用于沉积期望超合金成分的方法专利检索-燃气涡轮发动机涡轮机专利检索查询-专利查询网

用于沉积期望超 合金成分的方法

阅读：742发布：2020-05-11

专利汇可以提供用于沉积期望超合金成分的方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且提供了用于沉积期望超合金成分的过程。诸如由锻造镍基合金或者锻造钴基合金构成的细长芯构件（20）可以结合拉丝工艺被拉拔。细长芯构件（20）包括至少一个强化组分，其具有减小的浓度以提供适合于拉拔细长芯构件（20）的期望延展性水平。涂层（22）被施加到细长芯构件（20）。涂层（22）被配置成引入足够浓度的强化组分以在将涂层和细长芯构件熔化在一起时形成期望超合金成分。该熔化可以发生在有助于沉积期望超合金成分的焊接过程期间。焊接过程可以在修理、重建和制造诸如用于燃气涡轮发动机的超合金部件的背景下执行。，下面是用于沉积期望超合金成分的方法专利的具体信息内容。

权利要求

1. 一种用于沉积期望超合金成分的方法，所述方法包括：
拉拔包括锻造镍基合金或者锻造钴基合金的细长芯构件（20），所述细长芯构件包括至少一个强化组分，所述强化组分具有减小的浓度以提供适合于所述细长芯构件的拉拔的期望延展性水平；以及
向所述细长芯构件施加涂层（22），所述涂层引入足够浓度的所述至少一个强化组分以在将所述涂层和所述细长芯构件熔化在一起时形成所述期望超合金成分。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述至少一个强化组分是γ'组分。
3.根据权利要求2所述的方法，其中，所述至少一个γ'强化组分是钛，并且所述减小的浓度相对于所述细长芯构件的总重量在从百分之零的重量百分比到百分之二的重量百分比的范围内。
4.根据权利要求2所述的方法，其中，所述至少一个γ'强化组分是铝，并且所述细长芯构件中的所述减小的浓度相对于所述细长芯构件的总重量在从百分之零的重量百分比到百分之二的重量百分比的范围内。
5.根据权利要求2所述的方法，其中，对于钴基合金，所述至少一个γ'强化组分是钨，并且所述减小的浓度相对于所述细长芯构件的总重量在从百分之零的重量百分比到百分之二的重量百分比的范围内。
6.根据权利要求2所述的方法，其中，对于钴基合金，所述至少一个γ'强化组分是钽，并且所述减小的浓度相对于所述细长芯构件的总重量在从百分之零的重量百分比到百分之二的重量百分比的范围内。
7.根据权利要求1所述的方法，其中，所述至少一个强化组分是γ''组分。
8.根据权利要求7所述的方法，其中，所述至少一个γ''强化组分是铌，并且所述细长芯构件中的所述减小的浓度相对于所述细长芯构件的总重量在从百分之零的重量百分比到百分之二的重量百分比的范围内。
9.根据权利要求1所述的方法，其中，所述细长芯构件包括丝。
10.根据权利要求1所述的方法，其中，所述细长芯构件包括条。
11.根据权利要求1所述的方法，其中，所述细长芯构件的所述期望延展性水平在从百分之十延伸率到45%延伸率的范围内。
12.根据权利要求1所述的方法，其中，所述涂层和细长芯构件在焊接过程期间被熔化。
13.根据权利要求1所述的方法，还包括增加由所述至少一个强化组分的所述涂层引入的浓度以补偿所述至少一个强化组分的挥发。
14.根据权利要求1所述的方法，其中，在拉拔步骤之前或与其同时地，在所述细长芯构件的棒形式上执行涂覆步骤，并且其中，所述拉拔步骤包括将所述细长芯构件的被涂覆的棒形式拉拔成丝形式，或者在被涂覆的同时将所述细长芯构件的所述棒形式拉拔成丝形式。
15.一种用于沉积期望超合金成分的方法，所述方法包括：
在有助于沉积所述期望超合金成分的焊接过程期间熔化焊接材料，其中：
所述焊接材料由包括锻造镍基合金或者锻造钴基合金的细长芯构件（20）形成，所述细长芯构件包括至少一个强化组分，所述至少一个强化组分具有减小的浓度且因此为所述细长芯构件提供增加的延展性水平；以及
在所述细长芯上的涂层（22），所述涂层被配置成引入足够浓度的所述至少一个强化组分以在熔化形成所述焊接材料的所述涂层和所述细长芯构件时形成所述期望超合金成分。
16.根据权利要求15所述的方法，其中，所述焊接材料包括自耗电极。
17.根据权利要求15所述的方法，其中，所述焊接材料包括焊接填充材料。
18.根据权利要求15所述的方法，其中，通过所述至少一个强化组分的减小的浓度提供给所述细长芯构件的增加的延展性水平对于在将所述涂层施加在所述细长芯上之前执行与所述细长芯构件有关的拉拔过程是有效的。
19.根据权利要求15所述的方法，其中，所述至少一个强化组分是选自由钛、铝、钨和钽构成的组的γ'组分，并且其中，所述至少一个强化组分的所述减小的浓度相对于所述细长芯构件的总重量在从百分之零的重量百分比到百分之二的重量百分比的范围内。
20.根据权利要求15所述的方法，其中，所述至少一个强化组分是包括铌的γ''组分，并且所述至少一个强化组分的所述减小的浓度相对于所述细长芯构件的总重量在从百分之零的重量百分比到百分之二的重量百分比的范围内。

