包括有定向微结构的基本材料的构体的钎焊修补方法技术

本发明专利技术涉及一种修补构件（１）的方法，该构件包括一种有定向微结构的基本材料，其中以这样的方式进行修补，即，使经修补的地点（３）有与周围的基本材料相同的定向微结构。在按照本发明专利技术的方法中，将钎料（７）施加在要修补的地点（３）的区域内，以及借助通过设备（９）产生的加热作用与构件（１）钎焊。在加热作用期间在要修补的地点（３）的区域内造成一种温度梯度，亦即大体是一种从较高温度到较低温度的温度变化过程。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种构件的修补方法，该构件包括有定向微结构的基本材料，以及本专利技术还涉及一种构件，该构件有定向微结构的基本材料和钎焊点，钎料在这里与基本材料钎焊。例如涡轮的构件目前并不少见用一种有定向微结构的材料制成。在这里，尤其单晶体材料和那些有一种晶粒结构以及在这种晶粒结构中使晶粒的膨胀有共同的优先方向的材料，均应看作是有定向微结构的材料。例如，晶粒沿确定的优先方向可以有比其余方向更大的尺寸。有这种晶粒结构的构件也称为定向凝固构件(directional solidified)。大负荷构件，例如涡轮叶片，在工作时承受高的热负荷和机械负荷，它们会导致材料疲劳并因而产生裂纹。因为用有定向微结构的基本材料制造的构件比较昂贵，所以在出现损坏后人们通常致力于修补这种构件。为的是重新恢复其工作能力以及能将构件用于下一个维修周期。修补受损构件的一种方法例如是钎焊。在钎焊时，将钎料加在构件材料、亦即基本材料上的损坏区域内，以及借助加热作用与基本材料连接。但是在迄今通用的方法中，钎焊后钎料没有单晶或定向凝固结构。然而与定向微结构相比，无序结构尤其在高温区域有较差的材料特性，所以钎焊点的材料特性比周围基本材料差。熔焊法可供用于修补有定向微结构的受损构件，借助此方法也可以在焊接结构内造成定向微结构。例如在EP089090A1中公开了这种方法。由出版物US6283356、US4705203、US4900394、US6565678、US4830934、US4878953、US5666643、US6454885、US6503349、US5523170、US4878953、US4987736、US5806751、US5783318、US5873703已知其他方法或要使用的钎剂。US-PS 6050477公开了一种连接两个构件的方法，其中将钎料大面积地施加在两个构件之间以及利用一种温度梯度，以便造成同样的定向微结构。US-PS 2003/0075587A1公开了一种有定向凝固微结构的构件的修补方法，然而在这里要修补的地点没有与要修补的构件相同的微结构。US-PS 6495793公开了一种镍基超级高温合金的修补方法，其中使用激光器，激光器熔化通过材料输送机供给的材料。没有有关构件或修补地点的微结构方面的陈述。EP1258545A1公开了一种没有温度梯度的钎焊方法。EP1340567A1公开了一种方法，其中向已熔化的要修补的地点添加附加材料。此方法同样使用温度梯度，以便处理有定向微结构的构件。US-PS 4878953公开了一种有定向微结构的构件的修补方法，按此方法，借助粉末将材料涂敷到要修补的地点上以及此地点有细晶粒的微结构。而熔焊方法是熔化要修补构件的基本材料。因此，构件的在结构上承力的区域不允许熔焊，因为由于基本材料的熔化，会丧失定向结构的完整性。因此有定向微结构的构件，只有在所述损坏并不处于构件在结构上承力的区域内时才能借助熔焊方法修补。反之，若损坏处于构件在结构上承力的区域内并因而要求是一种定向的熔焊结构，则可以断言这一构件将无法修补和要用一个完好的构件替换。因此本专利技术所要解决的技术问题是提供一种受损构件的修补方法，这种构件包括一种有定向微结构的基本材料，采用本方法，即使损坏处于此构件的在结构上承力的区域内也能修补。本专利技术所要解决的另一个技术问题是，提供一种构件，该构件具有定向微结构的基本材料以及修补地点处于构件的在结构上承力的区域内，其中修补地点的材料与具有一个存在于结构上承力的区域内的构件修补地点的传统的构件相比，有更好的材料特性。所述有关方法的技术问题通过一种按照权利要求1所述的修补方法得以解决，所述有关构件的技术问题通过一种按照权利要求9所述的构件得以解决。从属权利要求包含本专利技术的有利扩展设计。