CN106216671A - 添加制造方法及使用可硬钎焊的添加结构的混合制品 - Google Patents

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Abstract

添加制造方法包括将多层添加材料叠接地熔合在一起来构成可硬钎焊的添加结构。添加材料包括混合物，其包括基础合金和第二合金，且第二合金包括足量的熔点抑制剂以与基础合金相比具有更低的熔化温度。

Description

添加制造方法及使用可硬钎焊的添加结构的混合制品
技术领域
本文公开的主题涉及添加制造，并且更具体地涉及添加制造方法和使用可硬钎焊的添加结构的混合制品。
背景技术
相比于减除制造方法，添加制造过程大体上涉及一种或更多种材料的累积，以制作净或近净成形物体。尽管"添加制造"为工业标准用语(ASTM F2792)，但添加制造包含多种名称下已知的各种制造和原型设计技术，包括自由形态制造、3D打印、快速原型设计/加工等。添加制造技术能够由多种材料制造复杂的构件。大体上，独立的物体可由计算机辅助设计(CAD)模型制造。一个示例性添加制造过程使用能量束，例如，电子束或电磁辐射(诸如，激光束)，以烧结或熔化粉末材料，产生固体三维物体，其中粉末材料的颗粒连结在一起。可使用不同材料系统，例如，工程塑料、热塑性弹性体、金属和陶瓷。激光烧结或熔化为用于功能原型和工具的快速制造的一种示例性添加制造工艺。应用可包括用于熔模铸造的模型、用于注射模制和硬模铸造的金属模具，用于砂模铸造的模具和模芯，以及自身相对复杂的构件。在设计循环期间，便于原理的传达和测试的原型物体的制造为添加制造过程的其它潜在使用。类似地，包括更复杂的设计的构件(诸如，不易于进行包括铸造或锻造的其它制造技术的具有内部通路的那些)可使用添加制造方法来制造。
激光烧结可表示通过使用激光束来烧结或熔化细粉末来产生三维(3D)物体。具体而言，烧结可伴有在低于粉末材料的熔点的温度下熔合(凝结)粉末颗粒，而熔化可伴有完全熔化粉末颗粒以形成固体均一块。与激光烧结或激光熔化相关联的物理过程包括至粉末材料的热传递，以及烧结或熔化粉末材料。尽管激光烧结和熔化过程可应用于较宽范围的粉末材料，但生产路线的科学和技术方面(例如，烧结或熔化速率，以及层制造过程期间处理参数对微观结构演变的效果)可导致多种生产问题。例如，该制造方法可通过多种热、质量和动量传递模式和化学反应来实现。
激光烧结/熔化技术具体可伴有将激光束投射到基底(例如，构造板)上的受控量的粉末材料(例如，粉末金属材料)上，以便在其上形成熔合颗粒或熔融材料的层。通过使激光束沿预定路径(通常称为扫描模式)关于基底移动，层可在以二维限定在基底(例如，"x"和"y"方向)上，层的高度或厚度(例如，"z"方向)部分地由激光束和粉末材料参数确定。扫描模式可包括平行扫描线，也称为扫描向量或阴影线，且两条相邻的扫描线之间的距离可称为阴影间距，其可小于激光束的直径，以便实现充分的重叠来确保完成粉末材料的烧结或熔化。重复沿所有或部分扫描模式的移动还可便于沉积且然后烧结或熔化材料层，由此制造三维物体。
例如，激光烧结和熔化技术可包括使用连续波(CW)激光器，诸如在1064nm下或大约1064nm操作的Nd:YAG激光器。此实施例可便于特别适用于修复应用的相对高的材料沉积速率，或其中随后的加工操作是可接受的，以便实现完成的物体。其它激光器烧结和熔化技术可作为备选或另外使用，例如，脉冲激光器、不同类型的激光器、不同功率/波长参数、不同粉末材料或各种扫描模式，以有助于一个或更多个三维物体的产生。然而，这些附加制造方法可能并非总是适用于可能在焊接期间易于破裂的高温合金。
因此，备选的添加制造方法和使用可硬钎焊的添加结构的混合制品将是本领域中受欢迎的。
发明内容
在一个实施例中，公开了一种添加制造方法。添加制造方法包括将多层添加材料叠接地熔合在一起来构成可硬钎焊的添加结构。添加材料包括混合物，其包括基础合金和第二合金，且第二合金包括足量的熔点抑制剂以与基础合金相比具有更低的熔化温度。
在另一个实施例中，公开了一种可硬钎焊的添加结构。可硬钎焊的添加结构包括熔合在一起的多层添加材料，其中，添加材料包括混合物，其包括基础合金和第二合金，且其中第二合金包括足量的熔点抑制剂以与基础合金相比具有更低的熔化温度。
在又一个实施例中，公开了一种混合制品。混合制品包括：包括表面的基础结构，以及连结到基础结构的表面上的可硬钎焊的添加结构。可硬钎焊的添加结构包括熔合在一起的多层添加材料，其中，添加材料包括混合物，其包括基础合金和第二合金，且其中第二合金包括足量的熔点抑制剂以与基础合金相比具有更低的熔化温度。
