DE60107541T2

DE60107541T2 - Verfahren zum isothermischen Hartlöten von einkristallinen Gegenständen

Info

Publication number: DE60107541T2
Application number: DE60107541T
Authority: DE
Inventors: Alexander Schnell; Dr. Maxim Konter; Dr. John Fernihough
Original assignee: Alstom Technology AG
Current assignee: General Electric Technology GmbH
Priority date: 2001-05-14
Filing date: 2001-05-14
Publication date: 2005-12-08
Anticipated expiration: 2021-05-15
Also published as: CA2385821C; EP1258545B1; CA2385821A1; DE60107541D1; JP2003049253A; US20030066177A1; ATE283936T1; US6629368B2; EP1258545A1

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum isothermischen Hartlöten von Rissen oder Spalten in Einkristallbestandteilen gemäß dem Oberbegriff des unabhängigen Anspruchs.
STAND DER TECHNIK
Die breite Verwendung von Einkristall-(SX)Bestandteilen und gerichtet erstarrten (DS) Bestandteilen ermöglicht eine erhöhte Turbineneinlasstemperatur und somit auch eine gesteigerte Turbineneffizienz. Es wurden Legierungen entwickelt, die speziell für SX/DS-Gießen gestaltet sind, um Materialfestigkeit und Temperaturfähigkeit bestmöglich zu nutzen. Während des Einsatzes solcher Bestandteile unter Bedingungen mit hoher Temperatur, können verschiedene Arten von Schäden auftreten. Zum Beispiel können aus thermischer Wechselbelastung und der Einwirkung von Fremdkörpern Risse resultieren. Zusätzlich kann es während der Herstellung zu Rissen und Einschließungen kommen. Da die Kosten von Bestandteilen, die aus Hochtemperatur-Nickel-Basis-Superlegierungen gebildet werden, relativ hoch sind, ist es für gewöhnlich wünschenswerter, diese Bestandteile zu reparieren als sie zu ersetzen.
Die folgenden Verfahren des bekannten Stands der Technik zum Reparieren von Hochtemperatur-Superlegierungen sind allgemein bekannt:
Die US-Patentschrift 5,732,467 offenbart ein Verfahren zum Reparieren von Rissen auf der äußersten Oberfläche eines Artikels, welcher eine gerichtet ausgerichtete Mikrostruktur und eine Superlegierungszusammensetzung aufweist. Die Reparatur erfolgt durch Beschichten der gereinigten Rissoberfläche mit einem Material, welches dieselbe Materialzusammensetzung wie der Artikel aufweist. Dadurch wird die beschichtete Rissoberfläche einer erhöhten Temperatur und isostatischem Druck über einen Zeitraum ausgesetzt, der ausreicht, um die Rissoberfläche zu reparieren, ohne die Kristallmikrostruktur des Mutterartikels zu ändern.
Zusätzlich sind eine Reihe von alternativen Hartlötverfahren zum Reparieren von Rissen oder Spalten bekannt. Die US-Patentschrift 5,666,643 offenbart ein Hartlötmaterial zum Reparieren eines Artikels, insbesondere von Bestandteilen, die aus einer Kobalt- und einer Nickel-Basis-Superlegierung bestehen, wie Gasturbinen-Motorteile. Das Hartlötmaterial besteht aus Partikeln mit hoher Schmelztemperatur, die innerhalb der Hartlötlegierung verteilt sind. Diese Partikel können eine Einkristall-Mikrostruktur, eine gerichtet erstarrte oder gleichachsige Mikrostruktur aufweisen. Aber selbst wenn Partikel verwendet werden, die eine Einkristallstruktur aufweisen, unterscheidet sich die Struktur des reparierten Risses als Ganzes aufgrund der Hartlötlegierung in Bezug auf die Materialeigenschaften von der Einkristallstruktur des Basismaterials, was zu Problemen infolge der Schwäche der hartgelöteten Verbindung führt. Dies gilt insbesondere für Risse, die sich an Stellen mit konzentrierter Belastung befinden.
