JP2017109239A - 物品の処理方法及び処理物品 - Google Patents
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Abstract
【課題】物品の処理方法及び処理物品を提供する。【解決手段】母材を有する物品を位置決めすることを含む、物品の処理方法。溶接溶加材は、溶接して、処理物品を形成することによって母材に適用される。溶接溶加材は、溶接物品中に潜在的共晶含有ゾーンを形成するために十分な濃度の1種以上の温度降下元素を含む。潜在的共晶含有ゾーンは、1種以上の温度降下元素を含有する。溶接物品は、少なくとも部分的に液化された共晶含有ゾーンの形成に十分な高温に十分長い時間加熱される。少なくとも部分的に液化された共晶含有ゾーンは、溶接時に形成された亀裂に流入し得る。【選択図】図1
Description
本願は、物品の処理方法に関する。より詳細には、本願は、難溶接性合金で形成された溶接物品の処理方法に関する。
高強度及び耐酸化性の材料は、ガスタービン用部品によく使用される。例えば、ニッケル基又はコバルト基超合金は、バケット、ブレード、ノズル又はガスタービン内の他の部品によく使用される。このような超合金は、溶接性が低いことがある。したがって、このような部品の特徴は、多くの場合他の工程により形成される
ニッケル基超合金及び特定のチタンアルミニウム合金などの難溶接性(HTW)合金は、それらのガンマプライム相及び様々な幾何的制約のため、ガンマプライム相のひずみ時効、溶離及び高温亀裂を受けやすい。これらの材料はまた、アルミニウム又はチタンの含有量が約3%を超えると起こり得る、ガンマプライム相が体積分率30%超で存在する場合に接合が難しい。
ニッケル基超合金及び特定のチタンアルミニウム合金などの難溶接性(HTW)合金は、それらのガンマプライム相及び様々な幾何的制約のため、ガンマプライム相のひずみ時効、溶離及び高温亀裂を受けやすい。これらの材料はまた、アルミニウム又はチタンの含有量が約3%を超えると起こり得る、ガンマプライム相が体積分率30%超で存在する場合に接合が難しい。
これらのHTW材料は、ガスタービンエンジン、ブレード(バケット)、ノズル(ベーン)、シュラウド、燃焼器及び他の高温ガス流路部品などのガスタービンエンジンの形成部品に組み込まれることがある。亀裂は、部品を機能させるために実施される溶接作業などの溶接作業の間にHTW材料に不必要に形成され得る。このような亀裂は、補修部品において望ましくない。
他の接合工程によるニッケル基及びコバルト基超合金を含むガスタービン部品の代替の公知の接合方法としては、ろう付けが挙げられる。しかし、ろう付けには悩ましい欠点がある。ろう付けは、様々な考慮を導入し得る溶加材を使用する。例えば、特定の溶加材は、締結強度不足を引き起こし得る。加えて、ろう付けは、オペレーターの高レベルの精巧さを必要とし得る。ろう付けはまた、部品全体を真空炉に配置し、ろう付けサイクルの間に全パーツを加熱する必要があり、それによって、サイズの制約された、及び/又は温度感受性の用途に適用性が制限される。
例示的な実施形態では、物品の処理方法は、母材を有する物品を位置決めする工程とを含む。溶接溶加材は、溶接して、処理物品を形成することによって母材に適用される。溶接溶加材は、溶接物品中に潜在的共晶含有微細構造を形成するために十分な濃度の、1種以上の温度降下元素を含む。潜在的共晶含有微細構造ゾーンは、1種以上の温度降下元素を含有する。溶接物品は、少なくとも部分的に液化された共晶含有ゾーンの形成に十分な高温に十分長い時間加熱される。少なくとも部分的に液化された共晶含有ゾーンは、溶接時に形成された亀裂に流入し得る。
例示的一実施形態では、物品の処理方法は、母材を有する物品を供用から外すことを含む。母材の一部がくり抜かれ、母材のくり抜かれた部分に溶接により溶接溶加材が適用され、溶接物品が形成される。溶接溶加材は、溶接物品中に潜在的共晶含有微細構造を形成するために十分な濃度の、1種以上の温度降下元素を含む。これらの微細構造は、1種以上の温度降下元素を含有する。溶接物品は、少なくとも部分的に液化された共晶含有ゾーンの形成に十分な高温に十分長い時間加熱される。少なくとも部分的に液化された共晶含有ゾーンは、溶接時に形成された亀裂に流入し得る。
