(57)【要約】【課題】物品を形成する。【解決手段】ＨＴＷ合金の粉末（１０４）を溶接経路（４００に沿って基材（１００）の表面（１０２）にレーザ溶接し、ＨＴＷ合金の溶接ビード（１０６）を形成する。溶接経路（４００）は、溶接方向（１１２）に沿って伝播され、ＨＴＷ合金のクラッド層（２０２）を表面（１０２）に形成する。レーザ溶接は、少なくとも１１ｋＪ／ｃｍ２のレーザエネルギー密度を含み、粉末（１０４）を表面（１０２）にレーザ溶接することは、５〜２０ｉｐｍの溶接速度を含む。溶接経路（４００）は、基準線（１２２）に非平行に揺動し、溶接ビード幅（１０８）よりも広いクラッド幅（１１４）を確立する。溶接ビード（１０６）は、クラッド層（２０２）が連続するように各揺動に沿ってそれ自体に接触する。少なくとも０．２インチのクラッド層厚さ（２０４）のクラッド層（２０２）を有するスキーラ先端（２０６）を含む、タービンバケット（１１８）が開示される。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
物品（２００）を形成するための方法であって、
金属合金（１２０）の粉末（１０４）を溶接経路（４００）に沿って基材（１００）の表面（１０２）にレーザ溶接し、溶接ビード幅（１０８）および溶接ビード高さ（１１０）を有する前記金属合金（１２０）の溶接ビード（１０６）を形成することと、
前記溶接経路（４００）を溶接方向（１１２）に沿って伝播させ、クラッド層厚さ（２０４）を有する前記表面（１０２）に配置された前記金属合金（１２０）のクラッド層（２０２）を形成することとを含み、
前記金属合金（１２０）は、難溶接（ＨＴＷ）合金であり、
前記レーザ溶接は、少なくとも１１ｋＪ／ｃｍ２のレーザエネルギー密度を含み、
前記金属合金（１２０）の前記粉末（１０４）を前記溶接経路（４００）に沿って前記基材（１００）の前記表面（１０２）にレーザ溶接することは、５ｉｐｍ〜２０ｉｐｍの溶接速度を含み、
前記溶接経路（４００）は、基準線（１２２）に対して本質的に非平行に揺動し、前記溶接ビード幅（１０８）よりも広いクラッド幅（１１４）を確立し、
前記溶接ビード（１０６）は、前記クラッド層（２０２）が連続するように各揺動に沿ってそれ自体に接触する、方法。
【請求項２】
前記物品（２００）が、スキーラ先端（２０６）を含むタービンバケット（１１８）であり、前記クラッド層（２０２）が、前記スキーラ先端（２０６）の少なくとも一部を形成する、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記溶接経路（４００）が、前記タービンバケット（１１８）の後縁（４０２）で始まり、前記後縁（４０２）の後縁幅（４０４）を横切って前進し、次に前記タービンバケット（１１８）の外周（４０６）の周りを、負圧側（４０８）と正圧側（４１０）の一方に沿って前縁（４１２）を通って前進し、前記負圧側（４０８）と前記正圧側（４１０）の他方に沿って後退して前記後縁（４０２）に戻る、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記基準線（１２２）が、溶接方向（１１２）、中心線、翼弦線、およびそれらの組合せからなる群から選択される、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記金属合金（１２０）が、重量で、
１５％〜１７％のクロム、
４％〜５％のアルミニウム、
２％〜４％の鉄、
０．００２％〜０．０４％のイットリウム、
最大０．５％のマンガン、
最大０．２％のケイ素、
最大０．１％のジルコニウム、
最大０．０５％の炭素、
最大０．５％のタングステン、
最大２％のコバルト、
最大０．１５％のニオブ、
最大０．５％のチタン、
最大０．５％のモリブデン、
最大０．０１％のホウ素、および
残部のニッケル
を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記基材（１００）の前記表面（１０２）が、
重量で、
２１％〜２３％のクロム、
１３％〜１５％のタングステン、
１％〜３％のモリブデン、
０．２５％〜０．７５％のマンガン、
０．２％〜０．６％のケイ素、
０．１％〜０．５％のアルミニウム、
０．０５％〜０．１５％の炭素、
０．０１％〜０．０３％のランタン、
最大３％の鉄、
最大５％のコバルト、
最大０．５％のニオブ、
最大０．１％のチタン、
最大０．０１５％のホウ素、および
残部のニッケル
を含む合金組成と、
重量で、
２０％〜２３％のクロム、
８％〜１０％のモリブデン、
３．１５％〜４．１５％のニオブおよびタンタル、
最大５％の鉄、
最大０．１％の炭素、
最大０．５％のマンガン、
最大０．５％のケイ素、
最大０．０１５％のリン、
最大０．０１５％の硫黄、
最大０．４％のアルミニウム、
最大０．４％のチタン、
