KR102456806B1 - 초합금 용접 방법 - Google Patents

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얀 쿠이
다니엘 제임스 도리에티
브라이언 리 톨리슨
파울 에이 쿡
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제네럴 일렉트릭 컴퍼니
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Abstract

초합금 구성요소 용접 방법(100)은 이하의 순차적인 단계: 불활성 대기에서, 충전재(14)를 이용하여 캐비티(12)를 용접하는 단계(110)로서, 이러한 캐비티(12)는 구성요소 내에 위치되는 것인 캐비티를 용접하는 단계(110); 불활성 대기에서, 용접 필러 층(18)으로 충전재 및 구성요소의 일부분을 덮는 단계(120)로서, 이러한 용접 필러 층은 구성요소를 포함하는 재료 및/또는 충전재를 포함하는 재료보다 큰 연성을 가지는 것인 충전재 및 구성요소의 일부분을 덮는 단계(120); 납땜 재료로 용접 필러 층을 덮고 그 이후 납땜 작업을 수행하기 위한 제2 덮는 단계(130); 및 구성요소를 열처리하는 열처리 단계(140)를 포함한다.

Description

초합금 용접 방법{METHOD OF WELDING SUPERALLOYS}
본 발명은 일반적으로 결합 기술에 관한 것이고, 특히 고감마 프라임 초합금(high gamma prime superalloy)으로 제조된 결합 구성요소를 위한 용접 방법에 관한 것이다.
Rene 108은, 첨단 가스 터빈 내의 블레이드, 노즐, 쉬라우드(shroud)용으로 바람직한 재료로서 선택될 수 있는 하나의 초합금이다. Rene 108 및 다른 고감마 프라임 초합금은 높은 온도에서 우수한 기계적 및 산화적 특성을 갖는다. 그러나, Rene 108 및 다른 고감마 프라임 초합금은 열등한 용접성을 갖고, 초합금 범주에서 가장 용접하기 힘든 소재 중 하나이다. 어떠한 종래의 용접 공정을 이용하여 Rene 108 또는 다른 고감마 프라임 초합금을 용접하는 것은, 용접 금속 및 비금속(卑金屬) 열 영향부에서 상당한 균열을 초래한다. Rene 108 및 다른 고감마 프라임 초합금의 레이저 용접 또는 레이저 하이브리드 용접은, 용접선을 따라 바람직하지 않은 균열을 생성한다. 일반적으로, 레이저 용접으로부터 생성되는 균열은 용접부(welding point)에 대해 수직이다. 용접선에 따른 바람직하지 못한 균열은 허용될 수 없는 용접으로 이어진다.
종래에, 공지된 방법은 용접에 연성 재료를 이용하려고 시도했으나, 용접 후 균열이 여전히 발생하였다. 다른 방법은 용접에 납땜을 이용하였으나, 또 다시 균열이 문제되었다. 비금속 또는 충전재(filler material)에서의 불가피한 균열은 결코 성공적으로 메워질 수 없었다. 현재까지, Rene 108과 같은 고감마 프라임 초합금을 성공적으로 용접하기 위한 적절한 방법이 개시되어 있지 않다.
