JP4060083B2 - ニッケル基ろう材及びろう補修方法 - Google Patents
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Description
【技術分野】
本発明は、高温で作動する部品を補修するろう材及び方法に関する。本発明は特に、ガスタービンエンジンの燃焼器ライナーの形成に用いられるタイプのニッケル基及びコバルト基超合金の補修に適した組成のニッケル基合金を含有するろう材で形成した補修部に関する。
【0002】
【背景技術】
ガスタービンエンジンの燃焼器やタービン部品のような高温で作動させなければならない部品の製造に、耐熱性コバルト基及びニッケル基超合金が使用されている。エンジンの運転中、これらの部品は苛酷な高温条件にさらされるが、かかる条件下では様々なタイプの損傷や劣化が起こる。例えば、燃焼器ライナーはクラックを生じるが、クラックは典型的には点火装置チューブや大径希釈穴のような表面不整部を開始点とし、冷熱サイクルによって変動する応力によって進展する。耐熱性コバルト基及びニッケル基超合金から形成した部品のコストが比較的高いので、通常これらの部品を交換するより補修する方が望ましい。
【0003】
超合金から鍛造された燃焼器ライナーの補修方法として、タングステン不活性ガス(TIG)溶接法がある。従来の空冷式燃焼器ライナーでは、通常比較的大きな希釈穴(例えば直径0.20インチ(約5mm)以上)が穴直径の10倍以上の間隔で分布している。TIG溶接は、溶接後に必要な加工がごくわずかしかなく、また希釈穴の比較的大きな間隔及び寸法から見て実用的であるので、このような補修にはTIG溶接が適切である。しかし、ガスタービンエンジンの効率の向上とともに、一段と優れた冷却方法が必要となっている。このような冷却方法では、少ない冷却空気流を冷却表面により均一に適用するのが代表的である。このことは、燃焼入口温度の上昇及び疲労強度の優れた材料の開発と相まって、トランスピレーションフィルム冷却を用いる燃焼器ライナーの開発につながった。トランスピレーションフィルム冷却では、極めて多数の格段に小さな冷却穴をライナー表面に均一に分布させる。トランスピレーション冷却穴は、レーザー加工のような方法で、ライナー表面に対して傾斜させて精密に形成しかつ密な間隔とし、これによりライナーの流路側表面上に均一な冷却フィルムを生成し、かくして高熱燃焼ガスによる熱損傷を軽減する。しかし、トランスピレーションフィルム冷却を用いると、苛酷な使用条件から燃焼器ライナーに生じるクラックの現場修理が煩雑になる。クラックは、やはり表面不整部から始まることが多いが、多数のトランスピレーション穴を介して進行する。穴の寸法と間隔が小さいため、従来の溶接補修では、補修位置内及びその近傍の多数のトランスピレーション穴を埋め、つぶしてしまうことになり、レーザードリリング又は放電加工(EDM)により穴を復元する必要があり、結果として従来の溶接補修は費用がかさんでしまう。
【0004】
超合金部品の補修のために最近開発された低コストのアプローチは、活性化拡散ヒーリング(ADH=activated diffusion healing)と称され、真空ろう付け操作を行う。ADH法では、補修すべき超合金部品より低い温度で溶融する合金粉末又は粉末混合物を使用する。2種の粉末を組み合わせる場合、片方の粉末は他方の粉末よりはるかに低い温度で溶融し、したがって溶融時に二相混合物が形成されるような組成とする。真空ろう付けサイクルにより、粉末ろう混合物を溶融させ、相互にかつ補修中の部品の超合金と合金化させる。次にろう付け後拡散熱処理サイクルを行って、相互拡散をさらに促進し、これによりろう混合物の再溶融温度を上げる。
【0005】
強度が高く、高度に合金化した超合金の出現につれて、補修すべき超合金ごとに特殊化した改良補修材料が必要とされている。そのねらいはほとんどの場合、高い強度と補修物品のミクロ組織と密接にマッチしたミクロ組織とで特徴付けられる補修部をもたらすろう合金を得ることである。その結果、ADH法その他のろう補修法に用いる何種かのろう合金材料が開発されている。多くの極めて適当な補修材料が種々の耐熱性コバルト基及びニッケル基超合金との性能が良好な組成に配合されているが、従来、特定の超合金から形成された燃焼器ライナーを補修するため特別に調製した組成のろう補修材料は存在しない。ここで一番大事なこととして、ライナー用のろう補修材料は、補修すべき特定のライナーに必要とされる機械的及び環境特性に合うよう独特な工夫をしなければならない。ライナーの特性要件はエンジンの種類及び航空用か工業用かその用途に依存する。
