(57)【要約】【課題】ニッケル基溶加材、およびニッケル基溶加材を使用して溶接困難な合金を溶接する方法を提供すること。【解決手段】溶加材を使って溶接する方法、および溶加材が提供される。本方法は、構成部品を、十分な量のＷ、Ｃｏ、Ｃｒ、Ａｌ、Ｔｉ、Ｍｏ、Ｆｅ、Ｂ、Ｃ、Ｎｂ、およびＮｉそれぞれを含む溶加材と溶接するステップを含み、この構成部品は溶接困難なベース合金を含む。本方法は、溶接するステップから、構成部品の表面に溶接容易な目標合金を形成するステップをさらに含む。【選択図】図１
2018171646.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
重量で２％より多いＴｉと、体積分率で４０％より多いガンマプライムとを有する溶接困難なベース合金（１０１）と溶接されるとき、溶接容易な目標合金（１０６）を形成するのに十分な量のＷ、Ｃｏ、Ｃｒ、Ａｌ、Ｔｉ、Ｍｏ、Ｆｅ、Ｂ、Ｃ、Ｎｂ、およびＮｉそれぞれを含む溶加材（１０２）。
【請求項２】
重量で、約０．０５〜２．０％のタングステン、約２０〜２６％のコバルト、約２０〜３５％のクロム、０．５〜３．５％のアルミニウム、約０〜２．５％のチタン、約０〜２．５％のモリブデン、約０〜１．０％の鉄、約０〜０．０２％のホウ素、約０．０１〜０．１５％の炭素、約１．０〜８．０％のニオブ、および残余のニッケルを含む合金を含む請求項１記載の溶加材（１０２）。
【請求項３】
前記溶接容易な目標合金（１０６）が、重量で、約１．８〜２．２％のタングステン、約１８．５〜１９．５％のコバルト、約２２．２〜２２．８％のクロム、約１．６〜１．８％のアルミニウム、約２．２〜２．４％のチタン、約０．１５％のモリブデン、約０．３５％の鉄、約０．００２〜０．００８％のホウ素、約０．０８〜０．１２％の炭素、約１．２５〜１．４５％のニオブ、および残余のニッケルを含む、請求項１記載の溶加材（１０２）。
【請求項４】
前記溶接容易な目標合金（１０６）が、重量で、約１．３〜１．６％のタングステン、約１８．５〜１９．５％のコバルト、約２０．５〜２１．１％のクロム、約２．５５〜２．６５％のアルミニウム、約０．９５〜１．０５％のチタン、約０．９〜１．１％のモリブデン、約０．３５％の鉄、約０〜０．０１％のホウ素、約０．１２〜０．１５％の炭素、約４．６５〜４．７５％のニオブ、および残余のニッケルを含む、請求項１記載の溶加材（１０２）。
【請求項５】
前記溶接困難なベース合金（１０１）が、重量で、約３．５〜４．１％のタングステン、約９〜１０％のコバルト、約１３．７〜１４．３％のクロム、約２．８〜３．２％のアルミニウム、約２．４〜３．１％のタンタル、約４．７〜５．１％のチタン、約１．４〜１．７％のモリブデン、約０．３５％の鉄、約０．００５〜０．０２％のホウ素、約０．０８〜０．１２％の炭素、および残余のニッケルを含む、請求項１記載の溶加材（１０２）。
【請求項６】
前記溶接困難なベース合金（１０１）が、重量で、約４．０〜４．３％のタングステン、約９．０〜９．９％のコバルト、約１３．７〜１４．３％のクロム、約３．５〜３．９％のアルミニウム、約３．６％のタンタル、約３．４〜３．８％のチタン、約１．４〜１．７％のモリブデン、約０．３５％の鉄、約０．００５〜０．０２％のホウ素、約０．０８〜０．１２％の炭素、約１．５５〜１．７５％のニオブ、および残余のニッケルを含む、請求項１記載の溶加材（１０２）。
【請求項７】
粉末状、スティック状、ワイヤ状、ロッド状、またはこれらを組み合わせたものから成る群から選択された形態である請求項１記載の溶加材（１０２）。
【請求項８】
構成部品（１００）を溶接する方法であって、
前記構成部品（１００）を、十分な量のＷ、Ｃｏ、Ｃｒ、Ａｌ、Ｔｉ、Ｍｏ、Ｆｅ、Ｂ、Ｃ、Ｎｂ、およびＮｉそれぞれを含む溶加材（１０２）と溶接するステップであって、前記構成部品（１００）が、重量で２％より多いＴｉと、体積分率で４０％より多いガンマプライムとを有する溶接困難なベース合金（１０１）を含む、ステップと、
前記溶接するステップから、前記構成部品（１００）の表面（１０７）に溶接容易な目標合金（１０６）を形成するステップと
を含む方法。
【請求項９】
前記溶加材（１０２）が、重量で、約０．０５〜２．０％のタングステン、約２０〜２６％のコバルト、約２０〜３５％のクロム、０．５〜３．５％のアルミニウム、約０〜２．５％のチタン、約０〜２．５％のモリブデン、約０〜１．０％の鉄、約０〜０．０２％のホウ素、約０．０１〜０．１５％の炭素、約１．０〜８．０％のニオブ、および残余のニッケルを含む合金を含む、請求項８記載の方法。
【請求項１０】
前記溶接容易な目標合金（１０６）が、重量で、約１．８〜２．２％のタングステン、約１８．５〜１９．５％のコバルト、約２２．２〜２２．８％のクロム、約１．６〜１．８％のアルミニウム、約２．２〜２．４％のチタン、約０．１５％のモリブデン、約０．３５％の鉄、約０．００２〜０．００８％のホウ素、約０．０８〜０．１２％の炭素、約１．２５〜１．４５％のニオブ、および残余のニッケルを含む、請求項８記載の方法。
