[发明专利]超合金连接方法

说明书

背景

本发明包括涉及连接超合金的方法的实施方案。更具体而言，本发明涉及连接超合金的半固态方法。

超合金部件通常用于各种应用，例如包括航空发动机、燃气涡轮和航海涡轮工业。一般来讲，超合金部件的品质对于其成功运行是绝对必要的。为了获得所需品质的产品，在可能的情形下常常铸造甚至非常大的超合金部件(例如燃气涡轮的第一级叶片)以便避免将部件连接。然而，由于尺寸、复杂形状和/或芯的存在通常这种大的超合金部件的铸件实收率(casting yield)低。即使对于较小的部件，例如由于部件所需要的复杂形状，铸造单个部件也会不甚理想。

将超合金部件分成较小的多个子部件使子部件的尺寸降低、形状简化和/或消除芯，由此使得铸件实收率提高。然而，迄今为止，关注于包括焊接(welding)和钎焊(brazing)的超合金连接方法的现有技术未能产生机械上可靠的接头。当连接超合金部件时，接头通常具有差的机械性能(较低的拉伸强度、较短的蠕变和疲劳寿命、较低的延展性)，原因是横过接头的化学组成和/或微结构的非连续性。该相同的缺点已影响了获得包含不同合金的混合部件的能力并使寻求置换超合金部件的损坏部分的修理过程的技术感到苦恼。

因此，对使子部件连接的连接超合金的改进方法存在需要，优选以较高收率的方法同时保持高品质的机械性能。

虽然业已讨论了常规技术的某些方面以利于本发明的公开，但是申请人决不排除(disclaim)这些技术方面，且预期所要求保护的发明可以涵盖文中所讨论的常规技术方面中的一个或多个。

在本说明书中，在提及或讨论到文献、行为(act)或条目(item)时，该提及或讨论并不是承认该文献、行为或条目或其任何组合在优先权日是可公开得到的、公众可知的、公知常识的一部分或在适用法律条款下以其他方式构成现有技术；或已知与解决本说明书所涉及的任何问题的努力有关。

概述

简单地讲，本发明满足了连接超合金的改进方法的需要。

更具体而言，提供了连接超合金的方法，其包括：将具有γ'固溶线g'₁的第一超合金子部件和具有γ'固溶线g'₂的第二超合金子部件对准；其间布置有包含至少1.5重量%的硼的填充材料；在温度T₁下进行第一热处理，其中T₁高于填充材料的固相线而低于填充材料的液相线；和在温度T₂下进行第二热处理，其中T₂大于T₁，且其中T₂大于或等于g'₁和g'₂的较低者。

本发明可以解决一个或多个上文所讨论的问题和技术不足。然而，预期可以证实本发明在许多技术领域中对解决其他问题和不足是有用的。因此，本要求保护的发明不应当必然地视为局限于解决文中所讨论的具体问题或不足中的任一个。

所公开的连接超合金的方法的某些实施方案具有多个特征，其中并非这些特征中的单个单独为其合乎需要的多个属性负责。在不限制由后面的权利要求所限定的这些方法的范围的情况下，现在将简要地讨论其更突出的特征。在考虑该讨论之后且特别是在阅读了标题为“详述”的本说明书章节之后，将理解文中所公开的各种实施方案的特征如何提供相对于当前技术状态的许多优点。这些优点可包括但不限于，提供用于以下的方法：连接子部件；形成基本上不含晶界的可靠接头；改进超合金部件的铸件实收率；获得具有高品质机械性能的接头和连接的超合金；提供改进的修理方法；和/或提供设计和制造混合部件的改进的方法(这会是有益的，例如在需要包含不同子部件合金的部件的情况，例如航空发动机静叶和燃气涡轮叶片沿着前缘和后缘会温度更高，这使得与机翼的剩余部分相比造成更快的蠕变损伤累积，而混合连接将允许沿着前缘和后缘连接强度更大的合金并可以提供经济的优点)。

结合随附权利要求和附图本发明的这些和其他特征和优点从本发明的各个方面的以下详细说明将变得显而易见。

附图

图1为显示采用根据本发明的一个实施方案的连接方法之后接头处的微结构变化的显微照片。

图2为显示根据本发明的一个实施方案连接之后连接的超合金子部件的组成梯度的图表。

图3为显示根据本发明的另一个实施方案连接之后接头处的微结构变化的显微照片。

图4描述显示根据本发明的实施方案的连接的超合金部件与没有接头的非连接单晶超合金部件相比的屈服强度测试结果的图表。屈服强度值相对于非连接单晶超合金在1400℉的屈服强度来标准化。