別の例示的な実施形態では、物品は母材に溶接された溶接溶加材を含む。物品は、溶接溶加材と母材との間に熱影響部を有する。熱影響部は、その中に共晶含有ゾーンを有する1以上の亀裂を含む。
本発明の他の特徴及び有利性は、好ましい実施形態の下記のより詳細な説明を、例として本発明の原理を例示する添付の図面と併せて見ることにより明らかであると思われる。
図面を通して、同じ参照番号ができるだけ同じ部分を表すように使用している。
物品及びタービン部品を処理する例示的方法が提供される。本開示の実施形態は、本明細書に開示の1又は複数の特徴を利用しない方法と比較して、溶接工程の後で溶接金属及び母材金属熱影響部の亀裂を有効に修復し、その数を低減させる。加えて、本開示の実施形態は、融合線に隣接する熱影響部(HAZ)における亀裂の数及び長さを大幅に低減させる。さらに、本開示の実施形態は、Rene108及びGTD111などの難溶接性合金を含む難溶接性部品の溶接を可能にし、得られた溶接点は、表面亀裂がゼロ又はほぼゼロであり、熱影響部における亀裂のサイズが低減され、又は亀裂が除去される。さらに、本開示の実施形態は、溶加金属中に存在する温度降下元素のため、溶接工程に投入する熱を低減することができ、したがって、溶接点からもたらされる亀裂及び歪みを低減又は除去することができる。
図1は、溶接前の、母材101で形成された物品100を示す。例えば、処理領域103は、物品100の除去された損傷部分を含む。他の実施形態では、処理領域103は、新たに製造された物品に存在してもよい。加えて、物品は処理領域を103含む。図1に示された実施形態は、U字型に堀り出された溝を含むが、本開示はこれに限定されるものではない。例えば、表面は亀裂を含んでも、又は他の(機械加工又は非機械加工された)表面特徴、V字型の溝、切欠き又はされて調製されていない、もしくはくり抜かれていない表面を含んでもよい。
一実施形態では、母材101は難溶接性(HTW)合金である。本明細書では、「HTW合金」は、溶離、熱及びひずみ時効による亀裂を示し、したがって溶接に抵抗性となる合金である。さらなる実施形態では、HTW合金は超合金である。またさらなる実施形態では、HTW合金はニッケル基超合金又はチタンアルミニウム超合金である。HTW合金としては、限定するものではないが、GTD111、GTD444、GTD262、Rene N2、Rene N4、Rene N5、Rene N6、Rene65、Rene77(Udimet700)、Rene80、Rene88DT、Rene104、Rene108、Rene125、Rene142、Rene195、Rene N500、Rene N515、CM247、MarM247、CMSX−4、MGA1400、MGA2400、IN100、INCONEL700、INCONEL738、INCONEL792、DS Siemet、CMSX10、PWA1480、PWA1483、PWA1484、TMS−75、TMS−82、Mar−M−200、UDIMET500、ASTROLOY及びこれらの組合せを挙げることができる。
本明細書では、「ASTROLOY」は、重量基準で、約15%のクロム、約17%のコバルト、約5.3%のモリブデン、約4%のアルミニウム、約3.5%のチタン及び残部のニッケルの組成を有する合金をいう。
本明細書では、「DS Siemet」は、重量基準で、約9%のコバルト、約12.1%のクロム、約3.6%のアルミニウム、約4%のチタン、約5.2%のタンタル、約3.7%のタングステン、約1.8%のモリブデン及び残部のニッケルの組成を有する合金をいう。
本明細書では、「GTD111」は、重量基準で、約14%のクロム、約9.5%のコバルト、約3.8%のタングステン、約4.9%のチタン、約3%のアルミニウム、約0.1%の鉄、約2.8%のタンタル、約1.6%のモリブデン、約0.1%の炭素及び残部のニッケルの組成を有する合金をいう。
本明細書では、「GTD262」は、重量基準で、約22.5%のクロム、約19%のコバルト、約2%のタングステン、約1.35%のニオブ、約2.3%のチタン、約1.7%のアルミニウム、約0.1%の炭素及び残部のニッケルの組成を有する合金をいう。
