DE69920257T2

DE69920257T2 - Verfahren zur pulvermetallurgischen herstellung von selbsthartlötenden formteilen

Info

Publication number: DE69920257T2
Application number: DE69920257T
Authority: DE
Inventors: François David; Yves Leroy; Jean-Pierre Huchin; Andre Malie
Original assignee: SNECMA Services SA; Metals Process Systems
Current assignee: Safran Aircraft Engines SAS
Priority date: 1998-11-10
Filing date: 1999-11-09
Publication date: 2005-01-27
Anticipated expiration: 2019-11-10
Also published as: NO20012280D0; IL142792A0; EP1131177B1; ES2228174T3; NO20012280L; WO2000027570A1; ATE276064T1; JP2002529595A; FR2785559A1; CA2350655A1; KR100641404B1; FR2785559B1; CA2350655C; JP4023999B2; IL142792A; US6391252B1; EP1131177A1; KR20010104662A; DE69920257D1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur pulvermetallurgischen Herstellung von Formstücken, die dazu bestimmt sind, durch Selbsthartlötung mit sogenannten Aufnahmeteilen verbunden zu werden, wobei diese Aufnahmeteile aus Superlegierung sind.
Sie betrifft auch ein Verfahren zur Verbindung solcher Formstücke mit metallischen Aufnahmeteilen.
Unter Selbsthartlötung versteht man in der Folge der vorliegenden Beschreibung die autogene Hartlötung des Formstücks auf das metallische Aufnahmeteil, wobei die die Hartlötung bewirkenden Elemente in dem Formstück enthalten sind.
Die Operation der Hartlötung des Formstücks auf das Metallteil kann eine thermische Diffusionsbehandlung im festen Zustand entweder umfassen oder zur Folge haben, um so einer sogenannte Hartlötungs-Diffusionsbehandlung unterzogen zu werden, wobei diese Behandlung dazu dient, die Zusammensetzung und die Struktur der Formstücke und der Selbsthartlätungs-Verbindungszone zu homogenisieren.
Man kennt durch das Patent EP 0 075 497 eine Hartlötungs-Verbindungsverfahren von Metallteilen wie Bauteilen aus Superlegierung für Gasturbinen, das darin besteht, zwischen die zu vereinigenden Flächen eine Verbindungsschicht von einer Superlegierung entsprechender globaler Zusammensetzung einzufügen und diese Einheit einer Hartlötungs-Diffusionsbehandlung zu unterziehen.
Die Verbindungsschicht wird durch ein inniges Mischen von zwei Legierungspulvern gebildet, wobei das erste Pulver, "Basispulver" genannt, ein Superlegierungspulver ist, und das zweite Pulver ein Hartlötpulver aus Ni-Co-Si-B-Legierung ist, deren Liquidus-Temperatur niedriger ist als die Solidus-Temperatur der mechanischen Teile und des Basispulvers.
Die relativ niedrige Schmelztemperatur des Hartlötpulvers beruht auf seinem Si- und/oder B-Gehalt.
In der Folge der vorliegenden Beschreibung versteht man unter "Schmelzelement" ein Element wie zum Beispiel – aber nicht einschränkend – Silicium oder Bor, welche die Solidus-Temperatur der Legierung, in welcher es enthalten ist, wesentlich senkt.
Die Hartlötungs-Diffusionsoperation erfolgt bei einer so hohen Temperatur, dass das Lötpulver schmilzt und, indem es zwischen die Körner des Basispulvers fließt, ermöglicht, die Porosität sehr schnell zu reduzieren und eine kompakte Verbindungsschicht zu erhalten, unabhängig von dem Volumen des verwendeten Pulvers.
Die Temperatur wird anschließend aufrechterhalten, um das oder die Schmelzelemente B und Si diffundieren zu lassen. Die Homogenität der aus einer solchen Diffusion resultierenden Zusammensetzung lässt die Liquidus-Temperatur der geschmolzenen Zonen, die während der Aufrechterhaltung der Temperatur erstarren, wieder ansteigen, wobei sich die Diffusion im festen Zustand fortsetzt.
Daraus resultiert am Ende der Hartlötungs-Diffusionsoperation eine ununterbrochen homogene und dichte Struktur zwischen den zu verbindenden Teilen. Dasselbe Dokument EP 0 075 497 liefert mehrere Anwendungsbeispiele für Superlegierungen auf Nickel- oder Kobaltbasis.
Bei einem Beispiel handelt es sich um das Wiederherrichten bzw. die Reparatur einer feststehenden Turbinenschaufel aus der Kobaltlegierung KC25NW (AFNOR-Bezeichnung) mit Wärmeermüdungsrissen.
Dazu wird eine Paste, die in inniger Mischung das Superlegierungs-Basispulver Co, das Ni-Co-Si-B-Hartlötlegierungspulver und ein flüchtiges Bindemittel enthält, in den vorher gereinigten und/oder erweiterten Riss gegeben.
Das Bindemittel des Typs Acrylharzlösung in dem Monomer von dieser wird während der Hartlötungs-Diffusionsbehandlung bei 1200°C eliminiert.
Das Dokument EP 0 075 497 sieht auch vor, dass man anstatt einer Paste einen Streifen oder ein Band verwenden könnte, hergestellt durch das Walzen einer innigen Mischung aus Basis-, Hartlöt- und Acrylharzpulver.
Das Patent EP 0 075 497 sieht auch vor, dass man ein elementares Teil von einfacher Form einsetzen könnte, zum Beispiel in Form eines vorgesinterten Rohlings, hergestellt aus der Mischung aus Basis- und Hartlötpulver, wobei die Oberfläche des vorgesinterten Rohlings die Rolle der Verbindungsschicht übernimmt.
Das Patent nennt als Anwendung insbesondere das Verschließen von Kernstützelöchern bei den gegossenen hohlen Turbinenschaufeln aus NK15CADT-Legierung (AFNOR-Bezeichnung). Dazu steckt man in das Loch einen Stopfen, der gebildet wird durch einen vorgesinterten Rohling, der 75 Gew.-% Basispulver aus der Legierung NK17CDAT (AFNOR-Bezeichnung) und 25 Gew.-% Hartlötpulver aus Ni-Co-Si-B-Legierung enthält und realisiert während 15 min eine Selbsthartlötung bei 1200°C.
Die Anwendung des in diesem Patent beschriebenen Verfahrens unterliegt jedoch einer gewissen Anzahl von Begrenzungen.
