用于超合金制品修复的分层组件的制作方法

文档序号:15810101发布日期:2018-11-02 22:08阅读:127来源:国知局
本发明涉及用于修复超合金制品的方法和组合物,并且具体地讲,涉及结合熔渗合金预成型件使用镍基超合金预成型件的分层组件。
背景技术
燃气轮机的部件(包括叶片和轮叶)经受苛刻的操作条件,从而通过一种或多种机制导致部件损坏。例如,燃气轮机部件可能受到热疲劳裂纹、蠕变、氧化表面降解、热腐蚀的损坏,以及被异物损坏。如果不加以解决,则这样的损坏必然会使燃气轮机的效率折衷,并且有可能导致进一步的轮机损坏。鉴于此类苛刻的操作条件,轮机部件通常由表现出高强度和耐高温性的镍基或钴基超合金制成。结合复杂的设计和形状要求使用超合金组合物使得燃气轮机制造成本高昂。飞机轮机的单级轮叶招致数万美元的成本。此外,对于工业燃气轮机来说,成本可以超过一百万美元。考虑到如此大的资本投资,已经开发了各种方法来修复轮机部件,从而延长轮机寿命。固态扩散粘结、常规铜焊、瞬态液相粘结(tlp)和宽间隙修复工艺已被用于轮机部件修复中。然而,这些技术中的每一种都具有一个或多个缺点。例如,固态扩散粘结需要用于对准的昂贵夹具,施加高压以及对于配合表面的紧密公差。此类要求增加了成本并且限制了适于通过该方法进行修复的轮机位置。常规铜焊导致与超合金组分显著不同的组成的焊接,并且易于形成脆性共晶相。相比之下,tlp提供了与超合金组分的组成和微观结构基本上不可区分的组成和微观结构的焊接。然而,tlp限于50μm或更小的结构损坏或缺陷。顾名思义,宽间隙修复工艺克服了tlp的间隙限制,并且解决了超过250μm的缺陷。尽管如此,宽间隙修复所提供的规模增加通过使用填充合金组合物来抵消,该填充合金组合物包含与超合金组分形成脆性金属间物质的元素。宽间隙方法另外受到烧结收缩的影响,其中填充合金与超合金制品的受损区域分离。这样的分离可能会产生破裂,该破裂对修复是致命的。技术实现要素:在一方面,本文描述了采用分层组件来修复超合金制品和/或设备的方法。另外,还提供了由此类分层组件修复的超合金制品。例如,在一些实施方案中,镍基超合金制品包括受损区域和冶金粘结到受损区域的镍基填充合金,该镍基填充合金的组成为8重量%-15重量%的铬、7重量%-14重量%的钴、0.1重量%-5重量%的钼、5重量%-11重量%的钨、1重量%-5重量%的钽、2重量%-7重量%的铝、0.1重量%-1.5重量%的硼、0.1重量%-5重量%的钛、0重量%-2重量%的铪、0.05重量%-1重量%的碳、0重量%-0.5重量%的钇以及余量的镍,其中一次碳化物相和二次碳化物相以0.5体积%至10体积%的组合量存在于镍基填充合金中。在一些实施方案中,填充合金可表现出与制品的镍基超合金相当的机械性质,包括拉伸强度、延展性和/或抗疲劳性。在一些实施方案中,用于修复镍基超合金制品的方法包括在镍基超合金制品的受损区域上方提供分层组件,该分层组件包括镍基超合金预成型件、熔渗合金预成型件和熔点抑制剂组分。将分层组件加热以形成冶金粘结到受损区域的镍基填充合金,其中一次碳化物相和二次碳化物相以0.5体积%至10体积%的组合量存在于镍基填充合金中。这些和其它实施方案在以下具体实施方式中进一步描述。附图说明图1是针对电子背散射衍射(ebsd)分析的本文中实施例1的镍基填充合金以70°的倾斜角拍摄的扫描电子显微镜(sem)图像。图2是量化图1的镍基填充合金的微观结构相的ebsd分析。图3是针对电子背散射衍射ebsd分析的本文中实施例2的镍基填充合金以70°的倾斜角拍摄的sem图像。