JP7527754B2 - ろう付け方法 - Google Patents
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Description
本実施形態は、ろう付けマトリックス、ろう付け方法、およびろう付けされた物品に関する。より具体的には、本実施形態は、ギャップのろう付け材料の毛細管流を促進する材料および方法、ならびにこのような材料および方法によって製造されたろう付けされた物品に関する。
ろう付けは、金属品の亀裂または他の特徴のような金属品の空隙空間、または２つ以上の金属品の間の空隙空間を充填するプロセスであり、典型的には２つの金属品を共に接合する。フィラーろう付け金属材料が加熱されて溶融し、２つの金属品の間の接合部または金属品内の亀裂またはギャップに流入する。フィラーろう付け金属材料は、ろう付けプロセス中に金属品が溶融しないように金属品より低い融点を有するが、場合によっては合金元素がろう付け材料に加えられて故意に基材の表面の融点を低下させることで、基材の薄いフィルムがろう付けプロセスの間に溶融することが可能になる。フィラーろう付け金属材料は、理想的には毛細管現象により接合部、亀裂、またはギャップに流入する。フィラー金属は、適切な雰囲気、通常はフラックス中でその溶融（液相線）温度よりわずかに高い温度まで加熱され、溶融して流れ、次いで冷却して亀裂またはギャップを充填するか、または２つの金属品を共に接合する。ろう付けは、同じまたは異なる金属をかなりの強度で接合することができる。
ろう付けは、空隙空間の寸法が小さい場合に良好に機能する。空隙空間の少なくとも一部において毛細管現象によってもはやフィラーろう付け材料が流れない程度に空隙空間が十分に大きい場合、最適ではないろう付けが発生する場合がある。このようなろう付けされた接合部は、ろう付けの強度を低下させる凝固したろう付け材料の１つまたは複数の部分に１つまたは複数の望ましくない空隙または共晶相を含み得る。
ろう付けが望ましいが、空隙空間の寸法が毛細管現象のみにより流れるには大きすぎる条件に対処するために、ワイドギャップろう付け技術が開発されている。このようなワイドギャップろう付け技術には、特別なワイドギャップろう付け合金組成物の使用、およびろう付け前に空隙空間の寸法を縮小するためのフィラー粉末、メッシュ粉末またはシムのギャップへの挿入が含まれる。
一実施形態では、ろう付け方法は、非発泡マトリックスをギャップに配置することと、溶融ろう付け材料が前記ギャップを充填するために毛細管現象により前記ギャップに流入して前記非発泡マトリックスを通り、冷却して固体ろう材を前記ギャップに形成するように前記溶融ろう付け材料を前記ギャップに適用することとを含む。
別の実施形態では、ろう付けされた物品は、ギャップを画定する少なくとも１つの構成要素と、前記ギャップの非発泡マトリックスと、前記非発泡マトリックスに介在する固体ろう材とを含む。前記非発泡マトリックスおよび前記固体ろう材は、前記ギャップを充填する。
本発明の他の特徴および利点は、本発明の原理を例示により示した添付の図面を伴って、以下に行うより詳細な説明から明らかになるであろう。
可能な限り、同一の参照符号が同一の部品を表すために図面の全体にわたって使用される。
ギャップのろう付け材料の毛細管流を促進する材料および方法、ならびにこのような材料および方法によって製造されたろう付けされた物品が提供される。
本開示の実施形態は、たとえば、本明細書に開示される特徴の１つまたは複数を含まない概念と比較して、空隙を含まないワイドギャップろう付けを提供し、共晶相を含まないワイドギャップろう付けを提供し、完全な毛細管フィールドを欠くギャップに完全な毛細管フィールドを提供し、ギャップに高品質のろう付けを提供し、溶接不可能な材料の修復中に形成された最も複雑なろう付けされた接合部に固有の再加工を低減または排除し、またはそれらの組合せを含む。
「ギャップ」は、本明細書で使用する場合、たとえば物品内の亀裂もしくは開口、または２つ以上の物品の間の接合部などの空隙体積を指し、対向する表面の間のギャップ距離は、ギャップに他の材料が存在しない場合には、溶融ろう付け材料のギャップへの適用時に毛細管現象のみによりギャップが溶融ろう付け材料で充填されず、溶融ろう付け材料のギャップへの適用時にギャップに空隙または凝固したろう付け材料を有さずにギャップが溶融ろう付け材料で充填されず、または溶融ろう付け材料のギャップへの適用時に凝固したろう付け材料に共晶相を有さずにギャップが溶融ろう付け材料で充填されないように十分に大きい。
