JP2018168851A5

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Publication number: JP2018168851A5
Application number: JP2017245718A
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Filing date: 2017-12-22
Publication date: 2022-02-07
Anticipated expiration: 2037-12-22

Description

本発明は、難溶接超合金部品の補修に関するものであり、より具体的には、拡散合金インサートを用いた難溶接超合金部品のろう付け構造補修に関する。

ガスタービン機械では、翼形部、バケット、ブレード、ノズル、ベーン、シュラウド、回転タービン部品、ホイール、シール、燃焼器ライナ、３Ｄ製造部品及びトランジションダクトなどの高温ガス経路部品を製造するために、高強度で耐酸化性の難溶接（ＨＴＷ）合金が常用される。難溶接（ＨＴＷ）合金は、通例、タービンの運転温度及び運転条件で望ましい機械特性を示す。

しかし、運転中、難溶接（ＨＴＷ）合金から形成された部品は過酷な作動環境に遭遇し、疲労、クリープ、腐食又は酸化による材料劣化を起こす。

供用後の部品を新品同様に回復させるためろう付けが広く用いられている。ろう付けは、ろう付け接合部のろう付けギャップ寸法が非常に狭いときにしか高い機械強度を示さない。それ以外の場合には、ろう付けは、供用後の部品に運転に十分な高い機械強度を与えない。ただし、製造に際して、ギャップ寸法を所望の寸法に制御するのは困難である。

ろう付けギャップ寸法を狭く制御して供用後の部品に高い機械強度をもたらす方法について開示した技術的手法は未だに報告されていない。

例示的な実施形態では、部品を処理する方法を提供する。部品を処理する方法は、部品の欠陥を含む部分を除去するため部品にテーパ溝を機械加工する工程を含む。テーパ溝を測定して寸法を決定する。インサートを、インサートの外面とテーパ溝の内面との間のろう付けギャップを伴って、テーパ溝に対応する幾何形状を有するように形成する。ろう付けギャップに対応する厚さのろう付け材料の層をインサートの外面に堆積させる。ろう付け材料の層をインサートの外面上で焼結して拡散層を形成する。インサートをテーパ溝内に配置する。インサートを部品に接合するため部品をろう付けする。

別の例示的な実施形態では、超合金タービン部品を処理する方法を提供する。超合金タービン部品を処理する方法は、超合金タービン部品の欠陥を含む部分を除去するため超合金タービン部品にテーパ溝を機械加工する工程を含む。テーパ溝の寸法を決定するためテーパ溝を測定する。インサートを、インサートの外面とテーパ溝の内面との間の約０．０００５インチ～約０．０１インチ（約０．０１２７ｍｍ～約０．２５４ｍｍ）の範囲内のろう付けギャップを伴って、テーパ溝に対応する幾何形状を有するように形成する。ろう付け材料の層をインサートの外面に堆積させる。ろう付け材料の層をインサートの外面上で約１８００°Ｆ～約２３００°Ｆ（約９８２℃～約１２６０℃）の範囲内の温度で焼結して拡散層を形成する。インサートをテーパ溝内に配置し、インサートを超合金タービン部品に接合するため超合金タービン部品を約１８００°Ｆ～約２３５０°Ｆ（約９８２℃～約１２８８℃）の範囲内の温度でろう付けする。

別の例示的な実施形態では、処理された超合金タービン部品を提供する。処理された超合金タービン部品は、テーパ溝を有する表面を含む。テーパ溝内にインサートが配置されている。インサートの外面とテーパ溝の内面との間に０．０００５インチ～０．０１インチ（０．０１２７ｍｍ～０．２５４ｍｍ）の範囲内のろう付けギャップが存在する。部品はろう付け接合部も含む。ろう付け接合部は、ろう付けギャップに配置されたろう付け材料を含む。ろう付け材料は、インサートの外面上の焼結材料である。超合金タービン部品は、インサートと超合金タービン部品の間に拡散層を含む。

本発明のその他の特徴及び利点は、本発明の原理を例示する添付図面と併せて、以下の詳細な説明を参照することによって明らかになろう。

部品を処理する方法の一実施形態を例示するフローチャートである。本発明の一実施形態に係る処理領域を含む部品の斜視図である。本発明に係る方法の模式図を示している。図３の矢視４－４断面図である。図３の矢視５－５断面図である。図３の矢視６－６断面図である。