图4是量化图3的镍基填充合金的微观结构相的ebsd分析。具体实施方式参考以下具体实施方式和实施例以及前述和下述内容可更容易地理解本文所述的实施方案。然而,本文所述的元素、设备和方法并不限于具体实施方式和实施例中所述的具体实施方案。应当认识到,这些实施方案仅示例性地说明本发明的原理。在不脱离本发明精神和范围的情况下,多种修改和变更对于本领域技术人员而言将是显而易见的。i.修复的超合金制品在一方面,本文描述了包括由镍基填充合金修复的一个或多个受损区域的镍基超合金制品。镍基填充合金可以成为超合金制品的负荷承载组分并且表现出与形成制品的镍基超合金相当的机械性质,包括拉伸强度、延展性和/或抗疲劳性。在一些实施方案中,镍基超合金制品包括受损区域和冶金粘结到受损区域的镍基填充合金,该镍基填充合金的组成为8重量%-15重量%的铬、7重量%-14重量%的钴、0.1重量%-5重量%的钼、5重量%-11重量%的钨、1重量%-5重量%的钽、2重量%-7重量%的铝、0.1重量%-1.5重量%的硼、0.1重量%-5重量%的钛、0重量%-2重量%的铪、0.05重量%-1重量%的碳、0重量%-0.5重量%的钇以及余量的镍,其中一次碳化物相和二次碳化物相以0.5体积%至10体积%的组合量存在于镍基填充合金中。在一些实施方案中,镍基填充合金具有选自表i的组成。表i-镍基填充合金组成如本文所述,镍基填充合金可以0.5体积%至10体积%的组合量包含一次碳化物相和二次碳化物相。一次碳化物相和二次碳化物相的体积百分比可通过电子背散射衍射(ebsd)和扫描电子显微镜(sem)来确定。能量色散x射线分析(eds)也可用于进一步量化镍基填充合金的一次碳化物相和二次碳化物相。在一些实施方案中,二次m23c6碳化物以0.1体积%至5体积%的量存在于填充合金中,其中m是选自铬、钼和钨的一种或多种过渡金属。二次m23c6碳化物也可以选自表ii的量存在于镍基填充合金中。表ii-ni基填充合金的m23c6(体积%)0.5-4.51-51.5-42-30.1-3.5m23c6碳化物通常存在于镍基质的晶界处并且可表现出球状形态。在一些实施方案中,m23c6碳化物沿着镍基质的晶界呈现为不连续小球链。在其它实施方案中,m23c6碳化物可以显示其它形态,诸如薄片、薄层、片材和/或微孔结构。在位于晶界处时,m23c6碳化物可通过抵抗或防止晶粒滑动来增加热蠕变强度。一次碳化物也可存在于镍基填充合金中。在一些实施方案中,一次mec碳化物以0.5体积%至5体积%的量存在,其中me选自钛、钽和铪。一次mec碳化物也可以选自表iii的量存在于镍基填充合金中。表iii-ni基填充合金的mc(体积%)1-43-50.8-1.51-2一次mec碳化物可不均匀地分布在整个镍基质中,存在于晶界处和/或镍基质的晶粒内。与m23c6碳化物的金属(m)相比,一次碳化物的金属(me)可被选择为对碳具有较高的亲和力。在此类实施方案中,一次碳化物的金属可抑制或排除m23c6碳化物的过度晶界沉淀。通过控制m23c6碳化物的晶界沉淀,可以实现有利的拉伸强度和延展性质。根据用于形成镍基填充合金的渗透条件,一次mec碳化物可以大于二次m23c6碳化物的量存在于镍基填充合金中。作为另外一种选择,二次m23c6碳化物以大于一次mec碳化物的量存在。在一些实施方案中,镍基填充合金也包含c2cr3相。c2cr3相可存在于晶界处和/或镍基质的晶粒内。c2cr3相通常可以1体积%-6体积%的量存在于镍基填充合金中。在一些实施方案中,c2cr3相以3体积%-5体积%或2体积%-4体积%的量存在。