본 개시의 일 양태에서, 초합금 구성요소 용접 방법은 이하의 순차적인 단계를 포함한다. 불활성 대기에서 충전재를 이용하여 캐비티를 용접하기 위한 용접 단계로서, 이러한 캐비티는 구성요소 내에 위치된다. 불활성 대기에서, 용접 필러 층(weld filler later)으로 충전재 및 구성요소의 일부분을 덮기 위한 덮는 단계로서, 이러한 용접 필러 층은 구성요소를 포함하는 재료보다 더 큰 연성을 갖고, 충전재를 포함하는 재료보다 더 큰 연성을 갖는다. 납땜 재료로 용접 충전제층을 덮기 위한 제2 덮는 단계로서, 그 이후에 납땜 작업이 수행된다. 열처리 단계는 구성요소를 열처리하기 위해, 납땜 단계 후에 수행된다. 초합금 구성요소는 고감마 프라임 초합금으로 구성된다. 고감마 프라임 초합금은 B-1900, GTD-111, 인코넬(Inconel) 100, 인코넬 713, 인코넬 738, 인코넬 792, 인코넬 939, MAR-M-246, MAR-M-509, Rene 77, Rene 108, Rene 125, U-500, CM 247 또는 Mar M 247일 수 있다. 충전재는 GTD-262, GTD-111, R-108LC, R-108, MarM 247, IN 738, GTD-222일 수 있다. 불활성 대기는 아르곤 가스, 질소 가스, 헬륨 가스 또는 이산화탄소 가스이다. 용접 필러 층은 니켈, H-230, 인코넬 600, 인코넬 617, 인코넬 625 또는 얀얼로이(Yanalloy)일 수 있다. 납땜 재료는 D15, DF-4B, Amdry 788, MM509B, Amdry 775, 납땜 합금 고용융/저용융 혼합물, 50% 니켈/50% D15, 60% IN625/40% Amdry 788, 50% MarM 247/50% DF-4B일 수 있다. 열처리 단계는 고온 등방압 가압식 열처리(hot isostatic pressing heat treatment) 및 고온 등방압 가압식 열처리 단계 후에 수행되는 용제 열처리 단계를 포함한다. 고온 등방압 가압식 열처리는 납땜 작업에서 이용된 납땜 온도보다 낮은 온도에서 수행될 수 있다.
본 개시의 다른 양태에서, 초합금 구성요소 용접 방법은 이하의 순차적인 단계를 포함한다. 불활성 대기에서, 충전재를 이용하여 캐비티를 용접하는 용접 단계. 캐비티는 구성요소 내에 위치된다. 불활성 대기에서, 용접 충전제층으로 충전재 및 구성요소의 일부분을 덮는 제1 덮는 단계. 용접 필러 층은 구성요소를 포함하는 재료 및 충전재를 포함하는 재료보다 더 큰 연성을 갖는다. 제2 덮는 단계는 납땜 재료로 용접 필러 층을 덮고, 그 이후에 납땜 작업이 수행된다. 열처리 단계는 고온 등방압 가압식 열처리를 통해 구성요소를 열처리한다.
본 개시의 또 다른 양태에서, 고감마 프라임 초합금 구성요소 용접 방법은 이하의 순차적인 단계를 포함한다. 불활성 대기에서, 충전재를 이용하여 캐비티를 용접하기 위한 용접 단계로서, 이러한 불활성 대기는 적어도 하나의, 아르곤 가스, 질소 가스, 헬륨 가스 또는 이산화 탄소 가스이며, 이러한 캐비티는 구성요소 내에 위치한다. 불활성 대기에서, 용접 필러 층으로 충전재 및 구성요소의 일부분을 덮기 위한 제1 덮는 단계로서, 이러한 용접 필러 층은 구성요소를 포함하는 재료 및/또는 충전재를 포함하는 재료보다 더 큰 연성을 갖는다. 납땜 재료로 용접 필러 층을 덮기 위한 제2 덮는 단계로서, 납땜 단계/작업 또한 수행된다. 고온 등방압 가압식 열처리를 통해 구성요소를 열처리하기 위한 열처리 단계로서, 그 이후에 용제 열처리가 수행된다.
도 1은 구성요소의 대향하는 표면에 형성된 용접 준비 노치(weld prep notch)를 가지는 고감마 프라임 초합금 구성요소의 단면도를 도시한다.
도 2는 용접 후 구성요소의 단면도를 도시한다.
도 3은 연성의 용접 필러 층이 증착된 후 구성요소의 단면도를 도시한다.
도 4는 납땜 재료가 증착된 후 구성요소의 단면도를 도시한다.
도 5는 초합금 구성요소 용접 방법의 순서도를 도시한다.
