[发明专利]用于对双重微结构部件的制造进行改进的方法

说明书

用于借助于共烧结将被称为生坯部件的至少两个生坯材料的部件焊接在一起的方法，该方法包括以下步骤：‑在所述部件的接合区域处对至少两个生坯部件进行组装以便形成生坯一件式组件，‑对生坯一件式组件进行去粘合，以及‑对一件式组件进行烧结以便获得形成最终部件的致密的一件式组件，其特征在于，两个生坯部件(10，12)各自具有不同的粉末组分，以便生产具有晶粒度不同的至少两个部件的最终部件(1)。

技术领域

本发明涉及通过“先成形后去粘合”的方法、例如粉末注塑成型(PowderInjection Moulding，PIM)方法、特别是通过共烧结的焊接方法生产金属或陶瓷部件的领域。

背景技术

以本身已知的传统方式，通过“先成形后去粘合”类型的方法(特别是PIM方法)生产部件包括四个步骤：

-提供原料或“生坯(vert)”材料

-成形(获得“生坯”部件)，

-去粘合，以及

-烧结(获得致密部件)。

例如可以通过3D打印或者在PIM方法的特定情况下通过模制来实现成形。提供原料(生坯材料)的步骤主要包括将一种或多种金属和/或陶瓷材料的粉末(形成待制造的部件)与具有聚合物基底的一种(或多种)热塑性粘合剂进行混合。使用混合器和/或挤压机在高剪切速率下执行该步骤，以便确保混合物的良好均匀性。必须在一种或多种粘合剂中掺入相对大量的粉末，以便确保将来部件的内聚力。如果混合物包含过多的粉末，则导致过高的粘度，这使得难以进行模制步骤并且有助于裂纹的出现。相反，如果混合物包含过多的粘合剂，则增加了待制造的部件在去粘合步骤期间的塌陷风险。

在PIM方法的情况下，模制步骤包括将原料(通常呈颗粒的形式)放入与塑料行业中的注塑压机类似的注塑压机中。在“先成形后去粘合”类型的其他方法的情况下，这尤其可以是3D打印。然后获得被称为生坯部件的部件，该部件已经基本上具有致密部件(最终)所需的形状。

去粘合步骤包括经由适于一种或多种类型的方法去除一种或多种热塑性粘合剂。如果该步骤控制不当，则可能是在制造期间由于出现缺陷(例如裂纹或化学污染)而对部件造成损坏的根源。在去粘合步骤结束时，部件是多孔的。

烧结步骤包括固结以及使去粘合的生坯部件致密化，以便获得最终部件。因此，部件被加热，并且这种固结和致密化伴随着体积的收缩，这取决于原料的初始组分。该步骤在高温下执行，然而，这样会使得去粘合的生坯部件的材料并未完全熔化：在热量的作用下，材料的晶粒被焊接在一起。固相烧结(部件的所有材料均呈固态)与液相烧结(部件的一部分材料已经达到其熔点)之间是有区别的。在烧结步骤结束时，获得了致密部件，即最终部件。

此外并且独立地，航空工业在过去几年中已经取得了很大的进步，例如，使得能够提高形成飞行器的发动机的部件或直升机的涡轮的部件的材料的温度能力。然而，所获得的温度增益仍然有限，并且开始承认，给定材料的化学组分和微结构不能单独地使其能够满足由规格和技术需求所设定的目标。

这是因为部件(由给定的材料形成)的性能在于其对于优化的均匀微结构在所需的各种机械性能之间实现最佳折中的能力。此外，这些性能通常是相矛盾的。

减少当前材料的限制的装置是使发动机部件的微结构适应于所述部件的周围环境在所述部件上的局部应力。

这相当于在同一部件上生产双重微结构(具有部件的一部分不同于另一部分的化学组分或晶粒度)或具有梯度的微结构(具有沿着部件逐渐变化的晶粒度或化学组分)。例如，对于在涡轮发动机中受热机械应力最大的部件之一的涡轮盘而言，该涡轮盘必须具有所谓的“细晶粒”结构作为盘孔，以在中等温度下保持其牵引和疲劳特性，以及在相同盘的周缘中具有所谓的“大晶粒”结构，以便在高温下具有最佳的蠕变和开裂性能。