CN106862784A - 物品处理方法和处理过的物品 - Google Patents

物品处理方法和处理过的物品 Download PDF

Info

Publication number
CN106862784A
CN106862784A CN201611044246.4A CN201611044246A CN106862784A CN 106862784 A CN106862784 A CN 106862784A CN 201611044246 A CN201611044246 A CN 201611044246A CN 106862784 A CN106862784 A CN 106862784A
Authority
CN
China
Prior art keywords
welding
article
temperature
basic material
alloy
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201611044246.4A
Other languages
English (en)
Inventor
崔岩
S.C.科特林格姆
B.L.托里森
林德超
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
General Electric Co
Original Assignee
General Electric Co
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by General Electric Co filed Critical General Electric Co
Publication of CN106862784A publication Critical patent/CN106862784A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23P—METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; COMBINED OPERATIONS; UNIVERSAL MACHINE TOOLS
    • B23P6/00—Restoring or reconditioning objects
    • B23P6/04—Repairing fractures or cracked metal parts or products, e.g. castings
    • B23P6/045—Repairing fractures or cracked metal parts or products, e.g. castings of turbine components, e.g. moving or stationary blades, rotors, etc.
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K31/00—Processes relevant to this subclass, specially adapted for particular articles or purposes, but not covered by only one of the preceding main groups
    • B23K31/02—Processes relevant to this subclass, specially adapted for particular articles or purposes, but not covered by only one of the preceding main groups relating to soldering or welding
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K1/00—Soldering, e.g. brazing, or unsoldering
    • B23K1/0006—Exothermic brazing
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K1/00—Soldering, e.g. brazing, or unsoldering
    • B23K1/0008—Soldering, e.g. brazing, or unsoldering specially adapted for particular articles or work
    • B23K1/0018—Brazing of turbine parts
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K10/00—Welding or cutting by means of a plasma
    • B23K10/02—Plasma welding
    • B23K10/027—Welding for purposes other than joining, e.g. build-up welding
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/34—Laser welding for purposes other than joining
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K35/00—Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting
    • B23K35/22—Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting characterised by the composition or nature of the material
    • B23K35/36—Selection of non-metallic compositions, e.g. coatings, fluxes; Selection of soldering or welding materials, conjoint with selection of non-metallic compositions, both selections being of interest
    • B23K35/362—Selection of compositions of fluxes
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K37/00—Auxiliary devices or processes, not specially adapted to a procedure covered by only one of the preceding main groups
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K9/00—Arc welding or cutting
    • B23K9/04—Welding for other purposes than joining, e.g. built-up welding
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23P—METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; COMBINED OPERATIONS; UNIVERSAL MACHINE TOOLS
    • B23P6/00—Restoring or reconditioning objects
    • B23P6/002—Repairing turbine components, e.g. moving or stationary blades, rotors
    • B23P6/007—Repairing turbine components, e.g. moving or stationary blades, rotors using only additive methods, e.g. build-up welding
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B15/00—Layered products comprising a layer of metal
    • B32B15/01—Layered products comprising a layer of metal all layers being exclusively metallic
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D9/00—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor
    • C21D9/50—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor for welded joints
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D5/00—Blades; Blade-carrying members; Heating, heat-insulating, cooling or antivibration means on the blades or the members
    • F01D5/005—Repairing methods or devices
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K2101/00—Articles made by soldering, welding or cutting
    • B23K2101/001—Turbines
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K2103/00—Materials to be soldered, welded or cut
    • B23K2103/08—Non-ferrous metals or alloys
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2230/00—Manufacture
    • F05D2230/20—Manufacture essentially without removing material
    • F05D2230/23—Manufacture essentially without removing material by permanently joining parts together
    • F05D2230/232—Manufacture essentially without removing material by permanently joining parts together by welding

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Turbine Rotor Nozzle Sealing (AREA)
  • Arc Welding In General (AREA)

Abstract

物品处理方法包括定位具有基础材料的物品。通过焊接将焊接填充材料应用到基础材料以形成处理过的物品。焊接填充材料包括在足以在焊接过的物品中形成潜在的含共晶区的浓度下的至少一种温度抑制剂元素。该潜在的含共晶区包含至少一种温度抑制剂元素。焊接过的物品被加热到足够高的温度并加热足够长的时间以形成至少部分地液化的含共晶区。该至少部分地液化的含共晶区能够流入在焊接期间形成的裂纹中。

