使用添加式制造工艺制造构件的方法技术

本发明专利技术涉及用于制造构件(10)，特别是用于燃气涡轮和其它热机的构件(10)的方法，包括以下步骤：提供限定所述构件(10)的数据集，以在添加式制造工艺中使用；借助于所述添加式制造工艺根据所述数据集来制造所述构件(10)；以及使制造的构件(10)经历热处理(HT)，以改变所述制造的构件(10)的微结构。构件的属性得到改进，因为：至少两个不同的构件容积体(CA1-CA3)在制造步骤之前限定在所述构件(10)内；针对所述添加式制造工艺选择至少两个不同的工艺参数(A，B)，所述工艺参数(A，B)产生不同的再结晶驱动力且因此在所述构件(10)的材料中产生不同的再结晶特性。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及添加式制造工艺的技术。其涉及根据权利要求1使用添加式制造工艺制造构件的方法。
技术介绍
与相同合金形成的传统铸造的材料相比，SLM(选择性激光熔化)产生的物品具有不同的微结构。微结构更均匀，显示精细地分布的沉淀物且实际上没有偏析且具有小若干倍的晶粒大小。这些特性为最佳的，例如对于抗拉强度和LCF(低循环疲劳)而言，并且对于这些属性，标准SLM制造的构件显著超过它们的铸造对等物。另一方面，特别地，对于高温属性，小晶粒大小是缺陷，因为晶粒边界有利于分散。诸如抗蠕变或抗氧化的高温属性因此比类似铸造材料更低，特别是关于在高温下(例如在燃气涡轮中)使用的材料，诸如镍基合金、钴基合金或铁基合金。为了避免这些问题，开发再结晶热处理(HT)来用于这种具有添加式制造的超合金，这产生几乎完整的晶体学各向同性和与在标准HT(见文档EP2586887A1)之后获得的相比显著更大的晶粒大小。但是，虽然这显著增大SLM产生的超合金的蠕变强度，但是其还可减小LCF、TMF和拉伸属性。因此将合乎需要的是例如根据出现的载荷类型而改变部件内的晶粒大小。文献EP2586887A1公开了一种使SLM产生的部件再结晶的方法，以增大晶粒大小且从而改进蠕变和氧化属性。但是，使用这个方法，不可局部地改变晶粒大小，并且微结构在SLM产生的整个部件中均匀地再结晶。这是改进蠕变属性的好办法。但是，由于不可在构件内改变晶粒大小，所以需要在改进蠕变和改进LCF属性之间进行选择。文献EP2586548A1公开了通过调节工艺参数，根据SLM产生的部件的载荷类型/需要等来改变整个物品中的晶粒大小的一般概念。在文献EP2586548A1中，晶粒大小直接在SLM工艺中产生，例如用不同的熔化池大小，使用第二激光或其它手段。此直接方法仅允许晶粒大小有非常有限的改变。此外，它要求激光有不同的强度分布(例如多激光系统、核心壳原理(具有大激光束直径和小激光束直径的激光))。文献US2009/0263624A1公开了将构件分成多个部分，以便用针对部分特性而优化的不同参数来加工它们的原理。但是，未提供优化微结构的意向。在文献EP2586548A1中引用的现有技术文献和有关研究报告即不允许选择性地改变晶粒大小，也未提及选择性激光熔化。还已经在F.Liu、X.Lin、M.Song、W.Zhao、J.Chen和W.Huang的“EffectofintermediateheattreatmenttemperatureonmicrostructureandnotchsensitivityoflasersolidformedInconel718superalloy(中间热处理温度对激光固体形成式铬镍铁合金718超合金的微结构和凹口灵敏度的作用)”(武汉理工大学学报-材料科学版，第26期，第5本，第908-913页，2011年)中观察到SLM产生超合金的再结晶。在此文献中，显示了在交迭区域中，再结晶特性与焊缝中心中不同。
技术实现思路