「ろう付けマトリックス」は、本明細書で使用する場合、溶融ろう付け材料が毛細管現象によりマトリックス材料全体に流れるように毛細管フィールドを提供する任意のマトリックス材料を指す。
いくつかの実施形態では、ろう付けマトリックスは、ガスタービン発電構成要素に使用される。いくつかの実施形態では、ろう付けマトリックスは、ステンレス鋼合金、ニッケル基超合金および／またはコバルト基超合金をろう付けするのに使用される。
図１および図２を参照すると、溶融ろう付け材料１６が第１の部分１２と第２の部分１４との間のギャップ１０に適用されると、第１の部分１２の表面から第２の部分１４の表面までのギャップ距離はギャップ１０全体に溶融ろう付け材料１６の毛細管流を可能にするには大きすぎるので、得られる固体ろう材１８はギャップ１０の１つまたは複数の位置に空隙２０および共晶相２２を含み得る。空隙２０と共晶相２２の両方は、第１の部分１２と第２の部分１４との間に形成されたろう付けを弱める。図１および図２に示すギャップ１０は、第１の構成要素と第２の構成要素との間に形成されてもよいし、あるいは単一の構成要素内に形成されてもよい。
本開示の方法では、ろう付けマトリックス２４が第１の部分１２と第２の部分１４との間のギャップ１０に挿入される。図３は、ギャップ１０に挿入されているろう付けマトリックス２４を示す。あるいは、第１の部分１２および第２の部分１４は、単一の構成要素の一部であってもよい。ギャップ１０は、ギャップ１０全体に溶融ろう付け材料１６の毛細管流を可能にするには大きすぎるが、ギャップ１０のろう付けマトリックス２４は毛細管フィールドを提供し、それにより溶融ろう付け材料１６がギャップ１０に適用されると、図４に示すように、溶融ろう付け材料１６が毛細管現象によりギャップ１０を充填する。
図５に示すように、ろう付けマトリックス２４および固体ろう材１８は、ろう付けされた物品３０を形成するために空隙２０がないように、第１の部分１２と第２の部分１４との間のギャップ１０を共に充填する。いくつかの実施形態では、第１の部分１２は第１の構成要素であり、第２の部分１４は第２の構成要素である。あるいは、第１の部分１２および第２の部分１４は、単一の構成要素の一部であってもよい。固体ろう材１８は、共晶相２２を含まない。ろう付けは、予め配置された、または予め充填されたろう付け粉末をろう付けギャップに含まずに達成される。ろう付けマトリックス２４は、ギャップ１０内の溶融ろう付け材料１６の毛細管運動のために大きく改善された表面張力効果を提供する。図５のろう付けは、図２に示すろう付けより高品質である。ろう付けのより高い品質は、これらに限定されないが、共晶形成の低減または排除、および３％未満、あるいは２％未満、あるいは１％未満、またはそれらの間の任意の範囲または部分範囲である多孔度を含む。従来のワイドギャップろう付けは、大きな共晶相体積および３％より大きい多孔度を有するマクロ空隙形成を含む。
いくつかの実施形態では、第１の部分１２および第２の部分１４は、同じまたは異なる超合金組成物で形成される。いくつかの実施形態では、超合金組成物は、コバルト基超合金、ニッケル基超合金、または鉄基超合金である。いくつかの実施形態では、第１の部分１２および／または第２の部分１４は、溶接不可能な合金であると考えられる、ガスタービン産業で使用される材料で形成される。
いくつかの実施形態では、第１の部分１２および／または第２の部分１４の超合金組成物は、Ｒ１０８、Ｍａｒ－Ｍ－２４７、Ｈ２８２、Ｎｉｍｏｎｉｃ ２６３、Ｉｎｃｏｎｅｌ ６２５、またはＩｎｃｏｎｅｌ ６００である。
本明細書で使用する場合、「Ｒ１０８」は、重量で、約９％～約１０％のコバルト（Ｃｏ）、約９．３％～約９．７％のタングステン（Ｗ）、約８．０％～約８．７％のクロム（Ｃｒ）、約５．２５％～約５．７５％のアルミニウム（Ａｌ）、約２．８％～約３．３％のタンタル（Ｔａ）、約１．３％～約１．７％のハフニウム（Ｈｆ）、約０．９％以下のチタン（Ｔｉ）（たとえば、約０．６％～約０．９％のＴｉ）、約０．６％以下のモリブデン（Ｍｏ）（たとえば、約０．４％～約０．６％のＭｏ）、約０．２％以下の鉄（Ｆｅ）、約０．１２％以下のケイ素（Ｓｉ）、約０．１％以下のマンガン（Ｍｎ）、約０．１％以下の銅（Ｃｕ）、約０．１％以下の炭素（Ｃ）（たとえば、約０．０７％～約０．１％のＣ）、約０．１％以下のニオブ（Ｎｂ）、約０．０２％以下のジルコニウム（Ｚｒ）（たとえば、約０．００５％～約０．０２％のＺｒ）、約０．０２％以下のホウ素（Ｂ）（たとえば、約０．０１％～約０．０２％のＢ）、約０．０１％以下のリン（Ｐ）、約０．００４％以下の硫黄（Ｓ）、偶発的不純物、および残部のニッケル（Ｎｉ）の組成物を含む合金を指す。
