用于结合材料的方法和系统 |
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| 申请号 | CN201380050683.5 | 申请日 | 2013-08-28 | 公开(公告)号 | CN104870134A | 公开(公告)日 | 2015-08-26 |
| 申请人 | 通用电气公司; | 发明人 | Q.赵; R.J.扎巴拉; L.克雷特尼; J.J.舒诺弗; M.K.迈尔; K.A.劳里亚; W.R.卡特林; | ||||
| 摘要 | 提供一种方法和系统以用于将填充物材料(12)结合至基底材料(16)。该方法包括： 熔化 坩埚 (22)的熔化室(26)内的填充物材料，使得填充物材料(12)熔化；通过电磁地使熔化室(26)内的填充物材料(12)悬浮来将填充物材料保持在坩埚(22)的熔化室(26)内；和从坩埚(22)的熔化室(26)释放填充物材料(12)，来将填充物材料(12)输送至基底材料(16)的目标地点(18)。用于将填充物材料(12)结合至基底材料(16)的系统包括坩埚(22)，坩埚(22)具有用于保持填充物材料(12)的熔化室(26)。坩埚包括 流体 地连接至熔化室(26)的出口(44)、操作地连接至坩埚(22)的加热元件(20,20a)，该加热元件(20,20a)用于加热坩埚(22)的熔化室(26)内的填充物材料(12)，加热元件(20,20a)构造为熔化室(26)内的填充物材料(12)，使得填充物材料(12)熔化，和流控制机构(74)，其操作地连接至坩埚(22)，以用于控制通过熔化室(26)的出口(50)的填充物材料(12)的流，该流控制机构(74)构造为电磁地使熔化室(26)内的填充物材料(12)悬浮，来将填充物材料(12)保持在熔化室(26)内。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种用于将填充物材料结合至基底材料的方法，所述方法包括： |
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| 说明书全文 | 用于结合材料的方法和系统背景技术[0001] 应用疲劳可导致各种金属、陶瓷以及合金构件(例如，超级合金)经历磨损。例如，裂纹、磨蚀、腐蚀、和/或多种其他状况可导致原始基底材料的消除或磨损。为了修复磨损的构件，可添加(例如，焊接)填充物材料来填充到裂纹中、修补磨蚀、和/或以其他方式替换腐蚀损失的材料。同样地，在将两个或更多个构件结合在一起时，可将填充物材料添加至构件中的一个或更多个的原始基底材料。与基底材料相同或相似的填充物材料可用于提供横跨修复的和/或结合的构件的相对坚固的均匀的机械属性。 [0002] 当填充物材料是具有相对高的熔化温度的相对高温性能合金(即，在燃气涡轮发动机的相对热的气体路径中使用的镍和/或钴基超级合金)时，必须在可将填充物材料应用至原始基底材料之前将相对大的能量应用施加至填充物材料。但是，用于熔化填充物材料的大量的辐射热(例如通过焊接设备产生的)也可影响原始基底材料。例如，辐射热的冲击可对原始基底材料的微观结构导致塌陷、熔化、再结晶、晶粒生长和/或其他改变。原始基底材料中的这种改变可降低被修复和/或结合在一起的(多个)构件的强度、韧性和/或其他机械属性。而且,辐射热在原始基底材料上的冲击可导致填充物材料和原始基底材料之间的接头在冷却期间开裂，这通常称为“热拉裂”。 [0003] 虽然可备选地使用带有较低熔化温度的填充物材料，但是这种填充物材料可提供在高温下的较低性能，和/或具有与原始基底材料的机械属性愈加不同的机械属性。例如，钎焊工艺可对原始基底材料传递较少的热。但是，钎焊材料的熔点必须比原始基底材料的熔点低，这可要求以如下的量使用熔点抑制元素(例如硅和/或硼)，该量导致形成有害地影响修复和/或结合的(多个)构件的机械属性的相对大量的脆性金属间相。需要允许使用相对高的熔化温度的填充物材料而不导致原始基底材料的问题的技术和系统。发明内容 [0004] 在一个实施例中，提供一种方法以用于将填充物材料结合至基底材料。该方法包括：在坩埚的熔化室内熔化填充物材料，使得填充物材料熔化；通过电磁地使熔化室内的填充物材料悬浮来将填充物材料保持在坩埚的熔化室内；和从坩埚的熔化室释放填充物材料，来将填充物材料输送至基底材料的目标地点。 [0005] 在另一实施例中，提供一种系统以用于将填充物材料结合至基底材料。该系统包括具有用于保持填充物材料的熔化室的坩埚。坩埚包括流体地连接至熔化室的出口。加热元件操作地连接至坩埚，以用于加热坩埚的熔化室内的填充物材料。加热元件构造为熔化熔化室内的填充物材料，使得填充物材料熔化。流控制机构操作地连接至坩埚，以用于控制穿过熔化室的出口的填充物材料的流。流控制机构构造为电磁地使熔化室内的填充物材料悬浮，来将填充物材料保持在熔化室内。 [0006] 在另一实施例中，提供一种方法以用于将填充物材料结合至基底材料。该方法包括：提供坩埚的熔化室内的熔化的金属填充物材料；和由线圈产生第一磁场，该线圈绕熔化室延伸，来感应与第一磁场相反的填充物材料内的第二磁场，其中，相反的第一和第二磁场将填充物材料保持在坩埚的熔化室内。该方法还包括从坩埚的熔化室释放填充物材料，来将填充物材料输送至基底材料的目标地点。附图说明 [0007] 图1是用于将填充物材料结合至基底材料的示范实施例的示意图。 [0009] 图3是在图1中显示的系统的感应线圈的示范实施例的透视图。 [0010] 图4是在图1中显示的系统的感应线圈的另一示范实施例的透视图。 [0011] 图5是在图1中显示的系统的另一示意图。 [0012] 图6是示出用于将填充物材料结合至基底材料的方法的示范实施例的流程图。 具体实施方式[0013] 某些实施例的下列详细描述将在结合附图阅读时更好地理解。应当理解的是，各种实施例不限于在附图中显示的布置和工具。 [0014] 如在本文中所使用的，以单数叙述并且前缀单词“一”或“一个”的元件或步骤应当理解为不排除复数个所述元件或步骤，除非明确地声明这种排除。而且，对“一个实施例”的引用不意图理解为排除也包括叙述的特征的附加实施例的存在。而且，除非相反地明确地陈述，否则“包括”或“包含”具有特定属性的一个元件或多个元件的实施例可包括附加的不具有该属性的这种元件。 [0015] 各种实施例提供用于将填充物材料结合至基底材料的方法和系统。各种实施例可提供在常规的结合和修复技术的机械属性中的改进。各种实施例可包括，在坩埚的熔化室内熔化填充物材料，使得填充物材料熔化，从而通过电磁地使熔化室内的填充物材料悬浮来将填充物材料保持在坩埚的熔化室内，并且从坩埚的熔化室释放填充物材料，来在熔化流中将填充物材料输送至基底材料的目标地点。填充物材料可在远离基底材料的目标地点的远距离处熔化，使得填充物材料的熔化不导致基底材料的目标地点升高到高于目标地点的固相线和/或再结晶温度。可在连续流中将熔化的填充物材料输送至基底材料的目标地点。各种实施例可提供流控制机构，其使用电磁悬浮并且允许真空和不活泼气体和/或结合操作。 [0016] 各种实施例的技术效果可包括：减少或消除熔点抑制剂在填充物材料中的使用；减少施加在基底材料上的过量热量；和/或输送填充物材料以用于构件修复，而没有填充物材料污染物。例如，各种实施例的技术效果可提供相对清洁的熔化填充物材料的输送，以用于连续的构件修复而没有填充物材料污染物并且/或者用于重铸修复而没有填充物材料污染物。而且，各种实施例的技术效果可包括，在(例如陶瓷坩埚的)熔化室内熔化填充物材料(例如，超级合金填充物材料)，而没有热冲击、机械故障、和/或熔化污染物(例如，来自熔化室)。