涡轮发动机部件的制造方法技术

制造方法包括以下步骤：通过选择性熔融制造预制件，所述预制件具有组装表面，所述组装表面钎焊到待修复的所述部件上，并包含钎焊材料；以及接下来通过扩散钎焊将所述预制件组装到所述涡轮发动机部件上。用于制造所述预制件的所述钎焊材料的主转变峰(A1)的热幅度必须至少是该钎焊材料的次级转变峰(A2，A3)的相应热幅度的两倍。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】涡轮发动机部件的制造方法本专利技术涉及一种修复涡轮发动机部件的方法，不排除制造它的方法。一些涡轮发动机部件，例如，特别是涡轮叶片，受到侵蚀或磨损，导致在一定数量的循环之后必须修复的主要损坏。损害特别是材料缺失的形式。修复是恢复磨损部件的原始(或非常接近)形状和尺寸。为了实现此目的，现有技术中使用了几种技术，包括通过烧结超合金粉末和钎焊粉末(其熔点低于超合金粉末的熔点)来制备预制件，然后通过扩散钎焊将预制件粘合到要修复的部件上(在下文中，术语“金属”应包括合金)。应该记得，钎焊是一种方法，其包括通过填充金属组装例如相同或不同材料的两个金属部件，所述填充金属的熔点远低于部件材料的熔点。包含在填充金属中的焊料以液态供给，并且部件被填充金属加热，但保持固态。扩散钎焊(或瞬态液相结合)是两个金属部件的组装操作，与钎焊类似，但是通过扩散热处理逐渐吸收填充金属和待组装部件之间的组成差异。这种处理导致形成准化学均匀的结合，并且其特性接近于要组装的部件的特性。因此扩散钎焊可以被认为是已经添加了扩散处理的常规钎焊。当组装两个部件时，所使用的填充金属具有接近待组装部件的化学组成，但由于焊料，其熔融温度较低。在扩散钎焊期间，焊料熔化并润湿待组装的表面，然后通过将填充金属中的合金元素扩散到部件的材料中而等温固化，其组成与由此形成的钎焊接缝的组成发送变化并均化。在扩散钎焊工艺的最后阶段，填充金属形成部件材料的一部分，与之不能区分。如上所述，这种方法允许组装几个部件，同时为组装部件和它们的结合提供与原始部件相当的机械和冶金特性。此外，在这种方法中使用的温度与通常用于生产这些部件的超级合金相容，特别是在航空领域。然而，使用基本扁平的预制件修复部件限制了该方法的应用。因此，在涡轮机叶片的情况下，待修复的区域可能具有三维轮廓，在整个区域(例如可变厚度)上待添加材料的量可能不恒定，例如，FR2978070建议如下：-通过选择性地熔化包含与部件相同或相似的基材的粉末，逐层制备预制件(也称为DMLS-直接金属激光烧结)，所述预制件具有(至少)一个组装表面，所述组装表面钎焊到待修复涡轮发动机部件上，并为此目的而包含与基材混合的钎焊材料，在加热熔融时产生热通量，所述粉末含有的混合物具有钎焊材料的主转变峰以及钎焊材料的次级转变峰，在主转变峰时热通量的幅度最大，在次级转变峰时热通量的幅度较小；以及-通过扩散钎焊将预制件组装到涡轮发动机部件上。然而，待修复区域因此具有三维轮廓，并在整个区域上待添加材料的量可能不恒定的部件不能获得预期的质量。在直接制造(通过选择性熔融逐层制造预制件)时，已经发现熔融材料在冷却时容易严重破裂，从而改变了生产。本专利技术的目的是避免这些情况。为此，已经想到控制材料的收缩。更具体地，已经想到焊料在加热(和/或冷却)期间只应该具有一个主转变峰。更具体地，提出用于制造预制件的钎焊材料的主转变峰的热通量的幅度至少是该钎焊材料的次级转变峰的热通量的相应幅度(20％以内)的两倍，如附图所示。因此，在混合钎焊粉末和超合金粉末(包括在预制合金粉末的情况下，即预先混合)之后，该化合物不仅包括两个主转变峰(一个用于熔化焊料，另一个用于熔化超合金)，而且用于熔化焊料的次级转变峰的幅度将远小于主峰的幅度。因此，根据本专利技术的方法可以应用于各种涡轮发动机部件的生产，特别是涡轮叶片的修复。可以按可控的粗糙度制造预制件：当具有一定的粗糙度时，预制件更容易钎焊，因为焊料可以更有效地润湿待组装的表面。基材与要修复部件的基材相同或相似，以便于通过扩散钎焊来组装预制件。两种“相似的”材料具有至少相同的基材(例如镍，钴，钛等)。本专利技术的应用涉及成形部件的粉末的冶金生产，所述成形部件通过自钎焊组装到能够接收它们并被称为受体的金属部件上。自钎焊是成形部件自发钎焊到接收金属部件上，钎焊元素被包含在成形部件中(因此将有利地是三维的)。该成形部件在金属部件上的自钎焊可以包括，或者之后进行固态扩散热处理，从而构成通常所称的钎焊/扩散操作，该处理旨在使成形部件和自钎焊接合(接合区域)的组成和结构均化。特别是在本文中，推荐(用于通过选择性熔融制造预制件的)上述基材的化学组成对应于Ni，Co，Ti或Fe基超合金，并且钎焊材料的化学组成对应于Ni和/或Co，和/或Fe基合金，其中熔融元素是Si和/或B(如本身已知，熔融元素(例如，硅或硼)是一种大幅降低引入它的合金的(固体)的熔融温度的元素)。至于供应给钎焊材料，以使钎焊材料的主转变峰的热通量的幅度因此等于该钎焊材料的次级转变峰的热通量的各自的幅度的至少两倍的化合物，建议其选自Cr，Co，Mo和Fe。