JP7076948B2 - 物品、構成要素、および構成要素を作製する方法 - Google Patents
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Description
本実施形態は、物品、構成要素、および構成要素を作製する方法を対象とする。より具体的には、本実施形態は、輪郭形成された物品、輪郭形成された物品を含む構成要素、および輪郭形成された物品を含む構成要素を作製する方法を対象とする。
ガスタービンエンジン内の高温ガス経路構成要素は、通常運転中に連続して高温に曝される。効率を高めコストを下げるためにガスタービンが改良されるにつれて、高温ガス経路内の温度は上昇する一方、構成要素の形状はより複雑になっている。高温ガス経路内の温度を上昇させ続けるために、この領域のタービン構成要素は、そのような温度に耐えられる材料で構成されなければならない。
典型的には、ノズルなどの高温ガス経路構成要素の製造および保守には、構成要素の一部の上に材料を付着させることが含まれる。例えば、高温ガス経路ノズルの保守には、材料シートをノズルの端壁にろう付けすることが含まれることが多い。通常、ノズルの端壁は、その上に所望の空気流を提供するように輪郭形成される一方、輪郭形成された端壁に付着される材料シートは、概ね平坦である。端壁の輪郭を維持するために、平坦なシートは、ろう付け中に輪郭形成された端壁に適合される。
しかし、平坦なシートを輪郭形成された端壁に適合させると、材料と端壁との間の接合界面に隙間が形成される。隙間は、空気で満たされることが多く、これにより材料と端壁との間の熱伝達が低下する。冷却効率の低下によって、タービンシステムの効率が低下し、および／または運転コストが増加する。
一実施形態では、物品は、輪郭形成された近位面および輪郭形成された遠位面を含む。輪郭形成された近位面は、構成要素の端壁および翼形外面のうちの少なくとも１つの輪郭を実質的に反映するように構成および配置される。
別の実施形態では、構成要素は、第１の端壁と、第２の端壁と、第１の端壁と第２の端壁との間に配置された翼形外面を有する翼形部と、第１の端壁、第２の端壁、および翼形外面のうちの少なくとも１つに固定された物品と、を含む。物品は、輪郭形成された近位面および輪郭形成された遠位面を含む。輪郭形成された近位面は、第１の端壁、第２の端壁、および翼形外面のうちの少なくとも１つの輪郭を実質的に反映している。
別の実施形態では、構成要素を作製する方法は、近位面および遠位面を有する物品を形成するステップと、物品の近位面に輪郭形成して、輪郭形成された近位面を形成するステップと、物品の輪郭形成された近位面を、構成要素の第１の端壁、第２の端壁、および翼形部のうちの少なくとも１つに固定するステップと、を含む。固定するステップの前に、輪郭形成された近位面は、構成要素の第１の端壁、第２の端壁、および翼形部のうちの少なくとも１つの輪郭を実質的に反映している。
本発明の他の特徴および利点が、本発明の原理を例として示す添付の図面と併せて、以下のより詳細な説明から明らかになるであろう。
可能である場合、同じ部品を表すために図面を通して同じ参照数字を用いている。
物品、構成要素、および構成要素を作製する方法が提供される。本開示の実施形態は、例えば、本明細書に開示する１つ以上の特徴を含まない概念と比較して、構成要素内の隙間の形成を低減または排除し、構成要素の冷却効率を高め、構成要素とろう付けシートとの間のより精密な公差をもたらし、ろう付けシートと構成要素との間の接合品質を高め、構成要素の寿命を延ばし、製造効率を高め、製造歩留まりを向上させ、システム温度の上昇を促し、システム効率を高め、またはそれらの組合せをもたらす。
図１を参照すると、構成要素１００には、非限定的に、シュラウド、ブレード、バケット、任意の他の高温ガス経路構成要素、またはそれらの組合せなど、高温に曝される表面を有する任意の燃焼および／またはタービン構成要素が含まれる。例えば、一実施形態では、構成要素１００は、タービンエンジンの高温ガス経路において使用するように構成されたノズル１０１を含む。別の実施形態では、ノズル１０１は、第１の端壁１０５と第２の端壁１０７との間に配置された翼形部１０３を含む。さらなる実施形態では、図２～図４に示すように、構成要素１００は、その第１の端壁１０５（図２）および／または第２の端壁１０７（図３）および／または翼形部１０３（図４）に固定された少なくとも１つの物品２０１を含む。図２～図４には第１の端壁１０５、第２の端壁１０７、または翼形部１０３に固定されるように示しているが、当業者によって理解されるように、本開示は、それらに限定されず、第１の端壁１０５、第２の端壁１０７、および翼形部１０３のうちのいずれか１つ、２つ、または３つ全てに固定された少なくとも１つの物品２０１を含むことができる。
