專利名稱:釬焊合金組合物的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明通常涉及釬焊合金組合物。更具體地，本發(fā)明涉及鎳基和鈷基釬焊合金組合物。
背景技術(shù)：
為了有效地在高溫環(huán)境下發(fā)揮作用，通常加入重合金組分以強(qiáng)化高溫合金。這可導(dǎo)致極端環(huán)境下使用的高溫合金部件(如燃?xì)廨啓C(jī)中的熱氣通道的螺旋漿)焊接連接/修補(bǔ)的困難。由于其降低的成本與周期，釬焊成為高溫合金部件連接/修補(bǔ)的更優(yōu)的選擇。然而，使釬焊接頭/修補(bǔ)具有接近高溫合金基材材料的某些性能，特別是延展性可能是有挑戰(zhàn)性的。通常，首要障礙可能是在釬焊接頭中形成了脆性相。
硼已經(jīng)廣泛應(yīng)用于釬焊合金，但通常脆性硼化物導(dǎo)致釬焊接頭的低劣的機(jī)械性能。提高釬焊接頭/修補(bǔ)區(qū)域的機(jī)械完整性的方法通常需要采用延長的擴(kuò)散周期。通過與基材高溫合金或釬焊粉末混合物均化，這種方法可以降低脆性硼化物相的量。但是這種方法可能需要延長的周期時(shí)間，更高的成本并令基材高溫合金遭受熱劣化。
在Smith等人的美國專利No.4,414,178；Budinger等人的美國專利No.5,240,491；Draghi等人的美國專利No.5,735,448；Biondo等人的美國專利No.5,783,318；Pietruska等人的美國專利No.6,503,349；Miglietti的美國專利No.6,520,401；Cohen等人的美國專利No.6,530,971；Rabinkin的美國專利No.6,165,290；和Huang等人的美國專利申請公開No.20050067061中描述了釬焊合金組合物及相關(guān)的方法和制品。其中鉿以低重量百分比存在，其通常作為晶界增強(qiáng)劑，而不是作為釬焊合金組合物熔點(diǎn)的降低劑。

發(fā)明內(nèi)容在本發(fā)明的范圍內(nèi)，通常有兩種釬焊合金組合物的示范性實(shí)施方案。一種示范性實(shí)施方案涉及含有鉻(Cr)、鉿(Hf)和硼(B)的鎳基高溫釬焊合金組合物。另一種示范性實(shí)施方案涉及含有Cr、Hf和B的鈷基高溫釬焊合金組合物。
在一種實(shí)施方案中，鎳基釬焊合金組合物含有9-25wt％及其全部子區(qū)間的鉻；5-45wt％及其全部子區(qū)間的鉿；和0.05-6wt％及其全部子區(qū)間的硼。
在另一種實(shí)施方案中，鈷基釬焊合金組合物含有9-25wt％及其全部子區(qū)間的鉻；5-56wt％及其全部子區(qū)間的鉿；和0.05-6wt％及其全部子區(qū)間的硼。
圖1舉例說明了鎳基釬焊合金的典型微觀結(jié)構(gòu)；和圖2舉例說明了鈷基釬焊合金的典型微觀結(jié)構(gòu)。
具體實(shí)施方式該釬焊合金組合物可以以單種均質(zhì)釬焊合金(braze)的形式使用。或者，該釬焊合金組合物可以例如在使用較高或較低熔點(diǎn)的高溫合金和/或釬焊粉末的寬口釬焊混合物中用作為一種成分。例如，這些釬焊合金組合物能夠連接或修補(bǔ)具有復(fù)雜形狀和高溫應(yīng)用的高溫合金制品。此外，釬焊合金組合物可以提供更高的延展性。
一般來說，硼和鉿偶合以抑制固相線溫度，而且鉻、鉿和硼偶合以抑制液相線溫度。此外，加入的鉻可以提供，例如，釬焊合金的抗氧化和耐腐蝕性。含硼、含鉻和含鉿的金屬間化合物可以比含鉻、含鎢和含鎳的硼化物更易延展。
本文中公開并請求保護(hù)的釬焊合金組合物能夠在不使高溫合金劣化的情況下在高溫下釬焊，可以降低在釬焊過程中生成的硼化物或金屬間化合物的脆性，并可以提高釬焊接頭的機(jī)械性能(包括例如，延展性)。
根據(jù)本發(fā)明的一種示范實(shí)施方案，鎳基釬焊合金組合物含有9-25wt％及其全部子區(qū)間的鉻；5-45wt％及其全部子區(qū)間的鉿；和0.05-6wt％及其全部子區(qū)間的硼。
根據(jù)本發(fā)明的一種示范實(shí)施方案，鉻優(yōu)選為9-15wt％。更優(yōu)選鉻為13wt％。鉿優(yōu)選為10-30wt％。更優(yōu)選鉿為15-25wt％。更加優(yōu)選地，鉿為15wt％、20wt％或25wt％。硼優(yōu)選為0.05-3.6wt％。更優(yōu)選硼為1wt％。
根據(jù)本發(fā)明的另一種實(shí)施方案，該鎳基釬焊合金組合物中一部分剩余鎳被至少一種通常存在于高溫合金中的元素，如鋁、鈦、鉬、鎢、鈷、鐵、鋯、鈮、錸、碳和硅替代。優(yōu)選高至60％的剩余鎳被至少一種通常存在于高溫合金中的元素替代。更優(yōu)選高至50％的剩余鎳被至少一種通常存在于高溫合金中的元素替代。
根據(jù)本發(fā)明的另一種示范實(shí)施方案，該鎳基釬焊合金組合物具有低于2175的固相線溫度。更優(yōu)選該鎳基釬焊合金組合物具有低于2100的固相線溫度。更加優(yōu)選該鎳基釬焊合金組合物具有低于2025的固相線溫度。