最大１％のコバルト、ならびに
残部のニッケル
を含む合金組成と、
重量で、
１４％〜１６％のニッケル、
１９％〜２１％のクロム、
８％〜１０％のタングステン、
４．０％〜４．８％のアルミニウム、
０．１％〜０．３％のチタン、
２％〜４％のタンタル、
０．２５％〜０．４５％の炭素、
０．５％〜１．５％のハフニウム、
０．３５％〜０．５５％のイットリウム、および
残部のコバルト
を含む合金組成と、
それらの組合せと
からなる群から選択される表面材料（７０２）の表面層（７００）を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項７】
前記基材（１００）が、材料組成（７０４）を含み、前記基材（１００）の前記表面（１０２）が、前記基材（１００）の前記材料組成（７０４）から本質的になり、前記金属合金（１２０）の前記粉末（１０４）が、前記基材（１００）の前記表面（１０２）に直接レーザ溶接される、請求項１に記載の方法。
【請求項８】
前記基材（１００）が、
鋼と、
軟鋼と、
超合金と、
ニッケル基超合金と、
コバルト基超合金と、
重量で、
９％〜１０．５％のクロム、
７％〜８％のコバルト、
３．７％〜４．７％のアルミニウム、
３％〜４％のチタン、
１％〜２％のモリブデン、
５％〜７％のタングステン、
４．３％〜５．３％のタンタル、
０．３％〜０．７％のニオブ、
０．１％〜０．２％のハフニウム、および
残部のニッケル、
を含む合金組成と、
重量で、
１３．５％〜１４．５％のクロム、
９％〜１０％のコバルト、
３．３％〜４．３％のタングステン、
４．４％〜５．４％のチタン、
２．５％〜３．５％のアルミニウム、
０．０５％〜０．１５％の鉄、
２．３％〜３．３％のタンタル、
１．１％〜２．１％のモリブデン、
０．０５％〜０．１５％の炭素、および
残部のニッケル、
を含む合金組成と、
重量で、
２２．５％〜２４．５％のクロム、
１８％〜２０％のコバルト、
１．５％〜２．５％のタングステン、
０．３％〜１．３％のニオブ、
１．８％〜２．８％のチタン、
０．７％〜１．７％のアルミニウム、
０．５％〜１．５％のタンタル、
０．１５％〜０．３５％のケイ素、
０．０５％〜０．１５％のマンガン、および
残部のニッケル、
を含む合金組成と、
重量で、
１７％〜２１％のクロム、
５０％〜５５％のニッケルおよびコバルト、
４．７５％〜５．５％のニオブおよびタンタル、
２．８％〜３．３％のモリブデン、
０．６５％〜１．１５％のチタン、
０．２％〜０．８％のアルミニウム、
最大１％のコバルト、
最大０．０８％の炭素、
最大０．３５％のマンガン、
最大０．３５％のケイ素、
最大０．０１５％のリン、
最大０．０１５％の硫黄、
最大０．００６％のホウ素、
最大０．３％の銅、ならびに
残部の鉄、
を含む合金組成と、
重量で、
５．４％〜５．７％のアルミニウム、
８％〜８．５％のクロム、
９％〜９．５％のコバルト、
９．３％〜９．７％のタングステン、
０．０５％〜０．１５％のマンガン、
０．１５％〜０．３５％のケイ素、
０．０６％〜０．０９％の炭素、および
残部のニッケル、
を含む合金組成と、
重量で、
７％〜８％のコバルト、
６％〜８％のクロム、
５．５％〜７．５％のタンタル、
５．２％〜７．２％のアルミニウム、
４％〜６％のタングステン、
２．５％〜３．５％のレニウム、
１％〜２％のモリブデン、
０．１％〜０．２％のハフニウム、および
残部のニッケル、
を含む合金組成と、
重量で、
７．９％〜８．９％のクロム、
９％〜１０％のコバルト、
５％〜６％のアルミニウム、
０．５％〜０．９％のチタン、
９％〜１０％のタングステン、
０．３％〜０．７％のモリブデン、
２．５％〜３．５％のタンタル、
１％〜２％のハフニウム、および
残部のニッケル、
を含む合金組成と、
それらの組合せと
からなる群から選択される材料組成（７０４）を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項９】
前記レーザエネルギー密度が、１１．５ｋＪ／ｃｍ２〜２０．３ｋＪ／ｃｍ２である、請求項１に記載の方法。
【請求項１０】
前記粉末（１０４）が、４ｇ／分〜６ｇ／分の流量で適用される、請求項１に記載の方法。
【請求項１１】
前記クラッド層（２０２）を形成することが、前記金属合金（１２０）の単一の層を適用することから本質的になり、前記クラッド層厚さ（２０４）が、前記溶接ビード高さ（１１０）に等しい、請求項１に記載の方法。
【請求項１２】
