(57)【要約】【課題】新規かつ改良された、流路およびインサートを含む冷却用部品、ならびに冷却用部品を形成する方法を提供する。【解決手段】流路（３０１）およびインサート（３０４）を含む部品（２０１）が提供される。流路（３０１）は、部品（２０１）の内面（２０３）から部品（２０１）の外面（２０４）まで部品（２０１）の壁厚（２０２）を貫通するように構成されている。流路（３０１）は、流路内面（３０２）により画定されている。インサート（３０４）は、空気などの冷却用流体の流れを許容するように構成されており、流路内面（３０２）に一致するとともに流路内面に取り付けられたインサート外面（３０５）を有する。部品（２０１）はタービン部品（２０１）とすることができる。部品（２０１）を形成するための方法も提供される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
部品（２０１）であって、
前記部品（２０１）の内面（２０３）から前記部品（２０１）の外面（２０４）まで前記部品（２０１）の壁厚（２０２）を貫通するように構成され、流路内面（３０２）により画定される流路（３０１）と、
冷却用流体の流れを許容するように構成されたインサート（３０４）であり、前記流路内面（３０２）に一致するとともに前記流路内面（３０２）に取り付けられたインサート外面（３０５）を有するインサート（３０４）と
を備える部品（２０１）。
【請求項２】
前記インサート（３０４）は、前記部品（２０１）の前記内面（２０３）から突出している、請求項１に記載の部品（２０１）。
【請求項３】
前記インサート（３０４）は、超合金粉末とロウ付けマトリクスの組合せを含み、前記超合金粉末は、前記ロウ付けマトリクスよりも高い融点を有する、請求項１に記載の部品（２０１）。
【請求項４】
前記流路（３０１）は、円筒形状、扇形形状、後方に倒れた扇形形状、およびそれらの組合せからなる群から選択された形状を備える、請求項１に記載の部品（２０１）。
【請求項５】
前記部品（２０１）は、金属、合金、およびそれらの組合せからなる群から選択された材料を含む、請求項１に記載の部品（２０１）。
【請求項６】
前記部品（２０１）は、超合金、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、およびそれらの組合せからなる群から選択された難溶接性（ＨＴＷ）合金材料を含む、請求項８に記載の部品（２０１）。
【請求項７】
部品（２０１）を形成するための方法であって、
前記部品（２０１）の内面（２０３）から前記部品（２０１）の外面（２０４）まで前記部品（２０１）の壁厚（２０２）を貫通するように構成され、流路内面（３０２）により画定される流路（３０１）を形成する工程（１０１）と、
インサート（３０４）を形成する工程（１０２）と、
前記インサート（３０４）を前記流路内面（３０２）に取り付ける工程（１０３）であり、前記インサート（３０４）は、冷却用流体の流れを許容するように構成されている、工程（１０３）と
を含む方法。
【請求項８】
前記インサート（３０４）は、３Ｄプリンティング、金属粉末射出成型、鋳造、先端機械加工法、およびそれらの組合せからなる群から選択されたプロセスにより形成されている、請求項１３に記載の方法。
【請求項９】
前記取り付ける工程（１０３）は、ロウ付け、溶接、機械的嵌合、およびそれらの組合せからなる群から選択されたプロセスにより行われる、請求項１３に記載の方法。
【請求項１０】
前記流路（３０１）は、円筒形状、扇形形状、後方に倒れた扇形形状、およびそれらの組合せからなる群から選択された形状を備える、請求項１３に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、概して冷却用部品および冷却用部品を形成する方法を対象とする。より具体的に、本発明は、流路およびインサートを含む冷却用部品、ならびに冷却用部品を形成する方法を対象とする。
【背景技術】
【０００２】
出力と効率の両方を高めるために、現代のガスタービン発電装置では、利用されるタービン入口温度が高まり続けている。残念なことに、それらの高温は、タービン部品の健全性を危険にさらしている。タービン部品を高温から保護するために、対流冷却とフィルム冷却の両方を用いることができる。
【０００３】
