(57)【要約】      （修正有）【課題】高温での酸化性能を改善し、耐摩耗性を向上させるろう付け材料を提供する。【解決手段】構成要素を処理するための方法および異種組成物を提供する。本方法は、構成要素を異種組成物でろう付けするステップを含む。異種組成物は、ろう付け材料およびセラミック添加剤を含む。ろう付け材料およびセラミック添加剤は、異なる相として相互に混合される。異種組成物は、ろう付け材料および炭化シリコンを含むことができるが、これに限定されない。ろう付け材料は、ろう付け充填材を含む。炭化シリコンは、繊維、粉末、およびこれらの組合せを含む形態を有するが、これらに限定されない。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
構成要素を処理するための方法であって、
前記構成要素を異種組成物でろう付けするステップを含み、前記異種組成物は、ろう付け材料およびセラミック添加剤を含み、
前記ろう付け材料および前記セラミック添加剤は、異なる相として相互に混合される、
方法。
【請求項２】
前記構成要素は、超合金を含む、請求項１記載の方法。
【請求項３】
前記超合金は、ニッケル系超合金、コバルト系超合金、鉄系超合金、チタン系超合金、およびこれらの組合せからなるグループから選択される難溶接（ＨＴＷ）超合金材料を含む、請求項２記載の方法。
【請求項４】
前記構成要素は、ブレード、バケット、ベーン、ノズル、シュラウド、燃焼器ライナ、および遷移ダクトのうちの少なくとも１つからなるグループから選択されるタービン構成要素である、請求項１記載の方法。
【請求項５】
前記異種組成物は、粉末、ペースト、ホイル、ロープ、テープ、およびこれらの組合せからなるグループから選択される形態を有する、請求項１記載の方法。
【請求項６】
前記ろう付け材料は、ろう付け充填剤を含む、請求項１記載の方法。
【請求項７】
前記ろう付け充填剤は、ａ）重量で、約１４％のクロム、約１０％のコバルト、約３．５％のアルミニウム、約２．５％のタンタル、約２．７５％のホウ素、約０．０５％のイットリウム、および残りがニッケルの組成を含む合金、ｂ）重量で、約３％の鉄、約３．１％のホウ素、約４．５％のシリコン、約７％のクロム、および残りがニッケルの組成を含む合金、ｃ）重量で、約１０％のシリコン、約１９％のクロム、および残りがニッケルの組成を含む合金、ｄ）Ｂ９３（Ｎｉ14Ｃｒ9.5Ｃｏ4.9Ｔｉ4Ｗ4Ｍｏ4Ａｌ4.5Ｓｉ0.7Ｂ）、ｅ）Ｄ１５（Ｎｉ15.3Ｃｒ10.3Ｃｏ3.5Ｔａ3.5Ａｌ2.3Ｂ）、ならびにこれらの組合せからなるグループから選択される、請求項６記載の方法。
【請求項８】
前記セラミック添加剤は、酸化アルミニウム、炭化シリコン、炭化タングステン、炭化チタン、窒化チタン、炭窒化チタン、およびこれらの組合せからなるグループから選択される、請求項１記載の方法。
【請求項９】
前記炭化シリコンは、ＳＦ−７（高純度、β−炭化シリコン）、ＳＣ−９Ｍ（５〜３０重量％の遊離炭素および３５〜７５重量％のシリカ）、およびこれらの組合せからなるグループから選択される、請求項８記載の方法。
【請求項１０】
前記セラミック添加剤は、繊維および粉末からなるグループから選択される形態を有する、請求項１記載の方法。
【請求項１１】
前記セラミック添加剤は、ナノチューブおよびマイクロチューブからなるグループから選択される形態を有する、請求項１記載の方法。
【請求項１２】
前記ろう付けするステップは、約１８００°Ｆ〜約２３５０°Ｆの間の温度で行われる、請求項１記載の方法。
【請求項１３】
ろう付け材料と、
セラミック添加剤と、を含み、
前記ろう付け材料および前記セラミック添加剤は、異なる相として相互に混合される、
異種組成物。
【請求項１４】
前記異種組成物は、粉末、ペースト、ホイル、ロープ、テープ、およびこれらの組合せからなるグループから選択される形態を有する、請求項１３記載の異種組成物。
【請求項１５】
前記ろう付け材料は、ろう付け充填剤を含む、請求項１３記載の異種組成物。
【請求項１６】
