NO172653B - Blanding av to pulverformige legeringer og fremgangsmaate for aa reparere den ytre del av en gjenstand under anvendelse av blandingen - Google Patents

Blanding av to pulverformige legeringer og fremgangsmaate for aa reparere den ytre del av en gjenstand under anvendelse av blandingen Download PDF

Info

Publication number
NO172653B
NO172653B NO874974A NO874974A NO172653B NO 172653 B NO172653 B NO 172653B NO 874974 A NO874974 A NO 874974A NO 874974 A NO874974 A NO 874974A NO 172653 B NO172653 B NO 172653B
Authority
NO
Norway
Prior art keywords
mixture
weight
rest
alloys
replacement
Prior art date
Application number
NO874974A
Other languages
English (en)
Other versions
NO874974L (no
NO874974D0 (no
NO172653C (no
Inventor
Roger Johnson Perkins
Jr Murray Sawyer Smith
Original Assignee
Gen Electric
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Gen Electric filed Critical Gen Electric
Publication of NO874974D0 publication Critical patent/NO874974D0/no
Publication of NO874974L publication Critical patent/NO874974L/no
Priority to NO920409A priority Critical patent/NO920409D0/no
Publication of NO172653B publication Critical patent/NO172653B/no
Publication of NO172653C publication Critical patent/NO172653C/no

Links

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22FWORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F7/00Manufacture of composite layers, workpieces, or articles, comprising metallic powder, by sintering the powder, with or without compacting wherein at least one part is obtained by sintering or compression
    • B22F7/06Manufacture of composite layers, workpieces, or articles, comprising metallic powder, by sintering the powder, with or without compacting wherein at least one part is obtained by sintering or compression of composite workpieces or articles from parts, e.g. to form tipped tools
    • B22F7/062Manufacture of composite layers, workpieces, or articles, comprising metallic powder, by sintering the powder, with or without compacting wherein at least one part is obtained by sintering or compression of composite workpieces or articles from parts, e.g. to form tipped tools involving the connection or repairing of preformed parts
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22FWORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F1/00Metallic powder; Treatment of metallic powder, e.g. to facilitate working or to improve properties
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K35/00Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting
    • B23K35/22Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting characterised by the composition or nature of the material
    • B23K35/24Selection of soldering or welding materials proper
    • B23K35/30Selection of soldering or welding materials proper with the principal constituent melting at less than 1550 degrees C
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K35/00Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting
    • B23K35/22Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting characterised by the composition or nature of the material
    • B23K35/24Selection of soldering or welding materials proper
    • B23K35/30Selection of soldering or welding materials proper with the principal constituent melting at less than 1550 degrees C
    • B23K35/3046Co as the principal constituent
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22CALLOYS
    • C22C1/00Making non-ferrous alloys
    • C22C1/04Making non-ferrous alloys by powder metallurgy
    • C22C1/0433Nickel- or cobalt-based alloys
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22FWORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F7/00Manufacture of composite layers, workpieces, or articles, comprising metallic powder, by sintering the powder, with or without compacting wherein at least one part is obtained by sintering or compression
    • B22F7/06Manufacture of composite layers, workpieces, or articles, comprising metallic powder, by sintering the powder, with or without compacting wherein at least one part is obtained by sintering or compression of composite workpieces or articles from parts, e.g. to form tipped tools
    • B22F7/062Manufacture of composite layers, workpieces, or articles, comprising metallic powder, by sintering the powder, with or without compacting wherein at least one part is obtained by sintering or compression of composite workpieces or articles from parts, e.g. to form tipped tools involving the connection or repairing of preformed parts
    • B22F2007/068Manufacture of composite layers, workpieces, or articles, comprising metallic powder, by sintering the powder, with or without compacting wherein at least one part is obtained by sintering or compression of composite workpieces or articles from parts, e.g. to form tipped tools involving the connection or repairing of preformed parts repairing articles
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22FWORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F2998/00Supplementary information concerning processes or compositions relating to powder metallurgy
    • B22F2998/10Processes characterised by the sequence of their steps
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10TTECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T428/00Stock material or miscellaneous articles
    • Y10T428/12All metal or with adjacent metals
    • Y10T428/12014All metal or with adjacent metals having metal particles
    • Y10T428/12028Composite; i.e., plural, adjacent, spatially distinct metal components [e.g., layers, etc.]
    • Y10T428/12063Nonparticulate metal component

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Composite Materials (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Powder Metallurgy (AREA)
  • Turbine Rotor Nozzle Sealing (AREA)
  • Materials For Medical Uses (AREA)
  • Application Of Or Painting With Fluid Materials (AREA)

