钎焊工艺、钎焊布置和钎焊制品的制作方法
【专利摘要】公开了钎焊工艺、钎焊布置和钎焊制品。钎焊工艺包括利用钎焊布置来钎焊制品。该钎焊布置包括第一钎焊材料和第二钎焊材料，第一钎焊材料具有第一熔点且第二钎焊材料具有第二熔点，第一熔点不同于第二熔点。钎焊制品包括：处理区域；第一被钎焊的材料，其定位于处理区域内；以及，第二被钎焊的材料，与第一被钎焊的材料相比，其远离制品定位。第一被钎焊的材料由第一钎焊材料形成且第二被钎焊的材料由第二钎焊材料形成。
【专利说明】钎焊工艺、钎焊布置和钎焊制品
【技术领域】
[0001]本发明涉及与金属和金属构件有关的工艺、材料和产品。更特别地，本发明涉及钎焊(braze)工艺、钎焊布置和钎焊的产品。
【背景技术】
[0002]钎焊为用来将两个构件/材料联结在一起的适用工艺。然而，钎焊可由于表面氧化和/或由于操作者错误而导致缺陷。例如，操作者可能使用不正确的材料量，从而导致钎焊构件的不良性能。
[0003]此外，钎焊工艺可取决于特殊材料，诸如钎料膏。使用钎料膏导致钎焊工艺中的费用。钎料膏本身可具有较短的保质期并且难以控制例如钎料膏的稠度、量和位置，尤其是在膏到钎焊位置的接近受限的情况下。如果涂覆太少量的钎料膏，则这部分可能需要重新加工或者其可能在该区域中失效。如果涂覆太多量的钎料膏，则钎料膏可能流到部件的不当区域并且可导致在该区域中失效。此外，钎料膏的使用可导致钎焊工艺中的不一致性，由此导致制造或维修不均一的构件。而且，当混乱地涂覆钎料膏时，结果可为残品，例如如果钎料膏被意外地涂覆在不希望的地方。
[0004]在该领域中需要不遭受上述缺陷中的一个或多个的钎焊工艺、钎焊布置和钎焊制
品O
【发明内容】
[0005]在一示例性实施例中，一种钎焊工艺包括利用钎焊布置来钎焊制品。钎焊布置包括第一钎焊材料和第二钎焊材料，第一钎焊材料具有第一熔点且第二钎焊材料具有第二熔点，第一熔点不同于第二熔点。第一钎焊材料形成第一钎焊区域且第二钎焊材料形成第二钎焊区域。第一钎焊材料被布置成在制品的处理区域内形成第一钎焊区域。
[0006]在另一示例性实施例中，钎焊布置包括第一钎焊材料和第二钎焊材料。第一钎焊材料具有第一熔点且第二钎焊材料具有第二熔点，第一熔点不同于第二熔点。第一钎焊材料形成第一钎焊区域且第二钎焊材料形成第二钎焊区域。第一钎焊材料被布置成在制品的处理区域内形成第一钎焊区域。
[0007]在另一示例性实施例中，钎焊制品包括:处理区域；第一被钎焊的材料，其定位于处理区域内；以及，第二被钎焊的材料，与第一被钎焊的材料相比，其远离制品定位。第一被钎焊的材料由第一钎焊材料形成，并且第二被钎焊的材料由第二钎焊材料形成，第一钎焊材料具有第一熔点且第二钎焊材料具有第二熔点，第一熔点不同于第二熔点。
[0008]根据本发明的一方面，提供了一种钎焊工艺，其包括:利用钎焊布置来钎焊制品；其中钎焊布置包括第一钎焊材料和第二钎焊材料，第一钎焊材料具有第一熔点且第二钎焊材料具有第二熔点，第一熔点不同于第二熔点；其中第一钎焊材料形成第一钎焊区域且第二钎焊材料形成第二钎焊区域；其中第一钎焊材料被布置成在制品的处理区域内形成第一钎焊区域。[0009]优选地，处理区域包括一个或多个裂缝、一个或多个裂纹、一个或多个接合部、一个或多个不平的邻接部、或其组合。
[0010]优选地，处理区域为开口。
[0011]优选地，第一钎焊区域被形成为基本上无再次形成的氧化物。
[0012]优选地，第一钎焊区域被形成为无再次形成的氧化物。
[0013]优选地，钎焊布置包括预烧结的预成型体，预烧结的预成型体包括第一钎焊材料和第二钎焊材料。
[0014]优选地，第一钎焊材料具有在约1100°C与约1150°C之间的熔点。
[0015]优选地，第二钎焊材料具有在约1400°C与约1500°C之间的熔点。
[0016]优选地，第一钎焊材料和第二钎焊材料在组分、微结构、密度、给定温度下的粘度、粘度分布、延展性、耐疲劳性、粘结性能、沸点、升华分布、量、体积和浓度方面不同。
[0017]优选地，第一钎焊材料被布置成:第一钎焊材料包围第二钎焊材料。
[0018]优选地，与第二钎焊材料相比，第一钎焊材料远离制品定位。
[0019]优选地，第一钎焊材料和第二钎焊材料定位于钎焊布置的相反侧。
[0020]优选地，第一钎焊材料以均匀或基本上均匀的方式散布在整个第二钎焊材料中。
[0021]优选地，第一钎焊材料与第二钎焊材料以不均匀的方式散布。
[0022]优选地，第一钎焊材料和第二钎焊材料形成多个钎焊层。
[0023]优选地，与第一钎焊区域相比，第二钎焊区域远离制品定位。
[0024]优选地，第一钎焊材料和第二钎焊材料处于相等或基本上相等的体积比。
[0025]优选地，制品为构件的一部分，构件选自热气路径涡轮构件、叶片、燕尾榫、护罩、喷嘴、动叶、及其组合。
[0026]根据本发明的另一方面，提供了一种钎焊布置，其包括:第一钎焊材料；以及第二钎焊材料，其中第一钎焊材料具有第一熔点且第二钎焊材料具有第二熔点，第一熔点不同于第二熔点；其中第一钎焊材料形成第一钎焊区域且第二钎焊材料形成第二钎焊区域；其中第一钎焊材料被布置成在制品的处理区域内形成第一钎焊区域。
[0027]根据本发明的又一方面，提供了一种钎焊制品，其包括:处理区域；第一被钎焊的材料，其定位于处理区域内；以及第二被钎焊的材料，与第一被钎焊的材料相比，其远离制品定位；其中第一被钎焊的材料由第一钎焊材料形成且第二被钎焊的材料由第二钎焊材料形成，第一钎焊材料具有第一熔点且第二钎焊材料具有第二熔点，第一熔点不同于第二熔点。
[0028]根据结合附图对优选实施例的以下更详细描述，本发明的其它特征和优点将是显而易见的，附图以示例方式说明本发明的原理。
【专利附图】
【附图说明】
[0029]图1为根据本公开的示例性钎焊工艺的流程图。
[0030]图2为根据本发明的示例性钎焊工艺钎焊的钎焊布置的示意图。
[0031]图3为根据本公开的实施例的示例性钎焊布置的示意图。
[0032]图4为根据本公开的实施例的示例性钎焊布置的示意图。
[0033]图5为根据本公开的实施例的示例性钎焊布置的示意图。[0034]图6为根据本公开的实施例的示例性钎焊布置的示意图。
[0035]图7为根据本公开的实施例的示例性钎焊布置的示意图。
[0036]图8为根据本公开的实施例的示例性钎焊布置的示意图。
[0037]图9为根据本公开的实施例的示例性钎焊布置的示意图。
[0038]图10为根据本公开的实施例的示例性钎焊布置的示意图。
[0039]图11为根据本公开的实施例的示例性钎焊布置的示意图。
[0040]图12为根据本公开的实施例的示例性钎焊布置的示意图。
[0041]图13为根据本公开的实施例的示例性钎焊布置的示意图。
[0042]图14为根据本公开的实施例的示例性钎焊布置的示意图。
[0043]图15为根据本公开的实施例的示例性钎焊布置的示意图。
[0044]图16为根据本公开的实施例的示例性钎焊布置的示意图。
[0045]图17为根据本公开的实施例的示例性钎焊制品的示意图。
[0046]图18为根据本公开的实施例的示例性钎焊制品的示意图。
[0047]图19为根据本公开的实施例的示例性钎焊制品的示意图。
[0048]图20为根据本公开的实施例的示例性钎焊制品的示意图。
[0049]在可能的情况下，在所有附图中将使用相同的附图标记来表示相同部件。
【具体实施方式】
[0050]提供了示例性钎焊工艺、钎焊布置和钎焊制品，其并不遭受上述缺陷中的一个或多个。与不包括本文所公开的一个或多个特征的工艺和制品相比，本公开的实施例允许减少制品中的缺陷，允许减少或排除材料的再加工，通过无或基本上无特殊材料(例如，钎料膏)而允许减少或排除这样的材料，允许更均一的制造和维修，或者其组合。
[0051]图1示出了根据本公开的钎焊工艺100。钎焊工艺100包括定位(步骤102)。参考图2至图16，定位(步骤102)包括将待钎焊的物体(诸如制品200)调整和定向为预定位置，诸如在真空腔室202中。预定定位为任何合适的方位，其中制品200定位于钎焊布置204中，例如在钎焊球212(参考图2)和/或粉末金属中，钎焊布置204具有第一钎焊材料302 (参考图3至图16)和第二钎焊材料304 (参考图3至图16)。制品200为任何合适构件。在一个实施例中，制品200为涡轮构件，诸如热气路径涡轮构件，其选自叶片、叶片的燕尾榫、护罩、喷嘴、动叶或其任何组合。例如，在一个实施例中，根据工艺100，堵塞源自动叶的铸造工艺的开口 /孔口。
[0052]第一钎焊材料302和/或第二钎焊材料304为一个或多个合适的钎焊结构。在一个实施例中，第一钎焊材料302和/或第二钎焊材料304为一个或多个预烧结的预成型体(PSP)，诸如(多个)PSP钎焊球、(多个)PSP块(chiclet)、(多个)PSP箔、其它合适的PSP结构或其组合。在一个实施例中，第一钎焊材料302和/或第二钎焊材料304被分层，在每一层内有不同的材料。
[0053]第一钎焊材料302和/或第二钎焊材料304为能被钎焊的任何合适的一种或多种材料。第一钎焊材料302和/或第二钎焊材料304或形成第一钎焊材料302和/或第二钎焊材料304的层为选自以下组分的任何组合。同样，制品200包括具有从下列组分选择的组分的任何合适材料。[0054]在一个实施例中，第一钎焊材料302和/或第二钎焊材料304的组分为，按重量计，约5.4%与约5.7%之间的Al ;约0.06%与约0.09%之间的C ;约8.0%与约8.5%之间的Cr ;约9.0%与约9.5%之间的Co ;至多约0.1%的Mn (存在或不存在);至多约0.25%的Si (存在或不存在)；约9.3%与约9.7%之间的W ；附带的杂质；以及，余量的Ni。
[0055]在一个实施例中，第一钎焊材料302和/或第二钎焊材料304的组分为，按重量计，约13%与约15%之间的Cr ;约9%与约11%之间的Co ;约3.2%与约3.8%之间的Al ;约
2.2%与约2.8%之间的Ta ;约2.5%与约3.0%之间的B ;至多约0.10的Y (存在或不存在)；附带的杂质；以及，余量的Ni。
[0056]在一个实施例中，第一钎焊材料302和/或第二钎焊材料304的组分为，按重量计，约12%至约20%的Pd ;约0.1%至约5%的B/Si ;约2%至约16%的Al ;约7%至约15%的Cr ;余量的Ni ;以及，附带的杂质。
[0057]在一个实施例中，第一钎焊材料302和/或第二钎焊材料304的组分为，按重量计，约12%至约20%的Pd ;约0.1%至约5%的B/Si ;约2%至约16%的Al ;约7%至约15%的Cr ;约3%至约10%的Ti ;余量的Ni ；以及，附带的杂质。
[0058]在一个实施例中，第一钎焊材料302和/或第二钎焊材料304的组分为，按重量计，约12%至约20%的Pd ;约0.1%至约5%的B/Si ;约2%至约16%的Al ;约7%至约15%的Cr ;约3%至约10%的Ti ;约1%至约3%的Ta ;约0.5%至约3%的Zr ;余量的Ni ;以及，附带的杂质。
[0059]在一个实施例中，第一钎焊材料302和/或第二钎焊材料304的组分为，按重量计，约12%至约20%的Pd ;约0.1%至约5%的B/Si ;约2%至约16%的Al ;约7%至约15%的Cr ;约3%至约10%的Ti ;约1%至约15%的Co ;余量的Ni。
[0060]在一个实施例中，第一钎焊材料302和/或第二钎焊材料304的组分为，按重量计，约12%至约20%的Pd ;约0.1%至约2%的B ;约2%至约16%的Al ;约7%至约15%的Cr ；约3%至约10%的Ti ;约1%至约3%的Ta ;约0.5%至约3%的Zr ;余量的Ni，以及，附带的杂质。
[0061]在一个实施例中，第一钎焊材料302和/或第二钎焊材料304的组分为，按重量计，约12%至约20%的Pd ;约2%至约5%的Si ;约2%至约16%的Al ;约7%至约15%的Cr ；约3%至约10%的Ti ;约1%至约3%的Ta ;约0.5%至约3%的Zr ;余量的Ni ；以及，附带的杂质。
[0062]在一个实施例中，第一钎焊材料302和/或第二钎焊材料304的组分为，按重量计，约10%至约15%的Pd ;约3%至约5%的Si ;约15%至约28%的Ti ;约10%至约18%的Zr ;余量的Ni ;以及，附带的杂质。
[0063]在一个实施例中，第一钎焊材料302和/或第二钎焊材料304的组分为，按重量计，约12%至约20%的Pd ;约0.1%至约5%的B/Si ;约2%至约16%的Al ;约7%至约15%的Cr ;约0.5%至约2.5%的Ta ;余量的Ni ；以及，附带的杂质。
[0064]在一个实施例中，第一钎焊材料302和/或第二钎焊材料304的组分为，按重量计，约 6.4% 的 Al ;约 9.3% 的 Co ;约 15.6% 的 Cr ;约 0.9% 的 Mo ;约 1.0% 的 Ta ;约 6% 的 Ti ；约1.3%的W ;约0.5%的C ;余量的Ni ;以及，附带的杂质。
[0065]在一个实施例中，第一钎焊材料302和/或第二钎焊材料304的组分为，按重量计，约0.15%至约0.19%的C ;约13.7%至约14.3%的Cr ;约9.0%至约10.0%的Co ;约4.8%至约5.2%的Ti ；约2.8%至约3.2%的Al ；约3.7%至约4.3%的W ;约3.7%至约4.3%的Mo (带有约7.7%的最小W和Mo组合)；余量的Ni。
[0066]在一个实施例中，第一钎焊材料302和/或第二钎焊材料304的组分为，按重量计，至多在约0.02%与约0.05%之间的C(或更特别地0%的C);在约8%与约23%之间的Cr (或更特别地，在约14.8%与约15.8%之间的Cr或约15.3%的Cr);在约4%与约18%之间的Co (或更特别地，在约9.5%与约11.0%之间的Co或约10.25%的Co);在约1.5%与约6.0%之间的Ta (或更特别地，在约3.0%与约3.8%之间的Ta或约3.4%的Ta);约1.0%与约
6.0%之间的Al (或更特别地，在约3.2%与约3.7%之间的Al或约3.45%的Al);在约0.3%与约1.5%之间的B (或更特别地，在约0.8与约1.2%之间的B或约1.0%的B);在约2.0%与约6.0%之间的Si (或更特别地，在约3.5%与约4.1%之间的Si或约3.8%的Si);余量的Ni ;以及，附带的杂质。
[0067]在一个实施例中，第一钎焊材料302和/或第二钎焊材料304的组分为，按重量计，约11.45%与约12.05%之间的Co ;约6.6%与约7.0%之间的Cr ;约5.94%与约6.3%之间的Al ;约1.3%与约1.7%之间的Mo ;约4.7%与约5.0%之间的W ;约6.2%与约6.5%之间的Ta ;约2.6%与约3.0%之间的Re ;约1.3%与约1.7%之间的Hf ;约0.10%与约0.14%之间的C ;至多约0.02%的Ti ;余量的Ni ;以及，附带的杂质。
[0068]在一个实施例中，第一钎焊材料302和/或第二钎焊材料304的组分为，按重量计，约0.13%与约0.19%之间的C ;约13.7%与约14.3%之间的Cr ;约9.0%与约10.0%之间的Co ;约4.6%与约5.2%之间的Ti ;约2.8%与约3.2%之间的Al ;约0.5%与约0.8%之间的B ;约4.2%与约4.8%之间的Si ;余量的Ni ；以及，附带的杂质。
[0069]在一个实施例中，第一钎焊材料302和/或第二钎焊材料304的组分为，按重量计，至多约0.01%的C ;约18.5%与约19.5%之间的Cr ;至多约0.03%的B ;约9.8%与约10.3%之间的Si ;余量的Ni ;以及附带的杂质。
[0070]在一个实施例中，第一钎焊材料302和/或第二钎焊材料304的组分为，按重量计，约8%与约23%之间的Cr ;约4%与约18%之间的Co ;约1.5%与约6.0%之间的Ta ;约1.0%与约6.0%之间的Al ;约0.3%与约1.5%之间的B ;约2.0%与约6.0%之间的Si ;至多约0.2%的C ;余量的Ni ;以及，附带的杂质。
[0071]在一个实施例中，第一钎焊材料302和/或第二钎焊材料304的组分为，按重量计，约0.15%与约0.19%之间的C ;约13.7%与约14.3%之间的Cr ;约9.0%与约10.0%之间的Co ;约4.8%与约5.2%之间的Ti ;约2.8%与约3.2%之间的Al ;约3.7%与约4.3%之间的W ;约3.7%与约4.3%之间的Mo (或更特别地，超过约7.7%的W和Mo组合)；余量的Ni ；以及，附带的杂质。
[0072]在一个实施例中，第一钎焊材料302和/或第二钎焊材料304的组分为，按重量计，约0.10%与约0.14%之间的C ;约6.6%与约7.0%之间的Cr ;约11.45%的Co ;至多约0.2%的Ti ;约6.2%与约6.5%之间的Ta ;约5.94%与约6.3%之间的Al ;约4.7%与约5.0%之间的W ;约1.3%与约1.7%之间的Mo ;约1.3%与约1.7%之间的Hf ;约2.6%与约3.0%之间的Re ;余量的Ni ;以及，附带的杂质。
[0073]在一个实施例中，第一钎焊材料302和/或第二钎焊材料304的组分为，按重量计，约0.01%与约0.03%之间的C ;约7.4%与约7.8%之间的Cr ;约2.9%与约3.3%之间的Co ;约5.3%与约5.6%之间的Ta ;约7.6%与约8.0%之间的Al ;约3.7%与约4.0%之间的W ;约0.01%与约0.02%之间的B ;约0.12%与约0.18%之间的Hf ;约1.5%与约1.8%之间的Re ;约0.5%与约0.6%之间的Si ;余量的Ni ;以及，附带的杂质。
[0074]在一个实施例中，第一钎焊材料302和/或第二钎焊材料304的组分为，按重量计，至多约0.05%的C ;约14.8%与约15.8%之间的Cr ;约9.5%与约11.0%之间的Co ;约3.0%与约3.8%之间的Ta ;约3.2%与约3.7%之间的Al ;约2.1%与约2.5%之间的B ;余量的Ni ;以及，附带的杂质。
[0075]在一个实施例中，第一钎焊材料302和/或第二钎焊材料304的组分为，按重量计，至多约0.01%的C ;约18.5%与约19.5%之间的Cr ;至多约0.03%的B ;约9.8%与约
10.3%之间的Si ;余量的Ni ;以及，附带的杂质。
[0076]在一个实施例中，第一钎焊材料302和/或第二钎焊材料304的组分为，按重量计，约50.25%的Ni ;约42%的Fe ;约4.5%的Si ;约3.25%的B ；以及，附带的杂质。
[0077]在一个实施例中，第一钎焊材料302和/或第二钎焊材料304的组分为，按重量计，约15.0%与约17.0%之间的Mo ;约14.5%与约16.5%之间的Cr ;约4.0%与约7.0%之间的Fe ;约3.0%与约4.5%之间的W ;至多约2.5%的Co ;余量的Ni ;以及，附带的杂质。
[0078]在一个实施例中，第一钎焊材料302和/或第二钎焊材料304的组分为，按重量计，约9%与约11%之间的Co ；约7%与约9%之间的Cr ；约9%与约11%之间的W ;约2.5%与约3.5%之间的Ta ;约5%与约6%之间的Al ;约0.5%与约1.5%之间的Ti ;约0.6%与约0.8%之间的Mo ;约1.3%与约1.7%之间的Hf ;约0.03%与约0.08%之间的Zi ;约0.01%与约0.02%之间的B ;约0.13%与约0.17%之间的C ;余量的Ni ;以及，附带的杂质。
[0079]在一个实施例中，第一钎焊材料302和/或第二钎焊材料304的组分为，按重量计,约19%与约21%之间的Cr ;约2.5%与约3.5%之间的Ta ;约2.5%与约3.5%之间的B ；约0.003%与约0.005%之间的Y ;余量的Ni ;以及，附带的杂质。
[0080]在一个实施例中，第一钎焊材料302和/或第二钎焊材料304的组分为，按重量计,约0.1%的C ;约22%的Cr ;约9%的Mo ;约0.5%的W ;约1%的Co ;约19%的Fe ;余量的Ni ;以及，附带的杂质。
[0081]在一个实施例中，第一钎焊材料302和/或第二钎焊材料304的组分为，按重量计，约0.1%的C ;约22%的Cr ；约2%的Mo ；约14%的W ;约0.3%的Al ；约0.5%的Mn ；约
0.4%的Si ;约0.02%的La ;余量的Ni ；以及，附带的杂质。
[0082]在一个实施例中，第一钎焊材料302和/或第二钎焊材料304的组分为，按重量计，约10%的W ;约10%的Co ;约8%的Cr ;约5%的Al ;约3%的Ta ;约1%的Hf ;约1%的Ti ；约0.7%的Mo ;约0.2%的C ;余量的Ni ;以及，附带的杂质。
[0083]在一个实施例中，第一钎焊材料302和/或第二钎焊材料304的组分为，按重量计，约15.0%与约17.0%之间的Mo ;约14.5%与约16.5%之间的Cr ;约4.0%与约7.0%之间的Fe ;约3.0%与约4.5%之间的W ;至多约2.5%的Co ;余量的Ni ;以及，附带的杂质。
[0084]在一个实施例中，第一钎焊材料302和/或第二钎焊材料304的组分为，按重量计，约16%的Cr ;约16.5%的Mo ;约4%的W ;约5.5%的Fe ;约1%的Co ;余量的Ni ;以及，附带的杂质。[0085]在一个实施例中，第一钎焊材料302和/或第二钎焊材料304的组分为，按重量计,约19%与约21%之间的Cr ;约2.5%与约3.5%之间的Ta ;约2.5%与约3.5%之间的B ；约0.003%与约0.005%之间的Y ;余量的Ni ;以及，附带的杂质。
[0086]在一个实施例中，第一钎焊材料302和/或第二钎焊材料304的组分为，按重量计，约19.7%的Cr ;约3.1%的Ta ;约3.1%的B ;约0.001%的Y ;余量的Ni ;以及，附带的杂质。
[0087]作为组分的补充或替代，第一钎焊材料302、第二钎焊材料304、制品材料200、用于额外钎焊材料的材料(诸如第三钎焊材料或第四钎焊材料)或其任何组合基于任何合适的性能和/或特征而不同。合适的性能包括但不限于熔点、微结构、密度、在给定温度下的粘度(当呈液态时)、粘度分布(当呈液态时)、延展性、耐疲劳性、粘结性能、沸点和/或升华分布、量和/或体积、浓度、液体到固体部分内的扩散速率、到固体部分内的扩散距离、或其组合。
