超级合金的焊膏焊接制造技术

在此披露一种焊接超级合金制品的方法。将焊膏层附接到由超级合金形成的第一制品上。将焊膏层附接到由超级合金形成的第二制品上。消除焊膏层与超级合金之间的残余应力。在所述制品的焊膏层上形成相匹配的接合面。并且，所述制品的接合面被焊接在一起从而形成焊接组件，其中在进行焊接后，热影响区位于焊膏层内。

【技术实现步骤摘要】

本申请主要涉及超级合金的焊接方法。超级合金材料通常用于要求在高温条件下长时间内具有较高强度、蠕变阻力、断裂韧度和其它机械性能的应用中。镍基超级合金(例如γ’(伽马撇)强化超级合金)是含有重量百分比为约50％或更多的镍、外加被加入用以提高这些合金的物理机械性能的合金元素的合金。
技术介绍
超级合金，特别是γ’强化镍基超级合金，在进行焊接时对开裂十分敏感。焊接裂纹至少部分地是由于在焊接和时效处理过程中产生的残余应力而造成的。当焊接制品由含有一定量的包括例如铝和钛等其它元素的γ’强化镍基超级合金制成时，特别可能发生开裂。铝和钛是形成γ’相的主要元素，所述γ’相增大了镍基超级合金的强度，但是同时减小了镍基超级合金的延性。当需要进行焊接从而熔合材料的较厚部段时，或者当焊接部位的几何结构致使焊接收缩应力产生相互作用时，开裂问题变得更加严重。以前，通过进行钎焊、通过在焊接接头内使用填隙片进行焊接、或者通过在焊接接头内形成薄包覆层，从而应对这一问题。由于存在公差要求，因此钎焊并不总是可选的；填隙焊接的延性可能不足以克服几何应力相互作用，且薄包覆层可能不会阻止应力对超级合金基底材料和热影响区(HAZ)产生影响作用。鉴于存在以上缺点，因此需要一种备选的焊接超级合金的工艺方法。
技术实现思路
在此披露一种焊接超级合金制品的方法。将焊膏层(butteredlayer)附接到由超级合金形成的第一制品上。将焊膏层附接到由超级合金形成的第二制品上。消除焊膏层与超级合金之间的残余应力。在所述制品的焊膏层上形成相匹配的接合面。并且，所述制品的接合面被焊接在一起从而形成焊接组件，其中在进行焊接后，热影响区位于焊膏层内。在此还披露一种焊接超级合金制品的方法。将焊膏层附接到由超级合金形成的第一制品上。将焊膏层附接到由超级合金形成的第二制品上。消除焊膏层与超级合金之间的残余应力。在所述制品的焊膏层上形成相匹配的接合面。并且，所述制品的接合面被焊接在一起从而形成焊接组件，其中在进行焊接后，超级合金中不存在诱发应力。在此进一步披露一种焊接超级合金制品的方法。将焊膏层附接到由超级合金形成的第一制品上。将焊膏层附接到由超级合金形成的第二制品上。消除焊膏层与超级合金之间的残余应力。在焊膏层上形成相匹配的接合面。并且，所述制品的接合面被焊接在一起从而形成焊接组件，其中在进行焊接后，焊膏层的厚度大于通过焊接而产生的焊接区和热影响区。所述方法还包括以下方面将焊膏层附接到超级合金上进一步包括将焊膏层附接到镍基超级合金上；或者将焊膏层附接到γ’强化镍基超级合金上；或者将焊膏层附接到包含铝和/或钛的γ’强化镍基超级合金上。所述方法还包括以下方面对焊膏层进行机加工进一步包括将焊膏层机加工成能够包绕热影响区的尺寸；并且冷却焊接组件，其中在进行冷却后，焊接组件中基本上没有裂纹；并且消除残余应力进一步包括在每一个制品上面进行热处理作业；并且形成接合面进一步包括在所述制品的焊膏层上进行机加工作业。附图说明下面结合附图对本专利技术进行描述，在所述附图中使用相似的附图标记表示相似的元件。图1是带有较厚的待进行焊接的焊膏层的超级合金制品的剖视示意图；图2是带有经过机加工的接合面的超级合金制品的剖视示意图；图3是处于配合取向状态下的超级合金制品的剖视示意图；和图4是焊接作业后的超级合金制品的剖视示意图。具体实施例方式超级合金用于要求在高温条件下具有较高强度、蠕变阻力、断裂韧度和其它机械性能的应用中。超级合金，或者高性能合金，是具有优良的机械强度、良好的表面稳定性、耐蚀性且在不发生氧化或损失机械性能的条件下能够耐受高温的合金。超级合金典型应用在航空航天工业中，例如用于喷气式发动机的涡轮叶片。超级合金典型地是镍基、钴基或铁基的。超级合金中可能存在许多其它普通和外来元素；其中一些实例是铬、钼、钨、铝、锆、铌、铼、碳或硅。