本明細書に開示する１つ以上の実施形態によれば、物品２０１は、非限定的に、ろう付け、焼結、溶接、またはそれらの組合せなどの任意の適切な方法によって、第１の端壁１０５、および／または第２の端壁１０７、および／または翼形部１０３に固定され得る。構成要素１００には、タービンエンジンおよび／またはタービンエンジンの高温ガス経路における連続使用のための任意の適切な微細構造を有する任意の適切な材料が含まれる。適切な微細構造には、非限定的に、等軸、方向性凝固（ＤＳ）、単結晶（ＳＸ）、またはそれらの組合せが含まれる。構成要素１００の適切な材料には、非限定的に、金属、セラミック、合金、超合金、鋼、ステンレス鋼、工具鋼、ニッケル、コバルト、クロム、チタン、アルミニウム、またはそれらの組合せが含まれる。
例えば、一実施形態では、構成要素１００の材料は、非限定的に、重量ベースで、約２９％のクロム（Ｃｒ）、約１０％のニッケル（Ｎｉ）、約７％のタングステン（Ｗ）、約１％の鉄（Ｆｅ）、約０．２５％の炭素（Ｃ）、約０．０１％のホウ素（Ｂ）および残余のコバルト（Ｃｏ）から成る組成物（例えばＦＳＸ４１４）、約２０％～約２４％のＣｒ、約２０％～約２４％のＮｉ、約１３％～約１５％のＷ、約３％のＦｅ、約１．２５％のマンガン（Ｍｎ）、約０．２％～約０．５％のケイ素（Ｓｉ）、約０．０１５％のＢ、約０．０５％～約０．１５％のＣ、約０．０２％～約０．１２％のランタン（Ｌａ）および残余のＣｏから成る組成物（例えばＨＡＹＮＥＳ（登録商標）１８８）、約２２．５％～約２４．２５％のＣｒ、約９％～約１１％のＮｉ、約６．５％～約７．５％のＷ、約３％～約４％のタンタル（Ｔａ）、最大約０．３％のチタン（Ｔｉ）（例えば、約０．１５％～約０．３％のＴｉ）、最大約０．６５％のＣ（例えば、約０．５５％～約０．６５％のＣ）、最大約０．５５％のジルコニウム（Ｚｒ）（例えば、約０．４５％～約０．５５％のＺｒ）および残余のＣｏから成る組成物（例えばＭａｒ－Ｍ－５０９）、または約２０％のＮｉ、約２０％のＣｒ、約７．５％のＴａ、約０．１％のＺｒ、約０．０５％のＣおよび残余のＣｏから成る組成物（例えばＭａｒ－Ｍ－９１８）を含むコバルト系材料である。
別の実施形態では、構成要素１００の材料は、非限定的に、重量ベースで、約９．７５％のＣｒ、約７．５％のＣｏ、約６．０％のＷ、約４．２％のアルミニウム（Ａｌ）、約３．５％のＴｉ、約１．５％のモリブデン（Ｍｏ）、約４．８％のＴａ、約０．５％のニオブ（Ｎｂ）、約０．１５％のハフニウム（Ｈｆ）、約０．０５％のＣ、約０．００４％のＢおよび残余のＮｉから成る組成物（例えばＲｅｎｅ Ｎ４）、約７．５％のＣｏ、約７．０％のＣｒ、約６．５％のＴａ、約６．２％のＡｌ、約５．０％のＷ、約３．０％のレニウム（Ｒｅ）、約１．５％のＭｏ、約０．１５％のＨｆ、約０．０５％のＣ、約０．００４％のＢ、約０．０１％のイットリウム（Ｙ）および残余のＮｉから成る組成物（例えばＲｅｎｅ Ｎ５）を含むニッケル系材料であり、重量ベースで、約７．５％のＣｏ、約１３％のＣｒ、約６．６％のＡｌ、約５％のＴａ、約３．８％のＷ、約１．６％のＲｅ、約０．１５％のＨｆおよび残余のＮｉから成る組成物（例えばＲｅｎｅ Ｎ２）、約９％～約１０％のＣｏ、約９．３％～約９．７％のＷ、約８．０％～約８．７％のＣｒ、約５．２５％～約５．７５％のＡｌ、約２．８％～約３．３％のＴａ、約１．３％～約１．７％のＨｆ、最大約０．９％のＴｉ（例えば、約０．６％～約０．９％）、最大約０．６％のＭｏ（例えば、約０．４％～約０．６％）、最大約０．２％のＦｅ、最大約０．１２％のＳｉ、最大約０．１％のＭｎ、最大約０．１％の銅（Ｃｕ）、最大約０．１％のＣ（例えば、約０．０７％～約０．１％）、最大約０．１％のＮｂ、最大約０．０２％のＺｒ（例えば、約０．００５％～約０．０２％）、最大約０．０２％のＢ（例えば、約０．０１％～約０．０２％）、最大約０．０１％のリン（Ｐ）、最大約０．００４％の硫黄（Ｓ）および残余のＮｉから成る組成物（例えばＲｅｎｅ １０８）、約１３．７０％～約１４．３０％のＣｒ、約９．０％～約１０．０％のＣｏ、約４．７％～約５．１％のＴｉ、約３．５％～約４．１％のＷ、約２．８％～約３．２％のＡｌ、約２．４％～約３．１％のＴａ、約１．４％～約１．７％のＭｏ、０．３５％のＦｅ、０．３％のＳｉ、約０．１５％のＮｂ、約０．０８％～約０．１２％のＣ、約０．１％のＭｎ、約０．１％のＣｕ、約０．０４％のＺｒ、約０．００５％～約０．０２０％のＢ、約０．０１５％のＰ、約０．００５％のＳおよび残余のＮｉから成る組成物（例えば、Ｇｅｎｅｒａｌ Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｃｏｍｐａｎｙから入手可能なＧＴＤ－１１１（登録商標））、約２２．２％～約２２．８％のＣｒ、約１８．５％～約１９．５％のＣｏ、約２．３％のＴｉ、約１．８％～約２．２％のＷ、約１．２％のＡｌ、約１．０％のＴａ、約０．８％のＮｂ、約０．２５％のＳｉ、約０．０８～約０．１２％のＣ、約０．１０％のＭｎ、約０．０５％のＺｒ、約０．