[0088]在一个实施例中，第一钎焊材料302和第二钎焊材料304的熔点以约50°C、100°C、150°C、约50°C与约100°C之间、约50°C与约150°C之间、约100°C与约150°C之间、或者其中任何合适的组合、子组合、范围或子范围相区别。在一个实施例中，第一钎焊材料302或第二钎焊材料304具有在约1100°C与约1150°C之间、约1120°C与约1130°C之间、约1122°C、或者其中任何合适的组合、子组合、范围或子范围的熔点。在一个实施例中，第一钎焊材料302或第二钎焊材料304具有在约1400°C与约1500°C之间、约1425°C与约1475°C之间、约1440°C与约1460°C之间、约1453°C、或者其中任何合适的组合、子组合、范围或子范围的熔点。
[0089]在一个实施例中，第一钎焊材料302和第二钎焊材料304在钎焊布置204内的量和/或体积不同。合适的体积比包括但不限于:第一钎焊材料302为约95%且第二钎焊材料304为约5% ;第一钎焊材料302为约90%且第二钎焊材料304为约10% ;第一钎焊材料302为约80%且第二钎焊材料304为约20% ;第一钎焊材料302为约75%且第二钎焊材料304为约25% ;第一钎焊材料302为约70%且第二钎焊材料304为约30% ;第一钎焊材料302为约60%且第二钎焊材料304为约40% ;第一钎焊材料302为约50%且第二钎焊材料304为约50% ;第一钎焊材料302为约40%且第二钎焊材料304为约60% ;第一钎焊材料302为约30%且第二钎焊材料304为约70% ;第一钎焊材料302为约25%且第二钎焊材料304为约75% ;第一钎焊材料302为约20%且第二钎焊材料304为约80% ;或其任何合适的组合，子组合、范围或子范围。
[0090]如图3所示，在一个实施例中，第一钎焊材料302被布置成:在钎焊布置204中，第一钎焊材料302包围第二钎焊材料304。在另一实施例中，如图4所示，第一钎焊材料302由第二钎焊材料304包围。
[0091]如图5所示，在一个实施例中，第一钎焊材料302的量和/或体积等于或基本上等于第二钎焊材料304，并且被布置成:与钎焊布置204中的第二钎焊材料304相比，第一钎焊材料302被定位成远离制品200。在另一实施例中，如图6所示，与第二钎焊材料相比，第一钎焊材料304被定位成靠近制品200。
[0092]如图7所示，在一个实施例中，第一钎焊材料302的量和/或体积小于第二钎焊材料304，例如以约1/3比约2/3的体积比，并且被布置成:与钎焊布置204中的第二钎焊材料304相比，第一钎焊材料302定位成靠近或远离制品200。在另一实施例中，如图8所示，第一钎焊材料302的量和/或体积大于第二钎焊材料304，例如以约1/3比约2/3的体积比，并且被布置成:与钎焊布置204中的第二钎焊材料304相比，第一钎焊材料302靠近或远离制品200。
[0093]参考图9至图10，在一个实施例中，第一钎焊材料302被布置成:第一钎焊材料302和第二钎焊材料304在钎焊布置204的相反侧上，例如，在钎焊布置204中，以相等或基本上相等的比例(未图示)，以约1/3为第一钎焊材料302且约2/3为第二钎焊材料304的体积比(参考图9)，以约1/3为第二钎焊材料304且约2/3为第一钎焊材料302的体积比(参考图10)，或以任何其它合适的体积比。
[0094]如图11所示，在一个实施例中，第一钎焊材料302的量和/或体积等于或基本上等于第二钎焊材料304，且/或在钎焊布置204中，第一钎焊材料302以均匀或基本上均匀的方式散布在整个第二钎焊材料304中。备选地，如图12所示，在一个实施例中，第一钎焊材料302的量和/或体积等于或基本上等于第二钎焊材料304，且/或在钎焊布置204中，第二钎焊材料304以均匀或基本上均匀的方式散布在第一钎焊材料302中。
[0095]如图13所示，在一个实施例中，在钎焊布置204中，第一钎焊材料302的量和/或体积等于或基本上等于第二钎焊材料304。第一钎焊材料302与第二钎焊材料304以不均匀的方式散布，与第二钎焊材料304相比，第一钎焊材料304远离制品200具有更高的浓度。在另一实施例中，如图14所示，在钎焊布置204中，第一钎焊材料302与第二钎焊材料304以不均匀的方式散布，与第二钎焊材料304相比，第一钎焊材料302靠近制品200具有更高的浓度。
