接合方法和接合的制品的制作方法
【專利摘要】本發明公開接合方法和接合的制品。接合方法包括布置具有基體材料的制品，并將預燒結的預型件摩擦焊接到基體材料。預燒結的預型件在制品上形成零件。接合的制品包括通過預燒結的預型件的摩擦焊接而接合到基體材料的零件。
【專利說明】接合方法和接合的制品
【技術領域】
[0001]本發明涉及接合方法和接合的制品。更具體地講，本發明涉及摩擦焊接。
【背景技術】
[0002]在燃氣渦輪機所用的部件中經常使用高強度和抗氧化材料。例如，鎳基和鈷基超合金經常用于葉片桶、葉片、噴嘴或燃氣渦輪機內的其它部件。這些超合金可具有不良的焊接性。因此，這些部件中的零件(feature)通常通過其它方法形成。
[0003]例如，通過機械加工將零件加到具有鎳基和鈷基超合金的燃氣渦輪機部件。機械加工導致材料損失，可能花費大，可產生不當加工部件和/或廢料，并且可花費相對較長時間。
[0004]另外或供選，可通過其它接合方法(例如，釬焊)將零件加到具有鎳基和鈷基超合金的燃氣渦輪機部件。然而，釬焊可受患于缺陷。釬焊使用填充材料，填充材料可引入不同的考慮因素。例如，某些填充材料可導致接合強度不足。另外，釬焊可能需要操作人員的較高技巧水平。釬焊也需要將整個部件放入真空爐，并在釬焊循環期間加熱整個部分，從而限制了對尺寸限定和/或溫度敏感應用的適用性。
[0005]一些部件包括對密封和/或定位子部件的空間需求。例如，一些部件在子部件上具有可識別的零件。在某些情況下，由于選擇的接合方法的限制，這些子部件要重新設計。
[0006]因此，不受患于一個或多個上述缺陷的接合方法和接合的制品在本領域將是合乎需要的。
【發明內容】
[0007]在一個示例性實施方案中，接合方法包括布置具有基體材料的制品，并將預燒結的預型件摩擦焊接到基體材料。預燒結的預型件在制品上形成零件。
[0008]在另一個示例性實施方案中，接合方法包括布置具有基體材料的渦輪機部件，并將預燒結的預型件摩擦焊接到基體材料。預燒結的預型件在渦輪機部件上形成零件。基體材料具有以重量計約8.0%和約8.7%之間的Cr、約9%和約10%之間的Co、約5.25%和約5.75%之間的Al、最高約0.9%T1、約9.3%和約9.7%之間的W、最高約0.6%Mo、約2.8%和約3.3%之間的Ta、約1.3%和約1.7%之間的Hf、最高約0.1%C、最高約0.02%Zr、最高約
0.02%B、最高約0.2%Fe、最高約0.06%S1、最高約0.1%Μη、最高約0.l%Cu、最高約0.01%P、最高約0.004%S、最高約0.l%Nb和余量鎳的組成。預燒結的預型件具有以重量計約50%第一材料和50%第二材料的組成。第一材料具有以重量計約8.0%和約8.7%之間的Cr、約9%和約10%之間的Co、約5.25%和約5.75%之間的Al、最高約0.9%T1、約9.3%和約9.7%之間的W、最高約0.6%Mo、約2.8%和約3.3%之間的Ta、約1.3%和約1.7%之間的Hf、最高約
0.1%C、最高約0.02%Zr、最高約0.02%B、最高約0.2%Fe、最高約0.06%S1、最高約0.1%Μη、最高約0.l%Cu、最高約0.01%P、最高約0.004%S、最高約0.l%Nb和余量鎳的組成。第二材料具有以重量計約14%Cr、約10%Co、約3.5%A1、約2.75%B、約2.5%和約2.75%之間的Ta、最高約0.1%Y和余量鎳的組成。在暴露于約2000 °F和約2100 °F之間的溫度經歷約90分鐘和約150分鐘之間的持續時間時，基體材料和零件之間的界面區域保持沒有裂紋。
