WO2023077178A1 - Bauteil aus refraktärmetall - Google Patents

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WO2023077178A1
WO2023077178A1 PCT/AT2022/060376 AT2022060376W WO2023077178A1 WO 2023077178 A1 WO2023077178 A1 WO 2023077178A1 AT 2022060376 W AT2022060376 W AT 2022060376W WO 2023077178 A1 WO2023077178 A1 WO 2023077178A1
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powder
molybdenum
tungsten
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Gerhard Leichtfried
Lukas KASERER
Jakob BRAUN
Heinrich Kestler
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Plansee Se
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Definitions

  • the invention relates to a component with a fixed structure consisting of an alloy which has a refractory metal (abbreviated as “RM” in the present disclosure) from the group of molybdenum and tungsten as a main component and boron and optionally carbon as a further component, an additive Manufacturing method for producing a component, a powder for an additive manufacturing method and a use of a powder for an additive manufacturing method.
  • RM refractory metal
  • Molybdenum (Mo), Tungsten (W) and their alloys are used for various high-performance applications such as X-ray anodes, heat sinks, high-temperature heating zones, thrusters, extrusion dies, parts for injection molds due to their high melting point, low thermal expansion coefficient and high thermal conductivity , hot runner nozzles, resistance welding electrodes or components for ion implantation systems.
  • these elements have a high density, which ensures good shielding behavior from electromagnetic and particle radiation. Due to the comparatively low ductility at room temperature and the high DBTT (ductile brittle transition temperature), the machining properties are unfavorable for both cutting and non-cutting processes.
  • SLM Selective Laser Beam Melting
  • SEBM Selective Electron Beam Melting
  • LMD Laser Metal Deposition
  • Additive manufacturing processes do not require any cutting or forming tools, which means that low-volume components can be manufactured at low cost.
  • component geometries can be realized that cannot be produced with classic production processes or can only be produced with great effort.
  • a high level of resource efficiency is achieved, since powder particles that have not been melted or sintered together can be reused.
  • a disadvantage of this method is currently the very low build-up rate.
  • the most widespread additive manufacturing process is the selective laser beam melting process.
  • a layer of powder is applied to a substrate using a coater.
  • a laser beam is then guided over this layer of powder. This melts the powder particles locally, causing the individual powder particles to fuse with one another and with the previously applied layer.
  • One layer of the component to be manufactured is thus created by successive local melting of powder particles and subsequent solidification.
  • Another layer of powder is then applied to the layer of powder that has already been processed and the process begins again.
  • the component is thus further built up with each new powder layer, with the direction of build-up being arranged normal to the respective planes of the powder layers.
  • Molybdenum and tungsten have a high melting point, high thermal conductivity in the solid phase, and high surface tension and viscosity in the liquid phase. These materials are among the most difficult materials to process using an additive manufacturing process.
  • the balling effect also has a negative effect on the surface quality, in particular on the surface roughness. Since molybdenum and tungsten have a very low fracture toughness, local defects, combined with the internal, thermally induced stresses inherent in the process, lead to cracks.
  • Molybdenum and tungsten components produced via selective laser or electron beam melting show a columnar crystalline structure, with the average grain aspect ratio (GAR value; ratio of grain length to grain width) in the structural direction being typically greater than 8.
  • GAR value average grain aspect ratio
  • an intercrystalline network of cracks forms, which depicts the melting track of the laser or electron beam.
  • the cracks are predominantly intergranular hot and cold cracks. These are partially connected to each other, which means that components often have open porosity and are not impervious to gases and liquids.
  • Intergranular fracture behavior is understood to mean a fracture that is predominantly caused by cracks along the grain boundaries.
  • components produced in this way have low fracture strength, low fracture toughness and low ductility.
  • components made of molybdenum, tungsten, molybdenum and tungsten-based alloys produced using beam-based additive manufacturing processes have an oxygen content between 0.25 and 0.6 at%.
  • significantly higher oxygen contents of 2 at% and above can also occur.
  • the oxygen content is increased by the beam-based additive manufacturing process, such as selective laser or
  • Electron beam melting not reduced or not reduced to a sufficient extent.
  • high-resolution investigation methods such as grid or
  • the oxygen is enriched in the edge area of the melting zone and reduces the surface tension there. With it becomes a flow of material from the Marangoni convection
  • WO 2019/068117 A1 describes the production of a component with a solid structure using an additive manufacturing process with a very low oxygen content.
  • WO 2020/102834 A1 teaches the possibility of adjusting grain refinement by heterogeneous nucleation.
  • all ceramic phases that have a higher melting point than the matrix material molybdenum or tungsten dissolve in the melt in thermodynamic equilibrium, it is necessary to work with very high ceramic phase contents so that the dissolution in the molten phase can take place within the given times is not complete and a nucleating effect is achieved.
  • the object of the invention is to provide a generic component in which the problems discussed above are avoided be, a generic additive manufacturing process for the reliable production of a component with the aforementioned properties and a powder, which shows an optimized behavior for use in an additive manufacturing process.
  • the object of the invention is to provide a component which additionally has improved ductility.
  • a component according to the invention has a solid structure consisting of an alloy which, as the main component, is a refractory metal from the group of molybdenum and tungsten (hereinafter the refractory metal from the group of molybdenum and tungsten is abbreviated to RM) and as a further component boron (abbreviated to B) and optionally carbon (abbreviated to C), wherein the fixed structure is manufactured by means of a laser or electron beam in an additive manufacturing process and the fixed structure has areas of the RM or a mixed crystal of the RM and these areas of (RM) 2B are at least partially limited , where B in (RM) 2 B can be partially replaced by C.
  • RM refractory metal from the group of molybdenum and tungsten
  • B boron
  • C optionally carbon
  • MO 2 B forms preferentially
  • W 2 B forms preferentially
  • (Mo,W) 2 B forms preferentially
  • boron can be partially replaced by carbon and also (RM) 2 (B,C) has the inventive effectiveness.
  • the preferred carbon content is less than 5 at%, preferably less than 2 at%, particularly preferably less than 1 at%.
  • the ratio (in atomic percent) of boron to carbon is preferably greater than 1 to 9, more preferably greater than 1 to 1, particularly preferably greater than 8 to 1.
  • An additive manufacturing method according to the invention for producing a component with a fixed structure, in particular a component according to the invention, has at least the following steps:
  • a refractory metal from the group molybdenum and tungsten (RM) and as a further component boron (B) and optionally carbon (C);
  • a powder according to the invention consists of a material which has a refractory metal from the group molybdenum and tungsten (RM) as the main component and boron (B) and optionally carbon (C) as a further component, the content of further alloying elements being less than 10 at%, preferably less than 5 at%, in particular less than 1 at%.
