[发明专利]向超合金制品赋予耐磨性

说明书

本发明公开了向超合金制品赋予耐磨性。本发明在一个方面提供了复合预型件以用于向超合金制品赋予耐磨性。所述复合预型件可用于将合金耐磨板或垫以冶金方式结合到超合金制品。在一些实施方案中，复合预型件包含粉末合金组合物，所述粉末合金组合物包含1重量％‑30重量％的镍、0.05重量％‑2重量％的铁、15重量％‑25重量％的铬、10重量％‑30重量％的钼、0重量％‑1重量％的碳、1重量％‑5重量％的硅、0.05重量％‑2重量％的硼、0重量％‑5重量％的钨、0重量％‑3重量％的钽、0重量％‑0.1重量％的锰、0重量％‑3重量％的铝、0重量％‑0.1重量％的钇、和余量钴。

技术领域

本发明涉及用于向超合金制品赋予耐磨性的组合物，具体地涉及将合金耐磨板或垫以冶金方式结合到超合金制品的组合物，诸如涡轮叶片的Z凹口接触表面。

背景技术

燃气涡轮发动机广泛用于各种工业、发电、船舶和运输应用，其中使用的涡轮叶片包括带有所谓的Z凹口的罩，Z凹口为涡轮叶片罩中具有“Z”形状的构形。相邻的叶片在Z凹口处互锁。因为这些Z凹口为相邻涡轮叶片之间的接触点，因此Z凹口的接触面将经受磨损和溶蚀。

涡轮叶片通常由具有高含量镍和/或钴的超合金铸造而成。通过焊接技术由镍基超合金和其它超合金制成铺面、再铺面和修复部件存在严峻的技术挑战。例如，大线能量焊接叠层工艺可不利地向基材施加热影响区并改变热影响区附近的材料特性，这通常导致叶片在该区域变脆。热喷涂工艺要求大量清洁工作，这不仅效率低并且可能有损坏基材的风险，并且所得的结合主要为机械结合，不如真正的冶金结合。

在一些应用中，Z凹口的接触面用耐磨垫或板再铺面。目前可用的垫在高温下表现出可接受的耐磨性。然而，如果在涡轮叶片的制造或修理期间，叶片经受高于1200℃的温度超过2小时，这些耐磨垫可能变差和/或从叶片上掉落。对于需要经由热等静压和复原步骤在远高于1200℃的温度下进行修复的叶片，这是严重问题。在此类情况下，每次修复叶片时移除耐磨垫，这将导致成本增加和涡轮机停机时间延长。

发明内容

鉴于这些缺点，提供了用于向超合金制品包括涡轮叶片的Z凹口赋予耐磨性的合金组合物。在一些实施方案中，在超合金修理和/或复原期间，合金组合物表现出高温变形稳定性。在一个方面，提供了复合预型件以用于向超合金制品赋予耐磨性。在一些实施方案中，复合预型件可用于将合金耐磨板或垫以冶金方式结合到超合金制品，诸如涡轮叶片的Z凹口接触表面。在一些实施方案中，复合预型件包含粉末合金组合物，该粉末合金组合物包含1-30重量％的镍、0.05-2重量％的铁、15-25重量％的铬、10-30重量％的钼、0-1重量％的碳、1-5重量％的硅、0.05-2重量％的硼、0-5重量％的钨、0-3重量％的钽、0-0.1重量％的锰、0-3重量％的铝、0-0.1重量％的钇、和余量钴。在一些实施方案中，本文所述的粉末合金组合物可与有机载体相关联，以施用于超合金制品的一个或多个表面。

在一些实施方案中，复合预型件包含粉末合金组合物，该粉末合金组合物包含25-35重量％的钴、0.1-1重量％的铁、12-20重量％的铬、10-20重量％的钼、0-0.1重量％的碳、0.5-3重量％的硅、0.5-3重量％的硼、0-0.1重量％的锰、0-0.1重量％的钨、0-2重量％的钽、0.5-3重量％的铝、0-0.1重量％的钇，并且余量为镍。