[发明专利]用于结合材料的方法和系统

说明书

背景技术

应用疲劳可导致各种金属、陶瓷以及合金构件(例如，超级合金)经历磨损。例如，裂纹、磨蚀、腐蚀、和/或多种其他状况可导致原始基底材料的消除或磨损。为了修复磨损的构件，可添加(例如，焊接)填充物材料来填充到裂纹中、修补磨蚀、和/或以其他方式替换腐蚀损失的材料。同样地，在将两个或更多个构件结合在一起时，可将填充物材料添加至构件中的一个或更多个的原始基底材料。与基底材料相同或相似的填充物材料可用于提供横跨修复的和/或结合的构件的相对坚固的均匀的机械属性。

当填充物材料是具有相对高的熔化温度的相对高温性能合金(即，在燃气涡轮发动机的相对热的气体路径中使用的镍和/或钴基超级合金)时，必须在可将填充物材料应用至原始基底材料之前将相对大的能量应用施加至填充物材料。但是，用于熔化填充物材料的大量的辐射热(例如通过焊接设备产生的)也可影响原始基底材料。例如，辐射热的冲击可对原始基底材料的微观结构导致塌陷、熔化、再结晶、晶粒生长和/或其他改变。原始基底材料中的这种改变可降低被修复和/或结合在一起的(多个)构件的强度、韧性和/或其他机械属性。而且,辐射热在原始基底材料上的冲击可导致填充物材料和原始基底材料之间的接头在冷却期间开裂，这通常称为“热拉裂”。

虽然可备选地使用带有较低熔化温度的填充物材料，但是这种填充物材料可提供在高温下的较低性能，和/或具有与原始基底材料的机械属性愈加不同的机械属性。例如，钎焊工艺可对原始基底材料传递较少的热。但是，钎焊材料的熔点必须比原始基底材料的熔点低，这可要求以如下的量使用熔点抑制元素(例如硅和/或硼)，该量导致形成有害地影响修复和/或结合的(多个)构件的机械属性的相对大量的脆性金属间相。需要允许使用相对高的熔化温度的填充物材料而不导致原始基底材料的问题的技术和系统。

发明内容

在一个实施例中，提供一种方法以用于将填充物材料结合至基底材料。该方法包括：在坩埚的熔化室内熔化填充物材料，使得填充物材料熔化；通过电磁地使熔化室内的填充物材料悬浮来将填充物材料保持在坩埚的熔化室内；和从坩埚的熔化室释放填充物材料，来将填充物材料输送至基底材料的目标地点。

在另一实施例中，提供一种系统以用于将填充物材料结合至基底材料。该系统包括具有用于保持填充物材料的熔化室的坩埚。坩埚包括流体地连接至熔化室的出口。加热元件操作地连接至坩埚，以用于加热坩埚的熔化室内的填充物材料。加热元件构造为熔化熔化室内的填充物材料，使得填充物材料熔化。流控制机构操作地连接至坩埚，以用于控制穿过熔化室的出口的填充物材料的流。流控制机构构造为电磁地使熔化室内的填充物材料悬浮，来将填充物材料保持在熔化室内。

在另一实施例中，提供一种方法以用于将填充物材料结合至基底材料。该方法包括：提供坩埚的熔化室内的熔化的金属填充物材料；和由线圈产生第一磁场，该线圈绕熔化室延伸，来感应与第一磁场相反的填充物材料内的第二磁场，其中，相反的第一和第二磁场将填充物材料保持在坩埚的熔化室内。该方法还包括从坩埚的熔化室释放填充物材料，来将填充物材料输送至基底材料的目标地点。

附图说明

图1是用于将填充物材料结合至基底材料的示范实施例的示意图。

图2是在图1中显示的系统的喷嘴的示范实施例的剖面图。

图3是在图1中显示的系统的感应线圈的示范实施例的透视图。

图4是在图1中显示的系统的感应线圈的另一示范实施例的透视图。

图5是在图1中显示的系统的另一示意图。

图6是示出用于将填充物材料结合至基底材料的方法的示范实施例的流程图。

具体实施方式

某些实施例的下列详细描述将在结合附图阅读时更好地理解。应当理解的是，各种实施例不限于在附图中显示的布置和工具。

如在本文中所使用的，以单数叙述并且前缀单词“一”或“一个”的元件或步骤应当理解为不排除复数个所述元件或步骤，除非明确地声明这种排除。而且，对“一个实施例”的引用不意图理解为排除也包括叙述的特征的附加实施例的存在。而且，除非相反地明确地陈述，否则“包括”或“包含”具有特定属性的一个元件或多个元件的实施例可包括附加的不具有该属性的这种元件。