本公開大體涉及修補(bǔ)高溫性能合金，例如超級(jí)合金。

背景技術(shù)：

金屬和合金部分可由于應(yīng)用疲勞經(jīng)歷各種磨損情形。例如，開裂、磨耗、腐蝕或各種其它作用可導(dǎo)致初始基底材料的移除或磨損。為了修補(bǔ)磨損的部分，可加入(例如，焊接或釬焊的)填充材料以填充開裂、碎片磨耗或另外替換受腐蝕損耗或在操作期間已經(jīng)變得有缺陷的材料。為了跨過修補(bǔ)的部分提供強(qiáng)健均勻的機(jī)械性能，可使用與基底材料相同或大致類似的填充材料。

然而，高溫性能合金(諸如用在燃?xì)鉁u輪部分的熱氣體通路構(gòu)件中的鎳基和鈷基超級(jí)合金)具有高熔化溫度，在其可應(yīng)用至初始基底材料之前需要能量的顯著應(yīng)用。結(jié)果，由用于熔化這樣的填充材料的焊接設(shè)備產(chǎn)生的大量的熱量也可影響附近基底材料。例如，熱量可對(duì)初始基底材料的微結(jié)構(gòu)導(dǎo)致陷入、熔化或其它變化。基底材料的這些變化可降低初始構(gòu)件的強(qiáng)度、韌性和/或其它物理特性。雖然可備選地使用帶有較低熔化溫度的其它填充材料，但它們?cè)诟邷叵驴商峁┹^低性能且/或具有與初始基底材料的機(jī)械性能格外不同的機(jī)械性能。另外，填充材料可開裂且降低修補(bǔ)的有效性。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

根據(jù)一個(gè)示例，一種修補(bǔ)超級(jí)合金物品中的氧化缺陷的方法包括：大致移除所有氧化缺陷以形成超級(jí)合金物品的清除部分；通過熔焊利用焊縫填充清除部分的一部分；使焊縫開裂；以及利用釬焊材料填充開裂的焊縫和清除部分的剩余部分。

根據(jù)另一個(gè)示例，一種修補(bǔ)包括al和ti的ni基超級(jí)合金物品中的氧化缺陷的方法包括：大致移除所有氧化缺陷以形成超級(jí)合金物品的清除部分，其中大致移除所有氧化缺陷包括真空爐清理、機(jī)械清理和/或化學(xué)清理；通過熔焊利用焊縫填充清除部分的一部分；通過在形成焊縫時(shí)輸入熱量或降低焊縫的溫度或約束焊縫使焊縫開裂；利用釬焊材料填充開裂的焊縫和清除部分的剩余部分；利用釬焊材料覆蓋焊縫；以及熱處理釬焊填充且覆蓋的焊縫。

技術(shù)方案1.一種修補(bǔ)超級(jí)合金物品中的氧化缺陷的方法，所述方法包括：

大致移除所有所述氧化缺陷以形成所述超級(jí)合金物品的清除部分；

通過熔焊利用焊縫填充所述清除部分的一部分；

使所述焊縫開裂；以及

利用釬焊材料填充開裂的焊縫和所述清除部分的剩余部分。

技術(shù)方案2.根據(jù)技術(shù)方案1所述的方法，其中，大致移除所有所述氧化缺陷以形成所述清除部分包括真空爐清理。

技術(shù)方案3.根據(jù)技術(shù)方案2所述的方法，其中，所述真空爐清理包括氟化物離子清理。

技術(shù)方案4.根據(jù)技術(shù)方案1所述的方法，其中，大致移除所有所述氧化缺陷以形成所述清除部分包括機(jī)械清理。

技術(shù)方案5.根據(jù)技術(shù)方案1所述的方法，其中，大致移除所有所述氧化缺陷以形成所述清除部分包括化學(xué)清理。

技術(shù)方案6.根據(jù)技術(shù)方案1至技術(shù)方案5中任一項(xiàng)所述的方法，其中，利用所述焊縫填充所述清除部分的部分包括利用與所述超級(jí)合金物品相同的焊縫材料填充所述部分。

技術(shù)方案7.根據(jù)技術(shù)方案1至技術(shù)方案6中任一項(xiàng)所述的方法，其中，使所述焊縫開裂包括在形成所述焊縫時(shí)輸入熱量。

技術(shù)方案8.根據(jù)技術(shù)方案7所述的方法，其中，使所述焊縫開裂包括感應(yīng)加熱。

技術(shù)方案9.根據(jù)技術(shù)方案1至技術(shù)方案6中任一項(xiàng)所述的方法，其中，使所述焊縫開裂包括以在焊接期間足以導(dǎo)致開裂的速率降低所述焊縫的溫度。