Description

物品处理方法和处理过的物品
技术领域
本申请涉及用于处理物品的方法。更具体地，本申请涉及用于处理由难以焊接的合金形成的焊接过的物品的方法。
背景技术
高强度和抗氧化材料通常用于燃气涡轮的构件中。例如，镍基和钴基超级合金通常用于燃气涡轮内的动叶、叶片、喷嘴、或其他构件。这种超级合金可具有差的可焊性。因此，这种构件中的特征通常通过其他过程形成。
难以焊接(HTW)的合金，例如镍基超级合金和某些铝-钛合金，由于它们的γ'和各种几何约束，易受γ'应变老化、熔析和热裂纹的影响。当γ'相以大于约30％的体积分数存在时(这可能在铝或钛含量超过约3％时发生)，这些材料也难以连结。
这些HTW材料可并入燃气涡轮发动机中，形成燃气涡轮发动机的构件，例如叶片(动叶)、喷嘴(静叶)、护罩、燃烧器和其他热气体路径构件。在焊接操作(诸如执行以保养构件的焊接操作)期间，可能在HTW材料中不合乎需要地形成裂纹。这种裂纹在修复后的构件中是不合乎需要的。
用于通过其他连结过程连结具有镍基和钴基超级合金的燃气涡轮的构件的备选已知方法包括硬焊。然而，硬焊可能具有缺点。硬焊使用可引入不同考虑事项的填充材料。例如，某些填充材料可能导致缺乏连结强度。此外，硬焊可能需要来自操作者的更高水平的技巧。硬焊也需要将整个构件放置在真空炉中并在硬焊周期期间加热整个部分，从而将可适用性限于尺寸受限和/或温度敏感的应用。
发明内容
在一个示范实施例中，物品处理方法包括定位具有基础材料的物品。通过焊接将焊接填充材料应用到基础材料以形成处理过的物品。焊接填充材料包括在足以在焊接过的物品中形成潜在的含共晶微结构的浓度下的至少一种温度抑制剂元素。潜在的含共晶微结构区包含至少一种温度抑制剂元素。焊接过的物品被加热到足够高的温度并加热足够长的时间以形成至少部分地液化的含共晶区。该至少部分地液化的含共晶区能够流入在焊接期间形成的裂纹中。
在一个示范实施例中，物品处理方法包括从服务中移除具有基础材料的物品。挖空基础材料的一部分，并且通过焊接将焊接填充材料应用到基础材料的已被挖空的部分以形成焊接过的物品。焊接填充材料包括在足以在焊接过的物品中形成潜在的含共晶微结构的浓度下的至少一种温度抑制剂元素。这些微结构包含至少一种温度抑制剂元素。焊接过的物品被加热到足够高的温度并加热足够长的时间以形成至少部分地液化的含共晶区。该至少部分地液化的含共晶区能够流入在焊接期间形成的裂纹中。
在另一个示范实施例中，一种物品包括焊接到基础材料的焊接填充材料。该物品具有在焊接填充材料和基础材料之间的热影响区。热影响区包括在其中具有含共晶区的至少一个裂纹。
技术方案1：一种物品处理方法，其包括：
定位具有基础材料的物品；和
通过焊接将焊接填充材料应用到所述基础材料，以形成焊接过的物品，所述焊接填充材料包括在足以在所述焊接过的物品中形成潜在的含共晶区的浓度下的至少一种温度抑制剂元素，所述潜在的含共晶区含有所述至少一种温度抑制剂元素；和
将所述焊接过的物品加热到足够高的温度并加热足够长的时间以形成至少部分地液化的含共晶区；
其中，所述至少部分地液化的含共晶区能够流入在焊接期间形成的裂纹中。
技术方案2：根据技术方案1所述的方法，其中，所述基础材料是难以焊接(HTW)的合金。
技术方案3：根据技术方案1所述的方法，其中，所述温度抑制剂元素是硼或硅或锗。
技术方案4：根据技术方案1所述的方法，还包括挖空所述基础材料的一部分，并且所述应用将所述焊接填充材料应用到所述基础材料的被挖空的部分。
技术方案5：根据技术方案4所述的方法，其中，所述填充材料作为最初层被应用到所述基础材料的被挖空的部分。
技术方案6：根据技术方案1所述的方法，其中，所述至少一种温度抑制剂元素的浓度为从约0.5至约4.0 wt％。
技术方案7：根据技术方案1所述的方法，其中，所述热处理是在约2000℉至约2300℉之间的温度下进行的。
技术方案8：根据技术方案1所述的方法，其中，所述热处理是在约2150℉至约2225℉之间的温度下进行的。
技术方案9：根据技术方案1所述的方法，其中，所述物品是涡轮构件。
技术方案10：根据技术方案1所述的方法，其中，所述涡轮构件是从由以下构成的集合中选择的：叶片、喷嘴、护罩、燃烧器、和涡轮叶轮。
技术方案11：一种物品处理方法，其包括：
从服务中移除物品，所述物品具有基础材料；
挖空所述基础材料的一部分；和
通过焊接将焊接填充材料应用到所述基础材料的已被挖空的部分以形成焊接过的物品，所述焊接填充材料包括在足以在所述焊接过的物品中形成潜在的含共晶区的浓度下的至少一种温度抑制剂元素，所述含共晶区含有所述至少一种温度抑制剂元素；和
将所述焊接过的物品加热到足够高的温度并加热足够长的时间以形成至少部分地液化的含共晶区；
其中，所述至少部分地液化的含共晶区能够流入在焊接期间形成的裂纹中。