各种实施例的技术效果可包括允许如下构件的修复，该构件之前因为没有修复技术可利用来恢复构件的适当的结构和/或属性而被替换。而且，各种实施例的技术效果可包括允许用于铸造相对高质量子构件的备选制造选项，该子构件可然后与具有与基底材料接近、相似、和/或相同的机械属性的接头结合。 [0017] 如在本文中所使用的，术语“构件”可为具有任何结构、任何尺寸以及任何几何结构的任何类型的构件，其允许熔化的填充物材料向构件的基底材料的目标地点的应用。例如，构件可包括相对平坦的修复表面，其在目标地点处具有空隙。该空隙可由于各种应用疲劳而出现，应用疲劳例如但不限于裂纹、摩擦、磨蚀、腐蚀、可导致构件的基底材料的消除和/或磨损的其他状况等。而且，在一些实施例中，构件包括一个或更多个曲面、转角、臂部、接头等。可使用在本文中描述和/或示出的各种实施例修复和/或结合的构件的实例，包括但不限于，使用铸造工艺制作的构件、航空器构件、航空器发动机构件、燃气涡轮发动机构件(例如，用于燃气涡轮发动机的动叶)、翼形件(例如，用于燃气涡轮发动机的涡轮叶片)、喷嘴(例如燃气涡轮发动机的单晶体喷嘴)等。 [0018] 构件的基底材料可包括使得基底材料能够具有在一个或更多个位置(即，目标地点)处结合(例如，接触并随后粘结)至其的熔化填充物材料的任何(多种)物质。例如，基底材料可包括但不限于金属、合金、陶瓷、超级合金等。在一个实施例中，基底材料包括相对少量的，或不包括硅。在一些实施例中，基底材料包括镍基超级合金，例如但不限于，在用于相对热的气体路径应用等的燃气涡轮发动机中使用的镍基超级合金。例如，基底材料可包括商业上可获得的Renè™N5合金。而且，在一些实施例中，基底材料包括钴基超级合金，例如但不限于，在用于相对热的气体路径应用等的燃气涡轮发动机中使用的钴基超级合金。构件的基底材料的目标地点可为意图添加填充物材料的任何(多个)位置。例如，目标地点可包括裂纹、多个构件或子构件之间的接缝、磨蚀、腐蚀区域等。 [0019] 图1是用于在基底材料14的目标地点18(在图5中显示)处，将填充物材料12结合至构件16(在图5中显示的)的基底材料14(在图5中显示)的系统10的示范实施例的示意图。如将在下面所描述的，系统10可布置在离基底材料14的目标地点18的远距离DR(在图5中显示)处。如在本文中使用的，术语“远距离”包括在目标地点18和系统10(例如加热元件20、坩埚22、和在坩埚22中的任何熔化填充物材料12)之间的任何距离，其足够大使得目标地点18不因来自系统18的辐射能量而升高高于目标地点18的固相线和/或再结晶温度。 [0020] 系统10包括坩埚22、加热单元24以及流控制机构74。加热单元24包括加热元件20。坩埚22构造为保持填充物材料12。具体地，坩埚22包括熔化室26。熔化室26构造为，在填充物材料12熔化并因而转变成熔化状态时，在其中保持填充物材料12。熔化室26构造为，在熔化的填充物材料12输送至基底材料14之前，在其中至少临时地保持填充物材料12。 [0021] 坩埚22可包括如下的任何(多种)物质，该物质：允许在填充物材料12熔化时，熔化室26在其中保持填充物材料12；允许熔化室26在其中至少临时地保持熔化填充物材料12。坩埚22的适当物质的实例包括但不限于，氧化物、碳化物、氮化物、氧化铝基陶瓷、氧化铝、多孔氧化铝、氮化硼、石英、陶瓷、耐火陶瓷、金属冷炉膛、对感应热易感的物质等。尽管显示为具有圆锥形柱的形状，此外或备选地，坩埚22可包括允许坩埚22如在本文中描述和/或示出地起作用的任何其他形状。在一些实施例中，坩埚22构造为对相对快速的加热耐热冲击，并且足够坚固且不活泼来包含至少大约1550℃下的熔化的填充物材料12(例如，GTD444合金、Renè™142合金、和N5合金)至少大约30分钟。坩埚22的熔化室26可具有任何容量，例如但不限于，多于大约30克等。例如，对于各自使用大约2克或少于大约2克的修复和/或结合操作、熔化室26的30克容量可允许直到四或五个单独的修复和/或结合操作，例如因为可需要预定量的填充物材料12剩余在熔化室26中，来允许电磁悬浮和/或熔化的调整。 [0022] 填充物材料12可包括如下的任何(多种)物质，该物质：使得填充物材料12能够电磁悬浮、转变成完全熔化状态(即，加热至高于填充物材料12的液相线的状态)、在熔化状态下输送至基底材料14、和与基底材料14结合。在一些实施例中，使填充物材料12过热200℃或更高。填充物材料12可能能够在连续熔化流中输送至基底材料的目标地点18。可包括在填充物材料12内的物质的实例包括但不限于、含铁物质、不含铁物质、金属物质、导电物质、金属、合金、陶瓷、超级合金等。在一些实施例中，填充物材料12包括相对较少量的硅，或不包括硅。在一些实施例中，填充物材料12包括镍基超级合金，例如但不限于，在用于相对热的气体路径应用等的燃气涡轮发动机中使用的镍基超级合金。例如，填充物材料12可包括商业上可获得的Renè™N5合金或商业上可获得的Renè™142合金。而且，在一些实施例中，填充物材料12包括钴基超级合金，例如但不限于，在用于相对热的气体路径应用等的燃气涡轮发动机中使用的钴基超级合金。如上所述，填充物材料12能够电磁悬浮。现在已知的能够电磁悬浮的物质包括但不限于、含铁物质、不含铁物质、金属物质、和导电物质。但是，填充物材料12可包括其他物质或完全由其他物质制成(例如，不导电物质、非金属物质等)，只要填充物材料12能够电磁悬浮(例如，如果这种物质被确定为能够电磁悬浮)。 [0023] 在一些实施例中，填充物材料12的成分与基底材料14的成分相同，或与基底材料14的成分相似。其中填充物材料12的成分与基底材料14的成分相同或相似的这种实施例可减少或阻止收缩、开裂和/或其他性能缺点，因为填充物材料12和基底材料14具有相同或相似的物理特性。而且，这种实施例可提供在基底材料14与填充物材料12之间的物理属性的更紧密匹配，以潜在地允许增长的和/或更可预知的性能。在例如其中基底材料14包括单晶体的一些实施例中，由于目标地点18处的晶界，填充物材料12可与基底材料14在成分上相似但不相同。例如，当基底材料14包括单晶体Renè™N5时，填充物材料12可包括Renè™142。 [0024] 填充物材料12可在任何状态、结构、形式、构造、尺寸、形状、量等下供应至坩埚22的熔化室26，例如但不限于，作为一个或更多个铸锭、一个或更多个球粒、一个或更多个杆、一个或更多个块、一个或更多个线、粉末、浆体等。 [0025] 如上所述，系统10包括加热单元24，其包括用于将填充物材料12转变成熔化状态的加热元件20。具体地，加热元件20操作地连接至坩埚22，使得加热元件20构造为加热在坩埚22的熔化室26内的填充物材料12，来因而将填充物材料12转变成熔化状态。换而言之，加热元件20构造为熔化在熔化室26内的填充物材料12，使得填充物材料12熔化。加热元件20构造为，在将熔化的填充物材料12应用至基底材料14之前，将在熔化室26内的填充物材料12维持为熔化和/或在预定的温度范围内例如预定量的时间。 [0026] 加热元件20可为能够对坩埚22的熔化室26内的填充物材料12施加足够的能量(例如，热)，使得填充物材料12熔化的任何类型的加热元件。在系统10的示范实施例中，加热元件20是感应线圈20a。加热单元24包括功率源28，功率源28通过电连接30操作地连接至感应线圈20a。功率源28向感应线圈20a供应电流(例如，交变电流)。电流为感应线圈20a供能，使得感应线圈20a产生电磁场，电磁场经由电阻加热而加热熔化室26内的填充物材料12。