[發(fā)明專(zhuān)利]超耐熱合金部件以及超耐熱合金部件的電渣修復(fù)和電氣修復(fù)

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201380047000.0
• 申請(qǐng)日: 2013-07-12
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN104619452A
• 公開(kāi)（公告）日: 2015-05-13
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: G.J.布魯克
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 西門(mén)子能量股份有限公司
• 主分類(lèi)號(hào): B23K25/00
• 分類(lèi)號(hào): B23K25/00;B23K9/04;B23P6/00;F01D5/00;B23K9/038;B22D19/10
• 代理公司: 北京市柳沈律師事務(wù)所 11105
• 代理人: 郝娟君

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及服務(wù)退化的諸如渦輪葉片和輪葉的超耐熱合金部件鑄件的修復(fù)。更特別地，本發(fā)明涉及通過(guò)重熔基體基板鑄件表面并在熔融的填充材料池中生長(zhǎng)的電渣焊工藝修復(fù)或新制造超耐熱部件鑄件。由于結(jié)合的熔融材料固化形成至少部分地復(fù)制原始基板鑄件晶體結(jié)構(gòu)的灌注基板擴(kuò)展(substrate?extension)。

背景技術(shù)

服務(wù)退化的燃?xì)鉁u輪或者其它的超耐熱合金部件鑄件的“結(jié)構(gòu)”修復(fù)通常被認(rèn)為是用匹配的合金材料替換損壞的材料并且實(shí)現(xiàn)接近原始制造部件規(guī)格(例如，至少原始規(guī)格極限抗拉強(qiáng)度的70％)的性能，諸如強(qiáng)度。例如，優(yōu)選地對(duì)經(jīng)歷表面裂紋或葉尖腐蝕的渦輪葉片進(jìn)行結(jié)構(gòu)修復(fù)，以便降低進(jìn)一步開(kāi)裂的風(fēng)險(xiǎn)，并且葉片恢復(fù)至原始的材料結(jié)構(gòu)和尺寸規(guī)格。

由于成品葉片材料的冶金性能，用于制造諸如鑄件渦輪葉片的渦輪部件的鎳鈷基超耐熱合金材料的結(jié)構(gòu)修復(fù)或重新制造是具有挑戰(zhàn)性的。例如，當(dāng)經(jīng)受高溫焊接時(shí)，具有高于6％的聚合的鋁或鈦含量的諸如CM247合金的超耐熱合金比較低鋁-鈦含量的X-750超耐熱合金更容易受到應(yīng)變時(shí)效開(kāi)裂。通常，在使成品渦輪葉片合金難于進(jìn)行隨后的結(jié)構(gòu)性焊接的鑄造后熱處理過(guò)程中，成品渦輪葉片合金被加強(qiáng)。目前用于超耐熱合金結(jié)構(gòu)制造或修復(fù)的焊接工藝通常涉及鄰接焊接準(zhǔn)備的基板的大致熔化以及所添加的焊條或其它填充材料的完全熔化，以便修復(fù)裂紋或建立侵蝕表面。當(dāng)此材料構(gòu)成的葉片用相同或相似合金的填充金屬焊接時(shí)，相比于新部件，葉片易經(jīng)受固化(亦稱(chēng)，熔析)焊縫內(nèi)和焊縫附近的開(kāi)裂，和/或恢復(fù)超耐熱合金原始強(qiáng)度以及其它材料性能的隨后的熱處理工藝過(guò)程中易經(jīng)受應(yīng)變時(shí)效(亦稱(chēng)，二次加熱)開(kāi)裂。

可替換的超耐熱合金焊接工藝，包括在升高的溫度下，在所謂的“熱”箱中焊接的包括具有冷卻夾具的激光微熔覆，以及慣性摩擦焊仍然可以導(dǎo)致焊接后熱處理應(yīng)變時(shí)效開(kāi)裂(strain?age?cracking)。諸如攪拌摩擦焊的其它的摩擦焊工藝可以降低超耐熱合金開(kāi)裂傾向，但所使用的焊接設(shè)備有相對(duì)有限的工具壽命。可替換的超耐熱合金焊接工藝均不太合適于重建大容積的侵蝕部件基板材料，例如，侵蝕的渦輪葉尖或輪葉的重建。