Dasselbe Problem tritt bei Reparaturverfahren auf, die in der US-Patentschrift 4,381,944 oder der US-Patentschrift 5,437,737 offenbart werden, wo gleichzeitig eine Hartlötlegierung und ein Füllstoff verwendet werden, um die Festigkeit der hartgelöteten Verbindung zu erhöhen. Ein weiteres Verfahren zum Reparatursintern wird in der US-Patentschrift 5,156,321 offenbart.
KURZDARSTELLUNG DER ERFINDUNG
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein verbessertes Verfahren zum Verbinden oder Reparieren von Rissen oder Spalten in einem Einkristall-Artikel, der aus einer Nickel-Basis-Superlegierung besteht, mit Hilfe einer isothermischen, epitaktischen Einkristall-Verfestigung einer Hartlötlegierung zu finden.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren gemäß des Oberanspruchs von Anspruch 1 gelöst, wobei die Temperatur der isothermischen Verfestigung zwischen T_{Liquidus, Hartlötung} + 5* (Gewichtsprozent B_Hartlötung) und (T_{Solidus,
Basismaterial} – 70* (Gewichtsprozent B_Hartlötung)) liegt, während (Gewichtsprozent B_Hartlötung * Gewichtsprozent Cr_Hartlötung) zwischen 15 und 40 und (T_Solvus _{γ', Basismaterial} - T_{Liquidus, Hartlötung}) über 140 °C liegt.
Diese Bedingungen führen zu einer homogenen γ/γ'-Mikrostruktur mit mechanischen Eigenschaften der hartgelöteten Verbindung, welche jenen des Muttermaterials ähneln.
Strenge Leistungsanforderungen bestimmen die Pläne für Überholungsarbeiten, wodurch das Hartlöten von Einkristallbestandteilen zu einem unabdingbaren und ökonomischen Verfahren wird.
Die Bedingungen für Einkristall-Hartlöten werden die Einkristallstruktur in dem durch Hartlötung reparierten Riss zur Gänze beibehalten, was zu einem Youngs Modulus führt, der so niedrig ist wie jener des Basismaterials. Dies führt zu einer hohen Festigkeit gegenüber Wärmeermüdung (TF) und gegenüber mechanischer Wärmeermüdung (TMF) sowie zu einem hohen Wert für Niedriglastspielzahl-Ermüdung (LCF) in den durch Hartlötung reparierten Bereichen.
Vorteilhafterweise ist das Hartlötmaterial Ni-basierend und enthält (Gewichtsprozent) 8 bis 15 Cr und (Gewichtsprozent) 1 bis 3 B.
Die Wärmebehandlung der isothermischen Verfestigung erfolgt bei einer Temperatur von 1120 bis 1160 °C über einen Zeitraum von 8 bis 20 Stunden, vorzugsweise bei einer Temperatur von 1140 °C. Aus Gründen der In-Situ-Anpassung der Mikrostruktur der Hartlötverbindung kann es nach der Wärmebehandlung zu einer Wärmebehandlung von 1180 °C über einen Zeitraum von 30 Minuten kommen. Um ein gutes Schmelzen des Hartlötmaterials zu ermöglichen, erfolgt vor der Wärmebehandlung mit 1120 bis 1160 °C zusätzlich eine Wärmebehandlung von 1180 bis 1200 °C über einen Zeitraum von 20 bis 30 Minuten, gefolgt von einem Abkühlvorgang von 1 bis 2 °C/Minute.
Nach dem Hartlöten wird die Temperatur in einem Verhältnis von 1 bis 2 °C/Minute auf eine Temperatur zwischen 800 bis 900 °C gesenkt und ein bis sechs Stunden lang gehalten, um γ' zu fällen.
Die Risse oder Spalte werden eine maximale Breite von 300 μm aufweisen. Der Hartlötschlamm wird in und über dem Riss oder Spalt aufgetragen, und eine Mischung aus Hartlötlegierung und Füllstoff wird auf dem Hartlötschlamm aufgetragen, bevor die Wärmebehandlung des Hartlötens angewendet wird. Eine Schutzschicht kann vor dem Anwenden des Verfahrens entfernt werden, wobei die Schutzschicht nach dem Anwenden des Verfahrens wieder aufgetragen wird. Vor dem Anwenden des Verfahrens kann die Oberfläche des Risses oder des Spaltes von Oxiden befreit werden. Ein Fluor-Ionen-Reinigungsverfahren kann zum Reinigen der Oberfläche vor dem Anwenden des Verfahrens verwendet werden.