在系统10的示范实施例中，感性线圈20a绕坩埚22的周围缠绕。但是，感应线圈20a可具有接近和/或绕坩埚22的熔化室26的任何其他可操作构造。尽管显示和描述为感应线圈20a，但是加热元件20可附加地或备选地包括其他任何类型的加热元件，例如但不限于电弧焊设备(例如，TIG焊接)、气体焊接设备(例如，氧乙炔焊接)、能量束焊接设备(例如，激光束焊接)、微波等。 [0027] 系统10可包括入口系统32，其操作地连接至真空源(未显示)和/或连接至相对低压的不活泼气体的源(未显示)。入口系统32构造为在熔化填充物材料12之前、期间、和/或之后，对熔化室26施加真空、和/或将不活泼气体注入熔化室26中，来例如有助于阻止填充物材料12的氧化。例如，填充物材料12可在非氧化环境中在熔化室内熔化。真空源可为真空泵和/或任何其他真空源。不活泼气体可为任何类型的不活泼气体(例如，氩)，并且可在任何压力下供应至熔化室26。入口系统32可包括各种流和/或气氛控制特征(未显示)，例如但不限于，阀、节气门、风穴(blowout)、泵、真空泵、传感器、控制单元、处理器、手动关闭器、自动关闭器、软管、导线、导管、管道、绝缘等。例如，在系统10的示范实施例中，入口系统32包括一个或更多个阀34，其流体地连接在熔化室26和真空源和/或不活泼气体源之间。这种阀34可为任何类型的阀，例如但不限于两端口阀、三端口阀、四端口阀、切换器等。在一些实施例中，阀34是相对高速的数字切换器。例如，带有大约0.0025秒响应时间的相对高速真空/压力切换器可用于控制在大约0.01秒内从真空到压力的过渡。 [0028] 再次参照坩埚22，坩埚22从顶部36延伸至底部38。在系统10的示范实施例中，顶部36包括通向熔化室26的开口40。开口40提供用于将填充物材料12和/或其他物质(例如、气体、施加真空等)装载入熔化室26中的入口。尽管仅显示了一个，但是坩埚22可在顶部36中包括任意数量的开口40。而且，除了延伸穿过顶部36之外或备选地，坩埚22可包括一个或更多个开口(未显示)，其延伸穿过坩埚22的任意(多个)侧42，以用于提供用于将填充物材料12和/或其他物质装载入熔化室26中的入口。 [0029] 坩埚22包括流体地连接至熔化室26的出口系统44。出口系统44可包括促进熔化的填充物材料12从熔化室26向基底材料14的目标地点18的输送的任何结构、构造、器件、布置等。在一些实施例中，出口系统44构造为在连续熔化流中将熔化的填充物材料12从熔化室26输送到基底材料14的目标地点18。出口系统44和/或其一个或更多个构件(例如，在下面描述的开口46和喷嘴50)，可在本文中称为熔化室26的“出口”。 [0030] 在一些实施例中，出口系统44构造为，在例如大约4psi和大约16psi之间的压力下，以至少大约2米每秒(m/s)的流速将熔化的填充物材料12输送到基底材料14的目标地点18。而且，在一些实施例中，出口系统44构造为，在例如大约4psi和大约16psi之间的压力下，将填充物材料12的连续熔化流输送到基底材料14的目标地点18，该连续熔化流为至少大约10厘米(cm)长、至少大约20cm长等。在大约3m/s的流速下，大约20cm长的填充物材料12的连续的熔化流的温度损失可少于大约10℃。 [0031] 出口系统44包括通向熔化的隔室26的一个或更多个开口46。开口46提供出口，该出口用于从坩埚的熔化室26释放熔化的填充物材料12。在系统10的示范实施例中，开口46延伸穿过坩埚22的底部38。但是，除了延伸穿过底部38之外或备选地，出口系统44可包括一个或更多个开口46，其延伸穿过坩埚22的任何(多个)侧42和/或顶部36。尽管仅显示了单个开口46，但是出口系统44可包括任何数量的开口46。 [0032] 出口系统44可包括喷嘴50。喷嘴50流体地连接至开口46，以用于对基底材料14的目标地点18应用填充物材料12，如将在下面更详细地描述的。 [0033] 图2是喷嘴50的示范实施例的剖面图。喷嘴50包括基座54和末梢56。喷嘴50沿着中央纵向轴线58从基座54的端部表面60到末梢56的末梢表面62延伸长度L。喷嘴50可具有任何长度L。在一些实施例中，选择喷嘴50的长度L来促进在连续的熔化流中输送熔化的填充物材料12(在图1和图5中显示)，以有助于阻止来自熔化的填充物材料12的热损失，并且/或者有助于阻止对熔化的填充物材料12的污染(例如，阻止与喷嘴50和/或气氛的接触)。喷嘴50的长度L的实例包括但不限于，在大约50mm和大约250mm之间、大于大约50mm，大于大约149mm等。 [0034] 喷嘴50包括开口64，如在图2中可见，其延伸穿过喷嘴50的长度L。开口64包括进入节段66、渐缩节段68、和出口节段70。进入节段66穿过端部表面60和沿着基座54延伸。出口节段70延伸穿过末梢表面62。渐缩节段在进入节段66和出口节段70之间延伸，并且使它们流体地互连。 [0035] 开口64的进入节段66延伸长度L1。在系统10的示范实施例中，进入节段66直接地流体连接至坩埚22(在图1和图5中显示)的开口46(在图1和图5中显示)，以用于从它们接收熔化的填充物材料12。进入节段66可具有任何长度L1。在一些实施例中，选择进入节段66的长度L1来促进在连续的熔化流中输送熔化的填充物材料12，以有助于阻止来自熔化的填充物材料12的热损失，并且/或者有助于阻止对熔化的填充物材料12的污染。进入节段66的长度L1的实例包括但不限于，在大约30mm和大约230mm之间、大于大约30mm，大于大约129mm等。 [0036] 进入节段66包括直径D1。在系统10的示范实施例中，进入节段66的直径D1沿着进入节段66的长度为近似恒定。但是，备选地，进入节段66的直径D1能够沿着其长度改变。进入节段66可具有任何直径D1。进入节段66的直径D1可与或可不与开口46的直径相同或相似。在一些实施例中，进入节段66的直径D1和/或直径D1与开口46的直径的关系选择成促进在连续的熔化流中输送熔化的填充物材料12，以有助于阻止来自熔化的填充物材料12的热损失，并且/或者有助于阻止对熔化的填充物材料12的污染。进入节段66的直径D1的实例包括但不限于，在大约10mm和大约30mm之间、大于大约10mm，大于大约19mm等。 [0037] 开口64的渐缩节段68延伸长度L2，其可为任意长度L2。在一些实施例中，渐缩节段68的长度L2选择成促进在连续的熔化流中输送熔化的填充物材料12，以有助于阻止来自熔化的填充物材料12的热损失，并且/或者有助于阻止对熔化的填充物材料12的污染。渐缩节段68的长度L2的实例包括但不限于，在大约9mm和大约29mm之间、大于大约9mm，大于大约28mm等。 [0038] 渐缩节段68在渐缩节段68从进入节段66延伸至出口节段70时，径向向内(相对于中央纵向轴线58)渐缩。换而言之，渐缩节段68使开口64的宽度变窄。渐缩节段68的渐缩由喷嘴50的倾斜的内壁72限定。具体地，内壁72具有倾斜角S，其在渐缩节段68延伸至出口节段70时径向向内延伸。内壁72可具有给予渐缩节段68任何量的渐缩的任何倾斜角S。在一些实施例中，渐缩节段68的渐缩的量选择成促进在连续的熔化流中输送熔化的填充物材料12，以有助于阻止来自熔化的填充物材料12的热损失，并且/或者有助于阻止对熔化的填充物材料12的污染。内壁72的倾斜角S的实例包括但不限于，在大约20°和大约40°之间、大于大约20°，大于大约39°等。在系统10的示范实施例中，内壁 72的倾斜角S沿着渐缩节段68的长度为近似恒定。但是，备选地，渐缩节段68的倾斜角S能够沿着其长度改变。 [0039] 喷嘴50的出口节段70用来对基底材料14的目标地点18应用填充物材料12。例如，出口节段70提供出口，在该出口处，熔化的填充物材料12离开出口系统44以用于应用到基底材料14。在一些实施例中，出口节段70构造为，使得喷嘴50构造为在连续熔化流中将熔化的填充物材料12输送到基底材料14。出口节段70可在本文中称为“出口开口”。 [0040] 开口64的出口节段70包括直径D2。出口节段70可具有任何直径D2。出口节段70延伸长度L3，其可为任意长度L3。在一些实施例中，出口节段70的长度L3选择成促进在连续的熔化流中输送熔化的填充物材料12，以有助于阻止来自熔化的填充物材料12的热损失，并且/或者有助于阻止对熔化的填充物材料12的污染。出口节段70的长度L3的实例包括但不限于，在大约0.5mm和大约2mm之间、大于大约0.5mm，大于大约1.9mm等。在一些实施例中，出口节段70的长度L3选择成在例如大约4psi和大约16psi之间的压力下，来提供至少大约2m/s的穿过出口系统44的熔化的填充物材料12的流速。而且，在一些实施例中，出口系统70的长度L3选择成在例如大约4psi和大约16psi之间的压力下输送填充物材料12的连续熔化流，该连续熔化流为至少大约10厘米(cm)长、至少大约20cm长等。 [0041] 喷嘴50可包括允许喷嘴50如在本文中所描述和/或示出地起作用的任何(多种)物质。喷嘴50可由与坩埚22相同或相似的物质制作，或可由来自坩埚22的备选或添加物质制作。适当的喷嘴50的物质的实例包括但不限于，氧化物、碳化物、氮化物、氧化铝基陶瓷、氧化铝、多孔氧化铝、氮化硼、石英、陶瓷、耐火陶瓷、金属冷炉膛、对感应热易感的物质等。喷嘴50可与坩埚22一体地形成(例如，由与坩埚22相同的(多个)物质形成)，或形成为与坩埚22分离的构件，该构件之后附接至坩埚22。 [0042] 在图2中显示的喷嘴50仅意图为示范。换而言之，出口系统44不限于在本文中显示和描述的喷嘴50的具体实施例。而是，在喷嘴50之外或备选地，出口系统44可包括其他喷嘴(未显示)，其具有其他形状、尺寸、构件、构造、布置等。 [0043] 再次参照图1，如在上面简要地描述的，系统10包括流控制机构74。流控制机构74操作地连接至坩埚22，以用于控制穿过出口系统44的熔化的填充物材料12的流。例如，流控制机构74构造为电磁地使坩埚22的熔化室26内的填充物材料12悬浮，来保持在熔化室26内的熔化的填充物材料12。具体地，流控制机构74构造为通过电磁地使熔化室26内的填充物材料12悬浮，来阻止熔化的填充物材料12离开出口系统44。而且，流控制机构74构造为释放填充物材料12的电磁悬浮，来允许熔化的填充物材料12离开出口系统44，并因而离开坩埚22的熔化室26。在一些实施例中，除了释放电磁悬浮之外或备选地，将不活泼气体注入熔化室26中，来通过出口系统44从熔化室26排出熔化的填充物材料12。而且，除了使用电磁悬浮来控制通过出口系统44的熔化的填充物材料12的流之外或备选地，流控制机构74可使用压差，来控制穿过出口系统44的熔化的填充物材料12的流，例如如在 2012年9月27日申请，且题为“用于结合材料的方法和系统”的美国专利申请No._______(代理人案号No. 258830(551-0074US))中描述的。 [0044] 如在本文中所使用的，术语“电磁地悬浮”意图指利用充分的力保持填充物材料12，使得填充物材料12被阻止离开出口系统44。例如，“电磁地”使填充物材料12“悬浮”可包括在填充物材料12上施加保持力，其在与重力相反的方向(例如，在图1中的箭头A的方向)上作用，其中，保持力大于作用在填充物材料12(例如，在图1的箭头B的方向上)上的重力，使得阻止填充物材料12被重力拉动穿过出口系统44。换而言之，并且例如，保持力可在与出口系统40处的填充物材料12的压出压力(head pressure)相反的方向(例如，方向A)上作用在填充物材料12上。 [0045] “电磁地”使填充物材料12“悬浮”可包括或可不包括远离熔化室26的内壁76举起填充物材料12。而且，通过电磁悬浮施加在填充物材料12上的保持力不限于克服重力来将填充物材料12保持在熔化室26内。而是，除了克服重力之外或备选地，通过电磁悬浮施加在填充物材料12上的保持力可克服熔化室26内的压力，来保持在熔化室26内的填充物材料12。但是，而如在下面将更详细地描述的，在一些实施例中，熔化室26可被加压(例如，通过将不活泼气体注入熔化室26中)，来通过出口系统44从熔化室26排出填充物材料12。在此种实施例中，通过电磁悬浮施加在填充物材料12上的保持力可大于熔化室26被加压之前的熔化室26内的任何初始压力(和/或作用在填充物材料12上的任何重力)。 [0046] 在一些实施例中，出口系统和/或其一个或更多个构件(例如开口46和喷嘴50)被认为是熔化室26的部分。由此，“电磁地”使熔化室26内的填充物材料12“悬浮”可包括阻止已经在出口系统44中的任何填充物材料12离开出口系统44或在出口系统44内进一步向下行进。但是，在一些实施例中，“电磁地”使熔化室26内的填充物材料12“悬浮”包括阻止填充物材料12流入出口系统44中，使得在“电磁悬浮”期间没有填充物材料12在出口系统44内。而且，在其他实施例中，“电磁地”使熔化室26内的填充物材料12“悬浮”包括在出口系统44内至少部分地向上游吸引已经在出口系统44内的填充物材料12(例如，使得没有填充物材料12在出口系统44内)。换而言之，“电磁地”使熔化室26内的填充物材料12“悬浮”可包括或可不包括将填充物材料12与出口系统44的节段或全部(例如，开口46和喷嘴50的节段70、68以及66)分离。例如，在一些实施例中，施加在填充物材料12上的保持力不足以将填充物材料12与出口系统44的任何节段分离。 [0047] 流控制机构74可包括能够电磁地使坩埚22的熔化室26内的填充物材料12悬浮的任何构件。在系统10的示范实施例中，感应线圈20a用来电磁地使熔化室26内的填充物材料12悬浮。功率源28用来为感应线圈20a供能，来电磁地使熔化室26内的填充物材料12悬浮。当被供能时，由感应线圈20a产生磁场。根据楞次定律，从感应线圈20a产生的磁场在填充物材料12内感应出相反的磁场。由感应线圈20a和填充物材料12产生的磁场之间的互相作用在填充物材料12上施加保持力，如上所述，其可在方向A上作用。具体地，在填充物材料12内感应的磁场与由感应线圈20a产生的磁场相反，并且因而在填充物材料12上施加保持力。在填充物材料12内感应的磁场和由感应线圈20a产生的磁场可交变。 [0048] 功率源28可利用任何供能方案(例如，任何量的电压和/或任何量的电流)为感应线圈20a供能，该供能方案以具有任何值的保持力电磁地使填充物材料12悬浮。感应线圈20a可具有任何构造、任何布置、任何结构、任何形状、任何尺寸、任何数量的匝、任何尺寸的匝、任何数量的不同的匝方向、任何整体长度、任何数量的不同地构造的节段等，它们允许感应线圈20a电磁地使坩埚22的熔化室26内的填充物材料12悬浮。在系统10的示范实施例中，感性线圈20a绕坩埚22的周围缠绕。但是，感应线圈20a可具有接近和/或绕坩埚22的熔化室26的任何其他可操作构造，这些可操作构造允许感应线圈20a电磁地使熔化室26内的填充物材料12悬浮。而且，在系统10的示范实施例中，感性线圈20a包括上线圈节段78和下线圈节段80。如在图1中可见的，上线圈节段78的匝相对于下线圈节段80的匝相反。具体地，在系统10的示范实施例中，上线圈节段78的匝相在顺时针方向上延伸，而下线圈节段80的匝在逆时针方向上延伸。