  • RM molybdenum and tungsten
  • B boron
  • C optionally carbon
  • the invention relates to the addition of boron in a preferred concentration range from 0.08 at% to eutectic composition, preferably 0.5 at% to 10 at%, in particular 2 at% to 5 at%, preferably 2 to 3.5 at%, to molybdenum, tungsten or an alloy of these metals.
  • the eutectic composition occurs at 23 at% and for tungsten at 27 at% boron.
  • the powder can be in the form of an alloyed powder, an alloyed powder or a mixture. Further processing is done via a beam-based additive manufacturing method (preferably Selective laser beam melting or selective
  • boron can prevent the formation of cracks and increase the density of molybdenum and tungsten during processing by beam-based additive manufacturing processes.
  • the microstructure is refined by the effect of constitutional supercooling.
  • the grain boundary and sub-grain boundary area is significantly increased and the specific coverage with segregated impurities, in particular oxygen, is reduced.
  • there is a reduction in oxygen which means that grain boundary cracks can be avoided.
  • components made additively from this material offer the advantage that the fine-grained microstructure leads to significantly improved mechanical properties. At the same time, the grain aspect ratio is reduced, resulting in isotropic component properties.
  • boron can be added in the form of a boron-containing compound.
  • Compounds of boron with an element from groups 2, 3, 4 and 5 and with carbon have proven to be particularly suitable.
  • connection partner of the boron-containing compound has little or no solubility in molybdenum, tungsten or the alloy of these metals.
  • the borides of the rare earth metals LaB 6 (lanthanum hexaboride) should be emphasized as an example.
  • the added LaB 6 in the molten metal is at least partially, preferably predominantly, dissociated.
  • the effect of lanthanum is that the formation of molybdenum or tungsten oxides, particularly at the grain boundaries, is reduced by offering the oxygen in the form of the reducing alloying element lanthanum a more attractive reaction partner than molybdenum or tungsten.
  • the oxygen is therefore at least partly in the form of very fine lanthanum oxide particles, which do not have a negative impact on the properties.
  • the alloy to contain a rare earth metal, preferably lanthanum, with the rare earth metal content preferably being 0.01 to 3 at%.
  • Lanthanum is preferably present at least partially in metallic form.
  • the component can contain oxygen, which is at least partially dissolved in (RM) 2 B.
  • An oxygen content is preferably less than 0.4 at%, preferably less than 0.2 at%, particularly preferably less than 0.1 at%.
  • the total content of the elements of the group Al, Si, Ge in the alloy is less than 0.5 at%. These elements have an embrittling effect, especially when they occur dissolved in the refractory metal mixed crystal or as an intermetallic compound.
  • the component manufactured using a beam-based additive manufacturing process preferably achieves the following properties:
  • Relative density > 98.0%, particularly preferably > 99.5%
  • atomic boron is present in dissolved form in the melt and the refractory metal boride detectable in the solid structure forms during solidification.
  • the presence of atomic boron in the melt results in an effect of constitutional supercooling, which leads to a predominantly cellular structure.
  • the invention results in higher ductility due to the resulting fine-grained nature of the solid structure and because the oxygen contained in the component is preferably at least partially bonded in the (RM) 2 B regions.
  • a molybdenum-based alloy is understood to mean an alloy that contains at least 50 at% molybdenum. In particular, a molybdenum-based alloy has at least 80, 90, 95 or 99 at% molybdenum.
  • a tungsten-based alloy contains at least 50 at% tungsten. In particular, a tungsten-based alloy has at least 80, 90, 95 or 99 at% tungsten.
  • a molybdenum-tungsten alloy is understood to mean an alloy that contains at least 50 at% molybdenum and tungsten in total, in particular at least 80, 90, 95 or 99 at% molybdenum and tungsten in total, having. Molybdenum-tungsten alloys are in all
  • the individual powder particles are preferably melted using an additive manufacturing process, with SLM (selective laser beam melting) or SEBM (selective electron beam melting) being used to advantage.
  • SLM selective laser beam melting
  • SEBM selective electron beam melting
  • the component is preferably built up in layers.
  • a layer of powder is applied to a substrate plate by means of a powder coater.
  • the powder layer usually has a height of 10 to 150 microns.
  • the powder particles are first sintered together with a defocused electron beam to make them conductive.
  • the powder is then locally melted by energy input (using an electron beam).
  • the SLM the local melting of the powder can be started immediately by applying energy (using a laser beam).
  • the beam creates a cellular melt track pattern with a line width of typically 30 microns to 200 microns.
  • the laser or electron beam is guided over the powder layer. With suitable beam guidance, the entire powder layer or just a part of the powder layer can be melted and subsequently solidified. The melted and solidified areas of the powder layer are part of the finished part. The unmelted powder is not part of the manufactured component.
  • Another layer of powder is then applied using a powder coater and the laser or electron beam is passed over this layer of powder again. This creates a layered structure and a characteristic component structure.
  • a so-called scan structure is formed in each powder layer.
  • a typical layered structure is also formed in the build-up direction, which is determined by the application of a new powder layer. Both the scan structure and the individual layers can be seen on the finished component.
  • the structure of powder particles selectively melted together to form a solid structure using an additive manufacturing process using a high-energy beam differs significantly from a structure produced using other processes, such as thermal spraying.
  • thermal spraying for example, individual spray particles are accelerated in a gas flow and thrown onto the surface of the component to be coated.
  • the spray particles can be present in a melted (plasma spray) or solid (cold gas spray) form.
  • a layer is formed because the individual spray particles flatten out when they hit the component surface, stick primarily through mechanical clamping and build up the spray layer in layers.
  • a plate-like layered structure is formed.
  • Layers produced in this way show grain stretching perpendicular to the building direction in a plane parallel to the direction of build-up with an average grain aspect ratio (Grain Aspect Ratio - GAR value; ratio of grain length to grain width) well above 2 and thus differ significantly from layers produced by selective laser or electron beam melting /Components that also have a mean grain aspect ratio significantly above 2 in a plane parallel to the direction of build-up, but with grain stretching parallel to the direction of build-up.
  • GMAspect Ratio - GAR value average grain aspect ratio
  • the powder has a particle size of less than 100 micrometers.
  • granulation and, if necessary, additional spheroidization can take place, e.g. B. preferably in plasma.
  • 1 and 2 show the result of metallographic examinations of a sample according to the invention.
  • the powder mixture was processed with the parameters typical for the volume increase of molybdenum using SLM at a substrate plate temperature of 800 °C (sample 1) and 500 °C (sample 2).