Description

Oppfinnelsens bakgrunn
Gassturbinmotorutbyttet er i det minste delvis av-hengig av reduksjon og fortrinnsvis fjernelse av gasstrøm-lekkasjer mellom stasjonære og roterende deler. I for eksempel varmtarbeidende turbindeler av motoren ekspanderer en gassformig strøm av forbrenningsprodukter gjennom roterende turbinblader som samarbeider med en motsatt anordnet stasjonær skjerm i et avtettende forhold. Lekkasje rundt en slik tetning kan redusere den effektive uttrekking av energi fra den gassformige strøm. En avslipbar tetningsanordning for en slik anvendelse har innbefattet bruk av en skjerm av forskjellige porøse eller fibrøse metalliske eller ikke-metalliske avslipbare materialer. Under bruk nærmer roterende turbinbladspisser og den avslipbare avtetningsanordning seg generelt til hverandre i et innbyrdes påvirkende forhold for å unngå lekkasjer på utsiden av den gassformige strøm.
Efterhvert som arbeidstemperaturene og -betingelsene
i en gassturbinmotor er blitt mer kraftige, er de kjente porøse eller fiberholdige avslipbare materialer blitt utsatt for en meget sterk oxydasjon og/eller erosjon.
Oppsummering av oppfinnelsen
Det tas ved oppfinnelsen sikte på å tilveiebringe en blanding av to pulverformige legeringer som kan anvendes for å reparere en overflatedel på en gjenstand, for eksempel for anvendelse for høytemperaturavtetning.
Oppfinnelsen angår således en blanding av to pulverformige legeringer som hver omfatter elementene M, Cr og Al hvori M er minst ett element bestående av Co eller Ni,
og blandingen er særpreget ved at den har en
sammensetning for den samlede blanding av 10-35 vekt% Cr,
4-10 vekt% Al, en effektiv mengde fra over 0 vekt% opp til 0,09 vekt% Y, 2-6 vekt% Si, idet resten utgjøres av M og ' tilfeldige forurensninger, og blandingen dessuten er kjennetegnet ved at B er fraværende, idet en første av de pulverformige legeringer har en solidus og en ljqu idus,utgjør 50-70 vekt% av blandingen og har et smelteområde som ligger høyere enn for en annen av de pulverformige legeringer, og idet den første legering er kjennetegnet ved at Si er fraværende og at Y er tilstede i en mengde fra over 0 vekt% og opp til 0,15 vekt% som vil gi Y-innholdet i den samlede blanding, og idet den annen av de pulverformige legeringer har en solidus og en liquidus, utgjør resten av blandingen og er kjennetegnet ved at Y er fraværende og ved at den består av 8-12 vekt% Si, 1,5-4 vekt%Al, 10-30 vekt% Cr, resten M og tilfeldige forurensninger.
De typer av legeringer som inngår i den foreliggende blanding av to pulverformige legeringer, blir av og til betegnet som "MCrAl"- eller "MCrAlY"-legeringer.
Oppfinnelsen angår også en fremgangsmåte for å
reparere den ytre del av en gjenstand,og fremgangsmåten er særpreget ved de trinn at i det minste
en del av den ytre del av gjenstanden fjernes for å tilveiebringe en overflate som skal repareres, en erstatningspulverblanding velges fra pulverblandingen ifølge krav 1, idet erstatningspulverblandingen skal gi en ytre erstatningsdel med en solidus over den begynnende smeltetemperatur for gjenstanden, erstatningsblandingen anordnes på overflaten som skal repareres, erstatningsblandingen og overflaten som skal repareres oppvarmes i en ikke-oxyderende atmosfære ved en behandlingstemperatur over liquidustemperaturen for den annen pulverformige legering og under liquidustemperaturen for den første pulverformige legering for blandingen, og erstatningsblandingen og overflaten som skal repareres holdes ved be-handlingstemperaturen i tilstrekkelig tid til å væskefase-sintre pulverblandingen, for å forårsake innbyrdes diffunder-ing av elementer for det første pulver og det annet pulver og for å binde erstatningsblandingen til overflaten som repareres.
Kortfattet beskrivelse av tegningen
Tegningen viser en grafisk sammenligning mellom varm-gnidningsdata oppnådd i henhold til den foreliggende oppfinnelse og varm.gnidningsdata oppnådd med andre systemer.
Beskrivelse av de foretrukne utførelsesformer
Slike US patenter som 3073269 og 31550491 (begge til Hoppin III og medarbeidere) er representative for den tidligere kjennskap om at en forholdsvis høytemperatursmel-tende komponent av en pulverformig blanding kan kombineres med en komponent som smelter ved lavere temperatur, for å få en sintret struktur. I henhold til eksemplene i slike patenter forelå strukturen i form av en bredspalteslag-loddingsblanding. Med årene ble imidlertid forbedringer gjort hva gjelder miljømotstandsdyktigheten til høytem-peraturlegeringer som primært anvendes som belegg og av og til betegnes som legeringer av MCrAlY-typen.
Tidligere informasjon angående avslipbare høytemperatur-tetninger for anvendelse innen de ved høy temperatur arbeidende deler av en gassturbinmotor gjenspeiler behovet for et materiale med lav densitet for å få forbedret avslipbarhet. Materialer med høy densitet har imidlertid vært nødvendige for å oppnå oxydasjons- og erosjonsmot-standsdyktighet ved slike anvendelser. Til forskjell fra tidligere kjente materialer og strukturer tilveiebringes
ved den foreliggende oppfinnelse et forbedret produkt med høy densitet såvel som god oxydasjons- og erosjonsmotstand, men som likevel har god avslipbarhet. Produktet har dessuten evne til å kunne påføres på og bindes til overflaten av turbinlegeringer som for tiden anvendes.
Under utviklingen av den foreliggende oppfinnelse ble en rekke forskjellige pulverformige legeringer og blandinger av disse undersøkt. De nedenstående tabeller er representative for slike pulvere og blandinger.
For de her forekommende Tabeller ble solidus- og liquidustemperaturer bestemt ved termisk differensialanalyse
(DTA).