図面全体を通して、同一の部材にはできるだけ同一の符号を付した。

以下の詳細な説明は、同様の構成要素には同様の符号を付した添付図面と共に、本発明の様々な実施形態について説明するものであり、すべての実施形態を示すものではない。本明細書に記載した各実施形態は実施例又は例示にすぎず、他の実施形態よりも好ましいもの又は有利なものをと解すべきではない。本明細書に例示した実施例は、網羅的なものでもなければ、特許請求の範囲に記載された発明を開示された形態のものに限定するものでもない。

成分の量及び／又は反応条件を表す数字はすべて、別途記載されていない限り、いずれも場合も「約」という用語で修飾されるものと理解されたい。

本明細書において、明細書及び特許請求の範囲に記載された本発明の実施形態の特徴に付された不定冠詞は、１又は複数を意味する。不定冠詞は、明示しない限り、単数形の特徴を意味するものに限定されない。単数又は複数の名詞又は用語に付された定冠詞は、特定の１以上の特徴を示し、その定冠詞が用いられた文脈に応じて単数又は複数の意味を有することがある。形容詞「任意の（ａｎｙ）」は、数量のいかんにかかわらず、一、一部又は全てを意味する。

百分率及び比率はすべて、別途記載されていない限り、重量基準で計算されている。百分率及び比率はすべて、別途記載されていない限り、組成物の合計重量に基づいて計算されている。全ての成分又は組成レベルは、その成分又は組成の有効レベルに関するものであり、不純物（例えば、市販の原料に存在しかねない残留溶剤又は副生成物など）を除外したものである。

本明細書で用いる「テーパ」という用語及びその派生語は、一端に向かって厚さが漸減又は減少する或いはそのような厚さの漸減又は減少をもたらす形状をいう。ある実施形態では、「テーパ」形状の断面として、限定されるものではないが、Ｖ字形及びＵ字形を挙げることができる。

本明細書で用いる「非テーパ」という用語及びその派生語は、一端に向かって厚さが一定である任意の形状をいう。ある実施形態では、「非テーパ」形状の断面としては、限定されるものではないが、凹形状を挙げることができる。

本明細書で用いる「機械加工」という用語及びその派生語は、部品から材料を制御可能に除去できる任意のプロセスをいう。機械加工の例としては、限定されるものではないが、製造後削孔、放電加工（ＥＤＭ）、レーザー削孔、機械削孔、振動削孔、ミリング、コンピュータ数値制御ミリング、ウォータージェット切断、アブレーシブジェット切断、打抜加工、付加製造技術による形成、３Ｄプリンティング又はそれらの組合せが挙げられる。

本発明は、部品に大きな機械強度を与えるため制御された狭いろう付けギャップ寸法で部品を処理する方法を含む実施形態を含むことができる。本明細書に例示される部品は、金属又は合金を含んでもよい。合金は、超合金を含んでもよい。本明細書で用いる「超合金」という用語は、当技術分野で常用される通り、機械強度及び高温での耐クリープ性に優れ、耐食性及び耐酸化性が高い合金をいう。

ある実施形態では、部品としては、限定されるものではないが、単結晶（ＳＸ）材料、一方向凝固（ＤＳ）材料、等軸結晶（ＥＸ）材料及びそれらの組合せを挙げることができる。

ある実施形態では、超合金としては、ニッケル基超合金、コバルト基超合金、鉄基超合金、チタン基超合金又はそれらの組合せを挙げることができる。超合金としては、限定されるものではないが、ＧＴＤ１１１、ＧＴＤ２２２、ＧＴＤ４４４、ＧＴＤ２６２、ＭａｒＭ２４７、ＩＮ１００、ＩＮ７３８、Ｒｅｎｅ８０、ＩＮ９３９、ＲｅｎｅＮ２、ＲｅｎｅＮ４、ＲｅｎｅＮ５、ＲｅｎｅＮ６、Ｒｅｎｅ６５、Ｒｅｎｅ７７（Ｕｄｉｍｅｔ７００）、Ｒｅｎｅ８０、Ｒｅｎｅ８８ＤＴ、Ｒｅｎｅ１０４、Ｒｅｎｅ１０８、Ｒｅｎｅ１２５、Ｒｅｎｅ１４２、Ｒｅｎｅ１９５、ＲｅｎｅＮ５００、ＲｅｎｅＮ５１５、ＩＮ７０６、Ｎｉｍｏｎｉｃ２６３、ＣＭ２４７、ＭａｒＭ２４７、ＣＭＳＸ－４、ＭＧＡ１４００、ＭＧＡ２４００、ＩＮＣＯＮＥＬ７００、ＩＮＣＯＮＥＬ７３８、ＩＮＣＯＮＥＬ７９２、ＤＳＳｉｅｍｅｔ、ＣＭＳＸ１０、ＰＷＡ１４８０、ＰＷＡ１４８３、ＰＷＡ１４８４、ＴＭＳ－７５、ＴＭＳ－８２、Ｍａｒ－Ｍ－２００、ＵＤＩＭＥＴ５００、ＡＳＴＲＯＬＯＹなどの、Ｈａｓｔｅｌｌｏｙ、Ｉｎｃｏｎｅｌ合金、Ｗａｓｐａｌｏｙ、Ｒｅｎｅ合金及びそれらの組合せからなる群から選択される材料を挙げることができる。

