CN106001558A - 构件和用于制造构件的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及构件和用于制造构件的方法。具体而言,提供了一种用于制造具有耐高温表面的构件(200)的方法(100)。该方法(100)包括以下步骤:将金属粉末(203)提供至基底材料(201),将金属粉末(203)加热至足以连结金属粉末(203)的至少一部分以形成初始层(205)的温度,通过将金属粉末(203)的分布层(206)加热至一定温度在初始层(205)上按序形成添加层(207),该温度足以连结金属粉末(203)的分布层(206)的至少一部分和将形成的添加层(207)连结至下覆层,重复在之前形成的层(208)上按序形成添加层(207)的步骤以形成构件(200)的成形部分(210),以及可选地除去构件(200)的成形部分(210)和基底材料(201)的一部分。还提供了一种具有耐高温表面的构件(200)。
Description
技术领域
本发明针对一种构件和用于制造构件的方法。更具体而言,本发明针对一种具有耐高温表面的三维制造的构件。
背景技术
涡轮系统在不断改进以提高效率和降低成本。例如,改进涡轮系统以在增加的温度下操作可提高涡轮系统的效率。用于提高涡轮系统的操作温度的一种方法包括在系统构件中形成冷却特征。这些冷却特征通常使用特定制造方法形成,诸如三维(3D)打印,其允许形成错综或复杂的冷却特征。然而,3D打印目前限于认为可容易焊接的材料。
用于提高涡轮系统的操作温度的另一种方法包括由可在持续使用期间经受这样的温度的材料形成构件。通常称为"高温"材料的这些材料在期望的操作温度下仍需要冷却。然而,高温材料通常认为不可使用3D打印技术焊接。因此,利用3D打印功能来冷却高温材料的能力目前有限。
当混合或改变粉末时,大部分未使用的粉末在建造之后废弃。通常,单次建造中75%以上的粉末未使用,导致至少75%的粉末材料废弃,这很昂贵,且导致浪费的粉末。此外,混合或改变粉末可导致制造期间的不一致建造。
具有工艺改进和/或形成的构件的性质改善的构件和方法将是本领域中所期望的。
发明内容
在一个示例性实施例中,一种用于制造构件的方法包括以下步骤:将金属粉末提供至基底材料,将金属粉末加热至足以连结金属粉末的至少一部分以形成初始层的温度,通过将金属粉末的分布层加热至一定温度在初始层上按序形成添加层,该温度足以连结金属粉末的分布层的至少一部分和将形成的添加层连结至下覆层,重复在之前形成的层上按序形成添加层的步骤以形成构件的成形部分,以及可选地除去构件的成形部分和基底材料的一部分。构件由成形部分和基底材料形成,或由成形部分和基底材料的该部分形成。
在另一个示例性实施例中,一种用于制造构件的方法包括以下步骤:将金属粉末提供至基底材料,金属粉末为与基底材料不相似的材料,将金属粉末加热至足以焊接金属粉末的至少一部分以形成初始层的温度,通过将金属粉末的分布层加热至一定温度在初始层上按序形成添加层,该温度足以焊接金属粉末的分布层的至少一部分和将形成的添加层焊接至下覆层,重复在之前形成的层上按序形成添加层的步骤以形成构件的成形部分,以及可选地除去构件的成形部分和基底材料的一部分。构件由成形部分和基底材料形成,或由成形部分和基底材料的该部分形成。高温基底材料由选自由以下项组成的组的材料形成:镍基超级合金、钴基超级合金、铁基超级合金和其组合。
在另一个示例性实施例中,一种构件包括构件的成形部分和具有耐高温表面的基底材料的一部分。成形部分包括金属粉末的按序连结的层,且基底材料包括选自由以下项组成的组的材料:镍基超级合金、钴基超级合金、铁基超级合金和其组合。
技术方案1. 一种用于制造构件的方法,包括以下步骤:
将金属粉末提供至基底材料,
将金属粉末加热至足以连结所述金属粉末的至少一部分以形成初始层的温度,
通过将所述金属粉末的分布层加热至一定温度在所述初始层上按序形成添加层,所述温度足以连结所述金属粉末的分布层的至少一部分和将所述形成的添加层连结至下覆层,
重复在之前形成的层上按序形成所述添加层的步骤以形成所述构件的成形部分;以及
可选地除去所述构件的所述成形部分和所述基底材料的一部分;
其中所述构件由所述成形部分和所述基底材料形成,或由所述成形部分和所述基底材料的所述部分形成。
技术方案2. 根据技术方案1所述的方法,其中,所述高温基底材料由选自由以下项组成的组的材料形成:镍基超级合金、钴基超级合金、铁基超级合金和其组合。
技术方案3. 根据技术方案1所述的方法,其中,所述高温基底材料为镍基超级合金。
技术方案4. 根据技术方案1所述的方法,其中,所述高温基底材料为非金属材料。
技术方案5. 根据技术方案1所述的方法,其中,加热所述金属粉末包括朝所述金属粉末可控地引导聚焦能量源。
技术方案6. 根据技术方案1所述的方法,其中,所述基底材料和所述金属粉末的成分不相似。
技术方案7. 根据技术方案1所述的方法,其中,所述基底材料包括中间涂层。
技术方案8. 根据技术方案7所述的方法,其中,所述中间涂层为镍基超级合金。
技术方案9. 根据技术方案7所述的方法,其中,所述中间涂层和所述金属粉末不相似。
技术方案10. 根据技术方案1所述的方法,其中,所述构件为选自由以下项组成的组的构件:喷嘴、轮叶、护罩、燃烧器、燃料旋流器、微混合器和筒末梢。
技术方案11. 根据技术方案1所述的方法,其中,所述除去包括利用线电火花加工来切削所述基底材料。