前記ろう付け充填剤は、ａ）重量で、約１４％のクロム、約１０％のコバルト、約３．５％のアルミニウム、約２．５％のタンタル、約２．７５％のホウ素、約０．０５％のイットリウム、および残りがニッケルの組成を含む合金、ｂ）重量で、約３％の鉄、約３．１％のホウ素、約４．５％のシリコン、約７％のクロム、および残りがニッケルの組成を含む合金、ｃ）重量で、約１０％のシリコン、約１９％のクロム、および残りがニッケルの組成を含む合金、ｄ）Ｂ９３（Ｎｉ14Ｃｒ9.5Ｃｏ4.9Ｔｉ4Ｗ4Ｍｏ4Ａｌ4.5Ｓｉ0.7Ｂ）、ｅ）Ｄ１５（Ｎｉ15.3Ｃｒ10.3Ｃｏ3.5Ｔａ3.5Ａｌ2.3Ｂ）、ならびにこれらの組合せからなるグループから選択される、請求項１５記載の異種組成物。
【請求項１７】
前記セラミック添加剤は、酸化アルミニウム、炭化シリコン、炭化タングステン、炭化チタン、窒化チタン、炭窒化チタン、およびこれらの組合せからなるグループから選択される、請求項１３記載の異種組成物。
【請求項１８】
前記炭化シリコンは、ＳＦ−７（高純度、β−炭化シリコン）、ＳＣ−９Ｍ（５〜３０重量％の遊離炭素および３５〜７５重量％のシリカ）、およびこれらの組合せからなるグループから選択される、請求項１７記載の異種組成物。
【請求項１９】
前記セラミック添加剤は、ナノチューブ、マイクロチューブ、および粉末からなるグループから選択される形態を有する、請求項１３記載の異種組成物。
【請求項２０】
ろう付け充填剤を含むろう付け材料と、
繊維、粉末、およびこれらの組合せからなるグループから選択される形態を有する炭化シリコンと、を含み、
前記ろう付け充填剤は、ａ）重量で、約１４％のクロム、約１０％のコバルト、約３．５％のアルミニウム、約２．５％のタンタル、約２．７５％のホウ素、約０．０５％のイットリウム、および残りがニッケルの組成を含む合金、ｂ）重量で、約３％の鉄、約３．１％のホウ素、約４．５％のシリコン、約７％のクロム、および残りがニッケルの組成を含む合金、ｃ）重量で、約１０％のシリコン、約１９％のクロム、および残りがニッケルの組成を含む合金、ｄ）Ｂ９３（Ｎｉ14Ｃｒ9.5Ｃｏ4.9Ｔｉ4Ｗ4Ｍｏ4Ａｌ4.5Ｓｉ0.7Ｂ）、ｅ）Ｄ１５（Ｎｉ15.3Ｃｒ10.3Ｃｏ3.5Ｔａ3.5Ａｌ2.3Ｂ）、ならびにこれらの組合せからなるグループから選択され、
前記炭化シリコンは、ＳＦ−７（高純度、β−炭化シリコン）、ＳＣ−９Ｍ（５〜３０重量％の遊離炭素および３５〜７５重量％のシリカ）、およびこれらの組合せからなるグループから選択され、
前記ろう付け材料および前記炭化シリコンは、異なる相として相互に混合される、
異種組成物。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、概して、ろう付け材料、および、ろう付け材料を使用して構成要素を処理する方法に関する。より詳細には、本発明は、ろう付け材料および炭化シリコンを含むろう付け材料、および、ろう付け材料を提供する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ガスタービン機械は、典型的には、エーロフォイル、バケット、ブレード、ノズル、ベーン、シュラウド、回転タービン構成要素、車輪、シール、燃焼器ライナ、３Ｄ製造構成要素、および遷移ダクトなどの高温ガスの経路となる構成要素を製造するために、高強度で耐酸化性の難溶接（ＨＴＷ）合金を使用する。難溶接（ＨＴＷ）合金は、典型的には、タービン動作温度およびタービン動作条件に対して望ましい機械的特性を示す。
【０００３】
しかしながら、動作中に、難溶接（ＨＴＷ）合金から形成された構成要素は厳しい作業環境に晒され、疲労、クリープ、腐食または酸化による材料劣化が起こる。ろう付けされた難溶接（ＨＴＷ）合金は大きな機械的強度を示すので、サービスランニング部品を回復させるにはろう付け技術が適している。
【０００４】
数多くの市販のろう付け材料を市場から選択して利用可能であるが、高温での耐用期間中の耐摩耗性が低く、酸化性能が低いために、多くの制限および懸念が依然として存在する。