本发明的第一技术方案提供了一种添加制造方法，包括：将多层添加材料叠接地熔合在一起以构成可硬钎焊的添加结构；其中，所述添加材料包括混合物，其包括基础合金和第二合金；以及，其中所述第二合金包括足量的熔点抑制剂以与所述基础合金相比具有更低的熔化温度。
本发明的第二技术方案是在第一技术方案中，还包括将所述可硬钎焊的添加结构连结至基础结构的表面以形成混合制品。
本发明的第三技术方案是在第二技术方案中，连结包括施加足以至少部分地熔化所述第二合金而不熔化所述基础合金的热。
本发明的第四技术方案是在第二技术方案中，所述基础结构的所述表面包括一个或更多个表面特征，并且其中所述可硬钎焊的添加结构在连结至所述基础结构时至少部分包围所述一个或更多个表面特征。
本发明的第五技术方案是在第一技术方案中，所述可硬钎焊的添加结构包括异型的轮廓，其基本匹配所述基础结构的表面轮廓。
本发明的第六技术方案是在第一技术方案中，所述基础合金包括镍基、钴基或铁基超级合金。
本发明的第七技术方案是在第一技术方案中，所述第二合金包括熔点抑制剂，其包括硼、硅、锗和/或锰。
本发明的第八技术方案是在第一技术方案中，所述添加材料包括按重量从大约百分之25到大约百分之75的基础合金，以及从大约百分之75到大约百分之25的第二合金。
本发明的第九技术方案提供了一种可硬钎焊的添加结构，包括：熔合在一起的多层添加材料；其中，所述添加材料包括混合物，其包括基础合金和第二合金；以及，其中所述第二合金包括足量的熔点抑制剂以与所述基础合金相比具有更低的熔化温度。
本发明的第十技术方案是在第九技术方案中，所述基础合金包括镍基、钴基或铁基超级合金。
本发明的第十一技术方案是在第九技术方案中，所述第二合金包括熔点抑制剂，其包括硼、硅、锗和/或锰。
本发明的第十二技术方案是在第九技术方案中，所述添加材料包括按重量从大约百分之25到大约百分之75的基础合金，以及从大约百分之75到大约百分之25的第二合金。
本发明的第十三技术方案是在第九技术方案中，所述可硬钎焊的添加结构包括异型的轮廓。
本发明的第十四技术方案是在第九技术方案中，所述可硬钎焊的添加结构包括一个或更多个表面特征。
本发明的第十五技术方案提供了一种混合制品，包括：包括表面的基础结构；以及，连结至所述基础结构的所述表面的可硬钎焊的添加结构，所述可硬钎焊的添加结构包括熔合在一起的多层添加材料，其中，所述添加材料包括混合物，其包括基础合金和第二合金，并且其中所述第二合金包括足量的熔点抑制剂以与所述基础合金相比具有更低的熔化温度。
本发明的第十六技术方案是在第十五技术方案中，所述添加材料的所述基础合金包括镍基、钴基或铁基超级合金。
本发明的第十七技术方案是在第十五技术方案中，所述基础结构的所述表面包括一个或更多个表面特征。
本发明的第十八技术方案是在第十七技术方案中，所述可硬钎焊的添加结构在连结至所述基础结构时至少部分地包围所述一个或更多个表面特征。
本发明的第十九技术方案是在第十五技术方案中，所述可硬钎焊的添加结构包括异型的轮廓，其基本匹配所述基础结构的表面轮廓。
本发明的第二十技术方案是在第十五技术方案中，所述混合制品包括涡轮构件。
由本文所讨论的实施例提供的这些和附加特征将鉴于连同附图的以下详细描述来更完整地理解。
附图说明
附图中提出的实施例在性质上为示范性和示例性的，且不旨在限制由权利要求限定的发明。示范性实施例的以下详细描述可在连同以下附图阅读时理解，其中相似的结构以相似的参考标号指出，且在附图中：
图1为根据本文所示或所述的一个或更多个实施例的包括涡轮护罩密封结构的涡轮机的简图；
图2示出了根据本文所示或所述的一个或更多个实施例的添加制造方法；
图3为根据本文所示或所示的一个或更多个实施例的可能针对可硬钎焊的添加结构修正的基础结构的透视图；以及，
图4为根据本文所示或所述的一个或更多个实施例的包括连结到基础结构上的可硬钎焊的添加结构的混合制品的截面视图。
具体实施方式
下文将描述本发明的一个或更多个特定实施例。为了提供这些实施例的简要描述，可在说明书中不描述实际实施方式的所有特征。应当认识到的是，在任何此类实际实施方式的开发中，如任何工程或设计项目中那样，必须进行许多实施方式特有的决定来实现开发者的特定目标，诸如符合系统相关和业务相关的约束，这可从一个实施方式到另一个不同。此外，应当认识到的是，此开发工作可能是复杂且耗时的，但对于受益于本公开内容的普通技术人员仍是设计、制造和生产的例行任务。