本专利技术的目标是教导用于制造构件的方法，特别是用于燃气涡轮和其它涡轮机中的构件的方法，该构件通过在局部改变其微结构来优化，以便使用。此目标通过根据权利要求1的方法获得。根据本专利技术的用于制造构件，特别是用于燃气涡轮和其它热机的构件方法，包括以下步骤：提供限定所述构件的数据集，以用于添加式制造工艺中；借助于所述添加式制造工艺根据所述数据集而制造所述构件；以及使制造的构件经历热处理，以改变制造的构件的微结构。实现优化的构件，因为：至少两个不同的构件容积体(volume)在制造步骤之前限定在所述构件内；针对所述添加式制造工艺选择至少两个不同的工艺参数，工艺参数产生不同的再结晶驱动力，并且因此在所述构件的材料中产生不同的再结晶特性(behavior)；所述添加式制造工艺以在制造所述至少两个构件容积体中的第一构件容积体期间使用的所述至少两个工艺参数中的一个执行，从而在所述第一构件容积体中产生第一再结晶特性，并且所述添加式制造工艺以在制造所述至少两个构件容积体中的第二构件容积体期间使用的所述至少两个工艺参数中的另一个执行，从而在所述第二构件容积体中产生不同于所述第一再结晶特性的第二再结晶特性；以及制造的构件经历具有保持温度的热处理，其中保持温度高于所述至少两个构件容积体中的至少一个的再结晶温度。根据实施例，再结晶特性包括再结晶温度，第一再结晶特性包括第一再结晶温度而第二再结晶特性包括第二再结晶温度，并且制造的构件经历具有在所述第一和第二再结晶温度之间的保持温度的热处理。这产生高于所述至少两个容积体中的至少一个的再结晶温度的温度，从而产生具有低于保持温度的再结晶温度的所有容积体的再结晶，而在具有高于保持温度的再结晶温度的所有容积体中保持刚构建成(as-built)的状况的典型的小晶粒各向异性微结构。根据实施例，再结晶特性包括改变晶粒大小(再结晶晶粒大小)，第一再结晶特性包括第一晶粒大小而第二再结晶特性包括不同于第一晶粒大小的第二晶粒大小，并且其中保持温度(T_HT)高于所述至少两个构件容积体中的至少两个的再结晶温度。这在所述至少两个容积体中的至少一个中产生第一晶粒大小，并且在所述至少两个容积体中的另一个中产生第二晶粒大小。不同的再结晶特性能产生不同的晶粒大小。根据实施例，提供至少三个不同的构件容积体，即限定第一构件容积体、第二构件容积体和第三构件容积体，并且三个工艺参数(A，B，C)选择成使得在保持温度(T_HT)下的热处理之后，第一构件容积体具有第一晶粒大小(这相对于热处理之前的第一晶粒大小而不可改变，在这种情况下其仍然为非再结晶晶粒大小)，第二构件容积体具第二晶粒大小而第三构件容积体具有第三晶粒大小，其中第一晶粒大小、第二晶粒大小和第三晶粒大小彼此不同。优选，第一构件容积体具有高于保持温度的再结晶温度，而第二和第三构件容积体具有低于保持温度的再结晶温度。根据本专利技术的实施例，所述添加式制造工艺为选择性激光熔化(SLM)工艺。特别地，所述构件的材料为下者中的一个：高温Ni基合金、高温Co基合金和高温Fe基合金。特别地，所述至少两个工艺参数在至少一个以下特性的方面不同：熔池大小；能量输入，特别是扫描速度和/或激光功率和/或激光模式；孵化距离；层厚度；激光束直径/强度分布/焦平面位置；额外的容积体暴露/再熔化/预热/再加热；扫描策略，特别是单向或双向或旋转。根据本专利技术的另一个实施例，在所述构件的使用中，所述至少两个不同的构件容积体中的第一构件容积体经历蠕变载荷而所述至少两个不同的构件容积体中的第二构件容积体经历LCF载荷，并且所述工艺参数和所述后续热处理温度选择成使得在所述第一构件容积体中建立粗再结晶晶粒结构，而在所述第二构件容积体中建立细晶粒结构。根据本专利技术的另一个实施例，所述构件为涡轮机的部件，特别是燃气涡轮的部件。