００８％のＢおよび残余のＮｉから成る組成物（例えば、Ｇｅｎｅｒａｌ Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｃｏｍｐａｎｙから入手可能なＧＴＤ－２２２（登録商標））、約９．７５％のＣｒ、約７．５％のＣｏ、約６．０％のＷ、約４．２％のＡｌ、約４．８％のＴａ、約３．５％のＴｉ、約１．５％のＭｏ、約０．０８％のＣ、約０．００９％のＺｒ、約０．００９％のＢおよび残余のＮｉから成る組成物（例えば、Ｇｅｎｅｒａｌ Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｃｏｍｐａｎｙから入手可能なＧＴＤ－４４４（登録商標））、約１５．７０％～約１６．３０％のＣｒ、約８．００％～約９．００％のＣｏ、約３．２０％～約３．７０％のＴｉ、約３．２０％～約３．７０％のＡｌ、約２．４０％～約２．８０％のＷ、約１．５０％～約２．００％のＴａ、約１．５０％～約２．００％のＭｏ、約０．６０％～約１．１０％のＮｂ、最大約０．５０％のＦｅ、最大約０．３０％のＳｉ、最大約０．２０％のＭｎ、約０．１５％～約０．２０％のＣ、約０．０５％～約０．１５％のＺｒ、最大約０．０１５％のＳ、約０．００５％～約０．０１５％のＢおよび残余のＮｉから成る組成物（例えばＩＮＣＯＮＥＬ（登録商標）７３８）、または約９．３％～約９．７％のＷ、約９．０％～約９．５％のＣｏ、約８．０％～約８．５％のＣｒ、約５．４％～約５．７％のＡｌ、最大約０．２５％のＳｉ、最大約０．１％のＭｎ、約０．０６％～約０．０９％のＣ、付随的な不純物および残余のＮｉから成る組成物（例えばＭａｒ－Ｍ－２４７）を含む合金を指す。
さらなる実施形態では、構成要素１００の材料は、非限定的に、重量ベースで、約５０％～約５５％のＮｉとＣｏの混合物、約１７％～約２１％のＣｒ、約４．７５％～約５．５０％のＮｂとＴａの混合物、約０．０８％のＣ、約０．３５％のＭｎ、約０．３５％のＳｉ、約０．０１５％のＰ、約０．０１５％のＳ、約１．０％のＣｏ、約０．３５％～０．８０％のＡｌ、約２．８０％～約３．３０％のＭｏ、約０．６５％～約１．１５％のＴｉ、約０．００１％～約０．００６％のＢ、約０．１５％のＣｕおよび残余のＦｅから成る組成物（例えばＩＮＣＯＮＥＬ（登録商標）７１８）を含む鉄系材料である。構成要素１００の他の材料には、非限定的に、例えば７０Ｃｏ－２７Ｃｒ－３ＭｏなどのＣｏＣｒＭｏ合金、セラミックマトリックス複合材（ＣＭＣ）、またはそれらの組合せが含まれる。
「ＩＮＣＯＮＥＬ」は、ウェストバージニア州ハンチントンにあるＨｕｎｔｉｎｇｔｏｎ Ａｌｌｏｙｓ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎによって製造された合金の連邦登録商標である。「ＨＡＹＮＥＳ」は、インディアナ州ココモにあるＨａｙｎｅｓ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ，Ｉｎｃ．によって製造された合金の連邦登録商標である。
物品２０１は、第１の端壁１０５および／または第２の端壁１０７に直接的または間接的に固定されるのに適した、および／またはタービンエンジンおよび／またはタービンエンジンの高温ガス経路における連続使用に適した、任意の材料を含む。一部の実施形態では、物品２０１は単一の部品である。他の実施形態では、物品２０１は、複数の部品として提供される。物品２０１を提供する部品の数は、構成要素１００にどの程度の表面領域の範囲が必要であるかに依存し得、また物品２０１または構成要素１００の流路表面の輪郭の複雑さに依存し得る。
物品２０１の材料は、構成要素１００の材料と同じでもよく、実質的に同じでもよく、または異なってもよい。一実施形態では、物品２０１の材料は、予備焼結されたプリフォーム（ＰＳＰ）を含む。別の実施形態では、ＰＳＰは、種々の混合割合を有する少なくとも２つの材料を含む。第１の材料は、例えば、本明細書に開示するタービンシステムの高温ガス経路に適した材料のうちのいずれかを含む。第２の材料は、例えば、非限定的に、重量ベースで、約１３％～約１５％のＣｒ、約９％～約１１％のＣｏ、約２．２５％～約２．７５％のＴａ、約３．２５％～約３．７５％のＡｌ、約２．５％～約３％のＢ、最大約０．１％のＹ（例えば、約０．０２％～約０．１％のＹ）および残余のＮｉから成る組成物、または約１８．５％～約１９．５％のＣｒ、約９．５％～約１０．５％のＳｉ、約０．１％のＣｏ、約０．０３％のＢ、約０．０６％のＣおよび残余のＮｉから成る組成物を有するニッケルろう付け合金材料などのろう付け合金を含む。
一部の実施形態では、第１の材料は、高融点粉末であり、第２の材料は低融点粉末である。したがって、物品２０１の材料は、高融点粉末と低融点粉末との混合物であり、物品２０１を硬質にするために焼結される。高融点粉末と低融点粉末の比率は、好ましくは７０：３０～３５：６５の範囲、あるいは６０：４０～４５：５５の範囲、あるいは６０：４０の範囲、またはそれらの間の範囲または部分範囲である。