[0009]在另一個示例性實施方案中，接合的制品包括通過預燒結的預型件的摩擦焊接而接合到基體材料的零件。
[0010]具體而言，本發明可提供如下示例性實施方案:
1.一種接合方法，所述方法包括:
布置具有基體材料的制品；和 將預燒結的預型件摩擦焊接到基體材料；
其中預燒結的預型件 在制品上形成零件。
[0011]2.條款I的接合方法，其中摩擦焊接在約30ksi和約50ksi之間的焊接壓力下。
[0012]3.條款I的接合方法，其中摩擦焊接經歷約15秒和約19秒之間的持續時間。
[0013]4.條款I的接合方法，其中摩擦焊接具有約4mm和約6mm之間的振幅。
[0014]5.條款I的接合方法，其中摩擦焊接具有約25Hz和約400Hz之間的振動頻率。
[0015]6.條款I的接合方法，其中在暴露于約2000 °F和約2100 °F之間的溫度經歷約90分鐘和約150分鐘之間的持續時間時，基體材料和零件之間的界面區域保持沒有裂紋。
[0016]7.條款I的接合方法，其中基體材料對于利用預燒結的預型件的非基于摩擦的接合不相容。
[0017]8.條款I的接合方法，其中基體材料包括鎳基合金。
[0018]9.條款I的接合方法，其中基體材料包括鈷基合金。
[0019]10.條款I的接合方法，其中基體材料具有以重量計如下的組成:
約8.0%和約8.7%之間的Cr、約9%和約10%之間的Co、約5.25%和約5.75%之間的Al、最高約0.9%T1、約9.3%和約9.7%之間的W、最高約0.6%Mo、約2.8%和約3.3%之間的Ta、約
1.3%和約1.7%之間的Hf、最高約0.1%C、最高約0.02%Zr、最高約0.02%B、最高約0.2%Fe、最高約0.06%S1、最高約0.1%Μη、最高約0.l%Cu、最高約0.01%P、最高約0.004%S、最高約0.l%Nb和余量鎳；
約13.7%和約14.3%之間的Cr、約9%和約10%之間的Co、約2.8%和約3.2%之間的Al、約4.7%和約5.1%之間的T1、約3.5%和約4.1%之間的W、約1.4%和約1.7%之間的Mo、約
2.4%和約3.1%之間的Ta、最高約0.12%C、最高約0.04%Zr、最高約0.02%B、最高約0.35%Fe、最高約0.3%S1、最高約0.1%Μη、最高約0.l%Cu、最高約0.015%P、最高約0.005%S、最高約0.15%Nb和余量鎳；
約 ?.5%Co、約 9.75%Cr、約 4.2%A1、約 3.5%T1、約 L 5%Mo、約 4.8%Ta、約 6%W、最高約
0.5%Nb、最高約1.5%Hf、最高約0.08%C、最高約0.00925%B和余量鎳；或
約 7%Cr、約 8%Co、約 2%Mo、約 5%W、約 6%Ta、約 6.2%A1、最高約 0.2%Hf、約 3%Re 和余量鎳。
[0020]11.條款I的接合方法，其中預燒結的預型件包括具有第一熔點的第一材料和具有第二熔點的第二材料，第一熔點低于第二熔點。
[0021]12.條款11的接合方法，其中第二材料的濃度以重量計在約5%和約60%之間。
[0022]13.條款11的接 合方法,其中第一材料的濃度以重量計在約40%和約95%之間。
[0023]14.條款11的接合方法，其中第一材料具有以重量計如下的組成:約13.7%和約14.3%之間的Cr、約9%和約10%之間的Co、約2.8%和約3.2%之間的Al、約4.7%和約5.1%之間的T1、約3.5%和約4.1%之間的W、約1.4%和約1.7%之間的Mo、約
2.4%和約3.1%之間的Ta、最高約0.12%C、最高約0.04%Zr、最高約0.02%B、最高約0.35%Fe、最高約0.3%S1、最高約0.1%Μη、最高約0.l%Cu、最高約0.015%P、最高約0.005%S、最高約