  • the samples for characterizing the microstructure and determining the density had dimensions of 10 mm x 10 mm x 10 mm.
  • the bend specimens were 35mm x 5mm x 5mm in size.
  • the metallographic examination shows that all samples according to the invention are free of cracks, as in Fig. 1a, Fig. 1b, 2a and 2b as an example for sample 1 using light micrographs (section plane perpendicular to the SLM assembly direction in Fig.la and Fig. 1b; section plane parallel to the SLM assembly direction in Fig. 2a and Fig. 2b) documented.
  • the structure is fine-grained with an average grain size of 8 ⁇ m.
  • the mean cell size is 0.7 ⁇ m.
  • the mean ratio of grain width to grain length is 1:2.5.
  • the flexural strength of the samples according to the invention is about one
  • the TEM / EDX investigations shown as an example for sample 2 in Fig. 3, show a cellular sub-grain structure composed of ⁇ -molybdenum (dark areas in Fig. 3) and MO 2 B (light areas in Fig. 3).
  • Lanthanum is present in the microstructure both in elementary form in the form of precipitations with a size of ⁇ 50 nm and in bound form in the form of La 2 O 3 precipitation with a size of ⁇ 50 nm. No oxygen enrichment could be detected at the grain boundaries.
  • the SLM process is shown schematically in FIG.
  • a control system controls i.a. the laser 1, the laser mirror 2, the powder coater 3, the powder feed 4 from a powder reservoir 6 and the position of the substrate plate 5 in the construction space 7.
  • the system has a construction space heater.
  • the Mo substrate plate was heated to 500 °C.
  • a layer of powder was applied with the aid of the powder coater 3 .
  • the laser beam guided with the help of the laser mirror 2 scanned over the powder layer and thereby melted the particles and partially the underlying, already melted and solidified layer where there is material according to the component design (component 8).
  • the substrate plate 5 was then lowered by 30 micrometers and the powder coater 3 applied another layer of powder and the process sequence began again.

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Abstract

Bauteil mit einer festen Struktur bestehend aus einer Legierung, welche als Hauptkomponente ein Refraktärmetall (RM) aus der Gruppe Molybdän und Wolfram und als eine weitere Komponente Bor (B) und wahlweise Kohlenstoff (C) aufweist, wobei die feste Struktur mittels Laser- oder Elektronenstrahl additiv gefertigt ist und die feste Struktur Bereiche aus dem RM oder einem Mischkristall des RM aufweist und diese Bereiche von (RM)2B zumindest teilweise begrenzt sind, wobei B im (RM)2B zum Teil durch C ersetzt sein kann.

Description

Bauteil aus Refraktärmetall
Die Erfindung betrifft ein Bauteil mit einer festen Struktur bestehend aus einer Legierung, welche als Hauptkomponente ein Refraktärmetall (in der vorliegenden Offenbarung kurz als „RM" bezeichnet) aus der Gruppe Molybdän und Wolfram und als eine weitere Komponente Bor und wahlweise Kohlenstoff aufweist, ein additives Fertigungsverfahren zur Herstellung eines Bauteils, ein Pulver für ein additives Fertigungsverfahren und eine Verwendung eines Pulvers für ein additives Fertigungsverfahren.
Molybdän (Mo), Wolfram (W) und deren Legierungen werden auf Grund des hohen Schmelzpunktes, des niedrigen thermischen Ausdehnungskoeffizienten und der hohen Wärmeleitfähigkeit für unterschiedliche Hochleistungsanwendungen, wie zum Beispiel für Röntgenanoden, Wärmesenken, Hochtemperatur-Heizzonen, Strahlruder, Strangpressmatrizen, Teile für Spritzgussformen, Heißkanaldüsen, Widerstandsschweißelektroden oder Komponenten für lonenimplantieranlagen eingesetzt. Zudem weisen diese Elemente eine hohe Dichte auf, wodurch ein gutes Abschirmungsverhalten von elektromagnetischer und Partikelstrahlung gewährleistet ist. Bedingt durch die vergleichsweise niedrige Duktilität bei Raumtemperatur und die hohe DBTT (Ductile-Brittle-Transition- Temperature) sind die Bearbeitungseigenschaften sowohl für spanende, als auch spanlose Verfahren ungünstig. Zudem ist mit Ausnahme von Molybdän-Rhenium und Wolfram-Rhenium die Schweißeignung dieser Werkstoffe schlecht. Ein großtechnisches Verfahren zur Herstellung von Bauteilen aus diesen Werkstoffen ist die pulvermetallurgische Herstellungsroute, bei der entsprechende Ausgangspulver gepresst und gesintert werden und in der Regel anschließend bei hoher Temperatur (Temperatur größer DBTT) umgeformt werden. Die mit additiven Fertigungsverfahren erreichbaren Möglichkeiten zur geometrischen Bauteilausführung übersteigen jene von konventionellen Verfahren bei Weitem. Insbesondere bei Materialien wie Molybdän, Wolfram und deren Legierungen ist das additive Fertigungsverfahren im Besonderen vorteilhaft, da diese Werkstoffe, im Vergleich zu anderen metallischen Werkstoffen, mit gängigen, herkömmlichen Fertigungsmethoden deutlich schwieriger zu bearbeiten sind. Bei der strahlbasierten additiven Fertigung von metallischen Werkstoffen werden meist Pulver, seltener auch Drähte, als Ausgangsmaterial verwendet. Für metallische Werkstoffe haben sich mehrere Prozesse etabliert, wie Selektives Laserstrahlschmelzen (SLM) und Selektives Elektronenstrahlschmelzen (SEBM), bei welchen lagenweise aufgebrachtes Pulver örtlich aufgeschmolzen wird und Laser Metal Deposition (LMD), bei welchem ein über eine Düse zugeführtes Pulver geschmolzen wird. Additive Fertigungsverfahren benötigen keine Span- oder Formwerkzeuge, was eine kostengünstige Fertigung von Bauteilen mit geringer Stückzahl ermöglicht. Zudem lassen sich Bauteilgeometrien realisieren, die mit klassischen Fertigungsverfahren nicht oder nur mit sehr hohem Aufwand hergestellt werden können. Darüber hinaus erreicht man eine hohe Ressourcen-Effizienz, da nicht zusammengeschmolzene oder zusammengesinterte Pulverpartikel wiedereingesetzt werden können. Nachteilig bei diesen Verfahren ist derzeit noch die sehr geringe Aufbaurate.