本明細書で使用する場合、「Ｍａｒ－Ｍ－２４７」は、重量で、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、約０．２５％以下のＳｉ、約０．１％以下のＭｎ、約０．０６％～約０．０９％のＣ、偶発的不純物、および残部のＮｉの組成物を含む合金を指す。
本明細書で使用する場合、「Ｈ２８２」は、重量で、約１８．５％～約２０．５％のＣｒ、約９％～約１１％のＣｏ、約８％～約９％のＭｏ、約１．９％～約２．３％のＴｉ、約１．３８％～約１．６５％のＡｌ、約１．５％以下のＦｅ、約０．３％以下のＭｎ、約０．１５％以下のＳｉ、約０．１％以下のＣｕ、約０．０４％～約０．０８％のＣ、約０．０２％以下のジルコニウム（Ｚｒ）、約０．０１５％以下のＰ、約０．０１５％以下のＳ、約０．００３％～約０．０１％のＢ、偶発的不純物、および残部のＮｉの組成物を含む合金を指す。
本明細書で使用する場合、「Ｎｉｍｏｎｉｃ ２６３」は、重量で、約１９％～約２１％のＣｏ、約１９％～約２１％のＣｒ、約５．６％～約６．１％のＭｏ、約１．９％～約２．４％のＴｉと約０．６％以下のＡｌとを含む約２．４％～約３．８％のＡｌとＴｉの組合せ、約０．７％以下のＦｅ、約０．６％以下のＭｎ、約０．４％以下のＳｉ、約０．２％以下のＣｕ、約０．０４％～約０．０８％のＣ、偶発的不純物、および残部のＮｉの組成物を含む合金を指す。
本明細書で使用する場合、「Ｉｎｃｏｎｅｌ ６２５」は、重量で、約２０％～約２３％のＣｒ、約８％～約１０％のＭｏ、約５％以下のＦｅ、約３．２％～約４．２％のＮｂ＋Ｔａ、約１％以下のＣｏ、約０．５％以下のＭｎ、約０．５％以下のＳｉ、約０．４％以下のＡｌ、約０．４％以下のＴｉ、約０．１％以下のＣ、偶発的不純物、および残部（少なくとも５８％）のＮｉの組成物を含む合金を指す。
本明細書で使用する場合、「Ｉｎｃｏｎｅｌ ６００」は、重量で、約１４％～約１７％のクロム（Ｃｒ）、約６％～約１０％の鉄（Ｆｅ）、約１％以下のマンガン（Ｍｎ）、約０．５％以下のケイ素（Ｓｉ）、約０．５％以下の銅（Ｃｕ）、約０．１５％以下の炭素（Ｃ）、約０．０１５％以下の硫黄（Ｓ）、偶発的不純物、および残部のニッケル（Ｎｉ）とコバルト（Ｃｏ）の組成物を含む合金を指し、残部は、合金の少なくとも７２％である。
いくつかの実施形態では、第１の部分１２を第２の部分１４に仮溶接して、溶融ろう付け材料１６をギャップ１０に適用する前にギャップ１０の寸法を設定することができる。
これに限定されないが、任意の従来のろう付け組成物を含む任意のろう付け組成物を、ろう付け方法に使用することができる。いくつかの実施形態では、ろう付けマトリックス２４のメッシュサイズに応じて、高溶融ろう付け合金と低溶融ろう付け合金の異なる割合を組み合わせて、ろう付け組成物の性質を調整する。ろう付け組成物の溶融温度は、第１の部分１２および第２の部分１４の溶融温度より低い。ろう付け組成物の溶融温度はまた、ろう付けマトリックス２４の溶融温度より低い。
溶融ろう付け材料１６が毛細管現象により流れることができる最大寸法は、溶融ろう付け材料１６の物理的性質に依存するので、ろう付けされた物品３０がろう付け方法から恩恵を受ける最小ギャップ距離は、少なくともろう付け条件およびろう付け材料の組成物に依存する。この最小ギャップ距離は、多くの従来のろう付け条件およびろう付け材料について、約５０μｍ～約３８０μｍ（約２ミル～約１５ミル）の範囲である。いくつかの実施形態では、ろう付けマトリックス２４を使用するろう付け用の広いろう付けギャップ１０は、約２００μｍ～約１．２７ｃｍ（約８ミル～約５００ミル）、あるいは約２５０μｍ～約１．２７ｃｍ（約１０ミル～約５００ミル）、あるいは約３８０μｍ～約１．２７ｃｍ（約１５ミル～約５００ミル）の範囲、またはそれらの間の任意の範囲もしくは部分範囲の最小ギャップ距離を有する。