本明細書で用いる「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からなる組成物を含む合金をいう。

本明細書で用いる「ＤＳＳｉｅｍｅｔ」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からなる組成物を含む合金をいう。

本明細書で用いる「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からなる組成物を含む合金をいう。

本明細書で用いる「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からなる組成物を含む合金をいう。

本明細書で用いる「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からなる組成物を含む合金をいう。

本明細書で用いる「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からなる組成物を含む合金をいう。

本明細書で用いる「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からなる組成物を含む合金をいう。

本明細書で用いる「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からなる組成物を含む合金をいう。

本明細書で用いる「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からなる組成物を含む合金をいう。

本明細書で用いる「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からなる組成物を含む合金をいう。

本明細書で用いられる「ＲｅｎｅＮ２」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からなる組成物を含む合金をいう。

本明細書で用いられる「ＲｅｎｅＮ４」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からなる組成物を含む合金をいう。

本明細書で用いられる「ＲｅｎｅＮ５」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からなる組成物を含む合金をいう。

本明細書で用いられる「ＲｅｎｅＮ６」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からなる組成物を含む合金をいう。

本明細書で用いられる「Ｒｅｎｅ６５」は、重量基準で、約１３％のコバルト、約１．２％以下の鉄、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、約０．１５％以下のマンガン及び残部のニッケルからなる組成物を含む合金をいう。

本明細書で用いられる「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からなる組成物を含む合金をいう。

本明細書で用いられる「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からなる組成物を含む合金をいう。

本明細書で用いられる「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、約４．３％以下のレニウム及びタングステン、並びに残部のニッケルからなる組成物を含む合金をいう。

本明細書で用いられる「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からなる組成物を含む合金をいう。

本明細書で用いられる「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からなる組成物を含む合金をいう。

本明細書で用いられる「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、約２．５％以下のチタン、約８％のタングステン、約２％以下のモリブデン、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からなる組成物を含む合金をいう。

本明細書で用いられる「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からなる組成物を含む合金をいう。

本明細書で用いられる「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からなる組成物を含む合金をいう。

本明細書で用いられる「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からなる組成物を含む合金をいう。

本明細書で用いられる「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からなる組成物を含む合金をいう。

本明細書で用いられる「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からなる組成物を含む合金をいう。

本明細書で用いられる「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からなる組成物を含む合金をいう。

本明細書で用いられる「ＩＮＣＯＮＥＬ７００」は、重量基準で、約０．１２％以下の炭素、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、約０．３％以下のケイ素、約０．１％以下のマンガン及び残部のニッケルからなる組成物を含む合金をいう。

本明細書で用いられる「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からなる組成物を含む合金をいう。

本明細書で用いられる「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からなる組成物を含む合金をいう。

本明細書で用いられる「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からなる組成物を含む合金をいう。

本明細書で用いられる「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からなる組成物を含む合金をいう。

本明細書で用いられる「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からなる組成物を含む合金をいう。

本明細書で用いられる「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からなる組成物を含む合金をいう。

本明細書で用いられる「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からなる組成物を含む合金をいう。

本明細書で用いられる「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からなる組成物を含む合金をいう。

本明細書に記載される合金組成物のいずれも、不可避不純物を含んでいてもよい。

本発明の一実施形態は、制御された狭いギャップ寸法で構造接合部をろう付けするのに利用される拡散合金インサートを製造する方法を含む。本発明に係る方法は、難溶接超合金の構造補修を効果的に実施することができる。また、本方法は、あらゆる幾何形状のインサートに利用することができ、損傷及び／又は亀裂を有する鋳造ベース金属の除去量を最小限に抑制することができる。