【発明の概要】
【０００５】
例示的な実施形態では、構成要素を処理するための方法が提供される。構成要素を処理するための方法は、構成要素を異種組成物でろう付けするステップを含む。異種組成物は、ろう付け材料および炭化シリコンを含む。ろう付け材料およびセラミック添加物は、異なる相として相互に混合される。
【０００６】
別の例示的な実施形態では、ろう付け材料およびセラミック添加剤を含む異種組成物が提供される。ろう付け材料およびセラミック添加剤は、異なる相として相互に混合される。
【０００７】
さらに別の例示的な実施形態では、ろう付け材料および炭化シリコンを含む異種組成物が提供される。ろう付け材料は、ろう付け充填剤を含む。ろう付け充填剤は、ａ）重量で、約１４％のクロム、約１０％のコバルト、約３．５％のアルミニウム、約２．５％のタンタル、約２．７５％のホウ素、約０．０５％のイットリウム、および残りがニッケルの組成を含む合金、ｂ）重量で、約３％の鉄、約３．１％のホウ素、約４．５％のシリコン、約７％のクロム、および残りがニッケルの組成を含む合金、ｃ）重量で、約１０％のシリコン、約１９％のクロム、および残りがニッケルの組成を含む合金、ｄ）Ｂ９３（Ｎｉ14Ｃｒ9.5Ｃｏ4.9Ｔｉ4Ｗ4Ｍｏ4Ａｌ4.5Ｓｉ0.7Ｂ）、ｅ）Ｄ１５（Ｎｉ15.3Ｃｒ10.3Ｃｏ3.5Ｔａ3.5Ａｌ2.3Ｂ）、またはこれらの組合せを含む。炭化シリコンは、繊維、粉末、およびこれらの組合せを含む形態を含む。炭化シリコンは、ＳＦ−７、ＳＣ−９Ｍ、またはこれらの組合せを含む。ろう付け材料および炭化シリコンは、異なる相として相互に混合される。
【０００８】
本発明の他の特徴および利点は、本発明の原理を例として示す好ましい実施形態の以下のより詳細な説明から明らかになるであろう。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
例示的な方法および異種組成物が提供される。本明細書に開示された１つまたは複数の特徴を利用しない組成物および方法と比較して、本開示の実施形態は、高温での酸化性能を改善し、耐摩耗性を向上させるか、またはその組合せである。
【００１０】
成分の量および／または反応条件を表すすべての数値は、特に明記しない限り、すべての場合において「約」という用語によって修飾されるものとして理解されるべきである。
【００１１】
すべてのパーセンテージおよび比率は、特に明記しない限り、重量で計算される。すべてのパーセンテージは、特に明記しない限り、組成物の全重量に基づいて計算される。すべての構成要素または組成物のレベルは、その構成要素または組成物の活性レベルを基準とし、例えば市販の供給源に存在し得る残留溶媒または副生成物などの不純物を含まない。
【００１２】
本明細書で使用される冠詞「１つの（ａ）」および「１つの（ａｎ）」は、明細書および特許請求の範囲に記載される本発明の実施形態の任意の特徴に適用される場合、１つまたは複数を意味する。「１つの（ａ）」および「１つの（ａｎ）」の使用は、そのような限定が具体的に述べられていない限り、その意味を単一の特徴に限定するものではない。単数または複数の名詞または名詞句の前の「前記（ｔｈｅ）」という冠詞は、特別に特定された特徴または特別に特定された複数の特徴を示し、使用される状況に応じて単数または複数の意味を有することができる。「任意の」という形容詞は、いかなる量についても無差別に１つ、いくつか、またはすべてを意味する。
【００１３】
本明細書で使用する「少なくとも１つの（ａｔ  ｌｅａｓｔ  ｏｎｅ）」という用語は、１つまたは複数を意味し、したがって、個々の構成要素ならびに混合物／組合せを含む。
【００１４】
本明細書で使用する用語「含む（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」（およびその文法的変形）は、「有する（ｈａｖｉｎｇ）」または「含む（ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ）」の包括的な意味で用いられ、「のみからなる（ｃｏｎｓｉｓｔｉｎｇ  ｏｎｌｙ  ｏｆ）」という排他的な意味では使用されない。
