[发明专利]接合方法和接合的制品

说明书

技术领域

本发明涉及接合方法和接合的制品。更具体地讲，本发明涉及摩擦焊接。

背景技术

在燃气涡轮机所用的部件中经常使用高强度和抗氧化材料。例如，镍基和钴基超合金经常用于叶片桶、叶片、喷嘴或燃气涡轮机内的其它部件。这些超合金可具有不良的焊接性。因此，这些部件中的零件(feature)通常通过其它方法形成。

例如，通过机械加工将零件加到具有镍基和钴基超合金的燃气涡轮机部件。机械加工导致材料损失，可能花费大，可产生不当加工部件和/或废料，并且可花费相对较长时间。

另外或供选，可通过其它接合方法(例如，钎焊)将零件加到具有镍基和钴基超合金的燃气涡轮机部件。然而，钎焊可受患于缺陷。钎焊使用填充材料，填充材料可引入不同的考虑因素。例如，某些填充材料可导致接合强度不足。另外，钎焊可能需要操作人员的较高技巧水平。钎焊也需要将整个部件放入真空炉，并在钎焊循环期间加热整个部分，从而限制了对尺寸限定和/或温度敏感应用的适用性。

一些部件包括对密封和/或定位子部件的空间需求。例如，一些部件在子部件上具有可识别的零件。在某些情况下，由于选择的接合方法的限制，这些子部件要重新设计。

因此，不受患于一个或多个上述缺陷的接合方法和接合的制品在本领域将是合乎需要的。

发明内容

在一个示例性实施方案中，接合方法包括布置具有基体材料的制品，并将预烧结的预型件摩擦焊接到基体材料。预烧结的预型件在制品上形成零件。

在另一个示例性实施方案中，接合方法包括布置具有基体材料的涡轮机部件，并将预烧结的预型件摩擦焊接到基体材料。预烧结的预型件在涡轮机部件上形成零件。基体材料具有以重量计约8.0%和约8.7%之间的Cr、约9%和约10%之间的Co、约5.25%和约5.75%之间的Al、最高约0.9%Ti、约9.3%和约9.7%之间的W、最高约0.6%Mo、约2.8%和约3.3%之间的Ta、约1.3%和约1.7%之间的Hf、最高约0.1%C、最高约0.02%Zr、最高约0.02%B、最高约0.2%Fe、最高约0.06%Si、最高约0.1%Mn、最高约0.1%Cu、最高约0.01%P、最高约0.004%S、最高约0.1%Nb和余量镍的组成。预烧结的预型件具有以重量计约50%第一材料和50%第二材料的组成。第一材料具有以重量计约8.0%和约8.7%之间的Cr、约9%和约10%之间的Co、约5.25%和约5.75%之间的Al、最高约0.9%Ti、约9.3%和约9.7%之间的W、最高约0.6%Mo、约2.8%和约3.3%之间的Ta、约1.3%和约1.7%之间的Hf、最高约0.1%C、最高约0.02%Zr、最高约0.02%B、最高约0.2%Fe、最高约0.06%Si、最高约0.1%Mn、最高约0.1%Cu、最高约0.01%P、最高约0.004%S、最高约0.1%Nb和余量镍的组成。第二材料具有以重量计约14%Cr、约10%Co、约3.5%Al、约2.75%B、约2.5%和约2.75%之间的Ta、最高约0.1%Y和余量镍的组成。在暴露于约2000℉和约2100℉之间的温度经历约90分钟和约150分钟之间的持续时间时，基体材料和零件之间的界面区域保持没有裂纹。

在另一个示例性实施方案中，接合的制品包括通过预烧结的预型件的摩擦焊接而接合到基体材料的零件。

具体而言，本发明可提供如下示例性实施方案：

1. 一种接合方法，所述方法包括：

布置具有基体材料的制品；和

将预烧结的预型件摩擦焊接到基体材料；

其中预烧结的预型件在制品上形成零件。

2. 条款1的接合方法，其中摩擦焊接在约30ksi和约50ksi之间的焊接压力下。

3. 条款1的接合方法，其中摩擦焊接经历约15秒和约19秒之间的持续时间。

4. 条款1的接合方法，其中摩擦焊接具有约4mm和约6mm之间的振幅。

5. 条款1的接合方法，其中摩擦焊接具有约25Hz和约400Hz之间的振动频率。

6. 条款1的接合方法，其中在暴露于约2000℉和约2100℉之间的温度经历约90分钟和约150分钟之间的持续时间时，基体材料和零件之间的界面区域保持没有裂纹。

7. 条款1的接合方法，其中基体材料对于利用预烧结的预型件的非基于摩擦的接合不相容。

8. 条款1的接合方法，其中基体材料包括镍基合金。

9. 条款1的接合方法，其中基体材料包括钴基合金。