KURZDARSTELLUNG DER ZEICHNUNGEN
Die Erfindung wird durch die beiliegenden Zeichnungen dargestellt. Es zeigen:
1 einen Wärmebehandlungszyklus für SX-Hartlöten,
2 einen modifizierten Wärmebehandlungszyklus für SX-Hartlöten,
3 ein Phasendiagramm einer Hartlötlegierung,
4 eine Verbindung, welche gemäß der Erfindung hartgelötet ist,
5 eine EBSD-Kikuchi-Karte einer hartgelöteten Einkristallverbindung und
6 die Pol-Figur der EBSD-Kikuchi von 5.
BEVORZUGTE AUSFÜHRUNGSFORM DER ERFINDUNG
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Reparieren von Rissen oder Spalten in einem Einkristall-Artikel, der aus einer Nickel-Basis-Superlegierung besteht, mit Hilfe von Hartlöten. Nickel-Basis-Superlegierungen sind auf dem Fachgebiet z.B. aus der US-Patentschrift 5,888,451, der US-Patentschrift 5,759,301 oder der US-Patentschrift 4,643,782, als „CMSX-4" bekannt. Der Einkristall-Artikel könnte möglicherweise ein Teil einer Gasturbine, wie eine Schaufel und ein Flügel, oder ein Teil der Brennerkammer der Gasturbine sein. Während der Wartung wird der Artikel der heißen Umgebung der Gasturbine ausgesetzt, was auf der Oberfläche des Artikels zu negativen Auswirkungen in Form von Rissen und Spalten führt.
Vor dem Anwenden des unten beschriebenen Hartlötverfahrens muss eine Schutzschicht wie MCrAIY oder eine Wärmesperrschicht (TBC) durch ein Säureabziehverfahren, ein Putzstrahlverfahren oder ein mechanisches Schleifverfahren entfernt werden. Gleichzeitig befreit dieses Verfahren auch die Oberflächenschicht des Muttermaterials von unerwünschten Oxiden. Zusätzlich kann die Oberfläche des Risses oder Spaltes durch ein Fluor-Ionen-Reinigungsverfahren (FIC) von Oxiden befreit werden, welches auf dem Fachgebiet weithin bekannt ist. Das FIC-Verfahren entfernt die stabilen Al₂O₃-Oxide und räumt Al von der Oberfläche, wodurch der Hartlötfluss und die Reparatur der Risse aufweisenden Bestandteile verbessert werden. Durch das Verfahren werden die oxidierten (und sulfidierten) Bestandteile einer hoch reduzierenden gasförmigen Atmosphäre von Wasserstoff und Wasserstofffluorid bei hohen Temperaturen ausgesetzt, die von 900 °C bis 1000 °C reichen können. Solche FIC-Verfahren werden zum Beispiel in EP-B1-34041, US-4,188,237, US-5,728,227 oder in US-5,071,486 offenbart. Nach erfolgreichem Abschluss des Hartlötverfahrens gemäß der Erfindung wird der Bestandteil erneut beschichtet.
Um den Riss oder Spalt hartzulöten, wird er mit einer Hartlötlegierung gefüllt. Tabelle 1 zeigt den Gehalt von verschiedenen Legierungen, die zu experimentellem Zweck verwendet wurden.
