[发明专利]用于修复高温燃气涡轮叶片的系统和方法

说明书

一种用于燃气涡轮的叶片，其包括被移除部分的空间，并且还包括：翼型件部分，该翼型件部分限定被移除部分的空间，翼型件部分由基础材料形成；以及替换部件，该替换部件形成为对被移除部分的空间进行填充。替换部件由包括下述各者的材料形成：50％至80％的基础材料、0％至30％的钎焊材料以及0％至8％的铝。在翼型件部分与替换部件之间形成钎焊接合部，以将替换部件附接至翼型件部分并对被移除部分的空间进行填充。

技术领域

本公开总体上涉及用于修复高温燃气涡轮部件的系统和方法，并且更具体地涉及用于修复燃气涡轮叶片和轮叶的这种系统和方法。

背景技术

与具有高γ′相(gamma prime)含量的镍基燃气涡轮部件的增材制造(AM)相关联的困难使得该过程不适合大规模制造或修复。特别地，尝试使用合金(CM)247对部件进行增材制造或尝试修复这样的部件通常会导致晶界熔融和开裂。替代性地，用不易开裂的另一种劣质镍基合金来修复部件，从而导致部件性能不佳。

发明内容

一种用于燃气涡轮的叶片包括被移除部分的空间，并且还包括：翼型件部分，该翼型件部分限定被移除部分的空间，翼型件部分由基础材料形成；以及替换部件，该替换部件形成为对被移除部分的空间进行填充。替换部件由包括下述各者的材料形成：50％至80％的基础材料、0％至30％的钎焊材料以及0％至8％的铝。在翼型件部分与替换部件之间形成钎焊接合部，以将替换部件附接至翼型件部分并对被移除部分的空间进行填充。

在另一构型中，一种对用于由镍基超合金形成的燃气涡轮的叶片进行修复的方法包括：将叶片的翼型件部分的一部分移除以限定被移除部分的空间；形成替换部件，该替换部件定尺寸成对被移除部分的空间进行填充，替换部件由包括下述各者的材料形成：大于50％的基础材料，该基础材料与用于形成叶片的翼型件部分的材料相匹配；以及达到8％的铝。该方法还包括使用钎焊材料将替换部件钎焊至翼型件部分，钎焊步骤将翼型件部分和替换部件的温度保持在基础材料的晶界熔融温度以下。

在另一构型中，一种对用于由镍基超合金形成的燃气涡轮的叶片进行修复的方法包括：将叶片的翼型件部分的一部分移除以限定被移除部分的空间；制备粉末状金属和粘合剂的混合物；以及使用该混合物形成生坯形式部件。该方法还包括：将生坯形式部件加热以烧掉粘合剂，粉末状金属形成机械或冶金结合以保持生坯形式部件的形状；以及将生坯形式部件烧结以生产具有密度为至少96％的替换部件。此外，该方法包括：将替换部件定位在被移除部分的空间中，替换部件对被移除部分的空间进行填充；以及使用钎焊材料将替换部件钎焊至翼型件部分，钎焊步骤将翼型件部分和替换部件的温度保持在基础材料的晶界熔融温度以下。

前面已经相当广泛地概述了本公开的技术特征，使得本领域技术人员可以更好地理解以下的详细描述。本公开的形成权利要求的主题的附加特征和优点将在将下文中描述。本领域技术人员将理解的是，他们可以容易地使用所公开的概念和特定实施方式作为用于修改或设计用于实现本公开的相同目的的其他结构的基础。本领域技术人员还将认识到，这样的等同构型不背离本公开的呈最广泛形式的精神和范围。

另外，在进行下面的详细说明之前，应当理解的是，在整个说明书中提供了某些单词和短语的各种限定，并且本领域的普通技术人员将理解的是，这样的限定在许多情况下——如果不是大多数情况下——适用于这样限定的单词和短语的先前以及将来的使用。尽管一些术语可以包括各种各样的实施方式，但是所附权利要求可以明确地将这些术语限制为特定的实施方式。

附图说明

图1是燃气涡轮发动机的纵向截面图。

图2是图1的燃气涡轮发动机的几个轮叶的立体图。

图3是用于在对图2的涡轮叶片进行修复中使用的插入件的立体图。

图4是图2的轮叶的立体图，其中，图3的插入件正在被安装。

图5是3D打印为近净形状的部件的立体图。