いくつかの実施形態では、ギャップ１０は円筒形状であり、ギャップ距離はギャップ１０の直径である。いくつかの実施形態では、ギャップ１０は平面形状であり、ギャップ距離はギャップ１０にわたる幅である。
ろう付け方法は、たとえば、溶接不可能なタービンノズルおよびタービンバケットの再調整がろう付けを含む任意のギャップ１０で利用されてもよい。ギャップ１０は、第１の部分１２を第２の部分１４の隣に配置することによって形成されてもよく、構成要素の使用中に形成されてもよく、または使用中に形成された特徴の位置で機械加工されてもよい。ギャップ１０は、１つの端部または部分で閉鎖されてもよく、あるいは複数の端部または部分で開放されてもよい。ギャップ１０が機械加工によって形成される場合、ギャップ１０は、たとえばスロットまたは円筒幾何学形状のような、機械加工によって形成可能な任意の幾何学形状を有することができる。
いくつかの実施形態では、ろう付けマトリックス２４は、溶融ろう付け材料１６が連続的に流れることを望む毛細管フィールドを提供する。毛細管フィールドは、溶融ろう付け材料１６と充填すべき隣の空のポケットとの間に一定の引力を提供する。いくつかの実施形態では、ろう付けマトリックス２４は、ギャップ１０の幅にわたって溶融ろう付け材料１６の超伝導を与える。
ろう付けマトリックス２４は、マトリックスに形成することができる任意の材料で形成することができる。ろう付けマトリックス２４の材料は、ろう付け材料の溶融温度より高い溶融温度を有することが好ましい。いくつかの実施形態では、ろう付けマトリックス２４は、織り合わされたマトリックス材料である。いくつかの実施形態では、織り合わされたマトリックス材料は、織り合わされた金属マトリックスである。いくつかの実施形態では、織り合わされた金属マトリックスは、超合金組成物である。いくつかの実施形態では、超合金組成物は、コバルト基超合金、ニッケル基超合金、または鉄基超合金である。ろう付けマトリックス２４の超合金組成物は、第１の部分１２および第２の部分１４の超合金組成物と同じであっても異なっていてもよい。
いくつかの実施形態では、ろう付けマトリックス２４の超合金組成物は、Ｒ１０８、Ｍａｒ－Ｍ－２４７、Ｈ２８２、Ｎｉｍｏｎｉｃ ２６３、Ｉｎｃｏｎｅｌ ６２５、またはＩｎｃｏｎｅｌ ６００である。
ろう付けマトリックス２４は、所定の同等のメッシュサイズを有する三次元マトリックス構造を提供する任意の方法によって製造することができる。ろう付けマトリックス２４は、発泡体として形成されていない非発泡マトリックスであることが好ましい。いくつかの実施形態では、非発泡マトリックスは、非金属マトリックスである。いくつかの実施形態では、非発泡マトリックスは、セラミックマトリックスである。他の実施形態では、非発泡マトリックスは、金属マトリックスである。いくつかの実施形態では、非発泡マトリックスは、繊維で形成された繊維マトリックスである。繊維は、所定の最大空隙空間サイズを提供するために織り合わされることが好ましい。繊維マトリックスの繊維は、断面積が実質的に均一であり、長さも同様であることが好ましい。いくつかの実施形態では、繊維は、実質的に円形の断面である。いくつかの実施形態では、繊維は、実質的に矩形の断面である。繊維は、所定の同等のメッシュサイズを有するろう付けマトリックス２４を形成するために、任意の方法で織り合わされてもよい。いくつかの実施形態では、繊維マトリックスの繊維は、金属繊維である。
所定の同等のメッシュサイズを画定する最大孔径は、約１０μｍ～約２５０μｍ（約０．４ミル～約１０ミル）、あるいは約１０μｍ～約５０μｍ（約０．４ミル～約２ミル）、あるいは約５０μｍ～約１００μｍ（約２ミル～約４ミル）、あるいは約１００μｍ～約２５０μｍ（約４ミル～約１０ミル）、あるいは約１０μｍ（約０．４ミル）、あるいは約１００μｍ（約４ミル）、あるいは約２５０μｍ（約１０ミル）の範囲、またはそれらの間の任意の値、範囲、もしくは部分範囲であってもよい。
いくつかの実施形態では、ろう付けマトリックス２４は、これに限定されないが、Ｍｏｔｔ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ（Ｐｌａｉｎｖｉｌｌｅ、ＣＴ）から市販されている特定の織物焼結フィルタを含む金属繊維から形成された特定のフィルタと同様の方法で形成される。