技术方案12. 根据技术方案1所述的方法,其中,所述方法还包括:在所述除去之后,将热障涂层施加到所述基底材料的所述部分。
技术方案13. 根据技术方案1所述的方法,其中,所述基底材料的所述部分包括火焰接触表面。
技术方案14. 根据技术方案1所述的方法,其中,将所述金属粉末加热至足以连结所述金属粉末以形成初始层的温度包括熔化所述金属粉末。
技术方案15. 根据技术方案1所述的方法,其中,将所述金属粉末加热至足以连结所述金属粉末以形成初始层的温度包括烧结所述金属粉末。
技术方案16. 根据技术方案1所述的方法,其中,所述方法还包括在形成所述结构之后的额外步骤:
在足以进一步固结所述结构的升高温度和升高压力下热等静压压制所述结构;以及然后
在升高温度下和在足以使离析的合金元素分布在所述结构内的时间内将所述结构固溶化。
技术方案17. 一种用于制造构件的方法,包括以下步骤:
将金属粉末提供至基底材料,所述金属粉末为与所述基底材料不相似的材料,
将金属粉末加热至足以焊接所述金属粉末的至少一部分以形成初始层的温度,
通过将所述金属粉末的分布层加热至一定温度在所述初始层上按序形成添加层,所述温度足以焊接所述金属粉末的分布层的至少一部分和将所述形成的添加层焊接至下覆层,
重复在之前形成的层上按序形成所述添加层的步骤以形成所述构件的成形部分;以及
可选地除去所述构件的所述成形部分和所述基底材料的一部分;
其中所述构件由所述成形部分和所述基底材料形成,或由所述成形部分和所述基底材料的所述部分形成;并且
其中所述高温基底材料由选自由以下项组成的组的材料形成:镍基超级合金、钴基超级合金、铁基超级合金和其组合。
技术方案18. 一种构件,包括:
所述构件的成形部分和具有耐高温表面的基底材料的部分;
其中所述成形部分包括金属粉末的按序连结的层,且所述基底材料包括选自由以下项组成的组的材料:镍基超级合金、钴基超级合金、铁基超级合金和其组合。
技术方案19. 根据技术方案18所述的构件,其中,所述构件还包括设置在所述成形部分与所述基底材料的所述部分中间的中间涂层。
技术方案20. 根据技术方案18所述的构件,其中,所述耐高温表面为火焰接触表面。
本发明的其它特征和优点将从连同附图对优选实施例的以下更详细描述清楚,附图通过举例说明了本发明的原理。
附图说明
图1为用于制造构件的方法的流程图。
图2为用于制造构件的方法的过程图。
图3为根据本公开内容的实施例的构件的截面视图。
只要可能,相同的参考标号将在附图各处使用以表示相同部分。
具体实施方式
提供了具有耐高温表面的构件,以及用于制造具有耐高温表面的构件的方法。本公开内容的实施例相比于未使用本文公开的一个或多个特征的构件和方法提供了包括高温材料的添加制造的构件,提高了耐高温性,降低了制造成本,减少了材料浪费,提高了制造效率,提供了3D制造部分与耐高温材料的附接,或其组合。
参看图1-图2,在一个实施例中,一种用于制造构件200的方法100包括添加法。添加法包括用于制作和/或形成净形或近净形结构的任何制造方法。如本文使用的短语"近净"是指诸如构件200这样的结构形成为具有与结构的最终几何形状和尺寸很类似的几何形状和尺寸,在添加法之后需要很少或不需要机加工和处理。如本文使用的短语"净"是指结构形成为具有不需要机加工和处理的几何形状和尺寸。由添加制造方法形成的结构包括任何适合的几何形状,诸如但不限于,方形、矩形、三角形、圆形、半圆形、椭圆形、梯形、八边形、金字塔形、具有形成在其中的特征的几何形状、任何其它几何形状,或其组合。例如,添加法可包括在构件200中形成冷却特征,诸如销组。
适合的添加制造方法包括但不限于本领域的普通技术人员通称的直接金属激光熔化(DMLM)、直接金属激光烧结(DMLS)、激光工程净成形(LENS)、选择性激光熔化(SLM)、电子束熔化(EBM)或其组合。
如图1-图2中所示,在一个实施例中,用于制造构件200的方法100包括将金属粉末203提供至基底材料201(步骤101)、将金属粉末203加热(步骤103)至足以连结金属粉末203的至少一部分以形成初始层205的温度、在初始层205上按序形成添加层207(步骤105)以形成构件200的成形部分210,以及可选地除去(步骤109)成形部分210和基底材料201的一部分以形成构件200。在初始层205上按序形成添加层207(步骤105)包括将金属粉末203的分布层206加热至足以连结分布层206的至少一部分且将形成的添加层207连结到下覆层的温度。在另一个实施例中,方法100包括重复(步骤107)在之前形成的层208上按序形成添加层207的步骤以形成构件200的成形部分210。之前形成的层包括形成在基底材料201上的任何层,包括初始层205和/或直接地或间接地连结到初始层205的任何其它添加层207。
将金属粉末203加热(步骤103)包括用于将金属粉末203加热至足以将金属粉末203的至少一部分连结在一起的温度的任何适合的方法。例如,在一个实施例中,将金属粉末203加热(步骤103)至足以连结金属粉末的温度包括熔化金属粉末203。在另一个实施例中,将金属粉末203加热(步骤103)至足以连结金属粉末的温度包括烧结金属粉末203的至少一部分,焊接金属粉末203的至少一部分,或其组合。在另一个实施例中,将金属粉末203加热(步骤103)包括朝金属粉末203可控地引导聚焦能量源202。