技术方案12：根据技术方案11所述的方法，其中，所述基础材料是难以焊接(HTW)的合金。
技术方案13：根据技术方案11所述的方法，其中，所述温度抑制剂元素是硼或硅或锗。
技术方案14：根据技术方案11所述的方法，其中，所述应用包括将填充材料作为最初层应用到所述基础材料的被挖空的部分。
技术方案15：根据技术方案11所述的方法，其中，所述至少一种温度抑制剂元素的浓度为从约0.5至约4.0 wt％。
技术方案16：根据技术方案11所述的方法，其中，所述热处理是在约2000℉至约2300℉之间的温度下进行的。
技术方案17：根据技术方案11所述的方法，其中，所述热处理是在约2150℉至约2225℉之间的温度下进行的。
技术方案18：根据技术方案11所述的方法，其中，所述物品是涡轮构件。
技术方案19：根据技术方案11所述的方法，其中，所述涡轮构件是从由以下构成的集合中选择的：叶片、喷嘴、护罩、燃烧器、和涡轮叶轮。
技术方案20：一种处理过的物品，所述物品包括：
焊接到基础材料的焊接填充材料；
在所述焊接填料材料与所述基础材料之间的热影响区，所述热影响区包括在其中具有凝固的含共晶区的至少一个裂纹。
从下面结合附图作出的优选实施例的更详细的描述中，本发明的其他特征和优点将是显而易见的，附图作为示例例示本发明的原理。
附图说明
图1是根据本公开的实施例的焊接之前的物品的示意图。
图2是根据本公开的实施例的焊接过的物品的示意图。
图3是根据本公开的实施例热处理过的物品的示意图。
图4示出了根据本公开的过程。
只要有可能，则将贯穿附图使用相同的标号来代表相同的部分。
部件列表
100 物品
101 基础材料
103 处理区域
201 焊接填充材料
203 热影响区
205 含共晶区
207 裂纹。
具体实施方式
提供了用于处理物品和涡轮构件的示范方法。与不利用本文所公开的一个或更多个特征的方法相比，本公开的实施例有效地愈合或减少在焊接过程之后的焊接金属和基础金属热影响区中的裂纹数量。另外，本公开的实施例大大减少了邻近熔合线的热影响区(HAZ)中的裂纹数量和长度。此外，本公开的实施例允许难以焊接的构件(其包括难以焊接的合金，例如Rene 108和GTD 111)的焊接，其中，所得的焊接部包括在热影响区中的零或接近零的表面裂纹和减小的裂纹尺寸或裂纹消除。此外，由于存在于填充金属中的温度抑制剂元素，本公开的实施例需要对焊接过程的减少的热输入，因此减少或消除由焊接引起的开裂和变形。
图1示出了在焊接之前由基础材料101形成的物品100。处理区域103例如包括物品100的已被移除的损坏部分。在其他实施例中，处理区域103可存在于新的制造物品上。另外，物品包括处理区域103。尽管图1中所示的实施例包括作为U形沟槽挖空的处理区域，但本公开不由此受限。例如，表面可包括裂纹或其他表面特征(加工或非加工)、V形沟槽、凹口、或未准备或未挖空的表面。
在一个实施例中，基础材料101为难以焊接(HTW)的合金。如本文所使用的，“HTW合金”是呈现熔析、热和应变老化开裂并因此对焊接有抗力的合金。在另一实施例中，HTW合金是超级合金。在又一实施例中，HTW合金是镍基超级合金或铝-钛超级合金。HTW合金可包括但不限于GTD 111、GTD 444、GTD262、René N2、René N4、René N5、René N6、René 65、René77(Udimet 700)、René 80、René 88DT、René 104、René 108、René 125、René 142、René195、René N500、René N515、CM247、MarM247、CMSX-4、MGA1400、MGA2400、IN100、INCONEL700、INCONEL 738、INCONEL 792、DS Siemet、CMSX10、PWA1480、PWA1483、PWA1484、TMS-75、TMS-82、Mar-M-200、UDIMET 500、ASTROLOY、和它们的组合。
如本文所使用的，“ASTROLOY”是指包括按重量计的以下组分的合金：约15％的铬、约17％的钴、约5.3％的钼、约4％的铝、约3.5％的钛、和余量的镍。
如本文所使用的，“DS Siemet”是指包括按重量计的以下组分的合金：约9％的钴、约12.1％的铬、约3.6％的铝、约4％的钛、约5.2％的钽、约3.7％的钨、约1.8％的钼、和余量的镍。
如本文所使用的，“GTD111”是指包括按重量计的以下组分的合金：约14％的铬、约9.5％的钴、约3.8％的钨、约4.9％的钛、约3％的铝、约0.1％的铁、约2.8％的钽、约1.6％的钼、约0.1％的碳、和余量的镍。
