焊接构件、焊接燃气轮机构件及构件的焊接方法技术

本发明专利技术公开了一种焊接构件、焊接燃气轮机构件及构件的焊接方法。焊接构件包括第一合金、第二合金，以及定位在第一合金与第二合金之间的焊缝。该焊缝由射束焊接的第一垫片和第二垫片形成。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及制造构件和形成制造构件的方法。更具体而言，本专利技术涉及焊接构件和构件的焊接方法。
技术介绍
燃气轮机内的操作温度在热学和化学上都是不利的。通过研制铁基、镍基和钴基超级合金以及使用能够保护超级合金免受氧化、热腐蚀等的环境涂层，实现了高温性能的显著改善。通过连结包括超级合金的子构件可制成零件。期望的是基于熔融和应变时效开裂来改善焊接性。改善焊接性能延长零件的使用寿命。在燃气轮机的压缩机部分中，大气空气在该过程中压缩至10至25倍的大气压力， 且绝热地加热至700° F至1250° F(371°C至677°C)。此种经加热和压缩的空气引至燃烧室，在其中该空气与燃料相混合。燃料被点燃，且燃烧过程将气体加热至很高的温度，超过3000° F(16500C ) o这些热气体穿过涡轮，在其中固定到旋转涡轮盘上的翼型件获取能量以驱动所附接的产生电功率的发电机。为了改善涡轮的操作效率，已升高了燃烧温度。当然，随着燃烧温度的升高，必须采取一些步骤来防止对于形成这些热燃烧气体的流动通路的材料的热降解。某些公知的合金可用于沿这些热气体的流动通路所设置的构件。这些构件的某些部分必须能够经受高于这些构件其它部分的温度。例如，某些部分可耐受绝热地加热的温度(例如，800° F至1250° F)，而其它部分可进一步耐受由燃烧过程加热的热气体(例如，超过3000° F)。完全由合金制成的耐受最高温度的构件因过于昂贵或因未能包括在构件的其它部分中所期望的其它特性而可能不合需要。作为备选，完全由合金制成的仅耐受较低温度部分的温度的构件可能会损坏。在本领域中将期望的是，焊接构件、焊接燃气轮机构件和构件的焊接方法并不具有一个或多个上述缺陷。
技术实现思路
根据示例性实施例，一种焊接构件包括第一合金子构件、第二合金子构件，以及位于第一合金子构件与第二合金子构件之间的焊缝(weld)。该焊缝包括具有过渡区的梯度。根据另一示例性实施例，一种焊接燃气轮机构件包括第一合金、第二合金，以及定位在第一合金与第二合金之间的焊缝。该焊缝由射束焊接的第一垫片和第二垫片所形成。根据另一示例性实施例，一种焊接构件的方法包括定位第一合金、定位第二合金，将第一垫片和第二垫片定位在第一合金与第二合金之间，以及射束焊接第一垫片和第二垫片以在第一合金与第二合金之间形成焊缝。结合以举例的方式示出本专利技术原理的附图，根据对优选实施例的以下更为详细的描述将清楚本专利技术的其它特征和优点。附图说明图I示出了经焊接的构件的透视图。图2示出了在第一部分与第二部分之间具有连结间隙的构件的示意性侧视图。图3示出了具有插入在构件的第一部分与第二部分之间的两个垫片的构件的示意性侧视图。图4示出了具有焊缝的构件的示意性侧视图，该焊缝通过射束焊接插入在构件的第一部分与第二部分之间的两个垫片而形成。图5示出了定位在构件内且焊接在该构件内的两个垫片的示意性侧视图。图6示出了定位在构件内且焊接在该构件内的三个垫片的示意性侧视图。 图7示出了定位在构件内且焊接在该构件内的两个垫片的示意性侧视图。图8示出了定位在构件内且焊接在该构件内的三个垫片的示意性侧视图。只要有可能，相同的参考标号都将在所有图中用来表示相同的部分。具体实施例方式提供的是焊接构件、焊接燃气轮机构件(例如，燃气轮机罩盖、燃气轮机叶片或燃气轮机喷嘴)，以及构件的焊接方法。本公开内容的实施例提高了熔合焊接性、减小了熔融趋势、减小了应变时效开裂趋势、容许使用具有在其它情况下不兼容特性的部分、增大了抗应力性、提高了廷展性，以及它们的组合。参看图1，构件100包括具有第一合金104的第一部分102或子构件以及具有第二合金108的第二部分106或子构件。