【請求項１１】
前記溶接容易な目標合金（１０６）が、重量で、約１．３〜１．６％のタングステン、約１８．５〜１９．５％のコバルト、約２０．５〜２１．１％のクロム、約２．５５〜２．６５％のアルミニウム、約０．９５〜１．０５％のチタン、約０．９〜１．１％のモリブデン、約０．３５％の鉄、約０〜０．０１％のホウ素、約０．１２〜０．１５％の炭素、約４．６５〜４．７５％のニオブ、および残余のニッケルを含む、請求項８記載の方法。
【請求項１２】
前記溶接困難なベース合金（１０１）が、重量で、約３．５〜４．１％のタングステン、約９〜１０％のコバルト、約１３．７〜１４．３％のクロム、約２．８〜３．２％のアルミニウム、約２．４〜３．１％のタンタル、約４．７〜５．１％のチタン、約１．４〜１．７％のモリブデン、約０．３５％の鉄、約０．００５〜０．０２％のホウ素、約０．０８〜０．１２％の炭素、および残余のニッケルを含む、請求項８記載の方法。
【請求項１３】
前記溶接困難なベース合金（１０１）が、重量で、約４．０〜４．３％のタングステン、約９．０〜９．９％のコバルト、約１３．７〜１４．３％のクロム、約３．５〜３．９％のアルミニウム、約３．６％のタンタル、約３．４〜３．８％のチタン、約１．４〜１．７％のモリブデン、約０．３５％の鉄、約０．００５〜０．０２％のホウ素、約０．０８〜０．１２％の炭素、約１．５５〜１．７５％のニオブ、および残余のニッケルを含む、請求項８記載の方法。
【請求項１４】
前記溶接容易な目標合金（１０６）が、ガスタングステンアーク溶接プロセスまたはレーザ溶接プロセス、および粉末溶加材などを使って前記溶接困難なベース合金（１０１）および前記溶加材（１０２）と溶接される、請求項８記載の方法。
【請求項１５】
前記溶加材（１０２）が、粉末状、スティック状、ワイヤ状、ロッド状、またはこれらを組み合わせたものから成る群から選択された形態である、請求項８記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は一般に、溶加材、および溶加材を使用して溶接する方法を対象とする。より詳細には、本発明は、ニッケル基溶加材、およびニッケル基溶加材を使用して溶接困難な合金を溶接する方法を対象とする。
【背景技術】
【０００２】
発電システム用のガスタービンは、信頼性、出力、効率、経済性、および運転寿命に関して最大の要求を満たさなければならない。最新の高効率燃焼タービンの燃焼温度は、約２，３００°Ｆ（１，２６０℃）を超え、それは、より高効率のエンジンへの要求が続くにつれて上昇し続けている。燃焼器および「高温ガス通路」タービンセクションを形成する多くの構成部品は、浸食性のある高温燃焼ガスに直接さらされる。燃焼器、燃焼ライナ、燃焼器尾筒、燃焼機器、ブレード（バケット）、ベーン（ノズル）、およびシュラウドなどのタービン構成部品へのコーティングの使用は、商用ガスタービンエンジンには重要である。
【０００３】
ＧＴＤ  １１１およびそのシリーズ合金などの超合金は、それらの優れた機械的性質、耐酸化性、および耐食性のためガスタービン産業で広く使用されてきた。しかしながら、これらは、液化割れおよびひずみ時効割れ（ＳＡＣ：ｓｔｒａｉｎ  ａｇｅ  ｃｒａｃｋｉｎｇ）しやすいため溶接性が悪い。ＧＴＤ  １１１およびそのシリーズ合金の溶接性が悪いため、溶加材は通常、溶接性の要件に合わせるために機械的性質を犠牲にして選択されてきた。
【発明の概要】
【０００４】
例示的な実施形態では、溶加材が提供される。本溶加材は、重量で２％より多いＴｉと、体積分率で４５％より多いガンマプライムとを有する溶接困難なベース合金と溶接されるとき、溶接容易な目標合金を形成するのに十分な量のＷ、Ｃｏ、Ｃｒ、Ａｌ、Ｔｉ、Ｍｏ、Ｆｅ、Ｂ、Ｃ、Ｎｂ、およびＮｉそれぞれを含む。
【０００５】
別の例示的な実施形態では、構成部品を溶接する方法が提供される。本方法は、構成部品を、十分な量のＷ、Ｃｏ、Ｃｒ、Ａｌ、Ｔｉ、Ｍｏ、Ｆｅ、Ｂ、Ｃ、Ｎｂ、およびＮｉそれぞれを含む溶加材と溶接するステップを含み、この構成部品は、重量で２％より多いＴｉと、体積分率で４５％より多いガンマプライムとを有する溶接困難なベース合金を含む。本方法は、溶接するステップから、構成部品の表面に溶接容易な目標合金を形成するステップをさらに含む。
【０００６】
本発明の他の特徴と利点は、本発明の原理を例として示す添付の図面と関連した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ろう。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】本開示の例示的な実施形態による方法を示す図である。