Legeringene ifølge Tabell I er typiske for slike pulverformige legeringer som kan anvendes i blandingen i henhold til den foreliggende oppfinnelse og som er særpregede ved at de har et smelteområde som er høyere enn for den annen pulverformige legering i henhold til den foreliggende oppfinnelse. En slik legering med høyere smelteområde blir av og til betegnet som en første legering i blandingen av to pulverformige legeringer ifølge den foreliggende oppfinnelse. Den er dessuten særpreget ved at Si i det vesentlige er fraværende i legeringen og at Y er tilstede i legeringen i en mengde som gir det angitte innhold av Y i sammen-
setningen for den fullstendige blanding.
Tabell II representerer typiske legeringer som er blitt bedømt i forbindelse med den foreliggende oppfinnelse. Tabell II innbefatter slike legeringer som er identifisert som de andre av de pulverformige legeringer i blandingen ifølge den foreliggende oppfinnelse og som av og til betegnes som legeringer med lavere smelteområde. Den annen av de pulverformige legeringer ifølge oppfinnelsen er særpreget ved at Y i det vesentlige er fraværende i denne og at Si er tilstede i denne innnen området 8-12 vekt% sammen med 1,5-4 vekt% Al, 10-30 vekt% Cr og resten elementer bestående av Co eller Ni sammen med tilfeldige forurensninger.
Tabell III og IV angår pulverformige blandinger av visse av legeringene i henhold til Tabell I og Tabell II, og disse pulverformige blandinger har en totalsammenset-ning som faller innenfor omfanget for blandingene ifølge den foreliggende oppfinnelse og for deres liquidus- og solidustemperatur. De består i det vesentlige av 10-35 vekt% Cr, 4-10 vekt% Al, fra en liten, men effektiv, mengde opp til 0,1 vekt% Y, 2-6 vekt% Ci og resten Co og/eller Ni sammen med tilfeldige forurensninger. Blandingen er ytterligere særpreget ved at B i det vesentlige er fraværende. I blandingen i henhold til den foreliggende oppfinnelse og i de to pulverformige legeringer som utgjør en slik blanding, blir B spesifikt unngått og blir ikke med hensikt tilsatt til noen av legeringene i blandingen i henhold til den foreliggende oppfinnelse fordi dette element har vist seg å være for skadelig for oxydasjonsmotstandsdyktigheten i henhold til den foreliggende oppfinnelse selv om dette element er vanlig anvendt som smeltepunktsundertrykkende middel i slagloddings- og belegningslegeringer.
Blandingen i henhold til den foreliggende oppfinnelse har en omhyggelig kritisk balanse mellom elementene Al, Si og Y. Denne balanse er slik at hensyn er blitt tatt til og erkjennelse er blitt gjort angående kravene til å opprettholde en forskjell mellom liquidustemperaturene for de høyeresmeltende og laveresmeltende pulvere i blandingen slik at denne kan bearbeides for reparering av den ytre del av gjenstander. Samtidig gir resten av alle elementer i den totale sammensetning for blandingen ifølge oppfinnelsen en forbedret kombinasjon av mekaniske egenskaper, av-, slipbarhet og motstandsdyktighet mot erosjon, korrosjon og oxydasjon i den avslipbare overflatedel av gjenstanden.
Al er tilstede i en mengde av 1,5-4 vekt% for å lette reguleringen av smeltepunktet og for å forbedre oxydasjonsmotstandsdyktigheten, og det virker som et getterelement sammen med Y. Det har vist seg at innbefattelse av Al over og under dette område fører til en utilstrekkelig smelting av den laveresmeltede legering i blandingen ifølge oppfinnelsen. Dessuten er mengder over 4 vekt% Al tilbøyelige til å gjøre den flytende legering for følsom overfor oxygen i ovns-/bearbeidingsatmosfæren,til å gjøre den erholdte legering sprø og til å gi en legering som er vanskelig å smelte og få til å flyte under bearbeidingen.
Si virker primært som et smeltepunktsundertrykkende middel og forekommer bare i legeringen med det lavere smelteområde i blandingen ifølge oppfinnelsen. For mye Si, over 12 vekt% i den laveresmeltende legering og over 6 vekt% i sluttblandingen, fører imidlertid til et for lavt smeltepunkt for det ferdige materiale og øker sprøheten. Si foreligger derfor i et pulver med lavere smeltepunkt i en mengde av 8-12 vekt% slik at det fås 2-6 vekt% i sluttblandingen.
Y som er innbefattet bare i legeringen med høyere smelteområder i blandingen ifølge oppfinnelsen, er et kritisk element for regulering av mengden av Y i sluttproduktet ved opp til 0,1 vekt%. Det er velkjent at Y bidrar til korrosjonen og oxydasjonen av MCrAlY-legeringer, og nærværet av Y i sluttproduktet ifølge den foreliggende oppfinnelse gjør at disse mål nås. Dersom imidlertid mengden av Y i den høyeresmeltende legering er større enn 0,15 vekt%, blir konsolideringen mindre pålitelig på grunn av at det blir vanskeligere å fukte partiklene av det høyere-smeltende pulver med laveresmeltende væske. Dessuten gjør et overskudd av Y sluttproduktet utsatt for begynnende smelting og gjør at det blir mer reaktivt overfor omgivel-sene under håndtering og bearbeiding.
I henhold til den foretrukne utførelsesform av den foreliggende oppfinnelse er Cr såvel som begge elementer Co og Ni innbefattet som en base.. Elementet Cr foreligger både i de høyeresmeltende legeringer og i de laveresmeltende legeringer slik at den pulverformige blanding får en sammensetning som omfatter 10-35 vekt% Cr. Cr som fordeles i
Y -fasen - den kontinuerlige fase for V -systemet - anvendes for å oppnå oxydasjonsmotstandsdyktighet. Over 35 vekt% Cr fører til en sprø struktur som har dårlig motstandsdyktighet mot termisk utmatting. Mindre enn 10 vekt% Cr er utilstrekkelig til at den ønskede oxydasjonsmotstandsdyktighet vil bli oppnådd. Den samlede blanding innbefatter derfor Cr i en mengde av 10-35 vekt% med 10-30 vekt% i den laveresmeltende komponent og fortrinnsvis 20-25 vekt% Cr i den høyeresmeltende legering.
Oxydasjonsmotstand for den reparerte avslipbare overflatedel av gjenstanden ble undersøkt ved 1093°C og