当介绍本发明的各种实施例的元件时，词语"一个"、"一种"、"该"和"所述"旨在意指存在一个或更多个元件。用语"包括"、"包含"和"具有"旨在为包含性的，且意思是可存在除所列元件之外的附加元件。
现在参看图1，按照示例性实施例构造的涡轮机大体上在2处指出。涡轮机2包括壳体3，压缩机4布置在壳体3内。压缩机4经由公共压缩机/涡轮轴或转子联结到涡轮10上。压缩机4还经由多个沿周向间隔开的燃烧器联结到涡轮10上，其中一个燃烧器在17处指出。在所示的示例性实施例中，涡轮10包括第一、第二和第三级，其包括具有相关联的多个叶片部件或轮叶的旋转部件或轮。连同对应的定子导叶或喷嘴50的轮和轮叶还可限定涡轮10的各种级。就此布置而言，轮叶紧邻壳体3的内表面旋转。
现在还参看图2-4，示出了添加制造方法100。添加制造方法100可结合基础结构30(诸如，喷嘴50)使用，以制造混合制品1，混合制品1可并入涡轮机2的各种构件中的一个或更多个中。具体而言，添加制造方法100和混合制品1可使用可硬钎焊的结构20，以有助于结合在其它情况下可能难以焊接、硬钎焊或使用的高温合金。
具体参看图2-4，添加制造方法100大体上可包括在步骤110中将多层添加材料叠接地熔合在一起，以构成可硬钎焊的添加结构20。如本文中所使用的，"将多层添加材料叠接地熔合在一起"和"添加制造"是指导致三维物体的任何过程，且包括一次一层地按顺序形成物体的形状的步骤。例如，如图2中所示，在步骤110中将多层添加材料叠接地熔合在一起可包括在步骤112中将添加材料的独立层熔合在一起的独立步骤，以及确定另一层是否在步骤114中所需。如果可硬钎焊的添加结构20需要另一层，则构成过程重复步骤112。如果可硬钎焊的添加结构20不需要另一层，则添加制造方法100可结束或前移至下一步骤。
添加制造构成包括但不限于粉末床添加制造和粉末床添加制造工艺，诸如通过使用激光或电子束来用于将粉末材料叠接地熔合在一起。例如，添加制造工艺可包括三维打印、激光近净成形制造、直接金属激光烧结(DMLS)、直接金属激光熔化(DMLM)、选择性激光烧结(SLS)、等离子传递弧、无模成形制造等。一个示例性类型的添加制造过程使用激光束来熔合(例如，烧结或熔化)粉末材料(例如，使用粉末床工艺)。另一个示例性类型的添加制造可包括使用粘结剂来将多层添加材料叠接地粘结在一起，以产生生坯状态的添加制造的构件，其中粘结剂可随后烧掉。添加制造工艺可使用粉末材料或丝(wire)作为原材料。此外，添加制造工艺大体上可涉及制造物体(制品、构件、零件、产品等)的快速方式，其中多个薄单元层按顺序形成来产生物体。例如，粉末材料层可提供(例如，铺设)且利用能量束(例如，激光束)照射，使得各层内的粉末材料的颗粒按顺序熔合(例如，烧结或熔化)以凝固层。
在步骤112中熔合在一起的添加材料可包括混合物，其包括基础合金和第二合金，其中第二合金包括足量的熔点抑制剂以与基础合金相比具有更低的熔化温度。基础合金和第二合金的组合可产生可硬钎焊的添加结构20。具体而言，第二合金可通过提供低于基础合金的单独拥有的熔化温度而有助于将可硬钎焊的添加结构20连结到基础结构30上。此外，第二合金还可有助于在硬钎焊操作期间渗入可硬钎焊的添加结构20，以减少或消除如果仅存在基础合金而出现的空隙。
添加材料的基础合金可包括任何适合的成分，诸如，适用于涡轮机2内的高温应用(例如，喷嘴50)的一种。在一些实施例中，基础合金可与可硬钎焊的添加结构20可连结到其上的基础结构30相同或相似。例如，在一些实施例中，基础合金可包括镍基超级合金，诸如，MAR-M-247, René N4, René N5, René 108, GTD-111®, GTD-222®, GTD-444®和IN-378，或钴基超级合金，诸如，上文所述的MAR-M-509或FSX-414。在一些实施例中，基础合金的性质包括与基础结构30(例如，喷嘴50)的化学和冶金相容性，诸如高疲劳强度、低破裂趋势、抗氧化性和/或可加工性。
在一些实施例中，基础合金可包括其将连结到其上的基础结构30的熔化温度的大约25℃内的熔点。在一些实施例中，基础合金可包括按重量的以下成分范围：大约2.5到11%的钴、7到9%的铬、3.5到11%的钨、4.5到8%的铝、2.5到6%的钽、0.02到1.2%的钛、0.1到1.8%的铪、0.1到0.8%的钼、0.01到0.17%的碳、达到0.08%的锆、达到0.60的硅、达到2.0的铼，余量为镍和附带杂质。甚至在一些实施例中，基础合金可包括按重量的以下成分范围：大约9到11%的钴、8到8.8%的铬、9.5到10.5%的钨、5.3到5.7%的铝、2.8到2.3%的钽、0.9到1.2%的钛、1.2到1.6%的铪、0.5到0.8%的钼、0.13到0.17%的碳、0.03到0.08%的锆，余量的镍和附带杂质。
