[發明專利]接合方法和接合的制品

無效

• 申請號: 201410039179.1
• 申請日: 2014-01-27
• 公開（公告）號: CN103962716A
• 公開（公告）日: 2014-08-06
• 發明（設計）人: 崔巖;S.C.科蒂林加姆;B.L.托利森;林德超;D.E.施克
• 申請（專利權）人: 通用電氣公司
• 主分類號: B23K20/12
• 分類號: B23K20/12
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 童春媛;林森

技術領域

本發明涉及接合方法和接合的制品。更具體地講，本發明涉及摩擦焊接。

背景技術

在燃氣渦輪機所用的部件中經常使用高強度和抗氧化材料。例如，鎳基和鈷基超合金經常用于葉片桶、葉片、噴嘴或燃氣渦輪機內的其它部件。這些超合金可具有不良的焊接性。因此，這些部件中的零件(feature)通常通過其它方法形成。

例如，通過機械加工將零件加到具有鎳基和鈷基超合金的燃氣渦輪機部件。機械加工導致材料損失，可能花費大，可產生不當加工部件和/或廢料，并且可花費相對較長時間。

另外或供選，可通過其它接合方法(例如，釬焊)將零件加到具有鎳基和鈷基超合金的燃氣渦輪機部件。然而，釬焊可受患于缺陷。釬焊使用填充材料，填充材料可引入不同的考慮因素。例如，某些填充材料可導致接合強度不足。另外，釬焊可能需要操作人員的較高技巧水平。釬焊也需要將整個部件放入真空爐，并在釬焊循環期間加熱整個部分，從而限制了對尺寸限定和/或溫度敏感應用的適用性。

一些部件包括對密封和/或定位子部件的空間需求。例如，一些部件在子部件上具有可識別的零件。在某些情況下，由于選擇的接合方法的限制，這些子部件要重新設計。

因此，不受患于一個或多個上述缺陷的接合方法和接合的制品在本領域將是合乎需要的。

發明內容

在一個示例性實施方案中，接合方法包括布置具有基體材料的制品，并將預燒結的預型件摩擦焊接到基體材料。預燒結的預型件在制品上形成零件。

在另一個示例性實施方案中，接合方法包括布置具有基體材料的渦輪機部件，并將預燒結的預型件摩擦焊接到基體材料。預燒結的預型件在渦輪機部件上形成零件。基體材料具有以重量計約8.0%和約8.7%之間的Cr、約9%和約10%之間的Co、約5.25%和約5.75%之間的Al、最高約0.9%Ti、約9.3%和約9.7%之間的W、最高約0.6%Mo、約2.8%和約3.3%之間的Ta、約1.3%和約1.7%之間的Hf、最高約0.1%C、最高約0.02%Zr、最高約0.02%B、最高約0.2%Fe、最高約0.06%Si、最高約0.1%Mn、最高約0.1%Cu、最高約0.01%P、最高約0.004%S、最高約0.1%Nb和余量鎳的組成。預燒結的預型件具有以重量計約50%第一材料和50%第二材料的組成。第一材料具有以重量計約8.0%和約8.7%之間的Cr、約9%和約10%之間的Co、約5.25%和約5.75%之間的Al、最高約0.9%Ti、約9.3%和約9.7%之間的W、最高約0.6%Mo、約2.8%和約3.3%之間的Ta、約1.3%和約1.7%之間的Hf、最高約0.1%C、最高約0.02%Zr、最高約0.02%B、最高約0.2%Fe、最高約0.06%Si、最高約0.1%Mn、最高約0.1%Cu、最高約0.01%P、最高約0.004%S、最高約0.1%Nb和余量鎳的組成。第二材料具有以重量計約14%Cr、約10%Co、約3.5%Al、約2.75%B、約2.5%和約2.75%之間的Ta、最高約0.1%Y和余量鎳的組成。在暴露于約2000℉和約2100℉之間的溫度經歷約90分鐘和約150分鐘之間的持續時間時，基體材料和零件之間的界面區域保持沒有裂紋。

在另一個示例性實施方案中，接合的制品包括通過預燒結的預型件的摩擦焊接而接合到基體材料的零件。

具體而言，本發明可提供如下示例性實施方案：

1. 一種接合方法，所述方法包括：

布置具有基體材料的制品；和

將預燒結的預型件摩擦焊接到基體材料；

其中預燒結的預型件在制品上形成零件。

2. 條款1的接合方法，其中摩擦焊接在約30ksi和約50ksi之間的焊接壓力下。

3. 條款1的接合方法，其中摩擦焊接經歷約15秒和約19秒之間的持續時間。

4. 條款1的接合方法，其中摩擦焊接具有約4mm和約6mm之間的振幅。

5. 條款1的接合方法，其中摩擦焊接具有約25Hz和約400Hz之間的振動頻率。

6. 條款1的接合方法，其中在暴露于約2000℉和約2100℉之間的溫度經歷約90分鐘和約150分鐘之間的持續時間時，基體材料和零件之間的界面區域保持沒有裂紋。

7. 條款1的接合方法，其中基體材料對于利用預燒結的預型件的非基于摩擦的接合不相容。

8. 條款1的接合方法，其中基體材料包括鎳基合金。

9. 條款1的接合方法，其中基體材料包括鈷基合金。