Zudem ist bei strahlbasierten additiven Fertigungsverfahren zu berücksichtigen, dass im Vergleich zu konventionellen Konsolidierungsverfahren, wie Gießen oder Sintern, andere metallphysikalische Mechanismen wirksam sind. Während beim Sintern Oberflächen- und Korngrenzendiffusion die Verdichtung bestimmen, sind bei Verfahren, die örtliches Aufschmelzen und Erstarren mit hoher Abkühlgeschwindigkeit umfassen, wie SLM, SEBM und LMD, die Wirkmechanismen andere, deutlich komplexer und auch noch nicht vollständig verstanden. Zu erwähnen sind dabei Benetzungsverhalten, Marangoni-Konvektion, Recoil-Effekte durch Verdampfung, Segregation, epitaktisches Kornwachstum, Erstarrungszeit, Wärmefluss, Wärmeflussrichtung und innere Spannungen in Folge von Erstarrungsschwund. Werkstoffkonzepte, die bei konventionellen Verfahren erfolgreich sind, führen bei strahlbasierten additiven Verfahren zumeist nicht zu fehlerfreien Bauteilen.
Die Herstellung von reinem Wolfram und reinem Molybdän über Selektives Laserstrahlschmelzen wird in einem Fachartikel von J. Braun et al. ("Molybdenum and tungsten manufactured by selective laser melting: Analysis of defect structure and solidification mechanisms." International Journal of Refractory Metals and Hard Materials 84 (2019): 104999, https://doi.org/10.1016/j.ijrmhm.2019.104999) beschrieben.
Das am weitesten verbreitete additive Fertigungsverfahren ist das Selektive Laserstrahlschmelzverfahren. Dabei wird mittels eines Beschichters eine Pulverlage auf einem Untergrund aufgebracht. Anschließend wird ein Laserstrahl über diese Pulverlage geführt. Dieser schmilzt die Pulverpartikel lokal auf, wodurch die einzelnen Pulverpartikel miteinander und mit der zuvor aufgebrachten Lage zusammenschmelzen. Eine Lage des zu fertigenden Bauteils entsteht somit durch sukzessives lokales Schmelzen von Pulverpartikeln und anschließendem Erstarren. Anschließend wird eine weitere Pulverlage auf die bereits bearbeitete Pulverlage aufgebracht und der Prozess beginnt erneut. Das Bauteil wird somit mit jeder neuen Pulverlage weiter aufgebaut, wobei die Aufbaurichtung normal zu den jeweiligen Ebenen der Pulverlagen angeordnet ist. Da sich durch den additiven Fertigungsprozess eine charakteristische Mikrostruktur ausbildet, ist es dem Fachmann möglich, zu erkennen, ob ein Bauteil durch einen konventionellen oder einen additiven Prozess hergestellt ist. Molybdän und Wolfram weisen einen hohen Schmelzpunkt, in der festen Phase eine hohe Wärmeleitfähigkeit und in der flüssigen Phase eine hohe Oberflächenspannung und Viskosität auf. Diese Werkstoffe zählen zu den am schwierigsten durch ein additives Fertigungsverfahren verarbeitbaren Werkstoffen. Die durch die hohe Wärmeleitfähigkeit bedingte kurze Zeit in der schmelzflüssigen Phase, verbunden mit der hohen Oberflächenspannung und der hohen Viskosität, begünstigen den Ballingeffekt, der wiederum zu Poren und damit zu rissauslösenden Defekten und einer niedrigen Dichte führt. Der Ballingeffekt wirkt sich auch negativ auf die Oberflächenqualität, im Speziellen auf die Oberflächenrauigkeit aus. Da Molybdän und Wolfram eine sehr geringe Bruchzähigkeit aufweisen, führen örtliche Defekte, verbunden mit den verfahrensimmanenten inneren, thermisch induzierten Spannungen zu Rissen.
Über Selektives Laser- oder Elektronenstrahlschmelzen hergestellte Bauteile aus Molybdän und Wolfram zeigen ein stängelkristallines Gefüge, wobei das mittlere Kornstreckungsverhältnis (Grain Aspect Ratio - GAR-Wert; Verhältnis Kornlänge zu Kornbreite) in Aufbaurichtung typischerweise größer als 8 ist. In der Ebene normal zur Aufbaurichtung bildet sich ein interkristallines Rissnetzwerk aus, das die Schmelzspur des Laser- bzw. Elektronenstrahls abbildet. Die Risse sind überwiegend interkristalline Heiß- und Kaltrisse. Diese sind teilweise miteinander verbunden, was dazu führt, dass Bauteile häufig offene Porosität aufweisen und nicht dicht gegenüber Gasen und Flüssigkeiten sind. Bei einer Beanspruchung, welche zum Bruch des Bauteils führt, tritt im Allgemeinen keine plastische Verformung auf und es wird überwiegend interkristallines Bruchverhalten beobachtet. Unter einem interkristallinen Bruchverhalten versteht man einen Bruch, der überwiegend durch Risse entlang der Korngrenzen verursacht wird. Durch dieses Bruchverhalten zeigen derart hergestellte Bauteile eine geringe Bruchfestigkeit, eine geringe Bruchzähigkeit und eine geringe Duktilität. Typischerweise weisen über strahlbasierte additive Fertigungsverfahren hergestellte Bauteile aus Molybdän, Wolfram, Molybdän- und Wolfram-basierten Legierungen einen Sauerstoffgehalt zwischen 0,25 und 0,6 at% auf. Bei Verwendung von mechanisch legierten Pulvern können auch deutlich höhere Sauerstoffgehalte von 2 at% und darüber auftreten. Der Sauerstoffgehalt wird durch das strahlbasierte additive Fertigungsverfahren, wie beispielsweise das Selektive Laser- oder
Elektronenstrahlschmelzen, nicht oder in nicht ausreichendem Maße verringert. Bei Anwendung hochauflösender Untersuchungsverfahren wie beispielsweise Raster- oder
Transmissionselektronenmikroskopie zeigt sich, dass bei Bauteilen gemäß dem Stand der Technik der Sauerstoff überwiegend an den Korngrenzen in Form von Molybdän- bzw. Wolfram-Oxid ausgeschieden ist. Diese Ausscheidungen sind flächig an den Korngrenzen angeordnet und sind verantwortlich für das interkristalline Bruchverhalten mit folglich geringer Bruchfestigkeit und - zähigkeit von additiv gefertigten Bauteilen aus Molybdän, Wolfram und deren Legierungen. Durch den hohen Sauerstoffgehalt können sowohl Heiß- als auch Kaltrisse entstehen. Heißrisse entstehen während der Herstellung durch eine verringerte Korngrenzenfestigkeit. Im gegebenen Fall wird in der wärmebeeinflussten Zone der Schmelzspur die Korngrenzenfestigkeit durch das Aufschmelzen der an den Korngrenzen ausgeschiedenen Oxide ungünstig beeinflusst. Kaltrisse sind auf thermisch induzierte Spannungen in Verbindung mit Fehlern (Poren, Mikrorisse), welche als Risskeime fungieren, zurückzuführen. Ist nun die Korngrenzenfestigkeit deutlich geringer als die Festigkeit im Korninneren, wie dies beim Stand der Technik der Fall ist, tritt ein interkristalliner Rissverlauf auf.