甚至在一些实施例中，基础合金可包括MAR-M-247。此基础合金可包括按重量的以下成分范围：大约59%的镍、大约10%的钨、大约8.25%的铬、大约5.5%的铝、大约3%的钽、大约1%的钛、大约0.7%的钼、大约0.5%的铁和大约0.015%的硼。在一些实施例中，基础合金可包括MAR-M-509。此基础合金可包括按重量的以下成分范围：大约59%的钴、大约23.5%的铬、大约10%的镍、大约7%的钨、大约3.5%的钽、大约0.6%的碳、大约0.5%的锆和大约0.2%的钛。
应当认识到的是，尽管本文针对添加材料的基础合金的成分列出了特定材料和成分，但这些列出的材料和成分仅为示例性而非限制性的，且其它合金可作为备选或附加地使用。此外，应当认识到的是，用于添加材料的基础合金的特定成分可取决于基础结构30(例如，喷嘴50)的成分。
添加材料的第二合金也可具有类似于基础结构30(例如，喷嘴50)的成分，但还包括熔点抑制剂，以促进基础合金和第二合金颗粒的烧结，且允许可硬钎焊的添加结构20在低于基础结构30的熔点的温度下粘结(例如，硬钎焊)到基础结构30上。例如，在一些实施例中，熔点抑制剂可包括硼、硅、锗和/或锰。
在一些实施例中，第二合金可包括比基础结构30的颗粒增长或初期熔化温度低大约25℃到大约50℃的熔点。此类实施例可在连结过程期间更好地保留基础结构30和/或基础合金的微观结构。在一些实施例中，第二合金可包括市售的AMS4782。例如，第二合金可包括按重量的以下成分范围：大约71%的镍、大约19%的铬和大约10%的硅。
在一些实施例中，第二合金可包括按重量的以下成分范围：大约9到10%的钴、11到16%的铬、3到4%的铝、2.25到2.75%的钽、1.5到3.0%的硼、达到5%的硅、达到1.0%的钇，余量的镍和附带杂质。例如，在一些实施例中，第二合金可包括市售的Amdry DF4B镍硬钎焊合金。
甚至在一些实施例中，第二合金可包括由WESGO Ceramics市售的MAR M-509B。此第二合金可包括按重量的以下成分范围：大约22.9到24.75%的铬、9.0到11.0%的镍、6.5到7.6%的钨、3.0到4.0%的钽、2.6到3.16%的硼、0.55到0.65%的碳、0.3到大约0.6%的锆、0.15到0.3%的钛、达到1.3%的铁、达到0.4%的硅、达到0.1%的锰、达到0.02%的硫和余量的钴。
还应当认识到的是，尽管本文针对可硬钎焊的添加材料20的第二合金的成分列出了特定材料和成分，但这些列出的材料和成分仅为示例性而非限制性的，且其它合金可作为备选或附加地使用。此外，应当认识到的是，可硬钎焊的添加结构20的第二合金的特定成分可取决于基础结构30的成分。
熔合在一起来构成可硬钎焊的添加结构的添加材料可包括任何相对量的基础合金和第二合金，第二合金足以提供足够的熔点抑制剂来确保基础合金和第二合金的颗粒与彼此和与基础结构30的表面31的润湿和粘结(例如，扩散/硬钎焊粘结)。
例如，在一些实施例中，添加材料可包括按重量的大约25%到大约75%的基础合金，以及大约75%到大约25%的第二合金。在一些实施例中，添加材料可包括按重量的大约40%到大约60%的基础合金，以及大约60%到大约40%的第二合金。在一些实施例中，添加材料可包括按重量的大约50%的基础合金和大约50%的第二合金。应当认识到的是，尽管基础合金和第二合金的特定相对范围在本文中呈现，但这些范围仅为示例性且非限制性的，且任何其它相对成分也可实现，使得足量的熔点抑制剂如上文所述那样提供。
此外，基础合金和第二合金的多个组合可用于添加材料中。在一些实施例中，基础合金可包括市售的MAR-M-247，且第二合金可包括市售的DF4B。在一些实施例中，基础合金可包括市售的MAR-M-247，且第二合金可包括市售的AMS4782。在一些实施例中，基础合金可包括市售的MAR-M-509，且第二合金可包括的MAR-M-509B。
