KR20150051895A - 초합금을 위한 브레이즈 합금 조성물 및 브레이징 방법 - Google Patents

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KR20150051895A
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페트야 엠. 조르지에바
제임스 에이. 야브로
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지멘스 에너지, 인코포레이티드
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Abstract

60중량% 내지 70중량%의 CM247 초합금 및 BRB 브레이즈 합금을 포함하는 다성분 브레이즈 충전제 합금은 CM247 합금 기반 기판, 예컨대, 가스 터빈 블레이드 또는 베인으로 확산 브레이징된다. 기판/브레이즈 계면은 계면으로부터 브레이즈 합금을 탈용융시키고 이동시키지 않으면서 후속적으로 용접-수리될 수 있다. 용접 구역 및 주위 영역은 응고 균열 저항성이다. 합금 조성물이 기본 기판으로 브레이징된 후에, 부품은 사용을 위해 복구될 수 있다. 그 후에, 부품은 추후 사용에서의 결함을 보정하는 것이 필요한 경우, 용접 또는 재브레이징에 의해 수리가능하게 유지된다.

Description

초합금을 위한 브레이즈 합금 조성물 및 브레이징 방법{BRAZE ALLOY COMPOSITIONS AND BRAZING METHODS FOR SUPERALLOYS}
본 발명은 초합금(superalloy) 부품의 브레이징(brazing) 및 수리(repair), 특히, 시험 샘플(test sample)의 우수한 브레이징을 지속적으로 제공하는 브레이즈 조성물 및 브레이징 절차와 함께, 가스 터빈(gas turbine)에 사용되는 초합금 블레이드(blade) 및 베인(vane) 부품을 브레이징시키기 위한 브레이징 조성물 및 방법에 관한 것이고, 본 발명의 일부 구체예는 구조적 특성의 상당한 저하 없이 후속 브레이즈 용접(post braze welding)을 가능하게 한다.
주조 터빈 블레이드(cast turbine blade)와 같은, 터빈 부품을 제조하는데 사용되는 니켈 및 코발트 기반 초합금 물질에 대한 구조적 수리 또는 신규한 제작은 부분적으로 초합금 물질의 금속공학적 특성(metallurgic property)으로 인해 쉽지 않다. 예를 들어, 약 6% 이상의 총 알루미늄 또는 티탄 함량을 지니는 초합금, 예컨대, 낮은 탄소 함량을 지니는 니켈-기반 초합금, 예를 들어, CM247은 전형적으로, 고온 용접에 주어지는 때에, 보다 낮은 알루미늄-티탄 함량 초합금, 예를 들어, X-750보다 응고 균열(solidification cracking)에 더 민감하다. 마무리된 터빈 블레이드에 사용되는 초합금은 전형적으로 주조 후 열 처리 동안에 강화되는데, 이 열처리는 이들을 후속 구조적 용접 수리의 수행 시에 어려운 물질로 만든다. 초합금 제작 또는 수리를 위해 현재 이용되는 용접 공정은 일반적으로 용접 제조물에 인접한 기판의 실질적인 용융과, 추가된 용접 충전제 물질의 완전한 용융을 수반한다. 이러한 물질로 구성된 블레이드가 예를 들어, 구조적 수리를 위하여 동일하거나 유사한 합금의 충전제로 용접되는 경우, 블레이드는 용접부 내의 그리고 용접부에 근접한 응고 균열(또한 액화 균열(liquation cracking)로도 알려짐)에 민감하다. 용접 후 응고 균열된 초합금 베인 및 블레이드는 일반적으로 블레이드를 수리하려고 시도하기 위해 상당한 시간 및 비용을 이미 소비한 후에 수리가능하지 않은 채로 폐기(scrapping)된다. 초합금 구조적 수리 용접의 결점으로 인해, 오로지 상업적으로 허용가능한 해결책은 흔히 구조적 수리를 필요로 하는 손상된 터빈 블레이드를 폐기하는 것인데, 그 이유는 과거의 경험으로 그러한 구조적 수리의 성공은 제한적인 것으로 밝혀졌기 때문이다. 따라서, 수리는 과거에 구조적 강도가 감소된 보다 연성의 용접 충전제 물질을 사용하는 코스메틱 용접(cosmetic welding)에 의한 성공적 수리로 처리가능한 것으로 입증된 구조적 손상의 그러한 특정 물질, 부품 및 유형으로 제한되었다. 용접 후 응고 균열에 대해 알려져 있는 비교적 높은 위험성을 지니는 용접된 구조적 수리를 필요로 하는 블레이드는 일반적으로 폐기된다. 상당한 응고 균열, 또는 구조적, 기계적 또는 그 밖의 특성의 다른 저하 없이 후속 브레이즈 용접에 견딜 수 있는 브레이징 조성물 및 방법을 제공하는 것은 그러한 부품의 수리 및 재사용을 가능하게 할 것이고, 이것은 중요한 경제적 이점이다.
초합금 부품을 포함하는 금속 부품의 비구조적 수리 또는 제작은 전형적으로 손상된 물질을 더 낮은 구조적 특성의 부조화된 합금 물질로 대체하는 것(또는 새롭게 제작된 물질의 두 부품을 접합시키는 것)을 포함하며, 여기서 원래의 기판 물질의 우수한 구조적 성능이 국부화된 영역에 필요하지 않다. 예를 들어, 그러한 비구조적 또는 "코스메틱" 수리는 수리된 부품의 원래의 프로파일 기하학적 구조를 복원하기 위해 이용될 수 있다. 가스 터빈 부품의 수리의 경우, 코스메틱 수리의 예는 이의 원래의 공기역학 프로파일(aerodynamic profile)을 복원하기 위하여 터빈 블레이드 에어포일(airfoil) 상의 표면 피트(surface pit), 균열 또는 그 밖의 빈 공간(void)을 채우는 것이고, 이러한 경우에 블레이드의 국부화된 외표면의 기계적 특성은 전체 블레이드의 구조적 일체성(structural integrity)에 중요하지 않다. 코스메틱 수리 또는 제작은 흔히 블레이드 바디 초합금 기판보다 낮은 강도의 내산화성 용접 또는 브레이즈 합금을 이용하되, 초합금 기판의 구조적 또는 물질 특성을 저하시키지 않는 더 높은 연성을 지니고 더 낮은 적용 온도를 이용함으로써 달성된다.
확산 브레이징(diffusion brazing)은, 브레이징 합금을 접합될 이의 인접 표면들 사이에 넣고, 브레이징 합금이 액화되고 결합될 부품의 기판 내에서 확산될 때까지 노(furnace)에서 그러한 부품을 가열함으로써(흔히 진공하의 주위 공기로부터 또는 불활성 분위기 내에서 분리됨) 수리 또는 제작을 위한 초합금 부품을 접합시키는데 사용되었다. 확산 브레이징은 또한 브레이징 합금을 결함 내에 삽입하고, 브레이징 합금을 액화시키는 노에서 부품을 가열하고 그에 따라서 균열을 충전시킴으로써 초합금 부품에서 표면 결함, 예컨대, 국부화된 표면 및/또는 비구조적 균열을 충전시키는데 사용될 수 있다. 일부 유형의 수리에서, 노보다는 오히려 토치(torch)가 국부화되는 열 공급원으로서 사용되어 브레이징 합금을 용융시킬 수 있다. 브레이즈 수리된 초합금 블레이드 및 베인은 전형적으로 사용(service)을 위해 복구된다.