0.15%Nb和余量鎳；
約8.0%和約8.7%之間的Cr、約9%和約10%之間的Co、約5.25%和約5.75%之間的Al、最高約0.9%T1、約9.3%和約9.7%之間的W、最高約0.6%Mo、約2.8%和約3.3%之間的Ta、約
1.3%和約1.7%之間的Hf、最高約0.1%C、最高約0.02%Zr、最高約0.02%B、最高約0.2%Fe、最高約0.06%S1、最高約0.1%Μη、最高約0.l%Cu、最高約0.01%P、最高約0.004%S、最高約0.l%Nb和余量鎳；
約13.7%和約14.3%之間的Cr、約9%和約10%之間的Co、約2.8%和約3.2%之間的Al、約4.8%和約5.2%之間T1、約3.7%和約4.3%之間的W、約3.7%和約4.3%之間的Mo、最高約0.l%Re、最高約0.l%Ta、最高約0.l%Hf、最高約0.19%C、最高約0.15%Pd、最高約0.3%Pt、最高約0.01%Mg、最高約0.l%Zr、最高約0.02%B、最高約0.35%Fe、最高約0.l%S1、最高約.0.1%Μη、最高約0.015%P、最高約0.0075%S、最高約0.l%Nb和余量鎳；
約6.6%和約7%之間的Cr、約11.45%和約12.05%之間的Co、約5.94%和約6.3%之間的Al、最高約0.02%T1、約4.7%和約5.1%之間的W、約1.3%和約1.7%之間的Mo、約2.6%和約3%之間的Re、約6.2%和約6.5%之間的Ta、約1.3%和約1.7%之間的Hf、最高約0.14%C、最高約0.3%Pt、最高約0.0035%Mg、最高約0.03%Zr、最高約0.02%B、最高約0.2%Fe、最高約0.06%S1、最高約0.1%Μη、最高約0.01%P、最高約0.004%S、最高約0.l%Nb和余量鎳；或約16.5%和約18.5%之間的Cr、約27%和約30%之間的Mo、約1.5%N1、最高約0.08%C、約1.5%Fe、約3%和約3.8%之間的S1、最高約0.03%P、最高約0.03%S、最高約0.15%0和余量鈷。
[0024]15.條款11的接合方法，其中第二材料具有以重量計選自如下的組成:
約22.5%和約24.25%之間的Cr、最高約0.3%T1、約6.5%和約7.5%之間的W、約9%和約11%之間的N1、約3%和約4%之間的Ta、最高約0.65%C、約2%和約3%之間的B、約1.3%Fe、最高約0.4%S1、最高約0.1%Μη、最高約0.02%S和余量鈷；
約 14%Cr、約 10%Co、約 3.5%A1、約 2.75%B、約 2.5% 和約 2.75% 之間的 Ta、最高約 0.1%Y和余量鎳；
約14%Cr、約9%Co、約4%A1、約2.5%B和余量鎳的組成；
約 15.3%Cr、約 10.3%Co、約 3.5%Ta、約 3.5%A1、約 2.3%B 和余量鎳；或
約28%Mo、約17%Cr、約3%Si和余量鈷。
[0025]16.條款I的接合方法，其中摩擦焊接在惰性氣氛中利用至少約400 °F的加熱。
[0026]17.條款I的接合方法，其中制品為選自葉片桶、葉片、噴嘴、渦輪機葉輪、平臺、燕尾、密封及其組合的渦輪機部件。
[0027]18.條款I的接合方法，其中制品為選自燃氣渦輪機、渦輪發動機、蒸汽渦輪機、風力渦輪機、動力產生系統、推進系統及其組合的系統的部件。
[0028]19.一種接合方法，所述方法包括:
布置具有基體材料的渦輪機部件；和 將預燒結的預型件摩擦焊接到基體材料；
其中預燒結的預型件在渦輪機部件上形成零件；