1149°C og sammenlignet men en NiCoCrAlY-legering med en nominell sammensetning av 31-33 vekt% Ni, 20-22 vekt% Cr,
7-9 vekt% Al, 0,035-0,065 vekt% Y og resten Co og tilfeldige forurensninger. Den avslipbare del av gjenstanden ble bedømt til å være sammenlignbar
basert . på visuell iakttagelse. En slik NiCoCrAlY-legering anses å ha god oxydasjonsmotstandsdyktighet. Dessuten ble en slik overflatedel undersøkt ved en syklisk, termisk ut-mattingsprøvning mellom 1093°C og bråkjøling i vann i løpet av 3 0 sykluser. Ved metallurgisk bedømmelse kunne ingen sprekker påvises. Basert på prøvning viste den avslipbare overflate til gjenstanden seg å oppvise egenskapene til
et utmerket skjermtetningsmateriale for høytrykks-
turbiner.
Ved hjelp av blandingen av høytemperatur- og lav-temperaturområdelegeringer fås i henhold til oppfinnelsen muligheten for å oppnå et tilnærmet 100% tett materiale uten at trykk påføres under ovnsbearbeidingen. Dette oppnås ved valget av sammensetningene for pulverne i blandingen og ved valget av bearbeidingstemperatur. Et særpreget trekk ved fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen er at det anvendes væskefasesintring istedenfor at det tilveiebringes en på forhånd sintret struktur.
Blandingen ifølge oppfinnelsen kan som nevnt anvendes for å reparere en gjenstand som har en beskadiget eller defekt ytre
del. Ved en slik reparasjonsmetode blir i det minste den beskadigede eller defekte del fjernet, for eksempel ved mekaniske, kjemiske eller elektriske etc. midler som er velkjente innen turbindekselreparasjonsteknikken, slik at en overflate for reparasjon fås.
En blanding av- de to pulvere ifølge den foreliggende oppfinnelse blir valgt som erstatningspulverblanding slik at en ytre erstatningsdel vil få en solidus over gjenstandens begynnende smeltetemperatur,. for eksempel Ni-base- eller Co-basesuperlegeringen for et turbindeksel. Blandingen blir derefter anbragt på overflaten som skal repareres.
Anbringelsen av blandingen på en slik overflate kan utføres på en rekke forskjellige måter. Ved en måte tilveiebringes en preform ved at høytemperatur og lavtemperatur-legeringspulverne som er blitt fremstilt under anvendelse av velkjente kommersielle metoder, blandes med hverandre, og det første pulver eller pulveret som smelter ved høyere temperatur, utgjør 50-70 vekt% av blandingen. Pulverstør-relsen ligger fortrinnsvis innen området fra -105um til +44 um selv om andre størrelser kan anvendes for spesielle formål.
En slik blanding.blir kaldpresest ved en pressetemperatur som er slik at det fås en stiv på forhånd formet gjenstand (preform). Forhåndssintring i et ikke-oxyderende miljø
kan utføres ved en forhåndssintringstemperatur under solidusen for den laveresmeltende legering for å forbedre den på forhånd formede gjenstands strukturhelhet. Preformens tykkelse velges som funksjon av den ønskede sluttavsetning av materiale, og den har en tilsynelatende densitet opp til 80% i avhengighet av pulverstørrelsen og av trykket anvendt under sammenpressingen. Det foretrukne område for den ferdige reparerte avslipbare overflate er fra 1,27 mm til 5,08 mm. Dersom for eksempel den ønskede reparerte overflatedel til den ferdige gjenstand skal ligge innen området 1,52-2,0 3 cm, er det ønskelig med en ca. 2,54 mm tykk kaldpresset eller stiv preform. En slik preform kan ha en
forholdsvis tykk form eller foreligge som et
bånd eller en preform som er forholdsvis tynn og her betegnes som et bånd, hvilket er velkjent innen det angjeldende tekniske område. Blandingen kan dessuten bindes med en opp-slemning, for eksempel ved anvendelse av et bindemiddel av acryltypen som et eksempel på et bindemiddel som kan spaltes ved oppvarming og efterlater i det vesentlige ingen rest. Disse bindingsmetoder er velkjente og utstrakt anvendt innen det angjeldende tekniske område.
Efter at erstatningsblandingen, uaktet i hvilken form, er blitt anbragt på overflaten som skal repareres, blir blandingen oppvarmet, under ikke-oxyderende
betingelser, som for eksempel i en vakuumovnssyklus, i alminnelighet ved en bearbeidingstemperatur som er lavere enn 1316°C og lavere enn den begynnende smeltetemperatur for understøttelsesdelen eller -gjenstanden. Blandingen kan holdes på plass på gjenstandens overflate ved hjelp av et hvilket som helst bekvemt middel, som heftsveising eller under innvirkning av tyngden etc. Blandingen blir oppvarmet til bearbeidingstemperaturen innen området over liquidus for denslavtemperatursmeltekomponent, men under liquidus for det høytsmeltende pulver i blandingen. Dette gjør at den laveresmeltende " komponent vil smelte og
fukte pulverpartiklene for den høyeresmeltende legering, hvorved blandingen blir konsolidert og fester seg til gjenstandens overflate. Ytterligere tid ved bearbeidingstemperaturen befordrer innbyrdes diffusjon mellom pulverpartiklene og befordrer dessuten at pulverblandingen blir homo-gen og at det dannes en binding med gjenstandens substrat. Dessuten fører bearbeidingsresultatene til en vesentlig økning av temperaturen for fornyet smelting av den pulverformige blanding. Denne virkning er vist ved de data som er angitt i Tabell III og Tabell IV. Resultatet er et produkt med en tilsynelatende densitet av minst 99%, og denne nærmer seg 100%. Generelt holdes ovns- eller bearbeidingstemperaturen minst på 50°C over liquidustemperaturen for den laveresmeltende komponent i blandingen. Det er derfor ønskelig å holde liquidus for lavsmeltetemperaturkomponenten i blandingen lav for å opprettholde en lav bearbeidingstemperatur. Be-
