專利名稱：定向結(jié)晶材料的單晶焊接的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種定向結(jié)晶的金屬材料的焊接方法。
背景技術(shù)：
γ，強化的SX鎳基超合金既不能借助傳統(tǒng)的焊接方法也不能借助高能方法(激光、電子束)與同類型的添加材料在搭接的焊接軌跡中堆焊成一個或者多個層。問題在于， 在靠近表面的邊緣區(qū)域中存在單個焊接軌跡的情況下已構(gòu)成具有錯誤定向的組織。這對于相繼的搭接軌跡意味著，在該區(qū)域中的凝固前沿不具有SX晶核并且該區(qū)域以錯誤的定向 (沒有SX組織)在搭接區(qū)域中繼續(xù)擴展。在該區(qū)域中形成裂紋。對于Y ’強化的SX鎳基超合金，目前為止使用的焊接方法不能夠?qū)⒑缚p金屬在搭焊加工中同種地構(gòu)造成一個或多個具有相同SX組織的層。在SX基底上的單個軌跡中，局部的凝固條件以如下方式變化，即枝晶狀的生長根據(jù)位置從初生根或者二次枝晶臂開始。在此，在不同可能的枝晶的生長方向中實現(xiàn)具有最有利的生長條件的方向，也就是說具有相對于溫度梯度最小的傾角的方向。目前還沒有完全弄清在對Y’強化的SX鎳基超合金進行粉末堆焊時在SX組織中形成錯誤定向的原因。推測在枝晶從不同的生長方向相會時，二次枝晶臂可能會折斷并且充當用于構(gòu)成錯誤定向的組織的晶核。此外，在靠近表面的邊緣區(qū)域中，在熔融物中沒有完全熔化的粉末顆粒充當用于形成錯誤定向的組織的晶核。因此， 為了解決該問題，提出用于對Y ’強化的SX鎳基超合金進行粉末堆焊的過程控制，其中，實現(xiàn)僅有利于枝晶的生長方向的生長條件。此外，過程控制確保粉末顆粒在熔融物中完全熔化。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的目的是解決上述問題。該目的通過根據(jù)權(quán)利要求1的方法得以實現(xiàn)。為了解決在單個軌跡的靠近表面的邊緣區(qū)域中形成非單晶組織的技術(shù)問題，提出借助激光束對堆焊進行過程控制，在這種過程控制中，所述問題不出現(xiàn)或者以如此小地程度出現(xiàn)，使得在室溫下可進行在一個或者多個層中的搭焊加工，而不形成裂紋。在從屬權(quán)利要求中列出其他有利的措施，這些措施可以任意地相互組合，以便獲得其他優(yōu)點。


附圖示出圖1示出方法的示意的流程；圖2示出燃氣輪機；圖3示出渦輪葉片；圖4示出超合金列表。
權(quán)利要求
1.用于在堆焊期間焊縫(13)的定向結(jié)晶的方法，尤其用于對構(gòu)件(1、120、130)的基底 (4)進行堆焊，所述基底(4)被定向地結(jié)晶并且具有枝晶(31)，所述枝晶(31)在基底枝晶方向(32)上延伸，其中，關(guān)于進給率、激光功率、焊接射束直徑、粉末射束焦點和/或粉末質(zhì)量流的工藝參數(shù)構(gòu)造成，使得它們導致在凝固前沿(19)上的溫度梯度(28)的局部定向，所述溫度梯度相對于在基底(4)中的所述枝晶(31)的所述基底枝晶方向(32)小于45°。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，在所述基底(4)上和在所述基底(4)中產(chǎn)生熔融物(16)，所述熔融物通過供給粉末(7)和/或所述基底(4)的材料而生成，并且其中，所述熔融物(16)完全由焊接射束(10)、尤其是激光束覆蓋，尤其其中，所述熔融物(16)重疊。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其中，以層的方式施加所供給的粉末(7)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1、2或3的方法，其中，所述基底(4)具有鎳基的超合金，尤其具有柱狀晶粒，特別尤其具有單晶的組織。
5.根據(jù)權(quán)利要求1、2、3或4的方法，其中，粉末顆粒(7)的直徑小到使得所述粉末顆粒在焊接激光束(10)中尤其完全地熔化并且具有足夠高的溫度。
6.根據(jù)權(quán)利要求1、2、3、4或5的方法，其中，被熔化的所述粉末顆粒(7)的溫度比所述粉末顆粒(7)的融化溫度高20°C。
7.根據(jù)權(quán)利要求1、2、3、4、5或6的方法，其中，使用激光來焊接。
8.根據(jù)權(quán)利要求1、2、3、4、5、6或7的方法，其中，
全文摘要
在激光焊接時，通過有針對性地選擇進給率、激光功率射束直徑和粉末質(zhì)量流可以有針對性地調(diào)節(jié)溫度梯度，該溫度梯度基本對在激光堆焊時的單晶生長具有決定意義。
文檔編號F01D5/28GK102596485SQ201080050208
公開日2012年7月18日 申請日期2010年11月3日 優(yōu)先權(quán)日2009年11月4日
發(fā)明者喬治·博斯坦約格洛, 塞利姆·莫卡德姆, 安德烈斯·加塞爾, 尼古拉·阿里亞金, 托爾斯滕·揚博爾, 托爾斯滕·梅爾策-約基施, 斯特法尼·林嫩布林克, 米夏埃爾·奧特, 羅爾夫·維爾肯赫納, 諾貝特·皮爾沙, 貝恩德·布爾鮑姆 申請人:弗勞恩霍弗實用研究促進協(xié)會, 西門子公司