适合的聚焦能量源包括但不限于激光装置、电子束装置或其组合。激光装置包括用于熔化和/或焊接金属粉末203的在一定功率范围和行进速度下操作的任何激光装置,诸如但不限于纤维激光器、CO2激光器或ND-YAG激光器。在一个实施例中,功率范围包括但不限于在125和500瓦之间、150和500瓦之间,150和400瓦之间,或其任何组合、子组合、范围或子范围。在另一个实施例中,行进速度包括但不限于在400和1200mm/sec之间、500和1200mm/sec之间,500和1000mm/sec之间,或其任何组合、子组合、范围或子范围。例如,在另一个实施例中,对于一到三个轮廓焊道,聚焦能量源210在125和500瓦之间的功率范围中、在400和1200mm/sec之间的行进速度下操作。在另一个实施例中,聚焦能量源210包括大约0.08mm和0.2mm之间的开口间距(hatch spacing)。
聚焦能量源的参数将取决于用于形成成形部分210的金属粉末203的材料和/或建造物的各层的期望厚度。用于金属粉末203的适合材料包括能够通过添加制造来连结的任何材料,诸如但不限于金属、金属合金、超级合金、钢、不锈钢、工具钢、镍、钴、铬、钛、铝或其组合。例如,在一个实施例中,用于金属粉末203的材料包括钴(Co)-铬(Cr)-钼(Mo)合金,诸如但不限于70Co-27Cr-3Mo。在另一个实施例中,金属粉末203具有按重量的以下成分:大约50%和大约55%之间的复合的镍和钴、大约17%和大约21%之间的铬、大约4.75%和大约5.5%之间的复合的铌和钽、大约2.80%和大约3.30%之间的钼、大约0.65%和大约1.15%之间的钛、大约0.2%和大约0.80%之间的铝、达到大约0.08%的碳、达到大约0.35%的锰、达到大约0.35%的硅、达到大约0.015%的磷、达到大约0.015%的硫、达到大约1.0%的钴、达到大约0.3%的铜,以及剩余的铁和附带杂质。在另一个实施例中,金属粉末203具有按重量的以下成分:大约18.0%和大约22%之间的铬、大约9.0%和大约11.0%之间的钴、大约8.0%和大约9.0%之间的钼、大约1.9%和大约2.3%之间的钛、大约1.3%和大约1.7%之间的铝、达到大约1.5%的铁、达到大约0.3%的锰、达到大约0.15%的硅、大约0.04%和大约0.08%之间的碳、达到大约0.008%的硼,以及剩余的镍和附带杂质。
在一个实施例中,连结初始层205和/或任何添加层207以形成成形部分210之后,基底材料201形成用于构件200的高温表面211。在另一个实施例中,在连结初始层205和/或任何添加层207以形成成形部分210之后,可选地除去(步骤109)成形部分210和基底材料201的一部分包括切削或磨削基底材料201以形成用于构件200的高温表面211。切削基底材料201的一种适合的方法包括线电火花加工。在一个实施例中,线电火花电工切穿基底材料201,除去基底材料201的大约1mm(0.04英寸)到大约6mm(0.24英寸)之间、大约1.5mm(0.06英寸)到大约5mm(0.20英寸)之间、大约2mm(0.08英寸)到大约4mm(0.16英寸)之间,或其任何组合、子组合、范围或子范围。线电火花加工或其它除去(步骤109)方法使包括高温表面211的基底材料201的一部分固定至成形部分210以形成构件200。然后可切除基底部分201的任何多余部分,从而形成构件200。
例如,在除去(步骤109)和/或机加工之后,固定至成形部分210的基底材料201的部分包括以下厚度:达到大约10mm(0.39英寸)、大约0.5mm(0.02)英寸和大约10mm(0.39)英寸之间、达到大约8mm(0.32英寸)、大约1mm(0.04英寸)和大约8mm(0.32英寸)之间、达到大约6mm(0.24英寸)、大约0.5mm(0.02英寸)和大约6mm(0.24英寸)之间、大约1mm(0.04英寸)和大约6mm(0.24英寸)之间、大约2mm(0.08英寸)和大约6mm(0.24英寸)之间,达到大约4mm(0.16英寸)、达到大约2mm(0.08英寸),或其任何组合、子组合、范围或子范围。
初始层205和各个添加层207包括以下范围中的厚度:20-100 μm (0.0008-0.004英寸), 20-80 μm (0.0008-0.0032英寸), 40-60 μm (0.0016-0.0024英寸),或其任何其它组合、子组合、范围或子范围。初始层205的厚度等于或不类似于各个添加层207的厚度,对于各个添加层207,该厚度保持或变化。固定至成形部分210的基底材料201的部分的厚度包括但不限于达到大约60mm、达到大约50mm、达到大约40mm、大约20mm和大约60mm之间、达到大约30mm、达到大约20mm、达到大约10mm、达到大约8mm、达到大约6mm、大约2mm和大约10mm之间、大约2mm和大约6mm之间,或其任何组合、子组合、范围或子范围。基于初始层205、各个添加层207和基底材料201的厚度,构件200的厚度可包括以下范围中的任何适合的厚度:250-350000 μm (0.010-13.78英寸), 250-200000μm (0.010-7.87英寸), 250-50000 μm (0.010-1.97英寸), 250-6350 μm (0.010-0.250英寸),或其任何组合、子组合、范围或子范围。