タービンのベーンおよびブレードの冷却技術は、ベーンおよびブレードに適した耐用年数を得ながらエンジンの全体効率を高めるために、フィルム冷却の効果を高めるとともに冷却用空気の必要量を減らすための各種構成を開示する。例えば、エンジンの高圧タービンセクション内の典型的なベーンおよびブレードの翼形は、冷却用空気のフィルムを翼形の外面に沿って放出して従来の方式でフィルム冷却をもたらすために、正圧面、負圧面、またはそれらの両方を貫通する冷却用孔を含む。
【０００４】
フィルム冷却の効果は、多くの要因に左右される。孔の長さは、そのような要因のうちの１つである。フィルム冷却の効果は、孔の長さに比例する。しかし、対流冷却とフィルム冷却の両方の効果を高めるために薄く設計された壁では、孔の長さが制限されるので、課題が生じることがある。
【発明の概要】
【０００５】
例示的な実施形態では、流路およびインサートを含む部品が提供される。流路は、部品の内面から部品の外面まで部品の壁厚を貫通するように構成され、流路内面により画定されている。インサートは、冷却用流体の流れを許容するように構成されており、流路内面に一致するとともに流路内面に取り付けられたインサート外面を有する。
【０００６】
例示的な別の実施形態では、流路およびインサートを含むタービン部品が提供される。流路は、部品の内面から部品の外面まで部品の壁厚を貫通するように構成され、流路内面により画定されている。インサートは、冷却用流体の流れを許容するように構成されており、流路内面に一致するとともに流路内面に取り付けられたインサート外面を有する。インサートは、タービン部品の内面から突出する突出部分を有する。
【０００７】
また別の例示的な実施形態では、部品を形成するための方法が提供される。方法は、部品の内面から部品の外面まで部品の壁厚を貫通するように構成された流路を形成する工程を含む。流路は、流路内面により画定されている。方法は、インサートを形成する工程をさらに含む。方法は、インサートを流路内面に取り付ける工程をさらに含む。インサートは、冷却用流体の流れを許容するように構成されている。
【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適な実施形態の、以下のより詳細な説明から明らかになるであろう。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本開示の方法による部品を形成するフローチャートを示している。
【図２】本開示の実施形態によるタービンノズル鋳造品の斜視図を示している。
【図３】本開示の実施形態による、円筒流路になるように構成されたインサートを有する部品を形成するための方法を概略的に示している。
【図４】本開示の実施形態による、扇形流路になるように構成されたインサートを有する部品を形成するための方法を概略的に示している。
【図５】本開示の実施形態による、後方に倒れた（ｌａｉｄｂａｃｋ）扇形流路になるように構成されたインサートを有する部品を形成するための方法を概略的に示している。
【図６】図２の６−６線沿いの断面図を、同図に付した矢印の方向に見て示している。
【図７】図２の７−７線沿いの断面図を、同図に付した矢印の方向に見て示している。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下で述べる詳細な説明は、同じ番号が同じ要素を参照する添付図面と共に、開示される主題の各種の実施形態を記述することを意図しており、唯一の実施形態を表すことを意図していない。本開示に記述される各実施形態は、単なる例または例示として提示されており、他の実施形態よりも好ましい、または有利であると理解されるものではない。本明細書で提示される例は、排他的であること、または特許請求される主題を開示される厳密な形態に限定することを意図するものではない。
【００１１】
部品および部品を形成する例示的な方法が提供される。本開示の実施形態は、本明細書に開示される１つ以上の特徴を利用しない部品および方法と比べて、冷却用空気の使用を減らし、部品重量を減らし、低サイクル疲労を減らし、部品寿命を長くすることを可能にする。
【００１２】
原料の数量および／または反応条件を表す全ての数字は、特に断らない限り、用語「約」により全ての事例で修正されるものと理解されたい。
【００１３】
全ての割合および比率は、特に断らない限り、重量で計算されている。全ての割合は、特に断らない限り、組成物の合計重量に基づいて計算されている。全ての成分または組成物のレベルは、その成分または組成物の有効レベルを参照しており、市販原料中に存在することがある、例えば、残留溶剤または副生成物などの不純物を除いている。