【図２】本開示の代替の実施形態による方法を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
可能である限り、図面全体を通して、同じ部品を表すために同じ参照符号を使用する。
【０００９】
同様の数字が同様の要素を示す添付図面に関連して以下に記載する詳細な説明は、開示する主題の様々な実施形態の説明として意図されたものであって、唯一の実施形態を示すことを意図されていない。この開示で説明する各実施形態は、単に例として提供されており、他の実施形態より好ましい、または有利であると解釈すべきでない。本明細書で提供する例は、網羅的であることを意図していない、または、特許請求される主題を、開示する形態そのままであることに限定することを意図していない。
【００１０】
成分の量、および／または反応条件を表すすべての数字は、別に指摘しない限り、すべての事例において、用語「約」によって修飾されているものとして理解されたい。
【００１１】
パーセントおよび比率はすべて、別に指摘しない限り、重量で計算されている。パーセントはすべて、別に指摘しない限り、組成物の全重量に基づいて計算されている。構成成分または組成物のレベルはすべて、その構成成分または組成物の有効レベルに関するものであり、市販の供給源に存在している可能性がある不純物、例えば、残留溶媒または副生物は除外されている。
【００１２】
冠詞「１つ（ａ）」および「１つ（ａｎ）」は、本明細書で使用されるとき、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いずれの要素に付けられる場合にも、１つまたは複数を意味する。「１つ（ａ）」および「１つ（ａｎ）」の使用は、単一の要素であるとの限定が特記されていなければ、単一の要素を意味することに限定しない。単数または複数の名詞、あるいは名詞句の前の冠詞「その（ｔｈｅ）」は、特定の１つの要素または特定の複数の要素を示し、それが用いられる文脈に応じて単数または複数を含んだ意味を有することができる。形容詞「任意の（ａｎｙ）」は、いかなる量であるかに無関係に、１つ、いくつか、またはすべてを意味する。
【００１３】
用語「少なくとも１つの」は、本明細書で使用されるとき、１つまたは複数を意味し、したがって、個々の成分、ならびに混合物／組合せ物を含む。
【００１４】
用語「備えている（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」（および、その文法上の変形）は、本明細書で使用されるとき、「有している（ｈａｖｉｎｇ）」または「含んでいる（ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ）」を含む意味で使用され、「のみから成っている（ｃｏｎｓｉｓｔｉｎｇ  ｏｎｌｙ  ｏｆ）」を除く意味で使用される。
【００１５】
用語「溶接困難な（ｈａｒｄ−ｔｏ−ｗｅｌｄ）合金（および、その変形）」は、本明細書で使用されるとき、
【００１６】
【数１】
2018171646.tif 000003
である合金を意味し、ここで、Ａｌ％はアルミニウムの重量パーセントであり、Ｔｉ％はチタンの重量パーセントである。
【００１７】
用語「溶接容易な（ｅａｓｙ−ｔｏ−ｗｅｌｄ）合金（および、その変形）」は、本明細書で使用されるとき、
【００１８】
【数２】
2018171646.tif 000004
である合金を意味し、ここで、Ａｌ％はアルミニウムの重量パーセントであり、Ｔｉ％はチタンの重量パーセントである。
【００１９】
用語「バタリング（ｂｕｔｔｅｒｉｎｇ）」は、本明細書で使用されるとき、溶接困難な合金に溶加材を付加して溶接容易な合金に変え、その結果、追加の溶接容易な合金または溶接困難な合金を溶接容易な合金上に付着できるプロセスを意味する。
【００２０】
「ＧＴＤ  １１１」は、本明細書で使用されるとき、重量で、約３．５〜４．１％のタングステン、約９〜１０％のコバルト、約１３．７〜１４．３％のクロム、約２．８〜３．２％のアルミニウム、約２．４〜３．１％のタンタル、約４．７〜５．１％のチタン、約１．４〜１．７％のモリブデン、約０．３５％の鉄、約０．００５〜０．０２％のホウ素、約０．０８〜０．１２％の炭素、および残余のニッケルの成分を含む合金を指す。
【００２１】
一実施形態では、本発明によって、割れなしに融接が可能になる。
【００２２】
図１を参照すると、構成部品１００が提供されている。構成部品１００は、表面１０７と処理領域１０８とを含む溶接困難なベース合金１０１を含む。処理領域１０８には、割れまたは欠陥を含んでもよいし、あるいは、処理するために除去、加工、または準備された領域を含んでもよい。別の実施形態では、溶接困難なベース合金１０１は、複数の処理領域１０８を有してもよい。エネルギー源１０３は、エネルギーを供給して溶加材１０２の一部分および溶接困難なベース合金１０１の一部分を溶かすように配置される。溶加材１０２の溶けた部分１０５と溶接困難なベース合金１０１とは結合して溶融混合域１０９となり、それが凝固して溶接容易な目標合金１０６の層を形成して処理領域１０８に充填される。処理された構成部品１００は割れのない溶接金属であり、溶接容易な目標合金１０６の機械的性質を有する。