根据本文公开的一种或多种方法形成的构件200包括暴露于高温的任何构件表面,诸如但不限于至少1500℉的温度。适合的构件包括燃烧构件、涡轮构件、燃气涡轮构件、热气通路构件或其组合。例如,一个适合的构件包括具有高温表面211的微混合器,高温表面211为火焰接触表面。另一个示例包括具有基底材料和添加部分的护罩,基底材料在操作期间暴露于热气体,且添加部分形成冷却特征,诸如销组,其便于构件的热侧的冷却。其它适合的构件包括但不限于喷嘴、护罩、燃烧器、燃料旋流器、筒末梢或其组合。构件200还可包括子构件,例如,诸如构造成用于附接至翼型件的后缘。
在一个实施例中,基底材料201和金属粉末203的成分不相似。例如,在另一个实施例中,基底材料201为高温材料和/或耐磨材料,且金属粉末203包括适用于如上文所述的添加制造的任何材料。在连结成形部分210和基底材料201之后,基底材料201的高温材料形成构件200的耐高温部分。耐高温部分包括在升高的温度下相比于构件200的其它部分保持或大致保持其强度和/或形状的任何部分。例如,基底材料201可包括构件200的高温表面211,诸如但不限于,微混合器的火焰保持侧或热气通路构件(诸如喷嘴或护罩)的外部。
此外或作为备选,基底材料201可包括非可焊接或抗焊接材料。如本文使用的,非可焊接材料为在当前焊接技术中开裂或以其它方式受损的任何材料。当基底材料201包括非可焊接材料时,根据本文公开的方法100,初始层205和/或添加层207与基底材料201的连结将成形部分210固定至基底材料201,其保持没有或大致没有开裂。例如,在一个实施例中,包括销组的成形部分210连结到基底材料201,其没有或大致没有连结引起的开裂。
用于基底材料201的适合材料包括在至少1500℉的温度下保持或大致保持其强度和/或形状的任何高温和/或非可焊接材料。例如,适合的材料包括但不限于,金属材料;合金,诸如镍基超级合金、钴基超级合金和/或铁基超级合金;非金属材料,诸如陶瓷材料;或其组合。此外,基底材料201包括用于形成构件200的部分和/或形成其上的添加制造部分的任何适合的形状和/或几何形状。适合的形状和/或几何形状包括但不限于平的、大致平的、弯曲的、规则的、无规则的,或其组合。例如,基底材料201可包括平的或大致平的基板、扁平或大致扁平的制品表面,或非平的表面。
用于基底材料201的一种适合材料包括按重量百分比的以下成分:5.25%和5.75%之间的铝(Al)、0.6%和0.9%之间的钛(Ti)、2.8%和3.3%之间的钽(Ta)、8.0%和8.7%之间的铬(Cr)、9.0%和10.0%之间的钴(Co)、0.4%和0.6%之间的钼(Mo)、9.3%和9.7%之间的钨(W)、达到0.12%的硅(Si)、1.3%和1.7%之间的铪(Hf)、0.01%和0.02%的硼(B)、达到0.1%的碳(C)、0.005%和0.02%之间的锆(Zr)、达到0.2%的铁(Fe)、达到0.1%的锰(Mn)、达到0.1%的铜(Cu)、达到0.01%的磷(P)、达到0.004%的硫(S)、达到0.1%的铌(Nb),以及剩余的镍(Ni)和附带杂质。
用于基底材料201的另一适合材料包括按重量百分比具有以下成分的材料:大约5.0%和大约10.0%之间的钴、大约5.0%和大约10.0%之间的铬、大约3.0%和大约8.0%之间的钽、大约5.0%和大约7.0%之间的铝、大约3.0%和大约10%之间的钨、达到大约6.0%的铼、达到大约2.0%的钼、达到大约0.50%的铪、达到大约0.07%的碳、达到大约0.015%的硼、达到大约0.075%的钇,以及剩余的镍和附带杂质。例如,在一个实施例中,基底材料包括按重量百分比具有以下标称成分的材料:大约7.5%的钴、大约7.0%的铬、大约6.5%的钽、大约6.2%的铝、大约5.0%的钨、大约3.0%的铼、大约1.5%的钼、大约0.15%的铪、大约0.05%的碳、大约0.004%的硼、大约0.01%的钇,以及剩余的镍和附带杂质。
在一个实施例中,如图3中所示,
中间层301设置在成形部分210与基底材料201中间。在另一个实施例中,在将金属粉末203提供至基底材料201(步骤101)之前将中间层301施加至基底材料201。在另一个实施例中,将中间层301机加工成平的或大致平的,且然后将金属粉末203提供至基底材料201。中间层301通过任何施加方法施加,诸如但不限于扩散、沉积、钨惰性气体(TIG)焊接,或其组合。中间层301可与金属粉末203相同、相似或不相似。适合的中间层包括但不限于焊膏层、金属层、金属合金层,诸如镍基超级合金,或其组合。例如,一种适合的中间层301包括按重量的以下成分:大约20%和大约23%之间的铬、大约8%和大约10%之间的钼、大约4.0%和大约6.0%之间的铁、达到大约0.5%的硅、达到大约0.5%的锰、达到大约0.1%的碳,以及剩余的镍和附带杂质。另一适合的中间层301包括按重量的以下成分:大约20%和大约24%之间的铬、大约20%和大约24%之间的镍、大约13%和大约15%之间的钨、大约0.05%和大约0.15%之间的碳、大约0.02%和大约0.12%之间的镧、达到大约3%的铁、达到大约1.25%的锰、达到大约0.015%的硼,以及剩余的钴和附带杂质。
此外,方法100还可包括热等静压压制(HIP)构件200和/或固溶热处理(固溶化)构件200的步骤。HIP包括在形成成形部分210之后,在足以进一步固结构件200的升高温度和升高压力下压制构件200。例如,在另一个实施例中,构件200在1149℃和1260℃(2100℉到2300℉)之间的升高温度以及68.95MPa和137.9MPa(10000PSI和20000PSI)之间的升高压力下HIP 3到5小时。HIP进一步固结构件200,以将构件200的密度例如从大约97%和99%之间增大到大约99.5%和99.9%之间。固溶处理包括在形成成形部分210和/或HIP构件200之后,在1093℃和1205℃(2000℉和2200℉)之间的升高温度下在真空中将构件200处理1到2小时。升高温度包括足以使离析的合金元素在构件200内分布的任何温度。本领域的技术人员将认识到的是,HIP温度和热处理温度将高度取决于粉末的成分和期望的性质。