根據(jù)本發(fā)明的另一種示范實(shí)施方案，該鎳基釬焊合金組合物基本上由9-25wt％的鉻；5-45wt％的鉿；0.05-6wt％的硼；和鎳組成。更優(yōu)選該鎳基釬焊合金組合物基本上由9-25wt％的鉻；10-30wt％的鉿；0.05-3.6wt％的硼；和鎳組成。
根據(jù)本發(fā)明的另一種示范實(shí)施方案，鈷基釬焊合金組合物含有9-25wt％及其全部子區(qū)間的鉻；5-56wt％及其全部子區(qū)間的鉿；和0.05-6wt％及其全部子區(qū)間的硼。
根據(jù)本發(fā)明的另一種示范實(shí)施方案，鉻為15-25wt％。更優(yōu)選鉻為20wt％。優(yōu)選鉿為10-30wt％。更優(yōu)選鉿為10-26wt％。更加優(yōu)選地，鉿為15wt％、20wt％或25wt％。優(yōu)選硼為0.05-4wt％。更優(yōu)選硼為1wt％。
根據(jù)本發(fā)明的另一種示范實(shí)施方案，該鈷基釬焊合金組合物具有低于2175的固相線溫度。更優(yōu)選該鈷基釬焊合金組合物具有低于2100的固相線溫度。更加優(yōu)選地，該鈷基合金組合物具有低于2025的固相線溫度。
根據(jù)本發(fā)明的另一種示范實(shí)施方案，該鈷基釬焊合金組合物基本上由9-25wt％的鉻；5-56wt％的鉿；和0.05-6wt％的硼；和鈷組成。更優(yōu)選該鈷基釬焊合金組合物基本上由9-25wt％的鉻；10-26wt％的鉿；0.05-4wt％的硼；和鈷組成。
根據(jù)本發(fā)明的另一種實(shí)施方案，該鈷基釬焊合金組合物中一部分剩余鈷被至少一種通常存在于高溫合金中的元素，例如，鋁、鈦、鉬、鎢、鎳、鐵、鋯、鈮、錸、碳和硅替代。優(yōu)選高至60％的剩余鈷被至少一種通常存在于高溫合金中的元素替代。更優(yōu)選高至50％的剩余鈷被至少一種通常存在于高溫合金中的元素替代。
本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)理解并認(rèn)可所有公開的和要求保護(hù)的百分?jǐn)?shù)是近似的。
圖1描述了四種鎳基釬焊合金組合物。圖2描述了四種鈷基釬焊合金組合物。
下表(表1)顯示了特定釬焊合金組合物中不同相的硬度測量值
表1含鉿釬焊合金的顯微硬度結(jié)果表1舉例說明了硼化物通常比含有鉿的化合物更硬。
下表(表2)顯示了特定釬焊合金組合物的熔點(diǎn)溫度測量值
表2含鉿釬焊合金的DSC結(jié)果表2中的溫度基于差示掃描量熱法(DSC)加熱曲線分析。表2舉例說明了具有硼的含鉿釬焊合金具有有益的性能。
雖然本發(fā)明是連同目前認(rèn)為最具實(shí)用性的和優(yōu)選的實(shí)施方案公開的，但應(yīng)理解本發(fā)明不僅限于所公開的實(shí)施方案，而是相反，意圖涵蓋包括在所附權(quán)利要求
的宗旨和范圍內(nèi)的各種修改和等同方案。
權(quán)利要求
1.一種鎳基釬焊合金組合物，含有9-25wt％的鉻；5-45wt％的鉿；和0.05-6wt％的硼。
2.權(quán)利要求
1所述的鎳基釬焊合金組合物，含有9-15wt％的鉻。
3.權(quán)利要求
1所述的鎳基釬焊合金組合物，含有10-30wt％的鉿。
4.權(quán)利要求
1所述的鎳基釬焊合金組合物，含有0.05-3.6wt％的硼。
5.權(quán)利要求
1所述的鎳基釬焊合金組合物，其中高至60％的剩余鎳內(nèi)容物被至少一種選自鋁、鈦、鉬、鎢、鈷、鐵、鋯、鈮、錸、碳和硅的元素替代。
6.一種鈷基釬焊合金組合物，含有9-25wt％的鉻；5-56wt％的鉿；和0.05-6wt％的硼。
7.權(quán)利要求
6所述的鈷基釬焊合金組合物，含有15-25wt％的鉻。
8.權(quán)利要求
6所述的鈷基釬焊合金組合物，含有10-26wt％的鉿。
9.權(quán)利要求
6所述的鈷基釬焊合金組合物，含有0.05-4wt％的硼。
10.權(quán)利要求
6所述的鈷基釬焊合金組合物，其中高至60％的剩余鎳內(nèi)容物被至少一種選自鋁、鈦、鉬、鎢、鎳、鐵、鋯、鈮、錸、碳和硅的元素替代。
專利摘要
鎳基高溫釬焊合金組合物含有Cr、Hf和B。此外，鈷基高溫釬焊合金組合物含有Cr、Hf和B。例如該釬焊合金可以以單種均質(zhì)釬焊合金的形式使用。該釬焊合金也可以例如在使用較高或較低熔點(diǎn)的高溫合金和/或釬焊粉末的寬口釬焊混合物中用作為一種成分。該釬焊合金能夠連接/修補(bǔ)具有復(fù)雜形狀的高溫合金制品，并可以在高溫應(yīng)用中使用。
文檔編號B23K35/30GK1994656SQ200610064130
公開日2007年7月11日 申請日期2006年12月15日
發(fā)明者L·蔣, L·克雷特尼, W·米利蒂 申請人:通用電氣公司導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan