[发明专利]用于处理由等轴材料或定向凝固结构形成的部件的方法以及经处理部件

说明书

本公开涉及用于处理由等轴材料或定向凝固结构形成的部件的方法和经处理部件。该方法可以包括机械加工部件的一部分，并且在部件的机械加工部分上直接金属激光沉积(DMLD)材料，以形成与部件一体的沉积的定向凝固结构。沉积的定向凝固结构可以包括柱状枝晶。另外，经处理部件可以包括具有机械加工部分的主体。主体的机械加工部分可以基本由等轴材料或预先存在的定向凝固结构形成。部件的主体还可以包括直接形成在主体的机械加工部分上的沉积的定向凝固结构。沉积的定向凝固结构可以直接金属激光沉积在主体的机械加工部分上。

技术领域

本公开一般涉及部件处理方法，并且更具体地涉及用于处理由等轴材料(equiaxed material(s))或定向凝固结构(directionally solidified structures)形成的部件的方法和基本由等轴材料或定向凝固结构形成的经处理部件。

背景技术

燃气涡轮系统是广泛用于例如发电等领域的涡轮机的一个实例。常规燃气涡轮系统包括压缩机区段、燃烧室区段和涡轮区段。在燃气涡轮系统操作期间，系统中的各种部件(例如涡轮叶片和包括翼型的转子轮叶)会经受高温流。高温流通常会导致燃气轮机系统的性能、效率和功率输出的提高。然而，使涡轮叶片和定子轮叶经受高温流会增大随着时间的推移损坏部件的风险。由于暴露于高温流而对涡轮叶片和定子轮叶的损坏可包括例如腐蚀、氧化、热疲劳、侵蚀损坏和材料变形；后者也被称为“材料蠕变”。如果涡轮叶片和/或定子轮叶损坏，则叶片和/或轮叶以及整个燃气涡轮机系统的操作寿命和/或操作效率受到不利影响。

用于处理或维修损坏的涡轮叶片和定子轮叶的常规方法通常包括将预先制造的替换部分或部件(也称为“试样(coupon)”)焊接到损坏区域。由于涡轮叶片和定子轮叶通常由单个锻件制造或铸造为单个部件，因此将试件引入和/或焊接到涡轮叶片和定子轮叶上通常显著地影响所维修部件的特性和/或性能。也就是说，虽然焊接的试件可为维修的涡轮叶片和定子轮叶提供临时固定和/或操作改进，但效率可能永远不会与在维修的涡轮叶片和定子轮叶中发生的损坏之前的效率相同。另外，具有试件的维修的涡轮叶片和定子轮叶可能需要多次维修和/或可能需要在涡轮叶片和定子轮叶的使用寿命内多次更换试件。这种情况可能是由于涡轮叶片和定子轮叶与试件之间形成不适当的、不充分的和/或不良的焊缝造成的。不适当的、不充分的和/或不良的焊接可能是由于例如涡轮叶片和定子轮叶和/或试件的材料不容易焊接在一起和/或材料本身不适合部件之间形成强力焊接。

发明内容

本公开的第一方面提供一种处理部件的方法，该方法包括：机械加工部件的一部分，该部件由等轴材料或预先存在的定向凝固结构中的一种形成；以及将材料直接金属激光沉积(direct metal laser depositing,DMLD)在部件的机械加工部分上，以形成与部件一体的沉积的定向凝固结构。

本公开的第二方面提供一种部件，其包括：包括机械加工部分的主体，主体的机械加工部分基本上由等轴材料或预先存在的定向凝固结构中的一种形成；以及直接形成在主体的机械加工部分上的沉积的定向凝固结构，沉积的定向凝固结构激光沉积在主体的机械加工部分上。

本公开的第三方面提供了一种处理涡轮部件的方法，该方法包括：机械加工涡轮部件的翼型的一部分，涡轮部件由等轴材料或预先存在的定向凝固结构中的一种形成；在涡轮部件的翼型的机械加工部分上直接金属激光沉积(DMLD)材料，以形成与翼型一体的沉积的定向凝固结构，沉积的定向凝固结构包括柱状枝晶(columnar dendrites)。

本公开技术方案1提供一种处理部件的方法，所述方法包括：机械加工所述部件的一部分，所述部件由等轴材料或预先存在的定向凝固结构中的一种形成；以及将材料直接金属激光沉积在所述部件的所述机械加工部分上，以形成与所述部件一体的沉积定向凝固结构。

技术方案2：根据技术方案1所述的方法，其中，机械加工所述部件的所述部分包括以下步骤中的至少一个：去除所述部件的区段以形成机械加工表面，或者在所述部件中钻孔。