方法100还可包括在除去之后(步骤109),可选地将涂层221(诸如连结涂层和/或热障涂层(TBC))施加(步骤111)至基底材料201。连结涂层包括任何适合的连结涂层,诸如但不限于MCrAlY连结涂层。在另一个实施例中,涂层221施加至基底材料201的高温表面211。例如,在另一个实施例中,成形部分210形成在基底材料201上,除去基底材料201的一部分以形成构件200,且然后连结涂层和/或TBC喷涂到基底材料201的与成形部分210相对的高温表面211上。
尽管参照优选实施例描述了本发明,但本领域的技术人员将理解的是,在不脱离本发明的范围的情况下可作出各种变化且对于其元件可替换为等同物。此外,可作出许多改型以使特定情形或材料适于本发明的教导内容而不脱离其基本范围。因此,意图使本发明不限于公开为对于执行本发明构想的最佳模式的特定实施例,而是本发明将包括落入所附权利要求的范围内的所有实施例。
Claims (10)
1. 一种用于制造构件(200)的方法(100),包括以下步骤:
将金属粉末(203)提供至基底材料(201),
将金属粉末(203)加热至足以连结所述金属粉末(203)的至少一部分以形成初始层(205)的温度,
通过将所述金属粉末(203)的分布层(206)加热至一定温度在所述初始层(205)上按序形成添加层(207),所述温度足以连结所述金属粉末(203)的分布层(206)的至少一部分和将所述形成的添加层(207)连结至下覆层,
重复在之前形成的层(208)上按序形成所述添加层(207)的步骤以形成所述构件(200)的成形部分(210);以及
可选地除去所述构件(200)的所述成形部分(210)和所述基底材料(201)的一部分;
其中所述构件(200)由所述成形部分(210)和所述基底材料(201)形成,或由所述成形部分(210)和所述基底材料(201)的所述部分形成。
2. 根据权利要求1所述的方法(100),其特征在于,所述高温基底材料(201)由选自由以下项组成的组的材料形成:镍基超级合金、钴基超级合金、铁基超级合金和其组合。
3. 根据权利要求1所述的方法(100),其特征在于,所述高温基底材料(201)为非金属材料。
4. 根据权利要求1所述的方法(100),其特征在于,加热所述金属粉末(203)包括朝所述金属粉末(203)可控地引导聚焦能量源(202)。
5. 根据权利要求1所述的方法(100),其特征在于,所述基底材料(201)和所述金属粉末(203)的成分不相似。
6. 根据权利要求1所述的方法(100),其特征在于,所述基底材料(201)包括中间涂层(301)。
7. 根据权利要求6所述的方法(100),其特征在于,所述中间涂层(301)为镍基超级合金。
8. 根据权利要求6所述的方法(100),其特征在于,所述中间涂层(301)和所述金属粉末(203)不相似。
9. 根据权利要求1所述的方法(100),其特征在于,所述构件(200)为选自由以下项组成的组的构件(200):喷嘴、轮叶、护罩、燃烧器、燃料旋流器、微混合器和筒末梢。
10. 根据权利要求1所述的方法(100),其特征在于,所述方法(100)还包括:在所述除去之后,将热障涂层施加到所述基底材料(201)的所述部分。
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Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN108426268A (zh) * | 2017-02-13 | 2018-08-21 | 安萨尔多能源瑞士股份公司 | 制造燃器组件的方法以及用于燃气涡轮燃烧器的燃器组件 |
| CN108971489A (zh) * | 2017-05-31 | 2018-12-11 | 通用电气公司 | 利用回收未熔合原材料的机构实时同时增材和减材制造的设备和方法 |
| CN111132782A (zh) * | 2017-10-02 | 2020-05-08 | 日立金属株式会社 | 超硬合金复合材料及其制造方法以及超硬工具 |
| CN113832370A (zh) * | 2020-06-24 | 2021-12-24 | 中国科学院金属研究所 | 一种中温抗氧化镍基耐蚀合金及其制备工艺 |
Families Citing this family (15)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US10831180B2 (en) * | 2016-02-25 | 2020-11-10 | General Electric Company | Multivariate statistical process control of laser powder bed additive manufacturing |