Chemische Zusammensetzung der Hartlötlegierung (Gewichtsprozent)
Tabelle 1
Ein möglicher Wärmezyklus für SX-Hartlöten wird in 1 gezeigt. Die Aufheizgeschwindigkeit wird dergestalt ausgewählt, dass Verformung und Rissbildung vermieden werden. Die Aufheizgeschwindigkeit von 1050 °C bis zur Hartlöttemperatur von 1140 °C wird sehr hoch ausgewählt (10 bis 20 °C/Minute), um gutes Benetzungs- und Füllverhalten der Hartlötlegierung in den Riss zu gewährleisten. Der Schmelzbereich von ΔT₀ der verwendeten Hartlötlegierung wird sehr schnell umgangen, um ein vollständiges Schmelzen und eine homogene Verteilung der Legierungselemente innerhalb der geschmolzenen Hartlötung zu gewährleisten. Das Supererhitzen selbst, d.h. der Unterschied zwischen der Hartlöttemperatur und dem T_Liquidus der Hartlötlegierung, hat keine Auswirkungen auf das Benetzungsverhalten. Das Hartlöten selbst erfolgt bei 1120 bis 1160 °C. Wenn die isothermische Verfestigung abgeschlossen ist, befindet sich das gesamte Bor in Form von kleinen Boriden in dem Grundmaterial in der Nähe der Hartlötverbindung. Die chemische Zusammensetzung der Hartlötlegierung nach dem Hartlötzyklus wird im Wesentlichen die nominelle Zusammensetzung der Hartlötlegierung Nr. 1 bis Nr. 8 sein, ohne jegliches Bor. Die Diffusion und Rück-Diffusion, d. h. Diffusion aus Elementen des Muttermetalls in die hartgelötete Verbindung aller anderen Elemente (Cr, Co, W, Ta, Al), sind im Vergleich zu jenen von Bor sehr langsam.
Am Ende der Wärmebehandlung wird die Temperatur bei einer Abkühlgeschwindigkeit von 1 bis 2 °C/Minute langsam von der Hartlöttemperatur von 1140 °C auf 850 °C gesenkt und dort über einen Zeitraum von einer bis sechs Stunden gehalten. Diese Wärmebehandlung wirkt als eine In-Situ-Gamma-Strich-Fällungswärmebehandlung für die hartgelötete Verbindung. Wie in 3 angezeigt, welche ein Phasendiagramm für die erwähnte Hartlötlegierung ohne Bor zeigt, ist die γ'-Solvus-Temperatur aufgrund des geringen Al-Gehalts sehr niedrig. Während des Abkühlens von 1140 °C auf 850 °C wird die γ'-Phase in der hartgelöteten Verbindung gefällt und bildet eine homogene γ/γ'-Mikrostruktur mit einer γ'-Partikelgröße von 0,2 bis 0,4 μm.
Die Hartlötwärmebehandlung darf die Mikrostruktur oder die mechanischen Eigenschaften des Muttermaterials nicht beeinflussen. Lange Haltezeiten bei erhöhten Temperaturen (über 1140 °C) führen zu einer Vergröberung der γ'-Partikel im Muttermetall.
Wie aus 2 ersichtlich ist, welche einen modifizierten Hartlötzyklus zeigt, kann vor der Wärmebehandlung von 1120 bis 1160 °C eine dreißig Minuten lange Wärmebehandlung von 1180 °C erfolgen, um ein gutes Schmelzen des Hartlötmaterials zu gewährleisten. Darauf folgt ein langsames Abkühlen von 1 bis 2 °C/Minute, um das Züchten von Einkristallstruktur in der Hartlötnaht zu ermöglichen.
Nach der Wärmebehandlung von 1120 bis 1160 °C erfolgt eine dreißig Minuten lange Wärmebehandlung von 1180 °C zur In-Situ-Anpassung der Mikrostruktur der Hartlötnaht vor der Fällung der γ'-Phase.
Experimentelle Ergebnisse, Einfluss von Elementen
Als Folge wurde die isothermische Verfestigung des Hartlötens optimiert, wenn sie unter folgenden Bedingungen durchgeführt wurde. Die Temperatur der isothermischen Verfestigung muss gewählt werden zwischen

(1) T_{Liquidus, Hartlötung} + 5* (Gewichtsprozent B_Hartlötung) und (T_{Solidus, Basismaterial} – 70* (Gewichtsprozent B_Hartlötung)), während
(2) Gewichtsprozent B_Hartlötung * Gewichtsprozent Cr_Hartlötung) zwischen 15 und 40 und
(3) T_{Solvus γ' Basismaterial} - T_{Liquidus,
Hartlötung}) über 140 °C

Für die Experimente des Basismaterials wurde eine Zusammensetzung verwendet, die aus (Gewichtsprozent) 6,3 bis 6,6 Cr, 9,3 bis 10 Co, 0,5 bis 0,7 Mo, 6,2 bis 6,6 W, 6,3 bis 6,7 Ta, 2,8 bis 3,1 Re, 5,45 bis 5,75 Al, 0,9 bis 1,1 Ti, 0,17 bis 0,23 Hf, 200 bis 260 ppm C, 50 bis 80 ppm B besteht, um Ni und unvermeidbare Unreinheiten auszugleichen.
