使用增材制造替换试件修复部件的方法和用于增材制造的合金技术

本发明专利技术公开了一种使用增材制造替换试件修复部件的方法和用于增材制造的合金。该方法包括将初始部件分为母部件和替换部分，和使用增材制造系统形成替换试件。该替换试件成形为与替换部分的初始形状基本匹配。该方法还包括将替换试件联接到母部件以形成次级部件。该方法还包括以下步骤中的至少一种(i)在对已完工替换试件应用任何热处理之前从增材制造系统的构建板移除替换试件，其中替换试件在移除之后保持替换部分的近净初始形状；和(ii)在不对替换试件进行热等静压处理的情况下将次级部件投入正常使用。

【技术实现步骤摘要】
使用增材制造替换试件修复部件的方法和用于增材制造的合金
本专利申请总体涉及部件修复，并且更具体地涉及使用增材制造替换试件(replacementcoupon)修复部件的方法。
技术介绍
诸如燃气涡轮机部件(其中包括但不限于涡轮喷嘴、涡轮叶片翼型件和/或涡轮叶片尖端护罩)之类的至少一些已知的机械部件可能在操作期间暴露于机械应力和/或高温。至少一些这种部件的操作寿命周期可能由于蠕变而受到限制。蠕变是材料在暴露于机械和/或热应力的组合时随着时间过去缓慢移动或变形的趋势。例如，至少一些燃气涡轮机喷嘴的操作寿命周期可能由于喷嘴的后缘处的蠕变而受到限制。更换展示出过度蠕变或其它损坏的至少一些已知的部件。然而，更换可能需要对机械进行复杂拆卸和重新组装，并且更换部件本身所需的制造成本和时间可能相对较高。备选地，修复展示出过度蠕变或其它损坏的至少一些已知的部件。例如，可以通过焊接材料构建来修复部件的变形或损坏部分。然而，所需的焊接量可能使部件的形状扭曲，并且修复区域的诸如蠕变阻力之类的材料性质可能与初始部件的材料性质不匹配。另外例如，可以通过去除部件的变形或损坏部分并且将由相同材料铸造的替换试件联接到初始部件来修复这种部件。然而，尽管铸造替换试件有利于匹配初始部件的材料性质，但是替换试件也具有相对较高的成本和制造所需时间。至少一些已知的部件使用增材制造工艺形成，其中通过连续沉积和熔合一系列薄材料层以逐层构建部件来形成部件。然而，使用至少一些已知的增材制造工艺构建的部件的诸如蠕变阻力之类的材料性质受到限制。对于旨在用于高机械应力和/或高温应用的部件而言，通常需要对已完工部件进行一系列热处理，例如在从构建板移除已完工部件之前进行释放应力热处理以减少部件的构建后扭曲，之后进行热等静压处理(hotisostaticpresstreatment)以降低部件材料孔隙度并且减少微小裂缝的风险。在一些情况下，如果部件将被焊接，则之后进行另一项焊接前热处理。一系列热处理增加了形成和使用这样的部件所需的成本和时间。此外，至少一些已知的增材制造部件旨在用于由基本无镍(即，含有重量小于0.1％的含镍量)的钴铬钼(CoCrMo)高温合金(superalloy)粉末形成的高温应用中，因为这种合金中的镍倾向于增加合金的层错能(stackingfaultenergy)。增大的层错能与材料性质的不利效果相关，例如但不限于减小蠕变阻力。另外例如，旨在用于高应力和/或高温应用中的至少一些已知的部件由具有非常低的含铁量(即，含有重量小于0.75％的含铁量)的钴铬钼(CoCrMo)高温合金粉末形成，因为这种合金中的铁也倾向于增加合金的层错能。然而，至少一些这种合金的材料性质、例如蠕变阻力仍然受到限制。
技术实现思路
在一个方面中，提供一种用于由具有初始形状的初始部件(originalcomponent)形成次级部件(secondarycomponent)的方法。该方法包括将初始部件分为母部件和替换部分，并且使用增材制造系统形成替换试件。该替换试件成形为与替换部分的初始形状基本匹配。该方法还包括在对已完工替换试件(as-builtreplacementcoupon)应用任何热处理之前从增材制造系统的构建板(buildplate)移除替换试件。替换试件在移除之后保持替换部分的近净初始形状(near-netoriginalshape)。该方法还包括将替换试件联接到母部件以形成次级部件。在另一个方面中，提供一种用于由具有初始形状的初始部件形成次级部件的方法。该方法包括将初始部件分为母部件和替换部分，并且使用增材制造系统形成替换试件。该替换试件成形为与替换部分的初始形状基本匹配。该方法还包括将替换试件联接到母部件以形成次级部件，并且在还未对替换试件进行热等静压处理(hotisostaticpresstreatment)的情况下将次级部件投入使用。在另一个方面中，提供一种用于由具有初始形状的初始部件形成次级部件的方法。该方法包括将初始部件分为母部件和替换部分，并且使用增材制造系统形成替换试件。该替换试件成形为与替换部分的初始形状基本匹配。该方法还包括至少部分同时地对母部件和替换试件进行焊接前热处理，并且将替换试件联接到母部件以形成次级部件。焊接前热处理是在联接步骤之前对已完工替换试件应用的唯一热处理。在另一个方面中，提供一种成粉末形式的合金。该合金按照百分比重量计算包括大约60％至大约65％的钴(cobalt)、大约25％至大约30％的铬(chromium)、大约5％至大约7％的钼(molybdenum)、以及至少0.1％的镍(nickel)和至少0.75％的铁(iron)中的至少一种。本专利技术技术方案1提供一种用于由具有初始形状的初始部件形成次级部件的方法，所述方法包括：将所述初始部件分为母部件和替换部分；使用增材制造系统形成替换试件，所述替换试件的形状成形为与所述替换部分的初始形状基本匹配；在对已完工替换试件应用任何热处理之前从增材制造系统的构建板移除所述替换试件，其中所述替换试件在移除之后保持所述替换部分的近净初始形状；和将所述替换试件联接到所述母部件以形成所述次级部件。技术方案2：根据技术方案1所述的方法，还包括操作所述增材制造系统，使得所述替换试件的每一个熔合构建层的厚度都处于从大约10微米到大约1,000微米的范围内。技术方案3：根据技术方案2所述的方法，还包括在处于从大约100瓦到大约2,000瓦的范围内的激光器系统功率下操作所述增材制造系统。技术方案4：根据技术方案2所述的方法，还包括在处于从大约50毫米每秒到大约2,000毫米每秒的范围内的扫描速度下操作所述增材制造系统。技术方案5：根据技术方案1所述的方法，还包括至少部分地同时对所述母部件和所述替换试件进行焊接前热处理，其中所述焊接前热处理是在所述联接之前对已完工替换试件应用的唯一热处理。技术方案6：根据技术方案1所述的方法，还包括在还未对所述替换试件进行热等静压处理的情况下将所述次级部件投入使用。技术方案7：根据技术方案6所述的方法，其中所述形成包括在还未对所述替换试件进行热等静压处理的情况下形成具有小于大约0.35％的孔隙度的替换试件。技术方案8：根据技术方案1所述的方法，其中所述形成包括由成粉末形式的合金形成所述替换试件，其中所述合金按照百分比重量计算包括：大约60％到大约65％的钴；大约25％到大约30％的铬；大约5％到大约7％的钼；和以下成分中的至少一种：大约0.01％到大约1％的镍；和大约0.01％到大约2％的铁。技术方案9：根据技术方案8所述的方法，其中由成粉末形式的合金所述形成替换试件包括由按照百分比重量计算包括以下成分中的至少一种的合金形成：至少0.1％的镍；和至少0.75％的铁。技术方案10提供一种用于由具有初始形状的初始部件形成次级部件的方法，所述方法包括：将所述初始部件分为母部件和替换部分；使用增材制造系统形成替换试件，所述替换试件的形状成形为与所述替换部分的初始形状基本匹配；将所述替换试件联接到所述母部件以形成所述次级部件；和在还未对所述替换试件进行热等静压处理的情况下将所述次级部件投入使用。技术方案11：根据技术方案10所述的方法，还包括操作所述增材制造系统，使得所述本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于由具有初始形状的初始部件形成次级部件的方法，所述方法包括：将所述初始部件分为母部件和替换部分；使用增材制造系统形成替换试件，所述替换试件的形状成形为与所述替换部分的初始形状基本匹配；在对已完工替换试件应用任何热处理之前从增材制造系统的构建板移除所述替换试件，其中所述替换试件在移除之后保持所述替换部分的近净初始形状；和将所述替换试件联接到所述母部件以形成所述次级部件。