其中基體材料具有以重量計約8.0%和約8.7%之間的Cr、約9%和約10%之間的Co、約5.25%和約5.75%之間的Al、最高約0.9%T1、約9.3%和約9.7%之間的W、最高約0.6%Mo、約
2.8%和約3.3%之間的Ta、約1.3%和約1.7%之間的Hf、最高約0.1%C、最高約0.02%Zr、最高約0.02%B、最高約0.2%Fe、最高約0.06%S1、最高約0.1%Μη、最高約0.l%Cu、最高約0.01%P、最高約0.004%S、最高約0.l%Nb和余量鎳的組成；
其中預燒結的預型件具有以重量計約50%第一材料和50%第二材料的組成；
其中第一材料具有以重量計約8.0%和約8.7%之間的Cr、約9%和約10%之間的Co、約
5.25%和約5.75%之間的Al、最高約0.9%T1、約9.3%和約9.7%之間的W、最高約0.6%Mo、約
2.8%和約3.3%之間的Ta、約1.3%和約1.7%之間的Hf、最高約0.1%C、最高約0.02%Zr、最高約0.02%B、最高約0.2%Fe、最高約0.06%S1、最高約0.1%Μη、最高約0.l%Cu、最高約0.01%P、最高約0.004%S、最高約0.l%Nb和余量鎳的組成；
其中第二材料具有以重量計約14%Cr、約10%Co、約3.5%A1、約2.75%B、約2.5%和約
2.75%之間的Ta、最高約0.1%Y和余量鎳的組成；
其中在暴露于約2000 °F和約2100 °F之間的溫度經歷約90分鐘和約150分鐘之間的持續時間時，基體材料和零件之間的界面區域保持沒有裂紋。
[0029]20.一種接合的制品，所述制品包括通過預燒結的預型件的摩擦焊接而接合到基體材料的零件。
[0030]通過以下優選實施方案的更詳細描述并結合附圖，本發明的其它特征和優點將顯而易見，這些附圖以舉例方式說明本發明的原理。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0031]圖1為本公開的示例性接合方法的示意圖。
[0032]只要可能，在整個圖中相同的參考數字用于表示相同的部分。
【具體實施方式】
[0033]本發明提供示例性接合方法和接合的制品。例如，與不包括本文公開的一個或多個特征的接合方法和接合的制品比較，本公開的實施方案允許接合不相容材料，減少或消除不當加工的部件，允許從釬焊和/或摩擦焊接的優點得到益處，允許提高冶金接合，允許相對不老練的操作者接合元件，允許減少或消除應變時效裂紋(例如，在焊后熱處理后)，允許達到制造標準，允許延長檢修周期，允許減少成本，或其組合。
[0034]參考圖1，在一個實施方案中，接合方法100包括布置制品101 (步驟102)，并且摩擦焊接制品101 (步驟104)。摩擦焊接(步驟104)使預燒結的預型件103接合到制品101上的基體材料105。預燒結的預型件103與基體材料105的接合在制品101上形成零件 107。
[0035]制品101為任何適合的部件。在一個實施方案中，制品101為渦輪機的部件或子部件，例如，葉片桶、葉片、噴嘴、潤輪機葉輪、葉片的平臺(platform)、用于葉片的燕尾、密封或任何其它適合的元件。渦輪機為燃氣渦輪機、渦輪發動機、蒸汽渦輪機、風力渦輪機或任何其它動力產生系統或推進系統。
[0036]零件107為得益于預燒結的預型件103的接合的制品101的任何部分。在一個實施方案中，零件107為定位零件、舌槽零件、聯接零件、楔緊(keying)零件、突出體、互鎖零件、鎖緊(securing)零件、機械互鎖零件、扣緊(fastening)零件、為閉合而安排布置的孔、磨損區域(distressed region)、或其組合。