Dieses Material weist folgende charakteristische Temperaturen auf:
T_{Solidus, Basismaterial} = 1340 °C
T_{Solvus γ', Basismaterial} = 1250 °C
Tabelle 2 zeigt eine Auswahl der Elemente Cr und B, die für die isothermische Verfestigung gemäß vorliegender Erfindung geeignet sind.
Tabelle 2
Alle acht Hartlötlegierungen, die in Tabelle 1 und 2 angeführt werden, entsprechen den Anforderungen in Bezug auf die Zusammensetzung für Einkristall-Hartlöten. Der Chrom- und der Borgehalt bestimmen hauptsächlich das Eutektikum-Schmelz-Verhalten zwischen 1100 und 1110 °C. Wenn der Borgehalt unter 1,6 % liegt, kann ein vollständiges Schmelz- und ein zufriedenstellendes Benetzungsverhalten bei einer Hartlöttemperatur von 1140 °C nicht garantiert werden. Andererseits muss bei einem zu hohen Borgehalt zu viel Bor vorhanden sein, das in das Basismaterial diffundieren muss. Somit liegt gemäß oben angeführter Tabelle 3 (Gewichtsprozent BHartlötung * Gewichtsprozent CrHartlötung) im Bereich zwischen 15 und 40 (1),um die Anforderungen der isothermischen Verfestigung zu erfüllen, welche zu einer SX-hartgelöteten Verbindung mit einer homogenen γ/γ'-Mikrostruktur führen. Im Allgemeinen liegt die Menge von Cr zwischen (Gewichtsprozent) 8 bis 15 Cr und die Menge von B zwischen (Gewichtsprozent) 1 bis 3.
Bor und Chrom haben starken Einfluss auf das Senken des Schmelzpunktes von Hartlötverbindungen. Bor senkt in Verbindung mit Chrom den Schmelzpunkt auf deutlich unter 1200 °C.
Im Allgemeinen können Elemente wie Bor, Silizium, Hafnium, Zirkonium als Schmelzpunktsenkmittel (MPD) verwendet werden, wobei Bor das bevorzugte MPD ist; sehr wenig Bor (ungefähr 2,5 Gew.-% Bor) wird benötigt, um den Schmelzpunkt von Superlegierungen deutlich zu senken. Wenn nur Silizium verwendet wird, sind mindestens 4,5 Gew.-% notwendig. Außerdem ist Silizium ein langsam diffundierendes Element. Da der Zeitkontrollschritt (Haltezeit bei der SX-Hartlöttemperatur) während des Hartlötverfahrens die Festdiffusion von Bor in das Basismaterial ist, wird ein schnell diffundierendes MPD benötigt. Damit ist nur die Verwendung von Hartlötmaterial, das mindestens B und bis zu 3 Gew.-% Si enthält, gemeint. Bei Verwendung von Hafnium oder Zirkonium als MPD, werden aufgrund des sehr langsamen Diffusionsverhaltens dieser Elemente große Mengen von Hf und Zr benötigt (bis zu 15 bis 20 Gew.-%).
Chrom in der Hartlötlegierung führt (gemeinsam mit Aluminium) zu einer guten Oxidationsfestigkeit des durch Hartlöten reparierten Bereichs. Chrom als ein starkes Mischkristallhärtungselement erhöht die Festigkeit der Hartlötlegierung.
Tabelle 3 zeigt den ausgewählten Temperaturbereich der Hartlötlegierungen.