arbeidingstemperaturen ligger imidlertid under liquidus for det høyeresmeltende pulver og under den begynnende smeltetemperatur for understøttelsesdelen eller -gjenstanden. Dessuten er blandingen av de to pulverformige legeringer valgt slik at solidus for den endelige avslipbare overflatedel av gjenstanden ligger høyere enn den beregnede arbeidstemperatur for overflaten.
Efter at materialet er blitt holdt i vakuumovnen ved bearbeidingstemperaturen i tilstrekkelig tid til at den ønskede innbyrdes diffusjon mellom pulverpartiklene er blitt oppnådd, blir produktet avkjølt og kan derefter maskinbe-handles slik at produktet får den ønskede sluttform. Stør-relsen for den opprinnelige kaldpressede gjenstand blir derfor slik valgt, under hensyntagen til størrelsesreduksjonen som oppstår på grunn av væskefasesintring, at det fås et overskudd av materiale som er tilstrekkelig til at det vil kunne fjernes, f.eks. ved hjelp av maskinbearbeiding, slik at slutt-formen fås.
Tegningen viser grafisk resultatene av varmgnidnings-sammenligningsforsøk utført ved 1,093°C i luft. Dataene er blitt normalisert til en inntrengning på 0,508 mm for å re-presentere oppførselen til forskjellige kombinasjoner av gassturbindekselmateriale og gassturbinskovlspissbehandling under lignende prøvningsbetingelser.
Som nevnt innbefatter drift av gasstubinmotorer, spesielt i turbinseksjonen, en tett relativ bevegelse av turbinskovlspisser med et omgivende deksel under høytemperatur-betingelser. Andre relativt roterende, potensielt påvirkende betingelser forekommer i en slik apparatur. Ved be-dømmelsen av potensielle materialer og systemer for anvendelse for slike formål er varmgnidningsfor søk ofte blitt anvendt for å efterligne den slitasje som forekommer når en turbin-skovl gnis mot et deksel. Disse forsøk utføres under standard
laboratoriebetingelser og gir derved et middel for å oppnå en meningsfylt sammenligning mellom slitasjeoppførsel for forskjellige kombinasjoner av dekselmateriale og skovlspissbehandling. Ved disse forsøk blir flere flate prøvestykker
av skovlmaterialet. festet (med radial orientering) til et hjuls omkrets, og hjulet bringes til å rotere med den hastighet som er nødvendig for å oppnå den ønskede hastighet for spissen..Et krumt prøvestykke som representerer dekslet er understøttet i en slik stilling at spinneskovlprøvestykkene nesten kommer i kontakt med dekselprøvestykket. Under for-søket blir skovlprøvestykkene og dekselprøvestykkene tvunget mot hverandre, hvilket fører til fjernelse av materiale fra spissene til skovlprøvestykkene, fra dekselprøvestykkets krumme overflate eller fra begge. Under visse betingelser kan overføring av materiale fra skovlprøvestykkene til deksel-prøvestykker forekomme.
Tegningen er et stolpediagram som representerer resultatet av en rekke varmbindingsforsøk hvor oppførselen til deksler reparert i henhold til den foreliggende oppfinnelse ble sammenlignet med deksler laget med andre materialer eller systemer. Virkningene av skovlspissbehandling på gnidningsoppførselen er også vist. De anvendte prøvningsbetingelser for disse forsøk var: temperatur = 1093°C, skovlspisshastighet =
427 m/s, inntrengningshastighet = 0,0508 mm/s, atmosfære = luft. Alle resultater er blitt normalisert til en samlet inntrengning på 0,508 mm for å lette sammenligningen.
Hvert knippe av stolper representerer oppførselen til et spesielt dekselmateriale. Det første knippe, til venstre på tegningen, representerer oppførselen til deksler reparert ved fremgangsmåten ifølge den foreliggende oppfinnelse. De andre knipper viser oppførselen til deksler laget ved hjelp av andre metoder, henholdsvis vakuumplasmasprøytet (VPS) metallisk CoNiCrAlY-belegg med en nominell sammensetning av 31-33 vekt% Ni, 20-22 vekt% Cr, 7-9 vekt% Al, 0,035-0,065 vekt% Y, resten Co og tilfeldige forurensninger, massiv støpt nikkelbasert superlegering, av og til betegnet som N-5-legering og med yttriumoxyd stabilisert zirkoniumdioxydbe-legg avsatt under anvendelse av apparatur som er tilgjengelig i handelen fra Union Carbide Co. og kjent som "D-Gurf-apparater. I hvert knippe finnes grupper på én eller to stolper for å vise virkningen av forskjellige skovlspissbehandlinger på gnidningsoppførselen. De behandlinger av spissene som ble anvendt ved disse forsøk innbefattet rene skovler, kubiske bornitridpartikler som er tilgjengelige i handelen som JBorazon-matriale sikret ved nikkelplettering, og tantal-carbidpartikler i en NiCoCrAlY-grunnmasse. Ved denne måte å presentere dataene på må mengden av dekselslitasje (åpne stolper) og mengden av skovlspisslitasje (skraverte stolper) nødvendigvis samlet være 0,508 mm som er den normaliserte inntrengningsmengde. For de forsøk hvor skovlmateriale ble overført til dekslet under dannelse av hva som av og til betegnes som dekselskabb, må forksjellen mellom mengden av skovlspisslitasje (skraverte stolper) og tykkelsen til dek-selskabben (krysskraverte stolper) nødvendigvis være 0,508 mm. I sammenheng med oppførselen til luftfartøygassturbinmotorer foretrekkes slitasje av dekslet fremfor slitasje av skovlen, og dekselskabbdannelse er den minst ønskelige tilstand. Det bør bemerkes at ved alle forsøk som omfattet ubelagte eller rene prøvestykkespisser og kjente dekselprøvestykker fore-
kom en betydelig mengde av skabbdannelse. Fjernelsen av endel dekselmateriale, og ingen skabbdannelse, ble iakttatt ved forsøk med prøvestykker reparert i henhold til den foreliggende oppfinnelse. Når prøvestykkespissene var blitt behandlet med belegg innbefattende Borazon-partikler eller tantal-carbidpartikler, forekom minst halvparten av slitasjen på dekselprøvestykket. Den foreliggende oppfinnelse gir derfor en betydelig forbedring og en sikkerhetsmargin overfor den mulighet at belegg kan bli fjernet under bruk. Dessuten gjør den foreliggende oppfinnelse det lettere å anvende skovlspisser uten belegg.