说明书全文

用于沉积期望超合金成分的方法

技术领域

[0001] 公开的实施例大体上涉及牵涉超合金成分的方法，该超合金成分可以被预先形成为丝或适合用于焊接的其它形式，并且公开的实施例更具体地涉及有助于实现适合于执行与超合金焊丝的制造相关的拉丝工艺的延展性水平的方法。

背景技术

[0002] 超合金焊丝可以结合各种焊接过程来用于维修、重建和制造旨在在高温操作的部件，诸如在燃气涡轮发动机中使用的部件。目前，执行与超合金焊丝有关的拉丝工艺基本上是繁重且昂贵的，这是因为超合金固有地坚固且因此难以拉拔成丝形式。也就是说，所涉及的高的超合金强度和低的超合金延展性使得超合金焊丝难以变形且具有低的可加工性，并且例如难以形成为小直径丝。因此，需要一种用于制造超合金焊丝的新的且改进的方法。例如参见用于制造超合金的方法的US 专利8,551,265和9,393,644。发明内容

[0003] 在本文中描述的一个实施例是一种用于沉积期望超合金成分的方法，其可以结合涉及超合金焊丝的焊接过程来使用。所述方法包括拉拔细长芯构件，其包括锻造镍基合金或者锻造钴基合金。细长芯构件包括具有减小的浓度的强化组分以提供适合于拉拔细长芯构件的期望延展性水平。

[0004] 根据另一公开的实施例，一种用于沉积期望超合金成分的方法包括在有助于沉积期望超合金成分的焊接过程期间熔化焊接材料。焊接材料由包括锻造镍基合金或者锻造钴基合金的细长芯构件形成。细长芯构件包括至少一个强化组分，其具有减小的浓度且因此为细长芯构件提供增加的延展性水平。在细长芯上的涂层被配置成引入足够浓度的强化组分以在熔化形成焊接材料的涂层和细长芯构件时形成期望超合金成分。附图说明

[0005] 图1是公开的用于沉积期望超合金成分的方法的流程图，诸如其可以结合涉及超合金焊丝的焊接过程来使用。

[0006] 图2至图4共同地示出了与公开的用于沉积期望超合金成分的方法有关的流程顺序。

具体实施方式

[0007] 本发明的发明人已经认识到，当需要与超合金焊丝的制造相关地执行拉丝工艺（诸如为了减小超合金丝的横截面）时，出现了涉及超合金的实际限制。如上所述，由于所涉及的高的超合金强度和低的超合金延展性，执行与超合金丝有关的拉丝工艺能够基本是繁重且昂贵的。如本领域技术人员将理解的且不希望被现有理论约束，这样的强化性质主要由超合金的微观结构中的γ'（gamma prime）沉淀提供。

[0008] 鉴于这种认识，本发明人提出了一种与超合金丝制造有关的创新法，其可以涉及细长芯构件，如下文将更详细描述的，该细长芯构件被配置成具有减小的浓度的强化组分以提供适合于执行与细长芯构件有关的拉拔过程的增加的延展性水平。如技术人员将理解的，延展性是金属和合金被拉拔、拉伸或其它方式形成而不断裂的能力。

[0009] 如本文中所使用的，表述“细长芯构件”可以包含适合用于焊接的各种形式，诸如丝、条、棒等等。因此，虽然贯穿本公开，可以使用诸如“拉丝工艺”或“超合金丝”的表述，不过将理解的是，这样的表述不应当在限制性的意义上被理解，因为公开的方法不限于丝形式，因为如上所述，诸如条、棒等等的其它形式能够等同地从公开的方法获益。

