[发明专利]形成具有一体的通道的熔覆层的方法

说明书

本发明提供一种方法，该方法包括：将陶瓷的预成形件(10)浸入粉末超合金材料(14)的层(12)中，其中，预成形件限定待形成在超合金材料的层(42)中的通道(60、62、64、78)的期望形状；将在预成形件周围的粉末超合金材料熔化而不熔化预成形件；并且将预成形件周围的粉末超合金材料冷却并重新固化，以形成超合金材料的层，其中由预成形件限定超合金材料的层中的通道的形状。

技术领域

本发明总体上涉及增材制造，并且更具体地涉及形成具有精细细节的内部空隙或通道的材料层，并且在一个实施方式中，使用高沉积速率的熔覆操作来形成包含精密冷却通道的超合金熔覆层。

背景技术

通常认为，增材制造是通过多层加工来构成三维部件，其中每一层代表三维部件的一部分。三维部件可以通过使用足够高功率的能量源来熔化用于三维部件的粉末金属或粉末合金来制造。例如，通常以激光逐层烧结或熔合粉末金属或粉末合金的方式来应用高功率激光束。这些过程包括选择性激光烧结(SLS)、选择性激光熔化(SLM)、直接金属激光烧结(DMLS)、激光近净成形(LENS)等。在加工许多微小的层之后，这些工艺构造出部件。然而，这些工艺具有缺点和局限性。例如，如果需要许多部件、或者如果部件相对较大，则有些工艺极其缓慢且成本过高。

比如，在Bruck等人的美国专利公开2013/0140278中描述的高沉积激光熔覆技术解决了速度的问题，并且以全文引用的方式并入本文。然而，用于导引热气体的多个燃气涡轮发动机部件需要在表面附近布置在零件中的冷却通道。这些冷却通道包括使用如上所述工艺尚无法实现的精细细节。因此，现有技术中仍然存在改进的空间。

发明内容

根据本发明的方法和部件解决了上述技术问题。

根据本发明，提供了一种方法，包括：将陶瓷预成形件浸入粉末超合金材料的层中，其中，预成形件限定出将要在超合金材料的层中形成的空隙的期望形状；将预成形件周围的粉末超合金材料熔化而不熔化预成形件；以及将预成形件周围的被熔化的超合金材料冷却并重新固化，以形成超合金材料的层，其中预成形件限定超合金材料的层中的空隙的形状。

本发明还提供了一种包括在增材制造过程期间形成的多个层的部件，多个层中的一个层由上述方法形成。

附图说明

参照附图在以下描述中对本发明进行阐述，在附图中：

图1示意性地示出了将预成形件定位在粉末超合金材料的层中；

图2示意性示出了将预成形件周围的超合金材料熔化而不熔化预成形件，以及将超合金材料冷却并重新固化；

图3是沉积过程的特写视图；

图4示意性地描绘了具有通过图1至图3中所示过程形成的冷却通道的层；

图5示意地描绘了具有通过重复图1至图3中所示过程形成的冷却通道的部件；以及

图6示意性地描绘了具有结构性表面细节的预成形件。

具体实施方式