후속의 가스 터빈 검사 사이클에서, 이전에 브레이즈-수리된 표면에 결함을 지니는 것으로 확인된 블레이드 또는 베인은 부품이 수리를 위해 다시 가열되는 경우에 오래된 브레이즈 물질의 재용융(remelt) 및 이동(migration)의 위험이 있다. 흔히, 상업적인 비용 절감의 이유로, 이전에 브레이징된 부위에 결함을 지니는 블레이드는 오래된 브레이즈 물질의 재용융 이동에 기인하는 잠재적인 수리 실패의 위험을 겪기 보다는 오히려 폐기된다.
상업적 명칭 Mar-M-509 ®(Martin Marietta Co.의 등록 상표, 및 예를 들어, Praxair Surface Technologies, Inc.(Indianapolis, IN)로부터 이의 명칭 C0-222, C0-333하에 시중에서 구입가능)를 지니는 브레이즈 물질은 CM247 합금 터빈 블레이드 및 베인 부품의 수리를 위해 흔히 사용되는 높은 크롬 함량의 초합금 브레이즈 물질이다. 유사한 성능 특징을 지니는 제품이 또한 Amdry MM509 및 Amdry MM509B로서 Sulzer Metco로부터 시중에서 구입가능하다. 그러나, 브레이즈 물질 및 부품 기판이 보다 가깝게 매칭되는 물질 특성을 지니도록, CM247를 포함한 브레이즈 물질을 사용하는 것이 바람직할 것이다. CM247의 상업적 명칭은 MAR-M-247이고, 이의 한 가지 형태는 Praxair Surface Technologies로부터 이의 명칭 NI-335-5하에 구입가능하다.
따라서, 용접 구역으로부터의 용융 이동 없이 재용접될 있고, 용접 계면 또는 주위 영역에서 응고 균열에 저항하는, CM247 초합금 부품, 예컨대, 가스 터빈 블레이드 및 베인의 것에 보다 가깝게 매칭하는 물질 특성을 지니는 브레이즈 조성물이 당해 기술 분야에 필요하다.
본 발명의 일부 구체예는 약 60중량% 내지 70중량% 범위의 CM247 기반 합금 및 나머지로 BRB 브레이즈 합금을 포함하는 브레이즈 합금 조성물에 관한 것이다. 확산 브레이징에 의해 CM247 합금 기판 부품에 적용되는 경우, 그러한 조성물은 후속 용접 수리에서 재용접되는 때에 크게 탈용융(demelt)되고 이동되지 않는다. 용접 후 용액 사이클을 수행한 후에도, 브레이즈 물질은 용접 계면 및 주위 영역에서 응고 균열에 저항한다.
또한, 여러 브레이즈 가공이 이러한 물질을 사용하여 브레이징시키는 선행 기술에서 전형적으로 겪게 되는 성능에 비해 MarM509A/MarM509B 브레이즈 합금 혼합물의 성능을 개선시킬 수 있는 것으로 본원에서 입증된다.
따라서, 본 발명은 초합금 부품의 개선된 브레이징에 적합한 물질의 조성물 및 브레이즈 공정을 포함하는데, 본 발명의 일부 구체예에 따르면, 브레이징된 영역은 상당한 응고 균열 없이 후속 브레이즈 용접 수리가 가능하며, 또한 그와 같이 브레이징되고 후속적으로 용접에 의해 수리된 초합금 부품을 포함한다.
본 발명의 특징은 당업자들에 의해 임의의 조합 또는 하위-조합으로 함께 또는 개별적으로 적용될 수 있다.
본 발명의 교시는 첨부된 도면과 함께 하기의 상세한 설명을 고려함으로써 용이하게 이해될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일부 구체예에 따라 수행된 일부 브레이즈 시험의 표 목록이다.
도 2는 본 발명의 일부 구체예에 따른 전형적인 진공 세정 노 사이클(vacuum cleaning cycle)이다.
도 3은 브레이즈 시험에서 생성된 전형적인 균열의 현미경 사진이다.
도 4는, 필요 시, 균열 내로 페이스트를 작업하는데 사용되는 적용 니들(needle)을 통해 페이스트(paste)를 압박하는 피스톤 뒤의 조절된 압축 공기(compressed air)에 의해 페이스트를 균열 내에 도입한 후의 브레이즈 시험에서 생성된 전형적인 균열의 현미경 사진이다. 페이스트는 브레이즈 합금과 혼합된 액형 바인더(liquid binder)를 포함한다.
도 5는, 브레이즈 온도까지의 상승, 브레이즈 온도에서의 짧은 머무름(dwell), 이후 온도 하강, 및 합금 확산을 위한 유지의 다중 중단점을 지니는 전형적인 브레이즈 사이클을 나타내는, 본원에서 실시된 일부 브레이즈 시험에 대하여 사용된 브레이즈 사이클이다.
도 6은 50/50 합금 혼합물 MarM509A/B에 대한 브레이즈 노 사이클 완료 후의 현미경 사진이다.
도 7은 60/40 합금 혼합물 MarM509A/B에 대한 브레이즈 노 사이클 완료 후의 현미경 사진이다.
도 8은 70/30 합금 혼합물 MarM509A/B에 대한 브레이즈 노 사이클 완료 후의 현미경 사진이다.
도 9는 50/50 합금 혼합물 MarM509A/B(에칭됨)에 대한 브레이즈 노 사이클 완료 후의 50x에서의 현미경 사진이다.
도 10은 60/40 합금 혼합물 MarM509A/B(에칭됨)에 대한 브레이즈 노 사이클 완료 후의 50x에서의 현미경 사진이다.
도 11은 70/30 합금 혼합물 MarM509A/B(에칭됨)에 대한 브레이즈 노 사이클 완료 후의 50x에서의 현미경 사진이다.
도 12는 재용융 평가로서, 브레이징 후 가능한 일반적인 수리 공정의 브레이즈에 대한 영향을 평가하는 브레이즈 노 사이클 완료 후 용액 열 처리 사이클에 후의 현미경 사진이다. 70/30, 60/40, 50/50의 MarM/A/B의 세 개의 혼합물이 도시되어 있다(좌측에서 우측으로).
도 13은 본 발명의 일부 구체예에 따라 수행된 일부 브레이즈 시험의 표 목록이다.
도 14는 브레이즈 시험을 위한 샘플에서 생성된 균열의 현미경 사진이다.
도 15는 HF 세정 전의 브레이즈 시험을 위한 샘플에서 생성된 균열의 현미경 사진이다.