[0010] 在完成拉拔过程之前、在完成拉拔过程期间或在完成拉拔过程时，细长芯构件（其可以在概念上被类比为用于制造超合金焊丝的前体）可以被涂覆有涂层，该涂层被配置成引入足够浓度的强化组分以便当涂层和细长芯构件被熔化在一起以诸如在固化之前形成焊缝中的熔池时形成期望超合金成分。也就是说，涂层被配置成引入足够浓度的强化组分以恢复通常与期望超合金成分相关联的高的超合金强度和低的超合金延展性。

[0011] 公开的实施例可以用于但不限于有成本效益地制造焊接材料，其可以在用于沉积期望超合金成分的焊接过程中使用。焊接材料的非限制性示例可以是超合金焊接填充材料，或者自耗电极。一个非限制性应用可以是用于焊接超合金部件，诸如在燃气涡轮发动机中的超合金动叶片和静叶片。这种焊接可以在修理、重建和制造这样的部件的背景下执行。

[0012] 在以下详细描述中，阐述了各种具体细节以提供对这样的实施例的透彻理解。然而，本领域技术人员将理解本发明的实施例可以在没有这些具体细节的情况下实践，本发明不限于所描绘的实施例，并且本发明可以在各种替代实施例中实践。在其它情形中，将被本领域技术人员良好理解的方法、程序和部件未被详细描述以避免不必要的和繁重的解释。

[0013] 此外，可以将各种操作描述为以有助于理解本发明的实施例的方式来执行的多个离散的步骤。然而，除非另有指示，否则描述的顺序不应当解释为暗示这些操作需要以其被呈现的顺序来执行，也不应当解释为其甚至是依赖于顺序的。而且，短语“在一个实施例中”的重复使用不一定指的是同一个实施例，尽管其可以是同一个实施例。应当注意，所公开的实施例不需要解释为互斥的实施例，因为这样的公开实施例的方面可以取决于给定应用的需要而被本领域技术人员适当地组合。

[0014] 除非另有指示，否则如本申请中所使用的术语“包括”、“包含”、“具有”等旨在是同义的。最后，如在本文中所使用的，短语“被配置成”或“被布置成”包含如下概念：在短语“被配置成”或“被布置成”之前的特征有意地并专门地设计为或制成为以特定方式起作用或发挥功能，且不应当被解释为意味着该特征仅具有以特定方式起作用或发挥功能的能力或适用性，除非如此指示。

[0015] 图1是公开的用于沉积期望超合金成分的方法的流程图，其诸如可以结合涉及超合金焊丝的焊接过程来使用。图2至图4共同地图示了与公开的用于沉积期望超合金成分的方法有关的流程顺序。下面的描述参考流程图和流程顺序二者，并且有助于读者跟踪这样的附图中的附图标记，应该注意的是，流程图中的附图标记以数字10开始，而流程顺序中的附图标记以数字20开始。

[0016] 在非限制性示例中，步骤10允许拉拔细长芯构件20，该细长芯构件20诸如可以包括但不限于锻造（wrought）镍基合金或者锻造钴基合金。细长芯构件20可以包括至少一个强化组分，其具有减小的浓度以提供适合于拉拔细长芯构件的期望延展性水平。

[0017] 在一个非限制性示例中，在细长芯构件中的强化组分的减小的浓度可以相对于细长芯构件的总重量在从近似百分之零的重量百分比到近似百分之二的重量百分比的范围内。在一个非限制性实施例中，细长芯构件的期望延展性水平可以在从近似百分之十延伸率到近似45%延伸率的范围内。

[0018] 在一个非限制性示例中，强化组分可以是γ'组分。如本领域的技术人员将理解的，γ'是用于强化合金的首要强化相。在镍基超合金的情况下，Ni3（Al,Ti）通常构成γ'强化相。因此，在这种情况下，铝或者钛可以是γ'组分的非限制示例，其可以具有减小的浓度以提供适合于细长芯构件的拉拔的期望延展性水平。

[0019] 在钴基超合金的情况下，Co3（Al,W）可以构成γ'强化相，取决于给定应用的需要，其可以由钽来稳定。因此，在这种情况下，铝、钨或者钽可以是γ'组分的非限制性示例，其可以以减小的浓度使用以提供适合于细长芯构件的拉拔的期望延展性水平。

[0020] 在另一非限制示例中，强化组分可以是γ''（gamma double prime）组分。在镍基超合金的情况下，Ni3Nb可以构成γ''强化相。因此，在这种情况下，铌可以是γ''组分的非限制性示例，其可以以减小的浓度使用以提供适合于细长芯构件的拉拔的期望延展性水平。