図１を参照すると、フローチャートは部品を処理する方法を例示している。部品を処理する方法は、部品の欠陥を含む部分を除去するため部品にテーパ溝を機械加工する工程１０１を含む。工程１０２において、テーパ溝を測定してテーパ溝の寸法を決定する。工程１０３において、インサートを、インサートの外面とテーパ溝の内面との間のろう付けギャップを伴って、テーパ溝に対応する幾何形状を有するように形成する。工程１０４において、ろう付けギャップに対応する厚さのろう付け材料の層をインサートの外面に堆積させる。工程１０５において、ろう付け材料の層をインサートの外面上で焼結して拡散層を形成する。工程１０６において、インサートをテーパ溝内に配置する。工程１０７において、インサートを部品のテーパ溝に接合するため部品をろう付けする。

図２を参照すると、処理システム２００の部品２０１は処理領域２０２を含む。部品２０１は、任意の好適な金属又は合金から製造し得る。例えば、部品２０１に使用するのに適した金属としては、限定されるものではないが、超合金が挙げられる。特に、部品２０１は、ニッケル基、コバルト基、鉄基又はチタン基超合金を含んでもよい。金属合金は、超合金を含んでもよい。処理領域２０２は、損傷部分及び／又は亀裂部分２０３を含む。拡大部分２０５は、処理領域２０２の拡大図を示している。ある実施形態では、損傷部分及び／又は亀裂部分２０３としては、限定されるものではないが、前縁又は後縁の亀裂を挙げることができる。

図１及び図３を参照すると、部品２０１を機械加工する方法は、部品２０１の欠陥を含む部分を除去するため部品２０１にテーパ溝２０４を機械加工すること（工程１０１）を含む。ある実施形態では、工程１０１は、部品２０１の一部分を除去するため部品に非テーパ溝を機械加工する工程を含む。例えば、機械加工としては、製造後削孔、放電加工（ＥＤＭ）、レーザー削孔、機械削孔、振動削孔、ミリング、コンピュータ数値制御ミリング、ウォータージェット切断、アブレーシブジェット切断、打抜加工、付加製造技術による形成、３Ｄプリンティング又はそれらの組合せを挙げることができる。

本方法は、テーパ溝の寸法を決定するためにテーパ溝２０４を測定すること（工程１０２）をさらに含む。特定の実施形態では、測定としては、限定されるものではないが、白色光３Ｄ測定システム、青色光３Ｄ測定システム、レーザー測定システム又はそれらの組合せの利用などの測定技術をさらに挙げることができる。本方法は、インサートシステム３００のインサート３０１を、テーパ溝２０４に対応する幾何形状をもつように形成すること（工程１０３）をさらに含む。インサート３０１は、インサート３０１をテーパ溝２０４に挿入したときに、インサート３０１の外面とテーパ溝２０４の内面との間にろう付けギャップ３０３をもたらす幾何形状で形成される。一実施形態では、テーパ溝の寸法は、例えば、青色光３Ｄ測定システムで決定し得る。

形成工程１０３としては、限定されるものではないが、製造後削孔、放電加工（ＥＤＭ）、レーザー削孔、機械削孔、振動削孔、ミリング、コンピュータ数値制御ミリング、ウォータージェット切断、アブレーシブジェット切断、打抜加工、付加製造技術による形成、３Ｄプリンティング又はそれらの組合せを挙げることができる。一実施形態では、形成工程は、設計された幾何形状に材料を機械加工することを含む。