도 16은 FIC 세정 및 브레이징 후의 브레이즈 시험을 위한 샘플에서 생성된 균열의 현미경 사진이다.
도 17은 합금 적용으로서, 필요 시, 균열 내로 페이스트를 작업하는데 사용되는 적용 니들을 통해 페이스트를 압박하는 피스톤 뒤의 조절된 압축 공기에 의해 페이스트를 균열 내에 도입한 후의 브레이즈 시험에서 생성된 전형적인 균열의 현미경 사진이다. 페이스트는 브레이즈 합금과 혼합된 액형 바인더를 포함한다.
도 18은 본원의 일부 구체예에 사용된 바와 같은 전형적인 브레이즈 사이클이다.
도 19는 60/40 합금 혼합물 MarM509A/B에 대한 브레이즈 노 사이클 완료 후의 현미경 사진이다.
도 20은 70/30 합금 혼합물 MarM509A/B에 대한 브레이즈 노 사이클 완료 후의 현미경 사진이다.
도 21은 80/20 합금 혼합물 MarM509A/B에 대한 브레이즈 노 사이클 완료 후의 현미경 사진이다.
도 22는 60/40 합금 혼합물 CM247/BRB에 대한 브레이즈 노 사이클 완료 후의 현미경 사진이다.
도 23은 70/30 합금 혼합물 CM247/BRB에 대한 브레이즈 노 사이클 완료 후의 현미경 사진이다.
도 24는 80/20 합금 혼합물 CM247/BRB에 대한 브레이즈 노 사이클 완료 후의 현미경 사진이다.
도 25는 60/40 합금 혼합물 MarM509A/B에 대한 브레이즈 노 사이클 완료 후의 50x에서의 현미경 사진이다.
도 26은 70/30 합금 혼합물 MarM509A/B에 대한 브레이즈 노 사이클 완료 후의 50x에서의 현미경 사진이다.
도 27은 80/20 합금 혼합물 MarM509A/B에 대한 브레이즈 노 사이클 완료 후의 50x에서의 현미경 사진이다.
도 28은 60/40 합금 혼합물 CM247/BRB에 대한 브레이즈 노 사이클 완료 후의 50x에서의 현미경 사진이다.
도 29는 70/30 합금 혼합물 CM247/BRB에 대한 브레이즈 노 사이클 완료 후의 50x에서의 현미경 사진이다.
도 30은 80/20 합금 혼합물 CM247/BRB에 대한 브레이즈 노 사이클 완료 후의 50x에서의 현미경 사진이다.
도 31은, IN625 충전제 물질에 의한 CM247 기판 상의 CM247/BRB의 브레이징에 따른 가능한 일반적인 수리 공정의 브레이즈에 대한 영향을 평가하기 위한, 브레이즈 노 사이클 완료 후 용액 열 처리 사이클(2250℉) 후의 사시 및 횡단면 현미경 사진이다.
도 32는 IN625 충전제 물질에 의한 CM247 기판 상의 MarM509/A/B의 브레이징에 따른 가능한 일반적인 수리 공정의 브레이즈에 대한 영향을 평가하기 위한, 브레이즈 노 사이클 완료 후 용액 열 처리 사이클(2250℉) 후의 현미경 사진이다. 도면 및 명세서에서, "MarM509" 또는 "509"는 각각 MarM509A 또는 509A의 약어이다.
도 33은 다양한 브레이즈 물질 및 혼합물에 대한 기계적 시험의 결과이다.
개선된 고온 수리 브레이즈 조성물 및 방법이 개시되는데, 이의 일부 구체예는 기본 금속의 것에 보다 근접한 조성물, 기계적 및 구조적 특성을 달성한다. 일부 구체예에서, 브레이징된 영역은 특성의 심각한 저하를 발생시키지 않으며 후속적으로 용접가능하다. 하기 상세한 설명을 고려한 후에, 당업자는 본 발명의 교시가 가스 터빈 블레이드 또는 베인에 전형적으로 사용되는 것과 같은 니켈-기반 초합금 기판, 예컨대, CM247으로 확산 브레이징시키기에 적합한 다양한 조성의 CM247 합금, MarM509A, MarM509B 및 BRB 브레이즈 합금을 포함하는 다성분 브레이즈 충전제 합금에서 용이하게 사용될 수 있음을 분명히 알 것이다. 본 발명의 일부 구체예에 따른 기판/브레이즈 계면은 계면 영역으로부터 브레이즈 합금의 손상성 탈용융 및/또는 이동을 발생시키지 않으면서 후속 용접 수리로 처리될 수 있는 것으로 밝혀졌다. 용접 구역 및 주위 영역은 응고 균열에 저항적이다. 합금 조성물이 기본 기판으로 브레이징된 후, 부품은 사용을 위해 복구될 수 있다. 그 후에, 부품은, 필요 시, 추후 사용에서의 결함을 보정하는 것이 필요한 경우에, 부품을 폐기하는 것 보다는 오히려 용접에 의해 수리가능하게 유지되며, 이러한 용접-수리된 부품에는 용접 작업의 결과에 따른 응고 균열의 위험이 감소된다. 이는, 후속 브레이즈 용접이 전형적으로 부품이 일반적인 용도로 더 이상 적합할 수 없을 정도로 구조적 특성을 저하시키는 통상의 브레이징 조성물 및 방법에 비해 중요한 개선을 나타낸다.
CM247
합금 247은 가스 터빈 부품의 제작을 위한 대표적인 물질이며, 그에 따라서, 본원의 설명에서 구체화되며, 합금 247 부품의 수리를 위한 특정 포뮬레이션(formulation) 및 절차가 본원에 기재된다. 그러나, 본원에 기재된 조성물 및 절차는 본질적으로 합금 247로 제한되지 않지만, 초합금 재료 과학 및 초합금 부품 수리 기술 분야의 당업자에게 자명한 바와 같이, 다른 초합금의 수리에 유리하게 사용될 수 있다.
하기 조성물은 다른 것들 중에서 합금 247과의 사용을 위한 브레이즈 충전제 합금으로서 유리한 것으로 밝혀졌으며, 약 60중량% 내지 70중량%의 CM247 합금과 나머지로 BRB 브레이즈 합금을 포함한다. 모든 퍼센트는 중량%이고 대략적인 것으로 의도되며, 매겨진 값에 대한 약간의 편차로 성능 또는 특성의 상당한 변화를 초래하는 예상되지 않는다. 보다 정확한 범위의 적용가능성이 일반적인 실험에 의해 용이하게 결정될 수 있다.
CM 247는 하기와 같은 전형적인 조성을 지닌다(모든 목적 상 전체 내용이 본원에 참조로 통합되는 문헌[Huang and Koo, Mat. Transactions. 45, 562-568 (2004)]로부터):
Figure pat00001
여기서, 중량 비율 Xz는 대략적으로 CM247 합금에 대하여 식 1로 하기와 같다.