单晶超级合金(SC超级合金)被设计以使得即便是在形成单晶即在材料中不存在晶界时也具有一定的强度。绝大多数其它合金的机械性质取决于晶界的存在，然而在高温条件下，所述晶界将会参与蠕变且必须由其它机构取代。在许多这样的合金中，有序的金属间相孤岛位于无序相的基体中，所述各相具有相同的晶格。在不向所述结构内引入任何非晶态固体的条件下，其近似于晶界的位错-钉扎行为。根据本专利技术披露内容的焊接方法适用于由超级合金制成的多种类型的零件和部件。虽然下面结合由γ’强化镍基超级合金制成的制品对焊接超级合金制品的方法的进行讨论，但是应该理解所述焊接方法适用于焊接由所有类型的超级合金制成的制品。例如在一个实施例中包含相对较高的铝和钛含量(即重量百分比相加大于3％)的γ’强化镍基超级合金相对于非γ’强化镍基超级合金而言强度增大，但是已公知在焊接接头处不出现裂纹的情况下十分难于进行焊接。在焊接接头处发展出的裂纹通常是由于固化、冷却和由于焊接收缩或热处理产生的应变而形成的。另外，如果超级合金的收缩(例如通过夹具、工具等)受到约束，那么收缩应变可能会诱发产生同样导致形成裂纹的残余应力。增强在待焊接区域中的材料延性从而使焊接收缩效应最小化和/或防止产生焊接收缩效应是有利的。延性是材料在发生断裂前进行塑性流动的能力。断裂特征通常是依据在存在应力的条件下材料产生弹性伸长和塑性形变的能力而进行描述的。延性合金具有更强的发生塑性形变和重新分布载荷的能力，由此减少了裂纹的产生。因此，将延性更大的合金焊接到γ’强化镍基超级合金上减小了超级合金中的残余应力。与将两块γ’强化镍基超级合金焊接在一起相比，延性合金吸收了所述应力，由此使开裂减至最小程度。在此披露的所述方法允许在不产生较大应力的条件下对镍基超级合金进行焊接，由此减少了焊接区域内裂纹的形成。图1示出了要被联接在一起的两块制品10，其中每一块制品10均由γ’强化镍基超级合金12制成。每一块制品10进一步包括附接(即冶金联接、机械结合、焊接、热喷涂)在每一块制品10的相对端部上的较厚的焊膏层14，所述焊膏层具有比基底合金12更大的延性。焊膏层14可以由镍基、钴基或铁基固溶体或γ’相含量较低的合金例如625合金、Waspaloy、A-286或Ultimet形成。每一块制品10单独地受到热处理，从而消除由于将焊膏层14附接到γ’强化镍基超级合金上而产生的残余应力。该单独的热处理作业允许γ’强化镍基超级合金12基底材料进行应力消除而不产生裂纹，这是由于具有更大延性的焊膏层14起到自由表面的作用所造成的。在单独的热处理作业之后，制品10的焊膏层14受到机加工从而形成如图2所示的相匹配的接合面16。接合面被定义为接触或接近待联接的另一构件的制品的配合表面。可采用常规方法例如研磨、铣磨等对焊膏层14进行机加工。每一个焊膏层14具有能够包含位于所述制品10之间的后续焊接作业焊接区和热影响区20(如图4所示)的适当的厚度18。图3示出了在准备进行焊接作业的过程中彼此配合在一起的接合面16。例如在一个实施例中，所述焊接作业可以是熔焊作业22，例如TIG、等离子体、电子束或激光熔焊，或者固态联接焊接作业，例如搅拌摩擦焊、电阻焊或扩散焊接。在两个焊膏层14之间进行的焊接作业能够获得更佳的焊接特性，其中包括抗裂强度。图4示出了在进行联接作业之后的焊接组件24。由于进行联接作业而导致产本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种焊接超级合金制品的方法，所述方法包括以下步骤：将焊膏层附接到由超级合金形成的第一制品上；将焊膏层附接到由超级合金形成的第二制品上；消除焊膏层与超级合金之间的残余应力；在所述制品的焊膏层上形成相匹配的接合面；并且所述制品的接合面被焊接在一起从而形成焊接组件，其中在进行焊接后，热影响区位于焊膏层内。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：MD阿尔内特，DA诺沃克，
申请(专利权)人：通用电气公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]