【００１４】
本明細書で用いられる冠詞「１つの（ａ）」および「１つの（ａｎ）」は、明細書および請求項に記述される本発明の実施形態の任意の特徴に適用されるときには、１つ以上を意味する。「１つの（ａ）」および「１つの（ａｎ）」の使用は、その意味を単一の特徴に限定する旨を特に言及していない限り、その意味を限定しない。単数もしくは複数の名詞または名詞句の前の冠詞「その（ｔｈｅ）」は、具体的に特定された１つ以上の特徴を示しており、使用される文脈に応じて単数または複数の意味合いを有することがある。形容詞「任意の（ａｎｙ）」は、数量のいかんにかかわらず、１つ、一部、または全てを意味する。
【００１５】
本明細書で用いられる用語「少なくとも１つ」は、１つ以上を意味し、よって個々の部品および混合物／組合せを含む。
【００１６】
本明細書で用いられる用語「備える」（およびその文法上の変形）は、「有する」または「含む」という包括的な意味で用いられるものであり、「のみからなる」という排他的な意味で用いられるものではない。
【００１７】
本開示によれば、本発明は、流路およびインサートを含む部品を含むことができる。本明細書に示される部品は、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。本明細書で用いられる用語「ＨＴＷ合金」は、液化性、高温ひずみ時効割れ性を示す合金であり、よって溶接するのは現実的ではない。さらなる実施形態では、ＨＴＷ合金は超合金である。本明細書で用いられる用語「超合金」は、当該分野で一般に使用されるように、すなわち、機械強度および高温時耐クリープ性に優れ、耐食性および耐酸化性が高い合金を指すために使用される。
【００１８】
いくつかの実施形態では、超合金としては、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、またはそれらの組合せを挙げることができる。超合金としては、非限定的に、ＧＴＤ１１１、ＧＴＤ２２２、ＧＴＤ４４４、ＧＴＤ２６２、Ｍａｒ  Ｍ２４７、ＩＮ  １００、ＩＮ  ７３８、Ｒｅｎｅ  ８０、ＩＮ  ９３９、Ｒｅｎｅ  Ｎ２、Ｒｅｎｅ  Ｎ４、Ｒｅｎｅ  Ｎ５、Ｒｅｎｅ  Ｎ６、Ｒｅｎｅ  ６５、Ｒｅｎｅ  ７７（Ｕｄｉｍｅｔ７００）、Ｒｅｎｅ  ８０、Ｒｅｎｅ  ８８ＤＴ、Ｒｅｎｅ  １０４、Ｒｅｎｅ  １０８、Ｒｅｎｅ  １２５、Ｒｅｎｅ  １４２、Ｒｅｎｅ  １９５、Ｒｅｎｅ  Ｎ５００、Ｒｅｎｅ  Ｎ５１５、ＩＮ  ７０６、Ｎｉｍｏｎｉｃ  ２６３、ＣＭ２４７、ＭａｒＭ２４７、ＣＭＳＸ−４、ＭＧＡ１４００、ＭＧＡ２４００、ＩＮＣＯＮＥＬ  ７００、ＩＮＣＯＮＥＬ７３８、ＩＮＣＯＮＥＬ  ７９２、ＤＳＳｉｅｍｅｔ、ＣＭＳＸ１０、ＰＷＡ１４８０、ＰＷＡ１４８３、ＰＷＡ１４８４、ＴＭＳ−７５、ＴＭＳ−８２、Ｍａｒ−Ｍ−２００、ＵＤＩＭＥＴ  ５００、ＡＳＴＲＯＬＯＹなどの、Ｈａｓｔｅｌｌｏｙ、Ｉｎｃｏｎｅｌ合金、Ｗａｓｐａｌｏｙ、Ｒｅｎｅ合金およびそれらの組合せからなる群から選択された材料を挙げることができる。
【００１９】
本明細書で用いられる「ＡＳＴＲＯＬＯＹ」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、および残部のニッケルから成る組成物を含む合金を指す。
【００２０】
本明細書で用いられる「ＤＳ  Ｓｉｅｍｅｔ」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、および残部のニッケルから成る組成物を含む合金を指す。
【００２１】
本明細書で用いられる「ＧＴＤ１１１」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、および残部のニッケルから成る組成物を含む合金を指す。
【００２２】
本明細書で用いられる「ＧＴＤ２６２」は、重量で、約２２．５％のクロム、約１９％のコバルト、約２％のタングステン、約１．３５％のニオブ、約２．３％のチタン、約１．７％のアルミニウム、約０．１％の炭素、および残部のニッケルから成る組成物を含む合金を指す。
【００２３】
本明細書で用いられる「ＧＴＤ４４４」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％のケイ素、約０．１５％のハフニウム、および残部のニッケルから成る組成物を含む合金を指す。