Zudem verstärkt ein hoher Sauerstoffgehalt auch den Balling-
Effekt. Der Sauerstoff wird im Randbereich der Schmelzzone angereichert und verringert dort die Oberflächenspannung. Damit wird durch Marangoni-Konvektion ein Materialfluss aus dem
Randbereich in das Zentrum der Aufschmelzzone begünstigt, wodurch das durch die Plateau-Rayleigh-Instabilität ausgelöste Balling noch deutlich verstärkt wird.
WO 2019/068117 A1 beschreibt die Herstellung eines Bauteils mit einer festen Struktur durch ein additives Fertigungsverfahren mit einem sehr geringen Sauerstoffgehalt.
WO 2020/102834 A1 lehrt die Möglichkeit der Einstellung einer Kornfeinung durch heterogene Keimbildung. Da sich jedoch alle keramischen Phasen, die einen höheren Schmelzpunkt als der Matrixwerkstoff Molybdän bzw. Wolfram aufweisen, im thermodynamischen Gleichgewicht in der Schmelze auflösen, muss mit sehr hohen Gehalten an keramischer Phase gearbeitet werden, damit bei den gegebenen Zeiten in der schmelzflüssigen Phase die Auflösung nicht vollständig erfolgt und eine keimbildende Wirkung erzielt wird.
Ein additives Fertigungsverfahren zur Herstellung eines Bauteils mit einer festen Struktur aus einer nahe-eutektischen Mo-Si-B- Legierung ist in D. Fichtner et al. (Intermetallics 128 (2021) 107025, https://doi.Org/10.1016/j. internet.2020.107025) beschrieben. Ein weiterer Bauteil mit einer festen Struktur, welcher ein dendritisches Gefüge aufweist, bestehend aus einer Mo- Si-B-Legierung ist in S.K. Makineni et al. (Acta Materialia 151 (2018) 31, https://doi.org/10.1016/j.actamat.2018.03.037) gezeigt. Silizium in Mo-Si-B Legierungen versprödet Molybdän in hohem Maße, da sich Silizium in Molybdän löst, zur Mischkristallverfestigung führt und damit stark versprödend wirkt. Die Sprödigkeit wird noch verstärkt durch die sich bildenden Molybdänsilizide bzw. Molybdän-Silizium-Boride.
Aufgabe der Erfindung ist die Bereitstellung eines gattungsgemäßen Bauteils, bei welchem die oben diskutierten Probleme vermieden werden, eines gattungsgemäßen additiven Fertigungsverfahrens zur prozesssicheren Herstellung eines Bauteils mit den zuvor erwähnten Eigenschaften und eines Pulvers, welches für die Verwendung in einem additiven Fertigungsverfahren ein optimiertes Verhalten zeigt. Insbesondere ist es Aufgabe der Erfindung ein Bauteil bereitzustellen, das zusätzlich eine verbesserte Duktilität aufweist.
Diese Aufgabe wird durch ein Bauteil mit den Merkmalen des Anspruchs 1, ein additives Fertigungsverfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 11, ein Pulver mit den Merkmalen des Anspruchs 12 und eine Verwendung eines Pulvers mit den Merkmalen des Anspruchs 13 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen definiert.
Ein erfindungsgemäßes Bauteil besitzt eine feste Struktur bestehend aus einer Legierung, welche als Hauptkomponente ein Refraktärmetall aus der Gruppe Molybdän und Wolfram (im Folgenden wird das Refraktärmetall aus der Gruppe Molybdän und Wolfram mit RM abgekürzt) und als eine weitere Komponente Bor (abgekürzt mit B) und wahlweise Kohlenstoff (abgekürzt mit C) aufweist, wobei die feste Struktur mittels Laser oder Elektronenstrahl in einem additiven Fertigungsverfahren gefertigt ist und die feste Struktur Bereiche aus dem RM oder einem Mischkristall des RM aufweist und diese Bereiche von (RM)2B zumindest teilweise begrenzt sind, wobei B im (RM)2B zum Teil durch C ersetzt sein kann. Wenn die Hauptkomponente Molybdän ist, bildet sich bevorzugt MO2B, wenn die Hauptkomponente Wolfram ist, bildet sich bevorzugt W2B und wenn die Hauptkomponenten Molybdän und Wolfram sind, bildet sich bevorzugt (Mo,W)2B. Umfangreiche Versuche haben gezeigt, dass Bor teilweise durch Kohlenstoff ersetzt werden kann und auch (RM)2(B,C) die erfinderische Wirksamkeit aufweist. Der bevorzugte Gehalt an Kohlenstoff liegt dabei bei kleiner 5 at%, bevorzugt bei kleiner 2 at%, insbesondere bevorzugt bei kleiner 1 at%. Bevorzugt ist dabei das Verhältnis (in Atomprozent) von Bor zu Kohlenstoff größer als 1 zu 9, besonders bevorzugt größer als 1 zu 1, insbesondere bevorzugt größer als 8 zu 1.
Ein erfindungsgemäßes additives Fertigungsverfahren zur Herstellung eines Bauteils mit einer festen Struktur, insbesondere eines erfindungsgemäßen Bauteils weist wenigstens die nachfolgenden Schritte auf:
- Bereitstellen eines Ausgangspulvers aus einem Material, welches als Hauptkomponente ein Refraktärmetall aus der Gruppe Molybdän und Wolfram (RM) und als eine weitere Komponente Bor (B) und wahlweise Kohlenstoff (C) aufweist;
- Herstellen der festen Struktur durch lagenweises Zusammenschmelzen der Partikel des Ausgangspulvers mittels Laser oder Elektronenstrahl, mit einer solchen Energie, dass die feste Struktur Bereiche aus dem RM oder einem Mischkristall des RM aufweist und diese Bereiche von (RM)2B zumindest teilweise begrenzt sind, wobei B zum Teil durch C ersetzt sein kann.
Ein erfindungsgemäßes Pulver besteht aus einem Material, welches als Hauptkomponente ein Refraktärmetall aus der Gruppe Molybdän und Wolfram (RM) und als eine weitere Komponente Bor (B) und wahlweise Kohlenstoff (C) aufweist, wobei der Gehalt an weiteren Legierungselementen kleiner 10 at%, vorzugsweise kleiner 5 at%, insbesondere kleiner 1 at% ist.
