[发明专利]超合金部件的结构钎焊修复

说明书

用于超合金燃气涡轮发动机部件的结构修复的无硼和硅的钎焊合金。该钎焊合金组合物可以仅含有在待修复的超合金材料中所含的元素，并可以具有低至10℃的熔融温度范围，以促进在该超合金基底材料的固溶热处理过程中产生高强度的均化的钎焊接头。

本申请要求美国临时专利申请号61/782,260（代理人案号2013P04581US）的2013年3月14日的提交日权益。本申请是2012年6月13日提交的美国专利申请号13/495,223（代理人案号2011P25126US01）的部分继续申请案，其又要求美国临时专利申请号61/555,113（代理人案号2011P25126US）的2011年11月03日的提交日权益。

发明领域

本发明大体上涉及材料技术的领域，并且更特别涉及用钎焊法修复超合金材料。

发明背景

公认的是，由于它们易于焊接凝固开裂和应变时效开裂，超合金材料的修复是困难的。术语“超合金”在本文中如其在本领域中常用的那样使用；即在高温下表现出优异的机械强度和抗蠕变性的非常抗腐蚀和抗氧化的合金（http://en.wikipedia.org/wiki/Superalloy）。超合金通常包含高的镍或钴含量。超合金的实例包括以商标和品牌名Hastelloy、Inconel合金（例如IN 738、IN 792、IN 939）、Rene合金（例如Rene N5、Rene 80、Rene 142）、Haynes合金、Mar M、CM 247、CM 247 LC、C263、718、X-750、ECY 768、282、X45、PWA 1483和CMSX（例如CMSX-4）单晶合金出售的合金。

在某些应用中使用钎焊法以修复超合金材料。尽管钎焊接头通常被理解为在机械上比焊接接头更弱并由于钎焊材料的相对低的熔融温度而具有较低的可接受操作温度，但钎焊修复在某些较低应力和/或较低温度应用中是可以接受的。

使用硼或硅作为熔点抑制材料的常见钎焊材料对超合金基底材料的价值有限，因为它们产生降低接头和修复区的延展性的有害相。已经研发出包含铪和/或锆的无硼和硅的钎焊合金，对其提出高达基础超合金性能的80%的机械性能的要求。但是，这样的材料倾向于在钎焊接头处形成碳化物。因此，需要进一步改进超合金材料的钎焊。

附图简述

在下列描述中基于附图解释本发明，其显示：

图1是燃气涡轮叶片的侧剖视图，其中通过钎焊修复大间隙断口。

图2是燃气涡轮叶片的侧剖视图，其中通过钎焊修复窄间隙断口。

发明详述

本发明人已研发出使用钛作为熔点抑制材料的几种无硼和硅的钎焊合金，包括共同审理的2012年5月09日提交的美国专利申请号13/467,402（代理人案号2011P24893US）和2012年6月13日提交的13/495,223（代理人案号2011P25126US01）中公开的那些。本文公开了特别用于修复超合金基底材料的额外的无硼和硅的钎焊合金，包括与现有技术的铪基钎焊合金相比时有利地具有减小的熔融温度范围的合金。选择所公开的钎焊组合物的实施方案，以仅包含存在于待修复的超合金中的元素，以使钎焊接头的均化不向该超合金材料基体中引入任何不同的元素。本合金提供具有足够接近于（例如大于80%）经修复的基底材料性能的机械性能的钎焊接头，以使该修复可以被视为结构修复并可用于该部件的受到相对高应力的区域中。