上线圈节段78的匝和下线圈节段80的匝的不同方向可产生竖直地穿过感应线圈20a的磁场梯度。此种竖直的磁场梯度提供电磁悬浮，电磁悬浮在填充物材料12上施加保持力。而且，上线圈节段78和下线圈节段80的匝的不同方向可有助于在方向A上施加保持力，因为磁场在线圈节段78和80之间的分界面处抵消，这因而在填充物材料12下面(如在图1中显示)产生比在填充物材料12上面(如在图1中显示)大的磁力。 [0049] 在其他实施例中，上和下线圈节段78和80的匝的顺时针和逆时针方向可分别反向，使得上线圈节段78的匝在逆时针方向上延伸，并且下线圈节段80的匝在顺时针方向上延伸。而且，在其他实施例中，上和下线圈节段78和80的匝分别可在彼此相同的方向上延伸(不管是顺时针还是逆时针)。尽管示出了两个，但感应线圈20a可包括任何其他数量的线圈节段。而且，感应线圈28的各线圈节段(例如，上线圈节段78和下线圈节段80中的各个)可包括在任何方向上延伸的任何数量的匝。 [0050] 在系统10的示范实施例中，上线圈节段78和下线圈节段80显示为分离地电连接至功率源28。具体地，上线圈节段78通过电连接30a电连接至功率源28，而下线圈节段80通过不同的电连接30b电连接至功率源28。备选地，上线圈节段78和下线圈节段80通过公共的电连接(例如，与在图3中显示的感应线圈120)电连接至功率源28。当上和下线圈节段78和80分别分离地电连接至功率源27时，上线圈节段78可以以与下线圈节段80相同的供能方案(例如，提供以相同的电压和相同的电流)被供能，来加热和/或电磁地使填充物材料12悬浮。但是，在其他实施例中，上线圈节段78可以以与下线圈节段80不同的供能方案(例如，提供以不同的电压和不同的电流)被供能，来在其中上和下线圈节段78和80分别分离地连接至功率源27的实施例中，加热和/或电磁地使填充物材料12悬浮。 [0051] 如上所述，感应线圈20a可具有允许感应线圈20a电磁地使坩埚22的熔化室26内的填充物材料12悬浮的任何形状。在系统10的示范实施例中，感应线圈20a包括圆锥形状。具体地，感应线圈20a的上线圈节段78具有正圆形柱的大体形状。感应线圈20a的下线圈节段80从顶部82延伸至底部84。在顶部82处，下线圈节段80具有正圆形柱的大体形状。但是，如在图1中可见的，下线圈节段80在底部84处径向向内地渐缩。下线圈节段80的底部84的渐缩赋予感应线圈20a圆锥形柱的大体形状。下线圈节段80的底部84的渐缩可有助于在方向A上施加保持力，因为底部84的较窄直径在填充物材料12下面(如在图1中显示)产生比在填充物材料12上面(如在图1中显示)大的磁力。 [0052] 图3是系统10的感应线圈120的另一示范实施例的透视图，其用于电磁地使坩埚22(在图1和图5中显示)的熔化室26(在图1和图5中显示)内的填充物材料12(在图 1和图5中显示)悬浮。感应线圈120包括上节段178和下节段180。上线圈节段178的匝相对于下线圈节段180的匝相反。上线圈节段178和下线圈节段180通过公共的电连接 130电连接至功率源28。具体地，上线圈节段178的端部186电连接至功率源28，而下线圈节段180的端部188电连接至功率源28。上线圈节段178从下线圈节段180延伸，并且反之亦然，使得沿着感应线圈120从上线圈节段178的端部186到下线圈节段180的端部 188限定连续的电路径。 [0053] 在图3的示范实施例中，感应线圈120具有圆锥形柱的大体形状。具体地，感应线圈120的上线圈节段178具有正圆形柱的大体形状，而感应线圈120的下线圈节段180在其底部184处径向向内渐缩。 [0054] 图4是系统10的感应线圈220的另一示范实施例的透视图，其用于电磁地使坩埚22(在图1和图5中显示)的熔化室26(在图1和图5中显示)内的填充物材料(在图1 和图5中显示)悬浮。感应线圈220包括上节段278和下节段280。上线圈节段278的匝相对于下线圈节段280的匝相反。在图4的示范实施例中，感应线圈220具有正圆形柱的大体形状。具体地，感应线圈220的上线圈节段278和下线圈节段280二者具有正圆形柱的大体形状。 [0055] 上线圈节段278和下线圈节段280通过公共的电连接230电连接至功率源28。具体地，上线圈节段278的端部286电连接至功率源28，而下线圈节段280的端部288电连接至功率源28。上线圈节段278从下线圈节段280延伸，并且反之亦然，使得沿着感应线圈220从上线圈节段278的端部286到下线圈节段280的端部288限定连续的电路径。 [0056] 再次参照图1，除感应线圈20a之外或备选地，流控制机构74可包括任何其他类型的电磁悬浮构件，该电磁悬浮构件构造为电磁地使熔化室26内的填充物材料12悬浮。而且，尽管在系统10的示范实施例中，感应线圈20a既用于熔化又用于电磁地使熔化室26内的填充物材料12悬浮，但在其他实施例中，加热元件20和用来电磁地使熔化室26内的填充物材料12悬浮的构件是彼此分离的构件。而且，尽管功率源28既用于熔化又用于电磁地使熔化室26内的填充物材料12悬浮，但是在其他实施例中，系统10包括用来熔化填充物材料12和用于电磁地使填充物材料12悬浮的分离的功率源。 [0057] 在系统10的示范实施例中，流控制机构74包括入口系统32，其操作地联接至不活泼气体的供应源，以用于将不活泼气体注入熔化室26，来通过出口系统44从熔化室26排出熔化的填充物材料12。不活泼气体可为任何类型的不活泼气体(例如，氩)，并且可在任何压力下供应至熔化室26。用来从熔化室26排出熔化的填充物材料12的不活泼气体的供应源可为与在填充物材料12的熔化之前、期间、和/或之后注入熔化室26中的供应源(在上面描述的)相同或不同的供应源。如上所述，入口系统32可包括各种流和/或气氛控制特征(未显示)，例如但不限于，阀、节气门、风穴、泵、真空泵、传感器、控制单元、处理器、手动关闭器、自动关闭器、软管、导线、导管、管道、绝缘等。例如，在系统10的示范实施例中，入口系统32包括阀34，其流体地连接在熔化室26和不活泼气体源之间。尽管在系统10的示范实施例中，同一入口系统32既用来从熔化室26排出熔化的填充物材料12，又用来在填充物材料12的熔化之前、期间、和/或之后，将不活泼气体注入熔化室26中并且/或者对熔化室26应用真空，但在其他实施例中，使用分离的入口系统32。 [0058] 除电磁悬浮构件(例如，感应线圈20a和功率源28)之外，流控制机构74可包括一个或更多个闸门(未显示)、一个或更多个插塞(未显示)、一个或更多个阀(未显示)、和/或阻止填充物材料12通过出口系统44从熔化室26离开的一个或更多个其他流控制装置。例如，在一些实施例中，将闸门、插塞、阀、和/或其他流控制装置定位在开口46内和/或出口系统44的另一位置处。闸门、插塞、阀、和/或其他流控制装置可在如下位置之间切换：关闭位置，其中，闸门、插塞、阀、和/或其他流控制装置阻止填充物材料12离开出口系统44；和打开位置，其中，闸门、插塞、阀、和/或其他流控制装置不阻止填充物材料12离开出口系统44。在一些实施例中，开口46尺寸确定为，使得在填充物材料12可行进穿过开口46之前，需要填充物材料12的过压。在这种实施例中，填充物材料12可从熔化室26间歇地排出。 [0059] 系统10可包括一个或更多个控制器90和/或用于控制系统10的操作的其他子系统。例如，控制器90可控制加热元件20、流控制机构74、入口系统32、系统10的任何传感器、任何闸门、插塞、阀、和/或系统10的其他流控制装置等的操作。