镍基填充合金微观结构还可以不含或基本上不含脆性金属硼化物沉淀物,包括各种硼化铬[crb、(cr,w)b、cr(b,c)、cr5b3]和/或硼化镍,诸如ni3b。另外,镍基填充合金可为完全致密的或基本上完全致密的。在基本上完全致密时,填充合金可具有小于5体积%的孔隙率。在一些实施方案中,镍基填充合金在高温下的极限拉伸强度(σts)是形成制品的镍基超合金的σts的至少30%。在一些实施方案中,镍基填充合金的σts是超合金制品σts的至少50%或至少60%。例如,镍基填充合金的σts可以是超合金制品σts的50%-70%。另外,在一些实施方案中,镍基填充合金在高温下可以表现出至少2的%伸长率。在一些实施方案中,镍基填充合金表现出选自表iv的%伸长率。表iv-ni基填充合金的%伸长率2-102.5-103-105-103-93-8本文所述的镍基填充合金的σts和%伸长率可根据astme21-用于金属材料的高温张力测试的标准测试方法来确定。如本文所述,将镍基填充合金冶金粘结到镍基超合金制品的受损区域。在一些实施方案中,受损区域包括超过1mm、5mm或10mm的一个或多个尺寸。例如,受损区域可以是镍基超合金制品的表面中的深凹坑或间隙。在其它实施方案中,受损区域可以是延伸穿过镍基超合金制品的表面或壁的孔。在一些实施方案中,可以在镍基填充合金和镍基超合金制品之间建立界面过渡区域。界面过渡区域可表现出与填充合金和镍基超合金制品不同的微观结构。在一些实施方案中,界面过渡区域不含或基本上不含脆性金属硼化物沉淀物,包括上述硼化铬和硼化镍物质。例如,小于0.5重量%的金属硼化物沉淀物证明为在界面过渡区域中基本上不含此类沉淀物。在一些实施方案中,界面过渡区域的厚度为20μm-150μm。在受损区域上方进行镍基填充合金的冶金粘结之后,修复的镍基超合金制品可经受额外的处理,包括固溶和热老化。在一些实施方案中,可以对修复的镍基超合金部分施加保护性耐火涂层。例如,保护性耐火涂层可包含选自铝和周期表的ivb族、vb族和vib族的金属元素的一种或多种金属元素以及选自周期表的iiia族、iva族、va族和via族的一种或多种非金属元素。保护性耐火层可包含选自铝和周期表的ivb族、vb族和vib族的金属元素的一种或多种金属元素的碳化物、氮化物、碳氮化物、氧碳氮化物、氧化物或硼化物。例如,一个或多个保护层可选自氮化钛、碳氮化钛、氧碳氮化钛、碳化钛、氮化锆、碳氮化锆、氮化铪、碳氮化铪和氧化铝,以及它们的混合物。ii.超合金制品修复的方法在另一方面,提供了超合金制品修复的方法。用于修复镍基超合金制品的方法包括在镍基超合金制品的受损区域上方提供分层组件,该分层组件包括镍基超合金预成型件、熔渗合金预成型件和熔点抑制剂组分。将分层组件加热以形成冶金粘结到受损区域的镍基填充合金,其中一次碳化物相和二次碳化物相以0.5体积%至10体积%的组合量存在于镍基填充合金中。镍基填充合金可具有本文的章节i中描述的任何组成、微观结构和/或性质。现在转到具体组分,镍基超合金预成型件可包含一种或多种镍基超合金粉末。例如,合适的镍基超合金粉末在组成上可与用于制造燃气轮机部件(诸如叶片和轮叶)的一种或多种镍基超合金类似或一致。在一些实施方案中,镍基超合金粉末的组成参数落入常规铸造合金、定向凝固合金、第一代单晶合金、第二代单晶合金、第三代单晶合金、锻制超合金和/或粉末处理的超合金的镍基超合金分类中。在一些实施方案中,镍基超合金粉末的组成为0.05重量%-0.2重量%的碳、7重量%-9重量%的铬、8重量%-11重量%的钴、0.1重量%-1重量%的钼、9重量%-11重量%的钨、3重量%-4重量%的钽、5重量%-6重量%的铝、0.5重量%-1.5重量%的钛、小于0.02重量%的硼、小于0.02重量%的锆、小于2重量%的铪以及余量的镍。