【0006】
【発明の概要】
本発明は、物品、例えばニッケル基及びコバルト基超合金から形成したガスタービンエンジンの燃焼器ライナーを補修するろう材及び補修方法を提供する。ろう材はニッケル基ろう合金からなるが、ニッケル基ろう合金は好ましくは粉末形態であって、適当なビヒクル、例えばバインダに分散される。バインダは、上記粉末とスラリー、パテ又は固体テープを形成するように選択することができる。バインダは、ろう合金粒子を互いに接着するとともに、ろう合金粒子を補修すべき物品に接着する役目を果たす。或いは、ろう合金粒子を互いに焼結して剛固な補修プリフォームを形成することもできる。
【0007】
本発明によれば、ろう合金の組成は、燃焼器ライナーの高温作動環境に耐えることができて、しかも補修すべき超合金の結晶粒成長温度又は溶融開始温度よりも低い溶融温度をもつように調製される。好ましいろう合金は2種以上のニッケル基粉末を結合させることにより形成される。これらの粉末のうち第1粉末は、実質的に10〜18重量%のクロム、6〜14重量%のコバルト、3.5〜6.5重量%のチタン、1.5〜4.5重量%のアルミニウム、2.5〜5.5重量%のタングステン、2.5〜5.5重量%のモリブデン、0.05〜0.30重量%の炭素、0.01〜0.20重量%のジルコニウム、0.001〜0.2重量%のホウ素、ただしタングステンとモリブデンの合計量が5.0重量%以上、残部のニッケル及び不可避的不純物からなる。第2粉末は、実質的に10.0〜20.0重量%のクロム、2.0〜5.0重量%のホウ素、3.0重量%以下の鉄、残部のニッケル及び不可避的不純物からなる。ろう材中の第1粉末と第2粉末との好適な重量比は約50:50〜75:25である。ろう合金全体の好適な組成は、約10〜19重量%のクロム、約3〜10.5重量%のコバルト、約1.75〜4.9重量%のチタン、約0.75〜3.4重量%のアルミニウム、約1.25〜4.1重量%のタングステン、約1.25〜4.1重量%のモリブデン、約0.025〜0.225重量%の炭素、約0.005〜0.15重量%のジルコニウム、約0.50〜2.6重量%のホウ素、1.5重量%以下の鉄、残部のニッケル及び不可避的不純物である。ここで、不可避的不純物とは、加工上の制約のためろう合金から完全に取り除くのが困難な元素であり、しかも合金の所望の特性を有意に変えたり劣化したりするのに十分な量は存在しない。
【0008】
本発明の超合金製燃焼器ライナーを補修する方法では、ライナーのクラック、ボイドその他の損傷した表面領域にろう材を充填し、その後ライナーを真空環境で十分な温度に加熱し、もってろう合金を溶融させてクラック/ボイドに流入、充満させ、ろう合金とライナーの超合金との濡れ及び合金化を促進し、もって冷却時に冶金結合を生じさせる。本発明のろう合金には、約2200°F(約1200℃)以下の温度が、ライナー超合金の結晶粒成長又は溶融開始を引き起こすことなく、ろう合金を溶融し流動させるのに十分である。その後、超合金を好ましくは熱処理に付してろう合金とライナー超合金との相互拡散をさらに促す。
【0009】
本発明によれば、ろう合金は、ガスタービンエンジン、特に航空用途に用いるガスタービンエンジンの燃焼器ライナー用に特別に開発された特定の超合金と相溶性となる組成とするのが理想的である。補修材料として、ろう合金はクラック及びボイドにおいてニッケル基及びコバルト基超合金との良好な濡れ性を発揮し、その結果得られる補修部は、従来のTIG法により補修されたライナーの応力−破断特性と合致又はそれを上回る応力−破断特性を発揮する。ろう材の好ましい組成は、ろう付け温度で、ろう合金がクラックその他の損傷区域に流れそこを充填するのに十分高い粘度を有し、しかも溶融合金が周囲の冷却穴に流れそれを塞ぐのを阻止するという追加の利点も有する。この利点は、空冷ライナーの密な間隔の小さなトランスピレーション冷却穴にクラックが交差する場合でも得られる。