可硬钎焊的添加结构20由此可包括在添加制造方法100的步骤110中构成的多种形状和构造。例如，在一些实施例中，可硬钎焊的添加结构20可包括异型的轮廓。在此实施例中，可硬钎焊的添加结构20可特别包括异型的轮廓，其基本匹配基础结构30的轮廓，使得可硬钎焊的添加结构20和基础结构30可以以有限间隙或无间隙连结。例如，在此实施例中，可硬钎焊的添加结构20可用于闭合构造在基础结构30的表面31中的一个或更多个表面特征32(诸如，所示的微通道)。在一些实施例中，可硬钎焊的添加结构20可包括一个或更多个其它表面特征，诸如通道、通路、管、销、板等。此实施例可提供用于诸如燃烧构件或热气体通路构件的涡轮机2的一个或更多个零件的各种复杂几何形状。尽管本文论述和示出了可硬钎焊的添加结构20的特定实施例，但应当认识到的是，这些仅旨在为非限制性实例，且还可实现附加或备选的实施例。此外，在一些实施例中，在步骤110中构成可硬钎焊的添加结构20可包括对可硬钎焊的添加结构20的任何补充加工，诸如以有助于随后的连结操作和/或以结合一个或更多个表面特征32。在一些实施例中，可硬钎焊的添加结构20可经历HIP和/或扩散热处理。此过程可在可硬钎焊的添加结构20与基础结构30的任何潜在连结之前、期间和/或之后发生。
继续参看图2，添加制造方法100可选地还包括将可钎焊的添加结构20连结到基础结构30的表面31上来形成混合制品1。
基础结构30可包括构件的任何类型或部分，其具有可硬钎焊的添加结构20可连结到其上的表面31。例如，在一些实施例中，如图3中所示，基础结构30可包括喷嘴50。可注意，此基础结构30的其它实例包括涡轮构件(诸如涡轮轮叶(叶片)、护罩和其它热气体通路)以及涡轮的燃烧构件(诸如工业燃气轮机或汽轮机或飞行器燃气涡轮发动机)。在一些实施例中，基础结构30的表面31可包括一个或更多个表面特征32，诸如具有图3的喷嘴50的所示的微通道。
基础结构30还可包括适用于与可硬钎焊的添加结构20的连结应用(例如，硬钎焊或焊接)的任何金属或合金基底。在一些实施例中，基础结构可包括与包括可硬钎焊的添加结构10的添加材料的基础合金相同或基本相似的材料。例如，在一些实施例中，基础结构30可包括镍、钴或铁基超级合金。基础结构30可包括镍基超级合金(诸如René N4, René N5,René 108, GTD-111®, GTD-222®, GTD-444®, IN-738和MarM 247)或钴基超级合金(诸如FSX-414)。基础结构30可形成为等轴的、定向凝固的(DS)或单晶(SX)的铸件，以经得起诸如可存在于燃气轮机或汽轮机内的相对更高的温度和应力。
在步骤130中将可硬钎焊的添加结构20连结到基础结构30上可通过任何适合的热施加(例如，硬钎焊或焊接)发生。具体而言，在步骤130中连结可包括施加足以至少部分地熔化添加材料的第二合金而不熔化基础合金的热。此实施例可提供将可硬钎焊的添加结构20连结到基础结构30上，而不转移基础合金的性质，或减轻总体混合制品1的质量(例如，避免开裂等)。例如，步骤130中施加热来将可硬钎焊状态的添加结构20连结到基础结构30的表面31上可包括任何适合的温度、热源、叠接、缓变率、保持时间、循环和任何其它相关参数，以通过至少部分地熔化第二合金将材料连结(例如，硬钎焊、粘结等)在一起来形成总体混合制品1。在一些实施例中，多个添加结构20可在步骤130中连结到基础结构30上。在一些实施例中，添加结构20可在步骤130中连结到多个基础结构30上。在一些实施例中，多个添加结构20可在步骤130中连结到多个基础结构30上。
现在具体查看图4，由于在添加制造方法100中将可硬钎焊的添加结构20连结到基础结构30的表面31上，故可产生混合制品1。混合制品1可包括多种不同的涡轮构件，诸如包括近表面微通道的那些。例如，混合制品1可包括涡轮轮叶(叶片)、喷嘴(导叶)、护罩，以及涡轮机2的其它热气体通路和燃烧构件。与可硬钎焊的添加结构20的可硬钎焊方面可有助于将高熔化温度材料连结(例如，硬钎焊)到基础结构上而不开裂。此外，可硬钎焊的添加结构20可异型成基础结构30，且包括基于混合制品1的潜在应用的类似或不同的材料。
尽管仅结合了有限数目的实施例详细描述本发明，但应当理解的是，本发明不限于此公开实施例。相反，本发明可改变以结合迄今未描述的但与本发明的精神和范围相当的任何数目的变型、改型、置换或等同布置。此外，尽管已经描述了本发明的各种实施例，但将理解的是，本发明的方面可仅包括一些所述实施例。因此，本发明未看作由前述描述限制，但仅由所附权利要求的范围限制。

Claims (10)

1.一种添加制造方法，包括：
将多层添加材料叠接地熔合在一起以构成可硬钎焊的添加结构；
其中，所述添加材料包括混合物，其包括基础合金和第二合金；以及，
