用于生产增材制造的分级复合过渡接头的方法技术

本公开提供了一种用于生产增材制造的分级复合过渡接头(AM

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于生产增材制造的分级复合过渡接头的方法
[0001]关于联邦资助的研究的声明
[0002]本专利技术在能源部授予的拨款号DE
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FE0031819下由政府支持完成。政府对本专利技术享有一定的权利。
[0003]本申请要求2020年6月4日提交的美国临时申请第US 62/704,965号的优先权。美国临时专利申请第62/704,965号的全部内容通过引用并入本技术、非临时专利申请。


[0004]本公开涉及增材制造的分级复合过渡接头。具体地，本公开涉及用于异种金属焊件的增材制造的分级复合过渡接头。在另一方面，本公开涉及用于先进超超临界(A
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USC)电厂中异种金属焊件的增材制造的分级复合过渡接头。另外，本公开涉及一种生产增材制造的分级复合过渡接头(“AM
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GCTJ”)的方法。

技术介绍

[0005]自2001年以来，作为美国能源部(DOE)煤电计划的一部分，国家能源技术实验室(NETL)启动了一项名为“用于超超临界锅炉系统的先进材料开发”的研究计划，以确定和开发先进超超临界(A
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USC)锅炉和汽轮机系统的下一代材料。在这些锅炉和汽轮机系统中，目标蒸汽温度和压力分别为约760℃(1400℉)和约35MPa(5000psi)，与一些锅炉和汽轮机系统相比，这可减少包括二氧化碳(CO2)在内的所有排放物约20％或更多。
[0006]烧煤A
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USC系统的一个挑战在于材料和制造
作为锅炉中的关键材料部件，过热器管面临苛刻的使用条件，并且应该满足关于炉侧煤灰腐蚀/侵蚀、蒸汽侧氧化和散裂、蠕变强度、热疲劳强度和可焊性的严格要求。在DOE A
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USC计划期间，合金740H和282被确定为A
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USC系统的部件的候选。因此，这些系统的应用和成功需要可接受的制造和焊接工艺，尤其是异种金属焊缝(DMW)中的材料的可接受的制造和焊接工艺。