Tabelle 3
Die ausgewählte Hartlöttemperatur muss hoch genug sein, um ein vollständiges Schmelzen der Hartlötlegierung und eine hohe Diffusionsrate von Bor zu garantieren, das als Schmelzpunktsenkmittel in das Basismaterial wirkt. Gleichzeitig muss die Wärmebehandlungstemperatur gering genug gehalten werden, um eine Vergröberung des Muttermetalls zu vermeiden, welche zu einer Verschlechterung von Eigenschaften führen kann. Zur Bestimmung der isothermischen Temperatur des Bandbereichs gemäß der vorliegenden Erfindung, muss die Temperatur über TLiquidus, Hartlötung + 5 * (Gew.-% BHartlötung) (2)und unter TSolidus, Basismaterial – 7 * (Gew.-% BHartlötung) (3)liegen.
Die Hartlöttemperatur muss unter einem bestimmten Wert liegen, um eine Vergröberung und Schiebung von γ' im Basismaterial zu vermeiden.
Eine zu hohe Hartlöttemperatur führt zu einer starken Vergrößerung der ursprünglichen Rissbreite aufgrund der Diffusion von Bor in das Basismaterial. Während Bor in das Muttermetall diffundiert, wird der Schmelzpunkt des Muttermetalls gesenkt. Bor wirkt als Schmelzpunktsenkmittel (MDP). Je mehr Bor in der Hartlötlegierung vorhanden ist, desto mehr Bor wird in das Muttermetall diffundieren. Dies führt zu beginnendem Schmelzen des Basismaterials in der Nähe des Risses, mit zusätzlicher eutektischer Verfestigung in diesen Bereichen. Dies führt zu nachteiligen mechanischen Eigenschaften.
Tabelle 5 zeigt die Temperaturen T_Liquidus der Hartlötlegierung im Vergleich zur Temperatur T_{Solvus γ',} _{Basismaterial} des Basismaterials.
Tabelle 5
Für ein gutes isothermisches Verfestigungsverfahren muss der Temperaturunterschied zwischen T_{Solvus γ'}, _{Basismaterial} und T_Liquidus bei TSolvus γ', Basismaterial – TLiquidus > 140 ° C liegen. (4)
Der Schmelzpunkt der Hartlötlegierung sollte so niedrig wie möglich sein, d.h. so niedrig wie möglich unter T_{Solvus γ', Basismaterial}. Dies ermöglicht es, dass die Hartlöt-Wärmebehandlung lange genug bei der Hartlöttemperatur verweilt, um jeglichen Schaden am Basismaterial und den entsprechenden mechanischen Eigenschaften zu vermeiden.
Die Stabilität der γ/γ'-Mikrostruktur hängt stark vom Aluminium- und vom Tantalum-Gehalt ab. Ta stabilisiert den Gamma-Strich, ein steigender Ta-Gehalt verschiebt die Gamma-Strich-Solvus-Linie zu höheren Temperaturen. Es ist möglich, die Mikrostruktur der hartgelöteten Verbindung nach dem Hartlötzyklus zu entwickeln, das heißt ohne jegliches MPD-Bor, indem die Summe des Al- und Ta-Gehalts berücksichtigt wird. Alle acht in Tabelle 1 erwähnten Hartlötlegierungen weisen nach der Hartlöt-Wärmebehandlung eine homogene γ/γ'-Mikrostruktur auf.
Eine Zerreißprobe mit einer 100 μm breiten hartgelöteten Verbindung in der Mitte der Eich-Länge, die bei Raumtemperatur durchgeführt wurde, erzielte R_m = 712 MPa. Dies entspricht 72 % der Eigenschaften des Muttermetalls (CMSX-4), R_m = 986 MPa. Die Probe versagte an der hartgelöteten Verbindung. Die Ergebnisse der Zerreißprobe zeigten jedoch, dass die hartgelötete Verbindung große Lasten tragen kann. Als Beispiel ist in 4 eine Verbindung gezeigt, welche gemäß der Erfindung hartgelötet ist. Sie weist einen Spalt mit einer Breite von 120 μm auf. Während des Haltens auf Hartlöttemperatur hat sich die Schmelze im Spalt isothermisch verfestigt. Um eine isothermische Verfestigung mit einer γ/γ'-Mikrostruktur innerhalb einer angemessenen Zeit zu erhalten, sollte der Spalt nicht breiter als 300 μm sein. 5 zeigt eine Elektrische-Rückstreubeugungs-(EBSD)-Kikuchi-Karte für die hartgelötete Einkristallverbindung. Die blaue Farbe indiziert die [001] Richtung. 6 zeigt die 001 Pol-Figur von 5. Die dunkelblaue Farbe und alle Schattierungen von Blau zeigen die [001]-Richtung, Abweichung weniger als 1°.