Die Erfindung betrifft die Zugabe von Bor in einem bevorzugten Konzentrationsbereich von 0,08 at% bis eutektische Zusammensetzung, vorzugsweise 0,5 at% bis 10 at%, insbesondere 2 at% bis 5 at%, bevorzugt 2 bis 3,5 at%, zu Molybdän, Wolfram oder einer Legierung dieser Metalle. Bei Molybdän tritt die eutektische Zusammensetzung bei 23 at% und bei Wolfram bei 27 at% Bor auf. Das Pulver kann dabei als legiertes Pulver, anlegiertes Pulver oder als Mischung vorliegen. Die weitere Verarbeitung erfolgt über eine strahlbasierte additive Fertigungsmethode (vorzugsweise Selektives Laserstrahlschmelzen oder Selektives
Elektronenstrahlschmelzen).
Durch die Zugabe von Bor kann bei Molybdän und Wolfram bei der Verarbeitung durch strahlbasierte additive Fertigungsverfahren die Bildung von Rissen verhindert und die Dichte erhöht werden. Bei der Erstarrung kommt es dabei durch den Effekt der konstitutionellen Unterkühlung zur Feinung der Mikrostruktur. Dadurch wird die Korngrenzen- und Subkorngrenzenfläche maßgeblich vergrößert und die spezifische Belegung mit segregierten Verunreinigungen, insbesondere Sauerstoff, vermindert. Zusätzlich kommt es zu einem Abbau von Sauerstoff, wodurch Korngrenzenrisse vermieden werden können. Diese durch Borzugabe induzierten Effekte werden sowohl bei Wolfram- und Molybdän-basierten Legierungen erzielt.
In der Anwendung bieten additiv aus diesem Material hergestellte Bauteile den Vorteil, dass die feinkörnige Mikrostruktur zu deutlich verbesserten mechanischen Eigenschaften führt. Gleichzeitig wird das Kornstreckungsverhältnis vermindert, wodurch isotrope Bauteileigenschaften erreicht werden.
Bevorzugt ist vorgesehen, dass die Bereiche aus dem Refraktärmetall oder einem Mischkristall des Refraktärmetalls, die von (RM)2B zumindest teilweise begrenzt sind, Teil eines überwiegend zellularen Gefüges sind.
In besonders geeigneter Form kann die Zugabe von Bor in Form einer borhaltigen Verbindung erfolgen. Als besonders geeignet haben sich Verbindungen von Bor mit einem Element der 2, 3, 4 und 5 Gruppe sowie Kohlenstoff erwiesen.
Vorteilhaft ist es, wenn Bor in Verbindung mit einem starken
Oxidbildner gegeben ist. Besonders vorteilhaft ist es, wenn der Verbindungspartner der borhaltigen Verbindung keine oder nur eine geringe Löslichkeit in Molybdän, Wolfram oder der Legierung dieser Metalle hat. Dies ist bei den Boriden der Seltenerdmetalle gegeben. Als Beispiel ist dabei LaB6 (Lanthanhexaborid) hervorzuheben. Während dem Aufschmelzvorgang wird das zugegebene LaB6 in der Metallschmelze zumindest teilweise, vorzugsweise überwiegend, dissoziiert. Die Wirkung von Lanthan besteht darin, dass die Bildung von Molybdän- bzw. Wolfram-Oxiden, insbesondere an den Korngrenzen, reduziert wird, indem dem Sauerstoff in Form des reduzierend wirkenden Legierungselements Lanthan ein attraktiverer Reaktionspartner als Molybdän bzw. Wolfram angeboten wird. Der Sauerstoff liegt damit zumindest teilweise in Form von sehr feinen Lanthanoxid-Partikeln vor, die keinen negativen Einfluss auf die Eigenschaften ausüben.
Bevorzugt ist vorgesehen, dass die Legierung ein Seltenerdmetall, vorzugsweise Lanthan enthält, wobei der Seltenerdmetall-Gehalt bevorzugt bei 0,01 bis 3 at% beträgt. Lanthan liegt dabei bevorzugt zumindest teilweise in metallischer Form vor.
Das Bauteil kann Sauerstoff enthalten, der zumindest teilweise gelöst im (RM)2B vorliegt.
Vorzugsweise beträgt ein Sauerstoff-Gehalt weniger als 0,4 at%, bevorzugt weniger als 0,2 at%, besonders bevorzugt weniger als 0,1 at%.
Bevorzugt ist vorgesehen, dass der Summengehalt der Legierungselemente, nicht berücksichtigend die Gehalte an Refraktärmetall und Bor, kleiner 10 at%, vorzugsweise kleiner 5 at%, insbesondere kleiner 1 at% ist.
Bevorzugt ist vorgesehen, dass der Summengehalt der Elemente der Gruppe Al, Si, Ge in der Legierung kleiner 0,5 at% ist. Diese Elemente weisen eine versprödende Wirkung auf, insbesondere wenn sie gelöst im Refraktärmetall-Mischkristall oder als intermetallische Verbindung auftreten.
Bevorzugt erreicht das über ein strahlbasiertes additives Fertigungsverfahren hergestellte Bauteil folgende Eigenschaften:
• relative Dichte > 98,0%, besonders bevorzugt > 99,5%
• transkristallines Bruchverhalten
• mittleres Kornstreckungsverhältnis (Grain Aspect Ratio - GAR- Wert; Verhältnis Kornlänge zu Kornbreite) in Aufbaurichtung < 8, besonders bevorzugt < 5
• Biegebruchfestigkeit > 600 MPa, besonders bevorzugt > 800 MPa
Bei der Herstellung des erfindungsgemäßen Bauteils liegt atomares Bor in gelöster Form in der Schmelze vor und das in der festen Struktur nachweisbare Refraktärmetall-Borid bildet sich bei der Erstarrung. Durch die Präsenz des atomaren Bors in der Schmelze ergibt sich ein Effekt der konstitutionellen Unterkühlung, was zu einem überwiegend zellulärem Gefüge führt.
Durch die Erfindung ergibt sich im Vergleich zum Stand der Technik eine höhere Duktilität durch die sich einstellende Feinkörnigkeit der festen Struktur und weil im Bauteil enthaltener Sauerstoff bevorzugt zumindest teilweise in den Bereichen aus (RM)2B gebunden ist.
