[发明专利]用于形成制品的方法、用于形成涡轮叶片的方法和涡轮叶片

说明书

本发明公开了用于形成制品的方法、用于形成涡轮叶片的方法和涡轮叶片。所述方法包括沿着焊接路径将HTW合金的粉末激光焊接到基材的表面，形成HTW合金的焊缝。焊接路径沿着焊接方向扩展，在表面上形成HTW合金的包覆层。激光焊接包括至少约11kJ/cm²的激光能量密度，并且将粉末激光焊接到表面包括约5–20ipm的焊接速度。焊接路径基本上不平行于参考线振荡，建立了比焊缝宽度更宽的包覆宽度。焊缝沿着每次振荡接触自身，使得包覆层是连续的并且基本上没有裂纹。本发明公开了涡轮叶片，其包括具有包覆层的凹槽叶顶，所述包覆层具有至少约0.2英寸的包覆层厚度。

技术领域

本发明涉及用于形成制品的方法，用于形成涡轮叶片的方法和涡轮叶片。更具体地，本发明涉及用于形成制品的方法和用于形成涡轮叶片的方法，其包括激光焊接难焊合金(a hard-to-weld alloy)的粉末以形成包覆层(a cladding layer)，以及包括具有难焊合金的包覆层的凹槽叶顶的涡轮叶片。

背景技术

由于它们的γ'和各种几何约束，难焊(HTW)合金易受γ'应变老化、液化和热裂纹的影响。当γ'相以大于约30％的体积分数存在时，这些材料也难以连接，这可在铝或钛含量超过约3％时发生。如本说明书使用的，“HTW合金”是这样的合金，其显示出液化、热和应变时效裂纹，并且因此以可重复的方式焊接而无需显著返工是不切实际。

HTW合金可掺入燃气涡轮发动机的各种部件内，例如翼型件、叶片(blade)(叶片(bucket))、喷嘴(导叶)、护罩、燃烧器、旋转涡轮部件、轮、密封件和其它热气路部件。特别是对于经受最极端条件和应力的某些部件，由于通常优异的操作性质，这些HTW合金掺入可为期望的。另外，当作为包覆层(例如施加至涡轮叶片以形成凹槽叶顶的包覆层)施加至其它合金时，某些HTW合金可赋予有利的氧化和腐蚀性质。

HTW合金作为包覆层的应用呈现了重大挑战，特别是因为当将此类合金的焊缝施加到与先前施加的合金焊缝接触的表面时，某些HTW合金倾向于形成不期望的裂纹。此类挑战通过标准技术抑制连续包覆层的形成，例如通过同心焊缝的堆积，并且进一步抑制HTW合金层的形成超过单个焊缝的厚度。

发明内容

在示例性实施例中，用于形成制品的方法包括沿着焊接路径将金属合金的粉末激光焊接到基材的表面，形成具有焊缝宽度和焊缝高度的金属合金的焊缝(weld bead)。焊接路径沿着焊接方向扩展，形成设置在具有包覆层厚度的表面上的金属合金的包覆层。金属合金是HTW合金。激光焊接包括至少约11kJ/cm²的激光能量密度。沿着焊接路径将金属合金的粉末激光焊接到基材的表面包括约5ipm至约20ipm的焊接速度。焊接路径相对于参考线基本上不平行地振荡，建立了比焊缝宽度更宽的包覆宽度。焊缝沿着每次振荡接触自身，使得包覆层是连续的。包覆层基本上没有裂纹。