前記クラッド層（２０２）を形成することが、前記金属合金（１２０）の第１の層（３００）を、前記金属合金（１２０）の前記粉末（１０４）を前記基材（１００）の前記表面（１０２）にレーザ溶接することによって前記基材（１００）の前記表面（１０２）に適用し、次に前記金属合金（１２０）の第２の層（３０２）を、前記金属合金（１２０）の前記粉末（１０４）を前記金属合金（１２０）の前記第１の層（３００）にレーザ溶接することによって前記金属合金（１２０）の前記第１の層（３００）に適用し、それにより前記クラッド層厚さ（２０４）が前記溶接ビード高さ（１１０）よりも大きくなるようにすることを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１３】
前記クラッド層厚さ（２０４）が、０．０２インチ〜０．１５インチである、請求項１に記載の方法。
【請求項１４】
前記クラッド層厚さ（２０４）が、少なくとも０．２インチである、請求項１に記載の方法。
【請求項１５】
スキーラ先端（２０６）を備え、
前記スキーラ先端（２０６）は、重量で、
１５％〜１７％のクロム、
４％〜５％のアルミニウム、
２％〜４％の鉄、
０．００２％〜０．０４％のイットリウム、
最大０．５％のマンガン、
最大０．２％のケイ素、
最大０．１％のジルコニウム、
最大０．０５％の炭素、
最大０．５％のタングステン、
最大２％のコバルト、
最大０．１５％のニオブ、
最大０．５％のチタン、
最大０．５％のモリブデン、
最大０．０１％のホウ素、および
残部のニッケル
から本質的になるクラッド層（２０２）を含み、
前記クラッド層（２０２）は、少なくとも０．２インチのクラッド層厚さ（２０４）を含む、タービンバケット（１１８）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、物品を形成するための方法、タービンバケットを形成するための方法、およびタービンバケットに関する。より具体的には、本発明は、難溶接合金の粉末をレーザ溶接してクラッド層を形成することを含む、物品を形成するための方法およびタービンバケットを形成するための方法、ならびに難溶接合金のクラッド層を有するスキーラ先端を含むタービンバケットに関する。
【背景技術】
【０００２】
難溶接（ＨＴＷ）合金は、それらのガンマプライムおよび様々な幾何学的制約のため、ガンマプライムひずみ時効、溶離および高温亀裂が起こりやすい。これらの材料はまた、ガンマプライム相が約３０％を超える体積分率で存在するときには接合が難しく、これは、アルミニウムまたはチタンの含有量が約３％を超えるときに起こることがある。本明細書で使用する場合、「ＨＴＷ合金」は、溶離、熱およびひずみ時効による亀裂を示し、したがって、重大な再加工をすることなく再現可能な方法で溶接には実用できない合金である。
【０００３】
ＨＴＷ合金は、翼形部、ブレード（バケット）、ノズル（ベーン）、シュラウド、燃焼器、回転するタービン構成要素、ホイール、シール、および他の高温ガス経路構成要素など、ガスタービンエンジンの様々な構成要素に組み込まれることがある。これらのＨＴＷ合金の組み込みは、しばしば優れた動作特性により、特に、最も極端な条件および応力を受けるある特定の構成要素については、望ましい場合がある。さらに、ある特定のＨＴＷ合金は、他の合金へのクラッド層、例えば、スキーラ先端を形成するためにタービンバケットに適用されるクラッド層として適用される場合、有利な酸化および腐食特性を付与することができる。
【０００４】
ＨＴＷ合金のクラッド層としての適用は、特に、ある特定のＨＴＷ合金が、そのような合金の溶接ビードが合金の先に適用された溶接ビードと接触する表面に適用される場合、望ましくない亀裂を形成する傾向があるため、重大な課題を提示する。そのような課題は、同心円状の溶接ビードによるビルドアップなどの標準的な技術による連続するクラッド層の形成を抑制し、さらに、厚さが単一の溶接ビードよりもＨＴＷ合金の層の形成を抑制する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】米国特許出願公開第２０１６／０１６７１７２Ａ１号
【発明の概要】
【０００６】
例示的な実施形態では、物品を形成するための方法は、金属合金の粉末を溶接経路に沿って基材の表面にレーザ溶接し、溶接ビード幅および溶接ビード高さを有する金属合金の溶接ビードを形成することを含む。溶接経路は、溶接方向に沿って伝播され、クラッド層厚さを有する表面に配置された金属合金のクラッド層を形成する。金属合金は、ＨＴＷ合金である。レーザ溶接は、少なくとも約１１ｋＪ／ｃｍ２のレーザエネルギー密度を含む。金属合金の粉末を溶接経路に沿って基材の表面にレーザ溶接することは、約５ｉｐｍ〜約２０ｉｐｍの溶接速度を含む。溶接経路は、基準線に対して本質的に非平行に揺動し、溶接ビード幅よりも広いクラッド幅を確立する。溶接ビードは、クラッド層が連続するように各揺動に沿ってそれ自体に接触する。クラッド層は、本質的に亀裂がない。
【０００７】