【００１５】
本開示によれば、本発明は、異種組成物を有する構成要素を処理する方法を含む実施形態を含むことができる。本明細書に記載される構成要素は、金属または合金を含むことができる。いくつかの実施形態では、合金は、ＨＴＷ合金を含むことができる。本明細書で使用される場合、「ＨＴＷ合金」という用語は、溶離割れおよびひずみ時効割れを示す合金であり、したがって溶接することは実際的ではない。さらなる実施形態では、ＨＴＷ合金は超合金である。本明細書において「超合金」という用語は、当業界で一般に使用されているように使用される、すなわち、高温で優れた機械的強度およびクリープ耐性を示す、耐腐食性および耐酸化性の高い合金である。
【００１６】
いくつかの実施形態では、超合金は、ニッケル系超合金、コバルト系超合金、鉄系超合金、チタン系超合金、またはこれらの組合せを含み得るが、これらに限定されない。超合金は、ＧＴＤ１１１、ＧＴＤ４４４、ＭａｒＭ２４７、ＩＮ１００、ＩＮ７３８、Ｒｅｎｅ８０、ＩＮ９３９、ＲｅｎｅＮ２、ＲｅｎｅＮ４、ＲｅｎｅＮ５、ＲｅｎｅＮ６、Ｒｅｎｅ６５、Ｒｅｎｅ７７（Ｕｄｉｍｅｔ７００）、Ｒｅｎｅ８０、Ｒｅｎｅ８８ＤＴ、Ｒｅｎｅ１０４、Ｒｅｎｅ１０８、Ｒｅｎｅ１２５、Ｒｅｎｅ１４２、Ｒｅｎｅ１９５、ＲｅｎｅＮ５００、ＲｅｎｅＮ５１５、ＩＮ７０６、ＣＭ２４７、ＭａｒＭ２４７、ＣＭＳＸ−４、ＭＧＡ１４００、ＭＧＡ２４００、ＩＮＣＯＮＥＬ７００、ＩＮＣＯＮＥＬ７３８、ＩＮＣＯＮＥＬ７９２、ＤＳＳｉｅｍｅｔ、ＣＭＳＸ１０、ＰＷＡ１４８０、ＰＷＡ１４８３、ＰＷＡ１４８４、ＴＭＳ−７５、ＴＭＳ−８２、Ｍａｒ−Ｍ−２００、ＵＤＩＭＥＴ５００、ＡＳＴＲＯＬＯＹ、およびこれらの組合せを含むようなＨａｓｔｅｌｌｏｙ、Ｉｎｃｏｎｅｌ合金、Ｗａｓｐａｌｏｙ、Ｒｅｎｅ合金からなるグループから選択された材料を含むことができるが、これらに限定されない。
【００１７】
いくつかの実施形態では、構成要素は、ブレード、バケット、ベーン、ノズル、シュラウド、燃焼器ライナ、および遷移ダクトのうちの少なくとも１つを含むタービン構成要素を含むことができるが、これに限定されない。
【００１８】
本明細書で使用される「ＤＦ−４Ｂ」とは、重量で、約１４％のクロム、約１０％のコバルト、約３．５％のアルミニウム、約２．５％のタンタル、約２．７５％のホウ素、約０．０５％のイットリウム、および残りがニッケルの組成を含む合金のことである。
【００１９】
本明細書で使用される「ＢＮｉ−２」とは、重量で、約３％の鉄、約３．１％のホウ素、約４．５％のシリコン、約７％のクロム、および残りがニッケルの組成を含む合金のことである。
【００２０】
本明細書で使用される「ＢＮｉ−５」および「ＡＭＳ４７８２」とは、重量で、約１０％のシリコン、約１９％のクロム、および残りがニッケルの組成を含む合金のことである。
【００２１】
本明細書で使用される「ＢＮｉ−９」とは、重量で、約１５％のクロム、約３％のホウ素、および残りがニッケルの組成を含む合金のことである。
【００２２】
本明細書で使用される「ＡＳＴＲＯＬＯＹ」とは、重量で、約１５％のクロム、約１７％のコバルト、約５．３％のモリブデン、約４％のアルミニウム、約３．５％のチタン、および、残りがニッケルの組成を含む合金のことである。
【００２３】
本明細書で使用される「ＤＳＳｉｅｍｅｔ」とは、重量で、約９％のコバルト、約１２．１％のクロム、約３．６％のアルミニウム、約４％のチタン、約５．２％のタンタル、約３．７％のタングステン、約１．８％のモリブデン、および残りがニッケルの組成を含む合金のことである。
【００２４】
本明細書で使用される「ＧＴＤ１１１」とは、重量で、約１４％のクロム、約９．５％のコバルト、約３．８％のタングステン、約４．９％のチタン、約３％のアルミニウム、約０．１％の鉄、約２．８％のタンタル、約１．６％のモリブデン、約０．１％の炭素、および残りがニッケルの組成を含む合金のことである。