Die Verwendung von Pasten oder Bändern, die außer dem Basis- und dem Hartlötpulver ein Bindemittel enthalten, das abgebaut werden muss und dessen Abbauprodukte bei der Hartlötungs-Diffusion eliminiert werden müssen, zwingt zu der Benutzung von Öfen, die fähig sind, große Mengen von Gas zu eliminieren, das aus der Pyrolyse des Bindemittels stammt. Solche Öfen sind schlecht angepasst an die Hartlötungs-Diffusionsoperation, die bei ungefähr 1200°C und generell unter Vakuum durchgeführt wird.
Ein weiteres zu lösendes Problem ist die Realisierung von elementaren Teilen in Form von vorgesinterten Rohlingen.
Das Formen der Rohlinge kann durch einachsige Kaltverdichtung erfolgen, aber wegen der Reibungen zwischen Pulverkörnern oder zwischen Körnern und Wänden der Verdichtungsmatrize ermöglicht dieses Verfahren nicht die Herstellung von sehr schlanken oder dünnen Formen von homogener Dichte. Außerdem, um diese Reibungen zu begrenzen, benützt man Schmiermittel des Typs Zink-Stearat oder Ähnliche als Zusatz für die Pulver. Diese Schmiermittel können zu Zinkspuren im Rohling führen, was unerwünscht ist, da Zink schlecht ist für das Betriebsverhalten der Superlegierungen.
Es gibt noch andere Formungsverfahren der Rohlinge, zum Beispiel das Plasma-Spritzen auf ein rotierendes Substrat und das Zuschneiden von Bändern mittels Laser.
Das Plasma-Spritzen ermöglicht, rotationssymmetrische rohrförmige Rohlinge herzustellen, indem man Metallpulver auf einen rotierenden zylindrischen Dorn spritzt. Die Ausbeute eines solchen Verfahrens ist gering: ungefähr 90% des gespritzten Pulvers landen nicht auf dem Dorn, was die Rohlinge teuer macht, da diese metallischen Pulver sehr teuer sind. Außerdem erzielt man mit diesem Verfahren keine sauberen Ränder am Rohlingsende, so dass dieser nachbearbeitet werden muss, was die Kosten der Teile weiter erhöht.
Das Zuschneiden der durch Spritzgießen des metallischen Schlickers bzw. Schlamms, Eliminieren des Lösungsmittels und Sintern hergestellten Bänder mittels Laser ermöglicht nur, flache Teile von relativ geringer Dicke herzustellen. Die aus dem Zuschneiden mittels Laser resultierenden Abfälle sind jedoch groß und stellen 2/3 des Materialaufwands dar.
Das Festwerden bzw. Kompaktwerden der vorgesinterten selbsthartlötenden Rohlinge, hergestellt mittel Pulvermetallurgie, wird beschrieben in dem Patent US 4,937,042 , das die Herstellung von den Schaufeln von Gasturbinen gegenüberstehenden feststehenden Reibungsteilen betrifft. Die Rohlinge bestehen aus einer Mischung aus einem ersten Superlegierungspulver des Typs M-Cr-Al oder M-Cr-Al-Y, das kein Si enthält, und einem zweiten Pulver des Typs M-Cr-Al-Si, das ungefähr 10 Gew.-% Si enthält, wobei das Element Si das Schmelzelement ist und M das Element Co oder das Element Ni oder eine Kombination dieser beiden Elemente repräsentiert. Die Rohlinge werden bei einer Temperatur vorgesintert, die niedriger ist als die Solidus-Temperatur des zweiten Pulvers.
Das mit einem solchen Vorsintern realisierte Kompaktwerden bzw. Festwerden ist sehr begrenzt aufgrund der geringen Sinterfähigkeit der Superlegierungen. Die so hergestellten Rohlinge sind daher nicht sehr gut handhabbar.
Bei der vorliegenden Erfindung wurde versucht, Formstücke herzustellen, die dazu bestimmt sind, durch Selbsthartlötung mit metallischen Aufnahmeteilen verbunden zu werden. Diese Formstücke können von sehr unterschiedlicher und auch komplexer Form sein, relativ genaue dimensionale Charakteristika aufweisen und durch ein sehr leistungsfähiges pulvermetallurgisches Verfahren hergestellt werden, das heißt ein Verfahren, bei dem das Verhältnis aus Masse des hergestellten Formstücks und Masse der zu seiner Herstellung eingesetzten Metallpulver annähernd 1 ist.
Man hat auch versucht, Formstücke mit relativ kontrollierter Dichte nahe 1 zu realisieren, deren Dicht im Volumen des Teils homogen ist und die keine für ihre Verwendungs-Charakteristika nachteiligen oder "schädlichen" Elemente enthalten.
Man hat auch versucht, relativ schlanke, volle Formstücke herzustellen, deren Länge/Breite-Verhältnis zum Beispiel wenigstens gleich 5 ist, und relativ dünne Hohlteile, deren Durchmesser/Dicke-Verhältnis zum Beispiel wenigstens gleich 10 ist.
Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe bestand also darin, ein Verfahren zur Herstellung von Formstücken zu entwickeln, das eine Verbindung mit den Aufnahmeteilen durch Selbsthartlötung ermöglicht und das effizienter ist als die Verfahren aus dem Stand der Technik, insbesondere als das aus EP 0 075 497 bekannte Verfahren.
Dieses Verfahren benutzt zwei Metallpulver, nämlich ein erstes sogenanntes Basispulver, das ermöglicht, die erwünschten metallurgischen Charakteristika zu erhalten, und ein zweites sogenanntes Hartlötpulver aus einer Legierung, die ein Schmelzelement enthält, dessen Gehalt so ist, dass die Liquidus-Temperatur des Lötpulvers niedriger ist als die Solidus-Temperatur des Basispulvers, wobei das Basispulver in seiner chemischen Zusammensetzung keinen gewollten Zusatz eines Schmelzelements enthält.
Die chemische Zusammensetzung des Basispulvers kann eventuell durch eine Pulvermischung realisiert werden.
Die chemische Zusammensetzung des Basispulvers und des Hartlötpulvers ermöglicht, eine Selbsthartlötungstemperatur zu definieren, die über der Liquidus-Temperatur des Hartlötpulvers und unter der Solidus-Temperatur des Basispulvers und des Aufnahmeteils liegt.