第一部分102和第二部分106通过使用形成焊缝110的两个或多个垫片111而焊接在一起。焊缝110由定位成邻近第一部分102的第一垫片112和定位在第一垫片112与第二部分106之间的第二垫片114所形成。例如，焊缝110通过能量束118如电子束或激光束来进行射束焊接。在另外的实施例中，第三垫片602或更多垫片也形成焊缝110 (见图6和图8)。垫片111在定位于第一部分102与第二部分106之间的连结间隙202 (见图2)内形成梯度成分，从而改善了焊缝110的焊接性和连结特性。图2至图4示意性地示出了处于形成构件100的示例性方法的各个阶段的第一部分102和第二部分106。图2示出了构件100的侧视图，其中第一部分102和第二部分106分开且布置为形成连结间隙202。在该实施例中，连结间隙202将第一部分102和第二部分106完全分开。在另一实施例中，第一部分102和第二部分106部分地附接且连结间隙202在第一部分102与第二部分106之间延伸。参看图3，根据该方法的实施例，当第一部分102和第二部分106定位好时，将第一垫片112和第二垫片114定位在位于第一合金102与第二合金106之间的连结间隙202内。垫片111经射束焊接(例如，电子束或激光焊接)以形成图4中所示的焊缝110。构件100的第一部分102中的第一合金104在成分上不同于构件100的第二部分106中的第二合金108。在一个实施例中，第一合金104和第二合金108为任何适合的超级么么I=I -Wl o在一个实施例中，第一合金104或第二合金108包括镍基合金，其按重量计具有高达大约15%的铬、高达大约10%的钴、高达大约4%的钨、高达大约2%的钥、高达大约5%的钛、高达大约3%的铝，以及高达大约3%的钽。在另一实施例中，第一合金104或第二合金108按重量计具有以下成分大约14%的铬、大约9. 5%的钴、大约3. 8%的钨、大约1. 5 %的钥、大约4. 9 %的钛、大约3 %的铝、大约0. I %的碳、大约0. 01 %的硼、大约2. 8 %的钽，以及余量的镍。在一个实施例中，第一合金104或第二合金108包括镍基合金，其按重量计具有高达大约10 %的铬、高达大约8 %的钴、高达大约4%的钛、高达大约5 %的铝，高达大约6 %的钨、以及高达大约5%的钽。在另一实施例中，第一合金104或第二合金108按重量计具有以下成分:大约9. 8%的铬、大约7. 5%的钴、大约3. 5%的钛、大约4. 2%的铝、大约6%的钨、大约I. 5%的钥、大约4. 8%的钽、大约0. 09%的碳、大约0. 009%的硼，以及余量的镍。在一个实施例中，第一合金104或第二合金108包括镍基合金，其按重量计具有高达大约8 %的钴、高达大约7 %的铬、高达大约6 %的钽、高达大约7 %的铝、高达大约5 %的钨、高达大约3%的铼，以及高达大约2%的钥。在另一实施例中，第一合金104或第二合金108按重量计具有以下成分大约8%的钴、大约7%的铬、大约6%的钽、大约6. 2%的铝、大约5%的钨、大约3%的铼、大约2%的钥、大约0. 2%的铪，以及余量的镍。 在一个实施例中，第一合金104或第二合金108包括镍基合金，其按重量计具有高达大约10 %的铬、高达大约8 %的钴、高达大约5 %的铝、高达大约4 %的钛、高达大约2 %的钥、高达大约6%的钨，以及高达大约5%的钽。在另一实施例中，第一合金104或第二合金108按重量计具有以下成分大约10%的铬、大约本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种焊接构件，包括：第一合金子构件；第二合金子构件；以及位于所述第一合金子构件与所述第二合金子构件之间的焊缝；其中，所述焊缝包括具有过渡区的梯度。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：崔岩，冯干江，S·科蒂林加姆，林德超，
申请(专利权)人：通用电气公司，
类型：发明
国别省市：