在按照本专利技术的用于修补包括有定向微结构的基本材料的构件的方法中，所述的修补以这样的方式完成，即，使得经修补的地点有与周围的基本材料同样的定向微结构。在这里，基本材料尤其可以是一种镍基材料。按照本专利技术的方法将钎料施加在要修补地点的区域内，以及借助加热作用与构件钎焊。在加热作用期间，在要修补地点的区域内造成一种温度梯度，亦即一种从较高温度到较低温度的温度变化过程。在钎焊过程中只熔化钎料，但不熔化基本材料，并让钎料重新凝固，与此同时钎料与基本材料实现连接，所以按照本专利技术的修补方法也可以在构件的结构上承力区域内使用，并不影响基本材料良好的材料特性。借助所述的温度梯度，可以实现钎料的外延生长和凝固，亦即是这样一种生长，在生长时钎料凝固时结晶的定向取决于底物，亦即基本材料的晶体取向。因此这种温度梯度可以在钎焊的钎料内形成一个单晶的钎料区或一个不同定向的微结构，与不定向的微结构相比它有类似的更好的材料特性。在这里，所述的定向生长沿温度梯度的方向，亦即沿从较低到较高温度的方向进行。基于这种定向生长和由此造成的定向微结构，钎焊的钎料有与构件基本材料类似的良好的材料特性。优选地，在按照本专利技术的修补方法中温度梯度以这样的方式造成，即，使温度梯度沿构件基本材料的定向微结构的定向方向延伸。因此，固化钎料的定向生长可以达到沿基本材料的定向微结构的定向方向。按照本专利技术的修补方法的一项有利扩展设计，钎料包括第一种组成成分和第二种组成成分，第一种组成成分的熔点低于、优选地明显低于构件基本材料的熔点，而第二种组成成分有高的强度和熔点，此熔点高于第一种组成成分的熔点但低于基本材料的熔点、直至基本材料的熔点。在本方法的此项扩展设计中，将钎料以这样的方式施加在要钎焊地点的区域内，即，使钎料内的第一种组成成分的份额，在接近基本材料的地方高于远离基本材料的区域。在本方法的此项扩展设计中，低熔点的第一种组成成分用于钎料与基本材料建立连接，而有高熔点的组成成分保证钎焊后钎料的稳定性(强度)。通过在基本材料的区域内的钎料含有第一种组成成分较高的份额，可以使钎焊后的钎料与基本材料建立良好的连接。另一方面在离基本材料有较大距离的区域内存在比较多的第二种组成成分，亦即有较高稳定性的那个组成成分，所以在构件以后工作时，钎焊地点承受高负荷的区域具有高的稳定性。为了提供加热作用，在按照本专利技术的方法中可以采用各种能够在要钎焊的地点的区域内，亦即在钎料内，造成温度梯度的加热过程。例如可以使用借助激光器或传统照射设备的光学加热过程，或例如借助加热线圈的感应加热过程。与之不同，也可以使用一种用于铸造具有定向微结构的材料的浇注炉。为了感应加热可例如使用所谓的“热箱(Hot Box)”。“热箱”基本上指一种包括一个用于容纳要修补的构件的安装腔和一个可运动地装在安装腔内用于局部加热构件的感应线圈的设备。所述的安装腔在钎焊过程中可以灌注惰性气体，例如氩。在本专利技术修补方法的一项扩展设计中，基本材料的热处理可以集成结合在钎料的钎焊过程中。因此，可以在修补的同时实现基本材料特性的再处理(复原(Rejuvenation))。按照本专利技术的构件包括一种有定向微结构的基本材料和至少一个在这里修补材料与基本材料连接的修补点，其中，修补材料有与基本材料相同的定向微结构。构件的特征在于，修补点处于构件在结构上承力的区域内。此构件尤其可设计为涡轮构件，例如涡轮叶片。由下面参见附图从对实施方式的说明中给出本专利技术本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种构件（１）的修补方法，该构件包括一种有定向微结构的基本材料，在此方法中，将钎料（７、１７）施加在要修补的地点（３）的区域内，其中钎料（７、１７）包括一种熔点低于基本材料熔点的组成成分，接着借助加热作用与构件（１）钎焊，在加热作用期间在要修补地点的区域内造成一种温度梯度，以用于在要修补的地点（３）内产生与周围的基本材料的定向微结构相同的定向微结构。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：德克戈尔德施米特，马赛厄斯奥奇斯纳，迈克尔奥特，尤维保罗，乌苏拉皮克特，埃卡特舒曼，贝蒂塞勒，罗伯特辛格，简斯坦巴克，安德烈亚斯沃勒克，沃尔克R沃斯伯格，
申请(专利权)人：西门子公司，MTU飞机发动机有限责任公司，
类型：发明
国别省市：DE[德国]