【0010】
本発明の他の目的及び効果は、以下の詳細な説明から明らかになるであろう。
【0011】
【発明の実施の形態】
本発明は、高温で作動しなければならない部品、特にガスタービンエンジンの燃焼器ライナーを補修するためのろう材及び補修方法を提供する。燃焼器ライナーは、ガスタービンエンジンの苛烈な熱及び腐食環境に耐える特殊な組成をもち、ライナーの高温特性を高めるミクロ組織を生じるように処理したニッケル基及びコバルト基超合金からなる。本発明のろう材は、ライナーをなすニッケル基及びコバルト基超合金と相溶性の組成をもたせることにより、空冷燃焼器ライナーのボイドやクラックの補修に特に適している。ろう材は、かかる超合金基板を容易に濡らして冶金結合でき、かかるライナーの冷却穴の復元に必要な再加工の量を最小限に抑える。
【0012】
図1及び図2に示す燃焼器ライナー10では、ライナー10のトランスピレーションフィルム冷却穴14を通るクラック12が、本発明にしたがって形成されたろう合金16で充填されている。燃焼器ライナー10は、冷熱サイクルや、ライナーの表面の酸化を促進する高熱燃焼ガスへの曝露など、ライナー10が遭遇する苛酷な使用条件により、図示のタイプのクラックを発生しやすい。本発明のろう合金16を用いてクラック12に充填し、ライナー10の超合金に冶金結合した補修部を形成する。
【0013】
本発明のろう合金16は溶融温度が高いが、補修プロセス時に超合金の望ましいミクロ組織を保つためライナー超合金の結晶粒成長温度又は溶融開始温度よりは低い。さらに、ろう合金は、補修すべき超合金の組成と相溶性となる組成とされる。ガスタービンエンジンの燃焼器ライナー用の超合金としては、GTD222として知られるニッケル基超合金が特に有効である。GTD222超合金は公称組成が、約22.5重量%のクロム、約14.0重量%のコバルト、約2.3重量%のチタン、約1.2重量%のアルミニウム、約2.0重量%のタングステン、約0.8重量%のコロンビウム(ニオブ)、約1.0重量%のタンタル、残部のニッケル及び不可避的不純物である。別の有効な超合金はIN939であり、その公称組成は、約22.4重量%のクロム、約19.0重量%のコバルト、約3.7重量%のチタン、約1.9重量%のアルミニウム、約2.0重量%のタングステン、約1.4重量%のタンタル、約1.0重量%のニオブ、約0.10重量%のジルコニウム、約0.15重量%の炭素、約0.009重量%のホウ素、残部のニッケルである。これらの超合金がその高温特性から望ましいが、その他のニッケル基超合金及びコバルト基超合金も本発明のろう材で補修できると予想される。
【0014】
本発明によれば、ろう合金16は以下の基本組成、すなわち約10〜19重量%のクロム、約3〜10.5重量%のコバルト、約1.75〜4.9重量%のチタン、約0.75〜3.4重量%のアルミニウム、約1.25〜4.1重量%のタングステン、約1.25〜4.1重量%のモリブデン、約0.025〜0.225重量%の炭素、約0.005〜0.15重量%のジルコニウム、約0.50〜2.6重量%のホウ素、1.5重量%以下の鉄、残部のニッケル及び不可避的不純物からなる組成を有する。ろう合金16の好ましい組成は、約13.4〜15.3重量%のクロム、約5.8〜6.5重量%のコバルト、約3.1〜3.4重量%のチタン、約1.8〜2.1重量%のアルミニウム、約2.4〜2.8重量%のタングステン、約2.4〜2.8重量%のモリブデン、約0.10〜0.13重量%の炭素、約0.02〜0.07重量%のジルコニウム、約1.0〜1.4重量%のホウ素、1.0重量%以下の鉄、残部のニッケル及び不可避的不純物である。上述の通り、ろう合金16は、GDT222及びIN939超合金と金属学的に相溶性である。さらに、ろう合金16はろう付け温度が約2140°F(約1170℃)〜約2215°F(約1215℃)の範囲にあり、これはGDT222及びIN939超合金が示す結晶粒成長温度又は溶融開始温度よりも低いが、さもなければろう付けサイクルによって悪影響を受けるであろう。
【0015】