如本文所使用的，“GTD262”是指包括按重量计的以下组分的合金：约22.5％的铬、约19％的钴、约2％的钨、约1.35％的铌、约2.3％的钛、约1.7％的铝、约0.1％的碳、和余量的镍。
如本文所使用的，“GTD444”是指包括按重量计的以下组分的合金：约7.5％的钴、约0.2％的铁、约9.75％的铬、约4.2％的铝、约3.5％的钛、约4.8％钽、约6％的钨、约1.5％的钼、约0.5％的铌、约0.2％的硅、约0.15％的铪、和余量的镍。
如本文所使用的，“MGA1400”是指包括按重量计的以下组分的合金：约10％的钴、约14％的铬、约4％的铝、约2.7％的钛、约4.7％的钽、约4.3％的钨、约1.5％的钼、约0.1％的碳、和余量的镍。
如本文所使用的，“MGA2400”是指包括按重量计的以下组分的合金：约19％的钴、约19％的铬、约1.9％的铝、约3.7％的钛、约1.4％的钽、约6％的钨、约1％的铌、约0.1％的碳、和余量的镍。
如本文所使用的，“PMA 1480”是指包括按重量计的以下组分的合金：约10％的铬、约5％的钴、约5％的铝、约1.5％的钛、约12％的钽、约4％的钨、和余量的镍。
如本文所用的，“PWA1483”是指包括按重量计的以下组分的合金:约9％的钴、约12.2％的铬、约3.6％的铝、约4.1％的钛、约5％的钽、约3.8％的钨、约1.9％的钼、和余量的镍。
如本文所使用的，“PMA 1484”是指包括按重量计的以下组分的合金:约5％的铬、约10％的钴、约2％的钼、约5.6％的铝、约9％的钽、约6％的钨、和余量的镍。
如本文所使用的，“René N2”是指包括按重量计的以下组分的合金:约7.5％的钴、约13％的铬、约6.6％的铝、约5％的钽、约3.8％的钨、约1.6％的铼、约0.15％的铪、和余量的镍。
如本文所使用的，“René N4”是指包括按重量计的以下组分的合金:约9.75％的铬、约7.5％的钴、约4.2％的铝、约3.5％的钛、约1.5％的钼、约6.0％的钨、约4.8％的钽、约0.5％的铌、约0.15％的铪、和余量的镍。
如本文所使用的，“René N5”是指包括按重量计的以下组分的合金:约7.5％的钴、约7.0％的铬、约6.5％的钽、约6.2％的铝、约5.0％的钨、约3.0％的铼、约1.5％的钼、约0.15％的铪、和余量的镍。
如本文所使用的，“René N6”是指包括按重量计的以下组分的合金:约12.5％的钴、约4.2％的铬、约7.2％的钽、约5.75％的铝、约6％的钨、约5.4％的铼、约1.4％的钼、约0.15％的铪、和余量的镍。
如本文所使用的，“René 65”是指包括按重量计的以下组分的合金:约13％的钴、直到约1.2％的铁、约16％的铬、约2.1％的铝、约3.75％的钛、约4％的钨、约4％的钼、约0.7％的铌、直到约0.15％的锰、和余量的镍。
如本文所使用的，“René 77(Udimet 700)”是指包括按重量计的以下组分的合金:约15％的铬、约17％的钴、约5.3％的钼、约3.35％的钛、约4.2％的铝、和余量的镍。
如本文所使用的，“René 80”是指包括按重量计的以下组分的合金:约14％的铬、约9.5％的钴、约4％的钼、约3％的铝、约5％的钛、约4％的钨、约0.17％的碳、和余量的镍。
如本文所使用的，“René 88DT”是指包括按重量计的以下组分的合金:约16％的铬、约13％的钴、约4％的钼、约0.7％的铌、约2.1％的铝、约3.7％的钛、约4％的钨、约0.1％的铼、最多约4.3％的铼和钨、和余量的镍。
如本文所使用的，“René 104”是指包括按重量计的以下组分的合金:约13.1％的铬、约18.2％的钴、约3.8％的钼、约1.9％的钨、约1.4％的铌、约3.5％的铝、约3.5％的钛、约2.7％的钽、和余量的镍
如本文所使用的，“René108”是指包括按重量计的以下组分的合金:约8.4％的铬、约9.5％的钴、约5.5％的铝、约0.7％的钛、约9.5％的钨、约0.5％的钼、约3％的钽、约1.5％的铪、和余量的镍。
如本文所使用的，“René 125”是指包括按重量计的以下组分的合金:约8.5％的铬、约10％的钴、约4.8％的铝、直到约2.5％的钛、约8％的钨、直到约2％的钼、约3.8％的钽、约1.4％的铪、约0.11％的碳、和余量的镍。
如本文所使用的，“René 142”是指包括按重量计的以下组分的合金:约6.8％的铬、约12％的钴、约6.1％的铝、约4.9％的钨、约1.5％的钼、约2.8％的铼、约6.4％的钽、约1.5％的铪、和余量的镍。
如本文所使用的，“René 195”是指包括按重量计的以下组分的合金:约7.6％的铬、约3.1％的钴、约7.8％的铝、约5.5％的钽、约0.1％的钼、约3.9％的钨、约1.7％的铼、约0.15％的铪、和余量的镍。
