用于涡轮动叶的硬焊方法和构件的制作方法
【技术领域】
[0001]在本文中公开的主题涉及硬焊方法和构件，并且更具体地涉及用于涡轮动叶(bucket)的硬焊方法和构件。
【背景技术】
[0002]多种工业构件可经历硬焊操作来添加新材料、修改现有的材料、修改构件的形状、将多个构件结合在一起、或以其他方式改变原始构件。硬焊操作可大体包括将填充金属加热至高于熔化温度(即，高于其液相线温度)，同时布置在基础衬底(即，原构件)上，并且随后冷却材料来将填充金属和基础衬底结合在一起。
[0003]各种涡轮构件可在涡轮中利用之前或之后的原始制造或修改期间，例如经历一个或更多个硬焊周期。一些特定的涡轮构件还可有十分高的强度、韧度和/或其他物理特性来便于持续的操作。工业和飞行器燃气涡轮发动机的涡轮构件(例如，动叶(叶片(blade))、喷嘴(静叶(vane)))，和其他热气体路径构件以及燃烧构件可由带有适当的机械和环境特性的镍、钴或铁基超级合金形成。
[0004]硬焊操作典型地限定至需要修改的那些表面。例如，在涡轮操作期间经历与相邻构件的接触的表面，例如涡轮动叶围带的Z切口表面，可更加倾向于磨损等并因而可更可能经历未来的硬焊操作。但是，在涡轮构件在尺寸方面增加来提高整体功率输出时，在操作期间之前未知经历接触的表面也可经历磨损。例如，更大的涡轮构件可在涡轮期间遭受增大的振动。该振动可引起与在本文中共同地称为非Z切口接触表面的包括密封导轨、Z切口相邻表面和天使翼(angel wing)的表面的增大的接触。这些表面的修改，例如，在长期的使用后，可变得费力且昂贵。由于可获得相对小量的材料来散布热以防止裂缝，因而例如焊接可能是困难的。
[0005]而且，甚至在一些情况下，因为涡轮机的效率可至少部分地取决于其操作温度，因而可存在对能够经受逐渐更高的温度的构件(例如，涡轮动叶和喷嘴)的需要。在超级合金构件的最大局部温度接近超级合金的熔化温度时，强制空气冷却可变得必要。出于该原因，燃气涡轮动叶和喷嘴的翼型件可包括复杂的冷却方案，其中空气(典型地为，放气)被迫使穿过翼型件内的内部冷却通路，并然后通过翼型件表面处的冷却孔排放，以从构件传递热。冷却孔还可构造为使得冷却空气用来薄膜冷却构件的周围表面。取决于制造操作，冷却通路的一个或更多个部分可需要例如通过使用硬焊或预烧结预制件而被封堵，来强迫适当方向上的空气的流动。但是，硬焊或预烧结预制件可在热处理操作(例如，材料复原工序、修复工序等)期间遭受升高的温度。这些升高的温度可引起硬焊或预烧结预制件部分地熔化或以其他方式改变形状(例如，坍塌)，因而产生了额外的制造操作。
[0006]由此，用于涡轮动叶围带的备选的硬焊方法和构件在本领域中将是受欢迎的。
【发明内容】
[0007]在一个实施例中，公开了一种用于涡轮动叶的硬焊方法。该硬焊方法包括:提供包括修改表面的涡轮动叶，其中，修改表面包括非Z切口接触表面；将预烧结预制件布置在修改表面上，和；在修改表面上加热预烧结预制件来在修改表面处将预烧结预制件结合至涡轮动叶。
[0008]在另一实施例中，公开了修改的涡轮动叶。修改的涡轮动叶包括:修改表面，其包括非Z切口接触表面；和预烧结预制件，其结合至修改表面，其中，在结合至修改表面之前，预烧结预制件包括:基础合金，其包括混合物的大约30个重量百分比至90个重量百分比；和第二合金，其包括足量的熔点抑制剂，以具有比基础合金低的熔化温度。
[0009]技术方案1:一种用于涡轮动叶的硬焊方法，所述硬焊方法包括:
提供包括修改表面的所述涡轮动叶，其中，所述修改表面包括非Z切口接触表面；
将预烧结预制件布置在所述修改表面上；和
在所述修改表面上加热所述预烧结预制件，以在所述修改表面处将所述预烧结预制件结合至所述涡轮动叶。
[0010]技术方案2:根据技术方案1所述的硬焊方法，其特征在于，所述非Z切口接触表面包括一个或更多个密封导轨。
[0011]技术方案3:根据技术方案1所述的硬焊方法，其特征在于，所述非Z切口接触表面包括一个或更多个Z切口相邻表面。
[0012]技术方案4:根据技术方案1所述的硬焊方法，其特征在于，所述非Z切口接触表面包括天使翼的至少一部分。