【００２３】
一実施形態では、溶加材１０２は、重量で２％より多いＴｉと、体積分率で４５％より多いガンマプライムとを有する溶接困難なベース合金１０１と溶接されるとき、溶接容易な目標合金１０６を形成するのに十分な量のＷ、Ｃｏ、Ｃｒ、Ａｌ、Ｔｉ、Ｍｏ、Ｆｅ、Ｂ、Ｃ、Ｎｂ、およびＮｉそれぞれを含むことができる。
【００２４】
一実施形態では、本開示による溶接困難な合金１０１は、重量で、約３．５〜４．３％のタングステン、約９．０〜１０％のコバルト、約１３．７〜１４．３％のクロム、約２．８〜３．９％のアルミニウム、約２．４〜３．６％のタンタル、約３．４〜５．１％のチタン、約１．４〜１．７％のモリブデン、約０．３５％の鉄、約０．００５〜０．０２％のホウ素、約０．０８〜０．１２％の炭素、約０〜１．７５％のニオブ、および残余のニッケルの成分を含むことができる。
【００２５】
一実施形態では、本開示による溶接容易な合金１０６は、重量で、約１．３〜２．２％のタングステン、約１８．５〜１９．５％のコバルト、約２０．５〜２２．８％のクロム、約１．６〜２．６５％のアルミニウム、約０．９５〜２．４％のチタン、約０．９〜１．１％のモリブデン、約０．３５％の鉄、約０．００２〜０．０１％のホウ素、約０．０８〜０．１５％の炭素、約１．２５〜４．７５％のニオブ、および残余のニッケルの成分を含むことができる。
【００２６】
一実施形態では、溶加材１０２は、本開示によれば、重量で、約０．０５〜２．０％、約０．１〜１．９％、約０．２５〜１．２５％、約０．５〜１．５％、または約１％のタングステンを、それらの増分、中間、および部分範囲を含めて、含むことができる。
【００２７】
一実施形態では、溶加材１０２は、本開示によれば、重量で、約２０〜２６％、約２１〜２５％、約２２〜２４％、または約２３％のコバルトを、それらの増分、中間、および部分範囲を含めて、含むことができる。
【００２８】
一実施形態では、溶加材１０２は、本開示によれば、重量で、約２０〜３５％、約２２〜３３％、約２４〜３１％、または約２６〜２９％のクロムを、それらの増分、中間、および部分範囲を含めて、含むことができる。
【００２９】
一実施形態では、溶加材１０２は、本開示によれば、重量で、約０．５〜３．５％、約１〜３％、約１．５〜２．５％、または約２％のアルミニウムを、それらの増分、中間、および部分範囲を含めて、含むことができる。
【００３０】
一実施形態では、溶加材１０２は、本開示によれば、重量で、約０〜２．５％、約０．５〜２％、または約１〜１．５％のチタンを、それらの増分、中間、および部分範囲を含めて、含むことができる。
【００３１】
一実施形態では、溶加材１０２は、本開示によれば、モリブデンに対しては、重量で、約０〜２．５％、約０．５〜２％、または約１〜１．５％とすることができ、それらの増分、中間、および部分範囲を含む。
【００３２】
一実施形態では、溶加材１０２は、本開示によれば、重量で、約０〜１．０％、約０．２５〜０．７５％、または約０．５％の鉄を、それらの増分、中間、および部分範囲を含めて、含むことができる。
【００３３】
一実施形態では、溶加材１０２は、本開示によれば、重量で、約０〜０．０２％、約０．００５〜０．０１５％、または約０．０１％のホウ素を、それらの増分、中間、および部分範囲を含めて、含むことができる。
【００３４】
一実施形態では、溶加材１０２は、本開示によれば、重量で、約０．０１〜０．１５％、約０．００５〜０．０１％、または約０．０１％の炭素を、それらの増分、中間、および部分範囲を含めて、含むことができる。
【００３５】
一実施形態では、溶加材１０２は、本開示によれば、重量で、約１．０〜８．０％、約２．０〜７．０％、約３．０〜６．０％、または約４．０〜５．０％のニオブを、それらの増分、中間、および部分範囲を含めて、含むことができる。
【００３６】
一実施形態では、溶加材１０２は、本開示によれば、残余のニッケルを含むことができる。
【００３７】
一実施形態では、溶加材１０２は、溶接容易な目標合金１０６を形成するのに十分な量のＷ、Ｃｏ、Ｃｒ、Ａｌ、Ｔｉ、Ｍｏ、Ｆｅ、Ｂ、Ｃ、Ｎｂ、およびＮｉそれぞれを含むことができ、それらの量は、重量で、約０．０５〜２．０％のタングステン、約２０〜２６％のコバルト、約２０〜３５％のクロム、０．５〜３．５％のアルミニウム、約０〜２．５％のチタン、約０〜２．５％のモリブデン、約０〜１．０％の鉄、約０〜０．０２％のホウ素、約０．０１〜０．１５％の炭素、約１．０〜４．０％のニオブ、および残余のニッケルを含む。
