[發明專利]用于將材料接合的方法和材料復合結構

有效

• 申請號: 201780048006.8
• 申請日: 2017-08-02
• 公開（公告）號: CN109562472B
• 公開（公告）日: 2022-02-08
• 發明（設計）人: 羅賓·布蘭克;托馬斯·內格爾;英戈·賴因肯斯邁爾
• 申請（專利權）人: 西門子股份公司
• 主分類號: B23K1/00
• 分類號: B23K1/00;B23K1/19;B23K1/20;B23K15/00;B23K20/00;B23K20/233;B23K20/24;C04B37/02;F01D5/00;B23K26/342;B22F3/105;B23K101/00;B23K103/18
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司 11227
• 代理人: 張春水;劉剛

本發明涉及一種用于將材料接合的方法，所述方法包括：提供第一材料(W1)和第二材料(W2)；使第一材料(W1)在連接部位(VS)上設有柵格結構(GS)；以及將第二材料(W2)與柵格結構(GS)連接，尤其焊接，使得由第一材料(W1)和第二材料(W2)產生材料復合結構(10)，其中柵格結構(GS)構成為，使得通過柵格結構(GS)至少部分地抵消在材料復合結構(10)中的應力。

技術領域

本發明涉及一種用于將材料接合或連接的方法和一種材料復合結構或相應的復合材料。

背景技術

例如材料能夠以制成的構件的形式或部分被制造的構件的形式存在或提供。

提出的構件能夠涉及使用在流體機械優選燃氣輪機中的構件。構件優選由超合金、尤其鎳基的或鈷基的超合金構成。超合金能夠是沉淀硬化的或是可沉淀硬化的。優選地，構件使用在流體機械，如燃氣輪機的熱氣路徑或熱氣區域中。

例如在EP 1 165 941 B1中描述一種用于燃氣輪機的復合覆層，其包括金屬襯底、承載結構和陶瓷填充材料，以及一種用于制造復合覆層的方法。

在將非同類的材料，例如金屬和陶瓷例如通過焊接接合時，通常由于兩種材料的受熱量影響的膨脹特性或熱膨脹系數不同而在連接部位(焊接部位)的區域中通常產生應力。

由于在材料的連接部位的區域中和/或在材料中產生的機械應力、熱應力和/或熱機械應力，不同的熱膨脹降低強度特性。

由于提到的應力尤其能夠在受高的熱負荷的復合構件或復合材料的運行中產生在復合組成部分中的或各個層的裂縫和/或分離。這尤其是在被加載熱氣的渦輪機部件，例如葉片或其他熱氣部件中的問題。在最嚴重的情況下，不同的熱膨脹甚至能夠導致破壞兩個材料中的至少一個的表征的特性。

提到的機械應力尤其損害相應的復合構件的強度，其方式在于：不僅在各個接合組成部分，例如金屬的和/或陶瓷的材料之內產生溫度梯度，而且也沿著相應的接合組成部分或復合組成部分產生溫度梯度。

所述問題至今為止通過應用在例如一毫米或幾毫米厚度的范圍內的尤其可延展的中間層、粘附層或緩沖層來解決。這些層例如通過彈性的和/或塑性的變形至少部分地抵消接合部件的所描述的熱引起的不同膨脹或引起例如在焊接連接的區域中產生的應力的削弱。緩沖層能夠是基于銅、銀和/或鈦的層，所述層然而通常具有小的耐氧化性并且據此不適合于設計用于可承受高的熱負荷的接合部件或要接合的構件。

這些緩沖層或中間層或粘附層的另一缺點涉及其僅能夠以相對小的層厚度制造，因為層厚度能通過參與的接合材料的熱膨脹系數的不匹配受到限制，或不能經由緩沖層抵消接合配合件的熱膨脹的每個任意的“missmatch”(“錯誤匹配”的英文)。此外，這些中間層的參與使得接合過程變復雜并且可能將其他污染源帶入到復合材料中。

發明內容

因此，本發明的目的是，提出一種用于將材料接合的改進方法，以及提出一種相應地改進的材料復合結構。尤其，提供一種改進的方法，所述方法能夠在沒有中間層的情況下并且在近似單級的接合過程，尤其焊接過程中實現接合非同類的連接件或部件。換言之，在接合參數之間不再設有中間層、緩沖層或粘附層。此外，不需要金屬化，例如第二材料的金屬化。

所述目的通過根據本發明的方法和材料復合結構來實現。有利的設計方案是下文中說明。

本發明的一個方面涉及一種用于將材料接合的方法或一種用于制造材料復合結構或復合材料的方法。

所述方法包括提供第一材料或接合配合件和提供第二材料或接合配合件。

第一材料例如能夠是金屬材料。

第二材料例如能夠是陶瓷材料。

所述方法還包括使第一材料在第一材料的接合部位或連接部位上設有柵格結構。連接部位優選表示材料的設置用于連接或接合的側或棱邊例如面。