Unter Molybdän-basierter Legierung wird eine Legierung verstanden, die zumindest 50 at% Molybdän enthält. Insbesondere weist eine Molybdän-basierte Legierung mindestens 80, 90, 95 oder 99 at% Molybdän auf. Eine Wolfram-basierte Legierung enthält zumindest 50 at% Wolfram. Insbesondere weist eine Wolfram-basierte Legierung mindestens 80, 90, 95 oder 99 at% Wolfram auf. Unter einer Molybdän-Wolfram-Legierung wird eine Legierung verstanden, die mindestens 50 at% Molybdän und Wolfram in Summe, insbesondere mindestens 80, 90, 95 oder 99 at% Molybdän und Wolfram in Summe, aufweist. Molybdän-Wolfram-Legierungen sind in allen
Konzentrationsbereichen eine bevorzugte Ausführungsform.
Bevorzugt ist W, Mo oder ein W/Mo-Mischkristall ein
Hauptbestandteil der festen Struktur.
Die einzelnen Pulverpartikel werden über ein additives Fertigungsverfahren bevorzugt geschmolzen, wobei vorteilhaft SLM (Selektives Laserstrahlschmelzen) oder SEBM (Selektives Elektronenstrahlschmelzen) zum Einsatz kommen.
Das Bauteil wird dabei bevorzugt lagenweise aufgebaut. Zum Beispiel wird auf einer Substratplatte mittels eines Pulverbeschichters eine Pulverlage aufgebracht. Die Pulverlage hat in der Regel eine Höhe von 10 bis 150 Mikrometer.
Beim SEBM werden zunächst mit defokussiertem Elektronenstrahl die Pulverpartikel miteinander leitfähig versintert. Anschließend wird durch Energieeintrag (mittels Elektronenstrahl) das Pulver lokal aufgeschmolzen . Beim SLM kann sofort mit dem lokalen Aufschmelzen des Pulvers durch Energieeintrag (mittels Laserstrahl) begonnen werden.
Der Strahl erzeugt ein zellenförmiges Schmelzspurmuster mit einer Zeilenbreite von typischerweise 30 Mikrometer bis 200 Mikrometer. Der Laser- oder Elektronenstrahl wird über die Pulverlage geführt. Durch geeignete Strahlführung kann die gesamte Pulverlage oder auch nur ein Teil der Pulverlage geschmolzen und in weiterer Folge verfestigt werden. Die geschmolzenen und verfestigten Bereiche der Pulverlage sind Teil des fertigen Bauteils. Das nicht geschmolzene Pulver ist nicht Bestandteil des hergestellten Bauteils. Anschließend wird eine weitere Pulverlage mittels Pulverbeschichter aufgebracht und der Laser- oder Elektronenstrahl erneut über diese Pulverlage geführt. Somit entstehen ein lagenweiser Aufbau und eine charakteristische Bauteilstruktur. Durch die Führung des Elektronen- oder Laserstrahls bildet sich in jeder Pulverlage eine sogenannte Scanstruktur aus. Des Weiteren bildet sich in Aufbaurichtung, welche durch die Aufbringung einer neuen Pulverlage bestimmt wird, ebenfalls eine typische Lagenstruktur aus. Sowohl die Scanstruktur, als auch die einzelnen Lagen sind am fertigen Bauteil erkennbar.
Das Gefüge von über ein additives Fertigungsverfahren durch einen energiereichen Strahl (bevorzugt durch einen Laser- oder Elektronenstrahl) selektiv zu einer festen Struktur zusammengeschmolzenen Pulverpartikeln unterscheidet sich deutlich von einem über andere Verfahren, beispielsweise Thermisches Spritzen, hergestellten Gefüge. So werden beim Thermischen Spritzen einzelne Spritzpartikel in einem Gasstrom beschleunigt und auf die Oberfläche des zu beschichtenden Bauteils geschleudert. Die Spritzpartikel können dabei in auf- oder angeschmolzener (Plasmaspritzen) bzw. fester (Kaltgasspritzen) Form vorliegen. Eine Schichtbildung findet statt, da die einzelnen Spritzpartikel beim Auftreffen auf die Bauteiloberfläche abflachen, vorrangig durch mechanische Verklammerung haften bleiben und lagenweise die Spritzschicht aufbauen. Es bildet sich dabei eine plattenförmige Schichtstruktur aus. Derartig hergestellte Schichten zeigen in einer Ebene parallel zur Aufbaurichtung eine Kornstreckung senkrecht zur Aufbaurichtung mit einem mittleren Kornstreckungsverhältnis (Grain Aspect Ratio - GAR-Wert; Verhältnis Kornlänge zu Kornbreite) deutlich über 2 und unterscheiden sich somit deutlich von über selektivem Laser- oder Elektronenstrahlschmelzen hergestellten Schichten/Bauteilen, die in einer Ebene parallel zur Aufbaurichtung ebenfalls ein mittleres Kornstreckungsverhältnis deutlich über 2 aufweisen, jedoch mit einer Kornstreckung parallel zur Aufbaurichtung.
In Bezug auf die erfindungsgemäße Verwendung eines Pulvers ist bevorzugt vorgesehen, dass das Pulver eine Partikelgröße kleiner als 100 Mikrometer aufweist. Bei Herstellung des Pulvers kann eine Granulierung und ggf. zusätzlich ein Sphäroidisieren erfolgen, z. B. bevorzugt in Plasma.
Fig. 1 und 2 zeigen das Ergebnis metallographischer Untersuchungen einer erfindungsgemäßen Probe.
Fig. 3 zeigt das Ergebnis von TEM / EDX Untersuchungen einer erfindungsgemäßen Probe.
Fig. 4 zeigt schematisch den SLM-Prozess.
Zur Herstellung erfindungsgemäßer Proben wurde sphärischem Molybdän-Pulver der Siebfraktion < 40 μm 1,5 Gew% LaB6 Pulver der Siefraktion < 1μm zugegeben. Die Pulvermischung wurde anschließend homogenisiert. Die chemischen und physikalischen Pulvereigenschaften sind in Tabelle 1 dargestellt.
Tabelle 1:
Figure imgf000016_0001
Die Pulvermischung wurde mit den für den Volumenaufbau von Molybdän mittels SLM typischen Parametern bei einer Substratplattententemperatur von 800 °C (Probe 1) und 500 °C (Probe 2) verarbeitet. Die Proben für die Gefügecharakterisierung und die Bestimmung der Dichte hatten Abmessungen von 10 mm x 10 mm x 10 mm. Die Biegeproben hatten eine Größe von 35 mm x 5 mm x 5 mm.