【００２５】
本明細書で使用される「ＧＴＤ４４４」とは、重量で、約７．５％のコバルト、約０．２％の鉄、約９．７５％のクロム、約４．２％のアルミニウム、約３．５％のチタン、約４．８％のタンタル、約６％のタングステン、約１．５％のモリブデン、約０．５％のニオブ、約０．２％のシリコン、約０．１５％のハフニウム、および残りがニッケルの組成を含む合金のことである。
【００２６】
本明細書で使用される「ＭＧＡ１４００」とは、重量で、約１０％のコバルト、約１４％のクロム、約４％のアルミニウム、約２．７％のチタン、約４．７％のタンタル、約４．３％のタングステン、約１．５％のモリブデン、約０．１％の炭素、および残りがニッケルの組成を含む合金のことである。
【００２７】
本明細書で使用される「ＭＧＡ２４００」とは、重量で、約１９％のコバルト、約１９％のクロム、約１．９％のアルミニウム、約３．７％のチタン、約１．４％のタンタル、約６％のタングステン、約１％のニオブ、約０．１％の炭素、および残りがニッケルの組成を含む合金のことである。
【００２８】
本明細書で使用される「ＰＭＡ１４８０」とは、重量で、約１０％のクロム、約５％のコバルト、約５％のアルミニウム、約１．５％のチタン、約１２％のタンタル、約４％のタングステン、および残りがニッケルの組成を含む合金のことである。
【００２９】
本明細書で使用される「ＰＷＡ１４８３」とは、重量で、約９％のコバルト、約１２．２％のクロム、約３．６％のアルミニウム、約４．１％のチタン、約５％のタンタル、約３．８％のタングステン、約１．９％のモリブデン、および残りがニッケルの組成を含む合金のことである。
【００３０】
本明細書で使用される「ＰＭＡ１４８４」とは、重量で、約５％のクロム、約１０％のコバルト、約２％のモリブデン、約５．６％のアルミニウム、約９％のタンタル、約６％のタングステン、および残りがニッケルの組成を含む合金のことである。
【００３１】
本明細書で使用される「ＲｅｎｅＮ２」とは、重量で、約７．５％のコバルト、約１３％のクロム、約６．６％のアルミニウム、約５％のタンタル、約３．８％のタングステン、約１．６％のレニウム、約０．１５％のハフニウム、および残りがニッケルの組成を含む合金のことである。
【００３２】
本明細書で使用される「ＲｅｎｅＮ４」とは、重量で、約９．７５％のクロム、約７．５％のコバルト、約４．２％のアルミニウム、約３．５％のチタン、約１．５％のモリブデン、約６．０％のタングステン、約４．８％のタンタル、約０．５％のニオブ、約０．１５％のハフニウム、および残りがニッケルの組成を含む合金のことである。
【００３３】
本明細書で使用される「ＲｅｎｅＮ５」とは、重量で、約７．５％のコバルト、約７．０％のクロム、約６．５％のタンタル、約６．２％のアルミニウム、約５．０％のタングステン、約３．０％のレニウム、約１．５％のモリブデン、約０．１５％のハフニウム、および残りがニッケルの組成を含む合金のことである。
【００３４】
本明細書で使用される「ＲｅｎｅＮ６」とは、重量で、約１２．５％のコバルト、約４．２％のクロム、約７．２％のタンタル、約５．７５％のアルミニウム、約６％のタングステン、約５．４％のレニウム、約１．４％のモリブデン、約０．１５％のハフニウム、および残りがニッケルの組成を含む合金のことである。
【００３５】
本明細書で使用される「Ｒｅｎｅ６５」とは、重量で、約１３％のコバルト、最大で約１．２％の鉄、約１６％のクロム、約２．１％のアルミニウム、約３．７５％のチタン、約４％のタングステン、約４％のモリブデン、約０．７％のニオブ、最大で約０．１５％のマンガン、および残りがニッケルの組成を含む合金のことである。
【００３６】
本明細書で使用される「Ｒｅｎｅ７７（Ｕｄｉｍｅｔ７００）」とは、重量で、約１５％のクロム、約１７％のコバルト、約５．３％のモリブデン、約３．３５％のチタン、約４．２％のアルミニウム、および残りがニッケルの組成を含む合金のことである。
【００３７】