도 6은 열처리 사이클의 그래프를 도시한다.
본 발명의 하나 이상의 특정 양태/실시예가 아래에 설명된다. 이러한 양태/실시예에 대한 간결한 설명을 제공하기 위한 노력에서, 실제 구현의 모든 특징이 본 명세서에 설명되지 않을 수 있다. 어떠한 엔지니어링 또는 디자인 프로젝트에서와 같은 이런 실제 구현의 개발에서, 기계, 시스템, 사업과 관련된 제약의 준수와 같은, 개발자의 특정 목적을 달성하기 위해 수많은 구현 특정 결정(implementation-specific decisions)을 내려야 한다는 것이 인정되며, 이러한 제약의 준수는 하나의 구현으로부터 다른 것으로 변화할 수 있다. 또한, 이러한 개발 노력은, 복잡하고 시간 소모적일 수 있으나, 그럼에도 불구하고 이런 개시의 이점을 갖는 통상의 기술자를 위한 설계, 제조, 제작의 통상적인 착수일 것이다.
본 발명의 다양한 실시예의 요소를 소개할 때, 관사인 "하나의", "하나의" 및 "상기"는 하나 이상의 요소가 있음을 의미하도록 의도된다. "포함하다", "포함하다" 및 "구비하다"는 포괄적으로 의도되고, 열거된 요소 외에 추가적인 요소가 있을 수 있음을 의미한다. 작동 파라미터 및/또는 환경 조건의 어떠한 예시도, 개시된 실시예의 다른 파라미터/조건을 배제하는 것이 아니다. 추가적으로, 본 발명의 "일 실시예", "일 양태", "실시예" 또는 "양태"에 대한 언급은, 열거된 특징을 더 구비하는 추가적인 실시예 또는 양태의 존재를 포함하는 것으로 이해되어야 하는 것은 아니다.
도 1은 구성요소의 대향 표면에 형성된 V-형상의 용접 준비 노치(12)를 가지는 고감마 프라임 초합금 구성요소(10)를 도시한다. 노치(12)는 또한, 그루브 또는 캐비티로 언급될 수 있다. 고감마 프라임 초합금의 예로는 Rene 108(Balance Ni, 0.07% C, 8% Cr, 9% Co, 0.5% Mo, 3.2% Ta, 0.7% Ti, 5.6% Al, 0.015% B, 0.01% Zr 1.4% Hf), (Rene 108로도 알려진)CM 247, Mar M 247(Balance Ni, 0.15% C, 15.5% Cr, 9.5% Co, 2% Mo, 3.8% W, 2% Nb, 1.8% Ti, 4.3% Al, 0.015% B, 0.05% Zr), 유디미트(Udimet) 700(Balance Ni, 0.07% C, 15% Cr, 18.5% Co, 5% Mo, 3.5% Ti, 4.4% Al, 0.025% B), 인코넬 939(Balance Ni, 0.15% C, 22.4% Cr, 19% Co, 1.6% W, 1% Nb, 1.4% Ta, 3.7% Ti, 1.9% Al, 0.01% B, 0.1% Zr), 인코넬 738(Balance Ni, 0.09-0.17% C, 16% Cr, 8.5% Co, 1.7% Mo, 2.5% W, 0.8% Nb, 1.7% Ta, 3.5% Ti, 3.5% Al, 0.01% B, 0.0500.1% Zr), Rene 80(Balance Ni, 0.16% C, 14% Cr, 9.5% Co, 4% Mo, 4% W, 5% Ti, 3% Al, 0.015% B, 0.03% Zr), GTD 444(Balance Ni, 0.1% C, 0.75% Cr, 7.5% Co, 1.5% Mo, 6% W, 4.8% Ta, 3.6% Ti, 4.23% Al), B-1900, GTD-111, 인코넬 100, 인코넬 713, 인코넬 738, 인코넬 792, MAR-M-246, MAR-M-509, Rene 77, Rene 125, U-500 및 CMSX 단결정 합금이 있다. 모든 퍼센트(%) 값은 중량 퍼센트이다. 노치(12)의 효과와 유사한, V-형, 사각형, 타원형 형상 또는 다른 적합한 형상의 그루브를 형성하도록 굴착된(즉, 라우팅되거나 또는 기계적 가공된) 균열과 함께, 보수될 균열과 같은 결함을 가지는 구성요소 내에서, 다른 모양의 리세스가 형성될 수 있음이 이해될 것이다.