ろう合金16は、好ましくは2種以上のニッケル基合金粉末を含む組成のろう材から形成される。粉末粒子は好ましくは約−140メッシュ〜+325メッシュの粒度範囲を有するが、形成すべき補修部のタイプに応じて、それより大きい粒子でも小さい粒子でも使用できると思料される。合金粉末のうち第1の粉末は、当技術分野で周知の超合金であるRene80の組成に似た組成を有する。特に、第1合金粉末は、10〜18重量%のクロム、6〜14重量%のコバルト、3.5〜6.5重量%のチタン、1.5〜4.5重量%のアルミニウム、2.5〜5.5重量%のタングステン、2.5〜5.5重量%のモリブデン、ただしタングステンとモリブデンの合計量が5.0重量%以上、0.05〜0.30重量%の炭素、0.01〜0.20重量%のジルコニウム、0.001〜0.2重量%のホウ素、残部のニッケル及び不可避的不純物からなる組成を有する。第1合金粉末の好ましい組成は、13.7〜14.3重量%のクロム、9.0〜10.0重量%のコバルト、4.80〜5.20重量%のチタン、2.80〜3.20重量%のアルミニウム、3.70〜4.30重量%のタングステン、3.70〜4.30重量%のモリブデン、ただしタングステンとモリブデンの合計量が7.7重量%以上、0.15〜0.19重量%の炭素、0.03〜0.10重量%のジルコニウム、0.01〜0.02重量%のホウ素、残部のニッケル及び不可避的不純物である。タングステンとモリブデンの合計量は、ろう合金16が高温で適当な機械的特性をもつように適量の固溶強化剤を確保する上で重要である。さらに、クロム及びアルミニウムはろう合金16の耐酸化性を高め、チタン及びアルミニウムはγ’型析出物を形成して合金16の機械的特性を高め、また炭素、ジルコニウム及びホウ素の存在は合金16内に粒界析出物を生成する。第2合金粉末は、第1粉末よりも格段に低い温度で溶融して粉末混合物の溶融時に二相混合物が生成するような組成に調製される。第2合金粉末に適した材料はAlloy 775であり、その組成は10.0〜20.0重量%のクロム、2.0〜5.0重量%のホウ素、3.0重量%以下の鉄、残部のニッケル及び不可避的不純物である。第2合金粉末の好ましい組成は、13.00〜17.00重量%のクロム、3.00〜4.00重量%のホウ素、1.5重量%以下の鉄、残部のニッケル及び不可避的不純物である。第1合金粉末と第2合金粉末は約50:50〜75:25、好ましくは65:35の重量比で組み合わせる。
【0016】
ろう材は好ましくはスラリーとして用意し、使用するが、パテ、焼結プリフォーム又は可塑化テープの形態でも使用でき、これらは各々概して2種の合金粉末の混合物とバインダとを含有する。合金粉末を有機バインダと組み合わせる好ましい形態では、ろう材はスラリーとして塗工でき、スラリーはクラック12を埋めてろう付け作業間ずっとライナー10の表面に付着し続けるように簡単かつ正確に堆積させることができる。かかるバインダは当技術分野で周知であり、COTRONICS 4Bのように環境に優しい市販のろうバインダが概ねすべて挙げられる。
【0017】
本発明によるライナー10の補修方法では、まず前述の処方のいずれかにしたがってろう材を調製する。溶融ろう合金が確実にクラック12を充填してクラック12の表面を濡らし、ろう合金16とライナー超合金との間に冶金結合が生じるようにろう材を適切な形態で塗工し、もって高温作動温度での超合金の特性に合致するかそれを上回る機械的特性(例えば引張及び応力−破断)の組合せで特徴付けられる補修部が得られるようにする。ろう材及び超合金を真空又は不活性雰囲気中で、ろう合金溶融温度、すなわち約2140°F〜約2215°F、好ましくは約2200°F(約1200℃)で約20分間加熱する。この加熱条件は、バインダを揮発させ合金粉末を流動させるのに十分であり、しかも超合金基板のミクロ組織を維持するのに十分低い。上述の通り、第2粉末は第1粉末よりもはるかに低い温度で溶融する組成とされ、したがって加熱時に、第2粉末は最初に溶融し、次いで第1粉末を溶解して二相混合物を生成し、この二相混合物が一緒に合金化してろう合金16を形成する。この後、ろう合金16及び超合金をさらに相互拡散させるため、補修したライナー10を、温度約2075°F(約1135℃)〜約2125°F(約1165℃)、好ましくは約2100°F(約1150℃)で期間約0.5〜4時間、好ましくは約2時間熱処理サイクルに付すのが好ましい。熱処理後、余分なろう合金16は通常の研磨法で除去し得る。