Das erfindungsgemäße Verfahren umfasst die folgenden Schritte:

a) Herstellung einer homogenen Mischung aus Basispulver, Hartlötpulver und einem flüssigen oder im geschmolzenen Zustand befindlichen Bindemittel, bei der die chemische Zusammensetzung des Basispulvers einer Superlegierung auf der Basis von Ni, Co oder Fe entspricht und diejenige des Hartlötpulvers einer Legierung auf der Basis von Ni, Co oder Fe und bei der das Schmelzelement Si und/oder B ist. Man versteht hier unter Bindemittel einen Bestandteil oder eine Gruppe von Bestandteilen, die ermöglichen, die Körner der Metallpulver miteinander zu verbinden, um eine homogene Mischung zu erhalten. Das Bindemittel, um das es sich hier handelt, kann Zusätze enthalten, die zum Beispiel dazu bestimmt sind, die Dispersion, die Suspendierung der Metallpulver zu erleichtern oder andere Charakteristika der Mischung zu verbessern. Die Bezeichnung "flüssig" für das Bindemittel bringt den geschmolzenen Zustand zum Ausdruck und entspricht diversen Konsistenzen, die durch ihre Viskosität charakterisiert werden können. Das Bindemittel wird so gewählt, dass unter kontrollierten Bedingungen seine Konsistenz zunehmen kann, wenn dies erwünscht ist. Darunter versteht man einen zur Formbildung fähigen Zustand im Gegensatz zum flüssigen Zustand.
b) Spritzgießen der genannten Mischung in einer Form des herzustellenden Formstücks, wobei auf diese Mischung ein entsprechender Druck wirkt. Die Geometrie der Form ist an diejenige der herzustellenden Formstücke angepasst, wobei aus dem Verfahren resultierende Dimensionsänderungen berücksichtigt werden, die der Fachmann aufgrund seiner Erfahrung oder aufgrund vorausgehender Versuche schon kennt. Das Gießen wird unter solchen Temperatur-, Spritzdruck- und Zeitbedingungen durchgeführt, dass das Bindemittel die entsprechende Konsistenz annimmt.
c) Entnahme des gegossenen Rohlings aus der Form, sobald das Bindemittel konsistent geworden ist.
d) Eliminierung des Bindemittels des gegossenen Rohlings durch ein oder mehrere bekannte geeignete Mittel wie zum Beispiel physikalische, thermische oder chemische Mittel.
e) Sintern des bindemittelfreien Rohlings bei einer Temperatur, die höher ist als die Liquidustemperatur des Hartlötpulvers aber niedriger als die spätere Selbsthartlötungstemperatur, um ein Selbsthartlötungs-Formstück zu erhalten, dessen relative Dichte wenigstens gleich 95% aber niedriger als 100% ist.

Die Bedingung bezüglich der minimalen Sintertemperatur ermöglicht, ein notwendiges Flüssigphasen-Sintern durchzuführen, um Formstücke zu erhalten, deren relative Dichte annähernd 1 ist, bzw. 100%, selbst im Falle von Basispulvern, deren Sinterfähigkeit gering ist, wobei eine hohe Dichte nach dem Sintern ermöglicht, die dimensionale Entwicklung bei der Selbsthartlötung zu begrenzen.
Die Bedingung bezüglich der maximalen Sintertemperatur ermöglicht, bei der Selbsthartlötung eine ausreichende Menge Flüssigphase zu gewährleisten, um das Formstück in sicherer Weise mit dem Aufnahmeteil zu verbinden.
Die Selbsthartlötungsbedingungen sind dem Fachmann dieser Verbindungsart bekannt.
Die Schrittfolge des erfindungsgemäßen Verfahrens, nämlich das Herstellen einer spritzfähigen Mischung, das Gießen, das Herausnehmen aus der Form, das Eliminieren des Bindemittels und das Sintern, entspricht schematisch der eines Spritzgussverfahrens für pulverisierte metallisches Materialien, als MIM bezeichnet, was die Abkürzung von "metal injection moulding" ist.
Varianten solcher MIM-Verfahren werden zum Beispiel in den Patenten US 4,197,118 , WO 88/07902 und WO 88/07903 beschrieben.
Die in diesen vor 10 bis 20 Jahren angemeldeten Patenten beschriebenen MIM-Techniken werden benutzt, um fertige Teile herzustellen, deren relative Dichte nahezu 1 ist, bzw. 100%, und der Fachmann wurde bis heute durch nichts veranlasst, diese Techniken umzusetzen, um Bauteile herzustellen, die Charakteristika aufweisen, welche den Charakteristik der aus den MIM-Techniken stammenden Produkte entgegengesetzt sind, da die durch das erfindungsgemäße Verfahren erlangten Produkte "halbfertig" sind, das heißt nicht vollständig verdichtet und dazu bestimmt, bei ihrer Verwendung bzw. Fertigstellung noch einem partiellen Schmelzvorgang unterzogen zu werden.
Vorteilhafterweise wird das erfindungsgemäße Verfahren bei Basismetallpulvern aus Superlegierung auf Ni-, Co- oder Fe-Basis angewendet. Das Hartlötpulver ist dann eine Legierung aus Ni, Co oder Fe, bei der das schmelzende Element Si oder B ist, oder beide Elemente zusammen.
Vorzugsweise enthält das Hartlötpulver in dem Fall, wo das Element Si allein oder in Kombination als Schmelzzuschlag verwendet wird, 2 bis 12 Gew.-% Si.
Vorzugsweise enthält das Hartlötpulver in dem Fall, wo das Element B allein oder in Kombination als Schmelzzuschlag verwendet wird, 1 bis 5 Gew.-% B.
Vorzugsweise wird die Legierung des Hartlötpulvers ausgewählt aus der folgenden Legierungsliste: Ni-Si, Ni-B, Ni-Co-Si, Ni-Co-B, Ni-Co-Si-B, Ni-Cr-Al-Si, Ni-Co-Cr-Al-Si, Ni-Cr-B, Ni-Co-Cr-B.
In der Legierung des Hartlötpulvers haben die nicht spezifizierten Elemente die üblichen Gehalte unter Berücksichtigung der Ausgangsstoffe und der Herstellungsverfahren der Legierung.
Vorzugsweise ist der Gewichtsprozentsatz des Hartlötpulvers in Bezug auf die Gesamtheit der beiden Metallpulver zwischen 5 und 40% enthalten und hängt von der Art dieser beiden Pulver ab.
Wieder vorzugsweise beträgt der Anteil der Metallpulver in der mit dem Bindemittel realisierten Mischung wenigstens 50 Volumenprozent.
Wie oben erwähnt, können diverse Varianten des MIM-Verfahrens in dem erfindungsgemäßen Verfahren vorteilhaft angewendet werden.