이제 도 2를 참조하면, 구성요소(10)는, 그루브(12)를 채우고 구성요소(10)와 충전재(14)를 함께 융합시키는 충전재(14)로 용접된다. 용접은 가스-텅스텐-아크 용접, 플라즈마-아크 용접 및 그와 균등한 것을 포함하는 어떠한 적절한 종래의 용접 기술로 수행될 수 있다. 용접 과정은 불활성 대기에서 주변 온도, 즉 60°F보다 높고, 그렇지 않다면 강제로 가열되는 온도에서 수행된다. 그러나, 필요한 경우, 용접은 고온에서 이루어질 수 있다. 고감마 프라임 함유물을 가지는 충전재를 포함하는, 어떠한 적절한 고강도 용접 충전재(14)도 사용될 수 있다. 적절한 충전재의 비제한적인 예로는 GTD-262, Rene 41(Balance Ni, 0.09% C, 19% Cr, 11% Co, 9.75% Mo, 3.15% Ti, 1.65% Al, 0.005% B), GTD-111, Rene 108LC, Rene 108, Mar M 247, 인코넬 738, 인코넬 738LC 및 GTD-222가 있다. "불활성 대기"라는 용어는, 산소를 전혀 또는 거의 함유하지 않고 반응하기 전에 높은 임계점을 갖는 하나 이상의 비반응성 가스들 또는 가스들로 주로 구성되는, 기체 혼합물을 의미한다. 이러한 가스들의 비제한적인 예로는 아르곤, 질소, 헬륨 또는 이산화탄소가 있다. 용접은 불활성 대기에서 산화의 위험을 제거하도록 또는 감소시키도록 수행된다. 용접 단계 후에, 충전재(14) 및 구성요소(10)의 기본 재료 내 열 영향부 양자 모두에 필연적으로 균열(16)이 형성될 것이다.
다음으로 도 3을 참조하면, 융합부(fusion zone)의 표면, 즉 노출된 용접 필러 표면(weld filler surface) 및 구성요소 일부분의 이웃한 표면은 연성의 용접 충전재(18)로 덮여진다(또는 밀봉된다). Rene 108과 같은 초합금은 본질적으로 연성을 갖지 않는다. 연성의 용접 충전재는 0보다 큰[그리고 구성요소(10) 또는 충전재(14)를 포함하는 재료의 연성보다 큰] 연성을 가질 것이다. 연성의 용접 충전재(18)의 일부 비제한적인 합금의 예로는 인코넬 625(Balance Ni, 20-23% Cr, 8-10% Mo, 3.15-4.15% Nb+Ta, 0-0.1% C, 0-5% FE, 0-0.5%, Si, 0.0.5% Mn, 0.0.015% S, 0.0.015% P, 0.0.4% Ti, 0-1% Co, 0.0.4% Al), 하스텔로이(Hastelloy) X(Balance Ni, 8-10% Mo, 20.5-23% Cr, 17-20% Fe, 0.2-1% W, 0.5-2.5% Co, 0.05-0.015% C, 0-1% Si, 0-1% Mn, 0-0.01% B, 0-0.04% P, 0-0.03% S), (100%까지의 Ni)순수 니켈, 인코넬 718(Balance Fe, 50-55% Ni+Co, 17-21% Cr, 2.8-3.3% Mo, 0.65-1.15% Ti, 0.35-0.8 Al, 0.001-0.006% B, 4.75-5.5% Nb+Ta, 0-0.08% C, 0-0.35% Mn, 0.0.35% Si, 0-0.015 P, 0-0.015% S, 0-1% Co, 0-0.15% Cu), 인코넬 600(최소 72% Ni, 14-17% Cr, 6-10% Fe, 0-0.1% C, 0-0.5% Si, 0-1% Mn, 0-0.015% S, 0-0.5% Cu), H-230, 인코넬 617 또는 얀얼로이가 있다. 층(18)의 두께는 충전재(14)를 덮기에 충분해야 하며, 약 0.025인치에서 약 0.150인치 사이의 범위일 수 있으나, 특정 적용예에서 요구되는 어떠한 적절한 두께일 수 있다. 이러한 단계는 불활성 대기에서도 또한 수행될 수 있다. 이러한 단계 이후에, 작은 균열 또는 하위 균열(sub-crack)이 구성요소(10) 및/또는 충전재(14) 내에 여전히 존재할 것이다.