[0013]技术方案5:根据技术方案1所述的硬焊方法，其特征在于，所述预烧结预制件包括匹配其布置在之上的所述修改表面的形状。
[0014]技术方案6:根据技术方案1所述的硬焊方法，其特征在于，所述预烧结预制件包括基础合金和第二合金，其中，所述基础合金包括按重量计的以下成分范围:大约27.0至30%的钼、16.5至18.5%的铬、3.0至3.8%的硅、直到1.5%的铁、直到1.5%的镍、直到0.15%的氧、直到0.08%的碳、直到0.03%的磷、直到0.03%的硫和余量的钴。
[0015]技术方案7:根据技术方案6所述的硬焊方法，其特征在于，所述第二合金包括按重量计的以下成分范围:大约22.9至24.75%的铬、9.0至11.0%的镍、6.5至7.6%的钨、百分之3.0至4.0的钽、2.6至3.16%的硼、0.55至0.65%的碳、0.3至大约0.6%的锆、0.15至0.3%的钛、直到1.3%的铁、直到0.4%的硅、直到0.1%的锰、直到0.02%的硫和余量的钴。
[0016]技术方案8:根据技术方案1所述的硬焊方法，其特征在于，所述涡轮动叶包括镍、钻、或铁基超级合金。
[0017]技术方案9:根据技术方案1所述的硬焊方法，其特征在于，还包括在加热所述预烧结预制件之前用耐热材料至少部分地覆盖所述预烧结预制件，其中，所述耐热材料的熔化温度高于所述预烧结预制件的熔化温度。
[0018]技术方案10:根据技术方案9所述的硬焊方法，其特征在于，所述耐热材料包括单独的预烧结预制件。
[0019]技术方案11:一种修改的涡轮动叶，其包括:
修改表面，其包括非Z切口接触表面；和
预烧结预制件，其结合至所述修改表面，其中，所述预烧结预制件在结合至所述修改表面之前包括:基础合金，其包括混合物的大约30个重量百分比至大约90个重量百分比；和第二合金，其包括足量的熔点抑制剂，以具有比所述基础合金低的熔化温度。
[0020]技术方案12:根据技术方案11所述的修改的涡轮动叶，其特征在于，所述非Z切口接触表面包括一个或更多个密封导轨。
[0021]技术方案13:根据技术方案11所述的修改的涡轮动叶，其特征在于，所述非Z切口接触表面包括一个或更多个Z切口相邻表面。
[0022]技术方案14:根据技术方案11所述的修改的涡轮动叶，其特征在于，所述非Z切口接触表面包括天使翼的至少一部分。
[0023]技术方案15:根据技术方案11所述的修改的涡轮动叶，其特征在于，所述预烧结预制件包括匹配其结合至的所述非Z切口接触表面的形状。
[0024]技术方案16:根据技术方案11所述的修改的涡轮动叶，其特征在于，所述基础合金包括按重量计的以下成分范围:大约27.0至30.0%的钼、16.5至18.5%的铬、3.0至3.8 %的硅、直到1.5%的铁、直到1.5%的镍、直到0.15%的氧、直到0.08 %的碳、直到0.03%的磷、直到0.03%的硫和余量的钴。
[0025]技术方案17:根据技术方案16所述的修改的涡轮动叶，其特征在于，所述第二合金包括按重量计的以下成分范围:大约22.9至24.75%的铬、9.0至11.0%的镍、6.5至7.6%的钨、百分之3.0至4.0的钽、2.6至3.16%的硼、0.55至0.65%的碳、0.3至大约0.6%的锆、0.15至0.3%的钛、直到1.3%的铁、直到0.4%的硅、直到0.1%的锰、直到0.02%的硫和余量的钴。
[0026]技术方案18:根据技术方案11所述的修改的涡轮动叶，其特征在于，所述涡轮动叶包括镍、钴、或铁基超级合金。
[0027]技术方案19:根据技术方案11所述的修改的涡轮动叶，其特征在于，还包括耐热材料，所述耐热材料至少部分地覆盖所述预烧结预制件，其中，所述耐热材料的熔化温度高于所述预烧结预制件的熔化温度。
[0028]技术方案20:根据技术方案19所述的修改的涡轮动叶，其特征在于，所述耐热材料包括单独的预烧结预制件。
[0029]由本文中讨论的实施例提供的这些和附加特性将结合附图通过下列详细说明而被更充分地理解。
【附图说明】
[0030]附图中所示的实施例本质上为例示性的和示范性的，并且不意图限制由权利要求所限定的本发明。当结合下列附图而阅读时，可理解例示性实施例的下列详细说明，其中类似