如本文所使用的，“René N500”是指包括按重量计的以下组分的合金:约7.5％的钴、约0.2％的铁、约6％的铬、约6.25％的铝、约6.5％的钽、约6.25％的钨、约1.5％的钼、约0.15％的铪、和余量的镍。
如本文所使用的，“René N515”是指包括按重量计的以下组分的合金:约7.5％的钴、约0.2％的铁、约6％的铬、约6.25％的铝、约6.5％的钽、约6.25％的钨、约2％的钼、约0.1％的铌、约1.5％的铼、约0.6％的铪、和余量的镍。
如本文所使用的，“MarM247”和“CM247”是指包括按重量计的以下组分的合金:约5.5％的铝、约0.15％的碳、约8.25％的铬、约10％的钴、约10％的钨、约0.7％的钼、约0.5％的铁、约1％的钛、约3％的钽、约1.5％的铪、和余量的镍。
如本文所使用的，“IN100”是指包括按重量计的以下组分的合金:约10％的铬、约15％的钴、约3％的钼、约4.7％的钛、约5.5％的铝、约0.18％的碳、和余量的镍。
如本文所使用的，“INCONEL 700”是指包括按重量计的以下组分的合金:直到约0.12％的碳、约15％的铬、约28.5％的钴、约3.75％的钼、约2.2％的钛、约3％的铝、约0.7％的铁、直到约0.3％的硅、直到约0.1％的锰、和余量的镍。
如本文所使用的，“INCONEL 738”是指包括按重量计的以下组分的合金:约0.17％的碳、约16％的铬、约8.5％的钴、约1.75％的钼、约2.6％的钨、约3.4％的钛、约3.4％的铝、约0.1％的锆、约2％的铌、和余量的镍。
如本文所使用的，“INCONEL 792”是指包括按重量计的以下组分的合金:约12.4％的铬、约9％的钴、约1.9％的钼、约3.8％的钨、约3.9％的钽、约3.1％的铝、约4.5％的钛、约0.12％的碳、约0.1％的锆、和余量的镍。
如本文所使用的，“UDIMET 500”是指包括按重量计的以下组分的合金：约18.5％的铬、约18.5％的钴、约4％的钼、约3％的钛、约3％的铝、和余量的镍。
如本文所使用的，“Mar-M-200”是指包括按重量计的以下组分的合金：约9％的铬、约10％的钴、约12.5％的钨、约1％的铌、约5％的铝、约2％的钛、约10.14％的碳、约1.8％的铪、和余量的镍。
如本文所使用的，“TMS-75”是指包括按重量计的以下组分的合金：约3％的铬、约12％的钴、约2％的钼、约6％的钨、约6％的铝、约6％的钽、约5％的铼、约0.1％的铪、和余量的镍。
如本文所使用的，“TMS-82”是指包括按重量计的以下组分的合金：约4.9％的铬、约7.8％的钴、约1.9％的钼、约2.4％的铼、约8.7％的钨、约5.3％的铝、约0.5％的钛、约6％的钽、约0.1％的铪、和余量的镍。
如本文所使用的，“CMSX-4”是指包括按重量计的以下组分的合金：约6.4％的铬、约9.6％的钴、约0.6％的钼、约6.4％的钨、约5.6％的铝、约1.0％的钛、约6.5％的钽、约3％的铼、约0.1％的铪、和余量的镍。
如本文所使用的，“CMSX-10”是指包括按重量计的以下组分的合金：约2％的铬、约3％的钴、约0.4％的钼、约5％的钨、约5.7％的铝、约0.2％的钛、约8％的钽、约6％的铼、和余量的镍。
在一个实施例中，物品100是涡轮构件。涡轮构件可以是任何合适的涡轮构件，包括但不限于热气体路径构件、叶片(动叶)、喷嘴(静叶)、护罩、燃烧器、涡轮叶轮、由HTW合金形成的3D制造构件、或它们的组合。该部件最典型地是翼型件，包括静止翼型件，例如喷嘴或静叶，和包括叶片和动叶的旋转翼型件。用语“叶片”和“动叶”在本文中可互换地使用。在叶片或动叶的情况下，在修复中并经受焊接的区域的示例是在叶片或动叶已在使用中之后的末梢区域。叶片的该区域由于与周围护罩的摩擦接触且由于在高温环境中的氧化而经受磨损。在喷嘴或静叶的情况下，通常在修复中的区域为前缘，其由于暴露于处于高温的发动机中的最高速度气体而经受磨损。焊接填充材料可以作为填充材料在焊接期间单独使用，或与插入件结合使用，插入件例如沿着喷嘴或静叶的前缘焊接就位的成型板(contouredplate)。
现参照图2，物品100已被焊接，其中焊接填充材料201填充处理区域103并将焊接填充材料201和基础材料101熔合在一起。连结区域包括在基础材料101和焊接填料材料201之间的热影响区203。热影响区203包括扩散区和焊接部的因暴露于焊接的热量和包括焊接填充材料201而被改性的部分。焊接可以用任何合适的常规焊接技术进行，包括气体-钨-电弧焊接、等离子体电弧焊接、混合焊接等。焊接填充材料201包括合适的高强度焊接填充材料，包括具有高γ'含量的填充材料。焊接填充材料201包括至少一种温度抑制剂元素。该温度抑制剂元素是任何合适的元素，当其存在于焊接填充材料中时，在凝固的焊接填充材料201中或在焊接部的热影响区203中形成潜在的含共晶区205。另外，与不具有温度抑制剂元素的焊接填充材料相比，温度抑制剂元素包括更低的熔融温度或在焊接填充材料201中引起更低的熔融温度。合适的温度抑制剂元素包括但不限于硼(B)和硅(Si)和锗(Ge)。在一个实施例中，焊接填充材料包括约0.5至约4.0 wt％或约0.75至约1.75 wt％或约1.0至约1.5wt％的温度抑制剂元素。区205包括含共晶的微结构，该含共晶的微结构包括温度抑制剂元素。
