减小。
[0028]图10是示出了本发明的实施例的方面的方法84的流程图，包括了以下步骤:
86.将各自的不同材料的多个相邻粉末层以表示多材料部件的给定剖面的各自的区域形状输送到工作表面上。
[0029]88.将相邻的粉末层中的至少两个重叠，以在所述至少两个相邻的粉末层之间形成梯度材料过渡区。
[0030]90.将特定的激光能量施用至每个粉末层，以熔化或烧结所述层，其中，所述层中的至少两个分别接收不同的激光强度。
[0031]92.对于相继的剖面自步骤86重复，以通过选择性层添加制造来制造所述部件。
[0032]在一些实施例中，所包括的纳米尺度的陶瓷颗粒能够使陶瓷层的烧结温度降低多达350°C。这能够便于金属和陶瓷层的共同烧结和粘合。温度的降低特别地发生在当陶瓷粉末包括至少2%和多达100%体积的小于100 nm的平均直径的颗粒的时候，并且其特别地发生在颗粒平均直径小于50 nm的情况下。本方法允许通过仅部分地熔化这样的纳米颗粒来进行烧结。当以热喷涂技术涂敷陶瓷涂层时，这是不可能的，因为其趋于完全地熔化较小的颗粒。
[0033]用在高温燃气涡轮机部件中的镍基超合金通常通过伽马相基体内的伽马主沉淀相进行加强。这些超合金的使其能够在高温环境下持久耐用的性质还使其难以制造和修理。然而，其能够通过本文所描述的方法来生产和联结至不同材料(包括陶瓷)的相邻层。具有带湍流器和膜冷却出口孔的蛇形通道的燃气涡轮机叶片的铸造是困难且昂贵的。本方法在更完整地联结不同材料层的同时减少成本。这允许以一个过程生产例如涡轮机叶片的完整的多材料部件，而代替了铸造超合金叶片然后在单独的过程(例如热喷洒)中对其进行涂覆。
[0034]尽管已经在本文中示出并描述了本发明的各个实施例，明显的是，这样的实施例仅借助于示例的方式来提供。在不偏离本文的发明的前提下，可以进行许多变形、改变和替换。因此，其意图是本发明仅受到所附权利要求书的精神和范围的限制。
【主权项】
1.一种用于制作部件的方法，包括以下步骤: 将各自的不同粉末材料的多个相邻粉末层以表示多材料部件的给定剖面中的各自的最终材料的各自区域形状输送到工作表面上； 将相邻的粉末层中的至少两个重叠，以在所述至少两个相邻的粉末层之间形成材料梯度区； 将第一强度的第一激光能量施用至所述粉末层中的第一粉末层，并且将第二不同的激光强度的第二激光能量施用至所述粉末层中的第二粉末层；以及 针对所述部件的相继的剖面自输送步骤重复，以制造所述部件。
2.如权利要求1所述的方法，其中，所述第一粉末层包括金属，所述第二粉末包括热障陶瓷，所述第一激光能量被引导以遵循与所述第一粉末层的非线性周边平行的第一多个扫描路径，并且所述第二激光能量被引导以遵循与所述第二粉末层的非线性周边平行的第二多个扫描路径。
3.如权利要求2所述的方法，还包括:在遵循所述第一和第二扫描路径的同时打开和关闭所述第一和第二激光能量的循环，以形成经过所述第一和第二最终材料的通道。
4.如权利要求2所述的方法，还包括:在遵循第二扫描路径的同时打开和关闭所述第二激光能量的循环，以在所述第二最终材料中形成应变释放裂缝。
5.如权利要求1所述的方法，还包括:通过将第一和第二粉末材料输送到所述工作表面上使得在其间具有交错轮廓而在所述第一和第二最终材料之间形成机械互锁界面，形成穿过所述界面的交错指部。
6.如权利要求1所述的方法，还包括:以各自的第一和第二厚度将所述第一和第二粉末层沉积到所述工作表面上，并预先确定所述各自的激光能量以将所述粉末层减少至在所述给定剖面中的所述最终材料的均匀厚度。
7.如权利要求1所述的方法，还包括:通过被沿着相继的线性扫描路径引导的激光束来提供所述第一和第二激光能量，每个线性扫描路径在所述第一和第二粉末层上经过，并且还包括:沿着每个扫描路径改变所述激光束的强度以提供所述第一和第二强度。
8.一种由如权利要求1所述的方法形成的产品。
9.一种制作部件的方法，包括以下步骤: 将各自不同的材料的第一、第二和第三相邻层的各自粉末以组合起来代表了所述部件的给定多材料剖面的各自第一、第二和第三区域形状输送到工作表面上； 其中，所述第一粉末层包括结构性金属材料，所述第二粉末层包括粘合涂层材料，并且所述第三粉末层包括热障陶瓷； 将特定的激光能量施用至每个所述粉末层以熔化或烧结所述层，其中，所述层中的至少两个分别接收不同的激光强度；以及 对于相继的剖面自输送步骤重复，以通过选择性层添加制造来制造部件。