Der Mechanismus bzw. die Methode der Konsistenzzunahme des Rohlings in der Form nach einer erste Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens kann eine physikalische Veränderung des Bindemittelzustands sein – vom flüssigen in den festen Zustand –, die man erhält, indem man die Form auf einer niedrigeren Temperatur als derjenigen der genannten Zustandsänderung hält.
Selbstverständlich wird die Temperatur der Form so gewählt, dass das Festwerden des Bindemittel trotz eventueller Überschmelzphänomene und unter Berücksichtigung des Einflusses des Vorhandenseins von eventuellen Zusätzen in dem Bindemittel erfolgt.
Nach einer Untervariante dieser ersten Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens kann das Bindemittel ein thermoplastisches Harz sein oder ein solches umfassen, wobei die Bindemittel-Metallpulver-Mischung dann bei einer Temperatur hergestellt wird, die über der Schmelztemperatur des Bindemittels liegt, und auch mit einer Temperatur in die Form gespritzt wird, die über dieser Schmelztemperatur liegt.
Nach einer anderen Untervariante dieser ersten Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens kann das Bindemittel bei Umgebungstemperatur ein wässriges oder nicht-wässriges flüssiges System sein, und die mit den Metallpulvern hergestellte Mischung wird in eine Form gespritzt, die so gekühlt wird, dass ihre Temperatur unter der Temperatur des Bindemittels liegt.
Der Bindemittel-Eliminienangsschritt umfasst bei dieser Untervariante eine Operation zur Lyophilisation oder Sublimation des Bindemittels.
Nach einer weiteren Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens ist das Bindemittel ein wärmeaushärtendes Harz und der Bindemittel- Konsistenzzunahmemechanismus ist eine beschleunigte Polymerisation des Harzes, zum Beispiel in einer geheizten Form.
Nach wieder einer anderen Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens kann der Bindemittel-Eliminierungsschritt eine Operation zur chemischen Auflösung wenigstens eines oder aller Bestandteile des Bindemittels durch ein Lösungsmittel sein.
Wenn das Bindemittel ein Polymer umfasst, kann der Bindemittel-Eliminierungsschritt vorteilhaft eine chemische oder katalytische Entpolymerisationsoperation dieses Polymers umfassen.
Wieder vorteilhaft kann der Bindemittel-Eliminierungsschritt mehr als eine Operation umfassen, wobei die finale Operation eine thermische Eliminierungsoperation ist.
In diesem Fall ist es sehr vorteilhaft, wenn die thermische Bindemittel-Eliminierungsoperation bis zu einer Temperatur durchgeführt wird, die einen Verfestigungsanfang oder ein "Vorsintern" der Metallpulver bewirkt. Dieses Vorsintern ermöglicht, die vom Bindemittel befreiten Rohlinge ohne Bruchgefahr zu handhaben, ehe man sie einem Sinterschritt unterzieht, um sie zu verdichten.
In der Folge dieses Dokuments ist der Begriff "Sintern" für die Operation reserviert, welche die von dem Bindemittel befreiten "Rohlinge" umwandelt in Selbsthartungs-Formstücke mit geringer Porosität, wobei man weiß, dass sich während der Selbsthartlötung der physikalische Prozess des Sinterns und Eliminierens der Restporosität in dem Formstück fortsetzt.
Vorzugsweise, um das Vorsintern der bindemittelfreien Rohlinge zu ermöglichen, wird die Bindemitteleliminierung bei einer Temperatur beendet, die sich in dem Schmelzintervall des Hartlötpulvers und vorzugsweise in dem unteren Halbintervall befindet.
Wieder vorzugsweise wird der Sinterschritt bei einer Temperatur durchgeführt, die um ungefähr 50°C unter derjenigen der späteren Hartlötoperation liegt.
Optional können die thermische Bindemittel-Eliminierungsoperation und der Sinterschritt nacheinander in demselben Ofen durchgeführt werden, ohne zwischen diesen beiden Operationen der Umgebungsatmosphäre ausgesetzt zu werden.
Die nach dem Sintern erhaltenen Formstücke haben sehr gleichmäßige Dimensionen, die keine oder nur eine geringe Nachbearbeitung erfordern, um sie an die Aufnahmeteile anzupassen, so dass eine solide Selbsthartlötungs-Verbindung mit diesen möglich ist.
Aufgrund der gründlichen Bindemitteleliminierung enthalten die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Formstücke keine anderen chemischen Elemente als diejenigen, welche die verwendeten Metallpulver bilden.
Die vorliegende Erfindung umfasst auch ein Verfahren zur Verbindung der nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Formstücke mit Aufnahmeteilen, die Bauteile aus Superlegierung für Kraftwerk- und Flugzeugturbinen sind.
Gemäß dem Verbindungsverfahren wird die Legierung, aus der das Basispulver besteht, nach seiner Kompatibilität mit der Superlegierung der Aufnahmeteile ausgewählt, und das Formstück wird mit dem Aufnahmeteil vorverbunden, indem man es so zu diesem anordnet, dass es Kontakt hat oder ein geringes Spiel vorhanden ist. Dies setzt eventuell bezüglich der Form und den Dimensionen des Formstücks und der gegenüberstehenden Teile des Aufnahmeteils bekannte Bedingungen voraus.
Die Vorverbindung zwischen diesen beiden Stücken wird dann, um die Selbsthartlötung zu realisieren, auf eine Temperatur gebracht, die höher ist als die Liquidustemperatur des Hartlötpulvers und niedriger als die Solidustemperatur des Basispulvers und des Aufnahmeteils.
Vorzugsweise und insbesondere bei der Anwendung des Reparaturverfahrens folgt auf die Selbsthartlötung direkt oder nach Rückkehr zur Umgebungstemperatur eine Diffusionsbehandlung, die dazu dient, die chemischen Elemente diffundieren zu lassen – insbesondere das oder die Schmelzelemente – und die Struktur der reparierten Zone zu homogenisieren.
Die beigefügten Figuren erläutern in keinesfalls einschränkender Weise ein Beispiel eines Formstücks sowie Anwendungsbeispiele der erfindungsgemäßen Herstellungs- und Verbindungsverfahren.
Die 1 zeigt ein ringförmiges Selbsthartlötungs-Formstück aus Superlegierung.
Die 2 ist ein Schema der Schritte einer ersten Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Herstellung des Rings der 1, wobei ein thermoplastisches Harz verwendet wird.