可通过控制器90控制的系统10的各种构件的操作的实例包括但不限于，加热元件20的起动、由加热元件20给予填充物材料12的热量、填充物材料12的电磁悬浮的开始、通过电磁悬浮施加填充物材料12上的保持力的量、感应线圈20a的供能(例如，用于加热和/或用于电磁悬浮)的开始、感应线圈20a的特定供能方案(例如，用于加热和/或电磁悬浮)、不活泼气体向熔化室26中的注入(例如，在填充物材料12的熔化期间和/或从熔化室26排出熔化的填充物材料12)的开始、注入熔化室26中的不活泼气体的类型、量、和/或压力、真空对熔化室26的应用等。控制器90的其他示范操作包括但不限于：监控系统10的确定给予填充物材料12的热的量和/或速率的一个或更多个传感器；监控系统10的确定填充物材料12的温度和/或填充物材料12是否达到填充物材料12的液相线温度的一个或更多个传感器；监控系统10的确定应用至填充物材料12的电磁悬浮的量(即，保持力的量)的一个或更多个传感器；监控系统10的确定熔化的填充物材料12的穿过出口系统44的流速的一个或更多个传感器，等等。 [0060] 在操作中，并且现在参照图1和5，填充物材料12例如通过开口40装载入坩埚22的熔化室26中。如上所述，在填充物材料12装载入熔化室26中时，填充物材料12可处于任何状态，并且可具有任何结构、形式、构造、尺寸、形状、量等。使用功率源28对感应线圈20a供能，来从而加热熔化室26内的填充物材料12。一旦给予填充物材料12充分量的热，则填充物材料12熔化，并因而转变成熔化状态。图1和5二者将填充物材料12示为熔化的。 [0061] 在一些实施例中，使填充物材料12熔化包括使填充物材料12过热至超出填充物材料12的液相线温度的温度，例如以有助于确保熔化的填充物材料到处流动，并且在冷却和固化之前完全填充基底材料14(未在图1中显示)的目标地点18(未在图1中显示)。感应线圈20a可构造为，在将熔化的填充物材料12应用至基底材料14之前，将熔化室26内的填充物材料12维持为熔化的并且/或者在预定的温度范围内例如预定量的时间。在一些实施例中，系统10构造为将超级合金填充物材料12在大约15分钟内从室温加热至大约1550℃，并且允许等于或多于大约30分钟的停留时间，而没有热冲击、机械故障、熔化污染等。 [0062] 如上所述，使填充物材料12熔化可在离基底材料14的目标地点18的远距离DR(未在图1中显示)处执行。远距离DR包括目标地点18和系统10(例如加热元件20、坩埚22、和坩埚22中的任何熔化的填充物材料12)之间的任何距离，其足够大，使得目标地点18不因来自系统18的辐射能量而升高至高于目标地点18的固相线和/或再结晶温度。远距离DR可具有尺寸，使得填充物材料12的熔化在与基底材料14的目标地点18的位置相同的设施内或不同的设施内执行。远距离DR例如可取决于：从加热元件20施加至填充物材料12的能量的量、能量施加至填充物材料12的时间的量、组成基底材料14的目标地点18的(多个)具体物质、从加热元件20辐射的能量的量、包含在熔化室26内的任何熔化的填充物材料12的量和/或温度、和/或系统10和目标地点18之间的任何隔离屏障。 在一些实施例中，来自系统10的一些辐射能量可将目标地点18加热至低于目标地点18的固相线和/或再结晶温度的温度。在这种实施例中，如在下面所讨论的可在可能预热目标地点18时考虑这种加热。在离目标地点18远距离DR处使填充物材料12熔化的能力还在 2012年4月23日申请并且题为“远程熔化结合方法和远程熔化结合系统”的美国专利申请No. 13/453,097(代理人案号No.248718)中描述。 [0063] 填充物材料12的熔化可在多种环境中执行。例如，在一些实施例中，填充物材料12的熔化可在不活泼气氛中发生。具体地，如上所述，在填充物材料12的熔化之前和/或期间，系统10可将不活泼气体注入熔化室26中(例如使用入口系统32)。不活泼气体可为任何类型的不活泼气体，并且可在任何压力下供应至熔化室26。在其他实施例中，填充物材料12的熔化可在低压力(例如，真空)的环境中发生。例如，在填充物材料12的熔化之前和/或期间，系统10可对熔化室26施加真空(例如使用入口系统32)。在另外的其他实施例中，填充物材料12的熔化可在任何其他类型的环境中发生，该环境允许系统10产生用于输送到基底材料14的目标地点18的熔化的填充物材料12。 [0064] 填充物材料12在熔化室26内电磁地悬浮。具体地，功率源28用来为感应线圈20a供能，并且因而电磁地使填充物材料12悬浮。如上所述，电磁地使填充物材料12悬浮，来将熔化的填充物材料12保持在熔化室26内(即，阻止熔化的填充物材料12离开出口系统44)。如在图1中所显示，电磁悬浮将填充物材料12保持在开口46处，使得在出口系统40内没有填充物材料12。但是，在其他实施例、环境、情况、工艺步骤等中，电磁悬浮可在喷嘴 50的出口节段70处保持填充物材料12，使得填充物材料12大体上填充出口系统44，并被阻止离开喷嘴46。在其他实施例、环境、条件、工艺步骤等中，电磁悬浮可在出口系统44的另一节段处保持填充物材料12，使得填充物材料12仅填充出口系统44的一部分。在其他实施例、环境、情况、工艺步骤等中，电磁悬浮ΔP1可在出口系统44内至少部分地向上游吸引已在出口系统44内的填充物材料12。 [0065] 在一些实施例中，填充物材料12的电磁悬浮在开始填充物材料12的加热之前开始，或者填充物材料12的电磁悬浮和加热同时地开始。例如，在一些实施例中，填充物材料12在磁场内电磁地悬浮，并且还在磁场内被加热。具体地，由感应线圈20a在填充物材料 12内感应的磁场可在填充物材料12中形成循环的涡电流，其加热填充物材料12。在其他实施例中，在填充物材料12的加热已开始之前，不电磁地使填充物材料12悬浮。在一些实施例中，一将填充物材料12装载入熔化室26中，就电磁地使填充物材料12悬浮。 [0066] 在填充物材料12的加热已开始之前不电磁地使填充物材料12悬浮的此种实施例中，可一旦任何填充物材料12已转变成熔化状态，就开始电磁悬浮，来将这种熔化的填充物材料12保持在熔化室26内。例如，如果不在出口系统44内提供闸门、插塞、阀、和/或其他流控制装置，那么可一旦任何填充物材料12已转变成熔化状态，就开始电磁悬浮，来将这种熔化的填充物材料12保持在熔化室26内。在其中在出口系统44内提供闸门、插塞、阀、和/或其他流控制装置的实施例中，可依赖闸门、插塞、阀、和/或其他流控制装置，来在开始电磁悬浮之前将任何熔化的填充物材料12保持在熔化室26内，或可一旦任何填充物材料12已转变成熔化状态，就开始电磁悬浮，来对闸门、插塞、阀、和/或其他流控制装置进行补充。而且，在填充物材料12以比开口46小或比在保持在开口46内的过滤器或筛网(未显示)内的开口小的尺寸供应至熔化室26时，填充物材料12一装载入熔化室26中(除了使用闸门、插塞、阀、和/或其他流控制装置之外或备选地)，就可开始电磁悬浮。 [0067] 在一些实施例中，在所有填充物材料12已转变成熔化的状态之前，不电磁地使填充物材料12悬浮。在其中在所有填充物材料12已转变成熔化的状态之前不电磁地使填充物材料12悬浮的实施例中，可在出口系统44内提供闸门、插塞、阀、和/或其他流控制装置，来在开始电磁悬浮之前将熔化的填充物材料12保持在熔化室26内。 [0068] 在系统10的示范实施例中，相同的感应线圈20a用来既加热填充物材料12又电磁地使熔化室26内的填充物材料12悬浮。应当理解的是，在一些实施例中，可利用相同的供能方案(例如，以相同的电压和相同的电流供应)为感应线圈20a供能，来既加热填充物材料12又电磁地使填充物材料12悬浮。