專利名稱：定向結(jié)晶材料的單晶焊接的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種定向結(jié)晶的金屬材料的焊接方法。
背景技術(shù)：
γ，強(qiáng)化的SX鎳基超合金既不能借助傳統(tǒng)的焊接方法也不能借助高能方法(激光、電子束)與同類型的添加材料在搭接的焊接軌跡中堆焊成一個(gè)或者多個(gè)層。問(wèn)題在于， 在靠近表面的邊緣區(qū)域中存在單個(gè)焊接軌跡的情況下已構(gòu)成具有錯(cuò)誤定向的組織。這對(duì)于相繼的搭接軌跡意味著，在該區(qū)域中的凝固前沿不具有SX晶核并且該區(qū)域以錯(cuò)誤的定向 (沒(méi)有SX組織)在搭接區(qū)域中繼續(xù)擴(kuò)展。在該區(qū)域中形成裂紋。對(duì)于Y ’強(qiáng)化的SX鎳基超合金，目前為止使用的焊接方法不能夠?qū)⒑缚p金屬在搭焊加工中同種地構(gòu)造成一個(gè)或多個(gè)具有相同SX組織的層。在SX基底上的單個(gè)軌跡中，局部的凝固條件以如下方式變化，即枝晶狀的生長(zhǎng)根據(jù)位置從初生根或者二次枝晶臂開始。在此，在不同可能的枝晶的生長(zhǎng)方向中實(shí)現(xiàn)具有最有利的生長(zhǎng)條件的方向，也就是說(shuō)具有相對(duì)于溫度梯度最小的傾角的方向。目前還沒(méi)有完全弄清在對(duì)Y’強(qiáng)化的SX鎳基超合金進(jìn)行粉末堆焊時(shí)在SX組織中形成錯(cuò)誤定向的原因。推測(cè)在枝晶從不同的生長(zhǎng)方向相會(huì)時(shí)，二次枝晶臂可能會(huì)折斷并且充當(dāng)用于構(gòu)成錯(cuò)誤定向的組織的晶核。此外，在靠近表面的邊緣區(qū)域中，在熔融物中沒(méi)有完全熔化的粉末顆粒充當(dāng)用于形成錯(cuò)誤定向的組織的晶核。因此， 為了解決該問(wèn)題，提出用于對(duì)Y ’強(qiáng)化的SX鎳基超合金進(jìn)行粉末堆焊的過(guò)程控制，其中，實(shí)現(xiàn)僅有利于枝晶的生長(zhǎng)方向的生長(zhǎng)條件。此外，過(guò)程控制確保粉末顆粒在熔融物中完全熔化。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的目的是解決上述問(wèn)題。該目的通過(guò)根據(jù)權(quán)利要求1的方法得以實(shí)現(xiàn)。為了解決在單個(gè)軌跡的靠近表面的邊緣區(qū)域中形成非單晶組織的技術(shù)問(wèn)題，提出借助激光束對(duì)堆焊進(jìn)行過(guò)程控制，在這種過(guò)程控制中，所述問(wèn)題不出現(xiàn)或者以如此小地程度出現(xiàn)，使得在室溫下可進(jìn)行在一個(gè)或者多個(gè)層中的搭焊加工，而不形成裂紋。在從屬權(quán)利要求中列出其他有利的措施，這些措施可以任意地相互組合，以便獲得其他優(yōu)點(diǎn)。


附圖示出圖1示出方法的示意的流程；圖2示出燃?xì)廨啓C(jī)；圖3示出渦輪葉片；圖4示出超合金列表。
權(quán)利要求
1.用于在堆焊期間焊縫(13)的定向結(jié)晶的方法，尤其用于對(duì)構(gòu)件(1、120、130)的基底 (4)進(jìn)行堆焊，所述基底(4)被定向地結(jié)晶并且具有枝晶(31)，所述枝晶(31)在基底枝晶方向(32)上延伸，其中，關(guān)于進(jìn)給率、激光功率、焊接射束直徑、粉末射束焦點(diǎn)和/或粉末質(zhì)量流的工藝參數(shù)構(gòu)造成，使得它們導(dǎo)致在凝固前沿(19)上的溫度梯度(28)的局部定向，所述溫度梯度相對(duì)于在基底(4)中的所述枝晶(31)的所述基底枝晶方向(32)小于45°。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，在所述基底(4)上和在所述基底(4)中產(chǎn)生熔融物(16)，所述熔融物通過(guò)供給粉末(7)和/或所述基底(4)的材料而生成，并且其中，所述熔融物(16)完全由焊接射束(10)、尤其是激光束覆蓋，尤其其中，所述熔融物(16)重疊。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其中，以層的方式施加所供給的粉末(7)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1、2或3的方法，其中，所述基底(4)具有鎳基的超合金，尤其具有柱狀晶粒，特別尤其具有單晶的組織。
5.根據(jù)權(quán)利要求1、2、3或4的方法，其中，粉末顆粒(7)的直徑小到使得所述粉末顆粒在焊接激光束(10)中尤其完全地熔化并且具有足夠高的溫度。
6.根據(jù)權(quán)利要求1、2、3、4或5的方法，其中，被熔化的所述粉末顆粒(7)的溫度比所述粉末顆粒(7)的融化溫度高20°C。
7.根據(jù)權(quán)利要求1、2、3、4、5或6的方法，其中，使用激光來(lái)焊接。
8.根據(jù)權(quán)利要求1、2、3、4、5、6或7的方法，其中，
全文摘要
在激光焊接時(shí)，通過(guò)有針對(duì)性地選擇進(jìn)給率、激光功率射束直徑和粉末質(zhì)量流可以有針對(duì)性地調(diào)節(jié)溫度梯度，該溫度梯度基本對(duì)在激光堆焊時(shí)的單晶生長(zhǎng)具有決定意義。
文檔編號(hào)F01D5/28GK102596485SQ201080050208
公開日2012年7月18日 申請(qǐng)日期2010年11月3日 優(yōu)先權(quán)日2009年11月4日
發(fā)明者喬治·博斯坦約格洛, 塞利姆·莫卡德姆, 安德烈斯·加塞爾, 尼古拉·阿里亞金, 托爾斯滕·揚(yáng)博爾, 托爾斯滕·梅爾策-約基施, 斯特法尼·林嫩布林克, 米夏埃爾·奧特, 羅爾夫·維爾肯赫納, 諾貝特·皮爾沙, 貝恩德·布爾鮑姆 申請(qǐng)人:弗勞恩霍弗實(shí)用研究促進(jìn)協(xié)會(huì), 西門子公司