【００２４】
本明細書で用いられる「ＭＧＡ１４００」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、および残部のニッケルから成る組成物を含む合金を指す。
【００２５】
本明細書で用いられる「ＭＧＡ２４００」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、および残部のニッケルから成る組成物を含む合金を指す。
【００２６】
本明細書で用いられる「ＰＭＡ  １４８０」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、および残部のニッケルから成る組成物を含む合金を指す。
【００２７】
本明細書で用いられる「ＰＷＡ１４８３」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、および残部のニッケルから成る組成物を含む合金を指す。
【００２８】
本明細書で用いられる「ＰＭＡ  １４８４」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、および残部のニッケルから成る組成物を含む合金を指す。
【００２９】
本明細書で用いられる「Ｒｅｎｅ  Ｎ２」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、および残部のニッケルから成る組成物を含む合金を指す。
【００３０】
本明細書で用いられる「Ｒｅｎｅ  Ｎ４」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、および残部のニッケルから成る組成物を含む合金を指す。
【００３１】
本明細書で用いられる「Ｒｅｎｅ  Ｎ５」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、および残部のニッケルから成る組成物を含む合金を指す。
【００３２】
本明細書で用いられる「Ｒｅｎｅ  Ｎ６」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、および残部のニッケルから成る組成物を含む合金を指す。
【００３３】
本明細書で用いられる「Ｒｅｎｅ  ６５」は、重量で、約１３％のコバルト、最大約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、最大約０．１５％のマンガン、および残部のニッケルから成る組成物を含む合金を指す。
【００３４】
本明細書で用いられる「Ｒｅｎｅ  ７７（Ｕｄｉｍｅｔ  ７００）」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、および残部のニッケルから成る組成物を含む合金を指す。
【００３５】
本明細書で用いられる「Ｒｅｎｅ  ８０」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、および残部のニッケルから成る組成物を含む合金を指す。
【００３６】
本明細書で用いられる「Ｒｅｎｅ  ８８ＤＴ」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、最大約４．３％のレニウムおよびタングステン、ならびに残部のニッケルから成る組成物を含む合金を指す。
【００３７】
本明細書で用いられる「Ｒｅｎｅ  １０４」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、および残部のニッケルから成る組成物を含む合金を指す。
【００３８】
本明細書で用いられる「Ｒｅｎｅ  １０８」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、および残部のニッケルから成る組成物を含む合金を指す。
【００３９】
本明細書で用いられる「Ｒｅｎｅ  １２５」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、最大約２．５％のチタン、約８％のタングステン、最大約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、および残部のニッケルから成る組成物を含む合金を指す。
【００４０】