本明細書では、「GTD444」は、重量基準で、約7.5%のコバルト、約0.2%の鉄、約9.75%のクロム、約4.2%のアルミニウム、約3.5%のチタン、約4.8%のタンタル、約6%のタングステン、約1.5%のモリブデン、約0.5%のニオブ、約0.2%のケイ素、約0.15%のハフニウム及び残部のニッケルの組成を有する合金をいう。
本明細書では、「MGA1400」は、重量基準で、約10%のコバルト、約14%のクロム、約4%のアルミニウム、約2.7%のチタン、約4.7%のタンタル、約4.3%のタングステン、約1.5%のモリブデン、約0.1%の炭素及び残部のニッケルの組成を有する合金をいう。
本明細書では、「MGA2400」は、重量基準で、約19%のコバルト、約19%のクロム、約1.9%のアルミニウム、約3.7%のチタン、約1.4%のタンタル、約6%のタングステン、約1%のニオブ、約0.1%の炭素及び残部のニッケルの組成を有する合金をいう。
本明細書では、「PMA1480」は、重量基準で、約10%のクロム、約5%のコバルト、約5%のアルミニウム、約1.5%のチタン、約12%のタンタル、約4%のタングステン及び残部のニッケルの組成を有する合金をいう。
本明細書では、「PWA1483」は、重量基準で、約9%のコバルト、約12.2%のクロム、約3.6%のアルミニウム、約4.1%のチタン、約5%のタンタル、約3.8%のタングステン、約1.9%のモリブデン及び残部のニッケルの組成を有する合金をいう。
本明細書では、「PMA1484」は、重量基準で、約5%のクロム、約10%のコバルト、約2%のモリブデン、約5.6%のアルミニウム、約9%のタンタル、約6%のタングステン及び残部のニッケルの組成を有する合金をいう。
本明細書では、「Rene N2」は、重量基準で、約7.5%のコバルト、約13%のクロム、約6.6%のアルミニウム、約5%のタンタル、約3.8%のタングステン、約1.6%のレニウム、約0.15%のハフニウム及び残部のニッケルの組成を有する合金をいう。
本明細書では、「Rene N4」は、重量基準で、約9.75%のクロム、約7.5%のコバルト、約4.2%のアルミニウム、約3.5%のチタン、約1.5%のモリブデン、約6.0%のタングステン、約4.8%のタンタル、約0.5%のニオブ、約0.15%のハフニウム及び残部のニッケルの組成を有する合金をいう。
本明細書では、「Rene N5」は、重量基準で、約7.5%のコバルト、約7.0%のクロム、約6.5%のタンタル、約6.2%のアルミニウム、約5.0%のタングステン、約3.0%のレニウム、約1.5%のモリブデン、約0.15%のハフニウム及び残部のニッケルの組成を有する合金をいう。
本明細書では、「Rene N6」は、重量基準で、約12.5%のコバルト、約4.2%のクロム、約7.2%のタンタル、約5.75%のアルミニウム、約6%のタングステン、約5.4%のレニウム、約1.4%のモリブデン、約0.15%のハフニウム及び残部のニッケルの組成を有する合金をいう。
本明細書では、「Rene65」は、重量基準で、約13%のコバルト、最大約1.2%の鉄、約16%のクロム、約2.1%のアルミニウム、約3.75%のチタン、約4%のタングステン、約4%のモリブデン、約0.7%のニオブ、最大約0.15%のマンガン及び残部のニッケルの組成を有する合金をいう。
本明細書では、「Rene77(Udimet700)」は、重量基準で、約15%のクロム、約17%のコバルト、約5.3%のモリブデン、約3.35%のチタン、約4.2%のアルミニウム及び残部のニッケルの組成を有する合金をいう。
本明細書では、「Rene80」は、重量基準で、約14%のクロム、約9.5%のコバルト、約4%のモリブデン、約3%のアルミニウム、約5%のチタン、約4%のタングステン、約0.17%の炭素及び残部のニッケルの組成を有する合金をいう。
本明細書では、「Rene88DT」は、重量基準で、約16%のクロム、約13%のコバルト、約4%のモリブデン、約0.7%のニオブ、約2.1%のアルミニウム、約3.7%のチタン、約4%のタングステン、約0.1%のレニウム、最大で約4.3%のレニウム及びタングステン並びに残部のニッケルの組成を有する合金をいう。
本明細書では、「Rene104」は、重量基準で、約13.1%のクロム、約18.2%のコバルト、約3.8%のモリブデン、約1.9%のタングステン、約1.4%のニオブ、約3.5%のアルミニウム、約3.5%のチタン、約2.7%のタンタル及び残部のニッケルの組成を有する合金をいう。
本明細書では、「Rene108」は、重量基準で、約8.4%のクロム、約9.5%のコバルト、約5.5%のアルミニウム、約0.7%のチタン、約9.5%のタングステン、約0.5%のモリブデン、約3%のタンタル、約1.5%のハフニウム及び残部のニッケルの組成を有する合金をいう。
本明細書では、「Rene125」は、重量基準で、約8.5%のクロム、約10%のコバルト、約4.8%のアルミニウム、最大約2.5%のチタン、約8%のタングステン、最大約2%のモリブデン、約3.8%のタンタル、約1.4%のハフニウム、約0.11%の炭素及び残部のニッケルの組成を有する合金をいう。
本明細書では、「Rene142」は、重量基準で、約6.8%のクロム、約12%のコバルト、約6.1%のアルミニウム、約4.9%のタングステン、約1.5%のモリブデン、約2.8%のレニウム、約6.4%のタンタル、約1.5%のハフニウム及び残部のニッケルの組成を有する合金をいう。
本明細書では、「Rene195」は、重量基準で、約7.6%のクロム、約3.1%のコバルト、約7.8%のアルミニウム、約5.5%のタンタル、約0.1%のモリブデン、約3.9%のタングステン、約1.7%のレニウム、約0.15%のハフニウム及び残部のニッケルの組成を有する合金をいう。
本明細書では、「ReneN500」は、重量基準で、約7.5%のコバルト、約0.2%の鉄、約6%のクロム、約6.25%のアルミニウム、約6.5%のタンタル、約6.25%のタングステン、約1.5%のモリブデン、約0.15%のハフニウム及び残部のニッケルの組成を有する合金をいう。
本明細書では、「ReneN515」は、重量基準で、約7.5%のコバルト、約0.2%の鉄、約6%のクロム、約6.25%のアルミニウム、約6.5%のタンタル、約6.25%のタングステン、約2%のモリブデン、約0.1%のニオブ、約1.5%のレニウム、約0.6%のハフニウム及び残部のニッケルの組成を有する合金をいう。
本明細書では、「MarM247」及び「CM247」は、重量基準で、約5.5%のアルミニウム、約0.15%の炭素、約8.25%のクロム、約10%のコバルト、約10%のタングステン、約0.7%のモリブデン、約0.5%の鉄、約1%のチタン、約3%のタンタル、約1.5%のハフニウム及び残部のニッケルの組成を有する合金をいう。
本明細書では、「IN100」は、重量基準で、約10%のクロム、約15%のコバルト、約3%のモリブデン、約4.7%のチタン、約5.5%のアルミニウム、約0.18%の炭素及び残部のニッケルの組成を有する合金をいう。
本明細書では、「INCONEL700」は、重量基準で最大約0.12%の炭素、約15%のクロム、約28.5%のコバルト、約3.75%のモリブデン、約2.2%のチタン、約3%のアルミニウム、約0.7%の鉄、最大約0.3%のケイ素、最大約0.1%のマンガン及び残部のニッケルの組成を有する合金をいう。
本明細書では、「INCONEL738」は、重量基準で、約0.17%の炭素、約16%のクロム、約8.5%のコバルト、約1.75%のモリブデン、約2.6%のタングステン、約3.4%のチタン、約3.4%のアルミニウム、約0.1%のジルコニウム、約2%のニオブ及び残部のニッケルの組成を有する合金をいう。
本明細書では、「INCONEL792」は、重量基準で、約12.4%のクロム、約9%のコバルト、約1.9%のモリブデン、約3.8%のタングステン、約3.9%のタンタル、約3.1%のアルミニウム、約4.5%のチタン、約0.12%の炭素、約0.1%のジルコニウム及び残部のニッケルの組成を有する合金をいう。
本明細書では、「UDIMET500」は、重量基準で、約18.5%のクロム、約18.5%のコバルト、約4%のモリブデン、約3%のチタン、約3%のアルミニウム及び残部のニッケルの組成を有する合金をいう。
本明細書では、「Mar−M−200」は、重量基準で、約9%のクロム、約10%のコバルト、約12.5%のタングステン、約1%のニオブ、約5%のアルミニウム、約2%のチタン、約10.14%の炭素、約1.8%のハフニウム及び残部のニッケルの組成を有する合金をいう。