다음으로 도 4를 참조하면, 융합부의 표면은 납땜 재료, 납땜 페이스트 또는 납땜 페이스트 혼합물(20)로 덮여진다. 납땜 재료(20)는 순수 납땜 합금, 예컨대 D-15(Balance Ni, 15% Cr, 10.25% Co, 3.5% Ta, 3.5% Al, 2.3% B), AMS 4782(71% Ni, 19% Cr, 10% Si), DF-4B(Balance Ni, 14% Cr, 10% Co, 3.5% Al, 2.75% B, 2.5% Ta, 0.05% Y), Amdry 788(Balance Co, 22% Cr, 21% Ni, 14% W, 2% B, 2% Si, 0.03% La), 상기 예들의 혼합물, AMS 4782 및 인코넬 738, 인코넬 625, 인코넬 718 초합금의 분말, 헤인즈(Haynes) 230(57%-Balance Ni, 22%, Cr, 14% W, 2% Mo, 3% 최대 Fe, 5% 최대 Co, 0.5% Mn, 0.4% Si, 0.5% 최대 Nb, 0.3% Al, 0.1% 최대 Ti, 0.1% C, 0.02% La, 0.015% 최대 B), MM509B, Amdry 775, 납땜 합금 고용융/저용융 혼합물, 50% Ni/50% D15, 60% IN625/40% Amdry 788 또는 50% MarM 247/ 50% DF-4B 중 하나일 수 있다. 납땜 단계는 불활성 대기에서 수행될 필요가 없다. 납땜 단계는 약 2100F에서 약 2300F의 납땜 온도에서 납땜을 포함한다. 납땜 단계는 이전의 연성 용접 필러 단계 이후에 남아있는 작은 균열 또는 하위 균열을 메울 것이다. 납땜 단계 이후에, 구성요소는 고온 등방압 가압식 열처리를 받아, 남아있는 균열(16)을 압축 및 붕괴시키고, 이러한 열처리 이후에, 용제 열처리가 수행된다. 그 후에 필요하다면, 어떠한 불필요한 용접 또는 납땜 재료를 제거하기 위해, 구성요소가 기계적 가공될 수 있다.
도 5는 초합금 구성요소(10) 용접 방법(100)에 대한 플로차트이다. 다음 단계가 순차적으로 수행된다. 상기 방법(100)은 초합금 구성요소(10)의 캐비티, 노치 또는 그루브(12) 내에 충전재(14)를 용접하는 용접 단계(110)를 포함한다. 하나의 예로서, 구성요소(10)가 Rene 108로 구성된다면, 충전재(14)는 GTD-262 또는 다른 초합금 용접 충전재일 수 있다. 용접은 질소 가스 또는 아르곤 가스와 같은 불활성 대기 하에서 수행된다. 필연적으로, 용접 단계 이후에 균열(16)이 존재할 것이다.