本明細書で使用される「Ｒｅｎｅ８０」とは、重量で、約１４％のクロム、約９．５％のコバルト、約４％のモリブデン、約３％のアルミニウム、約５％のチタン、約４％のタングステン、約０．１７％の炭素、および残りがニッケルの組成を含む合金のことである。
【００３８】
本明細書で使用される「Ｒｅｎｅ８８ＤＴ」とは、重量で、約１６％のクロム、約１３％のコバルト、約４％のモリブデン、約０．７％のニオブ、約２．１％のアルミニウム、約３．７％のチタン、約４％のタングステン、約０．１％のレニウム、最大で約４．３％のレニウムおよびタングステン、ならびに残りがニッケルの組成を含む合金のことである。
【００３９】
本明細書で使用される「Ｒｅｎｅ１０４」とは、重量で、約１３．１％のクロム、約１８．２％のコバルト、約３．８％のモリブデン、約１．９％のタングステン、約１．４％のニオブ、約３．５％のアルミニウム、約３．５％のチタン、約２．７％のタンタル、および残りがニッケルの組成を含む合金のことである。
【００４０】
本明細書で使用される「Ｒｅｎｅ１０８」とは、重量で、約８．４％のクロム、約９．５％のコバルト、約５．５％のアルミニウム、約０．７％のチタン、約９．５％のタングステン、約０．５％のモリブデン、約３％のタンタル、約１．５％のハフニウム、および残りがニッケルの組成を含む合金のことである。
【００４１】
本明細書で使用される「Ｒｅｎｅ１２５」とは、重量で、約８．５％のクロム、約１０％のコバルト、約４．８％のアルミニウム、最大で約２．５％のチタン、約８％のタングステン、最大で約２％のモリブデン、約３．８％のタンタル、約１．４％のハフニウム、約０．１１％の炭素、および残りがニッケルの組成を含む合金のことである。
【００４２】
本明細書で使用される「Ｒｅｎｅ１４２」とは、重量で、約６．８％のクロム、約１２％のコバルト、約６．１％のアルミニウム、約４．９％のタングステン、約１．５％のモリブデン、約２．８％のレニウム、約６．４％のタンタル、約１．５％のハフニウム、および残りがニッケルの組成を含む合金のことである。
【００４３】
本明細書で使用される「Ｒｅｎｅ１９５」とは、重量で、約７．６％のクロム、約３．１％のコバルト、約７．８％のアルミニウム、約５．５％のタンタル、約０．１％のモリブデン、約３．９％のタングステン、約１．７％のレニウム、約０．１５％のハフニウム、および残りがニッケルの組成を含む合金のことである。
【００４４】
本明細書で使用される「ＲｅｎｅＮ５００」とは、重量で、約７．５％のコバルト、約０．２％の鉄、約６％のクロム、約６．２５％のアルミニウム、約６．５％のタンタル、約６．２５％のタングステン、約１．５％のモリブデン、約０．１５％のハフニウム、および残りがニッケルの組成を含む合金のことである。
【００４５】
本明細書で使用される「ＲｅｎｅＮ５１５」とは、重量で、約７．５％のコバルト、約０．２％の鉄、約６％のクロム、約６．２５％のアルミニウム、約６．５％のタンタル、約６．２５％のタングステン、約２％のモリブデン、約０．１％のニオブ、約１．５％のレニウム、約０．６％のハフニウム、および残りがニッケルの組成を含む合金のことである。
【００４６】
本明細書で使用される「ＭａｒＭ２４７」および「ＣＭ２４７」とは、重量で、約５．５％のアルミニウム、約０．１５％の炭素、約８．２５％のクロム、約１０％のコバルト、約１０％のタングステン、約０．７％のモリブデン、約０．５％の鉄、約１％のチタン、約３％のタンタル、約１．５％のハフニウム、および残りがニッケルの組成を含む合金のことである。
【００４７】
本明細書で使用される「ＩＮ１００」とは、重量で、約１０％のクロム、約１５％のコバルト、約３％のモリブデン、約４．７％のチタン、約５．５％のアルミニウム、約０．１８％の炭素、および残りがニッケルの組成を含む合金のことである。
【００４８】
本明細書で使用される「ＩＮＣＯＮＥＬ７００」とは、重量で、最大で約０．１２％の炭素、約１５％のクロム、約２８．５％のコバルト、約３．７５％のモリブデン、約２．２％のチタン、約３％のアルミニウム、約０．７％の鉄、最大で約０．３％のシリコン、最大で約０．１％のマンガン、および残りがニッケルの組成を含む合金のことである。