在图2中还示出由于焊接填充材料201对基础材料101的焊接而形成的裂纹207。裂纹207的尺寸、几何形状和定向在图2中示意性地示出，并且为了例示而被显著放大，并且仅仅代表可能因焊接填充材料201对基础材料101的焊接而导致的开口、裂纹或特征。另外，多个裂纹可以存在于热影响区203中，并且可能延伸到基础材料101中。裂纹的存在或不存在和数量可取决于所使用的具体的基础材料101和具体的焊接填充材料201。通常，特征为更难焊接的合金在典型的已知焊接过程中导致更大的裂纹情况。
现参照图3，来自图2的焊接过的物品已被热处理。在一个实施例中，将物品热处理至一个温度并加热足以至少部分地液化含共晶区205的至少一部分并引起区205的流动的时间。该至少部分地液化包括含共晶区205的初始熔融，这允许高浓缩的含共晶物质流入裂纹207中。在一个实施例中，液化的含共晶物质流入裂纹207中并凝固。在一个实施例中，焊接过的物品在包括应力释放周期和含共晶区的流动二者的过程中被真空热处理。在一个实施例中，热处理包括用于基础材料101的标准热处理过程步骤和参数。在另一实施例中，热处理包括在真空或不活泼气氛下将基础材料和焊接过的焊接填充材料201加热到预定温度。预定温度可以是关于正被热处理的材料的任何合适的温度。在一个实施例中，预定温度在约2000℉至约2300℉之间，备选地在约2150℉至约2225℉之间或2100℉至约2150℉或约2050℉或约2175℉。热处理还可以包括到预定温度的预定温度慢升高(ramping)程序、预定温度下的保持时间、从预定温度起的预定温度骤冷程序、或它们的组合。在一个实施例中，热处理在温度下保持约5至约20分钟之间或约10至约15分钟之间或约12分钟。
图4示出了根据本公开的实施例的方法。该方法包括定位具有基础材料101的物品100(步骤401)。在一个实施例中，物品被从服务中移除以用于修复或维护，并被定位以准备用于焊接。在定位物品100之后，准备制品100以用于焊接(步骤403)。该准备可包括挖空基础材料101表面的一部分，在其他实施例中，可清洁表面并且/或者可去除表面碎片或氧化物。如本文所使用的，“挖空”是在用于焊接的准备中通过化学或物理过程去除表面的一部分以便清洁或去除不合乎需要的表面特征的过程。在一个实施例中，挖空基础材料101的一部分，并且将焊接填充材料201应用到基础材料101的已被挖空的该部分。焊接填充材料201的应用作为隔离层(buttering layer)或最初层，以促进在熔合区处或附近的裂纹愈合。在应用焊接填充材料201的隔离层或最初层之后，可以将不同组分的焊接填充材料(例如常规或已知的焊接填充材料)应用到隔离层或最初层。在准备物品100以用于焊接之后，焊接物品100，使得焊接填充材料201被焊接到基础材料101(步骤405)。在焊接期间，焊接填充材料201中的温度抑制剂材料形成多个潜在的含共晶区205。另外，焊接导致至少在热影响区203中形成的裂纹。潜在的含共晶区包括温度抑制剂材料，且能够在比大量的基础材料101和大量的剩余部分的焊接填充材料201低的温度下熔融。在焊接之后，物品经受热处理(步骤407)。在热处理期间，将包括潜在的含共晶区的物品加热至至少部分地液化含共晶区的温度。液化区能够流入因焊接形成的裂纹中并且愈合裂纹，从而导致热处理过的物品中的裂纹数量减少或消除。在一个实施例中，包括温度抑制剂元素的焊接填充材料201被应用到焊接部的表面，使得焊接填充材料201能够在热处理期间流动，并且如果表面裂纹存在，则流入表面裂纹中并愈合表面裂纹。允许焊接部在焊接期间或在刚焊接之后最初地破裂，但是在焊接后现场硬焊愈合的硬焊周期期间通过热处理来“愈合”或修复任何此种裂纹。最终结果是镍超级合金构件的没有或基本上没有裂纹的熔合区域，从而允许焊接难以焊接的合金。
尽管已经参考优选实施例描述了本发明，但是本领域专业人员将理解，可进行各种更改并且可用等同物替换其要素而不脱离本发明的范畴。此外，可进行许多修改以使具体的情形或材料适应本发明的教导而不脱离其基本范畴。因此，意图本发明不限于作为用于实施本发明构思出的最佳模式而公开的具体实施例，而是本发明将包括落入所附权利要求的范围内的所有实施例。

Claims (10)

1. 一种物品处理方法，其包括：
定位具有基础材料的物品；和
通过焊接将焊接填充材料应用到所述基础材料，以形成焊接过的物品，所述焊接填充材料包括在足以在所述焊接过的物品中形成潜在的含共晶区的浓度下的至少一种温度抑制剂元素，所述潜在的含共晶区含有所述至少一种温度抑制剂元素；和
将所述焊接过的物品加热到足够高的温度并加热足够长的时间以形成至少部分地液化的含共晶区；
其中，所述至少部分地液化的含共晶区能够流入在焊接期间形成的裂纹中。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述基础材料是难以焊接(HTW)的合金。
3.根据权利要求1所述的方法，其中，所述温度抑制剂元素是硼或硅或锗。
4.根据权利要求1所述的方法，还包括挖空所述基础材料的一部分，并且所述应用将所述焊接填充材料应用到所述基础材料的被挖空的部分。
5.根据权利要求4所述的方法，其中，所述填充材料作为最初层被应用到所述基础材料的被挖空的部分。
6. 根据权利要求1所述的方法，其中，所述至少一种温度抑制剂元素的浓度为从约0.5至约4.0 wt％。
7.根据权利要求1所述的方法，其中，所述热处理是在约2000℉至约2300℉之间的温度下进行的。
8.根据权利要求1所述的方法，其中，所述热处理是在约2150℉至约2225℉之间的温度下进行的。
9.根据权利要求1所述的方法，其中，所述物品是涡轮构件。
10.根据权利要求1所述的方法，其中，所述涡轮构件是从由以下构成的集合中选择的：叶片、喷嘴、护罩、燃烧器、和涡轮叶轮。
CN201611044246.4A 2015-11-24 2016-11-24 物品处理方法和处理过的物品 Pending CN106862784A (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US14/950965 2015-11-24
US14/950,965 US20170144260A1 (en) 2015-11-24 2015-11-24 Article treatment method and treated article