[0096]如图15所示，在一个实施例中，第一钎焊材料302的量和/或体积小于第二钎焊材料304，例如以约1/3比约2/3的体积比，并且以不均匀方式散布，其中在钎焊布置204中，与第二钎焊材料304相比，第一钎焊材料302被定位成靠近或远离制品200。在另一实施例中，如图16所示，第一钎焊材料302的量和/或体积大于第二钎焊材料304，例如以约1/3比约2/3的体积比，并且以不均匀方式散布，其中在钎焊布置204中，与第二钎焊材料304相比，第一钎焊材料302被定位成靠近或远离制品200。
[0097]再次参考图1，钎焊工艺100还包括例如向真空腔室202施加真空(步骤104)。在一个实施例中，真空腔室202在预定压力范围内操作，例如在约KT1托与约10_7托之间。预定压力范围低于使制品200中的氧化物还原的压力。例如，在一个实施例中，制品200包括氧化铬。在此实施例中，制品200在低于约KT1压力下钎焊。在一个实施例中，制品200为镍基合金并且在低于约10_4托的压力下钎焊。在另一实施例中，使用带有氩气、氮气或氢气的分压环境。
[0098]钎焊工艺100还包括加热(步骤106)，例如通过在预定的真空压力下向真空腔室202、制品200、钎焊布置204、第一钎焊材料302和/或第二钎焊材料304或其任何合适组合施加热。加热(步骤106)清洁并移除在真空腔室202内的任何和/或全部(多个)暴露表面上的氧化物。在到达钎焊施加温度时，施加第一钎焊材料302和/或第二钎焊材料304 (步骤 108)。
[0099]钎焊材料施加温度为任何合适温度并且对应于第一钎焊材料302和/或第二钎焊材料304。在一个实施例中，钎焊施加温度在低于钎焊材料304的钎焊温度约_18°C (O 0F )与约93 °C (200 T )之间，在低于钎焊材料304的钎焊温度约10°C (50 °F )与约38°C (150 0F )之间，在低于钎焊材料304的钎焊温度约38°C (100 0F )与约93°C (200 0F )之间，在低于钎焊材料304的钎焊温度约38°C (100 0F )与约66°C (150 0F )之间，在低于钎焊材料304的钎焊温度约66°C (150 T )与约93°C (200 T )之间，低于第一钎焊材料302和/或第二钎焊材料304的钎焊温度约_18°C (O T )，低于第一钎焊材料302和/或第二钎焊材料304的钎焊温度约10°C (50 T )，低于第一钎焊材料302和/或第二钎焊材料304的钎焊温度约38°C (100 0F )，低于第一钎焊材料302和/或第二钎焊材料304的钎焊温度约66°C (150 T )，低于第一钎焊材料302和/或第二钎焊材料304的钎焊温度约930C (200 °F )，在高于破坏所有氧化部分的温度的温度和低于其压力的压力下，在高于汽化所有污染物的温度的温度和低于其压力的压力下，或其任何合适的组合或子组合。
[0100]在钎焊材料施加期间(步骤108)，第一钎焊材料302和/或第二钎焊材料304例如通过重力从钎焊布置20内重新定位到制品200。在一个实施例中，制品200包括处理区域208，诸如一个或多个凹部、一个或多个裂缝、一个或多个裂纹、一个或多个接合部、一个或多个不平的邻接部、其它合适特征或其组合。第一钎焊材料302和/或第二钎焊材料304接触和/或填充全部或一部分处理区域208。在一个实施例中，处理该处理区域208而极少或没有氧化物再次形成，与不能将类似区域处理为不形成氧化物的现有技术相比。
[0101]在发生钎焊材料施加(步骤108)后，然后发生制品200的钎焊(步骤110)。钎焊(步骤110)在钎焊温度下发生，其基于第一钎焊材料302和/或第二钎焊材料304熔化和/或融合到一部分或全部处理区域208，并且高于钎焊施加温度。在一个实施例中，第一钎焊材料302和/或第二钎焊材料304为镍基钎焊合金，钎焊施加温度在约871°C (1600 0F )与 12600C (2300 0F )之间。
[0102]再次参考图2，基于钎焊而形成钎焊区域206 (步骤110)。钎焊区域206由第一钎焊材料302 (参考图3至图16)和/或第二钎焊材料304 (参考图3至图16)以及所包括的任何其它钎焊材料形成。在钎焊期间从钎焊布置204移除来自杂质或其它材料(诸如第一钎焊材料302或第二钎焊材料304)的蒸气210 (步骤110)。
[0103]钎焊区域206包括基于第一钎焊材料302和/或第二钎焊材料304的材料、耐疲劳性、延展性、粘结、微结构、耐温性或其它性能和/或特征。在一些实施例中，钎焊区域206包括由第一钎焊材料302和第二钎焊材料304形成的一层或多层。在一个实施例中，钎焊区域206具有高于IOksi的剪切和拉伸强度和/或1090°C (1994 0F )或低于钎焊温度IOO0C (212 0F )的使用温度能力。
[0104]如图17所示，在一个实施例中，钎焊区域206包括体积和/或量等于或基本上等于第二钎焊区域404 (第二钎焊材料304的钎焊)的第一钎焊区域402 (第一钎焊材料302的钎焊)。在一个实施例中，与定位于制品200的处理区域208内和/或邻接制品200的第二钎焊区域404相比，第一钎焊区域402远离制品200定位。备选地，如图18所示，在一个实施例中，钎焊区域206包括定位于处理区域208内和/或邻接制品的第一钎焊区域402、以及与第一钎焊区域402相比远离制品200定位的第二钎焊区域404。
[0105]如图19所示，在一个实施例中，钎焊区域206包括量和/或体积比(诸如，1/3比2/3)大于第二钎焊区域404 (第二钎焊材料304的钎焊)的第一钎焊区域402 (第一钎焊材料304的钎焊)。在其它实施例中，与第二钎焊区域404相比，第一钎焊区域402靠近或远离制品200定位。备选地,如图20所示,在一个实施例中，钎焊区域206包括量和/或体积比(诸如1/3比2/3)小于第二钎焊区域404 (第二钎焊材料304的钎焊)的第一钎焊区域402 (第一钎焊材料302的钎焊)。在其它实施例中，与第二钎焊区域404相比，第一钎焊区域402靠近或远离制品200定位。
[0106]在钎焊(步骤110)之后，制品200以任何合适方式进一步定位和/或处理。例如，在其它实施例中，例如通过研磨、砂磨、涂布、其它处理或其组合来修整制品200。作为补充或替代，在一个实施例中，例如通过替换类似的制品、通过定位于诸如燃气涡轮、风力涡轮、蒸汽涡轮、燃烧系统等系统或任何其它合适系统或其组合内来定位制品200。作为补充或替代，分析测试制品200，例如，通过分析技术以用于识别额外待处理的区域和/或用于识别处理区域208是否无或基本上无不良特征，诸如裂缝和/或再次形成的氧化物或其组合。
[0107]虽然参考优选实施例描述了本发明，但本领域技术人员将了解，在不偏离本发明的范围的情况下，可做出各种变化且等效物可用于代替本发明的元件。此外，可做出许多修改，以在不偏离本发明的本质范畴的情况下使特定情形或材料适应本发明的教导。因此，预期本发明并不限于作为设想用于执行本发明的最佳模式而公开的特定实施例，而是本发明将包括落在所附权利要求的范围内的所有实施例。
【权利要求】
1.一种钎焊工艺，包括: 利用钎焊布置来钎焊制品； 其中所述钎焊布置包括第一钎焊材料和第二钎焊材料，所述第一钎焊材料具有第一熔点且所述第二钎焊材料具有第二熔点，所述第一熔点不同于所述第二熔点； 其中所述第一钎焊材料形成第一钎焊区域且所述第二钎焊材料形成第二钎焊区域； 其中所述第一钎焊材料被布置成在所述制品的处理区域内形成所述第一钎焊区域。
2.根据权利要求1所述的钎焊工艺，其特征在于，所述处理区域包括一个或多个裂缝、一个或多个裂纹、一个或多个接合部、一个或多个不平的邻接部、或其组合。
3.根据权利要求1所述的钎焊工艺，其特征在于，所述处理区域为开口。
4.根据权利要求1所述的钎焊工艺，其特征在于，所述第一钎焊区域被形成为基本上无再次形成的氧化物。
5.根据权利要求1所述的钎焊工艺，其特征在于，所述第一钎焊区域被形成为无再次形成的氧化物。
6.根据权利要求1所述的钎焊工艺，其特征在于，所述钎焊布置包括预烧结的预成型体，所述预烧结的预成型体包括所述第一钎焊材料和所述第二钎焊材料。
7.根据权利要求1所述的钎焊工艺，其特征在于，所述第一钎焊材料具有在约1100°C与约1150°C之间的熔点。
8.根据权利要求1所述的钎焊工艺，其特征在于，所述第二钎焊材料具有在约1400°C与约1500°C之间的熔点。
9.根据权利要求1所述的钎焊工艺，其特征在于，所述第一钎焊材料和所述第二钎焊材料在组分、微结构、密度、给定温度下的粘度、粘度分布、延展性、耐疲劳性、粘结性能、沸点、升华分布、量、体积和浓度方面不同。
10.根据权利要求1所述的钎焊工艺，其特征在于，所述第一钎焊材料被布置成:所述第一钎焊材料包围所述第二钎焊材料。
【文档编号】B23K1/20GK103962670SQ201410041806
【公开日】2014年8月6日 申请日期:2014年1月28日 优先权日:2013年2月4日
【发明者】D.E.施克, D.W.莫里森, 崔岩, B.D.约翰斯顿, S.C.科蒂林加姆 申请人:通用电气公司