[发明专利]用于增材制造具有氧化物弥散强化的构件的方法、装置和粉末以及相应构件

说明书

本发明提出一种用于构件(10)的增材制造的方法，包括以下步骤：提供用于构件(10)、特别是用于燃气涡轮机热气路径的构件的粉末状基础材料(P1)；通过基础材料(P1)的各个层(S)的固化，在构造平台(1)上逐层地构造构件(10)；并且借助于氧化物添加剂在待增材制造的构件(10)的区域(B)中引入氧化物弥散强化，其中该区域(B)在构件(10)的运行中通常承受较高的热机械负荷。

技术领域

本发明涉及一种增材制造具有包含氧化物弥散强化的区域的构件的方法。此外提出了一种相应的构件、用于该构件的增材制造的粉末状原料或粉末以及相应的增材制造装置。

背景技术

该构件优选用于流体机械中，优选在燃气涡轮机的热气路径中使用。该构件优选包含镍基或钴基超级合金作为主要组分。

生成制造或增材制造方法例如包括作为粉末床工艺的选择性激光熔化(SLM)或激光烧结(SLS)或电子束熔化(EBM)。激光沉积焊接(LMD)同样也属于增材方法。

例如从EP 2 601 006 B中已知一种用于选择性激光熔化的方法。

事实证明，增材制造方法对于复杂的或者繁复或细丝设计的构件(例如迷宫式结构、冷却结构和/或轻型结构)特别有利。特别是增材制造由于工艺步骤链特别短而是有利的，因为构件的制造或生产步骤可以基于相应的CAD文件进行。

此外，增材制造对于借助常规的减材或切削工艺或铸造技术无法制造或无法有效制造的原型的开发或制造是特别有利的。

除了“原型制作”之外，还力求将增材制造进一步用于流体机械的热负荷和/或机械负荷较高的部件的商业生产，例如在燃气涡轮机的热气路径中使用的部件，包括轴动力驱动机构和喷气式涡轮机。

热气路径中的涡轮导向叶片和转子叶片通常由耐高温的镍基或钴基超级合金制成。在使用包括激光束熔化、电子束熔化或激光粉末沉积焊接在内的生成制造方法的制造路线中，仍然存在许多困难，这些困难阻碍了这些方法特别是在旋转叶片或高负荷叶片的情况下的使用。

所涉及的焊接工艺中取决于过程的快速冷却速率通常会导致非常细的晶粒结构，其表征为对晶界滑动的阻力较低，从而在较高温度下蠕变性能相对较差。在低温下，较细的晶粒或具有相对较小晶粒尺寸的结构虽然在其强度方面是优越的，但是非常细的微结构或晶体结构不耐损伤，并且会导致相对较高的裂纹扩展速度。

在使用高强度的、沉淀硬化的γ/γ'合金时，不利的结果是会形成暖裂纹、热裂纹或重熔裂纹。因此，到目前为止，燃气涡轮机的叶片通常不是以增材方式而是仅以熔模铸造的方式制造。然而，熔模铸造的缺点是所需工具的提供非常昂贵且复杂，由此导致叶片的较长的交货时间以及制造中固有的其他设计限制。

发明内容

因此，本发明的目的在于提出可以用于至少部分地解决上述问题的装置，并且特别是可以使用增材方法来制造涡轮机的热气部件，特别是涡轮机叶片。在此可以有利地避免在焊接性较差的构件的高负荷区域中使用较大比例的γ或γ'相沉淀(优选γ'相沉淀)，并且可以提出结构强化的替代可能性或局部强度的提高。

该目的通过独立权利要求的主题来实现。有利的设计方案为从属权利要求的主题。

本发明的一个方面涉及一种用于构件的增材制造的方法，该方法包括提供用于构件的粉末状基础材料。该构件特别是被设计用于燃气涡轮机的热气路径的构件，例如涡轮机导向叶片或转子叶片。

基础材料可以描述为第一粉末。

此外，该方法还包括通过基础材料各个层的固化在构造平台上逐层地构造构件。