Claims (7)

1. Blanding av to pulverformige legeringer som hver omfatter elementene M, Cr og Al hvori M er minst ett element bestående av Co eller Ni, karakterisert ved at blandingen har en sammensetning for den samlede blanding av 10-35 vekt% Cr,
4-10 vekt% Al, en effektiv mengde fra over 0 vekt% opp til 0,09 vekt% Y, 2-6 vekt% Si, idet resten utgjøres av M og tilfeldige forurensninger, og blandingen dessuten er kjennetegnet ved at B er fraværende, idet en første av de pulverformige legeringer har en solidus og en liquidus,utgjør 50-70 vekt% av blandingen og har et smelteområde som ligger høyere enn for en annen av de pulverformige legeringer, og idet den første legering er kjennetegnet ved at Si er fraværende og at Y er tilstede i en mengde fra over 0 vekt% og opp til 0,15 vekt% som vil gi Y-innholdet i den samlede blanding, og idet den annen av de pulverformige legeringer har en solidus og en liquidus, utgjør resten av blandingen og er kjennetegnet ved at Y er fraværende og ved at den består av 8-12 vekt% Si, 1,5-4 vekt%Al, 10-30 vekt% Cr, resten M og tilfeldige forurensninger.
2. Blanding ifølge krav 1, karakterisert ved at sammensetningen for den samlede blanding består av 20-25 vekt% Cr, 6-8 vekt% Al, 0,02-0,09 vekt% Y, 2-4 vekt% Si, resten M, idet den første av de pulverformige legeringer består av 20-25 vekt% Cr,
8-10 vekt% Al, 0,05-0,15 vekt% Y, resten M, og er ytterligere kjennetegnet ved fravær av Si, og idet den annen av de pulverformige legeringer består av 15-20 vekt% Cr, 2-4 vekt% Al, 8-11 vekt% Si, resten M og tilfeldige forurensninger, og idet den er ytterligere kjennetegnet ved fravær av Y.
3. Blanding ifølge krav 2, karakterisert ved at sammensetningen for den samlede blanding består av 20-35 vekt% Ni, 20-25 vekt% Cr, 6,5-8 vekt% Al, 0,04-0,09 vekt% Y, 2,5-3,5 vekt% Si, resten Co og tilfeldige forurensninger, idet den første av de pulverformige legeringer består av 15-35 vekt% Ni, 20-25 vekt% Cr, 8-10 vekt% Al, 0,05-0,15 vekt% Y, resten Co og tilfeldige forurensinger og dessuten er kjennetegnet ved fravær av Si, og idet den annen av de pulverformige legeringer i det vesentlige består av 13-30 vekt% Co, 18-20 vekt% Cr, 2-4 vekt% Al, 8-12 vekt% Si, resten Ni og tilfeldige forurensninger og er ytterligere kjennetegnet ved fravær av Y.
4. Blanding ifølge krav 3, karakterisert ved at sammensetningen for den samlede blanding består av 25-35 vekt% Ni, 20-35 vekt% Cr, 7- 8 vekt% Al, 0,05-0,09 vekt% Y, 3-3,5 vekt% Si, resten Co og tilfeldige forurensninger, idet den første av de pulverformige legeringer består av 15-35 vekt% Ni, 20-25 vekt% Cr, 8- 10 vekt% Al, 0,05-0,15 vekt% Y, resten Co og tilfeldige . forurensninger og er ytterligere kjennetegnet ved fravær av: Si, og idet den annen av de pulverformige legeringer består av 25-30 vekt% Co, 18-20 vekt% Cr, 3-4 vekt% Al, 9,5-10,5 vekt% Si> resten Ni og tilfeldige forurensninger i fravær av Y.
5. Fremgangsmåte for å reparere den ytre del av en gjenstand karakterisert ved de trinn at i det minste en del av den ytre del av gjenstanden fjernes for å tilveiebringe en overflate som skal repareres, en erstatningspulverblanding velges fra pulverblandingen ifølge krav 1, idet erstatningspulverblandingen skal gi en ytre erstatningsdel med en solidus over den begynnende smeltetemperatur for gjenstanden, erstatningsblandingen anordnes på overflaten som skal repareres, erstatningsblandingen og overflaten som skal repareres oppvarmes i en ikke-oxyderende atmosfære ved en behandlingstemperatur over liquidustemperaturen for den annen pulverformige legering og under liquidustemperaturen for den første pulverformige legering for blandingen, og erstatningsblandingen og overflaten som skal repareres holdes ved be-handlingstemperaturen i tilstrekkelig tid til å væskefase-sintre pulverblandingen, for å forårsake innbyrdes diffunder-ing av elementer for det første pulver og det annet pulver og for å b.inde erstatningsblandingen til overflaten som repareres.
6. Fremgangsmåte ifølge krav 5, karakterisert ved at erstatningspulverblandingen kompakteres ved en kompakteringstemperatur under solidusen for den annen av de pulverformige legeringer for å danne en preform før erstatningsblandingen anordnes på overflaten som skal repareres.
7. Fremgangsmåte ifølge krav 5, karakterisert ved at erstatningspulverblandingen innledningsvis bindes sammen til båndform med en bindingsblanding som spaltes uten noen vesentlig rest ved be-handlingstemperaturen.
NO874974A 1986-11-28 1987-11-27 Blanding av to pulverformige legeringer og fremgangsmaate for aa reparere den ytre del av en gjenstand under anvendelse av blandingen NO172653C (no)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
NO920409A NO920409D0 (no) 1986-11-28 1992-01-30 Metallisk gjenstand og fremgangsmaate for fremstilling av denne

