[发明专利]利用金属钎焊预烧结的预制件对涡轮翼型件进行部段替换

说明书

提供了一种修复翼型件的方法。该方法包括提供具有损坏部段的翼型件以及通过对翼型件的上部段进行机加工或切割而移除损坏部段。替换部段构造成与翼型件的上表面配合。提供预烧结的预制件，以通过电阻钎焊过程将翼型件与替换部段接合。预烧结的预制件构造成与翼型件的上表面和替换部段的下表面配合并且被插入于该上表面与下表面之间，从而形成包括邻接接触的三个配合部段的堆叠的翼型件。对堆叠的翼型件进行电阻钎焊，使得仅预烧结的预制件的钎焊材料熔融并且翼型件的上表面和替换部段的下表面保持低于翼型件的材料的晶界温度。

背景

技术领域

本公开总体上涉及材料技术领域，并且更具体地涉及使用预烧结的预制件对超合金部件比如涡轮叶片中的结构缺陷进行修复。

背景技术

燃气涡轮发动机热气体通道部件通常由超合金材料形成，以耐受其在发动机运行期间所暴露的高温、高应力环境。术语“超合金(superalloy)”在本文中如其在本领域中常用的那样使用，即表现出优异的机械强度和耐高温蠕变性的高度耐腐蚀和氧化的合金。超合金通常包含高的镍或钴含量。超合金的示例包括以下述商标和品牌名称出售的合金：Hastelloy、Inconel合金(例如，IN 6203、IN 738、IN 792、IN 939)、Rene合金(例如，ReneN5、Rene 80、Rene 142)、Haynes合金、Mar M、CM 247、CM 247 LC、C263、718、X-750、ECY768、282、X45、PWA1483和CMSX(例如，CMSX-4)单晶合金。这类部件制造起来非常昂贵，并且尽管这类部件具有优异的材料特性，但是其在发动机运行期间易受到各种形式的劣化。劣化的部件被从发动机移除并被替换。根据劣化的类型和程度，使用过的部件可以以比新部件的成本更低的成本被翻新和再利用。

对涡轮机部件的部段替换通常涉及将叶片翼型件的损坏部分移除并利用结构相似的替换部段、即相同的超合金材料来替换损坏部分。剩余翼型件和替换部段这两个部分可以通过焊接过程接合。然而，根据所使用的材料，传统的焊接工艺可能会导致材料开裂。由于镍基超合金易于发生晶界熔融，这可能会导致部件开裂，因此在低温下操作的焊接修复方法比如钎焊最适合于使用这些材料的部件。因此，提出了利用钎焊工艺进行对超合金部件比如涡轮叶片的部段替换。

发明内容

简要地描述，本公开的各方面涉及修复翼型件的方法以及接合超合金部件的方法。

第一方面提供了一种修复翼型件的方法。该方法包括提供具有损坏部段的翼型件，然后通过对翼型件的上部段进行机加工或切割而移除损坏部段。提供替换部段，替换部段构造成与剩余的经机加工或经切割的翼型件的上表面配合。此外还提供预烧结的预制件，以通过电阻钎焊过程将翼型件与替换部段接合。预烧结的预制件构造成与翼型件的上表面和替换部段的下表面配合，其中，预烧结的预制件包括超合金颗粒与钎焊材料的粉末混合物。将预烧结的预制件插入于翼型件的上表面与替换部段的下表面之间，从而形成堆叠的翼型件，该堆叠的翼型件包括邻接接触的三个配合部段。对堆叠的翼型件进行电阻钎焊，使得仅预烧结的预制件的钎焊材料熔融并且翼型件的上表面和替换部段的下表面保持低于翼型件的材料的晶界温度。钎焊材料的熔融温度高于晶界熔融温度。

本发明的第二方面提供了一种接合超合金部件的方法。该方法包括提供具有第一表面的第一超合金部件和具有第二表面的第二超合金部件，第二表面构造成与第一超合金部件的第一表面配合。具有第三表面的预烧结的预制件构造成与经机加工的翼型件的第一表面和替换部段的下表面配合，其中，预烧结的预制件包括超合金颗粒与钎焊材料的粉末混合物。将预烧结的预制件插入于第一超合金部件的第一表面与构造成与第二超合金部件的第二表面配合的第四表面之间，预烧结的预制件包括超合金颗粒与钎焊材料的粉末混合物。将预烧结的预制件插入于第一超合金部件的第一表面与第二超合金部件的第二表面之间，从而形成堆叠结构，该堆叠结构包括邻接接触的三个配合部段。对堆叠结构进行电阻钎焊，使得仅预烧结的预制件的钎焊材料熔融，从而将第一超合金部件的第一表面接合至第二超合金部件的第二表面。

附图说明