織り合わされたマトリックス材料は、１００μｍ（３．９ミル）のメッシュサイズ、あるいは約１５μｍ～約１００μｍ（約０．５９ミル～約３．９ミル）の範囲のメッシュサイズ、あるいは約８０μｍ～約１００μｍ（約３．１ミル～約３．９ミル）の範囲のメッシュサイズ、あるいは約６０μｍ～約８０μｍ（約２．４ミル～約３．１ミル）の範囲のメッシュサイズ、あるいは約４０μｍ～約６０μｍ（約１．６ミル～約２．４ミル）の範囲のメッシュサイズ、あるいは約２０μｍ～約４０μｍ（約０．７９ミル～約１．６ミル）の範囲のメッシュサイズ、あるいは約１５μｍ～約２０μｍ（約０．５９ミル～約０．７９ミル）の範囲のメッシュサイズ、またはそれらの間の任意の値、範囲、もしくは部分範囲の等価物を有してもよい。
ろう付けマトリックス２４は、多くの構成要素および構成要素群の多くのギャップ１０の幾何学形状に適用可能な非常に多様な複雑な幾何学形状および輪郭に切断することができる。いくつかの実施形態では、ろう付けマトリックス２４は、ギャップ１０の幾何学形状に相補的な幾何学形状を有するように形成される。いくつかの実施形態では、ギャップ１０は所定の幾何学形状に機械加工され、ろう付けマトリックス２４はギャップ１０の所定の幾何学形状に相補的な所定の幾何学形状を有するように形成される。
ギャップ１０は、少なくとも０．３８ｍｍ（１５ミル）、あるいは少なくとも０．６４ｍｍ（２５ミル）、あるいは約０．６４ｍｍ～約４．１ｍｍ（約２５ミル～約１６０ミル）の範囲、あるいは約０．６４ｍｍ～約１．３ｍｍ（約２５ミル～約５０ミル）の範囲、あるいは約１．３ｍｍ～約３．０ｍｍ（約５０ミル～約１２０ミル）の範囲、あるいは約２．０ｍｍ～約２．５ｍｍ（約８０ミル～約１００ミル）の範囲、またはそれらの間の任意の値、範囲、もしくは部分範囲の最大幅または直径を有することができる。
いくつかの実施形態では、ろう付け方法が、ガスタービンの高温ガス経路の構成要素に適用される。たとえば、ろう付け方法は、第１のタービンノズルセットの１つまたは複数の特徴に対処し、従来のろう付け方法より良好な接合部強度を提供することができる。いくつかの実施形態では、ろう付け方法は、ガスタービンの高温ガス経路壁に適用される。
いくつかの実施形態では、ろう付けされる構成要素は、コバルト基超合金、ニッケル基超合金、または鉄基超合金を含む組成物を有する。たとえば、合金は、重量で、約９％～約１０％のコバルト（Ｃｏ）、約９．３％～約９．７％のタングステン（Ｗ）、約８．０％～約８．７％のクロム（Ｃｒ）、約５．２５％～約５．７５％のアルミニウム（Ａｌ）、約２．８％～約３．３％のタンタル（Ｔａ）、約１．３％～約１．７％のハフニウム（Ｈｆ）、約０．９％以下のチタン（Ｔｉ）（たとえば、約０．６％～約０．９％のＴｉ）、約０．６％以下のモリブデン（Ｍｏ）（たとえば、約０．４％～約０．６％のＭｏ）、約０．２％以下の鉄（Ｆｅ）、約０．１２％以下のケイ素（Ｓｉ）、約０．１％以下のマンガン（Ｍｎ）、約０．１％以下の銅（Ｃｕ）、約０．１％以下の炭素（Ｃ）（たとえば、約０．０７％～約０．１％のＣ）、約０．１％以下のニオブ（Ｎｂ）、約０．０２％以下のジルコニウム（Ｚｒ）（たとえば、約０．００５％～約０．０２％のＺｒ）、約０．０２％以下のホウ素（Ｂ）（たとえば、約０．０１％～約０．０２％）、約０．０１％以下のリン（Ｐ）、約０．００４％以下の硫黄（Ｓ）、偶発的不純物、および残部のニッケル（Ｎｉ）の組成物を有してもよい。
種々の加熱方法を使用して、ろう付け材料をろう付け温度に加熱することができる。いくつかの実施形態では、ギャップ１０のろう付けマトリックス２４のろう付けアセンブリおよびろう付け材料は、真空炉内に配置される。いくつかの実施形態では、ろう付け方法は、ろう付け材料を溶融するために誘導加熱を用いたワイドギャップろう付けを可能にする。いくつかの実施形態では、ろう付けマトリックス２４は、溶融ろう付け材料１６がギャップ１０の底部からはみ出ることを防止する。
いくつかの実施形態では、適切なろう付け温度は、少なくとも約８１５℃（約１５００°Ｆ）、あるいは少なくとも約１０９０℃（約２０００°Ｆ）、あるいは少なくとも約１１５０℃（約２１００°Ｆ）、あるいは少なくとも約１１７５℃（約２１５０°Ｆ）、あるいは少なくとも約１１９０℃（約２１７５°Ｆ）、あるいは約８１５℃～約１２３０℃（約１５００°Ｆ～約２２５０°Ｆ）の範囲、あるいは約８１５℃～約１０９０℃（約１５００°Ｆ～約２０００°Ｆ）の範囲、あるいは約１０９０℃～約１３７０℃（約２０００°Ｆ～約２５００°Ｆ）の範囲、あるいは約１１５０℃～約１２９０℃（約２１００°Ｆ～約２３５０°Ｆ）の範囲、あるいは約１１７５℃～約１２３０℃（約２１５０°Ｆ～約２２５０°Ｆ）の範囲、あるいは約１１９０℃～約１２３０℃（約２１７５°Ｆ～約２２５０°Ｆ）の範囲、またはそれらの任意の組合せ、部分組合せ、範囲、もしくは部分範囲である。