[0037]摩擦焊接(步驟104)包括，在預燒結的預型件103與基體材料105接觸之前和期間，以預定操作條件擺動和/或振動(如在線性摩擦焊接中那樣)和/或旋轉(如在旋轉摩擦焊接中那樣)預燒結的預型件103和/或基體材料105，以形成零件107。摩擦焊接(步驟104)用任何適合的摩擦焊接或振動焊接系統(未顯示)進行。在一個實施方案中，摩擦焊接(步驟104)在惰性氣氛內進行，例如，不含或基本不含氧的氣氛，例如，氮氣氛或氬氣氛。摩擦焊接(步驟104)不利用另外加熱或利用另外加熱(例如，在約400 °F和約2000 °F之間、約400 °F、約1000 °F、約1500 °F、約2000 °F或其任何適合組合、子組合、范圍或子范圍預熱)。
[0038]在一個實施方案中，摩擦焊接(步驟104)的接觸在例如約30ksi和約50ksi之間、在約35ksi和約45ksi之間、在約35ksi和約50ksi之間、在約30ksi和約45ksi之間、在約42ks1、在約45ks1、在約50ksi或其任何適合組合、子組合、范圍或子范圍的焊接壓力范圍內。焊接壓力范圍指用以在摩擦焊接(步驟104)期間保持接觸而施加的壓力的量。
[0039]在一個實施方案中，摩擦焊接(步驟104)的擺動和/或振動經歷例如在約15秒和約19秒之間、在約16秒和約18秒之間、在約16秒和約19秒之間、在約15秒和約18秒之間、約16秒、約17秒、約18秒或其任何適合組合、子組合、范圍或子范圍的預定持續時間。
[0040]在一個實施方案中，摩擦焊接(步驟104)包括在約4mm和約6mm之間、在約5mm和約6mm之間、在約4mm和約5mm之間、在約4mm、在約5mm、在約6mm或其任何適合組合、子組合、范圍或子范圍的振幅范圍內的預燒結預型件103和/或基體材料105的振動。
[0041]在一個實施方案中，摩擦焊接(步驟104)包括在約25Hz和約400Hz之間、在約25Hz和約200Hz之間、在約25Hz和約IOOHz之間、在約25Hz和約75Hz之間、在約25Hz、在約50Hz、在約75Hz或其任何適合組合、子組合、范圍或子范圍的振動頻率。
[0042]在摩擦焊接(步驟104)后，接合方法100無釬焊或者繼之以釬焊。在摩擦焊接(步驟104)后釬焊的實施方案中，釬焊提供零件107的補充固定和/或固定其它接合處(未顯示)O
[0043]制品101包括對應所需應用的材料。如圖1中所示，在一個實施方案中，整個制品101包括基體材料105。或者，在一個實施方案中，制品101的僅一部分，例如突出體109，包括基體材料105。
[0044]在一個實施方案中，基體材料105與利用預燒結的預型件103的摩擦焊接(步驟104)相容，和/或與利用預燒結的預型件103的非基于摩擦的接合(例如釬焊和熔焊)不相容。本文所用術語“相容”是指沒有或基本沒有由接合或操作使用導致的裂紋(例如，應變時效裂紋)或不合乎需要的變形流型，這些可在高Y ’超合金基金屬摩擦焊接到其它超合金基金屬中形成。
[0045]在一個實施方案中，相容性包括在暴露于適當溫度適當持續時間時保持沒有裂紋的基體材料105和零件107。適當溫度包括但不限于在約2000 °F和約2100 °F之間、在約2000 °F和約2075 °F之間、在約2025 °F和約2100 °F之間、在約2025 °F和約2075 °F之間、在約2025 °F、在約2050 °F、在約2075 °F或其任何適合組合、子組合、范圍或子范圍。適當持續時間包括但不限于在約90分鐘和約150分鐘之間、在約120分鐘和約150分鐘之間、在約90分鐘和約120分鐘之間、約90分鐘、約120分鐘、約150分鐘或其任何適合組合、子組