[0021] 步骤12允许向细长芯构件20施加涂层22，它们组合地形成焊接材料24，该焊接材料24可以用作但不限于自耗电极或者焊接填充材料。涂层被配置成引入足够浓度的强化组分以在将涂层22和细长芯构件20熔化在一起以形成期望超合金成分（图1中的步骤14）时形成期望超合金成分。也就是说，在焊接过程期间，焊接材料24可以在固化之前形成局部焊接池26。

[0022] 在一个非限制性实施例中，涂层22可以被配置成使得针对在沉积超合金成分时可以发生的强化组分的挥发而调整（例如增加）由涂层22引入的强化组分的浓度。应该理解，延展性材料有时被施加到棒以用于在拉拔过程期间强化润滑。铝是延展性材料的一个示例，其也是γ'组分。在这样的情况下，（例如延展性铝的）涂覆步骤可以在将被涂覆的棒拉拔成丝形式之前或同时被施加到减少的γ'组分的芯构件的棒。

[0023] 可以从公开的实施例获益的超合金成分的非限制性示例可以包括在如下商标和品牌名下出售的合金：Hastelloy、Inconel合金（例如IN 738、IN 792、IN 939）、Rene合金（例如Rene N5、Rene 80、Rene 142）、Haynes合金、Mar M、CM 247、CM 247 LC、C263、718、X-750、ECY 768、282、X40、X45、PWA 1483和CMSX（例如CMSX-4）单晶合金。

[0024] 假定细长芯构件20（例如，丝）具有1.59 mm（1/16英寸）的直径。进一步假定施加纯铝的涂层22以在期望超合金成分的沉积中获得百分之三的重量百分比的铝。然后，能够使用简单计算（例如，体积关系）显示的是，在该非限制性示例中涂层厚度将是大约0.078 mm。类似地，如果希望在期望超合金成分的沉积中期望百分之五的重量百分比的铝，则在这种情况下涂层厚度将是大约0.134 mm。

[0025] 因此，对于典型应用，诸如在前述非限制示例的背景下所描述的，涂层可以被配置成在从在期望超合金成分的沉淀中的近似百分之三的重量百分比的强化组分到在期望超合金成分的沉积中的近似百分之五的重量百分比的强化组分的范围内引入强化组分的浓度。这将构成足够浓度的强化组分以在将涂层和细长芯构件熔化在一起时形成期望超合金成分。大体上而言，涂层被配置成引入一定质量（例如，涂层体积乘以组分密度）的强化组分，以在任何挥发性焊接传递损失之后在沉积的焊接金属中提供期望重量百分比的强化组分。

[0026] 本领域技术人员将理解，比铝更致密的如钛的元素涉及较薄的涂层厚度以实现用于沉积期望超合金成分的前述重量百分比。因此，在这种非限制性示例中，对于典型的焊丝直径，从近似0.02 mm至近似0.2 mm的涂层厚度的范围将允许引入足够浓度的强化组分（例如Al或Ti），以形成期望超合金成分。将理解，前述示例应该在非限制性意义上被理解，因为应该理解的是，涂层可以基于给定应用的需要被容易地定制。

[0027] 在操作中，公开的方法有助于超合金焊丝的有成本效益的生产。这通过将改进的可拉拔性赋予具有减小的材料强度和改进的延展性的细长芯构件来实现。这转而有助于超合金部件的有成本效益的丝焊接，该超合金部件诸如为在燃气涡轮发动机中的超合金动叶片和静叶片。这种焊接可以在修理、重建和制造这样的部件的背景下执行。

[0028] 虽然已经以示例性形式公开了本公开的实施例，但是对于本领域技术人员将明显的是，能够在不脱离如在所附权利要求中阐述的本发明及其等同物的范围的情况下在所述实施例中做出许多修改、添加和删除。

标题	发布/更新时间	阅读量
用于燃气涡轮发动机中的燃料喷射器组件的涡旋件	2020-05-08	395
用于涡轮发动机的保养管	2020-05-08	843
一种陶瓷基复合材料涡轮转子叶片	2020-05-08	478
主动HPC间隙控制	2020-05-08	916
用于限制发动机功率的方法及系统	2020-05-11	693
用于先进膜冷却的具有小复杂特征的CMC制品	2020-05-08	222
用于检测和适应扭矩信号的损失的方法和系统	2020-05-11	740
用于涡轮发动机的保养管	2020-05-08	214
用于沉积期望超合金成分的方法	2020-05-11	742
用于涡轮叶片的阻尼器销	2020-05-08	355

用于沉积期望超合金成分的方法

用于沉积期望超合金成分的方法

技术领域

背景技术

具体实施方式

该功能需要专业版企业版VIP权限，您可以：