使用用于复合部件的复合增材制造特征的复合增材制造方法_2

文档序号:9926773阅读:来源:国知局
预烧结预成型 基部,预烧结预成型基部包括不同于初始形状的修改形状;和,连接到预烧结预成型基部的 增材结构,其中,通过将多个增材材料层熔化在一起使增材结构构建在处于其初始形状中 的预烧结预成型基部上,其中,至少第一层的增材材料连接到处于其初始形状中的预烧结 预成型基部。
[0029] 本发明的第十七技术方案是,在第十六技术方案中,修改形状包括非平面表面。
[0030] 本发明的第十八技术方案是,在第十六技术方案中,部件包括涡轮部件。
[0031] 本发明的第十九技术方案是,在第十八技术方案中,涡轮部件包括喷嘴,并且其 中,预烧结预成型基部连接到喷嘴的内表面。
[0032] 本发明的第二十技术方案是,在第十六技术方案中,增材结构包括一个或更多个 冷却特征延伸件。
【附图说明】
[0033] 附图中列出的实施例本质上是描述性和示例性的,目的不是限制通过权利要求限 定的发明。以下描述性实施例的详细说明,当结合以下附图阅读时可以被理解,相似结构表 示为相似附图标记,并且其中:
[0034] 图1示出了根据在本文中显示或描述的一个或更多个实施例的复合增材制造方 法;
[0035] 图2是根据在本文中显示或描述的一个或更多个实施例的在包括初始形状的预烧 结预成型基部上的增材结构;
[0036] 图3是根据在本文中显示或描述的一个或更多个实施例的在修改其形状之后的预 烧结预成型基部上的增材结构;
[0037] 图4是根据在本文中显示或描述的一个或更多个实施例的连接到部件的复合增材 制造特征的分解图;
[0038] 图5是根据在本文中显示或描述的一个或更多个实施例的复合部件的示意图;和
[0039] 图6是根据在本文中显示或描述的一个或更多个实施例的复合部件的透视图。
[0040] 附图标记
[0041 ] 1 复合部件(10+20+30)
[0042] 5复合增材制造特征(10+20)
[0043] 10预烧结预成型基部
[0044] 11初始形状
[0045] 12修改形状
[0046] 20增材结构
[0047] 21销
[0048] 22 部件
[0049] 31 表面
[0050] 5〇力
[0051] 100复合增材制造方法
[0052] 110步骤(构建增材结构)
[0053] 120步骤(压成修改形状)
[0054] 130步骤(连接)。 具体实施例
[0055] 本发明的一个或更多个特定实施例将会在以下说明。这些说明的实施例仅是本公 开技术的示例。此外,为了提供这些实施例简要的说明,实际实施例的所有产品可能不会在 说明书中描述。应当理解的是在任何这样的实际实施例的发展中,如在人和工程和设计方 案中,必须做出大量实施特定方案以达到开发者的特定目的,例如符合系统相关和商业相 关的约束,这可能对一个实施例改变为另一个。此外,应当理解的是这种发展努力可能是复 杂的和耗时的,但无非是对那些本领域技术人员常规采用具有本公开优点的设计、生产、和 制造。
[0056] 当介绍本公开各种实施例的元件时,术语"一"、"一种"、"该"意思是存在一个或更 多个的元件。术语"包括"、"包含"、"具有"是包含性的并且意思是除了列出的元件可能有另 外的元件。
[0057] 现在参照图1,示出了一种复合增材制造方法100。另外参照图2-6,复合增材制造 方法100可大致包括制作一种复合增材制造特征5,其包括构建在预烧结预成型基部10上的 增材结构20,其依次可以修改为修改形状12。具有其修改形状12的复合增材制造特征5可以 随后连接到部件30(例如,涡轮部件)以形成复合部件1。通过修改预烧结预成型基部10为具 有构建其上的增材结构20的修改形状12(例如,弯曲形状),复合增材制造特征5可以连接到 部件30的弯曲或其它非平面表面31。因此复合增材制造方法100可以有助于增材制造结构 20(例如,冷却产品)连接到弯曲或复杂部件30(例如,涡轮部件)。