10.如权利要求9所述的方法，还包括:在遵循与所述区域形状的各自轮廓平行的扫描路径的同时打开和关闭所述激光能量的循环，以在所述部件中形成通道。
11.如权利要求9所述的方法，还包括:引导第一激光能量以遵循与所述第一形状的轮廓平行的扫描路径，引导第二激光能量以遵循与所述第二形状的轮廓平行的扫描路径，并且引导第三激光能量以遵循与所述第三形状的轮廓平行的扫描路径。
12.如权利要求11所述的方法，还包括:打开和关闭所述第三激光能量的循环，以在所述热障陶瓷中形成应变释放裂缝。
13.如权利要求11所述的方法，还包括:通过将所述第二和第三粉末输送到所述工作表面上使得其间具有交错轮廓而在所述第二和第三层之间形成机械互锁界面，在所述界面中形成交错指部。
14.如权利要求9所述的方法，还包括:使所述第一和第二粉末重叠达到至少0.2 _，形成梯度材料区。
15.如权利要求11所述的方法，还包括:使所述第二粉末和第三粉末重叠达到至少0.4mm，形成梯度材料区。
16.如权利要求11所述的方法，还包括:以各自的第一和第二不同厚度将所述第一和第三层沉积到所述工作表面上，并预先确定所述激光能量的各自强度以将三个粉末层减少至均匀的材料厚度。
17.如权利要求11所述的方法，还包括:由被沿着相继的线引导的激光束提供所述第一、第二和第三激光能量，每条线在所述第一、第二和第三层上经过，并且还包括:沿着每条线改变所述激光束的强度以针对被所述线经过的每个粉末层提供特定的能量。
18.一种制作燃气涡轮机部件的方法，包括以下步骤: 将第一、第二和第三相邻粉末层以所述部件的给定剖面中的第一、第二和第三相邻最终材料的各自的第一、第二和第三区域形状输送到工作表面上； 其中，所述第一材料包括结构性金属，所述第二材料包括粘合涂层金属，并且所述第三材料包括热障陶瓷； 使用各自的第一和第二激光能量将所述第一和第二粉末层熔化，并且使用第三激光能量仅仅部分地将所述第三粉末层熔化，其中，固化形成了相邻的最终材料的新工作表面；以及 针对相继的剖面自输送步骤重复，以制造具有多孔陶瓷热障层的所述结构性金属的部件； 其中，所述第一激光能量被引导以遵循所述第一形状的轮廓，所述第二激光能量被引导以遵循所述第二形状的轮廓，并且所述第三激光能量被引导以遵循所述第三形状的轮廓。
19.如权利要求18所述的方法，还包括: 使所述第一和第二粉末重叠达到至少0.2 mm，在所述第一和第二层之间形成梯度材料界面；以及 通过将所述第二和第三粉末输送到所述工作表面上使得其间具有交错轮廓而在所述第二和第三层之间形成机械互锁界面，形成穿过所述界面的交错指部。
20.一种由如权利要求19所述的方法形成的产品。
【专利摘要】一种利用多种材料的添加制造方法。第一（48）、第二（50）和第三（52）相邻粉末层以部件（20）的给定剖面中的相邻最终材料（30、44、45）的各自第一（73）、第二（74）和第三（75）区域形状被输送到工作表面（54A）上。第一粉末可以是以翼型基体（30）的截面形状输送的结构性金属。第二粉末可以是以基体上的粘合涂覆层（45）的截面形状输送的粘合涂覆层材料。第三粉末可以是以热障涂层（44）的截面形状输送的热障陶瓷。特定的激光强度（69A、69B）被施用至每个层，以熔化或烧结所述层。可以通过梯度材料重叠和/或交错突出部在相邻层之间形成集成的界面（57、77、80）。
【IPC分类】B29C67-00, B22F7-02, B22F7-06, B22F5-04, F01D5-00, B22F5-00, B22F3-105
【公开号】CN104684667
【申请号】CN201380052507
【发明人】R.苏布拉马尼安, M.奥特, D.托迈迪斯, A.萨多福伊, J.明策
【申请人】西门子公司
【公开日】2015年6月3日
【申请日】2013年10月7日
【公告号】EP2903762A2, US20140099476, WO2014107204A2, WO2014107204A3