[發明專利]用于修復服役運轉燃氣渦輪機部件的預燒結的預成形坯

有效

• 申請號: 201980053037.1
• 申請日: 2019-08-06
• 公開（公告）號: CN112543690B
• 公開（公告）日: 2022-11-08
• 發明（設計）人: S·J·甘拿基卡爾;J·A·亞布洛;M·A·加西亞
• 申請（專利權）人: 西門子能源美國公司
• 主分類號: B23K1/00
• 分類號: B23K1/00;B23K35/02;B23K35/30;C22C19/05;C22C19/07;F01D5/28;F01D5/00;B22F5/00
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 周鐵;李唐

本發明公開了預燒結的預成形坯(114)和利用預燒結的預成形坯(114)的修復方法(100)，其各自導致產生包括沉積在部件表面(110)上的替換保護覆層(118)的釬焊部(116)。保護覆層(118)表現出優異的耐溫性和抗氧化性、對超級合金表面的改善的附著性、以及在相關聯部件(102)的服役壽命期間減少的損耗。

技術領域

本公開涉及超合金部件的修復，并且特別地涉及預燒結的預成形坯(pre-sintered preforms)及其使用方法，其提供了相對于已知結構和方法具有改善的抗氧化性和較少的材料損耗的施加到超合金部件的粘結層(bond coat)。

背景技術

燃氣渦輪機在本領域中是公知的。在燃氣渦輪機領域中的持續追求是提高燃氣渦輪機循環的熱效率。實現了這一點的一種方式是通過開發越來越耐熱的材料，或能夠在高溫下經時保持其結構完整性的材料。為此，燃氣渦輪發動機的熱氣通路(hot gas path)部件通常由超合金材料形成。本文所用的術語“超合金”如同其在本領域中通常使用的那樣是指在高溫(例如，＞1000℃)下表現出優異的機械強度和抗蠕變性的高度抗腐蝕和抗氧化的合金。

盡管在材料方面有所改進，但為了提高發動機效率而驅使燃氣渦輪機的運行溫度甚至更高的推力還導致將保護覆層(protective coating)施加到部件表面。在一些情況下，該保護覆層包括抗氧化金屬粘結層(例如，如本領域中已知的MCrAlY合金)和絕熱熱障涂層(thermal barrier coating, TBC)。在這樣的情況下，粘結層進一步改善了TBC對部件表面的附著性。在其它情況下，保護覆層僅包括粘結層，其可經施加以向部件提供具有一定程度的熱保護的抗氧化覆層。在任一情況下，目前的粘結層施加技術的特征在于在部件的服役壽命期間粘結層的持續損失和/或有限的厚度。例如，已經發現熱噴涂的粘結層僅能提供有限厚度的覆層。隨著覆層厚度在沉積粘結層材料時增加，壓縮力增加，這導致粘結層材料的脫離或損耗。

此外，在具有粘結層的服役運轉(service run)部件(其中下層的基底受到損壞)的修復中，通常將保護覆層從覆層上化學剝離。此后，利用本領域中已知的釬焊或焊接技術修復下層的基底。接著，將保護覆層(粘結層或粘結層與TBC)施加至部件。所有這些步驟的總和導致顯著的成本和時間，這通常導致零件的處置而不是承擔修復費用。因此，需要改進的粘結層施加技術來修復服役運轉部件，其減少了成本和時間，并導致改善的抗氧化性和減少的材料損耗。

附圖說明

在下面的描述中，參考附圖來解釋本發明，附圖顯示：

圖1示出了采用根據本發明的一個方面制備的部件的燃氣渦輪發動機的一個實施方案；

圖2是根據本發明的一個方面的修復方法的示意圖。

圖3-4示出了根據本發明的一個方面去除現有的保護覆層。

圖5-6示出了根據本發明的一個方面將PSP(具有如本文所述的組成)施加到部件上以便在部件上形成替換保護覆層。

圖7示出了根據本發明的一個方面將熱障涂層施加到經修復的表面上。

圖8是示出了通過如本文所述的PSP施加的粘結層相對于常規熱噴涂的粘結層的抗氧化性的圖。

發明內容