120 단계에서, 충전재(14)는 연성의 용접 필러 층(18)으로 덮여진다. 용접 필러 층(18)의 연성은 구성요소(10) 재료 및 충전재(14)의 연성보다 크다. 하나의 비제한적인 예로서, 용접 필러 층(18)의 연성은 충전재(14)의 연성보다 10% 이상 크다. 130 단계에서, 연성의 용접 필러 층(18)은 납땜 재료(20)로 덮여진다. 납땜 재료는 D15, DF-4B, Amdry 788 또는 예컨대, (50% Amdry 625/50% Amdry 788)의 고용융/저용융 혼합물일 수 있다. 140 단계에서, 구성요소는 균열(16)을 파쇄하고 붕괴시키는 고온 등방압 가압식(HIP) 열처리를 받는다. 하나의 비제한적인 예로서, HIP 온도는 피복 온도보다 적어도 약 25F 아래이며, 약 2200F의 온도 및 제곱인치당 약 15,000파운드의 압력에서 HIP 열처리가 수행될 수 있다. 140 단계 이후에, 용제 열처리 및/또는 시효 열처리(age heat treatment)가 이어진다. 연성의 용접 필러 및 납땜은 구성요소 열 영향부 또는 용접 충전재(14) 내의 표면 균열(16) 및 작은 하위 균열로 흘러들어가 이를 메운다. 연성의 용접 재료와 납땜의 결합은, 연성의 용접 재료가 주 용접 충전재를 밀봉하고, 납땜 재료로 주 용접 충전재 내의 균열의 접촉을 차단하여, 납땜이, 충전재의 연성에 영향을 미치는 균열 내로 흐를 수 없게 하는 기술적 이점을 갖는다. 그 결과로, 균열이 없거나 본질적으로 균열이 없는 용접된 초합금 구성요소가 된다.
도 6은 열처리 사이클에 관한 그래프이다. 130 단계 이후에, 용접된 구성요소는, 응력 완화 사이클 및 납땜 확산 사이클을 포함하는 공정에서 진공 열처리된다. 이와 관련하여, 도 6은 응력 완화 사이클 이후 고온의 납땜 온도로 온도가 상승하기 전에 구성요소의 부분들이 냉각되도록 허용한 후, 납땜 확산 사이클이 뒤따르고, 그 후 주변 온도로 냉각시키는 적절한 열처리 공정을 나타낸다. 사이클을 위한 특정 온도 범위는 통상의 기술자에게 공지되어 있다. 납땜 온도는 약 2,050F 내지 약 2,250F까지의 범위이고, 용제 온도는 약 1,975F 내지 약 2,200F일 것이다. 공정의 중요한 측면은, 용접하는 동안 또는 용접이 끝난 직후에 처음에는 용접 부위에 균열이 허용되지만, HIP 열처리 동안에 이러한 균열이 "치료"되거나 수리된다는 것이다. 무균열의 초합금 구성요소 융합 영역이 최종 결과이고, 이에 의해, 앞서 언급한 감마 프라임 함유량이 높은 초합금 용접의 문제점이 해결된다.
본 명세서 및 특허청구범위 전반에 걸쳐 사용된 근사적인 언어는, 어떠한 양적 표현을 수정하기 위해 적용될 수 있고, 이런 양적 표현은, 관련된 기본 기능의 변화를 초래함이 없이 달라질 수 있다. 따라서, "약", "대략" 및 "실질적으로"와 같은 용어 또는 용어들에 의해 수정된 값은, 명시된 정확한 값으로 제한되는 것이 아니다. 적어도 일부 예에서, 근사적인 언어는 값을 측정하기 위한 도구의 정밀도에 해당할 수 있다. 여기 및 본 명세서와 특허청구범위 전반에 걸친 범위 제한은, 결합 및/또는 교체될 수 있고, 언어 또는 문맥에서 다른 것을 지시하지 않는 한, 이러한 범위는 그 범위에 포함된 모든 하위 범위를 확인하고 포함한다. 범위의 특정 값에 적용되는 "약" 및 "대략"이라는 용어는, 두 값에 모두 적용되며, 값을 측정하는 도구의 정밀도에 의존하지 않는 한, 명시된 값(들)의 ±10% 또는 ±20% 값을 나타낼 수 있다.