【0018】
超合金がGTD222の場合、ライナー10を拡散温度から815℃(約1500°F)以下に、30℃/分(約50°F/分)以上の速度で迅速に冷却して、GTD222基板材料の粒界に沿って連続した炭化物膜を生成する必要がある。もっと遅い速度で冷却したり、815℃〜1150℃の温度範囲に長期間保持すると、粒界の炭化物膜が不均一になって、GTD222から形成したライナーの延性及び低サイクル疲労寿命が低下する。
【0019】
上述の補修方法を試験エンジンに搭載した燃焼器ライナーで評価したところ、良好な結果が得られ、ろう合金16が従来のTIG溶接補修部と等価な補修部を形成することが実証された。評価対象は、図1に示したものに類似した数千の近接したトランスピレーション冷却穴を有する内側及び外側燃焼器ライナーとした。冷却穴をレーザー加工により精密形成し、ライナーの流路側表面に沿って冷却フィルムを生成し、高熱燃焼ガスによるライナーへの熱損傷を防止した。従来は、かかるライナーでTIG溶接による補修を行うと、多数の冷却穴が溶接材料で塞がれてしまい、レーザードリリング又は放電加工(EDM)で冷却穴を再生する必要があった。従来のTIG溶接補修で見られた別の問題として、高い溶接温度に起因する残留応力及び基板のゆがみによって補修ライナーが使用不可能になることがあった。これに対して、本発明のろう付け作業で用いる温度は低く、基板材料に有害な残留応力を生じることがなく、ゆがみはほとんど発生しない。
【0020】
本発明のろう材を使用する場合、塞がれる冷却穴の数が著しく低減する。ろう付け温度が低いため、補修区域内及びその近傍の冷却穴に防護材(ストップオフ)又は防護材スティックを使用でき、穴が塞がれるのを防止できるからである。防護材材料としては液体ろう閉塞組成物、例えば酸化物微粒子を液体キャリヤ媒体に懸濁したものがある。好ましい防護材スティックは、Demoらの米国特許第5935718号に開示された耐火金属酸化物粉末をポリマー固体に分散してなる、固体であるが可撓性のプリフォームインサートである。なお、好ましい合金粉末複数種を好ましい比で組み合わせた場合、防護材を用いなくても、ろう合金で補修を行うことができる。本発明のこうした特徴は、ろう合金が、クラックその他の損傷区域を溶融合金で満たすことができるものの溶融合金が冷却穴に流れ込まないようなろう付け温度で高い粘度を有することに起因する。本発明のこの利点は、冷却穴と交差するクラックを補修するのに本ろう合金を用いる場合でも、確認された。
【0021】
以上、本発明を好ましい実施形態について説明したが、当業者であれば他の形態も採用できることが明らかである。例えば、ろう材の物理的形状は大幅に変えることができ、種々のバインダを使用でき、またろう材を前述したものとは異なるろう付け操作に使用できる。したがって、本発明の技術的範囲は特許請求の範囲によってのみ限定される。
【図面の簡単な説明】
【図1】ガスタービンエンジンの燃焼器ライナーの表面領域を示す平面図である。
【図2】本発明のろう材で補修した後の図1の表面領域の断面図である。
【符号の説明】
10 燃焼器ライナー
12 クラック
14 冷却穴
16 ろう合金
Claims (22)
- ニッケル基及びコバルト基超合金物品(10)の補修用ニッケル基ろう材であって、第1ニッケル基粉末及び第2ニッケル基粉末を含有し、第1ニッケル基粉末が10〜18重量%のクロム、6〜14重量%のコバルト、3.5〜6.5重量%のチタン、1.5〜4.5重量%のアルミニウム、2.5〜5.5重量%のタングステン、2.5〜5.5重量%のモリブデン、0.05〜0.30重量%の炭素、0.01〜0.20重量%のジルコニウム、0.001〜0.2重量%のホウ素、ただしタングステンとモリブデンの合計量が5.0重量%以上、残部のニッケル及び不可避的不純物からなり、第2ニッケル基粉末が10.0〜20.0重量%のクロム、2.0〜5.0重量%のホウ素、3.0重量%以下の鉄、残部のニッケル及び不可避的不純物からなり、ろう材中の第1ニッケル基粉末と第2ニッケル基粉末との重量比が50:50〜75:25である、ニッケル基ろう材。