【００３８】
別の実施形態では、溶加材１０２は、溶接容易な目標合金１０６を形成するのに十分な量のＷ、Ｃｏ、Ｃｒ、Ａｌ、Ｔｉ、Ｍｏ、Ｆｅ、Ｂ、Ｃ、Ｎｂ、およびＮｉそれぞれを含むことができ、それらの量は、重量で、約０．０５〜２．０％のタングステン、約２０〜２６％のコバルト、約２０〜３５％のクロム、０．５〜３．５％のアルミニウム、約０〜２．５％のチタン、約０〜２．５％のモリブデン、約０〜１．０％の鉄、約０〜０．０２％のホウ素、約０．０１〜０．１５％の炭素、約４．０〜８．０％のニオブ、および残余のニッケルを含む。
【００３９】
上記と同じ方法を使って、重量で、約３．５〜４．１％のタングステン、約９〜１０％のコバルト、約１３．７〜１４．３％のクロム、約２．８〜３．２％のアルミニウム、約２．４〜３．１％のタンタル、約４．７〜５．１％のチタン、約１．４〜１．７％のモリブデン、約０．３５％の鉄、約０．００５〜０．０２％のホウ素、約０．０８〜０．１２％の炭素、および残余のニッケルの成分を含むＧＴＤ  １１１、または、重量で、約４．０〜４．３％のタングステン、約９．０〜９．９％のコバルト、約１３．７〜１４．３％のクロム、約３．５〜３．９％のアルミニウム、約３．６％のタンタル、約３．４〜３．８％のチタン、約１．４〜１．７％のモリブデン、約０．３５％の鉄、約０．００５〜０．０２％のホウ素、約０．０８〜０．１２％の炭素、および残余のニッケルの成分を含むＧＴＤ１１１シリーズ合金など、重量で２％より多くのＴｉを有する溶接困難な合金と溶接されるとき、重量で、約１．８〜２．２％のタングステン、約１８．５〜１９．５％のコバルト、約２２．２〜２２．８％のクロム、約１．６〜１．８％のアルミニウム、約２．２〜２．４％のチタン、約０．１５％のモリブデン、約０．３５％の鉄、約０．００２〜０．００８％のホウ素、約０．０８〜０．１２％の炭素、約１．２５〜１．４５％のニオブ、および残余のニッケルの成分を含む溶接容易な目標合金、または、重量で、約１．３〜１．６％のタングステン、約１８．５〜１９．５％のコバルト、約２０．５〜２１．１％のクロム、約２．５５〜２．６５％のアルミニウム、約０．９５〜１．０５％のチタン、約０．９〜１．１％のモリブデン、約０．３５％の鉄、約０〜０．０１％のホウ素、約０．１２〜０．１５％の炭素、約４．６５〜４．７５％のニオブ、および残余のニッケルの成分を含む合金を形成するために溶加材の新規の別の成分を得ることも可能である。
【００４０】
一実施形態では、溶加材１０２は、重量で、約０．０５〜２．０％のタングステン、約２０〜２６％のコバルト、約２０〜３５％のクロム、０．５〜３．５％のアルミニウム、約０〜２．５％のチタン、約０〜２．５％のモリブデン、約０〜１．０％の鉄、約０〜０．０２％のホウ素、約０．０１〜０．１５％の炭素、約１．０〜４．０％のニオブ、および残余のニッケルの成分を含むことができる。
【００４１】
別の実施形態では、溶加材１０２は、重量で、約０．０５〜２．０％のタングステン、約２０〜２６％のコバルト、約２０〜３５％のクロム、０．５〜３．５％のアルミニウム、約０〜２．５％のチタン、約０〜２．５％のモリブデン、約０〜１．０％の鉄、約０〜０．０２％のホウ素、約０．０１〜０．１５％の炭素、約４．０〜８．０％のニオブ、および残余のニッケルの成分を含むことができる。
【００４２】
別の実施形態では、溶加材１０２は、重量で、約１．０５〜１．４０％のタングステン、約２２．５５〜２４．０％のコバルト、約２５．８０〜２６．４５％のクロム、１．０５〜１．２０％のアルミニウム、約１．１０〜１．２５％のチタン、約０〜０．３５％の鉄、約０．０８〜０．１０％の炭素、約１．７５〜２．１０％のニオブ、および残余のニッケルの成分を含むことができる。
【００４３】
別の実施形態では、溶加材１０２は、重量で、約０．３５〜０．５５％のタングステン、約２２．５５〜２３．６０％のコバルト、約２３．４０〜２４．０５％のクロム、２．４０〜２．４５％のアルミニウム、約０．６５〜０．８５％のモリブデン、約０〜０．３５％の鉄、約０〜０．０１％のホウ素、約０．０８〜０．１０％の炭素、約６．６０〜６．８０％のニオブ、および残余のニッケルの成分を含むことができる。
【００４４】
別の実施形態では、溶加材１０２は、重量で、約０．８５〜１．３０％のタングステン、約２２．５５〜２３．６５％のコバルト、約２５．８０〜２６．４５％のクロム、０．７５〜０．９０％のアルミニウム、約１．６５〜１．８０％のチタン、約０〜０．３５％の鉄、約０．０１〜０．１１％のホウ素、約０．０８〜０．１２％の炭素、約１．１０〜１．３５％のニオブ、および残余のニッケルの成分を含むことができる。
【００４５】