別の例示的な実施形態では、スキーラ先端を含むタービンバケットを形成するための方法は、金属合金の粉末を溶接経路に沿って基材の表面にレーザ溶接し、溶接ビード幅および溶接ビード高さを有する金属合金の溶接ビードを形成することを含む。溶接経路は、溶接方向に沿って伝播され、クラッド層厚さを有する表面に配置された金属合金のクラッド層を形成する。金属合金は、重量で、約１５％〜約１７％のクロム、約４％〜約５％のアルミニウム、約２％〜約４％の鉄、約０．００２％〜約０．０４％のイットリウム、最大約０．５％のマンガン、最大約０．２％のケイ素、最大約０．１％のジルコニウム、最大約０．０５％の炭素、最大約０．５％のタングステン、最大約２％のコバルト、最大約０．１５％のニオブ、最大約０．５％のチタン、最大約０．５％のモリブデン、最大約０．０１％のホウ素、および残部のニッケルから本質的になる。基材の表面は、重量で、約２１％〜約２３％のクロム、約１３％〜約１５％のタングステン、約１％〜約３％のモリブデン、約０．２５％〜約０．７５％のマンガン、約０．２％〜約０．６％のケイ素、約０．１％〜約０．５％のアルミニウム、約０．０５％〜約０．１５％の炭素、約０．０１％〜約０．０３％のランタン、最大約３％の鉄、最大約５％のコバルト、最大約０．５％のニオブ、最大約０．１％のチタン、最大約０．０１５％のホウ素、および残部のニッケルを含む合金組成と、重量で、約２０％〜約２３％のクロム、約８％〜約１０％のモリブデン、約３．１５％〜約４．１５％のニオブおよびタンタル、最大約５％の鉄、最大約０．１％の炭素、最大約０．５％のマンガン、最大約０．５％のケイ素、最大約０．０１５％のリン、最大約０．０１５％の硫黄、最大約０．４％のアルミニウム、最大約０．４％のチタン、最大約１％のコバルト、ならびに残部のニッケルを含む合金組成と、重量で、約１４％〜約１６％のニッケル、約１９％〜約２１％のクロム、約８％〜約１０％のタングステン、約４．０％〜約４．８％のアルミニウム、約０．１％〜約０．３％のチタン、約２％〜約４％のタンタル、約０．２５％〜約０．４５％の炭素、約０．５％〜約１．５％のハフニウム、約０．３５％〜約０．５５％のイットリウム、および残部のコバルトを含む合金組成と、それらの組合せとからなる群から選択される表面材料の表面層を含む。レーザ溶接は、約１１．５ｋＪ／ｃｍ２〜約２０．３ｋＪ／ｃｍ２のレーザエネルギー密度を含む。金属合金の粉末を溶接経路に沿って基材の表面にレーザ溶接することは、約５ｉｐｍ〜約２０ｉｐｍの溶接速度を含む。粉末は、約４．８ｇ／分〜約５．２ｇ／分の流量で適用される。溶接経路は、基準線に対して本質的に非平行に揺動し、溶接ビード幅よりも広いクラッド幅を確立する。溶接ビードは、クラッド層が連続するように各揺動に沿ってそれ自体に接触する。クラッド層は、本質的に亀裂がない。クラッド層は、スキーラ先端の少なくとも一部を形成する。溶接経路は、タービンバケットの後縁で始まり、後縁の後縁幅を横切って前進し、次にタービンバケットの外周の周りを、負圧側と正圧側の一方に沿って前縁を通って前進し、負圧側と正圧側の他方に沿って後退して後縁に戻る。クラッド層厚さは、少なくとも約０．２インチである。クラッド層を形成することは、ガスタングステンアーク溶接を含まない。
【０００８】
別の例示的な実施形態では、タービンバケットは、スキーラ先端を含み、スキーラ先端は、重量で、約１５％〜約１７％のクロム、約４％〜約５％のアルミニウム、約２％〜約４％の鉄、約０．００２％〜約０．０４％のイットリウム、最大約０．５％のマンガン、最大約０．２％のケイ素、最大約０．１％のジルコニウム、最大約０．０５％の炭素、最大約０．５％のタングステン、最大約２％のコバルト、最大約０．１５％のニオブ、最大約０．５％のチタン、最大約０．５％のモリブデン、最大約０．０１％のホウ素、および残部のニッケルから本質的になるクラッド層を含む。クラッド層は、本質的に亀裂がなく、クラッド層は、少なくとも約０．２インチのクラッド層厚さを含む。
【０００９】
本発明の他の特徴および利点は、例えば、本発明の原理を図示する添付の図面と合わせて、好適な実施形態について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】
【００１０】
【図１】本開示の一実施形態による、クラッド層の形成中の物品の形成の斜視図である。
【図２】本開示の一実施形態による、クラッド層の形成後の図１の物品の斜視図である。
【図３】本開示の一実施形態による、クラッド層の複数の副層の第２の副層の適用中の図１および２の物品の形成の斜視図である。
【図４】本開示の一実施形態による、図１のクラッド層の形成の溶接経路の平面概略図である。
【図５】本開示の一実施形態による、図１〜図４の代替の溶接経路に続くクラッド層を有する物品の斜視図である。
【図６】本開示の一実施形態による、図５の代替の溶接経路の平面概略図である。
【図７】本開示の一実施形態による、基材が表面材料の表面層を含む、図２で形成された物品の断面図である。