이러한 기술된 설명은, 최상의 모드(mode)를 포함하여 본 발명을 개시하기 위해 예를 이용하고, 또한, 어떠한 장치나 시스템의 제작 및 이용하여 어떠한 통합된 방법의 수행하는 것을 포함하여, 통상의 기술자가 본 발명을 실시할 수 있도록 예를 이용한다. 본 발명의 특허 가능 범위는 특허청구범위에 의해 형성되고, 통상의 기술자에게 발생하는 다른 예들을 포함할 수 있다. 특허청구범위의 문자 언어와 차이가 없는 구조적 요소를 갖거나, 특허청구범위의 문자 언어와 실질적인 차이가 없는 균등한 구조적 요소를 포함한다면, 이러한 다른 예들은 특허청구범위의 범위 내로 의도된다.
10 : 구성요소 12 : 노치
14 : 충전재 16 : 균열
18 : 용접 충전재 20 : 납땜 재료
100 : 방법 110 : 용접 단계
120 : 덮는 단계 130 : 덮는 단계
140 : 열처리

Claims (12)

  1. 초합금 구성요소(10)를 용접하는 방법(100)으로서,
    상기 방법은 이하의 순차적인 단계:
    (a) 불활성 대기(inert atmosphere)에서, 충전재(filler metal)(14)를 이용하여 캐비티(cavity)(12)를 용접하는 단계(110)로서, 상기 캐비티는 상기 구성요소 내에 위치되는 것인 캐비티를 용접하는 단계(110);
    (b) 불활성 대기에서, 용접 필러 층(filler layer)으로 상기 충전재 및 상기 구성요소의 일부분을 덮는 단계(120)로서, 상기 용접 필러 층은 상기 구성요소를 포함하는 재료 및 상기 충전재를 포함하는 재료보다 적어도 10% 더 큰 연성을 가지는 것인 상기 충전재 및 상기 구성요소의 일부분을 덮는 단계(120);
    (c) 납땜 재료(20)로 상기 용접 필러 층을 덮고, 2100 내지 2300 F의 온도에서 납땜 작업을 수행하는 단계(130); 및
    (d) 고온 등방압 가압식(hot isostatic pressing; HIP) 열처리로 상기 구성요소를 열처리하는 단계(140)로서, 고온 등방압 가압식 열처리는 납땜 작업보다 25 F 낮은 온도의 응력 완화 사이클을 포함하고, 그 후 2,050 내지 2,250 F의 온도의 납땜 사이클이 뒤따르며, 그 후 납땜 확산 사이클이 뒤따르고, 그 후 주변 온도로 냉각시키는 공정이 뒤따르는 것인 단계(140)
    를 포함하는 초합금 구성요소를 용접하는 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 초합금 구성요소(10)는 고감마 프라임 초합금(high gamma prime superalloy)으로 구성되는 것인 초합금 구성요소를 용접하는 방법.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 고감마 프라임 초합금은 B-1900, GTD-111, 인코넬(Inconel) 100, 인코넬 713, 인코넬 738, 인코넬 792, 인코넬 939, MAR-M-246, MAR-M-509, Rene 77, Rene 108, Rene 125, U-500, CM 247 또는 Mar M 247 중 적어도 하나로 이루어지는 것인 초합금 구성요소를 용접하는 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 충전재(14)는 GTD-262, GTD-111, R-108LC, R-108, MarM 247, IN 738, GTD-222 중 하나로 이루어지는 것인 초합금 구성요소를 용접하는 방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 불활성 대기는 아르곤 가스, 질소 가스, 헬륨 가스 또는 이산화 탄소 가스를 포함하는 것인 초합금 구성요소를 용접하는 방법.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 용접 필러 층(18)은 니켈, H-230, 인코넬 600, 인코넬 617, 인코넬 625 또는 얀얼로이(Yanalloy) 중 적어도 하나로 이루어지는 것인 초합금 구성요소를 용접하는 방법.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 납땜 재료(20)는 D15, DF-4B, Amdry 788, MM509B, Amdry 775, 납땜 합금 고용융/저용융 혼합물, 50% 니켈/50% D15, 60% IN625/40% Amdry 788, 50% MarM 247/50% DF-4B 중 적어도 하나로 이루어지는 것인 초합금 구성요소를 용접하는 방법.