Claims

Verfahren zum Verbinden oder Reparieren von Rissen oder Spalten in einem Einkristall-Artikel, der aus einer Nickel-Basis-Superlegierung besteht, mit Hilfe isothermischer, epitaxialer Einkristall-Verfestigung einer Hartlötlegierung, wobei die Hartlötlegierung mindestens γ'-Phasen bildende Elemente und mindestens Bor als Schmelzpunktsenkmittel umfasst, wobei die Temperatur der isothermischen Verfestigung zwischen TLiquidus, Hartlötung + 5* (Gew.-% B_Hartlötung und (T_Solidus, _{Basismaterial} – 70* (Gew.-% B_Hartlötung)) liegt, während (Gew.-% B_Hartlötung * Gew.-% Cr_Hartlötung) zwischen 15 und 40 und (T_{Solvus γ', Basismaterial} – T_{Liquidus, Hartlötung}) über 140 °C liegt.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Basismaterial aus (Gew.-%) 6,3 bis 6,6 Cr, 9,3 bis 10 Co, 0,5 bis 0,7 Mo, 6,2 bis 6,6 W, 6,3 bis 6,7 Ta, 2,8 bis 3,1 Re, 5,45 bis 5,75 Al, 0,9 bis 1,1 Ti, 0,17 bis 0,23 Hf, 200 bis 260 ppm C, 50 bis 80 ppm B, Rest-Ni und unvermeidbaren Unreinheiten besteht.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei das Hartlötmaterial auf Ni basiert und (Gew.-%) 8 bis 15 Cr und (Gew.-%) 1 bis 3 B enthält.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Wärmebehandlung der isothermischen Verfestigung bei einer Temperatur von 1120 bis 1160 °C über einen Zeitraum von 8 bis 20 Stunden erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 4, wobei die Wärmebehandlung der isothermischen Verfestigung bei einer Temperatur von 1140 °C erfolgt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 4 oder 5, wobei nach der Wärmebehandlung von Anspruch 4 oder 5 eine 30 Minuten lange Wärmebehandlung bei 1180 °C erfolgt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 4 oder 5, wobei vor der Wärmebehandlung von Anspruch 4 oder 5 eine Wärmebehandlung bei 1180 bis 1200 °C über einen Zeitraum von 20 bis 30 Minuten erfolgt, gefolgt von einer Abkühlung von 1 bis 2 °C/Minute.
Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 7, wobei nach der Wärmebehandlung von einem der Ansprüche 4 bis 6 die Temperatur in einem Verhältnis von 1 bis 2 °C/Minute auf eine Temperatur zwischen 800 bis 900 °C gesenkt und die Temperatur über einen Zeitraum von ein bis sechs Stunden gehalten wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei der Riss oder der Spalt mit einer maximalen Breite von 300 μm hartgelötet wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei ein Hartlötschlamm in und auf den Riss oder Spalt und eine Mischung aus Hartlötlegierung und Füllstoff auf den Hartlötschlamm aufgetragen werden, bevor die Wärmebehandlung des Hartlötens angewendet wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei vor Anwenden des Verfahrens eine Schutzschicht entfernt und die Schutzschicht nach Anwenden des Verfahrens wieder aufgetragen wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei die Oberfläche des Risses oder Spalts vor Anwenden des Verfahrens von Oxiden befreit wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei ein Fluor-Ionen-Reinigungsverfahren zum Reinigen der Oberfläche vor Anwenden des Verfahrens verwendet wird.