本明細書で用いられる「Ｒｅｎｅ  １４２」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、および残部のニッケルから成る組成物を含む合金を指す。
【００４１】
本明細書で用いられる「Ｒｅｎｅ  １９５」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、および残部のニッケルから成る組成物を含む合金を指す。
【００４２】
本明細書で用いられる「Ｒｅｎｅ  Ｎ５００」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、および残部のニッケルから成る組成物を含む合金を指す。
【００４３】
本明細書で用いられる「Ｒｅｎｅ  Ｎ５１５」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、および残部のニッケルから成る組成物を含む合金を指す。
【００４４】
本明細書で用いられる「ＭａｒＭ２４７」および「ＣＭ２４７」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、および残部のニッケルから成る組成物を含む合金を指す。
【００４５】
本明細書で用いられる「ＩＮ１００」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、および残部のニッケルから成る組成物を含む合金を指す。
【００４６】
本明細書で用いられる「ＩＮＣＯＮＥＬ  ７００」は、重量で、最大約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、最大約０．３％のケイ素、最大約０．１％のマンガン、および残部のニッケルから成る組成物を含む合金を指す。
【００４７】
本明細書で用いられる「ＩＮＣＯＮＥＬ  ７３８」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、および残部のニッケルから成る組成物を含む合金を指す。
【００４８】
本明細書で用いられる「ＩＮＣＯＮＥＬ  ７９２」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、および残部のニッケルから成る組成物を含む合金を指す。
【００４９】
本明細書で用いられる「ＵＤＩＭＥＴ  ５００」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、および残部のニッケルから成る組成物を含む合金を指す。
【００５０】
本明細書で用いられる「Ｍａｒ−Ｍ−２００」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、および残部のニッケルから成る組成物を含む合金を指す。
【００５１】
本明細書で用いられる「ＴＭＳ−７５」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、および残部のニッケルから成る組成物を含む合金を指す。
【００５２】
本明細書で用いられる「ＴＭＳ−８２」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、および残部のニッケルから成る組成物を含む合金を指す。
【００５３】
本明細書で用いられる「ＣＭＳＸ−４」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、および残部のニッケルから成る組成物を含む合金を指す。
【００５４】
本明細書で用いられる「ＣＭＳＸ−１０」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、および残部のニッケルから成る組成物を含む合金を指す。
【００５５】
本明細書に記述される合金組成物のいずれも、付随的な不純物を含むことがある。
【００５６】
図１を参照すると、部品を形成するための方法を示すフローチャートを提示している。部品を形成するための方法は、部品の内面から部品の外面まで部品の壁厚を貫通するように構成された流路を形成すること（工程１０１）を含む。流路は、流路内面により画定されている。方法は、インサートを形成すること（工程１０２）をさらに含む。方法は、インサートを流路内面に取り付ける工程をさらに含む。インサートは、空気などの冷却用流体の流れを許容する（工程１０３）。
【００５７】