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US06/935,997 US4842953A (en) 1986-11-28 1986-11-28 Abradable article, and powder and method for making

Publications (4)

Publication Number Publication Date
NO874974D0 NO874974D0 (no) 1987-11-27
NO874974L NO874974L (no) 1988-05-30
NO172653B true NO172653B (no) 1993-05-10
NO172653C NO172653C (no) 1993-08-18

Family

ID=25468030

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
NO874974A NO172653C (no) 1986-11-28 1987-11-27 Blanding av to pulverformige legeringer og fremgangsmaate for aa reparere den ytre del av en gjenstand under anvendelse av blandingen

Country Status (8)

Country Link
US (1) US4842953A (no)
EP (1) EP0270785B1 (no)
JP (1) JPS63171801A (no)
AU (1) AU604796B2 (no)
DE (1) DE3785424T2 (no)
DK (1) DK626287A (no)
IL (1) IL84405A (no)
NO (1) NO172653C (no)

Families Citing this family (28)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5209645A (en) * 1988-05-06 1993-05-11 Hitachi, Ltd. Ceramics-coated heat resisting alloy member
US5156321A (en) * 1990-08-28 1992-10-20 Liburdi Engineering Limited Powder metallurgy repair technique
US5812926A (en) * 1991-09-03 1998-09-22 General Electric Company Process for hard facing a substrate
US5561827A (en) * 1994-12-28 1996-10-01 General Electric Company Coated nickel-base superalloy article and powder and method useful in its preparation
US5883314A (en) * 1996-06-11 1999-03-16 Sievers; George K. Coating methods, coating products and coated articles
WO1997037800A1 (en) * 1996-04-10 1997-10-16 Tmt Research Development, Inc. Coating methods, coating products and coated articles
US5704759A (en) * 1996-10-21 1998-01-06 Alliedsignal Inc. Abrasive tip/abradable shroud system and method for gas turbine compressor clearance control
US6217286B1 (en) * 1998-06-26 2001-04-17 General Electric Company Unidirectionally solidified cast article and method of making
US6233822B1 (en) 1998-12-22 2001-05-22 General Electric Company Repair of high pressure turbine shrouds
US6387527B1 (en) * 1999-10-04 2002-05-14 General Electric Company Method of applying a bond coating and a thermal barrier coating on a metal substrate, and related articles
US6187450B1 (en) * 1999-10-21 2001-02-13 General Electric Company Tip cap hole brazing and oxidation resistant alloy therefor
US6355356B1 (en) * 1999-11-23 2002-03-12 General Electric Company Coating system for providing environmental protection to a metal substrate, and related processes
US6454885B1 (en) 2000-12-15 2002-09-24 Rolls-Royce Corporation Nickel diffusion braze alloy and method for repair of superalloys
US6520401B1 (en) * 2001-09-06 2003-02-18 Sermatech International, Inc. Diffusion bonding of gaps
US6843823B2 (en) 2001-09-28 2005-01-18 Caterpillar Inc. Liquid phase sintered braze forms
US7653994B2 (en) * 2006-03-22 2010-02-02 General Electric Company Repair of HPT shrouds with sintered preforms
US20100237134A1 (en) * 2006-07-17 2010-09-23 David Vincent Bucci Repair process for coated articles
DE102007010256A1 (de) * 2007-03-02 2008-09-04 Mtu Aero Engines Gmbh Verfahren und Vorrichtung zum Beschichten von Bauteilen einer Gasturbine
US20110180199A1 (en) 2007-04-17 2011-07-28 United Technologies Corporation Powder -metallurgy braze preform and method of use
DE102008003100A1 (de) * 2008-01-03 2009-07-16 Mtu Aero Engines Gmbh Lötbeschichtung, Verfahren zum Beschichten eines Bauteils, Bauteil und Klebeband mit einer Lötbeschichtung
BRPI0803956B1 (pt) 2008-09-12 2018-11-21 Whirlpool S.A. composição metalúrgica de materiais particulados e processo de obtenção de produtos sinterizados autolubrificantes
US8186946B2 (en) * 2009-04-17 2012-05-29 United Technologies Corporation Abrasive thermal coating
DE102009031313B4 (de) 2009-06-30 2018-07-05 MTU Aero Engines AG Beschichtung und Verfahren zum Beschichten eines Bauteils
DE102009036405A1 (de) 2009-08-06 2011-02-10 Mtu Aero Engines Gmbh Reparatur von Turbinenbauteilen und Lotlegierung hierfür
US8616847B2 (en) * 2010-08-30 2013-12-31 Siemens Energy, Inc. Abrasive coated preform for a turbine blade tip
US20130115072A1 (en) * 2011-11-09 2013-05-09 General Electric Company Alloys for bond coatings and articles incorporating the same
US9416671B2 (en) 2012-10-04 2016-08-16 General Electric Company Bimetallic turbine shroud and method of fabricating
CN114231970A (zh) * 2021-12-02 2022-03-25 中原工学院 一种宽温域自润滑复合涂层及其制备工艺

