[發明專利]用于生產增材制造的分級復合過渡接頭的方法

在審

• 申請號: 202180039902.4
• 申請日: 2021-06-04
• 公開（公告）號: CN116367939A
• 公開（公告）日: 2023-06-30
• 發明（設計）人: 劉興波;馮志立;王艷麗;D·諾沃特納克;錢海洋
• 申請（專利權）人: 西弗吉尼亞大學;UT-巴特勒有限公司;卡本特科技公司;通用電氣公司
• 主分類號: B22F5/10
• 分類號: B22F5/10
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 李進;林毅斌

本公開提供了一種用于生產增材制造的分級復合過渡接頭(AM?GCTJ)(300)的方法，該方法包括由第一合金A(100)制備格柵或網格圖案(101)；格柵或網格圖案(101)包括格柵或網格圖案(101)中的孔隙(110)。格柵圖案從第一端到第二端構建，在第一端比在第二端密度大，并且通過增加孔隙大小和/或降低格柵或網格圖案的密度來逐漸降低密度；將第二合金B(200)粉末添加到格柵或網格圖案的第二端。向第一端填充第二合金B(200)粉末。復合材料由AM?GCTJ(300)中的第一合金A(100)和第二合金B(200)粉末形成。對復合材料進行熱等靜壓(HIP)以使復合材料致密化。第二合金B(200)從AM?GCTJ(300)的第一端漸變至第二端。

關于聯邦資助的研究的聲明

本發明在能源部授予的撥款號DE-FE0031819下由政府支持完成。政府對本發明享有一定的權利。

本申請要求2020年6月4日提交的美國臨時申請第US?62/704,965號的優先權。美國臨時專利申請第62/704,965號的全部內容通過引用并入本實用新型、非臨時專利申請。

技術領域

本公開涉及增材制造的分級復合過渡接頭。具體地，本公開涉及用于異種金屬焊件的增材制造的分級復合過渡接頭。在另一方面，本公開涉及用于先進超超臨界(A-USC)電廠中異種金屬焊件的增材制造的分級復合過渡接頭。另外，本公開涉及一種生產增材制造的分級復合過渡接頭(“AM-GCTJ”)的方法。

背景技術

自2001年以來，作為美國能源部(DOE)煤電計劃的一部分，國家能源技術實驗室(NETL)啟動了一項名為“用于超超臨界鍋爐系統的先進材料開發”的研究計劃，以確定和開發先進超超臨界(A-USC)鍋爐和汽輪機系統的下一代材料。在這些鍋爐和汽輪機系統中，目標蒸汽溫度和壓力分別為約760℃(1400℉)和約35MPa(5000psi)，與一些鍋爐和汽輪機系統相比，這可減少包括二氧化碳(CO₂)在內的所有排放物約20％或更多。

燒煤A-USC系統的一個挑戰在于材料和制造技術領域。作為鍋爐中的關鍵材料部件，過熱器管面臨苛刻的使用條件，并且應該滿足關于爐側煤灰腐蝕/侵蝕、蒸汽側氧化和散裂、蠕變強度、熱疲勞強度和可焊性的嚴格要求。在DOE?A-USC計劃期間，合金740H和282被確定為A-USC系統的部件的候選。因此，這些系統的應用和成功需要可接受的制造和焊接工藝，尤其是異種金屬焊縫(DMW)中的材料的可接受的制造和焊接工藝。

發明內容

下文提到的所有方面、示例和特征可以以任何技術上可能的方式組合。

本公開的一個方面提供了一種用于生產增材制造的分級復合過渡接頭(AM-GCTJ)的方法，該方法包括由第一合金A制備格柵或網格圖案，其中格柵或網格圖案包括格柵或網格圖案中的孔隙；從格柵或網格圖案的第一端到第二端構建格柵或網格圖案，格柵或網格圖案在第一端比在第二端具有更高的密度，并且其中格柵或網格圖案通過從第一端到第二端增加孔隙的大小和隨著格柵或網格圖案被增材制造而降低格柵或網格圖案的密度中的至少一者來逐漸降低密度；將第二合金B粉末添加到格柵或網格圖案的第一端；向格柵或網格圖案的第二端填充第二合金B粉末；在AM-GCTJ中形成第一合金A和第二合金B粉末的復合材料；并且使復合材料經受熱等靜壓以致密化復合材料，其中第二合金B粉末從AM-GCTJ的第一端到第二端具有漸變濃度。

本公開的另一方面包括前述方面的任一項，并且其中制備包括通過選擇性激光熔化(SLM)或選擇性激光燒結(SLS)中的至少一者來制備格柵或網格圖案。

本公開的另一方面包括前述方面的任一項，并且其中填充包括振動第二合金B，以使第二合金B從格柵或網格圖案的第一端朝向第二端落下。

本公開的另一方面包括前述方面的任一項，并且其中制備包括通過從第一端到第二端增材構建格柵或網格圖案來制備格柵或網格圖案。