[发明专利]用于生产增材制造的分级复合过渡接头的方法

说明书

本公开提供了一种用于生产增材制造的分级复合过渡接头(AM‑GCTJ)(300)的方法，该方法包括由第一合金A(100)制备格栅或网格图案(101)；格栅或网格图案(101)包括格栅或网格图案(101)中的孔隙(110)。格栅图案从第一端到第二端构建，在第一端比在第二端密度大，并且通过增加孔隙大小和/或降低格栅或网格图案的密度来逐渐降低密度；将第二合金B(200)粉末添加到格栅或网格图案的第二端。向第一端填充第二合金B(200)粉末。复合材料由AM‑GCTJ(300)中的第一合金A(100)和第二合金B(200)粉末形成。对复合材料进行热等静压(HIP)以使复合材料致密化。第二合金B(200)从AM‑GCTJ(300)的第一端渐变至第二端。

关于联邦资助的研究的声明

本发明在能源部授予的拨款号DE-FE0031819下由政府支持完成。政府对本发明享有一定的权利。

本申请要求2020年6月4日提交的美国临时申请第US 62/704,965号的优先权。美国临时专利申请第62/704,965号的全部内容通过引用并入本实用新型、非临时专利申请。

技术领域

本公开涉及增材制造的分级复合过渡接头。具体地，本公开涉及用于异种金属焊件的增材制造的分级复合过渡接头。在另一方面，本公开涉及用于先进超超临界(A-USC)电厂中异种金属焊件的增材制造的分级复合过渡接头。另外，本公开涉及一种生产增材制造的分级复合过渡接头(“AM-GCTJ”)的方法。

背景技术

自2001年以来，作为美国能源部(DOE)煤电计划的一部分，国家能源技术实验室(NETL)启动了一项名为“用于超超临界锅炉系统的先进材料开发”的研究计划，以确定和开发先进超超临界(A-USC)锅炉和汽轮机系统的下一代材料。在这些锅炉和汽轮机系统中，目标蒸汽温度和压力分别为约760℃(1400℉)和约35MPa(5000psi)，与一些锅炉和汽轮机系统相比，这可减少包括二氧化碳(CO₂)在内的所有排放物约20％或更多。

烧煤A-USC系统的一个挑战在于材料和制造技术领域。作为锅炉中的关键材料部件，过热器管面临苛刻的使用条件，并且应该满足关于炉侧煤灰腐蚀/侵蚀、蒸汽侧氧化和散裂、蠕变强度、热疲劳强度和可焊性的严格要求。在DOE A-USC计划期间，合金740H和282被确定为A-USC系统的部件的候选。因此，这些系统的应用和成功需要可接受的制造和焊接工艺，尤其是异种金属焊缝(DMW)中的材料的可接受的制造和焊接工艺。

发明内容

下文提到的所有方面、示例和特征可以以任何技术上可能的方式组合。

本公开的一个方面提供了一种用于生产增材制造的分级复合过渡接头(AM-GCTJ)的方法，该方法包括由第一合金A制备格栅或网格图案，其中格栅或网格图案包括格栅或网格图案中的孔隙；从格栅或网格图案的第一端到第二端构建格栅或网格图案，格栅或网格图案在第一端比在第二端具有更高的密度，并且其中格栅或网格图案通过从第一端到第二端增加孔隙的大小和随着格栅或网格图案被增材制造而降低格栅或网格图案的密度中的至少一者来逐渐降低密度；将第二合金B粉末添加到格栅或网格图案的第一端；向格栅或网格图案的第二端填充第二合金B粉末；在AM-GCTJ中形成第一合金A和第二合金B粉末的复合材料；并且使复合材料经受热等静压以致密化复合材料，其中第二合金B粉末从AM-GCTJ的第一端到第二端具有渐变浓度。

本公开的另一方面包括前述方面的任一项，并且其中制备包括通过选择性激光熔化(SLM)或选择性激光烧结(SLS)中的至少一者来制备格栅或网格图案。

本公开的另一方面包括前述方面的任一项，并且其中填充包括振动第二合金B，以使第二合金B从格栅或网格图案的第一端朝向第二端落下。

本公开的另一方面包括前述方面的任一项，并且其中制备包括通过从第一端到第二端增材构建格栅或网格图案来制备格栅或网格图案。