別の実施形態では、溶加材１０２は、重量で、約０．１０〜０．４５％のタングステン、約２２．５５〜２３．６５％のコバルト、約２３．４０〜２４．０５％のクロム、２．１０〜２．１５％のアルミニウム、約０．６５〜０．８５％のモリブデン、約０〜０．３５％の鉄、約０〜０．０１％のホウ素、約０．０８〜０．１３％の炭素、約５．９５〜６．０５％のニオブ、および残余のニッケルの成分を含むことができる。
【００４６】
一実施形態では、溶加材１０２はニッケル基合金である。溶加材１０２は、粉末状、スティック状、ワイヤ状、ロッド状、またはこれらを組み合わせたものに作ることができる。
【００４７】
一実施形態では、溶接困難なベース合金１０１は、重量で、約３．５〜４．１％のタングステン、約９〜１０％のコバルト、約１３．７〜１４．３％のクロム、約２．８〜３．２％のアルミニウム、約２．４〜３．１％のタンタル、約４．７〜５．１％のチタン、約１．４〜１．７％のモリブデン、約０．３５％の鉄、約０．００５〜０．０２％のホウ素、約０．０８〜０．１２％の炭素、および残余のニッケルの成分を含むことができる。
【００４８】
別の実施形態では、溶接困難なベース合金１０１は、重量で、約４．０〜４．３％のタングステン、約９．０〜９．９％のコバルト、約１３．７〜１４．３％のクロム、約３．５〜３．９％のアルミニウム、約３．６％のタンタル、約３．４〜３．８％のチタン、約１．４〜１．７％のモリブデン、約０．３５％の鉄、約０．００５〜０．０２％のホウ素、約０．０８〜０．１２％の炭素、約１．５５〜１．７５％のニオブ、および残余のニッケルの成分を含むことができる。
【００４９】
別の実施形態では、溶接困難なベース合金１０１は、ＧＴＤ  １１１またはそのシリーズ合金とすることができる。
【００５０】
一実施形態では、溶接容易な目標合金１０６は、重量で、約１．８〜２．２％のタングステン、約１８．５〜１９．５％のコバルト、約２２．２〜２２．８％のクロム、約１．６〜１．８％のアルミニウム、約２．２〜２．４％のチタン、約０．１５％のモリブデン、約０．３５％の鉄、約０．００２〜０．００８％のホウ素、約０．０８〜０．１２％の炭素、約１．２５〜１．４５％のニオブ、および残余のニッケルを含むことができる。
【００５１】
別の実施形態では、溶接容易な目標合金１０６は、重量で、約１．３〜１．６％のタングステン、約１８．５〜１９．５％のコバルト、約２０．５〜２１．１％のクロム、約２．５５〜２．６５％のアルミニウム、約０．９５〜１．０５％のチタン、約０．９〜１．１％のモリブデン、約０．３５％の鉄、約０〜０．０１％のホウ素、約０．１２〜０．１５％の炭素、約４．６５〜４．７５％のニオブ、および残余のニッケルを含むことができる。
【００５２】
図２を参照すると、構成部品１００が提供されている。構成部品１００は、第１の溶接困難なベース合金２０１および第２の溶接困難なベース合金２０２を含む。エネルギー源１０３は、エネルギーを供給して溶加材１０２の一部分、ならびに第１の溶接困難なベース合金２０１および第２の溶接困難なベース合金２０２の一部分を溶かすように配置される。溶加材１０２と、溶接困難なベース合金２０１および２０２との溶融混合域１０９からの溶けた部分１０５は、溶接困難なベース合金２０１と２０２との間に溶解線２０３を生成するように目標合金の層２０４を形成する。一実施形態では、処理された構成部品１００は割れのない溶接金属である。
【００５３】
一実施形態では、第１の溶接困難なベース合金２０１は、第２の溶接困難なベース合金２０２の材料と同じ材料を含むことができる。別の実施形態では、このベース合金は、第２の溶接困難なベース合金２０２の材料とは異なる材料を含む。第１の溶接困難なベース合金２０１は、ＧＴＤ  １１１またはそのシリーズ合金とすることができる。第２の溶接困難なベース合金２０２は、ＧＴＤ  １１１またはそのシリーズ合金とすることができる。
【００５４】
一実施形態では、方法は、構成部品を十分な量のＷ、Ｃｏ、Ｃｒ、Ａｌ、Ｔｉ、Ｃ、Ｎｂ、およびＮｉそれぞれを含む溶加材と溶接するステップを含み、この構成部品はベース合金を含む。本方法は、溶接するステップから、構成部品の表面に目標合金を形成するステップをさらに含む。一実施形態では、溶加材は、溶接困難なベース合金と融接されて溶接容易な目標合金を形成することができる。溶接容易な目標合金は、ガスタングステンアーク溶接プロセスまたはレーザ溶接プロセス、および粉末溶加材などを使ってベース合金と溶加材とに溶接することができる。本方法は、溶接溝に充填されて溶接プロセスを終了するように表面に合金を付加するステップをさらに含む。ここで、この合金は、付加の目標合金、別の溶加材、およびこれらを組み合わせたものから成る群から選択される。
【００５５】
いくつかの実施形態では、溶加材は、溶接困難なベース合金にバタリングされて溶接容易な合金の層を生成し、その結果、追加の溶接容易な合金、または溶接困難な合金を、溶加材でバタリングから形成された層の上に溶接して処理領域に充填することができる。
