囲である、［１］～［１３］のいずれか一項に記載の方法。
［１５］ 前記物品は、航空宇宙コンポーネント、ビークルコンポーネント、又は医療コンポーネントである、［１］～［１４］のいずれか一項に記載の方法。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