技術(shù)方案10.根據(jù)技術(shù)方案1至技術(shù)方案9中任一項(xiàng)所述的方法，其中，所述方法還包括：

利用所述釬焊材料覆蓋所述焊縫。

技術(shù)方案11.根據(jù)技術(shù)方案1至技術(shù)方案10中任一項(xiàng)所述的方法，其中，所述方法還包括：

熱處理釬焊填充的焊縫。

技術(shù)方案12.根據(jù)技術(shù)方案1至技術(shù)方案11中任一項(xiàng)所述的方法，其中，熔焊包括金屬極惰性氣體保護(hù)(mig)焊或氣體保護(hù)鎢極電弧焊(gtaw)或鎢極惰性氣體保護(hù)(tig)焊。

技術(shù)方案13.根據(jù)技術(shù)方案1至技術(shù)方案12中任一項(xiàng)所述的方法，其中，所述釬焊材料包括高熔點(diǎn)材料和低熔點(diǎn)材料的組合。

技術(shù)方案14.根據(jù)技術(shù)方案1至技術(shù)方案13中任一項(xiàng)所述的方法，其中，所述超級(jí)合金物品是包括al和ti的ni基超級(jí)合金。

技術(shù)方案15.根據(jù)技術(shù)方案14所述的方法，其中，所述ni基超級(jí)合金包括大于大約3%的al和小于大約6%的ti。

實(shí)施方案1.一種修補(bǔ)超級(jí)合金物品中的氧化缺陷的方法，所述方法包括：

大致移除所有所述氧化缺陷以形成所述超級(jí)合金物品的清除部分；

通過熔焊利用焊縫填充所述清除部分的一部分；

使所述焊縫開裂；以及

利用釬焊材料填充開裂的焊縫和所述清除部分的剩余部分。

實(shí)施方案2.根據(jù)實(shí)施方案1所述的方法，其中，大致移除所有所述氧化缺陷以形成所述清除部分包括真空爐清理。

實(shí)施方案3.根據(jù)實(shí)施方案2所述的方法，其中，所述真空爐清理包括氟化物離子清理。

實(shí)施方案4.根據(jù)實(shí)施方案1所述的方法，其中，大致移除所有所述氧化缺陷以形成所述清除部分包括機(jī)械清理。

實(shí)施方案5.根據(jù)實(shí)施方案4所述的方法，其中，所述機(jī)械清理包括研磨。

實(shí)施方案6.根據(jù)實(shí)施方案1所述的方法，其中，大致移除所有所述氧化缺陷以形成所述清除部分包括化學(xué)清理。

實(shí)施方案7.根據(jù)實(shí)施方案6所述的方法，其中，所述化學(xué)清理包括刻蝕。

實(shí)施方案8.根據(jù)實(shí)施方案1所述的方法，其中，利用所述焊縫填充所述清除部分的部分包括利用與所述超級(jí)合金物品相同的焊縫材料填充所述部分。

實(shí)施方案9.根據(jù)實(shí)施方案1所述的方法，其中，使所述焊縫開裂包括在所述焊縫形成之后使所述焊縫開裂。

實(shí)施方案10.據(jù)實(shí)施方案1所述的方法，其中，使所述焊縫開裂包括在形成所述焊縫時(shí)輸入熱量。

實(shí)施方案11.根據(jù)實(shí)施方案10所述的方法，其中，使所述焊縫開裂包括感應(yīng)加熱。

實(shí)施方案12.根據(jù)實(shí)施方案1所述的方法，其中，使所述焊縫開裂包括以在焊接期間足以導(dǎo)致開裂的速率降低所述焊縫的溫度。

實(shí)施方案13.據(jù)實(shí)施方案12所述的方法，其中，使所述焊縫開裂包括將所述焊縫淬火。

實(shí)施方案14.根據(jù)實(shí)施方案1所述的方法，其中，所述方法還包括：

利用所述釬焊材料覆蓋所述焊縫。

實(shí)施方案15.根據(jù)實(shí)施方案1所述的方法，其中，所述方法還包括：

熱處理釬焊填充的焊縫。

實(shí)施方案16.根據(jù)實(shí)施方案1所述的方法，其中，熔焊包括金屬極惰性氣體保護(hù)(mig)焊或氣體保護(hù)鎢極電弧焊(gtaw)。