【００５６】
好ましい実施形態を参照して本発明を説明してきたが、本発明の範囲から逸脱することなく様々な変更を行なうことができ、また本発明の要素に対して等価物を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本発明の教示に対して特定の状況または材料を適応させるために、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に考えられる最良の態様として開示された特定の実施形態に限定されるのではなく、本発明は、添付の特許請求の範囲内に当てはまるすべての実施形態を含むことが意図されている。
【００５７】
最後に、代表的な実施態様を以下に示す。
［実施態様１］
重量で２％より多いＴｉと、体積分率で４０％より多いガンマプライムとを有する溶接困難なベース合金（１０１）と溶接されるとき、溶接容易な目標合金（１０６）を形成するのに十分な量のＷ、Ｃｏ、Ｃｒ、Ａｌ、Ｔｉ、Ｍｏ、Ｆｅ、Ｂ、Ｃ、Ｎｂ、およびＮｉそれぞれを含む溶加材（１０２）。
［実施態様２］
重量で、約０．０５〜２．０％のタングステン、約２０〜２６％のコバルト、約２０〜３５％のクロム、０．５〜３．５％のアルミニウム、約０〜２．５％のチタン、約０〜２．５％のモリブデン、約０〜１．０％の鉄、約０〜０．０２％のホウ素、約０．０１〜０．１５％の炭素、約１．０〜８．０％のニオブ、および残余のニッケルを含む合金を含む実施態様１に記載の溶加材（１０２）。
［実施態様３］
重量で、約１．０５〜１．４０％のタングステン、約２２．５５〜２４．０％のコバルト、約２５．８０〜２６．４５％のクロム、１．０５〜１．２０％のアルミニウム、約１．１０〜１．２５％のチタン、約０〜０．３５％の鉄、約０．０８〜０．１０％の炭素、約１．７５〜２．１０％のニオブ、および残余のニッケルを含む合金を含む実施態様１に記載の溶加材（１０２）。
［実施態様４］
重量で、約０．３５〜０．５５％のタングステン、約２２．５５〜２３．６０％のコバルト、約２３．４０〜２４．０５％のクロム、２．４０〜２．４５％のアルミニウム、約０．６５〜０．８５％のモリブデン、約０．３５％の鉄、約０〜０．０１％のホウ素、約０．０８〜０．１０％の炭素、約６．６０〜６．８０％のニオブ、および残余のニッケルを含む合金を含む実施態様１に記載の溶加材（１０２）。
［実施態様５］
前記溶接容易な目標合金（１０６）が、重量で、約１．８〜２．２％のタングステン、約１８．５〜１９．５％のコバルト、約２２．２〜２２．８％のクロム、約１．６〜１．８％のアルミニウム、約２．２〜２．４％のチタン、約０．１５％のモリブデン、約０．３５％の鉄、約０．００２〜０．００８％のホウ素、約０．０８〜０．１２％の炭素、約１．２５〜１．４５％のニオブ、および残余のニッケルを含む、実施態様１に記載の溶加材（１０２）。
［実施態様６］
前記溶接容易な目標合金（１０６）が、重量で、約１．３〜１．６％のタングステン、約１８．５〜１９．５％のコバルト、約２０．５〜２１．１％のクロム、約２．５５〜２．６５％のアルミニウム、約０．９５〜１．０５％のチタン、約０．９〜１．１％のモリブデン、約０．３５％の鉄、約０〜０．０１％のホウ素、約０．１２〜０．１５％の炭素、約４．６５〜４．７５％のニオブ、および残余のニッケルを含む、実施態様１に記載の溶加材（１０２）。
［実施態様７］
前記溶接困難なベース合金（１０１）が、重量で、約３．５〜４．１％のタングステン、約９〜１０％のコバルト、約１３．７〜１４．３％のクロム、約２．８〜３．２％のアルミニウム、約２．４〜３．１％のタンタル、約４．７〜５．１％のチタン、約１．４〜１．７％のモリブデン、約０．３５％の鉄、約０．００５〜０．０２％のホウ素、約０．０８〜０．１２％の炭素、および残余のニッケルを含む、実施態様１に記載の溶加材（１０２）。
［実施態様８］
前記溶接困難なベース合金（１０１）が、重量で、約４．０〜４．３％のタングステン、約９．０〜９．９％のコバルト、約１３．７〜１４．３％のクロム、約３．５〜３．９％のアルミニウム、約３．６％のタンタル、約３．４〜３．８％のチタン、約１．４〜１．７％のモリブデン、約０．３５％の鉄、約０．００５〜０．０２％のホウ素、約０．０８〜０．１２％の炭素、約１．５５〜１．７５％のニオブ、および残余のニッケルを含む、実施態様１に記載の溶加材（１０２）。
［実施態様９］
粉末状、スティック状、ワイヤ状、ロッド状、またはこれらを組み合わせたものから成る群から選択された形態である実施態様１に記載の溶加材（１０２）。
［実施態様１０］
構成部品（１００）を溶接する方法であって、
前記構成部品（１００）を、十分な量のＷ、Ｃｏ、Ｃｒ、Ａｌ、Ｔｉ、Ｍｏ、Ｆｅ、Ｂ、Ｃ、Ｎｂ、およびＮｉそれぞれを含む溶加材（１０２）と溶接するステップであって、前記構成部品（１００）が、重量で２％より多いＴｉと、体積分率で４０％より多いガンマプライムとを有する溶接困難なベース合金（１０１）を含む、ステップと、