- さらにバインダを含有する、請求項1記載のニッケル基ろう材。
- 当該ニッケル基ろう材がスラリー、テープ又はパテ状である、請求項2記載のニッケル基ろう材。
- 当該ニッケル基ろう材が焼結プリフォームの形態となるように第1ニッケル基粉末と第2ニッケル基粉末が互いに焼結されている、請求項1記載のニッケル基ろう材。
- 第1ニッケル基粉末が13.7〜14.3重量%のクロム、9.0〜10.0重量%のコバルト、4.80〜5.20重量%のチタン、2.80〜3.20重量%のアルミニウム、3.70〜4.30重量%のタングステン、3.70〜4.30重量%のモリブデン、0.15〜0.19重量%の炭素、0.03〜0.10重量%のジルコニウム、0.01〜0.02重量%のホウ素、ただしタングステンとモリブデンの合計量が7.7重量%以上、残部のニッケル及び不可避的不純物からなる、請求項1記載のニッケル基ろう材。
- 第2ニッケル基粉末が13.00〜17.00重量%のクロム、3.00〜4.00重量%のホウ素、1.5重量%以下の鉄、残部のニッケル及び不可避的不純物からなる、請求項1記載のニッケル基ろう材。
- ろう材中の第1ニッケル基粉末と第2ニッケル基粉末との重量比が65:35である、請求項1記載のニッケル基ろう材。
- 10〜19重量%のクロム、3〜10.5重量%のコバルト、1.75〜4.9重量%のチタン、0.75〜3.4重量%のアルミニウム、1.25〜4.1重量%のタングステン、1.25〜4.1重量%のモリブデン、0.025〜0.225重量%の炭素、0.005〜0.15重量%のジルコニウム、0.50〜2.6重量%のホウ素、1.5重量%以下の鉄、残部のニッケル及び不可避的不純物からなるニッケル基ろう合金(16)を生成するようにニッケル基ろう材内で第1ニッケル基粉末と第2ニッケル基粉末が結合する、請求項1記載のニッケル基ろう材。
- クラック(12)に請求項1記載のニッケル基ろう材が充填された超合金物品(10)。
- 物品を形成する超合金の公称組成が、
22.4重量%のクロム、19.0重量%のコバルト、3.7重量%のチタン、1.9重量%のアルミニウム、2.0重量%のタングステン、1.4重量%のタンタル、1.0重量%のニオブ、0.10重量%のジルコニウム、0.15重量%の炭素、0.009重量%のホウ素、残部のニッケル及び不可避的不純物であるか、又は
22.5重量%のクロム、14.0重量%のコバルト、2.3重量%のチタン、1.2重量%のアルミニウム、2.0重量%のタングステン、0.8重量%のコロンビウム、1.0重量%のタンタル、残部のニッケル及び不可避的不純物である請求項9記載の超合金物品。 - 物品(10)がガスタービンエンジンの燃焼器ライナー(10)である、請求項9記載の超合金物品(10)。
- ニッケル基及びコバルト基超合金物品(10)を補修する方法であって、
ニッケル基超合金物品(10)補修用のニッケル基ろう材を調製し、このろう材は第1ニッケル基粉末及び第2ニッケル基粉末を含有し、第1ニッケル基粉末が10〜18重量%のクロム、6〜14重量%のコバルト、3.5〜6.5重量%のチタン、1.5〜4.5重量%のアルミニウム、2.5〜5.5重量%のタングステン、2.5〜5.5重量%のモリブデン、0.05〜0.30重量%の炭素、0.01〜0.20重量%のジルコニウム、0.001〜0.2重量%のホウ素、ただしタングステンとモリブデンの合計量が5.0重量%以上、残部のニッケル及び不可避的不純物からなり、第2ニッケル基粉末が10.0〜20.0重量%のクロム、2.0〜5.0重量%のホウ素、3.0重量%以下の鉄、残部のニッケル及び不可避的不純物からなり、ろう材中の第1ニッケル基粉末と第2ニッケル基粉末との重量比が50:50〜75:25であり、
ニッケル基ろう材をニッケル基又はコバルト基超合金物品(10)の表面にその表面のボイド(14)を充填するように適用し、
超合金物品(10)を加熱してニッケル基ろう材をボイド(14)に流入、充填させ、ニッケル基ろう材から超合金物品(10)と冶金結合したニッケル基ろう合金を生じさせる