其中所述第二合金包括足量的熔点抑制剂以与所述基础合金相比具有更低的熔化温度。
2.根据权利要求1所述的添加制造方法，其特征在于，还包括将所述可硬钎焊的添加结构连结至基础结构的表面以形成混合制品。
3.根据权利要求2所述的添加制造方法，其特征在于，连结包括施加足以至少部分地熔化所述第二合金而不熔化所述基础合金的热。
4.根据权利要求2所述的添加制造方法，其特征在于，所述基础结构的所述表面包括一个或更多个表面特征，并且其中所述可硬钎焊的添加结构在连结至所述基础结构时至少部分包围所述一个或更多个表面特征。
5.根据权利要求1所述的添加制造方法，其特征在于，所述可硬钎焊的添加结构包括异型的轮廓，其基本匹配所述基础结构的表面轮廓。
6.根据权利要求1所述的添加制造方法，其特征在于，所述基础合金包括镍基、钴基或铁基超级合金。
7.根据权利要求1所述的添加制造方法，其特征在于，所述第二合金包括熔点抑制剂，其包括硼、硅、锗和/或锰。
8.根据权利要求1所述的添加制造方法，其特征在于，所述添加材料包括按重量从大约百分之25到大约百分之75的基础合金，以及从大约百分之75到大约百分之25的第二合金。
9.一种可硬钎焊的添加结构，包括：
熔合在一起的多层添加材料；
其中，所述添加材料包括混合物，其包括基础合金和第二合金；以及，
其中所述第二合金包括足量的熔点抑制剂以与所述基础合金相比具有更低的熔化温度。
10.根据权利要求9所述的可硬钎焊的添加结构，其特征在于，所述基础合金包括镍基、钴基或铁基超级合金。
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Families Citing this family (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9969000B2 (en) * 2015-07-08 2018-05-15 General Electric Company Additive manufacturing of joining preforms
ITUA20161551A1 (it) 2016-03-10 2017-09-10 Nuovo Pignone Tecnologie Srl Lega avente elevata resistenza all’ossidazione ed applicazioni di turbine a gas che la impiegano
US10975719B2 (en) * 2017-01-05 2021-04-13 General Electric Company Process and printed article
US10174414B2 (en) 2017-02-16 2019-01-08 General Electric Company Manufactured article and method
US11047240B2 (en) 2017-05-11 2021-06-29 General Electric Company CMC components having microchannels and methods for forming microchannels in CMC components
CN111315960B (zh) * 2017-11-13 2023-04-28 西门子能源全球两合公司 用于难焊接材料的制造方法
US11167375B2 (en) 2018-08-10 2021-11-09 The Research Foundation For The State University Of New York Additive manufacturing processes and additively manufactured products
EP3677697A1 (en) * 2019-01-07 2020-07-08 Siemens Aktiengesellschaft Co-alloy for additive manufacturing and method
US11077512B2 (en) 2019-02-07 2021-08-03 General Electric Company Manufactured article and method
EP3822005A1 (en) * 2019-11-14 2021-05-19 Rolls-Royce Corporation Fused filament fabrication of braze alloys