實(shí)施方案17.據(jù)實(shí)施方案16所述的方法，其中，熔焊包括鎢極惰性氣體保護(hù)(tig)焊。

實(shí)施方案18.根據(jù)實(shí)施方案1所述的方法，其中，所述釬焊材料包括高熔點(diǎn)材料和低熔點(diǎn)材料的組合。

實(shí)施方案19.一種修補(bǔ)包括al和ti的ni基超級(jí)合金物品中的氧化缺陷的方法，所述方法包括：

大致移除所有所述氧化缺陷以形成所述超級(jí)合金物品的清除部分，其中大致移除所有所述氧化缺陷包括真空清理、機(jī)械清理和/或化學(xué)清理；

通過熔焊利用焊縫填充所述清除部分的一部分；

通過在形成所述焊縫時(shí)輸入熱量或降低所述焊縫的溫度或約束所述焊縫使所述焊縫開裂；

利用釬焊材料填充所述開裂的焊縫和所述清除部分的剩余部分。

利用所述釬焊材料覆蓋所述焊縫；以及

熱處理釬焊填充且覆蓋的焊縫。

實(shí)施方案20.根據(jù)實(shí)施方案19所述的方法，其中，所述ni基超級(jí)合金包括大于大約3%的al和小于大約6%的ti。

實(shí)施方案21.根據(jù)實(shí)施方案19所述的方法，其中，通過熔焊填充所述焊縫包括金屬極惰性氣體保護(hù)(mig)焊或氣體保護(hù)鎢極電弧焊(gtaw)。

附圖說明

本公開的這些和其它特征、方面和優(yōu)點(diǎn)在參照附圖閱讀以下詳細(xì)描述時(shí)將變得更好理解，其中相似的符號(hào)貫穿附圖表示相似的部分，在附圖中：

圖1是包括缺陷的超級(jí)合金物品的示意圖；

圖2是根據(jù)本公開在修補(bǔ)的中間階段的圖1的物品的示意圖；

圖3是在最終修補(bǔ)階段中的圖1的物品的示意圖；

圖4是根據(jù)本公開的修補(bǔ)方法的示意圖；且

圖5是示出了根據(jù)本公開的可修補(bǔ)的各種超級(jí)合金的圖表。

除非另外指出，本文提供的附圖意在說明本公開的特征。相信這些特征可在包括本公開的一個(gè)或多個(gè)示例的各種方法中應(yīng)用。因而，附圖不意在包括由本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員已知的對(duì)于本文公開的實(shí)施例的實(shí)踐必需的所有常規(guī)特征。

具體實(shí)施方式

參照?qǐng)D1，由超級(jí)合金形成的物品100可具有缺陷110，例如開裂或待移除的其它有缺陷或不期望的材料。物品100可為燃?xì)鉁u輪構(gòu)件。超級(jí)合金可為鎳基或鐵基或鈷基超級(jí)合金。缺陷110可通過燃?xì)鉁u輪中的物品或構(gòu)件的操作而氧化。氧化缺陷110周圍的物品100的一部分(以虛線示出)識(shí)別為用于清理以準(zhǔn)備用于修補(bǔ)物品100。

參照?qǐng)D2，缺陷和缺陷周圍的部分由清理過程移除以提供物品100的清除部分112。焊縫116在清除部分112中和清除部分112外提供。清除部分112的一部分114未利用焊縫填充。開裂118然后在焊縫116中形成。參照?qǐng)D3，釬焊材料120在焊縫116上提供，穿過焊縫116中的開裂118，且到物品100的清除部分112的未填充部分114中。

參照?qǐng)D4，一種修補(bǔ)由超級(jí)合金形成的物品中的缺陷的方法200包括：從物品移除氧化缺陷(即，移除物品的部分包括缺陷和缺陷周圍的物品的氧化部分)，和通過將填充材料焊接到移除的部分中來修補(bǔ)物品210。焊縫然后開裂220且應(yīng)用釬焊以閉合焊縫開裂且執(zhí)行熱處理循環(huán)230。

再次參照?qǐng)D1至圖3，氧化缺陷110可通過機(jī)械過程、化學(xué)過程或機(jī)械和化學(xué)過程的組合來清理。氧化缺陷110也可通過真空爐清理來清理。對(duì)于由含有ti和al的超級(jí)合金形成的物品100，可使用氟化物離子清理。也可使用氫清理，例如對(duì)于鐵基、鎳基和鈷基超級(jí)合金。機(jī)械清理可包括研磨物品100以移除氧化缺陷?；瘜W(xué)清理可包括刻蝕。

焊縫116可由與物品100的材料相同的材料形成，或由與物品100的材料類似的材料形成。焊縫116可在形成期間或之后開裂。焊縫可由熔焊形成。如本文所使用，用語"熔焊"指依靠熔化來接合類似組分和熔點(diǎn)的材料的焊接過程，但不包括擴(kuò)散粘結(jié)過程?？墒褂玫娜酆高^程包括電弧焊、氧燃料焊、電阻焊、激光束焊、電子束焊、鋁熱焊和等離子焊，以及恒定電流、恒定電壓和高能束焊接過程?？墒褂媒饘贅O惰性氣體保護(hù)(mig)焊(例如印第安納州波蒂奇市的froniusinternational的coldmetaltransfer?或coldmetaltransferprinting?技術(shù))或氣體保護(hù)鎢極電弧焊(gtaw)(諸如，新澤西州蘭尼米德市的tiptigusa的鎢極惰性氣體保護(hù)(tig)焊)。如圖2中所示，物品100的清除部分112被焊接但包括未填充部分114，其允許通過例如毛細(xì)作用由釬焊材料120填充焊縫開裂118。未填充部分114還促進(jìn)使焊縫116開裂。釬焊材料120可為任何擴(kuò)散釬焊合金。釬焊材料120可為高熔點(diǎn)材料和低熔點(diǎn)材料的組合。