特别地，所述本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于制造构件(10，10')，特别是用于燃气涡轮和其它热机的构件(10，10')的方法，包括以下步骤：提供数据集，以用于添加式制造工艺中；借助于所述添加式制造工艺根据所述数据集而制造所述构件(10，10')；以及使制造的构件(10，10')经历热处理(HT)，以改变所述制造的构件(10，10')的微结构；其特征在于至少两个不同的构件容积体(CA1‑CA7)在制造步骤之前限定在所述构件(10，10')内；针对所述添加式制造工艺选择至少两个不同的工艺参数(A，B)，所述工艺参数(A，B)在所述构件(10，10')的材料中产生不同的再结晶特性；所述添加式制造工艺以在制造所述至少两个构件容积体(CA1‑CA7)中的第一构件容积体期间使用的所述至少两个工艺参数(A，B)中的一个执行，从而在所述第一构件容积体中产生第一再结晶特性，并且所述添加式制造工艺以在制造所述至少两个构件容积体(CA1‑CA7)中的第二构件容积体期间使用的所述至少两个工艺参数(A，B)中的另一个执行，从而在所述第二构件容积体中产生不同于所述第一再结晶特性的第二再结晶特性；以及所述制造的构件(10，10')经历具有保持温度(T_HT)的热处理(HT)，其中所述保持温度(T_HT)高于所述至少两个构件容积体中的至少一个的再结晶温度。...

【技术特征摘要】
2014.11.28 EP 14195477.61.一种用于制造构件(10，10')，特别是用于燃气涡轮和其它热机的构件(10，10')的方法，包括以下步骤：
提供数据集，以用于添加式制造工艺中；
借助于所述添加式制造工艺根据所述数据集而制造所述构件(10，10')；以及
使制造的构件(10，10')经历热处理(HT)，以改变所述制造的构件(10，10')的微结构；
其特征在于
至少两个不同的构件容积体(CA1-CA7)在制造步骤之前限定在所述构件(10，10')内；
针对所述添加式制造工艺选择至少两个不同的工艺参数(A，B)，所述工艺参数(A，B)在所述构件(10，10')的材料中产生不同的再结晶特性；
所述添加式制造工艺以在制造所述至少两个构件容积体(CA1-CA7)中的第一构件容积体期间使用的所述至少两个工艺参数(A，B)中的一个执行，从而在所述第一构件容积体中产生第一再结晶特性，并且所述添加式制造工艺以在制造所述至少两个构件容积体(CA1-CA7)中的第二构件容积体期间使用的所述至少两个工艺参数(A，B)中的另一个执行，从而在所述第二构件容积体中产生不同于所述第一再结晶特性的第二再结晶特性；以及
所述制造的构件(10，10')经历具有保持温度(T_HT)的热处理(HT)，其中所述保持温度(T_HT)高于所述至少两个构件容积体中的至少一个的再结晶温度。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述再结晶特性包括再结晶温度，所述第一再结晶特性包括第一再结晶温度(T_RX_A或T_RX_B)而所述第二再结晶特性包括第二再结晶温度(T_RX_B或T_RX_A)，并且所述制造的构件(10，10')经历具有在所述第一和第二再结晶温度(T_RX_A，T_RX_B)之间的保持温度(T_HT)的热处理(HT)。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述再结晶特性包括晶粒大小的变化，所述第一再结晶特性包括第一晶粒大小而所述第二再结晶特性包括不同于所述第一晶粒大小的第二晶粒大小，并且其中所述保持温度(T_HT)高于所述至少两个构件容积体中的至少两个的再结晶温度。
4.根据权利要求1至3中的任一项所述的方法，其特征在于，限定至少三个不同的构件容积体，即第一构件容积体、第二构件容积体和第三构件容积体，并且三个工艺参数(A，B，C)选择成使得在所述保持温度(T_HT)下的热处理之后，所述第一构件容积体具有第一晶粒大小，所述第二构件容积体具有第二晶粒大小而所...

【专利技术属性】
技术研发人员：R恩格里，T埃特，H梅达尼，
申请(专利权)人：通用电器技术有限公司，
类型：发明
国别省市：瑞士;CH