DE102009050563A1 - Nickelbasislegierung und Verfahren zur generativen Herstellung und/oder Reparatur von Bauteilen - Google Patents

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Abstract

Offenbart ist eine Nickelbasislegierung zur generativen Herstellung und Reparatur von Bauteilen, insbesondere von Gasturbinenbauteilen, mittels eines Schmelzverfahrens, vorzugsweise eines Laserschmelzverfahrens, wobei die Legierung Titan in einem Bereich von 0,3 bis 1,2 Gew.-% und/oder Aluminium in einem Bereich von 2,5 bis 5,7 Gew.-% aufweist. Ferner offenbart ist ein Schmelzverfahren, vorzugsweise eines Laserschmelzverfahrens, zur generativen Herstellung und/oder Reparatur von Bauteilen, insbesondere von Gasturbinenbauteilen, aus einer derartigen Nickelbasislegierung.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Nickelbasislegierung zur generativen Herstellung und Reparatur von Bauteilen, insbesondere von Gasturbinenbauteilen, gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 und ein schmzelzverfahren zur generativen Herstellung und/oder Reparatur von Bauteilen aus einer derartigen Nickelbasislegierung.
  • Gasturbinenbauteile, insbesondere einer Fluggasturbine, werden vielfach aus hochwarmfesten Nickelbasislegierungen, wie beispielsweise MAR-M-247, gießtechnisch hergestellt.
  • Zunehmend werden ferner generative Verfahren, wie beispielsweise Laserschmelzverfahren (Lasersintern etc.) zur Bauteilherstellung verwendet. Aufgrund der chemischen Zusammensetzung ist die Nickelbasislegierung MAR-M-247 nicht schmelzschweißgeeignet. Bei der Verwendung dieses Werkstoffs in Pulverform zur Bauteilherstellung mittels eines Laserschmelzverfahrens, wie beispielsweise dem Lasersintern, neigt dieser zur Rissbildung. Dadurch ist eine Bauteilherstellung, die den hohen Qualitätsanforderungen insbesondere bei der Herstellung von Bauteilen einer Fluggasturbine genügt nicht möglich.
  • Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Nickelbasislegierung und ein Verfahren zur Bauteilherstellung mittels einer derartigen Legierung zu schaffen, bei denen eine generative Bauteilherstellung und Reparatur mittels eines Laserschmelzverfahrens ermöglicht ist.
  • Diese Aufgabe wird durch eine Nickelbasislegierung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Ferner wird diese Aufgabe durch ein Verfahren gemäß Patentanspruch 10 gelöst.
  • Die erfindungsgemäße Nickelbasislegierung zur generativen Herstellung und Reparatur von Bauteilen, insbesondere von Gasturbinenbauteilen, mittels eines Schmelzverfahrens, vorzugsweise eines Laserschmelzverfahrens, enthält zumindest Titan und Aluminium. Erfindungsgemäß weist die Legierung Titan in einem Bereich von 0,3 bis 1,2 Gew.% und/oder Aluminium in einem Bereich von 2,5 bis 5,7 Gew.% auf. Die erfindungsgemäße Ti-Al-Zusammensetzung ist schmelzschweißgeeignet, so dass eine rissfreie Herstellung von Bauteilen erreicht wird und insbesondere eine hochfeste γ'-Aushärtung ermöglicht ist.
  • Gemäß einem besonders bevorzugten Ausführungsbeispiel weist die Legierung einen Gesamtanteil Titan und Aluminium im Bereich von 2,8–5,0 Gew.% auf.
  • Als besonders vorteilhaft hat es sich erwiesen, wenn der Anteil des Aluminiums 2,5 bis 4,5 Gew.% beträgt.
  • Der Anteil des Titans beträgt vorzugsweise 0,3 bis 0,6 Gew.%.
  • Die Nickelbasislegierung liegt bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung vor dem Laserschmelzen in Form pulverförmiger Partikel vor.
  • Die Legierung kann bei einer Variante der Erfindung pulverförmige Partikel aus unterschiedlichen Materialien aufweisen, die nach dem Aufschmelzen die beanspruchte Legierungszusammensetzung ausbilden. Derartige Pulvermischungen sind kostengünstig herstellbar.
  • Bei einem alternativen Ausführungsbeispiel weisen die pulverförmigen Partikel jeweils die Legierungszusammensetzung auf. Dadurch wird ein besonders homogenes Gefüge erreicht.
  • Die Korngrößenverteilung der Partikel liegt vorzugsweise im Bereich von 10 bis 100 μm.
  • Die erfindungsgemäße Legierung kann den Werkstoff MAR-M-247, beispielsweise in Pulverform, enthalten oder auf MAR-M-247 basieren. Vorzugsweise enthält die Legierung neben Nickel, Titan und Aluminium ferner alle oder einzelne Materialien der MAR-M-247-Spezifikation.
  • Bei einem erfindungsgemäßen Schmelzverfahren, vorzugsweise einem Laserschmelzverfahren, zur generativen Herstellung und/oder Reparatur von Bauteilen, insbesondere von Gasturbinenbauteilen, wird eine Nickelbasislegierung verwendet, die Titan in einem Bereich von 0,3 bis 1,2 Gew.% und/oder Aluminium in einem Bereich von 2,5 bis 5,7 Gew.% aufweist.
  • Die Legierung wird zur Bauteilherstellung vorzugsweise in einem Lasersinterprozess aufgeschmolzen.
  • Sonstige vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Bestandteil der weiteren Unteransprüche.
  • Offenbart ist eine Nickelbasislegierung zur generativen Herstellung und Reparatur von Bauteilen, insbesondere von Gasturbinenbauteilen, mittels eines Schmelzverfahrens, vorzugsweise eines Laserschnelzverfahrens, wobei die Legierung Titan in einem Bereich von 0,3 bis 1,2 Gew.% und/oder Aluminium in einem Bereich von 2,5 bis 5,7 Gew.% aufweist. Ferner offenbart ist ein Schmelzverfahren, vorzugsweise ein Laserschmelzverfahren, zur generativen Herstellung und/oder Reparatur von Bauteilen, insbesondere von Gasturbinenbauteilen, aus einer derartigen Nickelbasislegierung.