식 1
Figure pat00002
이러한 비율의 약간의 변화는 일반적인 상업적 사용 내에 있다. 예를 들어, MAR-M-247로서 알려진 상업적인 CM247는 판매업체에 의해 제공되는 바와 같이 하기 식 2에 주어진 조성을 지닌다.
식 2
Figure pat00003
Figure pat00004
따라서, 상기 데이터를 고려해 볼 때, CM 247는 본원에서 대략적으로 하기 식 3에 주어진 바와 같은 범위의 조성을 지니는 초합금을 나타내는 것으로 사용된다.
식 3
Figure pat00005
본원에 보고된 결과에는 본원에 기재된 CM247와 실질적으로 동일한 AIMRO CM 247이 사용된다. 언어의 경제성을 위하여, "CM247"는 본원에서 실질적으로 식 3에 의해 주어진 범위 내의 조성을 지니는 물질을 나타내는 것으로 사용된다.
본원에서 얻어진 실험 데이터는 방향 응고된 CM 247(CM247DS)에 관한 것이다. 그러나, 단결정질, 다결정질 또는 다른 형태의 CM 247의 사용이 결과에 유의한 영향을 지닐 것으로 예상되지 않는다.
BRB
BRB는 Amdry BRB로서 Sulzer Metco를 통해 시중에서 구입가능한 것과 같은 니켈-기반 확산 브레이즈 합금이다. 본원에 사용된 BRB 물질은 공칭 범위 -150+45㎛(마이크로미터), 메쉬 (ASTM) -100+325 메쉬를 지니는 입도 분포로, 실질적으로 다음 조성을 지닌다:
Figure pat00006
. 여기서, 중량 비율 Xz는 대략적으로 하기 범위이다:
식 4
Figure pat00007
언어의 경제성을 위하여, "BRB"는 본원에서 실질적으로 식 4에 의해 주어진 범위 내의 조성을 지니는 물질을 나타내는 것으로 사용된다.
MarM509A / MarM509B
브레이징 시험 및 개선된 브레이징 결과가 또한 상품명 MarM509(MarM509A, 또는 간단히 "509A"), MarM509B("509B")하에 상업적으로 공지된 비교적 다량의 크롬 및 니켈을 함유하는 코발트 기반 초합금을 위해 본원에 기재된다. 특히, 본원에 사용된 특정 MarM509A/B 물질은 상품명 Amdry MM509(509A) 및 Amdry MM509B(509B)하에 Sulzer Metco로부터 입수되었다. 판매업체에 의해 제공된 조성은 다음과 같다:
Figure pat00008
합금 247 블레이드 기판 상의 균열을 수리하고 이어서 본원에 기재된 결과를 지니는 브레이징된 블레이드를 용접하는 본 발명의 일부 구체예에 따라 여러 가지 본 발명의 브레이즈 조성 합금을 사용하여 연구를 수행하였다. 이러한 결과는, 브레이징 조성물 및 방법의 선행 기술에 비해, 더욱 효과적이고, 비용이 덜 들고, 브레이징 후 초합금 부품의 사용-준비가 된 수리(service-ready repair)를 야기하는 개선을 입증하는 것임이 명백하다.
결과: CM247 / BRB 및 MarM509A / MarM509B로의 CM247 DS 기반 물질 브레이즈
상이한 가공 조건하에서 CM247/BRB와 MarM509A/MarM509B의 상이한 혼합물을 사용함으로써 본 발명의 일부 구체예에 따라 얻어질 수 있는 개선이 제시된다. 본원의 논의에서 구체적으로 말하면, CM247 기판 물질, 더욱 특히, CM247 DS 주조로 제조된 W501G 엔진으로부터의 로우 1 터빈 블레이드로 수행된 사용을 포함하는 부품을 브레이징시키는 것이 고려된다. 이러한 실시예는 제한이 아닌 예시적인 것으로 의도된 것이며, 당업자는 과도한 실험 없이 이러한 조성물 및 방법을 다른 기판 물질 및/또는 부품에 용이하게 맞출 수 있다. 즉, 이러한 시험은 얻어질 수 있는 결과의 전형적인 예이며, 개시된 특정 조성 또는 공정 조건으로 본 발명의 범위를 제한하는 것이 아니다. 그러나, 이러한 터빈 블레이드의 특정 예는 그 자체로 상당한 실시적 및 상업적 중요성을 지닌다.
본원에 기재된 시험을 하나의 브레이즈 합금, 상이한 브레이즈 노 사이클 및 상이한 기판 제조법으로 다중 혼합물의 상이한 브레이즈 기반 합금으로 구성되는 별개의 방식으로 실시하였다.
이러한 시험의 결과를 평가하기 위하여 다음과 같은 여러 기준이 이용되었다:
1. 브레이즈의 일반적인 시각적 외관;
2. 계면, 균열 충전 및 공극률(porosity)의 금속조직적 평가(metallographic evaluation);
3. 후속 브레이즈 용액 열 처리 사이클 동안 브레이즈의 재용융;
4. 후속 브레이즈 용접력; 및
5. 표면 경도(surface hardness), UTS(최고 인장 강도(ultimate tensile strength)), 항복(yield) 및 신장율(elongation)을 포함하는 기계적 시험.
실시예 A: MarM509A / MarM509B("MarM509A/B") 혼합물
"MarM509A/B"는 실질적으로 식 5A 및 5B에 각각 주어진 조성을 지니는 509A와 509B 물질의 혼합물을 나타낸다.
실시예 A.I: 표면 제조.
이러한 시험을 위하여 두 가지 표면 제조법을 조합하였다. 약 0.050"(인치)의 폭 및 약 0.050"의 깊이의 시뮬레이션된 균열을 형성시키기 위하여 카바이드 배합 도구를 사용하여 영역의 기계적 세정을 수행하였다. 전형적인 예는 도 3에 나타나 있다. 기계적 세정 및 시뮬레이션 균열의 형성 후에, 블레이드 물질을 도 2에 주어진 절차에 따라 진공 세정 노 사이클에 주어지게 하였다.
실시예 A. II: 합금 적용.
단일 기본 물질과 단일 브레이즈 합금의 세 가지 상이한 혼합물을 시험하였다. 이러한 경우 모두에서, 브레이즈 합금은 MarM509B("509B")이고, 기본 물질은 MarM509A("509A")였다. 기본 물질을 50/50, 60/40, 70/30의 중량 비율의 509A/509B를 지니는 브레이즈 합금과 혼합한 후, 약 10부피% 내지 15부피%의 양의 액형 바인더와 조합하여 페이스트를 형성시켰다. 그 후에, 필요 시, 균열 내로 페이스트를 작업하는데 사용되는 적용 니들을 통해 페이스트를 압박하는 피스톤 뒤의 조절된 압축 공기로 플라스틱 카트리지(plastic cartridge) 내에서 페이스트를 작업하였다. 합금이 의도된 수리 구역의 외부로 작업되지 않음을 확실하게 하기 위하여, 필요 시, 브레이즈 주위의 기본 물질에 중단이 가해질 수 있다. 균열 충전 단계인 이러한 합금-적용의 전형적인 결과는 도 4에 나타나 있다.