| JP6931545B2 (ja) | 2017-03-29 | 2021-09-08 | 三菱重工業株式会社 | Ni基合金積層造形体の熱処理方法、Ni基合金積層造形体の製造方法、積層造形体用Ni基合金粉末、およびNi基合金積層造形体 |
| GB201707895D0 (en) * | 2017-05-17 | 2017-06-28 | Rolls Royce Plc | Heat treatment method |
| US11224915B2 (en) * | 2017-06-05 | 2022-01-18 | General Electric Company | Method of repairing a component using an additive manufacture replacement coupon, and alloy for additive manufacturing |
| DE102017211316A1 (de) | 2017-07-04 | 2019-01-10 | MTU Aero Engines AG | Turbomaschinen-Dichtring |
| US10746301B2 (en) * | 2017-08-22 | 2020-08-18 | Caterpillar Inc. | Seal and a method of manufacturing the seal |
| JP7532011B2 (ja) * | 2018-03-01 | 2024-08-13 | キヤノン株式会社 | 光学部品の製造方法、光学機器 |
| US11167375B2 (en) | 2018-08-10 | 2021-11-09 | The Research Foundation For The State University Of New York | Additive manufacturing processes and additively manufactured products |
| US20200080435A1 (en) * | 2018-09-10 | 2020-03-12 | Pratt & Whitney Canada Corp. | Turbine exhaust structure for a gas turbine engine |
| US11028778B2 (en) | 2018-09-27 | 2021-06-08 | Pratt & Whitney Canada Corp. | Engine with start assist |
| CN109128626B (zh) * | 2018-10-19 | 2021-08-17 | 中国航发航空科技股份有限公司 | 燃烧室火焰筒扰流器冷金属过渡焊接增材加工技术及焊机 |
| US11534961B2 (en) | 2018-11-09 | 2022-12-27 | General Electric Company | Melt pool monitoring system and method for detecting errors in a multi-laser additive manufacturing process |
| FR3094250B1 (fr) * | 2019-03-26 | 2023-04-14 | Lisi Aerospace Additive Mfg | Procédé de fabrication additive d’une pièce d’équipement |
| JP7356397B2 (ja) * | 2020-04-17 | 2023-10-04 | 三菱重工業株式会社 | 高温部品及び回転機械 |
| US12263636B2 (en) | 2020-11-02 | 2025-04-01 | General Electric Company | In-process optical based monitoring and control of additive manufacturing processes |
Citations (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6588103B2 (en) * | 2000-04-03 | 2003-07-08 | Alstom (Switzerland) Ltd | Tip material for a turbine blade and method of manufacturing or repairing a tip of a turbine blade |
| US7169241B2 (en) * | 2003-05-09 | 2007-01-30 | Hitachi, Ltd. | Ni-based superalloy having high oxidation resistance and gas turbine part |
| US20120160443A1 (en) * | 2010-12-28 | 2012-06-28 | Quinlan Yee Shuck | Gas turbine engine component material addition process |