一部の実施形態では、高融点粉末は、重量ベースで、非限定的に、約９．３％～約９．７％のＷ、約９．０％～約９．５％のＣｏ、約８．０％～約８．５％のＣｒ、約５．４％～約５．７％のＡｌ、最大約０．２５％のＳｉ、最大約０．１％のＭｎ、約０．０６％～約０．０９％のＣ、付随的な不純物および残余のＮｉを含む組成物（例えばＭａｒ－Ｍ－２４７）、約６．８％のＣｒ、約１２％のＣｏ、約６．１％のＡｌ、約４．９％のＷ、約１．５％のＭｏ、約２．８％のＲｅ、約６．４％のＴａ、約１．５％のＨｆおよび残余のＮｉを含む組成物（例えばＲｅｎｅ １４２）、約７．６％のＣｒ、約３．１％のＣｏ、約７．８％のＡｌ、約５．５％のＴａ、約０．１％のＭｏ、約３．９％のＷ、約１．７％のＲｅ、約０．１５％のＨｆおよび残余のＮｉを含む組成物（例えばＲｅｎｅ １９５）、または約７．５％のＣｏ、約１３％のＣｒ、約６．６％のＡｌ、約５％のＴａ、約３．８％のＷ、約１．６％のＲｅ、約０．１５％のＨｆおよび残余のＮｉを含む組成物（例えばＲｅｎｅ Ｎ２）である。
一部の実施形態では、低融点粉末は、重量ベースで、非限定的に、約７１％のＮｉ、約１９％のＣｒおよび約１０％のＳｉを含む組成物（例えばＡＭＳ４７８２）、約１４．０％のＣｒ、約１０．０％のＣｏ、約３．５％のＡｌ、約２．７％のＢ、約０．０２％のＹおよび残余のＮｉを含む組成物（例えばＤＦ４Ｂ）、約１３％～約１５％のＣｒ、約９％～約１１％のＣｏ、約３．２％～約３．８％のＡｌ、約２．２％～約２．８％のＴａ、約２．５％～約３．０％のＢ、最大約０．１０％のＹ（必要に応じて存在する）および残余のＮｉを含む組成物、約１４％～約１６％のＣｏ、約１９％～約２１％のＣｒ、約４．６％～約５．４％のＡｌ、最大約０．０２％のＢ、最大約０．０５％のＣ、約７．５％～約８．１％のＳｉ、最大約０．０５％のＦｅおよび残余のＮｉを含む組成物、または約１５．３％のＣｒ、約１０．３％のＣｏ、約３．５％のＴａ、約３．５％のＡｌ、約２．３％のＢおよび残余のＮｉを含む組成物である。
一部の実施形態では、物品２０１の材料は、Ｍａｒ－Ｍ－２４７から成る高融点粉末、ＡＭＳ４７８２から成る低融点粉末であり、高融点粉末と低融点粉末の比率は６０：４０である。
複数の粉末を混合して、予め定められた所望の特性およびろう付け温度を得ることができる。ＰＳＰ部品は、タック溶接によって１つ以上のノズル表面の所定位置に保持されて、ろう付けサイクル中に物品２０１の位置決めおよび保持を可能にする。より具体的には、タック溶接は、抵抗溶接または溶融溶接を含むことができる。一部の実施形態では、ろう付けは真空ろう付けである。
一部の実施形態では、物品２０１が構成要素１００に固定された後、物品２０１および／または構成要素１００にはボンドコートが塗布され、続けて遮熱コーティングが塗布される。
一実施形態では、物品２０１は、輪郭形成された近位面２０２および輪郭形成された遠位面２０３を含む。輪郭形成された近位面２０２および／または輪郭形成された遠位面２０３は、非限定的に、製造中の物品２０１の輪郭形成、製造後の物品２０１の輪郭形成、物品２０１の曲げ、物品２０１の機械加工、またはそれらの組合せなどの任意の適切な方法によって形成される。輪郭形成された近位面２０２および輪郭形成された遠位面２０３は、同時にまたは別々に形成することもでき、同じ、実質的に同じ、または異なる形状および／または輪郭を含むことができる。
図４、図５、図６および図８を参照すると、輪郭形成された近位面２０２は、構成要素１００の第１の端壁１０５および／または第２の端壁１０７および／または翼形部１０３に物品２０１を直接的または間接的に固定するように構成および配置される。例えば、一実施形態では、図４～図５に示すように、輪郭形成された近位面２０２は、第１の端壁１０５および／または第２の端壁１０７および／または翼形部１０３に直接固定され、また第１の端壁１０５および／または第２の端壁１０７および／または翼形部１０３に物品２０１を固定する前に、第１の端壁１０５および／または第２の端壁１０７および／または翼形部１０３の形状および／または輪郭を反映する、または実質的に反映する形状および／または輪郭を含む。「反映する」または「実質的に反映する」とは、物品２０１の輪郭形成された近位面２０２が、第１の端壁１０５および／または第２の端壁１０７および／または翼形部１０３の形状に従う形状を有し、それらの表面の間に直接的な接触をもたらすことを意味する。
固定プロセス中に第１の端壁１０５に適合する、図７の平坦面６０３を有する物品６０１とは対照的に、輪郭形成された近位面２０２の形状および／または輪郭は、物品２０１と第１の端壁１０５（図６）および／または第２の端壁１０７および／または翼形部１０３との間により精密な公差をもたらす。物品２０１によってもたらされるより精密な公差によって、物品２０１と第１の端壁１０５および／または第２の端壁１０７および／または翼形部１０３との間の隙間の形成が低減または排除され、かつ／または接合品質が向上する。これによって、構成要素１００の製造歩留まりが向上し、構成要素１００の寿命サイクルが長くなり、構成要素１００の冷却効率が高まり、またはそれらの組合せが得られる。