本明細書では、「TMS−75」は、重量基準で、約3%のクロム、約12%のコバルト、約2%のモリブデン、約6%のタングステン、約6%のアルミニウム、約6%のタンタル、約5%のレニウム、約0.1%のハフニウム及び残部のニッケルの組成を有する合金をいう。
本明細書では、「TMS−82」は、重量基準で、約4.9%のクロム、約7.8%のコバルト、約1.9%のモリブデン、約2.4%のレニウム、約8.7%のタングステン、約5.3%のアルミニウム、約0.5%のチタン、約6%のタンタル、約0.1%のハフニウム及び残部のニッケルの組成を有する合金をいう。
本明細書では、「CMSX−4」は、重量基準で、約6.4%のクロム、約9.6%のコバルト、約0.6%のモリブデン、約6.4%のタングステン、約5.6%のアルミニウム、約1.0%のチタン、約6.5%のタンタル、約3%のレニウム、約0.1%のハフニウム及び残部のニッケルの組成を有する合金をいう。
本明細書では、「CMSX−10」は、重量基準で、約2%のクロム、約3%のコバルト、約0.4%のモリブデン、約5%のタングステン、約5.7%のアルミニウム、約0.2%のチタン、約8%のタンタル、約6%のレニウム及び残部のニッケルの組成を有する合金をいう。
一実施形態では、物品100はタービン部品である。タービン部品は、限定するものではないが、高温ガス流路部品、ブレード(バケット)、ノズル(ベーン)、シュラウド、燃焼器、タービンホイール、HTW合金で形成された3D製造部品又はこれらの組合せを含む、任意の適切なタービン部品であってよい。部品は、最も典型的には、ノズル又はベーンなどの定常翼形部並びにブレード及びバケットを含む回転翼形部を含む、翼形部である。「ブレード」及び「バケット」という用語は、本明細書では同義に使用される。ブレード又はバケットの場合、補修され、溶接に供される領域の例は、機能後のブレード又はバケットの先端領域である。ブレードのこの領域は、周囲のシュラウドと接触することによる擦れ、及び高温環境における酸化のために、摩耗しやすい。ノズル又はベーンの場合、補修される領域は通常、昇温のエンジンにおいて最高速度のガスに暴露されるために摩耗しやすい先端である。溶接溶加材は、溶加材として溶接の際単独で使用されても、又はノズル又はベーンの先端に沿って溶接される、輪郭用プレートなどのインサートと組合せて使用されてもよい。
ここで図2を参照すると、物品100は、処理領域103を充填し、溶接溶加材201と母材101とを一つに融合する溶接溶加材201により溶接されている。接合領域は、母材101と溶接溶加材201との間に熱影響部203を含む。熱影響部203は、溶接の熱への暴露及び溶接溶加材201の包含により改変された溶接点の拡散ゾーン及び部分を含む。溶接は、ガス−タングステン−アーク溶接、プラズマ−アーク溶接、ハイブリッド溶接などを含む、任意の適切な従来型の溶接技術により実施することができる。溶接溶加材201は、高いガンマプライム相含有量を有する溶加材を含む、適切な高強度溶接溶加材を含む。溶接溶加材201は、1種以上の温度降下元素を含む。温度降下元素は、溶接溶加材中に存在する場合、固化溶接溶加材201中、又は溶接点の熱影響部203中に潜在的共晶含有ゾーン205を形成する、任意の適切な元素である。加えて、温度降下元素は、溶接溶加材201において温度降下元素を有さない溶接溶加材より低い溶融温度を含むか、又は誘導する。適切な温度降下元素としては、限定するものでは何が、ホウ素(B)及びケイ素(Si)及びゲルマニウム(Ge)が挙げられる。一実施形態では、溶接溶加材は、約0.5〜約4.0重量又は約0.75〜約1.75重量%又は約1.0〜約1.5重量%の温度降下元素を含む。ゾーン205は、温度降下元素を含む共晶含有微細構造を含む。
溶接溶加材201と母材101の溶接により形成される亀裂207が、図2にさらに示される。図2において、亀裂207のサイズ、形状及び配向が概略的に示され、例示目的で大幅に拡大され、これらは溶接溶加材201と母材101との溶接にからもたらされることがある、開口部、亀裂又は特徴の単なる見本である。加えて、複数の亀裂が熱影響部203に存在してもよく、母材101内に伸長していてもよい。亀裂の有無及び数は、利用する特定の母材101及び特定の溶接溶加材201に依存すると思われる。通常、難溶接性であると特徴付けられた合金は、通常の公知の溶接工程においてより大きな亀裂の実例をもたらす。