【００４９】
本明細書で使用される「ＩＮＣＯＮＥＬ７３８」とは、重量で、約０．１７％の炭素、約１６％のクロム、約８．５％のコバルト、約１．７５％のモリブデン、約２．６％のタングステン、約３．４％のチタン、約３．４％のアルミニウム、約０．１％のジルコニウム、約２％のニオブ、および残りがニッケルの組成を含む合金のことである。
【００５０】
本明細書で使用される「ＩＮＣＯＮＥＬ７９２」とは、重量で、約１２．４％のクロム、約９％のコバルト、約１．９％のモリブデン、約３．８％のタングステン、約３．９％のタンタル、約３．１％のアルミニウム、約４．５％のチタン、約０．１２％の炭素、約０．１％のジルコニウム、および残りがニッケルの組成を含む合金のことである。
【００５１】
本明細書で使用される「ＵＤＩＭＥＴ５００」とは、重量で、約１８．５％のクロム、約１８．５％のコバルト、約４％のモリブデン、約３％のチタン、約３％のアルミニウム、および残りがニッケルの組成を含む合金のことである。
【００５２】
本明細書で使用される「Ｍａｒ−Ｍ−２００」とは、重量で、約９％のクロム、約１０％のコバルト、約１２．５％のタングステン、約１％のニオブ、約５％のアルミニウム、約２％のチタン、約１０．１４％の炭素、約１．８％のハフニウム、および残りがニッケルの組成を含む合金のことである。
【００５３】
本明細書で使用される「ＴＭＳ−７５」とは、重量で、約３％のクロム、約１２％のコバルト、約２％のモリブデン、約６％のタングステン、約６％のアルミニウム、約６％のタンタル、約５％のレニウム、約０．１％のハフニウム、および残りがニッケルの組成を含む合金のことである。
【００５４】
本明細書で使用される「ＴＭＳ−８２」とは、重量で、約４．９％のクロム、約７．８％のコバルト、約１．９％のモリブデン、約２．４％のレニウム、約８．７％のタングステン、約５．３％のアルミニウム、約０．５％のチタン、約６％のタンタル、約０．１％のハフニウム、および残りがニッケルの組成を含む合金のことである。
【００５５】
本明細書で使用される「ＣＭＳＸ−４」とは、重量で、約６．４％のクロム、約９．６％のコバルト、約０．６％のモリブデン、約６．４％のタングステン、約５．６％のアルミニウム、約１．０％のチタン、約６．５％のタンタル、約３％のレニウム、約０．１％のハフニウム、および残りがニッケルの組成を含む合金のことである。
【００５６】
本明細書で使用される「ＣＭＳＸ−１０」とは、重量で、約２％のクロム、約３％のコバルト、約０．４％のモリブデン、約５％のタングステン、約５．７％のアルミニウム、約０．２％のチタン、約８％のタンタル、約６％のレニウム、および残りがニッケルの組成を含む合金のことである。
【００５７】
本明細書で使用される「Ｂ９３」は、組成Ｎｉ14Ｃｒ9.5Ｃｏ4.9Ｔｉ4Ｗ4Ｍｏ4Ａｌ4.5Ｓｉ0.7Ｂを含む合金のことである。
【００５８】
本明細書で使用される「Ｄ１５」は、組成Ｎｉ15.3Ｃｒ10.3Ｃｏ3.5Ｔａ3.5Ａｌ2.3Ｂを含む合金のことである。
【００５９】
本明細書に記載の合金組成物のいずれも、付随的な不純物を含むことができる。
【００６０】
いくつかの実施形態では、構成要素を処理するための方法は、構成要素を異種組成物でろう付けするステップを含む。異種組成物は、ろう付け材料およびセラミック添加剤を含む。ろう付け材料およびセラミック添加剤は、異なる相として相互に混合されている。異種組成物は、粉末、ペースト、ホイル、ロープ、テープ、またはこれらの組合せを含む形態を有することができるが、これらに限定されない。ろう付け材料へのセラミック添加物の添加は、高温での酸化性能および耐摩耗性を大きく向上させることができる。
【００６１】
いくつかの実施形態では、ろう付け材料へのセラミック添加物の添加は、１８００〜２３５０°Ｆの高温における酸化性能および耐摩耗性を大きく向上させることができる。
【００６２】