合、范圍或子范圍。
[0046]用于基體材料105的適當材料包括但不限于鎳基合金和鈷基合金。在一個實施方案中，基體材料105具有以重量計約8.0%和約8.7%之間的Cr、約9%和約10%之間的Co、約5.25%和約5.75%之間的Al、最高約0.9%Ti (例如，在約0.6%和約0.9%之間)、約9.3%和約9.7%之間的W、最高約0.6%Mo (例如，在約0.4%和約0.6%之間)、約2.8%和約3.3%之間的Ta、約1.3%和約1.7%之間的Hf、最高約0.1%C (例如，在約0.07%和約0.1%之間)、最高約0.02%Zr (例如，在約0.005%和約0.02%之間)、最高約0.02%B(例如，在約0.01%和約0.02%之間)、最高約0.2%Fe、最高約0.06%S1、最高約0.1%Μη、最高約0.l%Cu、最高約0.01%P、最高約0.004%S、最高約0.l%Nb和余量鎳的組成。
[0047]在一個實施方案中，基體材料105具有以重量計約13.7%和約14.3%之間的Cr、約9%和約10%之間的Co、約2.8%和約3.2%之間的Al、約4.7%和約5.1%之間的T1、約3.5%和約4.1%之間的W、約1.4%和約1.7%之間的Mo、約2.4%和約3.1%之間的Ta、最高約0.12%C (例如，在約0.08%和約0.12%之間)、最高約0.04%Zr、最高約0.02%B (例如，在約0.005%和約0.020%之間)、最高約0.35%Fe、最高約0.3%S1、最高約0.1%Μη、最高約0.l%Cu、最高約0.015%P、最高約0.005%S、最高約0.15%Nb和余量鎳的組成。
[0048]在一個實施方案中，基體材料105具有以重量計約7.5%Co、約9.75%Cr、約4.2%A1、約 3.5%T1、約 1.5%Mo、約 4.8%Ta、約 6%W、最高約 0.5%Nb、最高約 1.5%Hf、最高約 0.08%C、最高約0.00925%B和余量鎳的組成。
[0049]在一個實施方案中，基體材料105具有以重量計約7%Cr、約8%Co、約2%Mo、約5%W、約6%Ta、約6.2%A1、最高約0.2%Hf、約3%Re和余量鎳的組成。
[0050]用于預燒結的預型件103的適當材料包括但不限于具有第一熔點的第一材料與具有第二熔點的第二材料的混合物，第一熔點低于第二熔點。混合物處于對提供所需性質而言的任何適當比。對于混合物的適當比包括但不限于在約40%和約95%之間為第一材料、在約50%和約80%之間為第一材料、在約5%和約60%之間為第二材料、在約20%和約50%之間為第二材料、約50%為第一材料、約50%為第二材料、約20%為第二材料、約80%為第一材料或其中任何適合組合、子組合、范圍或子范圍。
[0051]在一個實施方案中，將第一材料視為高熔性材料,第一熔點低于約1200°C,例如，在約1120°C和約1140°C之間。在一個實施方案中，將第二材料視為低熔性材料，第二熔點高于約1200°C。
[0052]適合的高熔性材料具有以重量計約13.7%和約14.3%之間的Cr、約9%和約10%之間的Co、約2.8%和約3.2%之間的Al、約4.7%和約5.1%之間的T1、約3.5%和約4.1%之間的W、約1.4%和約1.7%之間的Mo、約2.4%和約3.1%之間的Ta、最高約0.12%C (例如，在約0.08%和約0.12%之間)、最高約0.04%Zr、最高約0.02%B (例如，在約0.005%和約0.020%之間)、最高約0.35%Fe、最高約0.3%S1、最高約0.1%Μη、最高約0.l%Cu、最高約0.015%P、最高約0.005%S、最高約0.15%Nb和余量鎳的組成。[0053]另一種適合的高熔性材料具有以重量計約8.0%和約8.7%之間的Cr、約9%和約10%之間的Co、約5.25%和約5.75%之間的Al、最高約0.9%Ti (例如，在約0.6%和約0.9%之間)、約9.3%和約9.7%之間的W、最高約0.6%Mo (例如，在約0.4%和約0.6%之間)、約