| US20130045093A1 (en) * | 2011-08-17 | 2013-02-21 | Rolls-Royce Deutschland Ltd & Co Kg | Method for the manufacture of a component for high thermal loads, a component producible by this method and an aircraft engine provided with the component |
| CN103088275A (zh) * | 2011-10-31 | 2013-05-08 | 阿尔斯通技术有限公司 | 高温合金组件或配件的生产方法 |
| CN103143706A (zh) * | 2013-03-07 | 2013-06-12 | 无锡安迪利捷贸易有限公司 | 一种印章的3d打印制造方法 |
| US20130195673A1 (en) * | 2012-01-27 | 2013-08-01 | Honeywell International Inc. | Multi-material turbine components |
| WO2014052323A1 (en) * | 2012-09-28 | 2014-04-03 | United Technologies Corporation | Uber-cooled turbine section component made by additive manufacturing |
| CN203580143U (zh) * | 2013-12-04 | 2014-05-07 | 金华市闪铸科技有限公司 | 一种应用于sls 3d打印机的打印台 |
| CN103806961A (zh) * | 2012-11-06 | 2014-05-21 | 通用电气公司 | 微通道冷却涡轮构件和形成微通道冷却涡轮构件的方法 |
| US20140242400A1 (en) * | 2013-02-28 | 2014-08-28 | Alstom Technology Ltd | Method for manufacturing a hybrid component |
| CN104028758A (zh) * | 2014-07-04 | 2014-09-10 | 成都三鼎日新激光科技有限公司 | 一种热沉的制作方法 |
| WO2015009444A1 (en) * | 2013-07-15 | 2015-01-22 | United Technologies Corporation | Method of additively manufacturing articles incorporating a substrate |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US9776282B2 (en) * | 2012-10-08 | 2017-10-03 | Siemens Energy, Inc. | Laser additive manufacture of three-dimensional components containing multiple materials formed as integrated systems |
| US9334806B2 (en) * | 2013-09-05 | 2016-05-10 | General Electric Company | Methods for manufacturing an additively manufactured fuel contacting component to facilitate reducing coke formation |
-
2015
- 2015-03-27 US US14/671,593 patent/US20160279734A1/en not_active Abandoned
-
2016
- 2016-03-22 JP JP2016056433A patent/JP6885674B2/ja active Active
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- 2016-03-25 CN CN201610175013.1A patent/CN106001558A/zh active Pending
Patent Citations (14)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6588103B2 (en) * | 2000-04-03 | 2003-07-08 | Alstom (Switzerland) Ltd | Tip material for a turbine blade and method of manufacturing or repairing a tip of a turbine blade |
| US7169241B2 (en) * | 2003-05-09 | 2007-01-30 | Hitachi, Ltd. | Ni-based superalloy having high oxidation resistance and gas turbine part |
| US20120160443A1 (en) * | 2010-12-28 | 2012-06-28 | Quinlan Yee Shuck | Gas turbine engine component material addition process |
