[发明专利]用于制造涡轮机部件、坯件以及最终部件的方法

说明书

本发明涉及制造金属涡轮机部件(19a、19b)，并包括如下步骤：a)使用等离子体焊炬和环形模具来熔融钛铝金属间化合物，b)从中提取处于冷却铸造状态的铸态铸锭，c)将铸锭切割成至少一个坯件或粗糙成形件(21)，该至少一个坯件或粗糙成形件具有外部形状，该外部形状比所要制造的所述部件(19a、19b)的复杂形状较为简单，d)对坯件(21)机加工以获得具有所述更复杂外部形状的部件。

本发明涉及一种用于制造金属涡轮机部件、且尤其是飞行器涡轮喷气发动机或涡轮螺旋桨发动机的可动涡轮叶轮叶片的方法。

本发明涉及钛铝金属间化合物合金。确切地说考虑TiAl48-2-2。

还涉及一种组件，该组件包括由此种基于TiAl的合金制成的用于涡轮机部件的坯件以及由于对此种坯件机加工而产生的机加工部件。

合金利用某些化学组分并且在某些压力和温度条件下形成金属间化合物。不同于传统的合金，金属间化合物由周期性交替的原子构成，而在传统的合金中，不同性质的原子可随机地分布在同一晶体部位上。因此，当查看基本网格时，能注意到晶体结构。

通过熔铸(铸造)由钛铝金属间合金制成部件来成形在目前是极为困难的，并且无法铸造足够细的厚度来通过熔铸(铸造)产生具有完工铸造区域的部件。

此外，难以进行管理来有效地机加工由熔铸(铸造)制成的部件。

由此产生两类问题：

-与熔铸(铸造)相关联的那些问题，

-与机加工相关联的那些问题，

-须在经济环境中考虑整体。

在现有技术中，具体地说存在如下方案：

1)提供通过脱蜡熔铸(铸造)来获得过厚粗糙成形件、且然后对该粗糙成形件机加工以获得诸如叶片之类最终部件的方案，

2)由如下构成的方案：将坯件铸造成几乎最终形状的部件(称为“近终形)，接着允许对最终部件进行一定程度上最小的机加工(几乎不损失材料)，但这仍是必需的，

3)以及在离心永久模具中熔铸(铸造)的方案，其中，可制造多个涡轮机部件，后续步骤包括：

a)将金属材料浇注到离心铸造模具中，

b)从中提取出细长形状、较佳地是基本上圆柱形或多面体形的和/或具有圆形或多边形横截面的坯件，以及

c)对坯件进行机加工，直到获得最终形状的部件为止。

还存在锻造方案，但由于TiAl合金的脆性而难以实施。

对基于TiAl的部件熔铸(铸造)的一个缺点是熔融金属的极快固化。

这样做的后果是部件产生孔隙的高风险、难以实现模具的合适填充且因此难以最终确定铸态粗糙成形件(坯件)的外部形状。

此外，接下来通常需要热等静压压缩(HIC)以封闭任何孔隙，这意味着显著的成本。此外，此种处理并非总是足够的，尤其是如果粗糙成形件的孔隙是向外开发的。

作为脱蜡熔铸(铸造)(非永久模具)的缺点，可注意到以下方面：

-需要使用稀有材料来用于模具壳体(例如钇)，这具有成本和供应的问题，

-经由形成夹杂物而削弱部件的风险：两者均由于模具/壳体反应性(尤其是TiAl，因为它极具反应性)而产生以及由于落入到模具中的壳体碎片(尤其是脱蜡工艺)而产生，

-壳体的极为具体开发，尤其是须在离心力的阻力和壳体的脆性之间发现折衷，以便于从模具中移除，

-针对离心铸造来使用特定的安装件。

还可提及其它点：