在若干具体实施方案中,镍基超合金粉末组分可包括选自表v的合金粉末。表v-镍基超合金粉末组成(重量%)*nb代替ta在一些实施方案中,预成型件的合适的镍基超合金粉末可从各个燃气轮机制造商商购获得。用于本文所述的预成型件中的另外可商购获得的镍基超合金粉末可包括marm247、rene108或cm247lc。在一些实施方案中,预成型件的镍基超合金粉末具有选自bouse等人的optimizingrenen4alloyfordsaft-stagebucketapplicationsinindustrialgasturbines,superalloys2008,tms(theminerals,metalsandmaterialssociety)2008,pp.99-108(在工业燃气轮机中优化用于dsaft阶段铲斗应用的renen4合金,《超合金》,2008年,tms(矿物、金属和材料协会),2008年,第99-108页)的表1中列出的组成。预成型件的镍基超合金粉末可具有任何期望的粒度。粒度可根据各种标准来选择,包括但不限于在纤维聚合物基质中的分散性,填充特性和/或与镍基铜焊合金组分的相互作用和/或反应的表面积。在一些实施方案中,例如,镍基超合金粉末的平均粒度为10μm至100μm或30μm至70μm。在一些实施方案中,镍基超合金粉末以分层组件的45重量%至95重量%的量存在于分层组件中。在一些实施方案中,镍基超合金粉末以选自表vi的量存在于分层组件中。表vi-分层组件中的镍基超合金粉末(重量%)除了镍基超合金预成型件之外,分层组件还包括熔渗合金预成型件。在一些实施方案中,熔渗合金预成型件包含镍基铜焊合金粉末。可使用不违背本发明目的的任何镍基铜焊合金粉末。例如,合适的镍基铜焊合金粉末的熔点可低于分层组件的镍基超合金粉末。在一些实施方案中,镍基铜焊合金粉末的熔点比镍基超合金粉末低至少100℃。在具体实施方案中,镍基铜焊合金粉末可包括具有表vii中列出的组成的合金粉末。表vii-镍基铜焊合金粉末组成(重量%)具有落入表vii的参数中的组成的镍基铜焊合金粉末可以amdryd15商品名商购获得。另外合适的镍基铜焊合金粉末可选自amdry类和其它可商购获得的粉末。在其它实施方案中,镍基铜焊合金粉末具有表viii的组成。表viii-镍铜焊合金组分合金粉末ni重量%co重量%cr重量%b重量%ta重量%al重量%y重量%1余量5-1510-201-40-50-50-0.12余量7-1210-152-32-32.5-50-0.1具有落入表viii的参数中的组成的镍基铜焊合金粉末可以df4b商品名商购获得。复合预成型件的镍基铜焊合金粉末可具有任何期望的粒度。粒度可根据各种标准来选择,包括但不限于在纤维聚合物基质中的分散性,填充特性和/或与镍基超合金粉末的相互作用和/或反应的表面积。在一些实施方案中,例如,镍基铜焊合金粉末的平均粒度为10μm至150μm或40μm至125μm。另外,镍基铜焊合金粉末通常以分层组件的10重量%至45重量%的量存在。在一些实施方案中,镍基铜焊合金粉末以选自表ix的量存在于分层组件中。表ix-分层组件的镍基铜焊粉末(重量%)15-4025-3520-30分层组件可包括任何数量的镍基超合金预成型件和熔渗合金预成型件。例如,分层组件可包括以任何方式布置的两个或更多个镍基超合金预成型件以及/或者两个或更多个熔渗合金预成型件。