いくつかの実施形態では、適切なろう付け時間は、約１５分、あるいは約１５分以下、あるいは約１０分～約２０分、あるいは約５分～約２５分、またはそれらの任意の組合せ、部分組合せ、範囲、もしくは部分範囲である。
本発明を１つまたは複数の実施形態を参照して説明してきたが、本発明の範囲を逸脱することなく、その要素を種々変更させることができ、均等物で置換することができることは当業者によって理解されるであろう。さらに、特定の状況または材料に適応させるために、その本質的範囲から逸脱することなく、本発明の教示に多くの修正を行うことができる。したがって、本発明は、本発明を実施するために考えられる最良の形態として開示された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属するすべての実施形態を含むことになることを意図している。さらに、詳細な説明で識別されたすべての数値は、正確な値と近似の値の両方が明確に識別されているかのように解釈されるものとする。
［実施態様１］
非発泡マトリックス（２４）をギャップ（１０）に配置することと、
溶融ろう付け材料（１６）が前記ギャップ（１０）を充填するために毛細管現象により前記ギャップ（１０）に流入して前記非発泡マトリックス（２４）を通り、冷却して固体ろう材（１８）を前記ギャップ（１０）に形成するように前記溶融ろう付け材料（１６）を前記ギャップ（１０）に適用することとを含む、ろう付け方法。
［実施態様２］
前記非発泡マトリックス（２４）を前記ギャップ（１０）に配置する前に、前記ギャップ（１０）を所定の幾何学形状に機械加工することをさらに含む、実施態様１に記載の方法。
［実施態様３］
ろう付け組成物をろう付け温度に加熱して前記溶融ろう付け材料（１６）を形成することをさらに含む、実施態様１に記載の方法。
［実施態様４］
前記ギャップ（１０）が、第１の構成要素（１２）と第２の構成要素（１４）との間に形成された開放接合部である、実施態様１に記載の方法。
［実施態様５］
前記非発泡マトリックス（２４）が、前記ギャップ（１０）に流入する前記溶融ろう付け材料（１６）のための毛細管フィールドを提供する、実施態様１に記載の方法。
［実施態様６］
前記非発泡マトリックス（２４）が、織り合わされた金属繊維の繊維マトリックスである、実施態様１に記載の方法。
［実施態様７］
前記非発泡マトリックス（２４）が、約１５μｍ～約１００μｍ（約０．６ミル～約３．９ミル）の範囲のメッシュサイズを有する、実施態様１に記載の方法。
［実施態様８］
前記ギャップ（１０）が、約０．６４ｍｍ～約４．１ｍｍ（約２５ミル～約１６０ミル）の範囲の幅を有する、実施態様１に記載の方法。
［実施態様９］
前記ギャップ（１０）が、前記ギャップ（１０）に前記非発泡マトリックス（２４）が存在しないと前記溶融ろう付け材料（１６）が前記ギャップ（１０）全体に毛細管現象によって流れないようなギャップサイズを有する、実施態様１に記載の方法。
［実施態様１０］
前記非発泡マトリックス（２４）が、コバルト基超合金、ニッケル基超合金、および鉄基超合金からなる群から選択される材料を含む、実施態様１に記載のろう付け方法。
［実施態様１１］
前記ギャップ（１０）が、タービン構成要素の高温ガス経路表面に配置される、実施態様１に記載の方法。
［実施態様１２］
前記非発泡マトリックス（２４）が、前記ギャップ（１０）の幅にわたって前記溶融ろう付け材料（１６）の超毛細管伝導を促進する、実施態様１に記載の方法。
［実施態様１３］
ギャップ（１０）を画定する少なくとも１つの構成要素と、
前記ギャップ（１０）の非発泡マトリックス（２４）と、
前記非発泡マトリックス（２４）に介在する固体ろう材（１８）とを含み、前記非発泡マトリックス（２４）および前記固体ろう材（１８）は、前記ギャップ（１０）を充填する、ろう付けされた物品（３０）。
［実施態様１４］