US11820070B2 (en) 2019-11-14 2023-11-21 Rolls-Royce Corporation Fused filament fabrication of high entropy alloys
JP2022047023A (ja) * 2020-09-11 2022-03-24 川崎重工業株式会社 造形体製造方法および造形体
JP2022047024A (ja) * 2020-09-11 2022-03-24 川崎重工業株式会社 造形体製造方法、中間体および造形体
US20220226893A1 (en) * 2021-01-19 2022-07-21 Siemens Energy, Inc. Superalloy powder mixture for liquid assisted additive manufacturing of a superalloy component

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103878374A (zh) * 2012-12-19 2014-06-25 通用电气公司 具有近表面冷却微通道的构件及用于提供这种构件的方法
CN103906850A (zh) * 2011-10-21 2014-07-02 利默里克大学 形成烧结的镍-钛-稀土（Ni-Ti-RE）合金的方法
US20140295087A1 (en) * 2011-12-14 2014-10-02 Alstom Technology Ltd Method for additively manufacturing an article made of a difficult-to-weld material
US20150030460A1 (en) * 2013-07-23 2015-01-29 General Electric Company Methods for modifying cooling holes with recess-shaped modifications and components incorporating the same
CN104404509A (zh) * 2014-11-28 2015-03-11 中南大学 一种金属激光熔化增材制造方法

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20140126995A1 (en) * 2012-11-06 2014-05-08 General Electric Company Microchannel cooled turbine component and method of forming a microchannel cooled turbine component

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103906850A (zh) * 2011-10-21 2014-07-02 利默里克大学 形成烧结的镍-钛-稀土（Ni-Ti-RE）合金的方法
US20140295087A1 (en) * 2011-12-14 2014-10-02 Alstom Technology Ltd Method for additively manufacturing an article made of a difficult-to-weld material
CN103878374A (zh) * 2012-12-19 2014-06-25 通用电气公司 具有近表面冷却微通道的构件及用于提供这种构件的方法
US20150030460A1 (en) * 2013-07-23 2015-01-29 General Electric Company Methods for modifying cooling holes with recess-shaped modifications and components incorporating the same
CN104404509A (zh) * 2014-11-28 2015-03-11 中南大学 一种金属激光熔化增材制造方法

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