Die 3 ist ein Schema der Schritte einer zweiten Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Herstellung des Rings der 1, wobei auch ein thermoplastisches Harz verwendet wird.
Die 4 ist ein Schema der Schritte einer dritten Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Herstellung des Rings der 1, wobei ein bei Umgebungstemperatur flüssiges Bindemittel verwendet wird.
Die 1 zeigt ein ringförmiges Selbsthartlötungs-Formstück 1 aus Superlegierung auf Nickelbasis.
Sein Außendurchmesser D beträgt ungefähr 12 mm und seine Dicke e ungefähr 0,6 mm. Es handelt sich um ein dünnes Teil mit einem hohen Verhältnis D/e, ungefähr 20. Seine Höhe H beträgt ungefähr 10 mm.
Dieser Ring dient der Selbsthartlötung in einem Grundloch einer Flugzeuggasturbinenschaufel aus Superlegierung mit der Handelsbezeichnung René 77 (Ni-Legierung des Typs NK15CDAT), wobei die Toleranz seines Außendurchmessers sehr klein ist – in der Größenordnung von einigen zehntel mm – um den Ring perfekt zu positionieren, die geometrischen Verdrehungen während der Selbsthartlötung zu begrenzen und seine Verbindung mit dem Aufnahmeteil, nämlich der Turbinenschaufel, zu erleichtern.
Der Ring 1 wird aus Superlegierung auf Nickelbasis nach dem erfindungsgemäßen pulvermetallurgischen Verfahren mit Hilfe von zwei Metallpulvern hergestellt, nämlich einem Basispulver A und einem Hartlötpulver B.
Das Basispulver A ist ein Pulver aus einer Legierung mit der Handelsbezeichnung Astroloy (NK17CDAT gemäß AFNOR-Bezeichnung). Dieses Material ist sehr gut kompatibel mit der Superlegierung René 77 der Schaufel, insbesondere hinsichtlich Solidustemperatur und mechanischer Charakteristika.
Die Solidustemperatur des Basispulvers A beträgt 1240°C. Seine Liquidustemperatur beträgt 1280°C.
Das Hartlötpulver B, das zum Sintern des Astroloy-Pulvers und zum Selbsthartlöten mit der Schaufel verwendet wird, ist ein Pulver aus Ni-Co-Si-B-Legierung, das in Gewichtsanteilen 17% Co, 4% Si und 2,7% B enthält.
Die Solidustemperatur des Hartlötpulvers B beträgt 965°C. Seine Liquidustemperatur beträgt 1065°C und ist niedriger als die Silidustemperaturen des Basispulvers A und der Turbinenschaufel.
Diese Daten ermöglichen, eine Selbsthartlötungstemperatur von 1200°C zu definieren, die höher ist als die Liquidustemperatur des Hartlötpulvers, aber niedriger ist als die Solidustemperatur der Schaufel aus René 77 und des Astroloypulvers A.
Die 2 beschreibt eine erste Anwendungsvariante des erfindungsgemäßen Verfahrens.
Die beiden Metallpulver A und B sind Pulver aus mit Argon zerstäubten kugeligen Körnern mit einer Korngröße unter oder gleich 53 μm.
Diese beiden Metallpulver A und B werden unter inerter Atmosphäre vorgemischt. Die Vormischung der beiden Metallpulver A und B wird mit (A + B) bezeichnet.
Das Gewichtsverhältnis Astroloy-Pulver A zu Hartlötpulver B ist 3/1, was einem Gewichtsprozentsatz des Pulvers B von 25% in der Vormischung (A + B) aus beiden Metallpulvern entspricht.
Nach dieser Variante bereitet man aus den beiden vorgemischten Metallpulvern (A + B) und einem geschmolzenen Bindemittel L bei ungefähr 180°C unter inertem Gas in einer Mischvorrichtung eine pastige Mischung.
Das Bindemittel L wird gebildet durch eine Mischung aus Wachs C und thermoplastischem Harz R, zum Beispiel des Typs Polyethylen oder Polypropylen.
Der Volumenanteil der Metallpulver (A + B) an der Mischung beträgt 70%.
Die erlangte homogene Mischung wird abgekühlt und gemahlen, um ein Granulat zu erhalten.
Das erhaltene Granulat kann problemlos gehandhabt und bei Umgebungstemperatur gelagert werden; dabei sind die Metallpulverkörner von festgewordenem Bindemittel umhüllt.
In dem nachfolgenden Spritzgießschritt wird das Granulat in die Archimedische Schnecke einer Presse nach Art derer eingespeist, die zum Spritzgießen von Kunststoffteilen dient, wobei diese Archimedische Schnecke auf ungefähr 180–200°C erhitzt wird, um das Granulat-Bindemittel zu schmelzen und eine Metallpaste zu erhalten, deren Viskosität enthalten ist zwischen 10⁴ und 10⁷ cpoise bzw. cPoise und die aus diesem Grund mit der Archimedes-Schnecke in eine Form eingespeist werden kann.
Die Form, hergestellt aus Werkzeugstahl, ist aus zwei Teilen zusammengesetzt, die sich in einer Verbindungsebene aufeinander abstützen, wobei diese beiden Teile, wenn sie sich aufeinander abstützen, einen ringförmigen Hohlraum bzw. eine Abformung bilden, in den die Metallpaste mit Hilfe der Archimedes-Schnecke eingespeist wird.
Die Dimensionen dieser Abformung entsprechen bis auf einen Koeffizienten denen des herzustellenden Rings, wobei der Rohling während der späteren Fertigungsoperationen Maßveränderungen ausgesetzt ist, insbesondere einer Schrumpfung beim Sintern.
Im Fall von Ringen gemäß 1 hat die Abformung aus diesem Grund Dimensionen, die 1,15-mal größer sind als die des fertigen Rings.
Die Schrumpfung ist eventuell nicht isotrop; man wendete dann zur Definition der Dimensionen der Form entsprechend den Richtungen unterschiedliche Schrumpfungskoeffizienten an.
Der Fachmann beherrscht diese dimensionalen Veränderungen, eventuell mit Hilfe einiger vorausgehender Versuche, die dazu bestimmt sind, insbesondere den Einfluss der Kennwerte der Metallpulver und des verwendeten Bindemittels, den Anteil der Metallpulver an der Mischung und die Sinterbedingungen zu berücksichtigen.
Die Form wird auf einer Temperatur von ungefähr 45°C gehalten, um gleichzeitig eine gute Füllung des Abformungshohlraums und die Verfestigung der Metallpaste in ungefähr 1 Minute zu ermöglichen.