실시예 A- III: 브레이즈 사이클
실시예 A에 이용된 브레이즈 사이클은 브레이즈 온도까지의 상승, 브레이즈 온도에서의 머무름, 이어서 온도 하강 및 합금 확산을 위한 유지 기간에서의 다중 중단점을 지니는 전형적인 브레이즈 사이클을 나타낸 것이다. 전형적인 사이클은 도 5에 주어져 있다. 2200℉가 MarM509A/B에 대하여 이러한 실시예-A에 이용된 모든 브레이즈 사이클 동안 적용된 가장 높은 온도임을 주지하는 것이 중요하다.
실시예 A- IV: 결과
도 1에서 실시예 A-04 내지 실시예 A-10으로 확인되는 7개의 시험으로부터의 결과가 본원에 보고되어 있다.
A- IV (i) 후속 브레이즈 시각적 평가.
브레이즈 노 사이클이 완료된 후에 시각적 검사를 수행하였다. MarM509A/B(도 1의 실시예 A-04, A-05, A-06)에 대한 결과는 하기와 같이 나타난다:
도 6은 50/50 합금 혼합물로 얻어진 결과의 현미경 사진이다. 50/50 합금 혼합물은 고온인 것으로 보이고(즉, 이의 융점에 가깝거나 이를 초과함), 아마도, 브레이즈 엣지 주위에 약간의 언더컷(undercut)을 지니지만, 이는 이러한 현미경 사진으로부터 명확하게 결정될 수 없다.
도 7은 60/40 합금 혼합물로 얻어진 결과의 현미경 사진이다. 이러한 60/40 합금 혼합물은 상당히 부드러운 외관을 지니는 것으로 보이고, 엣지에서 지속적인 흐름이 분명하게 보인다.
도 8은 70/30 합금 혼합물로 얻어진 결과의 현미경 사진이다. 이러한 70/30 합금 혼합물에는 브레이즈 엣지에서 상당한 전이를 초래하는 부진한 흐름을 분명히 보여진다.
A- IV ( ii ) 금속조직적 평가
흐름, 계면 품질, 공극률 및 다른 결함에 대하여 50X에서 금속조직적 평가를 수행하였다. MarM509A/B(도 1의 실시예 A-04, A-05, A-06)에 대한 결과는 하기와 같이 나타난다:
도 9는 50/50 브레이즈 혼합물에 대한 금속조직적 결과이다. 이러한 현미경 사진은 브레이즈 수리 영역으로부터 부드러운 전이를 제공하는 기본 물질로의 우수한 흐름을 분명히 나타낸다. 계면은 실질적으로 허용가능한 것으로 보이지만, 고온의 기미가 있다. 공극률은 측정된 수리 영역의 1% 미만이다.
도 10은 60/40 브레이즈 혼합물에 대한 금속조직적 결과이다. 이러한 현미경 사진은 브레이즈 수리 영역으로부터 부드러운 전이를 제공하는 기본 물질로의 우수한 흐름을 분명히 나타낸다. 계면은 탁월한 것으로 보이고, 공극률은 측정된 수리 영역의 1% 미만이었다.
도 11은 70/30 브레이즈 혼합물에 대한 금속조직적 결과이다. 이러한 현미경 사진은 브레이즈 합금과 분명한 차이가 있는 기본 물질로의 부진한 흐름을 분명히 나타낸다. 계면은 실질적으로 허용가능한 것으로 보이지만, 공극률은 충분한 합금 흐름으로부터 발생하는 극심한 빈 공간을 지니며 오히려 높았다.
A- IV ( iii ) 재용융 평가
상기와 같이 브레이징된 부품이 이후에 일반적인 수리 공정에 주어지는 경우에 브레이즈 합금이 영향을 받을 것 같은지를 알아보기 위하여 브레이즈가 완료된 후에 실시예-A에서 고려되는 세 개의 상이한 혼합물인 MarM509A/B(도 1의 실시예-04, -05, -06)을 전형적인 용액 열 처리 사이클에 주어지게 하였다. 용액 열 처리 전인 브레이즈 공정 후의 합금 높이와 용액 열 처리 후의 합금 높이를 비교함으로써 재용융 비율을 계산하였다. 50/50(MarM509A/B)의 경우에 100% 이상의 재용융이 관찰되었다. 합금은 이의 액체 상태로 되돌아갔고, 가공물로 유출되어 원래의 표면 수준 미만으로의 저하를 초래하였다. 60/40(MarM509A/B)의 경우에, 약 50%의 합금 높이 손실이 관찰되었다. 70/30(MarM509A/B)의 경우에, 약 30%의 합금 높이 손실이 관찰되었다. 이러한 결과의 현미경 사진은 도 12에 제공되어 있다.
A- IV ( iv ): 후속 브레이즈 용접 평가
재용융 시험의 실패로 인해 상기 브레이즈 샘플에 대하여 용접 평가를 수행하지 않았다.
A- IV (v): 기계적 시험
재용융 시험의 실패로 인해 상기 샘플에 대하여 기계적 시험을 수행하지 않았다.
실시예 B: CM247/BRB 혼합물
"CM247/BRB"는 실질적으로 식 3 및 4에 각각 주어진 바와 같은 조성을 지니는 CM247과 BRB 물질의 혼합물을 나타낸다.
기본 물질 열 처리 사이클에 사용되는 시간 및 온도와 동일한 시간 및 온도로 수행된 브레이즈와 확산 사이클을 조합하여 추가의 브레이즈 시험을 수행하였다. 시험은 두 개의 상이한 브레이즈 합금을 세 개의 상이한 수준으로 사용하여 혼합된 두 개의 기반 합금으로 하나의 브레이즈 사이클, 및 하나의 표면 제조법으로 구성되었다.
실시예 B-1: 표면 제조
약 0.050"의 폭 및 약 0.050"의 깊이의 시뮬레이션된 균열을 형성시키기 위하여 카바이드 배합 도구로 기계적 세정 방법을 이용하여 브레이즈 표면을 제조하였다. 기계적 세정 작업 후에는 진공 세정 노 사이클을 수행하지 않았다. 브레이즈를 위한 표면을 제조하기 위하여 HF 가스로 불소 이온 세정(fluoride ion cleaning: FIC) 노를 이용하여 하나의 블레이드를 세정하였다. 도 14, 15, 및 16은 표면 제조 공정 중의 다양한 스테이지에서서 전형적인 블레이드를 보여주는 것이다.
실시예 B-11: 합금 적용
다음과 같은 두 개의 기본 물질과 브레이즈 합금의 세 개의 상이한 혼합물을 제조하고 시험하였다: (MarM-509A 기본 물질 / MarM-509B 브레이즈) 및 (CM247 / BRB).