工程を含んでなる方法。 - ニッケル基ろう材がさらにバインダを含有する、請求項12記載の方法。
- ニッケル基ろう材をスラリー、テープ、パテ又は焼結プリフォームとして調製する、請求項12記載の方法。
- 超合金物品(10)を1170〜1215℃の温度に加熱し、当該方法が、さらに、ニッケル基ろう合金(16)を1135〜1165℃の温度で0.5〜4時間熱処理して、ニッケル基ろう合金(16)を超合金物品(10)と相互拡散させ、次いで超合金物品(10)を30℃/分以上の速度で815℃未満の温度に冷却する工程を含む、請求項12記載の方法。
- 第1ニッケル基粉末が13.7〜14.3重量%のクロム、9.0〜10.0重量%のコバルト、4.80〜5.20重量%のチタン、2.80〜3.20重量%のアルミニウム、3.70〜4.30重量%のタングステン、3.70〜4.30重量%のモリブデン、0.15〜0.19重量%の炭素、0.03〜0.10重量%のジルコニウム、0.01〜0.02重量%のホウ素、ただしタングステンとモリブデンの合計量が7.7重量%以上、残部のニッケル及び不可避的不純物からなる、請求項12記載の方法。
- 第2ニッケル基粉末が13.00〜17.00重量%のクロム、3.00〜4.00重量%のホウ素、1.5重量%以下の鉄、残部のニッケル及び不可避的不純物からなる、請求項12記載の方法。
- ろう材中の第1ニッケル基粉末と第2ニッケル基粉末との重量比が65:35である、請求項12記載の方法。
- 前記ニッケル基ろう合金が10〜19重量%のクロム、3〜10.5重量%のコバルト、1.75〜4.9重量%のチタン、0.75〜3.4重量%のアルミニウム、1.25〜4.1重量%のタングステン、1.25〜4.1重量%のモリブデン、0.025〜0.225重量%の炭素、0.005〜0.15重量%のジルコニウム、0.50〜2.6重量%のホウ素、1.5重量%以下の鉄、残部のニッケル及び不可避的不純物からなるように第1ニッケル基粉末と第2ニッケル基粉末とがニッケル基ろう材内で結合する、請求項12記載の方法。
- 超合金物品(10)の公称組成が、
22.4重量%のクロム、19.0重量%のコバルト、3.7重量%のチタン、1.9重量%のアルミニウム、2.0重量%のタングステン、1.4重量%のタンタル、1.0重量%のニオブ、0.10重量%のジルコニウム、0.15重量%の炭素、0.009重量%のホウ素、残部のニッケル及び不可避的不純物であるか、又は
22.5重量%のクロム、14.0重量%のコバルト、2.3重量%のチタン、1.2重量%のアルミニウム、2.0重量%のタングステン、0.8重量%のコロンビウム、1.0重量%のタンタル、残部のニッケル及び不可避的不純物である
請求項12記載の方法。 - 超合金物品(10)がガスタービンエンジンの燃焼器ライナー(10)であり、ニッケル基又はコバルト基超合金から形成され、燃焼器ライナー(10)が複数のトランスピレーション冷却穴(14)を有し、少なくとも1つの冷却穴にクラック(12)が通り、10〜19重量%のクロム、3〜10.5重量%のコバルト、1.75〜4.9重量%のチタン、0.75〜3.4重量%のアルミニウム、1.25〜4.1重量%のタングステン、1.25〜4.1重量%のモリブデン、0.025〜0.225重量%の炭素、0.005〜0.15重量%のジルコニウム、0.50〜2.6重量%のホウ素、1.5重量%以下の鉄、残部のニッケル及び不可避的不純物からなるニッケル基ろう材からなるニッケル基ろう合金(16)で上記クラックを充填する、請求項12記載の方法。
- ニッケル基ろう合金(16)が13.4〜15.3重量%のクロム、5.8〜6.5重量%のコバルト、3.1〜3.4重量%のチタン、1.8〜2.1重量%のアルミニウム、2.4〜2.8重量%のタングステン、2.4〜2.8重量%のモリブデン、0.10〜0.13重量%の炭素、0.02〜0.07重量%のジルコニウム、1.0〜1.4重量%のホウ素、1.0重量%以下の鉄、残部のニッケル及び不可避的不純物からなる、請求項21記載の方法。
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