加えて、輪郭形成された近位面２０２とは物品２０１に対して反対側または実質的に反対側に配置された輪郭形成された遠位面２０３は、第１の端壁１０５および／または第２の端壁１０７の上に外表面を形成する。輪郭形成された遠位面２０３によって形成された外表面は、第１の端壁１０５および／または第２の端壁１０７と同じでもよく、実質的に同じでもよく、または異なってもよく、第１の端壁１０５および／または第２の端壁１０７の上に任意の適切な表面特性をもたらす。例えば、表面特性は、第１の端壁１０５および／または第２の端壁１０７および／または翼形部１０３と同じでもよく、または改良された表面特性を含んでもよい。適切な改良された表面特性には、非限定的に、硬度、耐食性、耐熱性、機械加工性、またはそれらの組合せが含まれる。
代わりの実施形態では、図８に示すように、少なくとも１つの中間部材７０１が、物品２０１と第１の端壁１０５および／または第２の端壁１０７および／または翼形部１０３との間に配置される。中間部材７０１は、物品２０１を第１の端壁１０５および／または第２の端壁１０７に間接的に固定するのに適した任意の材料または材料の組合せを含む。例えば、一実施形態では、中間部材７０１は、第１の端壁１０５および／または第２の端壁１０７および／または翼形部１０３への物品２０１の固定を容易にするための中間部材７０１の材料としてペースト、スラリ、粉末または他の材料構成を含む。中間部材７０１は、物品２０１の部品をノズルの表面に置いたときに複数の部品間の分離を防ぐために用いられ得る。中間部材７０１は、必要に応じて、他の特徴部への円滑な移行を可能にするために適用され得る。
別の実施形態では、中間部材７０１は、第１の端壁１０５および／または第２の端壁１０７および／または翼形部１０３に物品２０１を間接的に固定するように構成および配置される第１の表面および第２の表面を含む。さらなる実施形態では、物品２０１が中間部材７０１を介して第１の端壁１０５および／または第２の端壁１０７および／または翼形部１０３に間接的に固定されると、輪郭形成された遠位面２０３は、第１の端壁１０５および／または第２の端壁１０７および／または翼形部１０３の上の外表面を形成する。
固定する前に、中間部材７０１の第１の表面は、第１の端壁１０５および／または第２の端壁１０７および／または翼形部１０３の形状および／または輪郭を反映または実質的に反映する形状および／または輪郭を含み、中間部材７０１の第２の表面は、物品２０１の輪郭形成された近位面２０２の形状および／または輪郭を反映または実質的に反映する形状および／または輪郭を含む。中間部材７０１の第１の表面が第１の端壁１０５および／または第２の端壁１０７および／または翼形部１０３に固定されると、中間部材７０１の第２の表面は、第１の端壁１０５および／または第２の端壁１０７および／または翼形部１０３の上の中間面を提供する。中間面は、輪郭形成された近位面２０２の固定を容易にし、このことは、輪郭形成された近位面２０２と組み合わせて、図７に示す平坦面６０３と比較して、物品２０１と第１の端壁１０５および／または第２の端壁１０７および／または翼形部１０３との間のより精密な公差をもたらす。
本明細書に記述する合金組成物のいずれも、付随的な不純物を含み得る。
１つ以上の実施形態を参照して本発明について記述してきたが、本発明の範囲から逸脱せずに、種々の変更を施してもよいこと、およびその要素を等価物に置換してもよいことが当業者によって理解されるであろう。加えて、特定の状況または材料を本発明の教示に適応させるために、本発明の本質的な範囲から逸脱せずに多くの修正を施してもよい。したがって、本発明は、添付の特許請求の範囲に属する全ての実施形態を含むが、この発明を実施するための企図されるベストモードとして開示する特定の実施形態に限定されないことを意図している。さらに、詳細な説明で特定される全ての数値は、正確な値と近似値の両方が明示的に特定されているように解釈されるべきである。
［実施態様１］
輪郭形成された近位面（２０２）と、輪郭形成された遠位面（２０３）と、を備え、前記輪郭形成された近位面（２０２）は、構成要素（１００）の端壁（１０５、１０７）および翼形外面のうちの少なくとも１つの輪郭を実質的に反映するように構成および配置されている、物品（２０１）。
［実施態様２］
前記輪郭形成された遠位面（２０３）の輪郭は、前記輪郭形成された近位面（２０２）の輪郭とは異なっている、実施態様１に記載の物品（２０１）。
［実施態様３］
前記輪郭形成された遠位面（２０３）は、前記構成要素（１００）の前記端壁（１０５、１０７）の上に外表面を提供するように構成および配置されている、実施態様１に記載の物品（２０１）。
［実施態様４］
前記外表面は、改良された表面特性をもたらす、実施態様３に記載の物品（２０１）。