ろう付けギャップ３０３は、インサート３０１とテーパ溝２０４の内面との間に、室温で約５００ＭＰａ超の引張強度をもたらすのに十分な狭さで形成し得る。例えば、様々な実施形態では、ろう付けギャップは、室温で６００ＭＰａ超、７００ＭＰａ超、８００ＭＰａ超、９００ＭＰａ超及び１０００ＭＰａ超の引張強度をもたらすのに十分な狭さでよい。一実施形態では、ろう付けギャップは、約０．０００５インチ～０．０１インチ（約０．０１２７ｍｍ～０．２５４ｍｍ）の範囲内とし得る。例えば、様々な実施形態では、ろう付けギャップは、約０．０００５インチ～約０．０１０インチ（約０．０１２７ｍｍ～約０．２５４ｍｍ）、約０．００１０インチ～約０．００９５インチ（約０．０２５４ｍｍ～約０．２４１ｍｍ）、約０．００１５インチ～約０．００９０インチ（約０．０３８１ｍｍ～約０．２２９ｍｍ）、約０．００２０インチ～約０．００８５インチ（約０．０５０８ｍｍ～約０．２１６ｍｍ）、約０．００２５インチ～約０．００８０インチ（約０．０６３５ｍｍ～約０．２０３ｍｍ）、約０．００３０インチ～約０．００７５インチ（約０．０７６２ｍｍ～約０．１９１ｍｍ）、約０．００３５インチ～約０．００６５インチ（約０．０８８９ｍｍ～約０．１６５ｍｍ）、約０．００４０インチ～約０．００６０インチ（約０．１０２ｍｍ～約０．１５２ｍｍ）又は約０．００４５インチ～約０．００５５インチ（約０．１１４ｍｍ～約０．１４０ｍｍ）であってもよく、それらの間の中間範囲を含んでもよい。

インサート３０１としては、限定されるものではないが、単結晶（ＳＸ）材料、一方向凝固（ＤＳ）材料、等軸結晶（ＥＸ）材料及びそれらの組合せを挙げることができる。一実施形態では、インサート３０１は、部品２０１の材料と同じ材料を含む。別の実施形態では、インサート３０１は、部品２０１の材料とは異なる材料を含む。

図３も参照すると、方法は、インサートの外面にろう付け材料の層を堆積させること（工程１０４）を含む。一実施形態では、層の厚さは、インサート３０１の外面とテーパ溝２０４の内面との間のろう付けギャップ３０３に対応してもよい。堆積としては、限定されるものではないが、パウダースプレー、テープ又はフォイル堆積、物理的気相成長法（ＰＶＤ）、化学的気相成長法（ＣＶＤ）、溶射、電気溶着、溶融めっき、冷浸漬形成法、レーザーによる堆積、溶接による堆積及びそれらの組合せを挙げることができる。ろう付け材料としては、限定されるものではないが、金、銅、銀、白金、パラジウム、ニッケル、チタン、バナジウム、ジルコニウム、コバルト及びそれらの組合せを挙げることができる。本方法は、拡散層３０２を形成するためインサート３０１の外面にろう付け材料の層を焼結させること（工程１０５）を含む。

焼結は、約１８００°Ｆ～約２３００°Ｆ（約９８２℃～約１２６０℃）の範囲内の温度で実施して得る。例えば、様々な実施形態では、焼結は、約１８００°Ｆ～約２３００°Ｆ（約９８２℃～約１２６０℃）、約１８５０°Ｆ～約２２５０°Ｆ（約１０１０℃～約１２３２℃）、約１９００°Ｆ～約２２００°Ｆ（約１０３８℃～約１２０４℃）、約１９５０°Ｆ～約２１５０°Ｆ（約１０６６℃～約１１７７℃）又は約２０００°Ｆ～約２１００°Ｆ（約１０９３℃～約１１４９℃）、好ましくは約１９００°Ｆ～約２１７５°Ｆ（約１０３８℃～約１１９１℃）の温度で実施してもよく、それらの間の中間範囲の温度で実施してもよい。焼結は、不活性ガス環境で実施してもよい。焼結は、例えば、減圧炉又は水素炉のいずれかで実施してもよい。焼結温度は、ろう付け材料の層を拡散層３０２に転換するのに十分な高さであればよい。

本方法は、拡散層３０２を有するインサート３０１をテーパ溝２０４内に配置すること（工程１０６）をさらに含む。インサート３０１は、締り嵌め／押し嵌めでテーパ溝２０４内に配置してもよい。