Sobald der Rohling sich verfestigt hat, werden die beiden Hälften der Form getrennt und der Rohling wird entnommen.
Bei der Konstruktion der Form muss die beschädigungsfreie Entnahme des Rohlings berücksichtigt werden, was aber auf dem Gebiet des Spritzgießens bekannt ist.
Der nächste Schritt, der 2 entsprechend, ist die Bindemittel-Eliminierung, die in zwei aufeinanderfolgenden Operationen erfolgt.
Eine erste Operation ist eine chemische Bindemittel-Eliminierung DCS mit Hilfe eines Lösungsmittels in Form von Hexan, welches das Wachs des Bindemittels auflöst. Diese Bindemittel-Eliminierung erfolgt in der Dampf- bzw. Gasphase und der Flüssigphase durch Eintauchen.
Die zweite Bindemitteleliminierungs-Operation ist eine thermische Bindemitteleliminierung DT in einem Ofen unter Wasserstoffatmosphäre.
Diese zweite Operation umfasst zunächst einen Temperaturanstieg und dann eine Aufrechterhaltung bei 400–500°C, wo die Pyrolyse des nicht in Hexan aufgelösten thermosplastischen Harzes stattfindet.
Die Pyrolyse im Wasserstoffmilieu lässt quasi keinen Bindemittelrückstand zurück.
Der Rohling ist zu diesem Zeitpunkt extrem porös, wobei die Poren den vorher von dem verflüchtigten Bindemittel eingenommenen Volumen entsprechen. Die Metallpulverkörner haben untereinander nur einen schwachen Zusammenhalt, was den Rohling gegenüber Stößen empfindlich macht, so dass seine Handhabung schwierig ist.
In dem Ofen, in dem die thermische Bindemittel-Eliminierung stattfindet, wird die Temperatur dann bis auf 1000°C erhöht, um die von dem Bindemittel befreiten Rohlinge vorzusintern. Bei dieser Temperatur, die höher ist als die Solidustemperatur des Hartlötpulvers B (965°C) und sich in 1/3 seines Schmelzintervall befindet (située au 1/3 de son Intervalle de fusion), schmilzt das Pulver B teilweise und die von B stammende Flüssigphase dringt in die Oberfläche der nicht geschmolzenen Pulverkörner ein, insbesondere in die des Basispulvers A, so dass sich metallische Brücken zwischen den Körner bilden, was die Struktur konsolidiert.
Die Rohlinge werden während ungefähr 10 Minuten auf 1000°C gehalten und dann bis auf die Umgebungstemperatur abgekühlt.
Ein Vorsintern bei einer niedrigeren Temperatur als der Solidustemperatur des Hartlötpulvers B, zum Beispiel bei 950°C, führt nicht zu Metallbrücken zwischen den Körnern und die Rohlinge sind dann – auch aufgrund ihrer geringen Dicke von weniger als 1 mm – sehr brüchig, so dass man sie nicht handhaben kann.
Ein Vorsintern bei einer Temperatur von 1000°C führt im Stadium des Vorsinterns zu einem Übermaß an Flüssigphase.
Ein relativ langsamer Anstieg auf 1000°C – vorzugsweise 500°C/h – trägt auch zu der Qualität des Vorsinterns bei.
Nach dieser thermischen Bindemittel-Eliminierung werden die Rohlinge in den Sinterofen gegeben, der ein Vakuumofen ist.
Das Sintern erfolgt in Schritten bis auf 800°C und dann auf 1150°C, also einer Temperatur, die über der Liquidustemperatur des Hartlötpulvers B liegt und 50°C unter der Temperatur, bei der die Verbindung zwischen dem Ring und der Turbinenschaufel aus der Superlegierung René 77 durch Selbsthartlötung stattfindet.
Die Ringe werden 15 Minuten auf 1150°C gehalten. Diese Bedingungen sind ausreichend, um eine fortgeschrittene Verdichtung der Stücke von über 96% zu erhalten und dabei immer noch ein ausreichendes Potential zur Bildung der Flüssigphase bei der Selbsthartlötung zu haben.
Nach der Abkühlung auf Umgebungstemperatur im Ofen durch das Hineinblasen von Argon werden die Ringe kontrolliert und eventuell durch Schleifen nachbearbeitet, insbesondere dann, wenn ihr Außendurchmesser für ihre Verwendung zu groß ist.
Die 3 beschreibt eine zweite Variante zur Herstellung der Ringe nach 1. Man bereitet eine homogene Mischung aus den beiden selben Pulvern (A + B), vorvermischt mit einem geschmolzenen Bindemittel L, das diesmal ein thermoplastisches Harz ist, nämlich Polyacetal, wobei der Anteil der Metallpulver in der Mischung 65 Volumenprozent beträgt. Diese Mischung ist ein Granulat wie bei der ersten Variante.
Wie bei der ersten Variante wird das Granulat erhitzt bis zum Schmelzen des Bindemittels, und dann in die Form einer Spritzgusspresse hineingespritzt.
Nach ihrer Entnahme aus der Form werden die erstarrten gegossenen Rohlinge einer katalytischen Bindemittel-Eliminierung Dca bei 110°C unterzogen, mit Hilfe von gasförmigem HNO₃.
Dieser Wirkstoff entpolymerisiert das Polyacetal, das sich in gasförmiges Monomer verwandelt, das Formaldehyd, das abgeführt wird.
Dieser Schritt zur katalytischen Bindemittel-Eliminierung ermöglicht, das Bindemittel quasi total zu eliminieren, und aus diesem Grund ist die thermische Bindemittel-Eliminierung nicht nötig.
Der vom Bindemittel befreite Rohling wird anschließen in einem Ofen bei 1150°C gesintert, wie bei der ersten Variante.
Die 4 beschreibt eine dritte Variante zur Herstellung der Ringe nach 1.
Diesmal bereitet man eine Mischung aus denselben Metallpulvern (A + B), vorvermischt mit einem Bindemittel, das bei Umgebungstemperatur flüssig ist.
Dieses Bindemittel L kann ein wässriges oder ein nicht-wässriges System sein.
Im Falle der Verwendung eines wässrigen Systems ist der Hauptbestandteil des Bindemittels Wasser, wobei Wasser-Zusätze die Dispersion bzw. Verteilung der Körner sowie die Bildung einer Metallpulver-Suspension begünstigen, was ermöglicht, die Viskosität der Mischung bei Umgebungstemperatur zu konditionieren, oder die Rolle einer Cryo-Protektion spielen. Die Patentanmeldung WO 88/07902 beschreibt solche wässrigen Systeme.