［実施態様５］
前記物品（２０１）は、予備焼結されたプリフォームを備える、実施態様１に記載の物品（２０１）。
［実施態様６］
前記構成要素（１００）は、ガスタービンの高温ガス経路構成要素である、実施態様１に記載の物品（２０１）。
［実施態様７］
第１の端壁（１０５）と、第２の端壁（１０７）と、前記第１の端壁（１０５）と前記第２の端壁（１０７）との間に配置され、翼形外面を有する翼形部（１０３）と、前記第１の端壁（１０５）、前記第２の端壁（１０７）、および前記翼形外面のうちの少なくとも１つに固定された物品（２０１）と、を備え、前記物品（２０１）は、輪郭形成された近位面（２０２）と、輪郭形成された遠位面（２０３）と、を備え、前記輪郭形成された近位面（２０２）は、前記第１の端壁（１０５）、前記第２の端壁（１０７）、および前記翼形外面のうちの少なくとも１つの輪郭を実質的に反映している、構成要素（１００）。
［実施態様８］
前記構成要素（１００）は、ガスタービンの高温ガス経路構成要素である、実施態様７に記載の構成要素（１００）。
［実施態様９］
前記構成要素（１００）は、ガスタービンのノズル（１０１）である、実施態様７に記載の構成要素（１００）。
［実施態様１０］
前記構成要素（１００）の材料が、金属、セラミック、合金、超合金、鋼、ステンレス鋼、工具鋼、ニッケル、コバルト、クロム、チタン、アルミニウム、およびそれらの組合せから成る群から選択される、実施態様７に記載の構成要素（１００）。
［実施態様１１］
前記物品（２０１）は、予備焼結されたプリフォームを備える、実施態様１０に記載の構成要素（１００）。
［実施態様１２］
前記予備焼結されたプリフォームは、第１の材料および第２の材料を含む、実施態様１１に記載の構成要素（１００）。
［実施態様１３］
前記第１の材料は、前記構成要素（１００）と同じ材料であり、前記第２の材料はろう付け合金である、実施態様１２に記載の構成要素（１００）。
［実施態様１４］
前記輪郭形成された遠位面（２０３）の輪郭が、前記輪郭形成された近位面（２０２）の輪郭とは異なっている、実施態様７に記載の構成要素（１００）。
［実施態様１５］
前記輪郭形成された遠位面（２０３）は、前記構成要素（１００）の前記端壁（１０５、１０７）の上に改良された表面特性をもたらす外表面を提供するように構成および配置されている、実施態様７に記載の構成要素（１００）。
［実施態様１６］
近位面（２０２）および遠位面（２０３）を有する物品（２０１）を形成するステップと、前記物品（２０１）の前記近位面（２０２）に輪郭形成して、輪郭形成された近位面（２０２）を形成するステップと、前記物品（２０１）の前記輪郭形成された近位面（２０２）を構成要素（１００）の第１の端壁（１０５）、第２の端壁（１０７）、および翼形部（１０３）のうちの１つに固定するステップと、を含み、前記固定するステップの前に、前記輪郭形成された近位面（２０２）は、前記構成要素（１００）の前記第１の端壁（１０５）、前記第２の端壁（１０７）、および前記翼形部（１０３）のうちの少なくとも１つの輪郭を実質的に反映している、方法。
［実施態様１７］
前記物品（２０１）の前記遠位面（２０３）に輪郭形成して、輪郭形成された遠位面（２０３）を形成するステップをさらに含み、前記輪郭形成された遠位面（２０３）は、前記輪郭形成された近位面（２０２）とは異なっている、実施態様１６に記載の方法。
［実施態様１８］
前記近位面（２０２）に輪郭形成する前記ステップは、前記固定するステップの前に、前記輪郭形成された近位面（２０２）と、前記第１の端壁（１０５）、前記第２の端壁（１０７）、および前記翼形部（１０３）のうちの少なくとも１つとの間のより精密な公差をもたらす、実施態様１６に記載の方法。
［実施態様１９］
前記固定するステップは、ろう付けを含む、実施態様１６に記載の方法。
［実施態様２０］
ろう付け後に、ボンドコートおよび遮熱コーティングを前記構成要素（１００）に塗布するステップをさらに含む、実施態様１９に記載の方法。
［実施態様１］
輪郭形成された近位面（２０２）と、輪郭形成された遠位面（２０３）と、を備え、前記輪郭形成された近位面（２０２）は、構成要素（１００）の端壁（１０５、１０７）および翼形外面のうちの少なくとも１つの輪郭を実質的に反映するように構成および配置されている、物品（２０１）。
［実施態様２］
前記輪郭形成された遠位面（２０３）の輪郭は、前記輪郭形成された近位面（２０２）の輪郭とは異なっている、実施態様１に記載の物品（２０１）。
［実施態様３］
前記輪郭形成された遠位面（２０３）は、前記構成要素（１００）の前記端壁（１０５、１０７）の上に外表面を提供するように構成および配置されている、実施態様１に記載の物品（２０１）。
［実施態様４］
前記外表面は、改良された表面特性をもたらす、実施態様３に記載の物品（２０１）。
［実施態様５］
前記物品（２０１）は、予備焼結されたプリフォームを備える、実施態様１に記載の物品（２０１）。