Die metallographische Untersuchung zeigt, dass alle erfindungsgemäßen Proben rissfrei sind, wie in Fig. 1a, Fig. 1b, Fig. 2a und Fig. 2b beispielhaft für die Probe 1 anhand lichtmikroskopischer Aufnahmen (Schliffebene senkrecht zur SLM- Aufbaurichtung in Fig.la und Fig. 1b; Schliffebene parallel zur SLM-Aufbaurichtung in Fig. 2a und Fig. 2b) dokumentiert.
Das Gefüge ist feinkörnig mit einer mittleren Korngröße von 8 μm. Die mittlere Zellengröße beträgt 0,7 μm. Das mittlere Verhältnis von Kornbreite zu Kornlänge beträgt 1:2,5. Die Ergebnisse der chemischen Analyse, des 3-Punkt-Biegeversuchs und der Auswertung der Bruchfläche sind in Tabelle 2 dargestellt.
Tabelle 2:
Figure imgf000017_0001
Die Biegefestigkeit der erfindungsgemäßen Proben ist etwa um einen
Faktor 10 höher als der Probe nach dem Stand der Technik. Der Bruchverlauf ist in allen erfindungsgemäßen Proben transkristallin.
Die TEM / EDX Untersuchungen, beispielhaft für Probe 2 in Fig. 3 dargestellt, zeigen eine zellulare Subkornstruktur, die aus □- Molybdän (dunkle Bereiche in Fig. 3) und MO2B (helle Bereiche in Fig. 3) gebildet ist. Lanthan liegt im Gefüge sowohl elementar in Form von Ausscheidungen mit einer Größe von < 50 nm, als auch gebunden in Form von La2O3-Ausscheidung mit einer Größe von < 50 nm vor. An den Korngrenzen konnten keine Sauerstoffanreicherungen nachgewiesen werden.
Der SLM-Prozess ist in Fig. 4 schematisch dargestellt. Ein Steuersystem steuert u. a. den Laser 1, den Laserspiegel 2, den Pulverbeschichter 3, die Pulverzuführung 4 aus einem Pulvervorratsbehälter 6 und die Position der Substratplatte 5 im Bauraum 7. Die Anlage weist eine Bauraumheizung auf. Für die Versuche wurde die Mo-Substratplatte auf 500 °C erwärmt. Mit Hilfe des Pulverbeschichters 3 wurde eine Pulverlage aufgebracht. Der mit Hilfe des Laserspiegels 2 geführte Laserstrahl scannte über die Pulverlage und schmolz dabei die Partikel und teilweise die darunterliegende, bereits geschmolzene und erstarrte Schicht dort auf, wo sich gemäß Bauteildesign Material befindet (Bauteil 8). Anschließend wurde die Substratplatte 5 um 30 Mikrometer abgesenkt und der Pulverbeschichter 3 brachte eine weitere Pulverlage auf und der Prozessablauf begann von neuem.

Claims

Patentansprüche
1.Bauteil mit einer festen Struktur bestehend aus einer
Legierung, welche als Hauptkomponente ein Refraktärmetall (RM) aus der Gruppe Molybdän und Wolfram und als eine weitere Komponente Bor (B) und wahlweise Kohlenstoff (C) aufweist, wobei die feste Struktur mittels Laser- oder Elektronenstrahl additiv gefertigt ist und die feste Struktur Bereiche aus dem RM oder einem Mischkristall des RM aufweist und diese Bereiche von (RM)2B zumindest teilweise begrenzt sind, wobei B im (RM)2B zum Teil durch C ersetzt sein kann.
2.Bauteil nach Anspruch 1, wobei die Legierung ein
Seltenerdmetall, vorzugsweise Lanthan enthält, wobei der Seltenerdmetall-Gehalt bevorzugt 0,01 bis 3 at% beträgt.
3.Bauteil nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das Bauteil Sauerstoff enthält, der zumindest teilweise gelöst im (RM)2B vorliegt.
4.Bauteil nach wenigstens einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der B-Gehalt in einem Bereich von 0,08 at% bis eutektische Zusammensetzung, vorzugsweise 0,5 at% bis 10 at%, insbesondere 2 at% bis 5 at% bevorzugt 2 bis 3,5 at%, liegt.
5.Bauteil nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der Summengehalt der Legierungselemente, nicht berücksichtigend die Gehalte an RM und B, kleiner 10 at%, vorzugsweise kleiner 5 at%, insbesondere kleiner 1 at% ist.
6.Bauteil nach wenigstens einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der Summengehalt der Elemente der Gruppe Aluminium, Silizium und Germanium in der Legierung kleiner 0,5 at% ist.
7.Bauteil nach wenigstens einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das Seltenerdmetall in metallischer Form vorliegt.
8. Bauteil nach wenigstens einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Bereiche aus dem RM oder einem Mischkristall des RM, die von (RM)2B zumindest teilweise begrenzt sind, Teil eines überwiegend zellularen Gefüges sind.
9. Bauteil nach Anspruch 8, wobei die mittlere Zellengröße weniger als 2 Mikrometer und bevorzugt mehr als 0,01 Mikrometer beträgt.
10. Bauteil nach Anspruch 8 oder 9, wobei die Zellwände zumindest teilweise aus (RM)2B gebildet sind.
11. Additives Fertigungsverfahren zur Herstellung eines Bauteils mit einer festen Struktur, insbesondere eines Bauteils nach wenigstens einem der vorangehenden Ansprüche, aufweisend wenigstens die nachfolgenden Schritte:
- Bereitstellen eines Ausgangspulvers aus einem Material, welches als Hauptkomponente ein Refraktärmetall (RM) aus der Gruppe Molybdän und Wolfram und als eine weitere Komponente Bor (B) und wahlweise Kohlenstoff (C) aufweist;
- Herstellen der festen Struktur durch lagenweises Zusammenschmelzen der Partikel des Ausgangspulvers mittels Laser oder Elektronenstrahl, mit einer solchen Energie, dass die feste Struktur Bereiche aus RM oder einem Mischkristall des RM aufweist und diese Bereiche von (RM)2B zumindest teilweise begrenzt sind, wobei B im (RM)2B zum Teil durch C ersetzt sein kann.
12. Pulver aus einem Material, welches als Hauptkomponente ein Refraktärmetall (RM) aus der Gruppe Molybdän und Wolfram und als eine weitere Komponente Bor (B) und wahlweise Kohlenstoff (C) aufweist, wobei der Gehalt an weiteren Legierungselementen kleiner 10 at%, vorzugsweise kleiner 5 at%, insbesondere kleiner 1 at% ist.
13. Verwendung eines Pulvers nach dem vorangehenden Anspruch in einem additiven Fertigungsverfahren, vorzugsweise in einem Verfahren nach Anspruch 11.
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