Der derart mit dem wässrigen System und einem Anteil von ungefähr 60 Volumenprozent Metallpulver (A + B) hergestellte metallische Schlicker bzw. Schlamm besitzt eine Viskosität von 10³ bis 10⁴ cpoise bzw. cPoise und kann vor dem Spritzgießen in geschlossenen Behältern gelagert werden.
Das Spritzgießen erfolgt dann in einer Form aus Werkzeugstahl, gekühlt auf –40°C oder eine noch tiefere Temperatur.
Das Patent EP 587 483 beschreibt eine Spritzgusspresse zum Spritzgießen solcher Schlicker bzw. Schlamme und insbesondere den Spritzkopf der Presse.
Das Patent EP 626 224 beschreibt eine Vorrichtung zum Gießen solcher Schlicker bzw. Schlamme bei Temperaturen unter der Umgebungstemperatur, ohne dass sich auf der Abformungsoberfläche oder der Trennebene Reif bildet.
Die Verwendung eines nicht-wässrigen Systems als Alternative zu einem wässrigen System wird in der Patentanmeldung WO 88/07903 beschrieben.
Man kann zum Beispiel Cyclohexan mit Zusätzen wie zum Beispiel einem Mittel zum Dispergieren der Metallpulver und ein Kolloid benutzen, um die Viskosität der Mischung zu konditionieren.
Die Form wird in diesem Fall auf einer Temperatur von ungefähr –20°C gehalten.
Unabhängig davon, ob das Bindemittel ein wässriges oder ein nicht-wässriges System ist, werden die nach Verfestigung des Schlickers bzw. Schlamms der Form entnommenen eisigen Metallstücke bei niederer Temperatur gehalten und dann in zwei Operationen vom Bindemittel befreit.
Die erste Bindemittel-Eliminierungsoperation ist eine bekannte Lyophilisationsoperation, wobei das Wasser oder das Cyclohexan bei dieser Operation durch Sublimation eliminiert werden.
Die zweite Bindemittel-Eliminierungsoperation ist eine thermische Eliminierung, die ermöglicht, die Wasser- oder Cyclohexan-Zusätze, die während der Lyophilisation nicht eliminiert worden sind, zu verbrennen.
Diese thermische Bindemittel-Eliminierung wird wie in der Variante der 2 durchgeführt.
Das erfindungsgemäße Herstellungsverfahren selbsthartlötender Formteile ist selbstverständlich nicht auf die oben beschriebenen Varianten beschränkt.
Die bei dem nach der Variante der 2 hergestellten erfindungsgemäßen Ring der 1 erzielten Resultate sind die folgenden:

– Absolute Dichte des gesinterten Rings: 7,83, also eine relative Dichte von 98%;
– Kohlenstoffgehalt des Rings = 0,03%;
– Korngröße = Nr. 6,5 gemäß Spezifikation ASTM E112;
– typische Innendurchmesser-Abweichung = 0,01 mm,
– mittlere Kreisförmigkeitsabweichung des Innendurchmessers.

Die Kreisförmigkeitsabweichung ist die Differenz zwischen Maximaldurchmesser und Minimaldurchmesser eines selben Querschnitts.
Die mittlere Abweichung entspricht dem Mittelwert der Abweichungen eines selben Teile-Loses.
Die mittlere Kreisförmigkeitsabweichung des Innendurchmessers, gemessen auf 25% der Höhe des Rings, ist gleich 0,02 mm.
Die mittlere Kreisförmigkeitsabweichung des Innendurchmessers, gemessen auf 75% der Höhe des Rings, ist gleich 0,03 mm.
Es folgt eine kurze Beschreibung des erfindungsgemäßen Verbindungsverfahrens mit Hilfe desselben Beispiels.
Man realisiert in der Turbinenschaufel aus Superlegierung René 77 eine Bohrung mit sehr genauem Durchmesser mit einer Toleranz von zum Beispiel einigen hundertstel mm und arbeitet, wenn nötig, den Außendurchmesser des Rings der 1 nach, so dass man ihn mit einem entsprechenden Kraftaufwand in die Bohrung der Schaufel hineindrücken kann.
Diese kraftaufwändige Vormontage wird dann unter Vakuum auf eine Temperatur von 1200°C gebracht, 15 min auf dieser Temperatur gehalten und dann auf die Umgebungstemperatur abgekühlt.
Dann kann man die Qualität der Verbindung prüfen.
Man kann auch eine Diffusionsbehandlung von 2 Stunden bei 1200°C im festen Zustand durchführen, entweder in dem Selbsthartlötungs-Ofen oder später, nach der Rückkehr zur Umgebungstemperatur.
Schließlich kann man die hergestellte Verbindung einer thermischen Qualitätsbehandlung unterziehen.

Claims

Verfahren zur pulvermetallurgischen Herstellung von Formteilen der Art, die durch Selbsthartlötung bei einer bestimmten Temperatur mit metallischen Aufnahmeteilen aus Superlegierung verbunden werden, wobei in diesem Verfahren zwei metallische Pulver verwendet werden, – nämlich ein "Basispulver" genanntes erstes Pulver aus einer Legierung, die ermöglicht, die erwünschten metallurgischen Charakteristika zu erlangen und die substantiell kein Schmelzelement enthält, – und ein "Hartlötpulver" genanntes zweites Pulver aus einer Legierung, die wenigstens ein sogenanntes Schmelzelement mit einem derartigen Gehalt enthält, dass die Hartlötpulver-Liquidustemperatur der Legierung niedriger ist als die Basispulver-Solidustemperatur der Legierung, wobei das Basispulver und das Hartlötpulver so ausgewählt werden, dass die Liquidustemperatur des Hartlötpulvers niedriger ist als die Selbsthartlötungstemperatur, und dass die Solidustemperatur des Basispulvers höher ist als die Selbsthartlötungstemperatur, wobei das genannte Herstellungsverfahren dabei die folgenden Schritte umfasst: a) Herstellung einer homogenen Mischung aus Basispulver, Hartlötpulver und einem flüssigen oder im geschmolzenen Zustand befindlichen Bindemittel, bei der die chemische Zusammensetzung des Basispulvers einer Superlegierung auf der Basis von Ni, Co oder Fe entspricht und diejenige des Hartlötpulvers einer Legierung auf der Basis von Ni, Co oder Fe, bei der das Schmelzelement Si und/oder B ist und das Bindemittel so gewählt wird, dass unter kontrollierten Bedingungen seine Konsistenz zunehmen kann, b) Spritzgießen der genannten Mischung in einer Form des herzustellenden Formteils, wobei das Gießen unter solchen Temperatur-, Druck- und Zeitbedingungen stattfindet, dass die Konsistenzzunahme des Bindemittel sich realisiert, c) Entnahme des gegossenen Rohlings aus der Form, d) Bindemittel-Eliminierung, e) Sintern des bindemittelfreien Rohlings bei einer Temperatur, die höher ist als die Liquidustemperatur des Hartlötpulvers aber niedriger als die spätere Selbsthartlötungstemperatur, um ein selbsthartlötbares Formteil zu erhalten, dessen relative Dichte wenigstens gleich 95% aber niedriger als 100% ist.