［実施態様６］
前記構成要素（１００）は、ガスタービンの高温ガス経路構成要素である、実施態様１に記載の物品（２０１）。
［実施態様７］
第１の端壁（１０５）と、第２の端壁（１０７）と、前記第１の端壁（１０５）と前記第２の端壁（１０７）との間に配置され、翼形外面を有する翼形部（１０３）と、前記第１の端壁（１０５）、前記第２の端壁（１０７）、および前記翼形外面のうちの少なくとも１つに固定された物品（２０１）と、を備え、前記物品（２０１）は、輪郭形成された近位面（２０２）と、輪郭形成された遠位面（２０３）と、を備え、前記輪郭形成された近位面（２０２）は、前記第１の端壁（１０５）、前記第２の端壁（１０７）、および前記翼形外面のうちの少なくとも１つの輪郭を実質的に反映している、構成要素（１００）。
［実施態様８］
前記構成要素（１００）は、ガスタービンの高温ガス経路構成要素である、実施態様７に記載の構成要素（１００）。
［実施態様９］
前記構成要素（１００）は、ガスタービンのノズル（１０１）である、実施態様７に記載の構成要素（１００）。
［実施態様１０］
前記構成要素（１００）の材料が、金属、セラミック、合金、超合金、鋼、ステンレス鋼、工具鋼、ニッケル、コバルト、クロム、チタン、アルミニウム、およびそれらの組合せから成る群から選択される、実施態様７に記載の構成要素（１００）。
［実施態様１１］
前記物品（２０１）は、予備焼結されたプリフォームを備える、実施態様１０に記載の構成要素（１００）。
［実施態様１２］
前記予備焼結されたプリフォームは、第１の材料および第２の材料を含む、実施態様１１に記載の構成要素（１００）。
［実施態様１３］
前記第１の材料は、前記構成要素（１００）と同じ材料であり、前記第２の材料はろう付け合金である、実施態様１２に記載の構成要素（１００）。
［実施態様１４］
前記輪郭形成された遠位面（２０３）の輪郭が、前記輪郭形成された近位面（２０２）の輪郭とは異なっている、実施態様７に記載の構成要素（１００）。
［実施態様１５］
前記輪郭形成された遠位面（２０３）は、前記構成要素（１００）の前記端壁（１０５、１０７）の上に改良された表面特性をもたらす外表面を提供するように構成および配置されている、実施態様７に記載の構成要素（１００）。
［実施態様１６］
近位面（２０２）および遠位面（２０３）を有する物品（２０１）を形成するステップと、前記物品（２０１）の前記近位面（２０２）に輪郭形成して、輪郭形成された近位面（２０２）を形成するステップと、前記物品（２０１）の前記輪郭形成された近位面（２０２）を構成要素（１００）の第１の端壁（１０５）、第２の端壁（１０７）、および翼形部（１０３）のうちの１つに固定するステップと、を含み、前記固定するステップの前に、前記輪郭形成された近位面（２０２）は、前記構成要素（１００）の前記第１の端壁（１０５）、前記第２の端壁（１０７）、および前記翼形部（１０３）のうちの少なくとも１つの輪郭を実質的に反映している、方法。
［実施態様１７］
前記物品（２０１）の前記遠位面（２０３）に輪郭形成して、輪郭形成された遠位面（２０３）を形成するステップをさらに含み、前記輪郭形成された遠位面（２０３）は、前記輪郭形成された近位面（２０２）とは異なっている、実施態様１６に記載の方法。
［実施態様１８］
前記近位面（２０２）に輪郭形成する前記ステップは、前記固定するステップの前に、前記輪郭形成された近位面（２０２）と、前記第１の端壁（１０５）、前記第２の端壁（１０７）、および前記翼形部（１０３）のうちの少なくとも１つとの間のより精密な公差をもたらす、実施態様１６に記載の方法。
［実施態様１９］
前記固定するステップは、ろう付けを含む、実施態様１６に記載の方法。
［実施態様２０］
ろう付け後に、ボンドコートおよび遮熱コーティングを前記構成要素（１００）に塗布するステップをさらに含む、実施態様１９に記載の方法。
１００ 構成要素
１０１ ノズル
１０３ 翼形部
１０５ 第１の端壁
１０７ 第２の端壁
２０１、６０１ 物品
２０２ 近位面
２０３ 遠位面
６０３ 平坦面
７０１ 中間部材
１０１ ノズル
１０３ 翼形部
１０５ 第１の端壁
１０７ 第２の端壁
２０１、６０１ 物品
２０２ 近位面
２０３ 遠位面
６０３ 平坦面
７０１ 中間部材
Claims (10)
- 輪郭形成された近位面（２０２）と輪郭形成された遠位面（２０３）とを有する予備焼結プリフォームからなる物品（２０１）であって、
前記輪郭形成された近位面（２０２）が、高温ガス経路構成要素（１００）の端壁（１０５、１０７）及び翼形外面のうちの少なくとも１つの輪郭を実質的に反映するように構成及び配置されていて、前記予備焼結プリフォームを、前記端壁（１０５、１０７）及び前記翼形外面のうちの少なくとも１つに固定すると、前記輪郭形成された近位面（２０２）と前記高温ガス経路構成要素（１００）の前記輪郭との間の連続的かつ直接的な接触をもたらし、かつ前記輪郭形成された遠位面（２０３）が前記高温ガス経路構成要素（１００）の高温経路に曝露される外表面をもたらし、