前記少なくとも１つの構成要素が、第１の構成要素（１２）と、第２の構成要素（１４）とを含み、前記ギャップ（１０）が、前記第１の構成要素（１２）と前記第２の構成要素（１４）との間の開放接合部である、実施態様１３に記載のろう付けされた物品（３０）。
［実施態様１５］
前記非発泡マトリックス（２４）が、前記ギャップ（１０）に流入する前記溶融ろう付け材料（１６）のための毛細管フィールドを提供する、実施態様１３に記載のろう付けされた物品（３０）。
［実施態様１６］
前記非発泡マトリックス（２４）が、約１５μｍ～約１００μｍ（約０．６ミル～約３．９ミル）の範囲のメッシュサイズを有する、実施態様１３に記載のろう付けされた物品（３０）。
［実施態様１７］
前記ギャップ（１０）が、約０．６４ｍｍ～約４．１ｍｍ（約２５ミル～約１６０ミル）の範囲の幅を有する、実施態様１３に記載のろう付けされた物品（３０）。
［実施態様１８］
前記非発泡マトリックス（２４）が、コバルト基超合金、ニッケル基超合金、および鉄基超合金からなる群から選択される材料を含む、実施態様１３に記載のろう付けされた物品（３０）。
［実施態様１９］
前記非発泡マトリックス（２４）と共に前記ギャップ（１０）に形成された前記固体ろう材（１８）は、実質的に空隙（２０）を含まず、実質的に共晶相（２２）を含まない、実施態様１３に記載のろう付けされた物品（３０）。
［実施態様２０］
前記ギャップ（１０）が、タービン構成要素の高温ガス経路表面に配置される、実施態様１３に記載のろう付けされた物品（３０）。
［実施態様１］
非発泡マトリックス（２４）をギャップ（１０）に配置することと、
溶融ろう付け材料（１６）が前記ギャップ（１０）を充填するために毛細管現象により前記ギャップ（１０）に流入して前記非発泡マトリックス（２４）を通り、冷却して固体ろう材（１８）を前記ギャップ（１０）に形成するように前記溶融ろう付け材料（１６）を前記ギャップ（１０）に適用することとを含む、ろう付け方法。
［実施態様２］
前記非発泡マトリックス（２４）を前記ギャップ（１０）に配置する前に、前記ギャップ（１０）を所定の幾何学形状に機械加工することをさらに含む、実施態様１に記載の方法。
［実施態様３］
ろう付け組成物をろう付け温度に加熱して前記溶融ろう付け材料（１６）を形成することをさらに含む、実施態様１に記載の方法。
［実施態様４］
前記ギャップ（１０）が、第１の構成要素（１２）と第２の構成要素（１４）との間に形成された開放接合部である、実施態様１に記載の方法。
［実施態様５］
前記非発泡マトリックス（２４）が、前記ギャップ（１０）に流入する前記溶融ろう付け材料（１６）のための毛細管フィールドを提供する、実施態様１に記載の方法。
［実施態様６］
前記非発泡マトリックス（２４）が、織り合わされた金属繊維の繊維マトリックスである、実施態様１に記載の方法。
［実施態様７］
前記非発泡マトリックス（２４）が、約１５μｍ～約１００μｍ（約０．６ミル～約３．９ミル）の範囲のメッシュサイズを有する、実施態様１に記載の方法。
［実施態様８］
前記ギャップ（１０）が、約０．６４ｍｍ～約４．１ｍｍ（約２５ミル～約１６０ミル）の範囲の幅を有する、実施態様１に記載の方法。
［実施態様９］
前記ギャップ（１０）が、前記ギャップ（１０）に前記非発泡マトリックス（２４）が存在しないと前記溶融ろう付け材料（１６）が前記ギャップ（１０）全体に毛細管現象によって流れないようなギャップサイズを有する、実施態様１に記載の方法。
［実施態様１０］
前記非発泡マトリックス（２４）が、コバルト基超合金、ニッケル基超合金、および鉄基超合金からなる群から選択される材料を含む、実施態様１に記載のろう付け方法。
［実施態様１１］
前記ギャップ（１０）が、タービン構成要素の高温ガス経路表面に配置される、実施態様１に記載の方法。
［実施態様１２］
前記非発泡マトリックス（２４）が、前記ギャップ（１０）の幅にわたって前記溶融ろう付け材料（１６）の超毛細管伝導を促進する、実施態様１に記載の方法。
［実施態様１３］
ギャップ（１０）を画定する少なくとも１つの構成要素と、
前記ギャップ（１０）の非発泡マトリックス（２４）と、
前記非発泡マトリックス（２４）に介在する固体ろう材（１８）とを含み、前記非発泡マトリックス（２４）および前記固体ろう材（１８）は、前記ギャップ（１０）を充填する、ろう付けされた物品（３０）。
［実施態様１４］