ここで図3を参照すると、図2の溶接物品100は熱処理されている。一実施形態では、物品は、共晶含有ゾーン205の少なくとも一部で少なくとも部分的に液化されるために十分な温度及び時間熱処理され、ゾーン205の流動を誘導する。少なくとも部分的な液化は、高濃度の共晶含有物質を亀裂207へ流入可能にする、共晶含有ゾーン205の初期溶融を含む。一実施形態では、液化共晶含有物質は亀裂207に流入して、固化する。一実施形態では、溶接物品は、応力除去サイクル及び共晶含有ゾーンの流動の両方を含む工程で真空熱処理される。一実施形態では、熱処理は、母材101に対する標準熱処理工程のステップ及びパラメーターを含む。さらなる実施形態では、熱処理は、母材及び溶接された溶接溶加材201を真空又は不活性雰囲気下で所定の温度に加熱することを含む。所定の温度は、熱処理される材料に関する任意の適切な温度であってよい。一実施形態では、所定の温度は、約2000°F〜約2300°F、又は約2150°F〜約2225°F又は約2100°F〜約2150°F又は約2050°F又は約2175°Fである。熱処理は、所定の温度への昇温(ramping)プログラム、所定の温度における保持時間、所定の温度の焼入れプログラム又はこれらの組合せをさらに含む。一実施形態では、熱処理は、約5〜約20分間又は約10〜約15分間又は約12分間、所定の温度に保持する。
図4は、本開示の実施形態に係る方法を示す。本方法は、母材101を有する物品100を位置決めすることを含む(ステップ401)。一実施形態では、物品は、補修又はメンテナンスのために供用から外され、溶接のための調製を位置決めされる。物品100の位置決め後で、物品100は溶接のために調製される(ステップ403)。調製は、母材101の表面の一部をくり抜くことを含んでよく、他の実施形態では、この表面は整えられる、及び/又は表面の残屑又は酸化部分が除去されてもよい。本明細書では、「くり抜くこと」は、溶接のための調製において望ましくない表面特徴を整える、又は除去するために、表面の一部を化学的又は物理的工程により除去する工程である。一実施形態では、母材101の一部がくり抜かれ、母材101のくり抜かれた部分に溶接溶加材201が適用される。溶接溶加材201は、融合ゾーンにおいて、又はその近くにおいて亀裂の修復を容易にするバタリング層又は初期層として適用される。溶接溶加材201のバタリング層又は初期層の適用後、従来型又は公知の溶接溶加材などの様々な組成物の溶接溶加材を、バタリング層又は初期層に適用することができる。物品100を溶接のために調製後、物品100は、溶接溶加材201が母材101に溶接されるように溶接される(ステップ405)。溶接の際に、溶接溶加材201中の温度降下材料は複数の潜在的共晶含有ゾーン205を形成する。加えて、溶接は、少なくとも熱影響部203において形成される亀裂をもたらす。潜在的共晶含有ゾーンは、温度降下材料を含み、母材101のバルク及び溶接溶加材201の残りの部分のバルクより低い温度で溶融可能である。溶接後、物品は熱処理に供される(ステップ407)。熱処理の間に、潜在的共晶含有ゾーンを含む物品は、共晶含有ゾーンを少なくとも部分的に液化する温度に加熱される。液化ゾーンは、溶接により形成された亀裂内に流入し、亀裂を修復可能であり、熱処理物品における亀裂の数の低減又は除去をもたらす。一実施形態では、温度降下元素を含む溶接溶加材201は、溶接溶加材201が熱処理の間に流動可能であり、亀裂が存在する場合、表面の亀裂に流入してこれを修復可能なように溶接点の表面に適用される。溶接点は、溶接の間又は直後にはじめは亀裂を生じてもよく、すべてのこのような亀裂は、熱処理による溶接後の原位置におけるろう付けのろう付けサイクルの間に「修復」又は補修される。亀裂を含まない、又は実質的に含まない、ニッケル超合金部品の融合領域が最後にもたらされ、難溶接性合金の溶接が可能になる。