前記予備焼結プリフォームが、第１の粉末材料と第２の粉末材料との混合物から形成されていて、第２の粉末材料がろう付け合金であり、第１の粉末材料が前記高温ガス経路構成要素（１００）と同じ材料である、物品（２０１）。 - 前記輪郭形成された遠位面（２０３）の輪郭が、前記輪郭形成された近位面（２０２）の輪郭とは異なっている、請求項１に記載の物品（２０１）。
- 前記輪郭形成された遠位面（２０３）が、前記高温ガス経路構成要素（１００）の前記端壁（１０５、１０７）の上に外表面を与えるように構成及び配置されている、請求項１又は請求項２に記載の物品（２０１）。
- 高温ガス経路構成要素（１００）であって、当該高温ガス経路構成要素（１００）が、
第１の輪郭形成された面を有する第１の端壁（１０５）と、
第１の輪郭形成された面と対向する第２の輪郭形成された面を有する第２の端壁（１０７）と、
第１の端壁（１０５）と第２の端壁（１０７）との間に配置され、翼形外面を有する翼形部（１０３）と、
第１の端壁（１０５）、第２の端壁（１０７）及び前記翼形外面のうちの少なくとも１つに固定された輪郭形成された近位面（２０２）を有する予備焼結プリフォームからなる物品（２０１）であって、前記予備焼結プリフォームが、前記輪郭形成された近位面（２０２）と反対側の輪郭形成された遠位面（２０３）をさらに有する、物品（２０１）と
を備えており、前記輪郭形成された近位面（２０２）が、第１の端壁（１０５）、第２の端壁（１０７）及び前記翼形外面のうちの少なくとも１つの輪郭を実質的に反映していて、前記輪郭形成された近位面（２０２）が、第１の輪郭形成された面、第２の輪郭形成された面及び前記翼形外面のうちの少なくとも１つと連続的かつ直接的に接触しており、かつ前記輪郭形成された遠位面（２０３）が前記高温ガス経路構成要素（１００）の高温経路に曝露される外表面をもたらし、
前記予備焼結プリフォームが、第１の粉末材料と第２の粉末材料との混合物から形成されていて、第２の粉末材料がろう付け合金であり、第１の粉末材料が前記高温ガス経路構成要素（１００）と同じ材料である、高温ガス経路構成要素（１００）。 - 前記輪郭形成された遠位面（２０３）が、当該高温ガス経路構成要素（１００）の第１の端壁（１０５）の上に改良された表面特性をもたらす外表面を提供するように構成及び配置されている、請求項４に記載の高温ガス経路構成要素（１００）。
- 高温ガス経路構成要素（１００）を作製する方法であって、当該方法が、
近位面（２０２）及び遠位面（２０３）を有する予備焼結プリフォームからなる物品（２０１）を形成するステップと、
前記予備焼結プリフォームの近位面（２０２）に輪郭形成して、輪郭形成された近位面（２０２）を形成するステップと、
前記予備焼結プリフォームの輪郭形成された近位面（２０２）を、前記高温ガス経路構成要素（１００）の第１の端壁（１０５）、第２の端壁（１０７）及び翼形部（１０３）のうちの少なくとも１つに固定するステップと
を含んでおり、前記固定するステップの前に、前記輪郭形成された近位面（２０２）が、前記高温ガス経路構成要素（１００）の第１の端壁（１０５）、第２の端壁（１０７）及び前記翼形部（１０３）のうちの少なくとも１つの輪郭を実質的に反映していて、前記予備焼結プリフォームの輪郭形成された近位面（２０２）を固定するステップによって、前記輪郭形成された近位面（２０２）と前記高温ガス経路構成要素（１００）の第１の端壁（１０５）、第２の端壁（１０７）及び前記翼形部（１０３）のうちの少なくとも１つの輪郭との間の連続的かつ直接的な接触をもたらし、かつ前記輪郭形成された遠位面（２０３）が当該高温ガス経路構成要素（１００）の高温経路に曝露される外表面をもたらし、
前記予備焼結プリフォームが、第１の粉末材料と第２の粉末材料との混合物から形成されていて、第２の粉末材料がろう付け合金であり、第１の粉末材料が前記高温ガス経路構成要素（１００）と同じ材料である、方法。 - 前記予備焼結プリフォームの遠位面（２０３）に輪郭形成して、輪郭形成された遠位面（２０３）を形成するステップをさらに含み、前記輪郭形成された遠位面（２０３）が、前記輪郭形成された近位面（２０２）とは異なっている、請求項６に記載の方法。
- 前記近位面（２０２）に輪郭形成するステップが、前記固定するステップの前に、前記輪郭形成された近位面（２０２）と、第１の端壁（１０５）、第２の端壁（１０７）及び前記翼形部（１０３）のうちの少なくとも１つとの間のより精密な公差をもたらす、請求項６に記載の方法。
- 前記固定するステップが、ろう付けを含む、請求項６に記載の方法。
- ろう付け後に、ボンドコート及び遮熱コーティングを前記高温ガス経路構成要素（１００）に塗工するステップをさらに含む、請求項９に記載の方法。
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