2.8%和約3.3%之間的Ta、約1.3%和約1.7%之間的Hf、最高約0.1%C (例如，在約0.07%和約0.1%之間)、最高約0.02%Zr (例如，在約0.005%和約0.02%之間)、最高約0.02%B (例如，在約0.01%和約0.02%之間)、最高約0.2%Fe、最高約0.06%S1、最高約0.1%Μη、最高約0.l%Cu、最高約0.01%P、最高約0.004%S、最高約0.l%Nb和余量鎳的組成。
[0054]另一種適合的高熔性材料具有以重量計約13.7%和約14.3%之間的Cr、約9%和約10%之間的Co、約2.8%和約3.2%之間的Al、約4.8%和約5.2%之間的T1、約3.7%和約4.3%之間的W、約3.7%和約4.3%之間的Mo、最高約0.l%Re (Re和W小于約4.3%)、最高約0.l%Ta、最高約0.l%Hf、最高約0.19%C(例如，在約0.15%和約0.19%之間)、最高約
0.15%Pd、最高約0.3%Pt、最高約0.01%Mg、最高約0.l%Zr (例如，在約0.02%和約0.1%之間)、最高約0.02%B (例如，在約0.01%和約0.02%之間)、最高約0.35%Fe、最高約0.l%S1、最高約0.1%Μη、最高約0.015%P、最高約0.0075%S、最高約0.l%Nb和余量鎳的組成。
[0055]另一種適合的高熔性材料具有以重量計約6.6%和約7%之間的Cr、約11.45%和約12.05%之間的Co、約5.94%和約6.3%之間的Al、最高約0.02%T1、約4.7%和約5.1%之間的W、約1.3%和約1.7%之間的Mo、約2.6%和約3%之間的Re、約6.2%和約6.5%之間的Ta、約1.3%和約1.7%之間的Hf、最高約0.14%C(例如，在約0.1%和約0.14%之間)、最高約0.3%Pt、最高約0.0035%Mg、最高約0.03%Zr、最高約0.02%B (例如，在約0.01%和約0.02%之間)、最高約0.2%Fe、最高約0.06%S1、最高約0.1%Μη、最高約0.01%P、最高約0.004%S、最高約0.l%Nb和余量鎳的組成。
[0056]另一種適合的高熔性材料具有以重量計約16.5%和約18.5%之間的Cr、約27%和約30%之間的Mo、約1.5%N1、最高約0.08%C、約1.5%Fe、約3%和約3.8%之間的S1、最高約
0.03%P、最高約0.03%S、最高約0.15%0和余量鈷的組成。
[0057]適合的低熔性材料具有以重量計約22.5%和約24.25%之間的Cr、最高約
0.3%Ti (例如，在約0.15%和約0.3%之間)、約6.5%和約7.5%之間的W、約9%和約11%之間的N1、約3%和約4%之間的Ta、最高約0.65%C(例如，在約0.55%和約0.65%之間)、約2%和約3%之間的B、約1.3%Fe、最高約0.4%S1、最高約0.1%Μη、最高約0.02%S和余量鈷的組成。
[0058]另一種適合的低熔性材料具有以重量計約14%Cr、約10%Co、約3.5%A1、約2.75%B、約2.5%和約2.75%之間的Ta、最高約0.1%Y和余量鎳的組成。