Verfahren zur Herstellung von Formteilen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Legierung des Hartlötpulvers 2 bis 12 Gew.-% Si enthält.
Verfahren zur Herstellung von Formteilen nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Legierung des Hartlötpulvers 1 bis 5 Gew.-% B enthält.
Verfahren zur Herstellung von Formteilen nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Hartlötpulverlegierung ausgewählt wird aus der Liste der folgenden Legierungen: Ni-Si, Ni-B, Ni-Co-Si, Ni-Co-B, Ni-Co-Si-B, Ni-Cr-Al-Si, Ni-Co-Cr-Al-Si, Ni-Cr-B, Ni-Co-Cr-B.
Verfahren zur Herstellung von Formteilen nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Gewichtsprozentsatz des Hartlötpulvers in beiden Metallpulvern insgesamt zwischen 5 und 40% enthalten ist.
Verfahren zur Herstellung von Formteilen nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Metallpulvereinsatz bzw. -anteil in der Mischung mit dem Bindemittel mindestens 50 Volumenprozent beträgt.
Verfahren zur Herstellung von Formteilen nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Konsistenzzunahme des Bindemittels in der Form auf einer physikalischen Zustandsveränderung des Bindemittels vom flüssigen in den festen Zustand beruht, realisiert indem man die Form auf einer Temperatur hält, die niedriger ist als die Temperatur der genannten Zustandsveränderung.
Verfahren zur Herstellung von Formteilen nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Bindemittel ein thermoplastisches Harz umfasst.
Verfahren zur Herstellung von Formteilen nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Bindemittel bei Umgebungstemperatur ein wässriges oder nicht-wässriges System ist, und dadurch, dass der Schritt zur Eliminierung des Bindemittels eine Operation zur Lyophilisation oder Sublimation des Hauptbestandteils des Bindemittels umfasst.
Verfahren zur Herstellung von Formteilen nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Bindemittel im Wesentlichen ein wärmeaushärtendes Harz umfasst, und dadurch, dass die Konsistenzzunahme des Bindemittels in der Form durch Polymerisation dieses Harzes realisiert wird.
Verfahren zur Herstellung von Formteilen nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Konsistenzzunahme des Bindemittels in dem Gießschritt durch eine Sol-Gel-Reaktion realisiert wird, zu der das Bindemittel fähig ist, und dadurch, dass der Schritt zur Eliminierung des Bindemittels eine Operation zur Wiederherstellung von Lösung aus dem erhaltenen Gel ist.
Verfahren zur Herstellung von Formteilen nach Anspruch 9 oder nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Schritt zur Eliminierung des Bindemittels eine chemische Operation umfasst, bei der wenigstens ein Bestandteil des Bindemittels in einem Lösungsmittel dieses Bestandteils oder dieser Bestandteile aufgelöst wird.
Verfahren zur Herstellung von Formteilen nach Anspruch 8 oder nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Bindemittel ein Polymer umfasst und der Schritt zur Eliminierung des Bindemittels eine Operation zu seiner Entpolymerisierung umfasst.
Herstellungsverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Schritt zu Eliminierung des Bindemittels in einer Operation zur thermischen Bindemittel-Eliminierung besteht oder eine solche umfasst.
Herstellungsverfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Operation zur thermischen Bindemittel-Eliminierung bis zu einer Temperatur durchgeführt wird, die eine Vorsinterung der bindemittelfreien Rohlinge bewirkt.
Herstellungsverfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorsinterung bei einer Temperatur beendet wird, die in dem Schmelzintervall bzw. -bereich des Hartlötpulvers liegt.
Herstellungsverfahren nach Anspruch 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorsinterung bei einer Temperatur beendet wird, die im unteren Schmelz-Halbintervall des Hartlötpulvers liegt.
Herstellungsverfahren nach einem der Ansprüche 15 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Operation zur thermischen Bindemittel-Eliminierung und der Sinterungsschritt nacheinander in demselben Ofen durchgeführt werden, ohne Rückkehr zu der Umgebungstemperatur zwischen diesen beiden Operationen oder Schritten.
Herstellungsverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass der Sinterungsschritt bei einer Temperatur durchgeführt wird, die ungefähr 50°C unter der Temperatur zur Verbindung der Formteile durch Selbsthartlötung liegt.
Verfahren zur Verbindung von selbsthartlötenden Formteilen, gefertigt gemäß dem Herstellungsverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 19, mit Aufnahmeteilen aus Superlegierung, bei dem die Aufnahmeteile Bauteile von aeronautischen oder terrestrischen Gasturbinen sind, bei dem das Basispulver, aus dem die genannten Formteile sind, durch eine Legierung gebildet wird, die mit der Superlegierung der genannten Aufnahmeteile kompatibel ist, bei dem die genannten Formteile Formen und Dimensionen haben, die ihre Vorverbindung mit den genannten Aufnahmeteilen ermöglichen, und bei dem man eine Selbsthartlötung der Formteile in den Aufnahmeteilen bei einer Temperatur realisiert, die höher als die Liquidustemperatur des Hartlötpulvers ist und niedriger als die Solidustemperatur des Basispulvers und des Aufnahmeteils.
Verbindungsverfahren nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass auf die Selbsthartlötungsbehandlung direkt oder nach Rückkehr zur Umgebungstemperatur eine Diffusionsbehandlung im festen Aggregatzustand folgt.
Verfahren zur Reparatur von Gasturbinen nach Anspruch 20 oder 21, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufnahmeteile aus einer Legierung mit dem Handelsnamen René 77 sind, und dass die Formteile aus einer Legierung mit dem Handelsnamen Astroloy sind, und dass die Selbstlötungsbehandlung mit 1200°C durchgeführt wird.