Claims (11)

  1. Nickelbasislegierung zur generativen Herstellung und/oder Reparatur von Bauteilen, insbesondere von Gasturbinenbauteilen, mittels eines Schmelzverfahrens, vorzugsweise eines Laserschmelzverfahrens, wobei die Legierung zumindest Titan und Aluminium enthält, dadurch gekennzeichnet, dass die Legierung Titan in einem Bereich von 0,3 bis 1,2 Gew.% und/oder Aluminium in einem Bereich von 2,5 bis 5,7 Gew.% aufweist.
  2. Nickelbasislegierung nach Anspruch 1, mit einem Gesamtanteil Titan und Aluminium im Bereich von 2,8–5,0 Gew.%.
  3. Nickelbasislegierung nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Anteil des Aluminiums 2,5 bis 4,5 Gew.% beträgt.
  4. Nickelbasislegierung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Anteil des Titans 0,3 bis 0,6 Gew.% beträgt.
  5. Nickelbasislegierung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Legierung pulverförmige Partikel aufweist.
  6. Nickelbasislegierung nach Anspruch 5, wobei die Legierung pulverförmige Partikel aus unterschiedlichen Materialien aufweist, die nach dem Aufschmelzen die Legierungszusammensetzung ausbilden.
  7. Nickelbasislegierung nach Anspruch 5, wobei die pulverförmigen Partikel jeweils die Legierungszusammensetzung aufweisen.
  8. Nickelbasislegierung nach einem der Ansprüche 5 bis 7, wobei die Korngrößenverteilung der Partikel im Bereich von 10 bis 100 μm liegt.
  9. Nickelbasislegierung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Legierung den Werkstoff MAR-M-247 enthält oder auf MAR-M-247 basiert.
  10. Schmelzverfahren, insbesondere Laserschmelzverfahren, zur generativen Herstellung und/oder Reparatur von Bauteilen, insbesondere von Gasturbinenbauteilen, aus einer Nickelbasislegierung gemäß einem der vorgehergehenden Ansprüche.
  11. Schmelzverfahren nach Anspruch 10, wobei die Legierung zur Bauteilherstellung in einem Lasersinterprozess aufgeschmolzen wird.
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