[0059]另一種適合的低熔性材料具有以重量計約14%Cr、約9%Co、約4%A1、約2.5%B和余量鎳的組成。
[0060]另一種適合的低熔性材料具有以重量計約15.3%Cr、約10.3%Co、約3.5%Ta、約
3.5%A1、約2.5%B和余量鎳的組成。
[0061]雖然已參考優選的實施方案描述了本發明，但本領域的技術人員應理解，可進行各種變化，并可用等價物替換其要素，而不脫離本發明的范圍。另外，可作出很多修改，以使具體情況或材料適應本發明的教導，而不脫離本發明的實質范圍。因此意味著，本發明不限于作為實施本發明預期的最佳方式而公開的具體實施方案，而是，本發明應包括落在附加權利要求范圍內的所有實施方案。
【權利要求】
1.一種接合方法，所述方法包括: 布置具有基體材料的制品；和 將預燒結的預型件摩擦焊接到基體材料； 其中預燒結的預型件在制品上形成零件。
2.權利要求1的接合方法，其中摩擦焊接在約30ksi和約50ksi之間的焊接壓力下。
3.權利要求1的接合方法，其中摩擦焊接經歷約15秒和約19秒之間的持續時間。
4.權利要求1的接合方法，其中摩擦焊接具有約4mm和約6mm之間的振幅。
5.權利要求1的接合方法，其中摩擦焊接具有約25Hz和約400Hz之間的振動頻率。
6.權利要求1的接合方法，其中在暴露于約2000°F和約2100 °F之間的溫度經歷約90分鐘和約150分鐘之間的持續時間時，基體材料和零件之間的界面區域保持沒有裂紋。
7.權利要求1的接合方法，其中基體材料對于利用預燒結的預型件的非基于摩擦的接合不相容。
8.權利要求1的接合方法，其中基體材料包括鎳基合金。
9.權利要求1的接合方法，其中基體材料包括鈷基合金。
10.權利要求1的接合方法，其中基體材料具有以重量計如下的組成: 約8.0%和約8.7%之間的Cr、約9%和約10%之間的Co、約5.25%和約5.75%之間的Al、最高約0.9%T1、約9.3%和約9.7%之間的W、最高約0.6%Mo、約2.8%和約3.3%之間的Ta、約.1.3%和約1.7%之間的Hf、最高約0.1%C、最高約0.02%Zr、最高約0.02%B、最高約0.2%Fe、最高約0.06%S1、最高約0.1%Μη、最高約0.l%Cu、最高約0.01%P、最高約0.004%S、最高約.0.l%Nb和余量鎳； 約13.7%和約14.3%之間的Cr、約9%和約10%之間的Co、約2.8%和約3.2%之間的Al、約4.7%和約5.1%之間的T1、約3.5%和約4.1%之間的W、約1.4%和約1.7%之間的Mo、約.2.4%和約3.1%之間的Ta、最高約0.12%C、最高約0.04%Zr、最高約0.02%B、最高約0.35%Fe、最高約0.3%S1、最高約0.1%Μη、最高約0.l%Cu、最高約0.015%P、最高約0.005%S、最高約.0.15%Nb和余量鎳； 約 ?.5%Co、約 9.75%Cr、約 4.2%A1、約 3.5%T1、約 L 5%Mo、約 4.8%Ta、約 6%W、最高約.0.5%Nb、最高約1.5%Hf、最高約0.08%C、最高約0.00925%B和余量鎳；或 約 7%Cr、約 8%Co、約 2%Mo、約 5%W、約 6%Ta、約 6.2%A1、最高約 0.2%Hf、約 3%Re 和余量鎳。
【文檔編號】B23K20/12GK103962716SQ201410039179
【公開日】2014年8月6日 申請日期:2014年1月27日 優先權日:2013年1月29日
【發明者】崔巖, S.C.科蒂林加姆, B.L.托利森, 林德超, D.E.施克 申請人:通用電氣公司