超合金和/或熔渗合金预成型件的数量可根据各种考虑来选择,包括受损区域的大小和性质以及通过加热分层组件形成的镍基填充合金的期望组成性质。如本文所述,除了镍基超合金预成型件和镍基铜焊合金预成型件之外,分层组件还包括熔点抑制剂组分。可使用不违背本发明目的的任何熔点抑制剂。例如,合适的熔点抑制剂可包括硼、镁、铪、锆、mgni2、硅,或它们的组合。通常,熔点抑制剂组分以分层组件的0.2重量%至5重量%的量存在。在一些实施方案中,熔点抑制剂组分以分层组件的0.2重量%至2重量%的量包含硼。在一些实施方案中,硼是熔点抑制剂组分的唯一物质。作为另外一种选择,硼可与一种或多种另外的熔点抑制剂物质组合。例如,硼可与硅、铪或mgni2组合以提供熔点抑制剂组分。在一些实施方案中,熔点抑制剂组分是镍基铜焊合金粉末和/或镍基超合金粉末的一部分。镍基铜焊合金和/或镍基超合金可包含熔点抑制剂作为合金组合物的一部分。例如,镍基铜焊合金粉末可被选择为包含硼、硅和/或铪以用作熔点抑制剂组分。在此类实施方案中,镍基铜焊合金粉末和镍基超合金粉末以一定比例存在于分层组件中,以提供所需量的熔点抑制剂。例如,镍基铜焊合金粉末和镍基超合金粉末可以1:1.5至1:2的比例存在于分层组件中。作为另外一种选择,可独立于镍基超合金粉末和/或镍基铜焊合金粉末将熔点抑制剂组分提供给分层组件。例如,可将熔点抑制剂粉末添加到镍基铜焊合金预成型件和/或镍基超合金预成型件。此外,在一些实施方案中,镍基超合金预成型件也可包含一定量的镍基铜焊合金粉末。例如,镍基超合金预成型件可以分层组件的0.1重量%至10重量%的量包含镍基铜焊合金粉末。类似地,镍基铜焊合金预成型件可包含一定量的镍基超合金粉末。在一些实施方案中,镍基铜焊合金预成型件可以分层组件的0.1重量%至10重量%的量包含镍基超合金粉末。在一些实施方案中,镍基超合金预成型件和熔渗合金预成型件可如下制造。期望的粉末合金组合物(例如,ni基超合金粉末和/或ni基铜焊合金粉末)可与用于施加到超合金制品的一个或多个受损表面的有机载体结合。可使用不违背本发明目的的任何有机载体,包括固体载体和液体载体。在一些实施方案中,用于粉末合金组合物的合适的有机载体包含纤维聚合物基质。如在以下示例中进一步详细描述的,纤维聚合物基质可形成其中分散有粉末合金组合物的柔性布料。柔性聚合物布料可具有不违背本发明目的的任何厚度。例如,柔性聚合物布料可通常具有0.2mm-4mm或1mm-2mm的厚度。可在基质构造中使用能够采用纤维或原丝形态的任何聚合物种类。合适的聚合物种类可包括含氟聚合物、聚酰胺、聚酯、聚烯烃或它们的混合物。在一些实施方案中,例如,纤维聚合物基质由原纤化聚四氟乙烯(ptfe)形成。在此类实施方案中,ptfe纤维或纤丝可提供互连网络基质,粉末合金组合物分散并截留在该互连网络基质中。此外,可将原纤化ptfe与其它聚合物纤维(诸如聚酰胺和聚酯)组合以修改或定制纤维基质的特性。纤维聚合物基质通常占预成型件的小于1.5重量%。在一些实施方案中,例如,纤维聚合物基质占镍基超合金预成型件或熔渗合金预成型件的1.0重量%-1.5重量%或0.5重量%-1.0重量%。预成型件可通过各种技术来制造以将粉末合金组合物分散在纤维聚合物基质中。在一些实施方案中,通过以下方式来制造预成型件:将聚合物粉末与镍基超合金粉末和/或镍基铜焊合金粉末组合,并且机械加工混合物以使聚合物粉末原纤化并将合金粉末截留在所得纤维聚合物基质中。在具体实施方案中,例如,将粉末合金组合物与3体积%-15体积%的ptfe粉末混合并且进行机械加工,以使ptfe原纤化并将粉末合金组合物截留在纤维ptfe基质中。