MarM-509A("509A") 기본 물질을 60/40, 70/30, 80/20(509A/509B)의 비율(중량부)로 MarM-509B("509B") 브레이즈 합금과 혼합하였다. 그 후에, 이러한 혼합물을 10부피% 내지 15부피% 양의 액형 바인더와 조합하여 페이스트를 형성시켰다. CM247 기본 물질을 CM247/BRB(중량부) 60/40, 70/30, 80/20의 비율로 BRB 브레이즈 합금과 혼합하였다. 그 후에, 이러한 혼합물을 10부피% 내지 15부피% 양의 액형 바인더와 조합하여 페이스트를 형성시켰다. 따라서, 6개의 페이스트를 제조하고, 시험하였다.
필요 시, 균열 내로 페이스트를 작업하는데 사용되는 적용 니들을 통해 페이스트를 압박하는 피스톤 뒤에, 각각의 페이스트를 조절된 압축 공기로 플라스틱 카트리지 내에서 작업하였다. 합금이 의도된 수리 구역 외부로 진행되지 않음을 보장하기 위하여 필요 시 브레이즈 주위의 기반 물질에 중단이 가해질 수 있다. 도 17은 합금 적용의 단계 후의 전형적인 블레이드를 보여주는 것이다.
실시예 B- III: 브레이즈 사이클
도 18에 주어진 바와 같이, 표준 용액 열 처리 사이클의 시간 및 온도와 동일한 시간 및 온도를 지니도록 사용되는 브레이즈 사이클을 선택하였다.
실시예 B- IV: 결과
도 13에서 실시예 B-14 내지 실시예 B-39로서 확인되는 20개의 시험으로부터의 결과가 본원에 보고되어 있다.
B- IV (i): 후속 브레이즈 시각적 평가
도 18의 조합된 브레이즈와 확산 노 사이클 후에 시각적 검사를 수행하였다. MarM509A/B(실시예 B-29, B-30, B-31)에 대한 결과는 하기와 같이 나타난다:
도 19는 60/40 합금 혼합물로 얻어진 결과의 현미경 사진이다. 이러한 혼합물은 브레이즈 영역으로부터 합금의 과도한 진행으로 고온인 것으로 보여진다.
도 20은 70/30 합금 혼합물로 얻어진 결과의 현미경 사진이다. 이러한 혼합물은 엣지에서 우수한 지속적인 흐름으로 탁월한 부드러운 외관을 지닌다.
도 21은 80/20 합금 혼합물로 얻어진 결과의 현미경 사진이다. 이러한 혼합물은 약간 부진한 외관을 지니지만 브레이즈 엣지에서 약간의 차이로 허용가능한 것으로 보인다.
CM247/BRB(실시예 B-14, B-15, B-16)에 대한 시각적 검사의 결과는 하기와 같이 나타난다:
도 22는 60/40 합금 혼합물로 얻어진 결과의 현미경 사진이다. 이러한 혼합물은 브레이즈 영역으로부터 합금의 과도한 진행으로 매우 고온인 것으로 보여진다.
도 23은 70/30 합금 혼합물로 얻어진 결과의 현미경 사진이다. 이러한 혼합물은 수리 영역으로부터 약간의 합금 흐름이 있는 엣지에서 우수한 부드러운 외관을 지닌다.
도 24는 80/20 합금 혼합물로 얻어진 결과의 현미경 사진이다. 이러한 혼합물은 약간 부진한 외관이지만 아마도 허용가능한 외관인 브레이즈 엣지에서의 부드러운 외관을 지닌다.
B- IV ( ii ): 금속조직적 평가
흐름, 계면 품질, 공극률 및 다른 결함에 대하여 50X에서 금속조직적 평가를 수행하였다. MarM509A/B(실시예 B-29, B-30, B-31)에 대한 결과는 하기와 같이 나타난다:
도 25는 60/40 브레이즈 혼합물로 얻어진 결과의 현미경 사진이다. 현미경 사진은 브레이즈 합금으로부터 부드러운 전이를 제공하는 기본 물질로의 우수한 흐름을 분명히 나타낸다. 계면은 허용가능한 것으로 보이지만, 고온의 기미가 있다. 공극률은 주조 물질과 유사했고, 측정된 수리 영역 부피의 약 1% 미만이었다.
도 26은 70/30 브레이즈 혼합물로 얻어진 결과의 현미경 사진이다. 현미경 사진은 엣지로부터 부드러운 전이를 제공하는 기본 물질로의 탁월한 흐름을 분명히 나타낸다. 계면은 탁월하다. 공극률은 주조 물질과 유사했고, 측정된 수리 영역 부피의 약 1% 미만이었다. 브레이즈의 우측 엣지는 합금 적용 동안 분명히 빗나가 있고 충전되지 않았다.
도 27은 80/20 브레이즈 합금 혼합물로 얻어진 결과의 현미경 사진이다. 현미경 사진은 엣지에서의 영역으로부터 선명한 차이가 있는 기본 물질로의 부진한 흐름을 나타낸다. 실제 계면은 분명히 허용가능하지만, 공극률은 흐름 부족으로부터 극심한 빈 공간이 있는 전형적으로 허용가능한 제한치를 넘어섰다.
CM247/BRB(실시예 B-14, B-15, B-16)에 대한 결과는 하기와 같이 나타난다:
도 28은 60/40 브레이즈 혼합물로 얻어진 결과의 현미경 사진이다. 현미경 사진은 브레이즈 수리 영역으로부터 부드러운 전이를 제공하는 기본 물질로의 우수한 흐름을 분명히 나타낸다. 계면은 허용가능한 것으로 보이지만, 고온의 기미가 있다. 공극률은 주조 물질과 유사했고, 측정된 수리 영역 부피의 약 1% 미만이었다.
도 29는 70/30 브레이즈 혼합물로 얻어진 결과의 현미경 사진이다. 현미경 사진은 브레이즈 수리 영역으로부터 부드러운 전이를 제공하는 기본 물질로의 탁월한 흐름을 나타낸다. 계면은 탁월하다. 공극률은 주조 물질과 유사하고, 측정된 수리 영역 부피의 약 1% 미만이다.
도 30은 80/20 브레이즈 합금 혼합물로 얻어진 결과의 현미경 사진이다. 현미경 사진은 엣지에서 선명한 차이가 있는 기본 물질로의 부진한 흐름을 나타낸다. 실제 계면은 분명히 허용가능하지만, 공극률은 흐름 부족으로부터 극심한 빈 공간이 있는 전형적으로 허용가능한 제한치를 넘어섰다.
실시예 B- IV ( iii ): 재용융 평가
브레이즈가 추후 일반적인 수리 공정 동안 영향을 받을지를 알아보기 위하여 초기 브레이즈가 완료된 후에 MarM509/A/B의 세 개의 상이한 혼합물을 용액 열 처리 사이클(2270℉)에 주어지게 하였다. 후속 브레이즈 합금 비드 높이와 용액 열 처리 사이클 후의 비드 높이를 비교함으로서 재용융 비율을 계산하였다.
