多合金物品及其制造方法技术

本发明专利技术涉及多合金物品及其制造方法。一种物品(10)包括从外周缘(14)延伸到位于外周缘(14)的内侧的预定表面(16)的第一部分(12)。第一部分(12)包含纳米结构铁素体合金。该物品(10)包括从内周缘(20)延伸到位于内周缘(20)的外侧的预定表面(16)的第二部分(18)。第二部分(18)包含不同于纳米结构铁素体合金的至少一种其它合金。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及。
技术介绍
诸如重型燃气轮机和喷气发动机的涡轮机在极端的环境中运行，使涡轮构件，尤其是涡轮热区段中的那些构件暴露于高的运行温度和应力。为了保持热区段构件的机械完整性，传统上使用两种方法中的一种。在一种方法中，使用冷却空气来降低部件的有效温度。在第二种方法中，增加构件大小，以降低应力。但是，这些方法都会降低涡轮的效率且增加成本。为了使涡轮构件承受住热区段中的高温和应力，涡轮构件由能够承受这些严厉的条件的材料制成。在某些应用中，已经在这些要求高的应用中使用了超合金，因为超合金会在高达其熔化温度的90 %处保持其强度，并且具有优良的环境抗性。在某些其它应用中，镍基超合金特别地在燃气轮机发动机中已经得到广泛使用，例如在涡轮叶片、喷嘴、叶轮、间隔件、盘、筒管、叶盘以及护罩应用中。在一些较低温度和应力的应用中，可使用钢来制造涡轮构件。但是，传统的钢目前无法用于高温和高应力的应用中，因为传统的钢不满足必要的机械属性要求。特别地，对于在较高的温度处(例如在高于约1000度华氏温度的运行温度处)运行的重型的基于地面的燃气轮机叶轮，传统的钢不具有必要的机械属性。因此，传统上在这种应用中使用用Y双主相强化的镍基超合金。但是，在这种较高的温度处，大多数Y双主相强化的镍基超合金的保持时间裂纹增长(HTFCG)抗性可能无法满足设计要求。应当注意到，对于重型燃气轮机叶轮，从叶轮的孔到轮缘，关键机械属性有所改变。例如，孔受爆裂强度限制，并且因此将需要较高的极限抗拉强度。轮缘受材料的蠕变寿命及其对HTFCG的抗性限制。许多γ双主相镍基超合金都无法满足在升高的温度处所需的HTFCG抗性。因此，合乎需要的是具有能够在从较高的应力/较低的温度至较高的温度/较低的应力的范围内的一定范围的条件下保持其机械完整性的增强的合金物品。
技术实现思路
根据本专利技术的一个示例性实施例，一种物品包括从外周缘延伸到位于该外周缘的内侧的预定表面的第一部分。第一部分包含纳米结构铁素体合金。该物品包括从内周缘延伸到位于该内周缘的外侧的该预定表面的第二部分。第二部分包含不同于纳米结构铁素体合金的至少一种其它合金。根据本专利技术的另一个示例性实施例，公开了一种涡轮机构件。根据本专利技术的另一个示例性实施例，公开了一种用于制造物品的方法。部件列表10 物品12第一部分14外周缘16预定表面18第二部分20内周缘22 构件24第一部分26 轮缘28预定表面30第二部分32 孔附图说明当参照附图阅读以下详细描述时，本专利技术的实施例的这些和其它特征、方面和优点将变得更好理解，在附图中，相似标号在所有图中表示相似部件，其中图1是根据本专利技术的一个示例性实施例的多合金物品的示意图；以及图2是根据本专利技术的一个示例性实施例的双合金燃气轮机叶轮的自顶向下的截具体实施例方式除非作出其它定义，本文使用的技术和科学用语具有与本专利技术所属的领域中的普通技术人员所普遍理解的相同的含义。如本文所用，用语“第一”、“第二”等不表示任何顺序、数量或重要性，而是相反，它们用来使元件彼此区分开。而且，用语“一”和“一个”不表示数量的限制，而是相反，表示存在所指物件中的至少一个。如果公开了范围，则涉及相同构件或属性的所有范围的端点均包括在内，且可独立地组合(例如，“直至约25%重量，或者更具体而言，约5%重量至约20%重量”的范围包括“约5%重量至约25%重量”的范围的端点和所有中间值等等)。与数量结合起来使用的修饰语“约”包括所述值，并且具有上下文(例如，包括与特定数量的度量相关联的误差程度)所规定的含义。