焊縫開裂118可在焊接期間通過熱量輸入形成(例如通過感應(yīng))，或通過極端溫度降低(例如，淬火)，或通過約束焊縫。焊縫開裂118可在任何焊接環(huán)境(例如，富氬(ar)環(huán)境)中形成。如在現(xiàn)有技術(shù)中使用的那樣，焊縫開裂118不需要在鹵化鉻環(huán)境中形成。形成的焊縫開裂118大致不受由發(fā)動(dòng)機(jī)操作導(dǎo)致的氧化腐蝕，由于用于形成清除部分112的過程大致移除物品100中的所有氧化缺陷110。焊縫開裂118的表面因此表面張力較低，且當(dāng)釬焊材料120液化時(shí)通過毛細(xì)作用促進(jìn)釬焊材料120的滲透。

釬焊焊縫可被熱處理以促進(jìn)將釬焊材料120填充到焊縫開裂118中，且從焊縫116移除殘余應(yīng)力。熱處理可包括以足以利用釬焊材料120填充焊縫開裂118且從焊縫116移除殘余應(yīng)力的停留溫度和時(shí)間來加熱物品110和釬焊焊縫達(dá)一個(gè)或多個(gè)循環(huán)。

參照?qǐng)D5，ni基超級(jí)合金(包括γ’超級(jí)合金)可如圖所示包括變化量的ti和al。虛線代表大體上更加可焊的ni基超級(jí)合金(虛線之下)以及由于可在焊縫和/或物品中產(chǎn)生的應(yīng)變時(shí)效開裂而更加難以焊接的ni基超級(jí)合金之間的大體邊界。本文公開的方法可用于圖5中所示的任何ni基超級(jí)合金以及基于fe或co的其它超級(jí)合金，但可特別地適合于圖5中所示的更加難以焊接的ni基超級(jí)合金，即，那些具有高于大約3%的al含量和高于大約6%的ti含量的ni基超級(jí)合金。

本文公開的用于修補(bǔ)由超級(jí)合金形成的物品中的缺陷的方法減少或消除昂貴清理過程(諸如氟化物離子清理)的使用。該方法也改進(jìn)修補(bǔ)的超級(jí)合金物品或構(gòu)件以及修補(bǔ)結(jié)構(gòu)(例如，釬焊和焊縫)的結(jié)構(gòu)。雖然現(xiàn)有技術(shù)方法已經(jīng)聚焦于防止焊縫修補(bǔ)的開裂，但本文公開的方法采取了相反的途徑且允許或產(chǎn)生焊縫的開裂以形成利用現(xiàn)有技術(shù)方法不可能的改進(jìn)的修補(bǔ)。

如本文貫穿說明書和權(quán)利要求使用的近似語言可用于修飾可允許在不導(dǎo)致其涉及的基本功能變化的情況下改變的任何數(shù)量表達(dá)。因此，由一個(gè)或多個(gè)諸如"大約"和"大致"的用語修飾的值不限于指定的準(zhǔn)確值。在至少一些情形下，近似語言可對(duì)應(yīng)于用于測(cè)量值的器具的精度。這里以及貫穿說明書和權(quán)利要求，范圍限制可組合和/或互換，此范圍是確定的且包括包含在其中的所有子范圍，除非上下文或語言另外指出。

根據(jù)本公開的方法可修補(bǔ)的渦輪構(gòu)件包括罩、輪葉、葉片、噴嘴、導(dǎo)葉、密封構(gòu)件、閥桿、噴嘴盒和噴嘴板。

此書面描述使用示例來公開本公開的實(shí)施例，包括最佳模式，并且還使任何本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠?qū)嵺`本公開的實(shí)施例，包括制造和使用任何裝置或系統(tǒng)以及執(zhí)行任何包含的方法。本文描述的實(shí)施例的可申請(qǐng)專利的范圍由權(quán)利要求限定，且可包括本領(lǐng)域技術(shù)人員想到的其它示例。如果這些其它示例具有不與權(quán)利要求的字面語言不同的結(jié)構(gòu)要素，或者如果它們包括與權(quán)利要求的字面語言無實(shí)質(zhì)差異的等同結(jié)構(gòu)要素，則意在使這些其它示例處于權(quán)利要求的范圍內(nèi)。