【図８】本開示の一実施形態による、基材の表面が基材自体と同じ組成を有する、図２で形成された物品の断面図である。
【００１１】
可能な限り、同一の参照符号が同一の部品を表すために図面の全体にわたって使用される。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
物品を形成するための例示的な方法、タービンバケットを形成するための方法、およびタービンバケットが提供される。本開示の実施形態は、本明細書に開示される１つまたは複数の特徴を利用しない物品および方法と比較して、コストを低減し、プロセス制御を増加させ、プロセス効率を高め、プロセス速度を増加させ、再現性を高め、クラッド層厚さの範囲を増大させ、スキーラ先端組成の複雑さを減少させ、亀裂の発生を低減もしくは排除し、またはそれらの組合せを含む。
【００１３】
本明細書で使用する場合、「ＧＴＤ１１１」は、重量で、約１３．５％〜１４．５％のクロム、約９％〜約１０％のコバルト、約３．３％〜約４．３％のタングステン、約４．４％〜約５．４％のチタン、約２．５％〜約３．５％のアルミニウム、約０．０５％〜約０．１５％の鉄、約２．３％〜約３．３％のタンタル、約１．１％〜約２．１％のモリブデン、約０．０５％〜約０．１５％の炭素、および残部のニッケルの組成を含む合金を指す。ＧＴＤ１１１は、Ｇｅｎｅｒａｌ  Ｅｌｅｃｔｒｉｃ  Ｃｏｍｐａｎｙ，１  Ｒｉｖｅｒ  Ｒｏａｄ，Ｓｃｈｅｎｅｃｔａｄｙ，ＮＹ  １２３４５から入手可能である。
【００１４】
本明細書で使用する場合、「ＧＴＤ２２２」は、重量で、約２２．５％〜約２４．５％のクロム、約１８％〜約２０％のコバルト、約１．５％〜約２．５％のタングステン、約０．３％〜約１．３％のニオブ、約１．８％〜約２．８％のチタン、約０．７％〜約１．７％のアルミニウム、約０．５％〜約１．５％のタンタル、約０．１５％〜約０．３５％のケイ素、約０．０５％〜約０．１５％のマンガン、および残部のニッケルの組成を含む合金を指す。ＧＴＤ２２２は、Ｇｅｎｅｒａｌ  Ｅｌｅｃｔｒｉｃ  Ｃｏｍｐａｎｙ，１  Ｒｉｖｅｒ  Ｒｏａｄ，Ｓｃｈｅｎｅｃｔａｄｙ，ＮＹ  １２３４５から入手可能である。
【００１５】
本明細書で使用する場合、「ＨＡＹＮＥＳ２１４」は、重量で、約１５％〜約１７％のクロム、約４％〜約５％のアルミニウム、約２％〜約４％の鉄、約０．００２％〜約０．０４％のイットリウム、最大約０．５％のマンガン、最大約０．２％のケイ素、最大約０．１％のジルコニウム、最大約０．０５％の炭素、最大約０．５％のタングステン、最大約２％のコバルト、最大約０．１５％のニオブ、最大約０．５％のチタン、最大約０．５％のモリブデン、最大約０．０１％のホウ素、および残部のニッケルの組成を含む合金を指す。ＨＡＹＮＥＳ２１４は、Ｈ．Ｃ．Ｓｔａｒｃｋ，４５  Ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌ  Ｐｌａｃｅ，Ｎｅｗｔｏｎ，Ｍａｓｓａｃｈｕｓｅｔｔｓ  ０２４６１−１９５１から入手可能である。
【００１６】
本明細書で使用する場合、「ＨＡＹＮＥＳ２３０」は、重量で、約２１％〜約２３％のクロム、約１３％〜約１５％のタングステン、約１％〜約３％のモリブデン、約０．２５％〜約０．７５％のマンガン、約０．２％〜約０．６％のケイ素、約０．１％〜約０．５％のアルミニウム、約０．０５％〜約０．１５％の炭素、約０．０１％〜約０．０３％のランタン、最大約３％の鉄、最大約５％のコバルト、最大約０．５％のニオブ、最大約０．１％のチタン、最大約０．０１５％のホウ素、および残部のニッケルの組成を含む合金を指す。ＨＡＹＮＥＳ２３０は、Ｈａｙｎｅｓ  Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ，１０２０  Ｗ，Ｐａｒｋ  Ａｖｅｎｕｅ，Ｋｏｋｏｍｏ，Ｉｎｄｉａｎａ，４６９０４−９０１３から入手可能である。
【００１７】
本明細書で使用する場合、「ＩＮＣＯＮＥＬ６２５」は、重量で、約２０％〜約２３％のクロム、約８％〜約１０％のモリブデン、約３．１５％〜約４．１５％のニオブおよびタンタル、最大約５％の鉄、最大約０．１％の炭素、最大約０．５％のマンガン、最大約０．５％のケイ素、最大約０．０１５％のリン、最大約０．０１５％の硫黄、最大約０．４％のアルミニウム、最大約０．４％のチタン、最大約１％のコバルト、ならびに残部のニッケルの組成を含む合金を指す。ＩＮＣＯＮＥＬ６２５は、Ｓｐｅｃｉａｌ  Ｍｅｔａｌｓ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ，３２００  Ｒｉｖｅｒｓｉｄｅ  Ｄｒｉｖｅ，Ｈｕｎｔｉｎｇｔｏｎ，Ｗｅｓｔ  Ｖｉｒｇｉｎｉａ  ２５７２０から入手可能である。
【００１８】