60/40 재용융 평가: 100%의 합금 높이 손실이 관찰되었다(전체 재용융).
70/30 재용융 평가: 약 10%의 합금 높이 손실이 관찰되었다.
80/20 재용융 평가: 합금 높이 손실이 관찰되지 않았다.
70/30 및 80/20 조성의 경우 상기 재용융 평가에는 실시예 A-IV(iii)에서 논의된 재용융에 비해 상당한 개선이 보임을 주지하는 것이 중요하다. 이는 실시예-A에 이용된 브레이즈 온도 및 시간에 비해 이러한 실시예-B의 경우 일반적으로 더 높은 브레이즈 온도 및 시간의 이용으로 인한 것이다. 도 18로부터, 실시예-B 부품은 2270℉(± 12℉)에서 240-255min 동안 유지된 반면, 실시예-A에서, 부품은 2200℉(± 10℉)에서 40min 동안, 그리고 2050℉(± 10℉)에서 270min 동안 유지된 것으로 밝혀졌다(도 5). 따라서, 상이한 시간-온도 프로토콜은 509A/509B 브레이즈 조성의 경우에 브레이즈 접합부의 특성에 대한 중요한 영향을 미치며, 약 70/30 미만의 509A/509B의 비율은 사용이 금지되는 것으로 결론지어진다.
브레이즈가 추후 일반적인 수리 공정 동안 영향을 받을지를 알아보기 위하여 초기 브레이즈가 완료된 후에 CM247/BRB의 세 개의 상이한 혼합물을 용액 열 처리 사이클(2270℉)에 주어지게 하였다. 후속 브레이즈 합금 비드 높이와 용액 열 처리 사이클 후의 비드 높이를 비교함으로서 재용융 비율을 계산하였다.
60/40 재용융 평가: 100%의 합금 높이 손실이 관찰되었다(전체 재용융).
70/30 재용융 평가: 약 10%의 합금 높이 손실이 관찰되었다.
80/20 재용융 평가: 합금 높이 손실이 관찰되지 않았다.
요약하면, 60/40는 우수한 유동력(flowability), 증착 및 기계적 특성을 보이지만, 70/30 또는 80/20과 비교해 볼 때 우수한 재용융 특징이 부족하다. 브레이즈 조성물이 적용될 경우에 그리고 약 2270℉ 초과의 어떠한 재가열에 주어져야 하는 경우에는 70/30 혼합물을 사용하는 것이 유리한 것으로 보인다.
실시예 B- IV ( iv ): 후속 브레이즈 용접 평가
IN625 충전제 물질을 사용한 후속 브레이즈 용접 수리의 효과를 관찰하기 위하여 CM247/BRB(실시예 B-24)에 대하여 평가를 수행하였다. 용접 후 용액 사이클 후에 시험을 완료하였다. 그러나, 에이징 열 처리(age heat treat)는 수행하지 않았다. 계면 또는 주위 영역에서 균열은 관찰되지 않았으며, 작업을 수행한 용접공(welder)은 이 용접이 기본 합금의 용접과 유사한 것 같다고 보고하였다. 도 31을 참조하라.
IN625 충전제 물질을 사용한 후속 브레이즈 용접 수리의 효과를 관찰하기 위하여 MarM509/A/B(실시예 B-39)에 대하여 평가를 수행하였다. 용접 후 용액 사이클 후에 시험을 완료하였다. 그러나, 에이징 열 처리는 수행하지 않았다. 계면 또는 주위 영역에서 균열은 관찰되지 않았으며, 작업을 수행한 용접공은 이 용접이 기본 합금의 용접과 유사한 것 같다고 보고하였다. 도 32을 참조하라. 따라서, 70/30 혼합물은 하기 시험 및/또는 관찰을 기초로 하여 유리한 것으로 간주된다:
유동력(갭(gap) 및 균열을 충전하는 능력)
재용융
재용접
경도
인장 시험
기계적 시험
실시예 B- IV ( vi ): 기계적 시험
기본 물질 및 IN625 용접 수리의 기반 물질에 대한 다양한 혼합물의 두 합금의 경도, 인장 강도, 항복 및 신장율을 비교하기 위하여 기계적 시험을 수행하였다. 도 33에 주어진 절차에 따라 Metcut Research, Inc.(Cincinnati, Ohio) 에 의해서 시험을 수행하였다. 각각의 유형의 6개의 샘플을 시험하고, 기본 물질(시편 45) 및 IN625 용접 수리의 기본 물질(시편 46)을 포함하여 그러한 6개의 평균이 도 33에 보고되어 있다.
결론
표면 제조
기계적 세정은 브레이즈와 기본 합금 사이의 탁월한 브레이즈 표면 및 계면을 제공하였다. 실시예 A에 이용된 기계적-진공 세정 공정은 동일한 계면을 제공하였지만, 단독의 기계적 세정 공정보다는 우수하지 않았다. 추가의 노 사이클 이용으로부터 분명한 이점은 야기되지 않았다. 물질의 상층을 제거하기 위하여 카바이드 절삭도구(carbide burr)를 사용하여 표면의 기계적 제조 후에 실시예 B를 수행하였다. 기계적 시험 샘플을 또한 공정의 허용가능성을 추가로 나타내는 상기 동일한 방법을 이용하여 제조하였다. FIC 세정 공정은 합금의 더 우수한 시각적 습윤을 제공하지 않았고, 실험실 검사 동안 관찰된 계면을 분명히 매우 약간 개선시켰다. 그러나, 수행된 모든 기계적 시험은 약 4%-5%의 인장 강도의 지속적인 손실을 보여주었다.
브레이즈 합금 선택 및 적용
BRB 브레이즈 물질과 혼합된 CM247 기반 합금은 본원에서 관찰된 가장 우수한 시험 결과를 일관되게 제공하였다. CM247 및 MarM509A 기반 합금 분말은 시각적 흐름 및 계면 품질과 관련하여 실질적으로 동일한 결과를 제공하였다. 그러나, 동량의 브레이즈 합금과 혼합하는 경우, CM247는 전형적으로 약간 더 자유 유동성이었다. CM247 합금은 전형적으로 2.0% 항복값에 걸쳐서 더 높고 더 지속적인 변형율과 함께 동일한 혼합물의 MarM509 합금보다 13%-15% 더 우수한 인장 강도 값을 제공하였다. CM247과 MarM509 브레이즈 둘 모두는 IN625 충전제 물질로 용접되는 경우에 실질적으로 동일한 시각적 결과를 제공하였다. 그러나, 가능한 원래의 기본 물질에 가까운 (즉, 혼합물 중의 기본 합금 함량이 더 높은) 수리 영역의 화학적 조성을 지니려고 하는 것이 일반적으로 보다 우수한 실시이다.