本方法は、インサート３０１を部品２０１に結合するように拡散層３０２をろう付けすること（工程１０７）をさらに含む。ろう付けは、部品２０１ではなく拡散層３０２の少なくとも一部分を溶融させるのに十分な温度で実施し得る。拡散層３０２の溶融部分は、狭いろう付けギャップ寸法でインサート３０１を部品２０１に接合させてもよい。例えば、様々な実施形態では、ろう付けは、約１８００°Ｆ～約２３５０°Ｆ（約９８２℃～約１２８８℃）、約１８５０°Ｆ～約２３００°Ｆ（約１０１０℃～約１２６０℃）、約１９００°Ｆ～約２２５０°Ｆ（約１０３８℃～約１２３２℃）、約１９５０°Ｆ～約２２００°Ｆ（約１０６６℃～約１２０４℃）、約２０００°Ｆ～約２１５０°Ｆ（約１０９３℃～約１１７７℃）又は約２０５０°Ｆ～約２１００°Ｆ（約１１２１℃～約１１４９℃）の温度で実施してもよく、それらの間の中間範囲の温度で実施してもよい。一実施形態では、ろう付けは、約１８００°Ｆ～約２３５０°Ｆ（約９８２℃～約１２８８℃）の範囲内の温度、好ましくは約２０５０°Ｆ～約２２２５°Ｆ（約１１２１℃～約１２１８℃）の温度で実施してもよい。ろう付けは、熱サイクルと共に実施してもよい。