还应当理解的是，在其他实施例中，可在加热填充物材料12时利用与在电磁地使填充物材料12悬浮时不同的供能方案(例如，以不同的电压和/或不同的电流供应)为感应线圈20a供能。 [0069] 在一些实施例中，基底材料14的目标地点18在熔化的填充物材料12输送至其之前预热。对基底材料14的目标地点18预热可在使填充物材料12熔化之前、同时、或随后(或者它们的组合)执行。对目标地点18进行预热可包括但不限于，将目标地点18预热至高于室温但低于目标地点18的固相线和/或再结晶温度的预热温度、清洁目标地点18(例如，其表面)，在目标地点18处挖掘基底材料14的至少一部分等。 [0070] 清洁基底材料14的目标地点18可允许在基底材料14和填充物材料12之间的相对高质量的粘结。清洁目标地点18可包括但不限于对目标地点18清洁氧化物、其他非金属化合物等。清洁目标地点18可使用任何方法、器件、清洁剂等执行，例如但不限于，通过酸洗、氢清洁、氟离子清洁等。 [0071] 在目标地点18处挖掘基底材料14的至少一部分可允许具有更几何、一致、并且/或者以其他方式可接近的目标地点18的修复。而且，挖掘可提供具有任何几何和/或非几何形状的目标地点18，例如以有助于随后的填充物材料12添加。在目标地点18处的基底材料14的至少一部分的挖掘可使用任何方法、器件、工具等执行，例如但不限于，通过研磨、切割、刨削、钻孔、打磨等。 [0072] 此外，对目标地点18进行预热可助于在熔化的填充物材料12应用至目标地点18时阻止熔化的填充物材料12的过早冷却和/或固化，降低目标地点处或绕目标地点的残余应力，等等。目标地点18的预热可通过多种加热方法实现，例如但不限于，使用感应线圈、熔炉、激光器和/或能够向目标地点18提供能量和/或热的任何其他设备。在一些实施例中，用来熔化坩埚22内的填充物材料12的相同的加热元件20也用来预热基底材料14的目标地点18。例如，公共的感应线圈(未显示)可在目标地点18和坩埚22之间转移，只要在熔化的填充物材料12输送到目标地点18之前，目标地点18不升高到高于而是维持为低于目标地点18的固相线和/或再结晶温度。 [0073] 在一些实施例中，基底材料14的目标地点18的温度通过一个或更多个温度传感器(未显示)而被监视(例如，使用控制器90和/或另一控制系统)，温度传感器例如但不限于，热电偶、高温计、温度计等。可利用来自一个或更多个温度传感器的反馈来控制施加至基底材料14的目标地点18的热和/或能量的量，使得预热温度得到控制。例如，这种反馈可被利用以控制到预热装置的功率的量、预热装置和目标地点18之间的距离、和/或可影响基底材料14的目标地点18的温度的任何其他变量。 [0074] 一旦期望开始向基底材料14应用熔化的填充物材料12，那么流控制机构74用于通过出口系统44从坩埚22释放熔化的填充物材料12。例如，在一些实施例中，电磁悬浮至少部分地从熔化的填充物材料12释放(例如，通过至少部分地对感应线圈20a去能)，这允许作用在熔化的填充物材料12上的重力拉动熔化的填充物材料12穿过出口系统44。在出口系统44内提供的任何闸门、插塞、阀、和/或其他流控制装置可移除和/或打开，来允许一旦电磁悬浮已至少部分地释放，熔化的填充物材料12就离开出口系统44。在一些实施例中，流控制机构74构造为在连续的熔化流中从熔化室26释放熔化的填充物材料12。 [0075] 除了至少部分地释放电磁悬浮之外或备选地，在一些实施例中，流控制机构74可在通过出口系统44从熔化室26排出熔化的填充物材料12的压力下，将不活泼气体注入熔化室26中(例如，使用入口系统32)。例如，不活泼气体可具有在填充物材料12上施加排出力的压力，该排出力大于电磁悬浮的保持力。而且，并且例如，不活泼气体可具有在填充物材料12上施加排出力的压力，该排出力大于一旦电磁悬浮已部分地释放后残留的保持力。此外，并且例如，不活泼气体的压力可用来对在电磁悬浮的完全释放后作用在熔化的填充物材料12上的重力进行补充。不活泼气体的压力可选择成在任何期望的流速下将熔化的填充物材料12输送至基底材料14的目标地点18。用于熔化的填充物材料12的排出的整体系统响应时间可由向稳定状态转变期间的流动速率的上升速率限制。 [0076] 图5示出了从坩埚22的熔化室26通过出口系统44输送至基底材料14的目标地点18的熔化的填充物材料12。现单独地参照图5，,熔化的填充物材料12可在离基底材料14的目标地点18的任何流距离DF处离开出口系统44(例如喷嘴50)。熔化的填充物材料 12可输送和应用至基底材料14的目标地点18任何长度的时间，例如对目标地点18应用期望和/或所需量的熔化的填充物材料12所需长度的时间。例如，熔化的填充物材料12对目标地点18的输送和应用的持续时间可取决于但不限于取决于熔化的填充物材料12的流速、目标地点18的尺寸等。此外，当在特定环境(例如，不活泼气氛、真空等)中熔化填充物材料12时，熔化的填充物材料12对目标地点18的输送和应用可在相同或基本相似的环境下发生。从熔化的填充物材料12到一个或更多个目标地点18的各输送的质量和热输入的量可通过根据需要预设所需的加压期间来控制，例如但不限于，从大约0.05至大约1秒。 [0077] 在一些实施例中，对基底材料14的目标地点18输送熔化的填充物材料12导致目标地点18处的基底材料14的局部部分(即，基底材料14的与熔化的填充物材料12接触的一部分)暂时熔化。具体地，熔化的填充物材料12的温度暂时使基底材料14的该局部部分的温度升高为高于基底材料的该局部部分的熔化温度，使得熔化的填充物材料12和基底材料14的该局部部分在填充物材料12和基底材料14的该局部部分冷却时结合在一起。在这种实施例中，填充物材料12与基底材料14结合的所得接头可大于原始间隙。 [0078] 在一些实施例中，出口系统44构造为在连续熔化流(例如，不在输送之间形成不同的液滴或其他中断)中，将熔化的填充物材料12从坩埚22输送到基底材料14的目标地点18。例如，可使流距离DF和熔化的填充物材料12的流速协调，使得熔化的填充物材料12在连续流中输送至目标地点18。在连续流中输送熔化的填充物材料12可指，无中止或暂停地连续地对目标地点18应用熔化的填充物材料12。通过将全部的熔化的填充物材料 12在连续流中(与在各应用之间有暂停的多个应用间隔相反)应用至目标地点18，应用至基底材料14的新材料(即，填充物材料12)可能能够提供固化后的相对坚固的机械属性。 而且，取决于使用的具体填充物材料12(例如，Renè™142)，应用至基底材料14的新材料可能能够提供，比如果直接在目标地点18处熔化填充物材料12将使用的相对更坚固的机械属性。熔化的填充物材料12的固化可因而通过排热较冷的基底材料14中而发生。在一些实施例中，系统10构造为输送填充物材料12的连续的熔化流，其大于大约10cm、大于大约 19cm、大约20cm、大约10cm和大约20cm之间等。 [0079] 一旦期望量的填充物材料12已应用至基底材料14的目标地点18，那么填充物材料12对目标地点18的输送可通过下列而停止：对填充物材料12再次施加电磁悬浮；通过关闭闸门、插塞、阀、或其他流控制装置；通过消耗完坩埚22内的熔化的填充物材料12；并且/或者通过使出口系统44移动远离基底材料14的目标地点18。当期望将填充物材料12应用至基底材料14的另一目标地点(未显示)，或至另一基底材料(未显示，例如，期望使用填充物材料12和/或否则使填充物材料12结合至其而修复的另一构件)时，电磁悬浮和/或闸门、插塞、阀、或其他流控制装置可在出口系统44移动至其他目标地点或其他基底材料时阻止填充物材料12离开(例如，滴下、流动等)出口系统44。