本专利技术大体涉及多合金物品，以及制造该多合金物品的方法，并且更具体而言，涉及具有下者的双合金物品从物品的外周缘延伸到位于该外周缘的内侧的预定表面的、由纳米结构铁素体合金制成的第一部分；从该物品的内周缘延伸到位于该内周缘的外侧的预定表面的、由不同于第一部分中使用的纳米结构铁素体合金的另一种合金制成的第二部分。此处应当注意到，此处所论述的用语“其它合金”指的是与纳米结构铁素体合金不同种类的合金。还应当注意到，在某些实施例中，可在第二部分中使用不止一种其它合金。根据下文论述的实施例，公开了一种多合金物品。在某些示例性实施例中，双合金物品包括涡轮机构件。该物品包括从物品的外周缘延伸到位于该外周缘的内侧的预定表面的第一部分。该第一部分包含纳米结构铁素体合金。该物品进一步包括从该物品的内周缘延伸到位于该内周缘的外侧的预定表面的第二部分。第二部分包含不同于纳米结构铁素体合金的至少一种其它合金。参照图1，公开了一种根据本专利技术的一个示例性实施例的物品10。在所示实施例中，物品10包括双合金物品。在某些其它实施例中，物品10可为多合金物品，即物品10可包括不止两种合金。在所示实施例中，物品10包括从外周缘14延伸到预定表面16的第一部分12。第一部分12包含纳米结构铁素体合金。物品10进一步包括从内周缘20延伸到预定表面16的第二部分18。第二部分18包含不同于纳米结构铁素体合金的至少一种其它合金。在一个实施例中，物品10可为涡轮机构件。在其它实施例中，物品10还可为可应用于涉及在较高的温度处运行的任何其它应用的。在一个实施例中，物品10是重型燃气轮机叶轮。在另一个实施例中，物品10可为重型燃气轮机间隔件。在又一个实施例，物品10可为在航空应用中使用的涡轮机构件。在又一个实施例中，物品10可为喷气发动机盘。参照图2，示出了涡轮机构件22的自顶向下的截面。涡轮机构件22类似于前面的实施例的物品10。在所示实施例中，涡轮机构件22包括双合金构件。在某些其它实施例中，构件22可为多合金构件，即构件22可包括不止两种合金。所示构件22是重型燃气轮机叶轮。在所示实施例中，构件22包括从轮缘26 (外周缘)延伸到预定表面28的第一部分24。第一部分24包含纳米结构铁素体合金。构件22进一步包括从孔32 (内周缘)延伸到预定表面28的第二部分30。第二部分30包含不同于纳米结构铁素体合金的至少一种其它合金。此处应当注意到，虽然参照图2对下面的细节进行论述，但是这些细节也同样可应用于图1的实施例。如之前所论述的那样，从重型涡轮叶轮的孔到轮缘，关键机械属性有所改变。例如，孔受爆裂强度限制，并且因此将需要较高的极限抗拉强度。轮缘受材料的蠕变寿命及其对HTFCG的抗性限制。传统上，γ双主相镍基超合金无法满足在升高的温度处所需的HTFCG 抗性。第一部分24的纳米结构铁素体合金包括不锈钢基体，该不锈钢基体被非常高密度(例如，至少约io18m_3，或至少约io2V3，或甚至至少约IO2V3)的纳米尺度(例如，约ι 纳米至约100纳米，或约1纳米至约50纳米，或约1纳米至约10纳米)的纳米特征扩散强化，该纳米特征包括钛氧化物和来自用来制备纳米结构铁素体合金的氧化物或合金基体的至少一种其它元素。例如，钇氧化物、铝氧化物、锆氧化物、铪氧化物可用来制备NFA，在这种情况下，纳米特征可包含钇(Y)、铝(Al)、锆(Z)、铪(Hf)或它们的组合。过渡金属，诸如来自合金基体的铁、铬、钼、钨、锰、硅、铌、铝、铌或钽也可参与纳米特征的产生。在纳米结构铁素体合金中，添加的氧化物的大部分(如果不是基本全部的话)会在粉末耗损期间溶解到合金基体中，并且当粉末在固结过本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种物品（１０），包括：从外周缘（１４）延伸到位于所述外周缘（１４）的内侧的预定表面（１６）的第一部分（１２），其中，所述第一部分（１２）包含纳米结构铁素体合金；以及从内周缘（２０）延伸到位于所述内周缘（２０）的外侧的所述预定表面（１６）的第二部分（１８），其中，所述第二部分（１８）包含不同于所述纳米结构铁素体合金的至少一种其它合金。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：R·迪多米齐奥，M·J·阿林格，S·V·坦布，R·J·施托尼特希，
申请(专利权)人：通用电气公司，
类型：发明
国别省市：US