如本文所述,镍基超合金粉末可具有选自本文中表iv的组成以用于生产镍超合金预成型件。类似地,镍基铜焊合金可具有选自本文中表vi和vii的组成以用于生产熔渗合金预成型件。粉末混合物的机械加工可包括球磨、轧制、拉伸、伸长、挤出、铺展或它们的组合。在一些实施方案中,所得ptfe柔性复合预成型布料经受冷等静压制。本文所述的预成型件可根据美国专利3,743,556、3,864,124、3,916,506、4,194,040和5,352,526中的一者或多者的公开内容制造,所述专利中的每一者全文以引用方式并入本文。在一些实施方案中,本文所述的镍基超合金预成型件表现出的生坯密度为正在修复的超合金制品的密度的至少50%。在一些实施方案中,镍基超合金预成型件的生坯密度为超合金制品密度的50%-75%或60%-70%。通过将镍基超合金和熔渗合金预成型件布置在镍基超合金制品的受损区域上方来形成分层组件。在一些实施方案中,将熔渗合金预成型件布置在镍基超合金预成型件上方,使得镍基铜焊合金在加热期间渗透到镍基超合金颗粒中。在其它实施方案中,将镍基超合金预成型件布置在熔渗合金预成型件上方。镍基超合金制品的表面可通过化学和/或机械方式(诸如通过氟离子清洁和/或研磨)进行清洁,然后施加分层组件。此外,可使用一种或多种粘合剂来将预成型件固定在镍基超合金制品的受损区域上方。在施加到镍基超合金制品的受损区域之后,加热分层组件以形成冶金粘结到受损区域的填充合金。加热组件使聚合物纤维基质分解,并且填充合金由预成型件的镍基超合金粉末和镍基铜焊合金形成。通常将组件加热到超过镍基铜焊合金粉末的熔点且低于镍基超合金粉末的熔点的温度。因此,镍基铜焊合金粉末与镍基超合金粉末熔融形成填充合金,其中将填充合金冶金粘结到镍基超合金部分。镍基铜焊合金的熔融流动特性可允许在填充合金和镍基超合金部分之间形成无空隙的界面。加热温度和加热时间段取决于镍基超合金部分和分层组件的具体组成参数。在一些实施方案中,例如,将组件在真空下加热到1180℃-1250℃的温度持续1小时至4小时的时间段。在一些实施方案中,在加热到峰值温度之后,可将组件保持在800℃-1000℃下持续0.5小时-5小时的时间段。所得填充合金可具有以上章节i中描述的任何组成、微观结构和/或机械性质。在受损区域上方进行填充合金的冶金粘结之后,修复的镍基超合金部分可经受额外的处理,包括固溶和热老化。在以下非限制性示例中对这些和其它实施方案进行进一步说明。实施例1-镍基填充合金镍基填充合金板由本文中如下所述的分层组件形成。提供了粉末组合物,该粉末组合物包含具有表v的合金粉末1(rene'108)的参数的镍基超合金粉末以及具有表viii的合金粉末2的参数的镍基铜焊合金粉末。粉末组合物99重量%由镍基超合金形成,其余1重量%由镍基铜焊合金形成。将粉末组合物与5体积%-15体积%的粉末ptfe混合。将所得混合物进行机械加工以使ptfe原纤化,并截留镍基超合金粉末和镍基铜焊合金粉末,并且然后进行轧制,从而将镍基超合金预成型件形成为厚度为1mm-2mm的布样柔性片材。重复该过程以形成熔渗合金预成型件,不同之处在于与ptfe混合的粉末组合物包含99重量%的镍基铜焊合金粉末和1重量%的镍基超合金粉末。将镍基超合金预成型件放置在石墨基基底上方。将熔渗合金预成型件布置在镍基超合金预成型件上方以完成分层组件。镍基超合金粉末以66重量%-68重量%的量存在于分层组件中,而镍基铜焊合金粉末以32重量%-34重量%的量存在于分层组件中。