インサート３０４が流路内面３０２に取り付けられると（例えば図３を参照）、取り付けられたインサートは、フィルム冷却の効果を高めるように孔の余長をもたらす。冷却用流体は、対流冷却のために内部冷却用通路を通って流れた後に、フィルム冷却用孔を通って外部フィルム冷却へ、タービン部品の表面までに偏向される。本開示によるこの方法は、新規または既存のパーツの壁厚が薄いセクションにおいて効果的なフィルム冷却を可能にするために利用することができる。本開示によるこの方法は、冷却用空気の使用を減らし、部品重量を減らし、低サイクル疲労を減らし、部品寿命を長くすることを可能にすることもできる。
【００５８】
特定の実施形態では、形成する工程１０２としては、非限定的に、３Ｄプリンティング、金属粉末射出成型（ＭＩＭ：ｍｅｔａｌ  ｉｎｊｅｃｔｉｏｎ  ｍｏｌｄｉｎｇ）、鋳造、先端機械加工法（ａｄｖａｎｃｅｄ  ｍａｃｈｉｎｉｎｇ  ｍｅｔｈｏｄｓ）、またはそれらの組合せを挙げることができる。
【００５９】
特定の実施形態では、取り付ける工程１０３としては、非限定的に、ロウ付け、溶接、機械的嵌合、またはそれらの組合せを挙げることができる。
【００６０】
図２を参照すると、被覆された物品２００は、タービン部品２０１とすることができる。タービン部品２０１は、高温ガス経路部品、燃焼部品、ブレード（バケット）、ベーン（ノズル）、シュラウド、燃焼器ライナー、トランジションダクト、火炎伝播管カラー、ベンチュリ、トランジションピースシール、および燃料ノズルパーツのうちの少なくとも１つからなる群から選択することができる。タービン部品２０１は、図示されるような少なくとも１つのプレナム２０５を含むことができる。プレナムは、内部で冷却用孔３０３に接続されている。冷却用流体は、プレナム２０５から、タービン部品２０１の翼形に画定された通路を取って流れ、冷却用孔３０３から放出する。
【００６１】
図３を参照すると、円筒形状を有するとともに上面視で上方に拡がった流路３０１と、インサート３０４とを含む部品２０１が提示されている。流路３０１は、部品の内面２０３から部品２０１の外面２０４まで部品２０１の壁厚２０２を貫通するように構成され、流路内面３０２により画定されている（工程１０１）。インサート３０４は、空気などの冷却用流体の流れを許容するように構成されており、流路内面３０２に一致するとともに流路内面に取り付けられたインサート外面３０５を有する（工程１０２）。特定の実施形態では、インサート３０４は、ロウ付け、溶接、またはそれらの組合せにより流路内面３０２に取り付けることができる（工程１０３）。インサート２０８は、超合金粉末とロウ付けマトリクスの組合せを含むことができ、超合金粉末は、ロウ付けマトリクスよりも高い融点を有する。
【００６２】
図４を参照すると、扇形形状を有するとともに上面視で上方に拡がった流路３０１と、インサート３０４とを含む部品２０１が提示されている。流路３０１は、部品の内面２０３から部品２０１の外面２０４まで部品２０１の壁厚２０２を貫通するように構成され、流路内面３０２により画定されている（工程１０１）。インサート３０４は、空気などの冷却用流体の流れを許容するように構成されており、流路内面３０２に一致するとともに流路内面に取り付けられたインサート外面３０５を有する（工程１０２）。特定の実施形態では、インサート３０４は、ロウ付け、溶接、またはそれらの組合せにより流路内面３０２に取り付けることができる（工程１０３）。インサート３０４は、超合金粉末とロウ付けマトリクスの組合せを含むことができ、超合金粉末は、ロウ付けマトリクスよりも高い融点を有する。
【００６３】
図５を参照すると、後方に倒れた扇形形状を有するとともに上面視で上方に拡がった流路３０１と、インサート３０４とを含む部品２０１が提示されている。流路３０１は、部品の内面２０３から部品２０１の外面２０４まで部品２０１の壁厚２０２を貫通するように構成され、流路内面３０２により画定されている（工程１０１）。インサート３０４は、空気などの冷却用流体の流れを許容するように構成されており、流路内面３０２に一致するとともに流路内面に取り付けられたインサート外面３０５を有する（工程１０２）。特定の実施形態では、インサート３０４は、ロウ付け、溶接、またはそれらの組合せにより流路内面３０２に取り付けることができる（工程１０３）。インサート３０４は、超合金粉末とロウ付けマトリクスの組合せを含むことができ、超合金粉末は、ロウ付けマトリクスよりも高い融点を有する。
【００６４】
