[發明專利]用于處理由等軸材料或定向凝固結構形成的部件的方法以及經處理部件

在審

• 申請號: 201810896156.0
• 申請日: 2018-08-08
• 公開（公告）號: CN109385606A
• 公開（公告）日: 2019-02-26
• 發明（設計）人: 德黑帕·斯里尼瓦桑;喬伊迪普·帕爾
• 申請（專利權）人: 通用電氣公司
• 主分類號: C23C14/28
• 分類號: C23C14/28;C23C14/16;C23C14/02
• 代理公司: 上海專利商標事務所有限公司 31100
• 代理人: 金紅蓮;侯穎媖

本公開涉及用于處理由等軸材料或定向凝固結構形成的部件的方法和經處理部件。該方法可以包括機械加工部件的一部分，并且在部件的機械加工部分上直接金屬激光沉積(DMLD)材料，以形成與部件一體的沉積的定向凝固結構。沉積的定向凝固結構可以包括柱狀枝晶。另外，經處理部件可以包括具有機械加工部分的主體。主體的機械加工部分可以基本由等軸材料或預先存在的定向凝固結構形成。部件的主體還可以包括直接形成在主體的機械加工部分上的沉積的定向凝固結構。沉積的定向凝固結構可以直接金屬激光沉積在主體的機械加工部分上。

技術領域

本公開一般涉及部件處理方法，并且更具體地涉及用于處理由等軸材料(equiaxed material(s))或定向凝固結構(directionally solidified structures)形成的部件的方法和基本由等軸材料或定向凝固結構形成的經處理部件。

背景技術

燃氣渦輪系統是廣泛用于例如發電等領域的渦輪機的一個實例。常規燃氣渦輪系統包括壓縮機區段、燃燒室區段和渦輪區段。在燃氣渦輪系統操作期間，系統中的各種部件(例如渦輪葉片和包括翼型的轉子輪葉)會經受高溫流。高溫流通常會導致燃氣輪機系統的性能、效率和功率輸出的提高。然而，使渦輪葉片和定子輪葉經受高溫流會增大隨著時間的推移損壞部件的風險。由于暴露于高溫流而對渦輪葉片和定子輪葉的損壞可包括例如腐蝕、氧化、熱疲勞、侵蝕損壞和材料變形；后者也被稱為“材料蠕變”。如果渦輪葉片和/或定子輪葉損壞，則葉片和/或輪葉以及整個燃氣渦輪機系統的操作壽命和/或操作效率受到不利影響。

用于處理或維修損壞的渦輪葉片和定子輪葉的常規方法通常包括將預先制造的替換部分或部件(也稱為“試樣(coupon)”)焊接到損壞區域。由于渦輪葉片和定子輪葉通常由單個鍛件制造或鑄造為單個部件，因此將試件引入和/或焊接到渦輪葉片和定子輪葉上通常顯著地影響所維修部件的特性和/或性能。也就是說，雖然焊接的試件可為維修的渦輪葉片和定子輪葉提供臨時固定和/或操作改進，但效率可能永遠不會與在維修的渦輪葉片和定子輪葉中發生的損壞之前的效率相同。另外，具有試件的維修的渦輪葉片和定子輪葉可能需要多次維修和/或可能需要在渦輪葉片和定子輪葉的使用壽命內多次更換試件。這種情況可能是由于渦輪葉片和定子輪葉與試件之間形成不適當的、不充分的和/或不良的焊縫造成的。不適當的、不充分的和/或不良的焊接可能是由于例如渦輪葉片和定子輪葉和/或試件的材料不容易焊接在一起和/或材料本身不適合部件之間形成強力焊接。

發明內容

本公開的第一方面提供一種處理部件的方法，該方法包括：機械加工部件的一部分，該部件由等軸材料或預先存在的定向凝固結構中的一種形成；以及將材料直接金屬激光沉積(direct metal laser depositing,DMLD)在部件的機械加工部分上，以形成與部件一體的沉積的定向凝固結構。

本公開的第二方面提供一種部件，其包括：包括機械加工部分的主體，主體的機械加工部分基本上由等軸材料或預先存在的定向凝固結構中的一種形成；以及直接形成在主體的機械加工部分上的沉積的定向凝固結構，沉積的定向凝固結構激光沉積在主體的機械加工部分上。

本公開的第三方面提供了一種處理渦輪部件的方法，該方法包括：機械加工渦輪部件的翼型的一部分，渦輪部件由等軸材料或預先存在的定向凝固結構中的一種形成；在渦輪部件的翼型的機械加工部分上直接金屬激光沉積(DMLD)材料，以形成與翼型一體的沉積的定向凝固結構，沉積的定向凝固結構包括柱狀枝晶(columnar dendrites)。

本公開技術方案1提供一種處理部件的方法，所述方法包括：機械加工所述部件的一部分，所述部件由等軸材料或預先存在的定向凝固結構中的一種形成；以及將材料直接金屬激光沉積在所述部件的所述機械加工部分上，以形成與所述部件一體的沉積定向凝固結構。

技術方案2：根據技術方案1所述的方法，其中，機械加工所述部件的所述部分包括以下步驟中的至少一個：去除所述部件的區段以形成機械加工表面，或者在所述部件中鉆孔。