本発明を、好ましい実施形態を参照しながら説明してきたが、本発明の範囲から逸脱することなく、様々な変更を行うことができ、これらの要素を等価物と置き換えることができることは当業者には理解されると思われる。加えて、本発明の本質的範囲から逸脱することなく、特定の状況又は材料に適合するように、多数の変形を本発明の教示に行うことができる。したがって、本発明は、本発明の実施に関して企図される最良の様式として開示される特定の実施形態に限定されるものではなく、本発明は添付の特許請求の範囲内にあるすべての実施形態を含むものであることが意図される。
100 物品
101 母材
103 処理領域
201 固化溶接溶加材
203 熱影響部
205 潜在的共晶含有ゾーン
207 亀裂
101 母材
103 処理領域
201 固化溶接溶加材
203 熱影響部
205 潜在的共晶含有ゾーン
207 亀裂
Claims (20)
- 物品の処理方法であって、
母材(101)を有する物品(100)を位置決めする工程と、
溶接物品中に、1種以上の温度降下元素を含有する潜在的共晶含有ゾーン(205)を形成するために十分な濃度の1種以上の温度降下元素を含む溶接溶加材(201)を、溶接により母材(101)に適用して、溶接物品を形成する工程と、
溶接物品を、溶接時に形成された亀裂(207)に流入し得る少なくとも部分的に液化された共晶含有ゾーン(205)の形成に十分な高温に十分長い時間加熱する工程と
を含む方法。 - 母材(101)が難溶接性(HTW)合金である、請求項1に記載の方法。
- 温度降下元素が、ホウ素又はケイ素又はゲルマニウムである、請求項1に記載の方法。
- 母材(101)の一部をくり抜くことをさらに含み、適用することが、母材(101)のくり抜かれた部分に溶接溶加材(201)を適用することである、請求項1に記載の方法。
- 溶加材を、母材(101)のくり抜かれた部分に初期層として適用する、請求項4に記載の方法。
- 1種以上の温度降下元素の濃度が約0.5〜約4.0重量%である、請求項1に記載の方法。
- 熱処理が約2000°F〜約2300°Fの温度で実施される、請求項1に記載の方法。
- 熱処理が約2150°F〜約2225°Fの温度で実施される、請求項1に記載の方法。
- 物品(100)がタービン部品である、請求項1に記載の方法。
- タービン部品がブレード、ノズル、シュラウド、燃焼器及びタービンホイールからなる群から選択される、請求項1に記載の方法。
- 物品の処理方法であって、
母材(101)を有する物品(100)を供用から外す工程と、
母材(101)の一部をくり抜く工程と、
溶接物品中に、1種以上の温度降下元素を含有する潜在的共晶含有ゾーン(205)を形成するために十分な濃度の1種以上の温度降下元素を含む溶接溶加材(201)を、母材(101)のくり抜かれた部分に溶接により適用して、溶接物品を形成する工程と、
溶接物品を、溶接時に形成された亀裂(207)に流入し得る少なくとも部分的に液化された共晶含有ゾーンの形成に十分な高温に十分長い時間加熱する工程と
を含む方法。 - 母材(101)が難溶接性(HTW)合金である、請求項11に記載の方法。
- 温度降下元素が、ホウ素又はケイ素又はゲルマニウムである、請求項11に記載の方法。
- 適用することが、溶加材を、母材(101)のくり抜かれた部分に初期層として適用することを含む、請求項11に記載の方法。
- 1種以上の温度降下元素の濃度が、約0.5〜約4.0重量%である、請求項11に記載の方法。
- 熱処理が約2000°F〜約2300°Fの温度で実施される、請求項11に記載の方法。
- 熱処理が約2150°F〜約2225°Fの温度で実施される、請求項11に記載の方法。
- 物品(100)がタービン部品である、請求項11に記載の方法。
- タービン部品が、ブレード、ノズル、シュラウド、燃焼器及びタービンホイールからなる群から選択される、請求項11に記載の方法。
- 処理物品(100)であって、
母材(101)に溶接された溶接溶加材(201)と、
溶接溶加材(201)と母材(101)との間の熱影響部(203)であって、固化した共晶含有ゾーン(205)を有する1以上の亀裂(207)を含む熱影響部(203)と
を含む、物品(100)。
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