BRB 브레이즈 합금과 CM247 기반 분말의 70/30 혼합물은 공극률, 균열 충전, 후속 브레이즈 용액 사이클 재용융 및 인장 강도에 대하여 보다 우수한 결과를 제공하였다. 또한, CM247 기반 합금의 경우 브레이즈 신장율이 전형적으로 MarM509 합금보다 우수한 것으로 관찰된다. 그러나, 신장 수(elongation number)가 전형적으로 60/40 혼합물로부터 70/30 혼합물까지 감소하였다.
70/30 혼합물의 경우 재용융 평가는 후속 용액 사이클 동안 합금이 액체로 변할 기미가 단지 약간 있으며(10% 높이 감소) 추후 수리 사이클에 대하여 허용가능한 듯했다.
브레이즈 사이클
더 낮은 브레이즈 사이클 온도(2200℉)로 수행된 모든 브레이즈 사이클은 더 높은 기본 물질 합금을 혼합물에 첨가하는 경우에도 완전한 재용융 시험 실패를 겪었다. 두 번째 (B) 시험에 이용된 더 높은 브레이즈 사이클 온도는 재용융 평가에서 개선된 결과를 제공하였다.
효과가 기본 물질의 표준 용액 열 처리 사이클과 동일한 더 높은 온도 브레이즈 사이클에 대한 이점은, 수리 공정에 비용을 추가하고 기본 물질 특성에 어떠한 알려지지 않은 영향을 지닐 수 있는 열 처리 사이클의 추가 없이, 용접 수리 전 또는 그 후에 브레이징시킬 기회가 항상 존재한다는 것이다.
본 발명의 교시를 포함하는 다양한 구체예가 본원에 도시되고 상세하게 설명되었지만, 당업자들은 이러한 교시를 여전히 포함하는 많은 다른 변경된 실시예를 쉽게 고안할 수 있다. 본 발명은 명세서에 기술되거나 도면에 도시된 부품의 구성 및 배열에 대한 예시적인 구체예 세부 사항으로의 이의 적용에 제한되지 않는다. 본 발명은 다른 구체예일 수 있으며, 다양한 방식으로 실시되거나 수행될 수 있다. 또한, 본원에 사용된 문구 및 용어는 설명의 목적을 위한 것이며, 제한하는 것으로 간주되지 않아야 함이 이해되어야 한다. 본원에서 "포함하는", "포함한" 또는 "지니는" 및 이의 변형예의 사용은 이후에 열거된 사항 및 이의 등가물뿐만 아니라 추가의 사항을 포함하는 것으로 의미된다.

Claims (20)

  1. 약 60중량% 내지 70중량% 범위의 CM247 기반 합금과 나머지로 BRB 브레이즈 합금의 CM247/BRB 혼합물을 포함하는 니켈-기반 초합금 터빈 부품의 브레이즈 수리(braze repair)를 위한 물질.
  2. 제 1항에 있어서, 니켈-기반 초합금 터빈 부품이 CM247을 포함하는 물질.
  3. 제 1항에 있어서, Ni-기반 초합금 부품이 터빈 베인(vane) 또는 블레이드(blade)인 물질.
  4. 제 1항에 있어서, CM247/BRB 혼합물이 약 80중량%의 CM247 기반 합금과 나머지로 BRB 브레이즈 합금을 포함하고, 상기 물질로 브레이징된 부품이 브레이징 공정 동안 약 2270℉를 초과하는 온도에 주어지지 않는 물질.
  5. 제 4항에 있어서, 니켈-기반 초합금 터빈 부품이 CM247를 포함하는 물질.
  6. 제 4항에 있어서, Ni-기반 초합금 부품이 터빈 베인 또는 블레이드인 물질.
  7. 가열 시 요망되는 브레이징 공정을 수행하도록 적절히 구성된 브레이징 노(brazing furnace) 내에 브레이징시킬 Ni-기반 초합금 부품, 및 브레이징 물질을 넣고;
    분당 약 28℉의 속도로 1800℉의 약 25℉ 이내로 노 온도를 증가시키고;
    노 내 압력을 약 0.005Torr 미만으로 감소시키고, 안정화를 위해 유지시키고;
    조합된 브레이즈와 확산 사이클 시간 동안 분당 약 10℉ 이하의 속도로 2270℉의 약 12℉ 이내로 노 온도를 증가시키고, 이 온도에서 약 240분 내지 255분 동안 유지하면서 약 0.005Torr 이하의 압력을 유지하고;
    1975℉의 약 25℉ 이내로 약 3분 이하의 시간 내에 노 온도를 진공 냉각시키고;
    불활성 가스로 후퍼징(back purging)시킴으로써 실온으로 신속 냉각시킴
    을 포함하는, Ni-기반 초합금 부품을 브레이징시키는 방법으로서,
    브레이징 물질이 약 60중량% 내지 70중량% 범위의 CM247 기반 합금과 나머지로 BRB 브레이즈 합금의 CM247/BRB 혼합물을 포함하는 방법.
  8. 제 7항에 있어서, 니켈-기반 초합금 터빈 부품이 CM247을 포함하는 방법.
  9. 제 7항에 있어서, Ni-기반 초합금 부품이 터빈 베인 또는 블레이드인 방법.
  10. 제 7항에 있어서, 후속-브레이즈 용접에 의해 초합금 부품을 재수리하고, 초합금 부품을 지속적 사용(continued service)에 적합한 것으로 설계함을 추가로 포함하는 방법.
  11. 제 10항에 있어서, 니켈-기반 초합금 터빈 부품이 CM247을 포함하는 방법.
  12. 제 10항에 있어서, Ni-기반 초합금 부품이 터빈 베인 또는 블레이드인 방법.
  13. 제 7항에 있어서, 초합금 부품을 후속-브레이즈 열 처리하고, 초합금 부품을 지속적 사용에 적합한 것으로 설계함을 추가로 포함하는 방법.
  14. 제 13항에 있어서, 니켈-기반 초합금 터빈 부품이 CM247을 포함하는 방법.
  15. 제 13항에 있어서, Ni-기반 초합금 부품이 터빈 베인 또는 블레이드인 방법.
  16. Ni-기반 초합금 부품을 포함하는 제조 물품으로서, Ni-기반 초합금 부품이 브레이징 물질로 브레이징시킴으로써 수리되는 이의 일부를 지니고, 브레이징 물질이 약 60중량% 내지 약 70중량% 범위의 CM247 기반 합금과 나머지로 BRB 브레이즈 합금의 혼합물을 포함하는, 제조 물품.
  17. 제 16항에 있어서, 니켈-기반 초합금 터빈 부품이 CM247을 포함하는, 제조 물품.
  18. 제 16항에 있어서, Ni-기반 초합금 부품이 터빈 베인 또는 블레이드인, 제조 물품.
  19. 제 16항에 있어서, Ni-기반 초합금 부품이 후속 브레이즈 용접에 의해 재수리된 이의 일부를 지니고, 지속적 사용에 적합한, 제조 물품.
  20. 제 16항에 있어서, Ni-기반 초합금 부품이 후속-브레이즈 열 처리되고, 지속적 사용에 적합한, 제조 물품.
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