| US20130045093A1 (en) * | 2011-08-17 | 2013-02-21 | Rolls-Royce Deutschland Ltd & Co Kg | Method for the manufacture of a component for high thermal loads, a component producible by this method and an aircraft engine provided with the component |
| CN103088275A (zh) * | 2011-10-31 | 2013-05-08 | 阿尔斯通技术有限公司 | 高温合金组件或配件的生产方法 |
| US20130263977A1 (en) * | 2011-10-31 | 2013-10-10 | Alstom Technology Ltd | Method for manufacturing components or coupons made of a high temperature superalloy |
| US20130195673A1 (en) * | 2012-01-27 | 2013-08-01 | Honeywell International Inc. | Multi-material turbine components |
| WO2014052323A1 (en) * | 2012-09-28 | 2014-04-03 | United Technologies Corporation | Uber-cooled turbine section component made by additive manufacturing |
| CN103806961A (zh) * | 2012-11-06 | 2014-05-21 | 通用电气公司 | 微通道冷却涡轮构件和形成微通道冷却涡轮构件的方法 |
| US20140242400A1 (en) * | 2013-02-28 | 2014-08-28 | Alstom Technology Ltd | Method for manufacturing a hybrid component |
| CN103143706A (zh) * | 2013-03-07 | 2013-06-12 | 无锡安迪利捷贸易有限公司 | 一种印章的3d打印制造方法 |
| WO2015009444A1 (en) * | 2013-07-15 | 2015-01-22 | United Technologies Corporation | Method of additively manufacturing articles incorporating a substrate |
| CN203580143U (zh) * | 2013-12-04 | 2014-05-07 | 金华市闪铸科技有限公司 | 一种应用于sls 3d打印机的打印台 |
| CN104028758A (zh) * | 2014-07-04 | 2014-09-10 | 成都三鼎日新激光科技有限公司 | 一种热沉的制作方法 |
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| POLLOCK,T: "Nickel-based superalloys for advanced turbine engines:chemistry,microstructure,and properties", 《JOURNAL OF PROPULSION AND POWER》 * |
| 杨永强: "后处理", 《中国科协三峡科技出版资助计划-制造改变设计 3D打印直接制造技术》 * |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN108426268A (zh) * | 2017-02-13 | 2018-08-21 | 安萨尔多能源瑞士股份公司 | 制造燃器组件的方法以及用于燃气涡轮燃烧器的燃器组件 |
| US11199328B2 (en) | 2017-02-13 | 2021-12-14 | Ansaldo Energia Switzerland AG | Method for manufacturing a burner assembly for a gas turbine combustor and burner assembly for a gas turbine combustor |
| CN108971489A (zh) * | 2017-05-31 | 2018-12-11 | 通用电气公司 | 利用回收未熔合原材料的机构实时同时增材和减材制造的设备和方法 |
| CN111132782A (zh) * | 2017-10-02 | 2020-05-08 | 日立金属株式会社 | 超硬合金复合材料及其制造方法以及超硬工具 |
| CN113832370A (zh) * | 2020-06-24 | 2021-12-24 | 中国科学院金属研究所 | 一种中温抗氧化镍基耐蚀合金及其制备工艺 |
Also Published As
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