相比于結(jié)構(gòu)修復(fù)或制造，超耐熱合金的“裝飾性”修復(fù)或制造被認(rèn)為是用較少結(jié)構(gòu)性質(zhì)規(guī)格的非匹配合金材料替換損壞的材料(或者接合新制造材料的兩個(gè)部件)，其中不需要局部的原始結(jié)構(gòu)性能。例如，可使用裝飾性修復(fù)以恢復(fù)所修復(fù)的包括輕度渦輪葉尖或輪葉侵蝕的部件的原始輪廓的幾何形狀。如上所述，理想的是對(duì)表面裂紋進(jìn)行結(jié)構(gòu)修復(fù)以降低部件恢復(fù)工作時(shí)的表面裂紋隨后擴(kuò)張的可能性。相反地，裝飾性修復(fù)的一示例是在渦輪葉片機(jī)翼上填充表面凹坑(如對(duì)抗表面裂紋)以恢復(fù)其原始的空氣動(dòng)力學(xué)外形，其中葉片的局部外表面對(duì)于整個(gè)葉片的整體結(jié)構(gòu)不是關(guān)鍵的。通常通過(guò)使用耐氧化焊接或釬焊比葉片主體超耐熱合金基板強(qiáng)度更低的合金來(lái)實(shí)現(xiàn)裝飾性修復(fù)或制造，但該合金有更高的延展性以及對(duì)超耐熱合金基板的材料性能無(wú)負(fù)面影響的更低的應(yīng)用溫度。

鑒于超耐熱合金結(jié)構(gòu)修復(fù)焊接的缺陷，通常商業(yè)上唯一可接受的解決方案是廢棄需要結(jié)構(gòu)修復(fù)的損壞的渦輪葉片，這是因?yàn)檫^(guò)去的經(jīng)驗(yàn)表明此結(jié)構(gòu)修復(fù)的成功很有限。因此，修復(fù)被限制于在過(guò)去已經(jīng)被證實(shí)可成功執(zhí)行的結(jié)構(gòu)，其通過(guò)上文描述的可替代的超耐熱合金焊接工藝或通過(guò)使用具有降低的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的更易延展的焊條填充材料的裝飾性焊接。

因此，本領(lǐng)域需要一種用于進(jìn)行超耐熱合金部件鑄件的結(jié)構(gòu)制造的方法或者一種用于對(duì)服務(wù)退化的諸如渦輪輪葉和葉片的超耐熱合金部件鑄件的表面進(jìn)行結(jié)構(gòu)修復(fù)的方法，以便能修復(fù)結(jié)構(gòu)裂紋、侵蝕表面以及其他表面缺陷。

本領(lǐng)域還需要增加服務(wù)退化的諸如渦輪輪葉和葉片的超耐熱部件鑄件的結(jié)構(gòu)修復(fù)的成功率，以便降低損壞部件的廢棄率。

本領(lǐng)域還需要一種用于進(jìn)行超耐熱合金部件鑄件的結(jié)構(gòu)制造或修復(fù)服務(wù)退化的諸如渦輪輪葉和葉片的超耐熱合金部件鑄件的表面的方法，但不需要復(fù)雜焊接或修復(fù)后的熱處理過(guò)程。

發(fā)明內(nèi)容

因此，本發(fā)明的目的是進(jìn)行超耐熱合金部件鑄件的結(jié)構(gòu)制造，或者對(duì)服務(wù)退化的諸如渦輪輪葉和葉片的超耐熱合金部件鑄件的表面進(jìn)行修復(fù)，以便修復(fù)結(jié)構(gòu)裂紋、侵蝕表面以及其它表面缺陷。

本發(fā)明的另一目的是增加成功進(jìn)行結(jié)構(gòu)修復(fù)諸如渦輪輪葉和葉片的超耐熱合金部件鑄件的可能性，以便降低損壞部件的廢棄率。

本發(fā)明的另一目的是進(jìn)行超耐熱合金部件鑄件的結(jié)構(gòu)制造或者對(duì)服務(wù)退化的諸如渦輪輪葉和葉片的超耐熱合金部件鑄件的表面進(jìn)行修復(fù)，但不需要復(fù)雜的焊接或者修復(fù)后的熱處理過(guò)程。