[发明专利]用于修复服役运转燃气涡轮机部件的预烧结的预成形坯

说明书

本发明公开了预烧结的预成形坯(114)和利用预烧结的预成形坯(114)的修复方法(100)，其各自导致产生包括沉积在部件表面(110)上的替换保护覆层(118)的钎焊部(116)。保护覆层(118)表现出优异的耐温性和抗氧化性、对超级合金表面的改善的附着性、以及在相关联部件(102)的服役寿命期间减少的损耗。

技术领域

本公开涉及超合金部件的修复，并且特别地涉及预烧结的预成形坯(pre-sintered preforms)及其使用方法，其提供了相对于已知结构和方法具有改善的抗氧化性和较少的材料损耗的施加到超合金部件的粘结层(bond coat)。

背景技术

燃气涡轮机在本领域中是公知的。在燃气涡轮机领域中的持续追求是提高燃气涡轮机循环的热效率。实现了这一点的一种方式是通过开发越来越耐热的材料，或能够在高温下经时保持其结构完整性的材料。为此，燃气涡轮发动机的热气通路(hot gas path)部件通常由超合金材料形成。本文所用的术语“超合金”如同其在本领域中通常使用的那样是指在高温(例如，＞1000℃)下表现出优异的机械强度和抗蠕变性的高度抗腐蚀和抗氧化的合金。

尽管在材料方面有所改进，但为了提高发动机效率而驱使燃气涡轮机的运行温度甚至更高的推力还导致将保护覆层(protective coating)施加到部件表面。在一些情况下，该保护覆层包括抗氧化金属粘结层(例如，如本领域中已知的MCrAlY合金)和绝热热障涂层(thermal barrier coating, TBC)。在这样的情况下，粘结层进一步改善了TBC对部件表面的附着性。在其它情况下，保护覆层仅包括粘结层，其可经施加以向部件提供具有一定程度的热保护的抗氧化覆层。在任一情况下，目前的粘结层施加技术的特征在于在部件的服役寿命期间粘结层的持续损失和/或有限的厚度。例如，已经发现热喷涂的粘结层仅能提供有限厚度的覆层。随着覆层厚度在沉积粘结层材料时增加，压缩力增加，这导致粘结层材料的脱离或损耗。

此外，在具有粘结层的服役运转(service run)部件(其中下层的基底受到损坏)的修复中，通常将保护覆层从覆层上化学剥离。此后，利用本领域中已知的钎焊或焊接技术修复下层的基底。接着，将保护覆层(粘结层或粘结层与TBC)施加至部件。所有这些步骤的总和导致显著的成本和时间，这通常导致零件的处置而不是承担修复费用。因此，需要改进的粘结层施加技术来修复服役运转部件，其减少了成本和时间，并导致改善的抗氧化性和减少的材料损耗。

附图说明

在下面的描述中，参考附图来解释本发明，附图显示：

图1示出了采用根据本发明的一个方面制备的部件的燃气涡轮发动机的一个实施方案；

图2是根据本发明的一个方面的修复方法的示意图。

图3-4示出了根据本发明的一个方面去除现有的保护覆层。

图5-6示出了根据本发明的一个方面将PSP(具有如本文所述的组成)施加到部件上以便在部件上形成替换保护覆层。

图7示出了根据本发明的一个方面将热障涂层施加到经修复的表面上。

图8是示出了通过如本文所述的PSP施加的粘结层相对于常规热喷涂的粘结层的抗氧化性的图。

发明内容