特定の実施形態では、流路３０１およびインサート３０４を含むタービン部品が提供される。流路３０１は、部品の内面２０３から部品の外面２０４まで部品の壁厚を貫通するように構成され、流路内面３０２により画定されている。インサートは、空気などの冷却用流体の流れを許容するように構成されており、流路内面３０２に一致するとともに流路内面に取り付けられたインサート外面３０５を有する。インサートは、タービン部品の内面から突出する突出部分３０６を有する。
【００６５】
特定の実施形態では、インサート３０４は、部品の内面２０３から突出することができる。特定の実施形態では、インサート３０４は、部品の外面２０４から突出することができる。また他の実施形態では、インサート３０４は、部品の内面２０３と外面２０４の両方から突出することができる。いくつかの実施形態では、インサート３０４は、内面および／または外面から０．０１０インチ〜０．０８０インチの突出部分を有することができる。
【００６６】
特定の実施形態では、タービン部品２０１としては、ブレード（バケット）、ベーン（ノズル）、シュラウド、燃焼器、トランジションダクト、およびそれらの組合せを挙げることができる。
【００６７】
図６を参照すると、タービン部品２０１のうちプレナム２０５を含む部分が、図２の６−６線沿いの断面図を示している。プレナム２０５は、内部で冷却用孔３０３に流体接続されている。インサート３０４を冷却用孔３０３に取り付けることで、フィルム冷却の効果を高めるために孔の余長をもたらすことができる。このことは、プレナム２０５と高温ガス経路表面の間における鋳造品の壁厚が十分ではないときに特に効果的である。インサート３０４は、流路の形状に応じて、円筒形状、扇形形状、後方に倒れた扇形形状、およびそれらの組合せからなる群から選択された形状を有することができる。
【００６８】
図７を参照すると、タービン部品２０１を含む被覆された物品２００が、図２の７−７線沿いの断面図を示している。被覆された物品２００は冷却用孔３０３を含む。インサート３０４を冷却用孔３０３に取り付けることで、フィルム冷却の効果を高めるために孔の余長をもたらすことができる。インサート３０４は、流路の形状に応じて、円筒形状、扇形形状、後方に倒れた扇形形状、およびそれらの組合せからなる群から選択された形状を有することができる。
【００６９】
本発明について好適な実施形態を参照して記述してきたが、本発明の範囲から逸脱することなしに、各種の変更を行ってもよく、その要素を等価物で置き換えてもよいことは、当業者にとって理解されるであろう。さらに、特定の状況または材料に適応させるために、その本質的な範囲から逸脱することなしに、本発明の教示に多くの修正を行ってもよい。したがって、本発明は、この発明を実施するための企図されるベストモードとして開示される特定の実施形態に限定されず、添付の特許請求の範囲に属する全ての実施形態を含むことを意図している。
［実施態様１］
部品（２０１）であって、
前記部品（２０１）の内面（２０３）から前記部品（２０１）の外面（２０４）まで前記部品（２０１）の壁厚（２０２）を貫通するように構成され、流路内面（３０２）により画定される流路（３０１）と、
冷却用流体の流れを許容するように構成されたインサート（３０４）であり、前記流路内面（３０２）に一致するとともに前記流路内面（３０２）に取り付けられたインサート外面（３０５）を有するインサート（３０４）と
を備える部品（２０１）。
［実施態様２］
前記インサート（３０４）は、前記部品（２０１）の前記内面（２０３）から突出している、実施態様１に記載の部品（２０１）。
［実施態様３］
前記インサート（３０４）は、３Ｄプリンティング、金属粉末射出成型、鋳造、先端機械加工法、およびそれらの組合せからなる群から選択されたプロセスにより製造されている、実施態様１に記載の部品（２０１）。
［実施態様４］
前記インサート（３０４）は、超合金粉末とロウ付けマトリクスの組合せを含み、前記超合金粉末は、前記ロウ付けマトリクスよりも高い融点を有する、実施態様１に記載の部品（２０１）。
［実施態様５］
前記流路（３０１）は、円筒形状、扇形形状、後方に倒れた扇形形状、およびそれらの組合せからなる群から選択された形状を備える、実施態様１に記載の部品（２０１）。
［実施態様６］
前記インサート（３０４）は、ロウ付け、溶接、またはそれらの組合せにより前記流路内面（３０２）に取り付けられている、実施態様１に記載の部品（２０１）。