さらに、セラミック繊維および／または粉末は、明確な析出相として作用する異種組成物中にきれいに分布することが、本発明者らによって予想外に発見された。異種組成物は、ステンレス鋼試験プレート上で良好な流動性および濡れ性を示す。さらに、異種組成物は、水平方向および垂直方向の両方で良好なろう付け性を示す。この発見は、例えばタービン構成要素のようなろう付け構成要素に対して異種組成物が大きな可能性のある用途を有することを実証するので、重要である。
【００６３】
様々な実施形態に従って使用され得るろう付け材料は、ＤＦ４Ｂ、ＢＮｉ−２、ＢＮｉ−５、Ｂ９３、Ｄ１５、またはこれらの組合せを含むろう付け充填剤を含むが、これに限定されない。
【００６４】
様々な実施形態に従って使用され得るセラミック添加剤には、酸化アルミニウム、炭化シリコン、炭化タングステン、炭化チタン、窒化チタン、炭窒化チタン、またはこれらの組合せを含むが、これらに限定されない。炭化シリコンは、ＳＦ−７、ＳＣ−９Ｍ、またはこれらの組合せを含み得るが、これらに限定されない。炭化シリコンは、繊維、粉末、およびこれらの組合せからなるグループから選択される形態を有してもよい。炭化シリコンの中でも、ＳＣ−９Ｍ炭化シリコンは、１０〜１２μｍで破損しない非常に高い係数のリッジロッドナノチューブである。ＳＦ−７は、高純度で不連続な炭化シリコン繊維である。いくつかの実施形態では、炭化シリコンは、ナノチューブ、マイクロチューブ、およびこれらの組合せを含む形態を有することができるが、これらに限定されない。
【００６５】
ＳＣ−９Ｍは、供給された長さで破損しない非常に高い係数（４５０ＧＰａ）の長い剛性ロッドナノチューブである。ＳＣ−９Ｍは、β（ポリタイプ）結晶構造を有する。ＳＣ−９Ｍは、０．６５μｍの直径および１０〜１２μｍの長さを有する。ＳＣ−９Ｍは、５〜３０重量％の遊離炭素と３５〜７５重量％のシリカを含有する。
【００６６】
ＳＦ−７は、高純度で不連続な炭化シリコン繊維である。ＳＦ−７はダイヤモンド立方体の結晶構造をしている。ＳＦ−７は、７μｍの平均直径および６５〜７０μｍの平均長さを有する。ＳＦ−７は、３５０ＧＰａの係数を有する。ＳＦ−７は、３．０４ｇ／ｃｍ3および９．５Ｍｏｈｓの高純度のβ−炭化シリコン（β−ＳｉＣ）を含有する。
【００６７】
本開示によれば、ろう付けは、約１８００°Ｆ〜約２３５０°Ｆの間の温度で行われてもよい。したがって、様々な実施形態において、ろう付けは、増分および間隔を含む約１８００〜約２３５０°Ｆ、約１８５０〜約２３００°Ｆ、約１９００〜約２２５０°Ｆ、約１９５０〜約２２００°Ｆ、約２０００〜約２１５０°Ｆ、または約２０５０〜約２１００°Ｆの温度で行われてもよい。ろう付けは、熱サイクルと共に行われてもよい。
【００６８】
別の実施形態では、ろう付け材料およびセラミック添加剤を含む異種組成物が提供される。ろう付け材料およびセラミック添加剤は、異なる相として相互に混合される。
【００６９】
さらに別の実施形態では、ろう付け充填剤を含むろう付け材料を含む異種組成物、および、繊維、粉末、およびこれらの組合せを含む形態を有する炭化シリコンが提供される。ろう付け充填剤は、ＤＦ４Ｂ、ＢＮｉ−２、ＢＮｉ−５、Ｂ９３、Ｄ１５、またはこれらの組合せを含むが、これらに限定されない。炭化シリコンは、ＳＦ−７、ＳＣ−９Ｍ、またはこれらの組合せを含むが、これらに限定されない。ろう付け材料および炭化シリコンは、異なる相として相互に混合される。
【００７０】
本発明を好ましい実施形態を参照して説明してきたが、本発明の範囲から逸脱することなく、様々な変更が可能であり、それらの要素を等価物と置き換えることができることは、当業者には理解されるであろう。さらに、本発明の本質的な範囲から逸脱することなく、特定の状況または材料を本発明の教示に適合させるために、多くの修正を行うことができる。したがって、本発明は、本発明を実施するための最良の形態として開示された特定の実施形態に限定されるものではなく、添付の特許請求の範囲に含まれるすべての実施形態を含むものとする。
【外国語明細書】
2018140435000001.pdf