将分层组件在真空炉中加热到1190℃-1200℃持续2小时的时间段,然后在1080℃-1090℃下加热两小时。随后将加热保持在870℃-880℃下持续4小时的时间段,然后冷却。将所得镍基填充合金板激光切割成4×4英寸,并且盘磨成0.040英寸。图1是针对ebsd分析的以70°的倾斜角拍摄的板的sem图像。sem图像中的箭头对应于图2的ebsd图像中详述各种微观结构相的箭头。如图2所提供,tic的一次碳化物和cr23c6的二次碳化物沿着镍基质的晶界存在。还在镍基质的晶粒中发现tic。c2cr3相也存在于镍基质晶粒内并且沿着基质晶界。各个相的体积百分比在表x中提供。表x-镍基填充合金的相相体积%tic3.38cr26c32.39c2cr33.15ni基质86.5根据astme21测试镍基填充合金板的高温(1800℉)拉伸强度和%伸长率。结果在表xi中提供。表xi-拉伸和%伸长率uts(σts),ksirene'108σts的百分比%伸长率30.437.23如表x中所提供,镍基填充合金的σts是rene'108的σts的37.2%。实施例2-镍基填充合金镍基填充合金板由本文中如下所述的分层组件形成。提供了粉末组合物,该粉末组合物包含具有表v的合金粉末2(marm247)的参数的镍基超合金粉末以及具有表viii的合金粉末2的参数的镍基铜焊合金粉末。粉末组合物99重量%由镍基超合金形成,其余1重量%由镍基铜焊合金形成。将粉末组合物与5体积%-15体积%的粉末ptfe混合。将所得混合物进行机械加工以使ptfe原纤化,并截留镍基超合金粉末和镍基铜焊合金粉末,并且然后进行轧制,从而将镍基超合金预成型件形成为厚度为1mm-2mm的布样柔性片材。重复该过程以形成熔渗合金预成型件,不同之处在于与ptfe混合的粉末组合物包含99重量%的镍基铜焊合金粉末和1重量%的镍基超合金粉末。将镍基超合金预成型件放置在石墨基基底上方。将熔渗合金预成型件布置在镍基超合金预成型件上方以完成分层组件。镍基超合金粉末以66重量%-68重量%的量存在于分层组件中,而镍基铜焊合金粉末以32重量%-34重量%的量存在于分层组件中。将分层组件在真空炉中加热到1190℃-1200℃持续2小时的时间段,然后在1080℃-1090℃下加热两小时。随后将加热保持在870℃-880℃下持续4小时的时间段,然后冷却。将所得镍基填充合金板激光切割成4×4英寸,并且盘磨成0.040英寸。图3是针对ebsd分析的以70°的倾斜角拍摄的板的sem图像。sem图像中的箭头对应于图4的ebsd图像中详述各种微观结构相的箭头。如图4所提供,tic的一次碳化物和cr23c6的二次碳化物沿着镍基质的晶界存在。还在镍基质的晶粒中发现tic。c2cr3相也存在于镍基质晶粒内并且沿着基质晶界。各个相的体积百分比在表xii中提供。表xii-镍基填充合金的相相体积%tic1.09cr26c32.88c2cr34.32ni基质86.8根据astme21测试镍基填充合金板的高温(1800℉)拉伸强度和%伸长率。结果在表xiii中提供。表xiii-拉伸和%伸长率uts(σts),ksimarm247σts的百分比%伸长率3235.38-10如表ix中所提供,镍基填充合金的σts是marm247的σts的35.3%。针对实现本发明多个目的,现已描述了本发明的多个实施方案。应当认识到,这些实施方案仅示例性地说明本发明的原理。在不脱离本发明精神和范围的情况下,其多种修改和变更对于本领域技术人员而言将是显而易见的。当前第1页12
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