本明細書で使用する場合、「ＩＮＣＯＮＥＬ７１８」は、重量で、約１７％〜約２１％のクロム、約５０％〜約５５％のニッケルおよびコバルト、約４．７５％〜約５．５％のニオブおよびタンタル、約２．８〜約３．３％のモリブデン、約０．６５〜約１．１５％のチタン、約０．２％〜約０．８％のアルミニウム、最大約１％のコバルト、最大約０．０８％の炭素、最大約０．３５％のマンガン、最大約０．３５％のケイ素、最大約０．０１５％のリン、最大約０．０１５％の硫黄、最大約０．００６％のホウ素、最大約０．３％の銅、ならびに残部の鉄の組成を含む合金を指す。ＩＮＣＯＮＥＬ７１８は、Ｓｐｅｃｉａｌ  Ｍｅｔａｌｓ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ，３２００  Ｒｉｖｅｒｓｉｄｅ  Ｄｒｉｖｅ，Ｈｕｎｔｉｎｇｔｏｎ，Ｗｅｓｔ  Ｖｉｒｇｉｎｉａ  ２５７２０から入手可能である。
【００１９】
本明細書で使用する場合、「ＭＡＲ−Ｍ−２４７」は、重量で、約５．４％〜約５．７％のアルミニウム、約８％〜約８．５％のクロム、約９％〜約９．５％のコバルト、約９．３％〜約９．７％のタングステン、約０．０５％〜約０．１５％のマンガン、約０．１５％〜約０．３５％のケイ素、約０．０６％〜約０．０９％の炭素、および残部のニッケルの組成を含む合金を指す。ＭＡＲ−Ｍ−２４７は、ＭｅｔａｌＴｅｋ  Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ，９０５  Ｅ．Ｓｔ．Ｐａｕｌ  Ａｖｅｎｕｅ，Ｗａｕｋｅｓｈａ，Ｗｉｓｃｏｎｓｉｎ  ５３１８８から入手可能である。
【００２０】
本明細書で使用する場合、「ＭＥＲＬ７２」は、重量で、約１４％〜約１６％のニッケル、約１９％〜約２１％のクロム、約８％〜約１０％のタングステン、約４．０％〜約４．８％のアルミニウム、約０．１％〜約０．３％のチタン、約２％〜約４％のタンタル、約０．２５％〜約０．４５％の炭素、約０．５％〜約１．５％のハフニウム、約０．３５％〜約０．５５％のイットリウム、および残部のコバルトの組成を含む合金を指す。ＭＥＲＬ７２は、Ｐｏｌｙｍｅｔ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ，７３９７  Ｕｎｉｏｎ  Ｃｅｎｔｒｅ  Ｂｏｕｌｅｖａｒｄ，Ｗｅｓｔ  Ｃｈｅｓｔｅｒ，Ｏｈｉｏ，４５０１４から入手可能である。
【００２１】
本明細書で使用する場合、「Ｒｅｎｅ１０８」は、重量で、約７．９％〜約８．９％のクロム、約９％〜約１０％のコバルト、約５％〜約６％のアルミニウム、約０．５％〜約０．９％のチタン、約９％〜約１０％のタングステン、約０．３％〜約０．７％のモリブデン、約２．５％〜約３．５％のタンタル、約１％〜約２％のハフニウム、および残部のニッケルの組成を含む合金を指す。Ｒｅｎｅ１０８は、その名称で市販されている。
【００２２】
本明細書で使用する場合、「ＲｅｎｅＮ４」は、重量で、約９％〜約１０．５％のクロム、約７％〜約８％のコバルト、約３．７％〜約４．７％のアルミニウム、約３％〜約４％のチタン、約１％〜約２％のモリブデン、約５％〜約７％のタングステン、約４．３％〜約５．３％のタンタル、約０．３％〜約０．７％のニオブ、約０．１％〜約０．２％のハフニウム、および残部のニッケルの組成を含む合金を指す。ＲｅｎｅＮ４は、その名称で市販されている。
【００２３】
本明細書で使用する場合、「ＲｅｎｅＮ５」は、重量で、約７％〜約８％のコバルト、約６％〜約８％のクロム、約５．５％〜約７．５％のタンタル、約５．２％〜約７．２％のアルミニウム、約４％〜約６％のタングステン、約２．５％〜約３．５％のレニウム、約１％〜約２％のモリブデン、約０．１％〜約０．２％のハフニウム、および残部のニッケルの組成を含む合金を指す。ＲｅｎｅＮ５は、その名称で市販されている。
【００２４】
図１〜図６を参照すると、一実施形態では、物品２００を形成するための方法は、金属合金１２０の粉末１０４を溶接経路４００に沿って基材１００の表面１０２にレーザ溶接し、溶接ビード幅１０８および溶接ビード高さ１１０を有する金属合金１２０の溶接ビード１０６を形成することを含む。溶接経路４００は、溶接方向１１２に沿って伝播し、クラッド層厚さ２０４を有する表面１０２に配置された金属合金１２０のクラッド層２０２を形成する。溶接経路４００は、基準線１２２に対して本質的に非平行に揺動し、溶接ビード幅１０８よりも広いクラッド幅１１４を確立する。溶接ビード１０６は、クラッド層２０２が連続するように各揺動に沿ってそれ自体に接触する。クラッド層２０２は、本質的に亀裂がない。さらなる実施形態では、クラッド層２０２を形成することは、ガスタングステンアーク溶接を含まない。
【００２５】
基準線１２２は、限定はしないが、溶接方向１１２、基材１００の翼弦線、基材１００の中心線、またはそれらの組合せを含む、任意の適切な線であってもよい。