Family Cites Families (21)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3073269A (en) * 1957-12-24 1963-01-15 Gen Electric Metallic brazing mixture
US3155491A (en) * 1961-12-26 1964-11-03 Gen Electric Brazing alloy
US3342563A (en) * 1967-01-03 1967-09-19 Gen Electric Cellular material and method for making
US3383207A (en) * 1967-01-03 1968-05-14 Gen Electric Method for making cellular material
US3519418A (en) * 1968-04-22 1970-07-07 Us Air Force Age-hardenable nickel-base brazing alloy
US3676085A (en) * 1971-02-18 1972-07-11 United Aircraft Corp Cobalt base coating for the superalloys
US3838981A (en) * 1973-03-22 1974-10-01 Cabot Corp Wear-resistant power metallurgy nickel-base alloy
US4022587A (en) * 1974-04-24 1977-05-10 Cabot Corporation Protective nickel base alloy coatings
US3928026A (en) * 1974-05-13 1975-12-23 United Technologies Corp High temperature nicocraly coatings
US3964877A (en) * 1975-08-22 1976-06-22 General Electric Company Porous high temperature seal abradable member
JPS5274509A (en) * 1975-12-18 1977-06-22 Mitsubishi Metal Corp Ni-base sintered alloy
US4034142A (en) * 1975-12-31 1977-07-05 United Technologies Corporation Superalloy base having a coating containing silicon for corrosion/oxidation protection
US4080204A (en) * 1976-03-29 1978-03-21 Brunswick Corporation Fenicraly alloy and abradable seals made therefrom
JPS583902A (ja) * 1981-07-01 1983-01-10 Toyota Motor Corp カムシヤフトの製造法
FR2511908A1 (fr) * 1981-08-26 1983-03-04 Snecma Procede de brasage-diffusion destine aux pieces en superalliages
US4381944A (en) * 1982-05-28 1983-05-03 General Electric Company Superalloy article repair method and alloy powder mixture
AU561663B2 (en) * 1982-05-28 1987-05-14 General Electric Company Homogeneous superalloy powder mixture for the repair of nickel and cobalt superalloy articles
US4426248A (en) * 1983-05-20 1984-01-17 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Army Process for coating rifle tubes
US4497669A (en) * 1983-07-22 1985-02-05 Inco Alloys International, Inc. Process for making alloys having coarse, elongated grain structure
US4613368A (en) * 1985-10-03 1986-09-23 General Electric Company Tri-nickel aluminide compositions alloyed to overcome hot-short phenomena
US4676829A (en) * 1985-10-03 1987-06-30 General Electric Company Cold worked tri-nickel aluminide alloy compositions

Also Published As

Publication number Publication date
DK626287A (da) 1988-05-29
NO874974L (no) 1988-05-30
NO874974D0 (no) 1987-11-27
EP0270785A3 (en) 1989-09-27
DE3785424T2 (de) 1993-10-28
DE3785424D1 (de) 1993-05-19
IL84405A (en) 1991-09-16
AU604796B2 (en) 1991-01-03
IL84405A0 (en) 1988-04-29
AU8195287A (en) 1988-06-02
JPS63171801A (ja) 1988-07-15
US4842953A (en) 1989-06-27
NO172653C (no) 1993-08-18
DK626287D0 (da) 1987-11-27
EP0270785B1 (en) 1993-04-14
EP0270785A2 (en) 1988-06-15

Similar Documents

Publication Publication Date Title
NO172653B (no) Blanding av to pulverformige legeringer og fremgangsmaate for aa reparere den ytre del av en gjenstand under anvendelse av blandingen
US4937042A (en) Method for making an abradable article
Hetmańczyk et al. Advanced materials and protective coatings in aero-engines application
US5628814A (en) Coated nickel-base superalloy article and powder and method useful in its preparation
US11752578B2 (en) Abrasive preforms and manufacture and use methods
JPS6136061B2 (no)
US20160003065A1 (en) Abrasive Coating and Manufacture and Use Methods
US7722729B2 (en) Method for repairing high temperature articles
EP2963143B1 (en) Abrasive coating and manufacture and use methods
US10030527B2 (en) Abrasive preforms and manufacture and use methods
JPH04500983A (ja) 超合金体の穴を充填し且つ損傷を補修するための高温金属合金混合物
WO2010124923A1 (en) NICKEL BASE γ/ γ' SUPERALLOY WITH MULTIPLE REACTIVE ELEMENTS AND USE OF SAID SUPERALLOY IN COMPLEX MATERIAL SYSTEMS
EP2309019A2 (en) Method of deposition of metallic coatings using atomized spray
Nicolaus et al. A combined brazing and aluminizing process for repairing turbine blades by thermal spraying using the coating system NiCrSi/NiCoCrAlY/Al
Sporer et al. On The Potential Of Metal And Ceramic Based Abradables In Turbine Seal Applications.
JP2009235476A (ja) 高温シール用コーティング
EP0913495A1 (en) Spray coating powder material and high-temperature components coated therewith
Jahnke et al. Microstructural investigations of a nickel-based repair coating processed by liquid phase diffusion sintering
Schoonbaert et al. Brazing and wide gap repair of X-40 using Ni-base alloys
Schneider et al. Corrosion and failure mechanisms of coatings for gas turbine applications
Motyka et al. Analysis of Infiltration and Solidification of Brazing Materials Into Porous Hastelloy X Feltmetal Using Differential Scanning Calorimetry
Tang et al. Isothermal Oxidation Behavior of FGH720Li Superalloy at Service Temperatures
Miglietti et al. Liquid phase diffusion bond repair of siemens V84. 2, row 2 vanes and Alstom Tornado, 2nd stage stator segments
US2877112A (en) High temperature tantalum base alloys
Rybnikov et al. Coated blade operation experience with a peak load power gas turbine