【技术特征摘要】
2017.06.05 IN 2017410197261.一种用于由具有初始形状的初始部件形成次级部件的方法，所述方法包括：将所述初始部件分为母部件和替换部分；使用增材制造系统形成替换试件，所述替换试件的形状成形为与所述替换部分的初始形状基本匹配；在对已完工替换试件应用任何热处理之前从增材制造系统的构建板移除所述替换试件，其中所述替换试件在移除之后保持所述替换部分的近净初始形状；和将所述替换试件联接到所述母部件以形成所述次级部件。2.根据权利要求1所述的方法，还包括操作所述增材制造系统，使得所述替换试件的每一个熔合构建层的厚度都处于从大约10微米到大约1,000微米的范围内。3.根据权利要求2所述的方法，还包括在处于从大约50毫米每秒到大约2,000毫米每秒的范围内的扫描速度下操作所述增材制造系统。4.根据权利要求1所述的方法，还包括至少部分地同时对所述母部件和所述替换试件进行焊接前热处理，其中所述焊接前热处理是在所述联接之前对已完工替换试件应用的唯一热处理。5.一种用于由具有初始形状的初始部件形成次级部件的方法，所述方法包括：将所述初始部件分为母部件和替换部分；使用增材制造系统形成替换试件，所述替换试件的形状成形为与所...

【专利技术属性】
技术研发人员：D斯里尼瓦桑，J帕尔，M拉胡南丹，R森，S巴拉拉姆，M阿利姆，
申请(专利权)人：通用电气公司，
类型：发明
国别省市：美国,US