【００２６】
本明細書で使用する場合、基準線１２２に対して「本質的に非平行」に揺動する溶接経路４００は、溶接経路４００の各ターン間で、基準線１２２が曲線の周りを進行する実施形態では溶接経路４００の２つのターン間の溶接経路４００が基準線１２２と平行である曲線に沿った点が存在してもよいことを除いて、溶接経路４００が基準線１２２に対して平行でない角度で進行することを示す。本明細書で使用する場合、「平行でない」は、１°〜１７９°、あるいは約３０°〜約１５０°、あるいは約６０°〜約１２０°の角度を示す。
【００２７】
一実施形態では、溶接経路４００は、基準線１２２に本質的に垂直に揺動する。本明細書で使用する場合、「本質的に垂直」は、溶接経路４００の各ターン間で、溶接方向１１２が曲線の周りを進行する実施形態では溶接経路４００の本質的に垂直な揺動が曲線に沿った点で溶接方向１１２に対して斜めであっても垂直であってもよいことを除いて、溶接経路４００が約１５°未満の差異、あるいは約１０°未満の差異、あるいは約５°未満の差異の角度で進行することを示す。
【００２８】
一実施形態（図１〜図４）では、溶接経路４００の各ターン間の揺動する溶接経路４００の位置合わせは、本質的に一定であり、各揺動において約１５°未満、あるいは約１０°未満、あるいは約５°未満、あるいは約１°未満で変化する。別の実施形態（図５および図６）では、溶接経路４００の各ターン間の揺動する溶接経路４００の位置合わせは、その点において溶接方向１１２に本質的に垂直に維持される。
【００２９】
本明細書で使用する場合、「連続する」クラッド層２０２は、溶接経路４００に沿った溶接ビード１０６の揺動間に隙間は存在しないが、溶接経路４００を、クラッド層２０２を含まない省略された領域２０８を確立するように意図的に配置することが可能であることを示す。
【００３０】
本明細書で使用する場合、「本質的に」亀裂がないは、亀裂が最大寸法で約０．０３インチ未満、あるいは最大寸法で約０．０２インチ未満、あるいは最大寸法で約０．０１インチ未満であることを示す。
【００３１】
粉末１０４は、限定はしないが、約３ｇ／分〜約９ｇ／分、あるいは約４ｇ／分〜約８ｇ／分、あるいは約３ｇ／分〜約５ｇ／分、あるいは約４ｇ／分〜約６ｇ／分、あるいは約５ｇ／分〜約７ｇ／分、あるいは約６ｇ／分〜約８ｇ／分、あるいは約４．８ｇ／分〜約５．２ｇ／分の流量を含む、任意の適切な流量で適用されてもよい。流量は、粉末１０４の捕捉率に関連する。レーザ溶接によって捕捉される粉末１０４が多いほど、粉末１０４の流量は少なくてもよい。逆に、粉末１０４の捕捉率が低いほど、粉末１０４の流量を高くして補う必要がある。
【００３２】
一実施形態では、粉末１０４は、約４０ｇ／ｉｎ３〜約２６５ｇ／ｉｎ３、あるいは約４４ｇ／ｉｎ３〜約２４４ｇ／ｉｎ３、あるいは約６０ｇ／ｉｎ３〜約２００ｇ／ｉｎ３、あるいは約６５ｇ／ｉｎ３〜約１７５ｇ／ｉｎ３、あるいは約７０ｇ／ｉｎ３〜約１５０ｇ／ｉｎ３、あるいは約７５ｇ／ｉｎ３〜約１３７ｇ／ｉｎ３、あるいは約４０ｇ／ｉｎ３〜約９０ｇ／ｉｎ３、あるいは約６５ｇ／ｉｎ３〜約１１５ｇ／ｉｎ３、あるいは約９０ｇ／ｉｎ３〜約１４０ｇ／ｉｎ３、あるいは約１１５ｇ／ｉｎ３〜約１６５ｇ／ｉｎ３、あるいは約１４０ｇ／ｉｎ３〜約１９０ｇ／ｉｎ３、あるいは約１６５ｇ／ｉｎ３〜約２１５ｇ／ｉｎ３、あるいは約１９０ｇ／ｉｎ３〜約２４０ｇ／ｉｎ３、あるいは約２１５ｇ／ｉｎ３〜約２６５ｇ／ｉｎ３の捕捉率で堆積される（溶接ビード１０６を形成するために捕捉される）。
【００３３】
一実施形態では、金属合金１２０は、ＨＴＷ合金である。適切なＨＴＷ合金は、限定はしないが、ＨＡＹＮＥＳ２１４を含む。一実施形態では、金属合金１２０は、ＨＡＹＮＥＳ２１４を含む。さらなる実施形態では、金属合金１２０は、ＨＡＹＮＥＳ２１４から本質的になる。本明細書で使用する場合、「〜から本質的になる」は、限定はしないが、溶融温度、耐酸化性、延性、および強度を含む、物品における合金の性能に関係する合金の特性が負にかつ実質的に影響されない限り、不純物の包含、酸化汚染物の存在、および組成の変動が許容されることを示す。またさらなる実施形態では、合金は、ＨＡＹＮＥＳ２１４からなる。
【００３４】