［実施態様７］
前記部品（２０１）は、金属、合金、およびそれらの組合せからなる群から選択された材料を含む、実施態様１に記載の部品（２０１）。
［実施態様８］
前記部品（２０１）は、超合金、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、およびそれらの組合せからなる群から選択された難溶接性（ＨＴＷ）合金材料を含む、実施態様８に記載の部品（２０１）。
［実施態様９］
タービン部品（２０１）であって、
前記タービン部品（２０１）の内面（２０３）から前記タービン部品（２０１）の外面（２０４）まで前記タービン部品（２０１）の壁厚（２０２）を貫通するように構成され、流路内面（３０２）により画定される流路（３０１）と、
冷却用流体の流れを許容するように構成されたインサート（３０４）であり、前記流路内面（３０２）に一致するとともに前記流路内面（３０２）に取り付けられたインサート外面（３０５）を有するインサート（３０４）とを備え、
前記インサート（３０４）は、前記タービン部品（２０１）の前記内面（２０３）から突出する突出部分（３０６）を有する、タービン部品（２０１）。
［実施態様１０］
前記インサート外面（３０５）は、前記流路内面（３０２）に溶接またはロウ付けされている、実施態様９に記載のタービン部品（２０１）。
［実施態様１１］
前記部品（２０１）は、金属、合金、およびそれらの組合せからなる群から選択された材料を含む、実施態様９に記載のタービン部品（２０１）。
［実施態様１２］
前記タービン部品（２０１）は、超合金、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、およびそれらの組合せからなる群から選択された難溶接性（ＨＴＷ）合金材料を含む、実施態様１１に記載のタービン部品（２０１）。
［実施態様１３］
部品（２０１）を形成するための方法であって、
前記部品（２０１）の内面（２０３）から前記部品（２０１）の外面（２０４）まで前記部品（２０１）の壁厚（２０２）を貫通するように構成され、流路内面（３０２）により画定される流路（３０１）を形成する工程（１０１）と、
インサート（３０４）を形成する工程（１０２）と、
前記インサート（３０４）を前記流路内面（３０２）に取り付ける工程（１０３）であり、前記インサート（３０４）は、冷却用流体の流れを許容するように構成されている、工程（１０３）と
を含む方法。
［実施態様１４］
前記インサート（３０４）は、前記部品（２０１）の前記内面（２０３）から突出している、実施態様１３に記載の方法。
［実施態様１５］
前記部品（２０１）はタービン部品（２０１）である、実施態様１３に記載の方法。
［実施態様１６］
前記インサート（３０４）は、３Ｄプリンティング、金属粉末射出成型、鋳造、先端機械加工法、およびそれらの組合せからなる群から選択されたプロセスにより形成されている、実施態様１３に記載の方法。
［実施態様１７］
前記インサート（３０４）は、超合金粉末とロウ付けマトリクスの組合せであり、前記超合金粉末は、前記ロウ付けマトリクスよりも高い融点を有する、実施態様１３に記載の方法。
［実施態様１８］
前記取り付ける工程（１０３）は、ロウ付け、溶接、機械的嵌合、およびそれらの組合せからなる群から選択されたプロセスにより行われる、実施態様１３に記載の方法。
［実施態様１９］
前記流路（３０１）は、円筒形状、扇形形状、後方に倒れた扇形形状、およびそれらの組合せからなる群から選択された形状を備える、実施態様１３に記載の方法。
［実施態様２０］
前記部品（２０１）は、超合金、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、およびそれらの組合せからなる群から選択された難溶接性（ＨＴＷ）合金材料を含む、実施態様１３に記載の方法。
【符号の説明】
【００７０】
２００  物品
２０１  部品、タービン部品
２０２  壁厚
２０３  内面
２０４  外面
２０５  プレナム
３０１  流路
３０２  流路内面
３０３  冷却用孔
３０４  インサート
３０５  インサート外面
３０６  突出部分
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
2018128009.tif 000008
【図７】
2018128009.tif 000009
【外国語明細書】
2018128009000001.pdf