一旦将出口系统定位在该其他目标地点或其他基底材料的目标地点处后，那么流控制机构74可被促动，来如上所述地通过出口系统44从坩埚22释放熔化的填充物材料12。 [0080] 图6是示出用于将填充物材料(例如，在图1和5中显示的填充物材料12)结合至基底材料(例如，在图5中显示的基底材料14)的方法300的示范实施例的流程图。方法300可例如使用系统10(图1和5)而执行。在302处，方法300包括熔化坩埚(例如，在图1和图5中显示的坩埚22)的熔化室(例如，在图1和图5中显示的熔化室26)内的填充物材料，使得填充物材料完全熔化。在一些实施例中，在302处熔化填充物材料包括使用感应加热来熔化填充物材料。而且，在一些实施例中，使填充物材料过热200℃或更高。在302处熔化填充物材料可包括在离基底材料的目标地点的远距离处熔化填充物材料，使得在302处熔化填充物材料将基底材料的目标地点维持为低于目标地点的固相线温度和/或再结晶温度。而且，在302处熔化填充物材料可包括对熔化室应用真空或不活泼气体。 [0081] 在304处，方法300包括通过电磁地使熔化室内的填充物材料悬浮来将填充物材料保持在坩埚的熔化室内。在304处保持填充物材料使用电磁悬浮来阻止填充物材料离开坩埚的出口系统(例如，在图1和5中显示的出口系统44)。在一些实施例中，电磁地使填充物材料悬浮包括：由线圈(例如，在图1和5中显示的感应线圈20a)生成第一磁场，该线圈绕熔化室延伸，来感应与第一磁场相反的填充物材料内的第二磁场，其中，相反的第一和第二磁场将填充物材料保持在坩埚的熔化室内。而且，在一些实施例中，在304处保持填充物材料包括在磁场中使填充物材料悬浮，而在302处熔化填充物材料包括在磁场内加热填充物材料。 [0082] 在306处，方法300包括从坩埚的熔化室释放熔化的填充物材料，来将熔化的填充物材料输送至基底材料的目标地点。在一些实施例中，在306处涉及熔化的填充物材料包括，如上所述地在连续的熔化流中将填充物材料输送至基底材料的目标地点。在306处释放填充物成分允许熔化的填充物材料离开坩埚的出口系统。在一些实施例中，在306处释放熔化的填充物材料包括在306a处从填充物材料至少部分地释放电磁悬浮。而且，在一些实施例中，在306处释放熔化的填充物材料包括在306b处通过将气体注入熔化室中而从熔化室排出熔化的填充物材料。 [0083] 方法300可包括：在308处，使用熔化的填充物材料修复目标地点处的基底材料；和/或在310处，使用熔化的填充物材料将基底材料结合至在目标地点处的另一构件。 [0084] 再次参照图1和图5，在一些实施例中，系统10为：(1)对在至少大约15分钟内从室温至至少大约1550℃的快速加热抗热冲击；(2)能够将填充物材料12保持在至少大约1550℃下至少大约30分钟；(3)当暴露于至少大约1550℃下的填充物材料12至少大约30分钟时是化学上不活泼的；(4)能够无暂停地输送为至少大约10cm(例如，直到大约20cm)的填充物材料12的连续熔化流；(5)能够在少于大约50℃的温度损失下输送熔化的填充物材料12的流；并且/或者(6)能够连续地和/或一致地输送熔化的填充物材料12的流。 [0085] 应当注意到的是，各种实施例可在硬件、软件或它们的组合中执行。各种实施例和/或构件，例如，在本文中的模块、或构件以及控制器也可作为一个或更多个计算机或处理器的部分而执行。计算机或处理器可包括计算装置、输入装置、显示单元、和例如用于进入互联网的接口。计算机或处理器可包括微处理器。微处理器可连接至通信总线。计算机或处理器还可包括存储器。该存储可包括随机存取存储器(RAM)或只读存贮器(ROM)。计算机或处理器还可包括存储装置，其可为硬盘驱动器或可移动存储驱动器(例如，固态硬盘、光盘驱动器等)。存储装置还可为其他相似的器件，其用于向计算机或处理器装入计算机程序或其他指令。 [0086] 如在本文中所使用的，术语“计算机”、“控制器”、以及“模块”可各包括任何基于处理器或基于微处理器的系统，其包括使用微控制器、精简指令集计算机(RISC)、专用集成电路(ASIC)、逻辑电路、GPU、FPGA、和能够实行在本文中描述的功能的任何其他电路或处理器。上述实例仅为示范，并且因而绝不不限于术语“模块”或“计算机”的定义和/或含义。 [0087] 计算机、模块、或处理器实行在一个或更多个存储元件中存储的一组指令，以便处理输入的数据。存储元件还可存储期望或需要的数据或其他信息。存储元件可处于在处理机内的信息源或物理存储器单元的形式。 [0088] 该组指令可包括各种命令，其指示作为处理机的计算机、模块、或处理器执行具体操作，例如，在本文中描述和/或示出的各种实施例的方法和处理。该组指令可为软件程序的形式。软件可为各种形式，例如，系统软件或应用软件以及作为有形和非瞬时性的计算机可读介质具体化的。此外，软件可为分离的程序或模块、在较大的程序内的程序模块或程序模块的部分的集合的形式。软件还可包括在面向对象编程的形式中的模块化编程。通过处理机的输入数据的处理可响应操作者命令、或响应之前的处理的结果、或响应通过另一处理机进行的请求。 [0089] 如在本文中所使用的，术语“软件”或“固件”是互相可改变的，并且包括存储在用于通过计算机实行的存储器中的任何计算机程序，该存储包括RAM存储器、ROM存储器、EPROM存储器、EEPROM存储器、或非易失性RAM(NVRAM)存储器。上述存储器类型仅为示范，并且因而不限制为可用于计算机程序的存储的存储器的类型。各种实施例的独立的构件可通过云类型计算机环境虚拟化和托管，例如来允许计算机功率的动态分配，而不需要使用者关注计算机系统的位置、构造、和/或特定硬件。 [0090] 应当理解的是，上面的描述意图为说明性的且不是限制性的。例如，上述实施例(和/或其方面)可彼此结合地使用。此外，可进行许多修改以使具体的条件或材料适应各种实施例的教导而不脱离它们的范畴。虽然在本文中描述的各种构件的尺寸、材料的类型和/或物质、朝向，以及各种构件的数量和位置意图限制某些实施例的参数，但是绝不限制并且仅为示范实施例。权力要求的精神和范围内的许多其他实施例和修改在回顾上面的描述后，对本领域技术人员将是显而易见的。在本文中描述和/或示出的各种实施例的范围可因此参照所附权利要求，连同这种权利要求授权的等同的全部范围而确定。在所附权利要求中，术语“包含…的”和“在其中”用作各自的术语“包括的”和“其中”的口语等同。此外，在下列权利要求中，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用作标注，并且不意图对它们的目的强加数字要求。此外，下列权利要求的限制不书写成方式加功能格式，并且不意图根据 35U.S.C.§112、第六段，除非或直至这种权利要求限制清楚地使用“器件”，其跟随有缺乏进一步结构的功能的陈述。 [0091] 本书面说明使用示例以公开包括最佳实施方式的各种实施例，并且还使任何本领域技术人员能够实践在本文中描述和/或示出的各种实施例，包括制造并且使用任何装置或系统并且实行任何合并的方法。本公开的可申请专利的范围由权利要求限定，并且可包括由本领域技术人员想到的其他示例。如果这些其他示例具有不与权利要求的字面语言不同的结构元件，或者如果这些其他示例包括与权利要求的字面语言无显著差别的等同结构元件，则这些其他示例意图在权利要求的范围内。 |
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