前記溶接するステップから、前記構成部品（１００）の表面（１０７）に溶接容易な目標合金（１０６）を形成するステップと
を含む方法。
［実施態様１１］
前記溶加材（１０２）が、重量で、約０．０５〜２．０％のタングステン、約２０〜２６％のコバルト、約２０〜３５％のクロム、０．５〜３．５％のアルミニウム、約０〜２．５％のチタン、約０〜２．５％のモリブデン、約０〜１．０％の鉄、約０〜０．０２％のホウ素、約０．０１〜０．１５％の炭素、約１．０〜８．０％のニオブ、および残余のニッケルを含む合金を含む、実施態様１０に記載の方法。
［実施態様１２］
前記溶加材（１０２）が、重量で、約１．０５〜１．４０％のタングステン、約２２．５５〜２４．０％のコバルト、約２５．８０〜２６．４５％のクロム、１．０５〜１．２０％のアルミニウム、約１．１０〜１．２５％のチタン、約０〜０．３５％の鉄、約０．０８〜０．１０％の炭素、約１．７５〜２．１０％のニオブ、および残余のニッケルを含む合金を含む、実施態様１０に記載の方法。
［実施態様１３］
前記溶加材（１０２）が、重量で、約０．３５〜０．５５％のタングステン、約２２．５５〜２３．６０％のコバルト、約２３．４０〜２４．０５％のクロム、２．４０〜２．４５％のアルミニウム、約０．６５〜０．８５％のモリブデン、約０．３５％の鉄、約０〜０．０１％のホウ素、約０．０８〜０．１０％の炭素、約６．６０〜６．８０％のニオブ、および残余のニッケルを含む合金を含む、実施態様１０に記載の方法。
［実施態様１４］
前記溶接容易な目標合金（１０６）が、重量で、約１．８〜２．２％のタングステン、約１８．５〜１９．５％のコバルト、約２２．２〜２２．８％のクロム、約１．６〜１．８％のアルミニウム、約２．２〜２．４％のチタン、約０．１５％のモリブデン、約０．３５％の鉄、約０．００２〜０．００８％のホウ素、約０．０８〜０．１２％の炭素、約１．２５〜１．４５％のニオブ、および残余のニッケルを含む、実施態様１０に記載の方法。
［実施態様１５］
前記溶接容易な目標合金（１０６）が、重量で、約１．３〜１．６％のタングステン、約１８．５〜１９．５％のコバルト、約２０．５〜２１．１％のクロム、約２．５５〜２．６５％のアルミニウム、約０．９５〜１．０５％のチタン、約０．９〜１．１％のモリブデン、約０．３５％の鉄、約０〜０．０１％のホウ素、約０．１２〜０．１５％の炭素、約４．６５〜４．７５％のニオブ、および残余のニッケルを含む、実施態様１０に記載の方法。
［実施態様１６］
前記溶接困難なベース合金（１０１）が、重量で、約３．５〜４．１％のタングステン、約９〜１０％のコバルト、約１３．７〜１４．３％のクロム、約２．８〜３．２％のアルミニウム、約２．４〜３．１％のタンタル、約４．７〜５．１％のチタン、約１．４〜１．７％のモリブデン、約０．３５％の鉄、約０．００５〜０．０２％のホウ素、約０．０８〜０．１２％の炭素、および残余のニッケルを含む、実施態様１０に記載の方法。
［実施態様１７］
前記溶接困難なベース合金（１０１）が、重量で、約４．０〜４．３％のタングステン、約９．０〜９．９％のコバルト、約１３．７〜１４．３％のクロム、約３．５〜３．９％のアルミニウム、約３．６％のタンタル、約３．４〜３．８％のチタン、約１．４〜１．７％のモリブデン、約０．３５％の鉄、約０．００５〜０．０２％のホウ素、約０．０８〜０．１２％の炭素、約１．５５〜１．７５％のニオブ、および残余のニッケルを含む、実施態様１０に記載の方法。
［実施態様１８］
前記溶接容易な目標合金（１０６）が、ガスタングステンアーク溶接プロセスまたはレーザ溶接プロセス、および粉末溶加材などを使って前記溶接困難なベース合金（１０１）および前記溶加材（１０２）と溶接される、実施態様１０に記載の方法。
［実施態様１９］
前記溶加材（１０２）が、粉末状、スティック状、ワイヤ状、ロッド状、またはこれらを組み合わせたものから成る群から選択された形態である、実施態様１０に記載の方法。
［実施態様２０］
前記表面に溶接容易な合金を付加するステップをさらに含む実施態様１０に記載の方法であって、前記合金が、追加の目標合金、別の溶加材、およびこれらを組み合わせたものから成る群から選択される、方法。
【符号の説明】
【００５８】
１００  構成部品
１０１  溶接困難なベース合金
１０２  溶加材
１０３  エネルギー源
１０５  溶けた部分
１０６  溶接容易な目標合金
１０７  表面
１０８  処理領域
１０９  溶融混合域
２０１  第１の溶接困難なベース合金
２０２  第２の溶接困難なベース合金
２０３  溶解線
２０４  目標合金の層
【図１】
2018171646.tif 000005
【図２】
2018171646.tif 000006
【外国語明細書】
2018171646000001.pdf