  8. 삭제
  9. 삭제
  10. 제1항에 있어서,
    상기 열처리 단계(140)는 고온 등방압 가압식 열처리 단계 후에 수행되는 용제 열처리(solution heat treatment) 단계를 더 포함하는 것인 초합금 구성요소를 용접하는 방법.
  11. 고감마 프라임 초합금 구성요소(10)를 용접하는 방법(100)으로서,
    상기 방법은 이하의 순차적인 단계:
    (a) 불활성 대기에서, 충전재(14)를 이용하여 캐비티(12)를 용접하는 단계(110)로서, 상기 불활성 대기는: 아르곤 가스, 질소 가스, 헬륨 가스 또는 이산화탄소 가스 중 적어도 하나를 포함하고, 상기 캐비티(12)는 상기 구성요소 내에 위치되는 것인 캐비티를 용접하는 단계(110);
    (b) 불활성 대기에서, 용접 필러 층(18)으로 상기 충전재 및 상기 구성요소의 일부분을 덮는 단계(120)로서, 상기 용접 필러 층은 상기 구성요소를 포함하는 재료 및 상기 충전재를 포함하는 재료보다 적어도 10% 더 큰 연성을 갖는 것인 상기 충전재 및 상기 구성요소의 일부분을 덮는 단계(120);
    (c) 납땜 재료(20)로 상기 용접 필러 층을 덮고, 2100 내지 2300 F의 온도에서 납땜 작업을 수행하는 단계(130); 및
    (d) 고온 등방압 가압식 (HIP) 열처리로 상기 구성요소를 열처리하는 단계(140)로서, 고온 등방압 가압식 열처리는 납땜 작업보다 25 F 낮은 온도의 응력 완화 사이클을 포함하고, 그 후 2,050 내지 2,250 F의 온도의 납땜 사이클이 뒤따르며, 그 후 납땜 확산 사이클이 뒤따르고, 그 후 주변 온도로 냉각시키는 공정이 뒤따르는 것인 단계(140);
    (e) 상기 고온 등방압 가압식 열처리 단계 이후에 용제 열처리를 수행하는 단계
    를 포함하는 고감마 프라임 초합금 구성요소를 용접하는 방법.
  12. 제11항에 있어서,
    B-1900, GTD-111, 인코넬 100, 인코넬 713, 인코넬 738, 인코넬 792, 인코넬 939, MAR-M-246, MAR-M-509, Rene 77, Rene 108, Rene 125, U-500, CM 247 또는 Mar M 247 중 적어도 하나로 이루어지는 상기 고감마 프라임 초합금;
    GTD-262, GTD-111, R-108LC, R-108, MarM 247, IN 738, GTD-222 중 어느 하나로 이루어지는 상기 충전재(14);
    니켈, H-230, 인코넬 600, 인코넬 617, 인코넬 625 또는 얀얼로이 중 적어도 하나로 이루어지는 상기 용접 필러 층(18); 및
    D15, DF-4B, Amdry 788, MM509B, Amdry 775, 납땜 합금 고용융/저용융 혼합물, 50% 니켈/50% D15, 60% IN625/40% Amdry 788, 50% MarM 247/50% DF-4B 중 적어도 하나로 이루어지는 상기 납땜 재료(20)
    를 더 포함하는 고감마 프라임 초합금 구성요소를 용접하는 방법.
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