技术实现思路

[0007]下文提到的所有方面、示例和特征可以以任何技术上可能的方式组合。
[0008]本公开的一个方面提供了一种用于生产增材制造的分级复合过渡接头(AM
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GCTJ)的方法，该方法包括由第一合金A制备格栅或网格图案，其中格栅或网格图案包括格栅或网格图案中的孔隙；从格栅或网格图案的第一端到第二端构建格栅或网格图案，格栅或网格图案在第一端比在第二端具有更高的密度，并且其中格栅或网格图案通过从第一端到第二端增加孔隙的大小和随着格栅或网格图案被增材制造而降低格栅或网格图案的密度中的至少一者来逐渐降低密度；将第二合金B粉末添加到格栅或网格图案的第一端；向格栅或网格图案的第二端填充第二合金B粉末；在AM
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GCTJ中形成第一合金A和第二合金B粉末的复合材料；并且使复合材料经受热等静压以致密化复合材料，其中第二合金B粉末从AM
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GCTJ的第一端到第二端具有渐变浓度。
[0009]本公开的另一方面包括前述方面的任一项，并且其中制备包括通过选择性激光熔
化(SLM)或选择性激光烧结(SLS)中的至少一者来制备格栅或网格图案。
[0010]本公开的另一方面包括前述方面的任一项，并且其中填充包括振动第二合金B，以使第二合金B从格栅或网格图案的第一端朝向第二端落下。
[0011]本公开的另一方面包括前述方面的任一项，并且其中制备包括通过从第一端到第二端增材构建格栅或网格图案来制备格栅或网格图案。
[0012]本公开的另一方面包括前述方面的任一项，并且其中孔隙具有直径在约几十微米至亚毫米范围内的孔隙大小。
[0013]本公开的另一方面包括前述方面的任一项，并且其中将第二合金B粉末朝向格栅或网格图案的第二端振动包括超声振动第二合金B粉末。
[0014]本公开的另一方面包括前述方面的任一项，并且其中第二合金B粉末从格栅或网格图案的第二端处的约0％渐变至格栅或网格图案的第一端处的约100％。
[0015]本公开的另一方面包括前述方面的任一项，并且其中第一合金A包括奥氏体不锈钢，并且第二合金B包括蠕变强度增强的铁素体钢。
[0016]本公开的另一方面包括前述方面的任一项，并且其中第一合金A包括蠕变强度增强的铁素体钢和奥氏体不锈钢，并且第二合金B包括奥氏体不锈钢。
[0017]本公开的另一方面包括前述方面的任一项，并且其中第一合金A包括蠕变强度增强的铁素体钢和奥氏体不锈钢，并且第二合金B包括超级合金。
[0018]本公开的一个方面提供了一种增材制造的分级过渡接头(AM
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GCTJ)，其包括第一合金A；第二合金B；过渡接头，其中较大浓度的第一合金A设置在过渡接头的第一端，并且较大浓度的第二合金B设置在过渡接头的第二端；和设置在过渡接头的第一端和过渡接头的第二端之间的梯度复合过渡件，其中第一合金A和第二合金B的梯度复合过渡包括第一合金A和第二合金B的从过渡接头的第一端到过渡接头的第二端的分级过渡。
[0019]本公开的另一方面包括前述方面的任一项，并且其中第一合金A被配置为焊接在过渡接头的第一端，并且第二合金B被配置为焊接在过渡接头的第二端。
[0020]本公开的另一方面包括前述方面的任一项，并且其中从过渡接头的端到过渡接头的第二端的分级过渡是在第二端的第二合金B为大约0％到在第一端的第二合金B为大约100％的过渡。
[0021]本公开的另一方面包括前述方面的任一项，并且其中第一合金包括蠕变强度增强的铁素体钢和奥氏体不锈钢，并且第二合金包括奥氏体不锈钢。
[0022]本公开的另一方面包括前述方面的任一项，并且其中第一合金包括蠕变强度增强的铁素体钢和奥氏体不锈钢，并且第二合金包括超级合金。
[0023]本公开的方面提供了一种增材制造的分级过渡接头(AM
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GCTJ)，包括第一合金A和第二合金B的混合物，第一合金A包括具有渐变密度的格栅或网格图案，格栅或网格图案具有第一端和第二端，并且格栅或网格图案包括至少一个孔隙，至少一个孔隙的孔隙大小直径在约几十微米至约亚毫米的范围内，并且格栅或网格图案在第二端上的密度比在第一端处的格栅或网格图案的密度大，并且通过从第二端到第一端增加空隙大小和随着层从第一端向第二端增材构建而减少格栅或网格图案密度中的至少一者，密度是从0％到100％的渐变体积比，并且其中第二合金B被添加到格栅或网格图案的第二端，以形成具有格栅或网格图案的复合材料，其中复合材料从AM
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GCTJ的第二端到AM
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GCTJ的第一端具有从0％合金B到
100％合金B的平滑分级过渡。
[0024]本公开的另一方面包括前述方面的任一项，并且其中第一合金A包括蠕变强度增强的铁素体钢和奥氏体不锈钢，并且第二合金B包括奥氏体不锈钢。
[0025]本公开的另一方面包括前述方面的任一项，并且其中第一合金A包括蠕变强度增本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于生产增材制造的分级复合过渡接头(AM
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GCTJ)(300)的方法，所述方法包括：由第一合金A(100)制备格栅或网格图案(101)，其中所述格栅或网格图案(101)包括所述格栅或网格图案中的孔隙(110)；从所述格栅或网格图案的第一端到第二端构建所述格栅或网格图案(101)，所述格栅或网格图案(101)在所述第一端比在所述第二端具有更高的密度，并且其中所述格栅或网格图案(101)通过从所述第一端到所述第二端增加所述孔隙大小和随着所述格栅或网格图案(101)被增材制造而降低所述格栅或网格图案(101)的密度中的至少一者来逐渐降低所述密度；将第二合金B(200)粉末添加到所述格栅或网格图案(101)的所述第一端；从所述格栅或网格图案(101)的所述第一端向所述第二端填充所述第二合金B(200)粉末；在所述AM
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GCTJ(300)中形成所述第一合金A(100)和所述第二合金B(200)粉末的复合材料；以及使所述复合材料经受热等静压(HIP)以致密化所述复合材料，其中所述第二合金B(200)粉末从所述AM
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GCTJ(300)的所述第一端到所述第二端具有渐变浓度。2.根据权利要求1所述的方法，其中所述制备包括通过选择性激光熔化(SLM)或选择性激光烧结(SLS)中的至少一者来制备所述格栅或网格图案(101)。3.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述填充包括振动所述第二合金B，以使所述第二合金B从所述格栅或网格图案(101)的所述第一端朝向所述第二端落下。4.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述制备包括通过从所述第一端到所述第二端增材构建所述格栅或网格图案(101)来制备所述格栅或网格图案(101)。5.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述孔隙(110)具有直径在约几十微米至亚毫米范围内的孔隙大小。6.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述将所述第二合金B(200)粉末朝向所述格栅或网格图案(101)的所述第二端振动包括超声振动所述第二合金B(200)粉末。7.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述第二合金B(200)粉末的浓度从所述格栅或网格图案(101)的所述第二端处的约0％渐变至所述格栅或网格图案(101)的所述第一端处的约100％。8.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述第一合金A(100)包括奥氏体不锈钢，并且所述第二合金B(200)包括蠕变强度增强的铁素体钢。9.根据权利要求1至7中任一项所述的方法，其中所述第一合金A(100)包括蠕变强度增强的铁素体钢，并且所述第二合金B(200)包括奥氏体不锈钢。10.根据权利要求1至7中任一项所述的方法，其中所述第一合金A(100)包括蠕变强度增强的铁素体钢，并且所述第二合金B(200)包括超级合金。11.一种增材制造的分级过渡接头(AM
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GCTJ)(300)，包括：第一合金A(100)；第二合金B(200)；过渡接头(300)，其中较大浓度的所述第一合金A(100)设置在所述过渡接头(300)的第
一端，并且较大浓度的所述第二合金B(200)设置在所述过渡接头(300)的第二端；并且所述第一合金A(100)和所述第二合金B(200)的梯度复合过渡设置在所述过渡接头的第一端和所述过渡接头的第二端之间，其中所述第一合金A(100)...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘兴波，冯志立，王艳丽，D，
申请(专利权)人：UT巴特勒有限公司卡本特科技公司通用电气公司，
类型：发明
国别省市：