好ましい実施形態を参照して本発明を説明してきたが、本発明の技術的範囲内で様々な変更をなすことができ、ある構成要素を均等なもので置き換えることができることは当業者には明らかであろう。さらに、本発明の本質的な技術的範囲内で、特定の状況又は材料を本発明の教示に適合させるべく数多くの修正を加えることができる。従って、本発明は、本発明を実施するための最良の形態と思料される特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に属するあらゆる実施形態を包含する。
［実施態様１］
部品（２０１）を処理する方法であって、
前記部品（２０１）の一部分（２０３）を除去するため前記部品（２０１）にテーパ溝（２０４）を機械加工する工程（１０１）と、
前記テーパ溝（２０４）の寸法を決定するために前記テーパ溝（２０４）を測定する工程（１０２）と、
インサート（３０１）の外面と前記テーパ溝（２０４）の内面との間のろう付けギャップ（３０３）を伴って、前記テーパ溝（２０４）に対応する幾何形状を有するように前記インサート（３０１）を形成する工程（１０３）と、
前記インサート（３０１）の外面にろう付け材料の層を堆積させる工程（１０４）と、
拡散層（３０２）を形成するように前記インサート（３０１）の外面に前記ろう付け材料の層を焼結させる工程（１０５）と、
前記テーパ溝（２０４）内に前記インサート（３０１）を配置する工程（１０６）と、
前記インサート（３０１）を前記部品（２０１）に結合するように前記部品（２０１）をろう付けする工程（１０７）と、
を含む方法。
［実施態様２］
前記測定が、白色光３Ｄ測定システム、青色光３Ｄ測定システム、レーザーによる測定システム及びそれらの組合せからなる群から選択される測定システムを利用することを含む、実施態様１に記載の方法。
［実施態様３］
前記インサート（３０１）の形成が、機械加工を含む、実施態様１に記載の方法。
［実施態様４］
前記インサート（３０１）の形成が、製造後削孔、放電加工（ＥＤＭ）、レーザー削孔、機械削孔、振動削孔、ミリング、コンピュータ数値制御ミリング、ウォータージェット切断、アブレーシブジェット切断、打抜加工、付加製造技術による形成、３Ｄプリンティング及びそれらの組合せからなる群から選択されるプロセスを含む、実施態様１に記載の方法。
［実施態様５］
前記堆積が、パウダースプレー、テープ又はフォイル堆積、物理的気相成長法（ＰＶＤ）、化学的気相成長法（ＣＶＤ）、溶射、電気溶着、溶融めっき、冷浸漬形成法、レーザーによる堆積、溶接による堆積及びそれらの組合せからなる群から選択されるプロセスを含む、実施態様１に記載の方法。
［実施態様６］
前記層の厚さが、前記インサート（３０１）の外面と前記テーパ溝（２０４）の内面とを隔てる前記ろう付けギャップ（３０３）と同じである、実施態様１に記載の方法。
［実施態様７］
前記部品（２０１）が合金を含む、実施態様１に記載の方法。
［実施態様８］
前記合金が、ニッケル基超合金、コバルト基超合金、鉄基超合金、チタン基超合金及びそれらの組合せからなる群から選択される超合金材料を含む、実施態様７に記載の方法。
［実施態様９］
前記部品（２０１）が、単結晶（ＳＸ）材料、一方向凝固（ＤＳ）材料、等軸結晶（ＥＸ）材料及びそれらの組合せからなる群から選択される材料を含む、実施態様１に記載の方法。
［実施態様１０］
前記インサート（３０１）が、単結晶（ＳＸ）材料、一方向凝固（ＤＳ）材料、等軸結晶（ＥＸ）材料及びそれらの組合せからなる群から選択される材料を含む、実施態様１に記載の方法。
［実施態様１１］
前記インサート（３０１）が、前記部品（２０１）の材料と同じ材料を含む、実施態様１に記載の方法。
［実施態様１２］
前記インサート（３０１）が、前記部品（２０１）の材料とは異なる材料を含む、実施態様１に記載の方法。
［実施態様１３］
前記ろう付けギャップ（３０３）が、室温で約５００ＭＰａ超の引張強度をもたらすのに十分なほど小さい、実施態様１に記載の方法。
［実施態様１４］
前記ろう付けギャップ（３０３）が、約０．０００５インチ～約０．０１インチ（約０．０１２７ｍｍ～約０．２５４ｍｍ）の範囲内である、実施態様１に記載の方法。
［実施態様１５］
前記ろう付け材料が、金、銅、銀、白金、パラジウム、ニッケル、チタン、バナジウム、ジルコニウム、コバルト及びそれらの組合せからなる群から選択される材料を含む、実施態様１に記載の方法。
［実施態様１６］
前記焼結が、約１８００°Ｆ～約２３００°Ｆ（約９８２℃～約１２６０℃）の範囲内の温度で行われる、実施態様１に記載の方法。
［実施態様１７］
前記ろう付けが、約１８００°Ｆ～約２３５０°Ｆ（約９８２℃～約１２８８℃）の範囲内の温度で行われる、実施態様１に記載の方法。
［実施態様１８］
前記部品（２０１）が、ブレード（バケット）、ベーン（ノズル）、シュラウド、燃焼器ライナ及びトランジションダクトのうちの少なくとも１つからなる群から選択されるタービン部品（２０１）である、実施態様１に記載の方法。
［実施態様１９］
超合金タービン部品（２０１）を処理する方法であって、
前記超合金タービン部品（２０１）の欠陥を含む部分（２０３）を除去するため前記超合金タービン部品（２０１）にテーパ溝（２０４）を機械加工する工程（１０１）と、
前記テーパ溝（２０４）の寸法を決定するために前記テーパ溝（２０４）を測定する工程（１０２）と、
インサート（３０１）の外面と前記テーパ溝（２０４）の内面との間の約０．０００５インチ～約０．０１インチ（約０．０１２７ｍｍ～約０．２５４ｍｍ）の範囲内のろう付けギャップ（３０３）を伴って、前記テーパ溝（２０４）に対応する幾何形状を有するように前記インサート（３０１）を形成する工程（１０３）と、
前記インサート（３０１）の外面にろう付け材料の層を堆積させる工程（１０４）と、
拡散層（３０２）を形成するように約１８００°Ｆ～約２３００°Ｆ（約９８２℃～約１２６０℃）の範囲内の温度で前記インサート（３０１）の外面上で前記ろう付け材料の層を焼結させる工程（１０５）と、
前記テーパ溝（２０４）内に前記インサート（３０１）を配置する工程（１０６）と、
前記インサート（３０１）を前記超合金タービン部品（２０１）に結合するように約１８００°Ｆ～約２３５０°Ｆ（約９８２℃～約１２８８℃）の範囲内の温度で前記超合金タービン部品（２０１）をろう付けする工程（１０７）と
を含む方法。
［実施態様２０］
処理された超合金タービン部品（２０１）であって、
テーパ溝（２０４）を有する表面と、
前記テーパ溝（２０４）に配置されたインサート（３０１）であり、前記インサート（３０１）の外面と前記テーパ溝（２０４）の内面との間に０．０００５インチ～０．０１インチ（０．０１２７ｍｍ～０．２５４ｍｍ）の範囲内のろう付けギャップ（３０３）を伴うインサート（３０１）と、
前記ろう付けギャップ（３０３）に配置されたろう付け材料を含むろう付け接合部であり、前記ろう付け材料が、前記インサート（３０１）の外面上で焼結されており、前記超合金タービン部品（２０１）が、前記インサート（３０１）と前記超合金タービン部品（２０１）の間に拡散層（３０２）を有する、ろう付け接合部と
を備えるタービン部品（２０１）。

２００処理システム
２０１部品
２０２処理領域
２０３部分
２０４テーパ溝
２０５拡大部分
３００インサートシステム
３０１インサート
３０２拡散層
３０３ろう付けギャップ