前記少なくとも１つの構成要素が、第１の構成要素（１２）と、第２の構成要素（１４）とを含み、前記ギャップ（１０）が、前記第１の構成要素（１２）と前記第２の構成要素（１４）との間の開放接合部である、実施態様１３に記載のろう付けされた物品（３０）。
［実施態様１５］
前記非発泡マトリックス（２４）が、前記ギャップ（１０）に流入する前記溶融ろう付け材料（１６）のための毛細管フィールドを提供する、実施態様１３に記載のろう付けされた物品（３０）。
［実施態様１６］
前記非発泡マトリックス（２４）が、約１５μｍ～約１００μｍ（約０．６ミル～約３．９ミル）の範囲のメッシュサイズを有する、実施態様１３に記載のろう付けされた物品（３０）。
［実施態様１７］
前記ギャップ（１０）が、約０．６４ｍｍ～約４．１ｍｍ（約２５ミル～約１６０ミル）の範囲の幅を有する、実施態様１３に記載のろう付けされた物品（３０）。
［実施態様１８］
前記非発泡マトリックス（２４）が、コバルト基超合金、ニッケル基超合金、および鉄基超合金からなる群から選択される材料を含む、実施態様１３に記載のろう付けされた物品（３０）。
［実施態様１９］
前記非発泡マトリックス（２４）と共に前記ギャップ（１０）に形成された前記固体ろう材（１８）は、実質的に空隙（２０）を含まず、実質的に共晶相（２２）を含まない、実施態様１３に記載のろう付けされた物品（３０）。
［実施態様２０］
前記ギャップ（１０）が、タービン構成要素の高温ガス経路表面に配置される、実施態様１３に記載のろう付けされた物品（３０）。
１０ ギャップ
１２ 第１の部分、第１の構成要素
１４ 第２の部分、第２の構成要素
１６ 溶融ろう付け材料
１８ 固体ろう材
２０ 空隙
２２ 共晶相
２４ ろう付けマトリックス、非発泡マトリックス
３０ ろう付けされた物品
１２ 第１の部分、第１の構成要素
１４ 第２の部分、第２の構成要素
１６ 溶融ろう付け材料
１８ 固体ろう材
２０ 空隙
２２ 共晶相
２４ ろう付けマトリックス、非発泡マトリックス
３０ ろう付けされた物品
Claims (6)
- 超合金組成物のギャップ（１０）を所定の幾何学形状に機械加工するステップであって、前記ギャップ（１０）が、第１の部分（１２）と第２の部分（１４）との間に形成され、前記第１の部分（１２）と前記第２の部分（１４）が、前記超合金組成物で形成され、前記ギャップ（１０）が、単一の構成要素内に形成される、前記ステップと、
非発泡金属マトリックス（２４）を前記ギャップ（１０）の幾何学形状に適用可能な幾何学形状および輪郭となるように切断するステップと、
切断された前記非発泡金属マトリックス（２４）を機械加工されたギャップ（１０）に配置するステップと、
前記超合金組成物とろう付け合金組成物とを真空炉内に配置するステップと、
前記ろう付け合金組成物をろう付け温度に加熱して溶融ろう付け合金材料（１６）を形成する誘導加熱を行うステップと、
前記溶融ろう付け合金材料（１６）が前記ギャップ（１０）を充填するために毛細管現象により前記ギャップ（１０）に流入して前記非発泡金属マトリックス（２４）を通り、冷却して固体ろう材（１８）を前記ギャップ（１０）に形成するように前記溶融ろう付け合金材料（１６）を前記ギャップ（１０）に適用するステップとを含む、ろう付け方法。 - 前記ギャップ（１０）が、タービン構成要素の高温ガス経路表面に配置される、請求項１に記載の方法。
- 前記非発泡金属マトリックス（２４）が、織り合わされた金属繊維の繊維マトリックスであり、
前記非発泡金属マトリックス（２４）が、前記ギャップ（１０）に流入する前記溶融ろう付け合金材料（１６）のための毛細管フィールドを提供する、請求項１または２に記載の方法。 - 前記非発泡金属マトリックス（２４）が、コバルト基超合金、ニッケル基超合金、および鉄基超合金からなる群から選択される材料を含む、請求項１乃至３のいずれかに記載の方法。
- 前記非発泡金属マトリックス（２４）が、約１５μｍ～約１００μｍ（約０．６ミル～約３．９ミル）の範囲のメッシュサイズを有する、請求項１乃至４のいずれかに記載の方法。
- 前記ギャップ（１０）が、前記ギャップ（１０）に前記非発泡金属マトリックス（２４）が存在しないと前記溶融ろう付け合金材料（１６）が前記ギャップ（１０）全体に毛細管現象によって流れないようなギャップサイズを有する、請求項１乃至５のいずれかに記載の方法。
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