该化合物的推荐重量百分比范围为7至23％。这些选择特别适用于生产涡轮机部件，特别是涡轮机叶片。在这方面，就标称组成和重量百分比而言，钎焊材料是包括9和19％之间的Co，Si，B而且还有Cr的Ni基合金也是可取的(规定本说明书中的所有百分比以重量百分比表示)。通过使用基于Ni和Co20，Si4.5，B3的所谓的NiCoSiB1060钎焊粉末，可以在以下方面获得均衡结果：低裂纹，耐热腐蚀性和基材/钎焊材料对的最终质量之间，特别是在耐高温蠕变方面。有利地，钎焊材料中铬的量为14％。这特定的量在裂纹限制和部件强度之间提供了很好的折中。事实上，加入少量的铬(即少于9％)不会允许充分限制该部件上出现的裂纹，而过多的量(即超过19％)会增加钎焊材料的熔融温度，使其接近基材的熔融温度，这会使部件脆化。根据本专利技术的另一个特征，通过选择性地熔化基材粉末和钎焊粉末来制备预制件，所述钎焊粉末的熔融温度低于基材粉末的熔融温度。因此，预制件的尺寸公差将大大降低并且最终组件被优化。取决于钎焊材料的量，已经含有钎焊材料的预制件可以直接焊接到待修复部件上。优选地，预制件将含有至少60％的基材，以便为预制件赋予足够的机械特性。在本专利技术的变型中，通过选择性地熔化仅含有基材的粉末来制备预制件。然后钎焊材料可以沉积在预制件的组装表面上。例如，该沉积通过激光喷涂或等离子体喷涂钎焊粉末，或通过共沉积(电沉积)在水性介质中进行。例如，沉积物的厚度在20至200μm的范围内。本专利技术还涉及通过执行上述方法制造的涡轮发动机部件。通过阅读以非限制性示例给出并参考附图进行的以下描述，将更好地理解本专利技术，并了解本专利技术的其它细节，特征和优点，其中：图1，2和3是用于修复涡轮发动机叶片的预制件的透视图；图4是粉末选择性熔融装置的示意图；图5至图7是示出根据本专利技术的修复方法的不同阶段的示意图；图8是激光喷涂系统的示意图；图9是等离子喷涂系统的示意图；图10在图中示出了根据现有技术解决方案，在使用已知组合物的情况下存在熔融材料出现裂纹的重大风险的情况；图11在类似的图上显示了根据本专利技术提出的旨在减轻这种风险的解决方案；图12在类似上述图形，但是处于冷却过程的图形上比较了与当前情况下未添加Cr的焊料相关的转变峰(底部曲线，第1至3条)，以及与添加了Cr的焊料相关的转变峰(顶部曲线)；图13显示了与图10所示图形类似的图形，其中叠加在图10所示曲线上的三根平滑的曲线示意性地表示包含9％，14％或19％的铬含量的钎焊材料的不同构型；图14示出了当钎焊材料不包括铬时的裂纹的示例；图15是示出当钎焊材料具有小本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于修复涡轮发动机部件(17)的方法，特征在于所述方法包括以下步骤：‑通过选择性地熔化包含与所述部件(17)相同或相似的基材的粉末(3)，逐层制备预制件(1)，所述预制件具有组装表面，所述组装表面钎焊到待修复的所述部件(17)上，并为此目的而包含与所述基材混合的钎焊材料，所述钎焊材料为镍基合金，含有钴：18‑22％，硅：4‑5％，硼：2.7‑3.15％，以及碳：0‑0.06％，全部都为重量百分比，在加热熔融时产生热通量，所述粉末含有的混合物具有所述钎焊材料的主转变峰以及所述钎焊材料的次级转变峰，在主转变峰时热通量的幅度最大，在次级转变峰时热通量的幅度较小；‑通过扩散钎焊将所述预制件(1)组装到所述涡轮发动机部件(17)上，‑特征在于，用于制造所述预制件的所述钎焊材料的主转变峰的热通量的幅度至少是所述钎焊材料的次级转变峰的热通量的相应热通量幅度的两倍，所述钎焊材料还包含铬以限制所述部件冷却时破裂。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.11.14 FR 14610351.一种用于修复涡轮发动机部件(17)的方法，特征在于所述方法包括以下步骤：-通过选择性地熔化包含与所述部件(17)相同或相似的基材的粉末(3)，逐层制备预制件(1)，所述预制件具有组装表面，所述组装表面钎焊到待修复的所述部件(17)上，并为此目的而包含与所述基材混合的钎焊材料，所述钎焊材料为镍基合金，含有钴：18-22％，硅：4-5％，硼：2.7-3.15％，以及碳：0-0.06％，全部都为重量百分比，在加热熔融时产生热通量，所述粉末含有的混合物具有所述钎焊材料的主转变峰以及所述钎焊材料的次级转变峰，在主转变峰时热通量的幅度最大，在次级转变峰时热通量的幅度较小；-通过扩散钎焊将所述预制件(1)组装到所述涡轮发动机部件(17)上，-特征在于，用于制造所述预制件的所述钎焊材料的主转变峰的热通量的幅度至少是所述钎焊材料的次级转变峰的热通量的相应热通量幅度的两倍，所述钎焊材料还包含铬以限制所述部件冷却时破裂。2.根据前述权利要求所述的...

【专利技术属性】
技术研发人员：让巴普蒂斯特·莫顿，
申请(专利权)人：赛峰航空器发动机，
类型：发明
国别省市：法国,FR