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN106862784A true CN106862784A (zh) 2017-06-20

Family

ID=57396285

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201611044246.4A Pending CN106862784A (zh) 2015-11-24 2016-11-24 物品处理方法和处理过的物品

Country Status (4)

Country Link
US (1) US20170144260A1 (zh)
EP (1) EP3173175A1 (zh)
JP (1) JP2017109239A (zh)
CN (1) CN106862784A (zh)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20180021890A1 (en) * 2016-07-22 2018-01-25 Caterpillar Inc. System and method to produce a structure for a weld joint using additive manufacturing
JP7008729B2 (ja) * 2017-05-26 2022-01-25 シーメンス エナジー インコーポレイテッド ターボ機械エンジン部品のろう付け修復
US11517969B2 (en) * 2019-01-24 2022-12-06 General Electric Company Weld-brazing techniques

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5806751A (en) * 1996-10-17 1998-09-15 United Technologies Corporation Method of repairing metallic alloy articles, such as gas turbine engine components
US6098871A (en) * 1997-07-22 2000-08-08 United Technologies Corporation Process for bonding metallic members using localized rapid heating
US6164916A (en) * 1998-11-02 2000-12-26 General Electric Company Method of applying wear-resistant materials to turbine blades, and turbine blades having wear-resistant materials
US6520401B1 (en) * 2001-09-06 2003-02-18 Sermatech International, Inc. Diffusion bonding of gaps
US7946467B2 (en) * 2006-12-15 2011-05-24 General Electric Company Braze material and processes for making and using
CN104428101B (zh) * 2012-12-05 2018-04-27 利宝地工程有限公司 使用复合填料粉末的高温合金的包覆和熔焊的方法

Also Published As

Publication number Publication date
EP3173175A1 (en) 2017-05-31
US20170144260A1 (en) 2017-05-25
JP2017109239A (ja) 2017-06-22

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP1721697B2 (en) Superalloy repair methods and inserts
EP3219434B1 (en) Repair of superalloys by weld forced crack and braze repair
KR101685002B1 (ko) 초합금을 위한 브레이즈 합금 조성물 및 브레이징 방법
EP0800889B1 (en) Nickel-base braze material
US20170157721A1 (en) Braze alloy compositions and brazing methods for superalloys
US6726086B2 (en) Liquid phase diffusion bonding to a superalloy component
CN104428101A (zh) 使用复合填料粉末的高温合金的包覆和熔焊的方法
KR102550572B1 (ko) 금속성 브레이즈 사전소결된 프리폼으로 터빈 에어포일의 섹션 교체
JP2007283405A (ja) ニッケル基超合金の溶接方法
JP6838832B2 (ja) 超合金用溶接フィラー
CN103962716A (zh) 接合方法和接合的制品
CN106862784A (zh) 物品处理方法和处理过的物品
JP2017160530A (ja) ハイブリッド物品、ハイブリッド物品を形成するための方法、及び開口部を埋めるための方法
WO2019168517A1 (en) Brazing of superalloy components with hydrogen addition for boron capture

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

Application publication date: 20170620