[0058] 具体地,复合增材制造方法100首先可首先包括在步骤110中在预烧结预成型基部 上构建增材结构20,其中,构建增材结构20包括重复地将多个增材材料层与结合到预烧结 预成型基部10的至少第一层的增材材料熔化在一起,并且其中,预烧结预成型基部10包括 初始形状11。
[0059] 预烧结预成型基部10通常可包括颗粒的混合物,包括贱金属合金和第二合金,它 们在低于它们熔点的温度下烧结在一起以形成结块和稍微多孔的物质。用于粉末颗粒的适 当颗粒尺寸范围包括150目,或甚至325目或更小,以促进颗粒的迅速烧结和减小预烧结预 成型120中气孔到大约10体积百分比或更小。在一些实施例中,预烧结预成型120的密度具 有90 %或更佳的密度。在一些实施例中,预烧结预成型120具有95 %或更佳的密度。
[0060] 预烧结预成型基部10的贱金属合金可包括任何组分,例如,类似于基板(例如,涡 轮叶片护罩108)以提高预烧结预成型件120和基板之间的共同的物理性能。例如,在一些实 施例中,(预烧结预成型件120的)贱金属合金和基板(例如,涡轮叶片护罩108)共用共同组 分(即,它们是相同类型的材料)。例如,取决于期望的应用和/或构建形状,在一些实施例 中,贱金属合金可包括镍基超级合金,例如MAR-M-247、Ren6N4、Ren6N5、Ren6l08、 GTD-111?、GTD-222?、GTD-444?、和IN-738、或钴基合金,例如如上所述的MAR-M-509或 FSX-414。在一些实施例中,贱金属合金的性质包括与基板(例如,涡轮叶片护罩108)的化学 和冶金相容性,如高疲劳强度,开裂的低蠕变,抗氧化性和/或机加工性。
[0061 ]在一些实施例中,贱金属合金可包括在部件30和/或其将连接至的增材结构20的 大约25°C以内的熔化温度的熔点。在一些实施例中,贱金属合金可以包括按重量如下的组 分范围:大约2.5到11 %的钴、7到9%的铬、3.5到11 %的钨、4.5到8%的铝、2.5到6%的钽、 0.02到1.2%的钛、0.1到1.8%的铪、0.1至1」8%的钼、0.01到0.17%的碳、最多0.08%的锆、 最多0.60的硅、最多2.0的铼、平衡为镍和不可避免的杂质。在一些实施例中,贱金属合金可 包括按重量如下的组分范围为:大约9到11 %的钴、8到8.8 %的铬、9.5到10.5 %的钨、5.3到 5.7%的铝、2.8到2.3%的钽、0.9到1.2%的钛、1.2到1.6%的铪、0.5到0.8%的钼、0.13到 0.17%的碳、0.03到0.08%的锆、余量为镍和不可避免的杂质。
[0062] 在一些实施例中,贱金属合金可以包括MAR-M-247。这种贱金属合金可以包括按重 量如下的组分范围为:大约59%的镍、大约10%的钨、大约8.25%的铬、大约5.5%的铝、大 约3%的钽、大约1 %的钛、大约0.7%的钼、大约0.5%铁和大约0.015%的硼。在一些实施例 中,贱金属合金可以包括MAR-M-509。这样的贱金属合金可包括按重量如下的组分范围:大 约59%的钴、大约23.5%的铬、大约10%的镍、大约7%的钨、大约3.5%的钽、大约0.6%的 碳、大约0.5 %的锆和大约0.2 %的钛。
[0063]应当理解的是,虽然在本文中已经列出了用于预烧结预成型基部10的贱金属合金 的组分的具体材料和组分,这些列出的材料和组分仅是示例性和非限制性的,并且其它合 金可以备选地或另外使用。此外,应当理解的是,用于预烧结预成型基部10的贱金属合金的 特定组分可以取决于部件10 (例如,涡轮喷嘴)的组分和/或在增材结构20中使用的增材材 料。
[0064]如上所述,预烧结预成型基部10还包括第二合金。第二合金也可具有类似于基板 (例如,涡轮叶片护罩108)的组分,但是还包含熔点抑制剂以促进贱金属合金和第二合金颗 粒的烧结,并且
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