レーザ溶接は、任意の適切なレーザエネルギー密度を含むことができ、任意の適切なレーザ溶接装置１１６を用いて実行することができる。一実施形態では、レーザ溶接は、少なくとも約１１ｋＪ／ｃｍ２のレーザエネルギー密度を付与するレーザ溶接装置１１６を含む。さらなる実施形態では、レーザエネルギー密度は、約１１．５ｋＪ／ｃｍ２〜約２０．３ｋＪ／ｃｍ２、あるいは約１５ｋＪ／ｃｍ２〜約２０．３ｋＪ／ｃｍ２である。レーザ溶接装置１１６は、限定はしないが、約０．０１インチ〜約０．２インチ、あるいは約０．０２インチ〜約０．１インチ、あるいは約０．０３インチ〜約０．０８インチ、あるいは約０．０４インチ〜約０．０７インチ、あるいは約０．０４インチ〜約０．０６インチ、あるいは約０．０４５インチ〜約０．０６５インチ、あるいは約０．０５インチ〜約０．７インチ、あるいは約０．０５インチ、あるいは約０．５５インチ、あるいは約０．０６インチのビーム径を含む、任意の適切なビーム径を放出してもよい。レーザ溶接装置１１６のエネルギー分布は、限定はしないが、トップハットおよびガウスを含む、任意の適切なプロファイルを含んでもよい。一実施形態（図示）では、レーザ溶接装置１１６は、レーザとして粉末１０４とほぼ同軸のレーザを放出し、粉末１０４は、表面１０２に向けられる。別の実施形態（図示せず）では、レーザ溶接装置１１６は、レーザとして粉末１０４と軸外のレーザを放出し、粉末１０４は、表面１０２に向けられる。
【００３５】
金属合金１２０の粉末１０４を溶接経路４００に沿って基材の表面１０２にレーザ溶接することは、限定はしないが、約５ｉｐｍ〜約２０ｉｐｍ、あるいは約５ｉｐｍ〜約１５ｉｐｍ、あるいは約７．５ｉｐｍ〜約１７．５ｉｐｍ、あるいは約１０ｉｐｍ〜約２０ｉｐｍ、あるいは約５ｉｐｍ〜約１０ｉｐｍ、あるいは約７．５ｉｐｍ〜約１２．５ｉｐｍ、あるいは約１０ｉｐｍ〜約１５ｉｐｍ、あるいは約１２．５ｉｐｍ〜約１７．５ｉｐｍ、あるいは約１５ｉｐｍ〜約２０ｉｐｍの溶接速度を含む、任意の適切な溶接速度を含んでもよい。
【００３６】
基材１００は、限定はしないが、タービン構成要素を含む、任意の適切な対象物であってもよい。適切なタービン構成要素は、限定はしないが、タービン高温ガス経路構成要素、タービンバケット１１８、タービンノズル、タービンシュラウド、タービン燃焼器、タービン燃焼ライナ、タービントランジションピース、およびそれらの組合せを含む。一実施形態（図示）では、基材１００は、タービンバケット１１８であり、物品２００は、スキーラ先端２０６を含むタービンバケット１１８であり、クラッド層２０２は、スキーラ先端２０６の少なくとも一部を形成する。他の実施形態（図示せず）は、限定はしないが、基材１００がタービンバケット１１８であり、クラッド層２０２がエンジェルウィングの少なくとも一部を形成し、基材１００がタービンバケット１１８であり、クラッド層２０２が後縁４０２の少なくとも一部を形成し、基材１００がタービンノズルであり、クラッド層２０２がノズル縁部の少なくとも一部を形成し、基材１００が基材１００の残りの部分よりも多く酸化を受ける狭いまたは鋭い特徴部を含み、クラッド層２０２が狭いまたは鋭い特徴部の先端を形成することを含む。
【００３７】
図７および図８を参照すると、一実施形態（図７）では、基材１００の表面１０２は、基材１００の材料組成７０４と組成的に異なる表面材料７０２の表面層７００を含む。表面材料は、限定はしないが、ＨＡＹＮＥＳ２３０、ＩＮＣＯＮＥＬ６２５、ＭＥＲＬ７２、またはそれらの組合せを含む、任意の適切な合金組成を含んでもよい。別の実施形態（図８）では、基材１００の表面１０２は、基材１００の材料組成７０４から本質的になるか、あるいはそれからなり、金属合金１２０の粉末１０４は、基材１００の表面１０２に直接溶接される。
【００３８】
基材１００の材料組成７０４は、限定はしないが、鋼、軟鋼、超合金、ニッケル基超合金、コバルト基超合金、ＧＴＤ１１１、ＧＴＤ２２２、ＩＮＣＯＮＥＬ７１８、ＭＡＲ−Ｍ−２４７、ＲｅｎｅＮ４、ＲｅｎｅＮ５、Ｒｅｎｅ１０８、またはそれらの組合せを含む、任意の適切な組成を含んでもよい。
【００３９】
再び図４および図６を参照すると、一実施形態では、溶接経路４００は、タービンバケット１１８の後縁４０２で始まり、後縁４０２の後縁幅４０４を横切って前進し、次にタービンバケット１１８の外周４０６の周りを、負圧側４０８と正圧側４１０の一方に沿って前縁４１２を通って前進し、負圧側４０８と正圧側４１０の他方に沿って後退して後縁４０２に戻る。
【００４０】
図１、図２、図５、および図７を参照すると、一実施形態では、クラッド層２０２を形成することは、金属合金１２０の単一の層を適用することから本質的になり、クラッド層厚さ２０４は、溶接ビード高さ１１０にほぼ等しい。本明細書で使用する場合、「〜から本質的になる」は、クラッド層２０２自体が金属合金１２０の単一の層から形成されるが、追加の組成的に異なるコーティングをクラッド層２０２に適用することができ、限定しはないが、クラッド層２０２を機械加工してネットシェイプを達成することを含む、仕上げ技術をクラッド層２０２に適用することができ、クラッド層厚さ２０４を減少させることが可能であることを示す。
【００４１】
クラッド層厚さ２０４は、限定はしないが、約０．０２インチ〜約０．１５インチ、あるいは約０．０４インチ〜約０．１３インチ、あるいは約０．０７インチ〜約０．１インチ、あるいは約０．０２インチ〜約０．５インチ、あるいは約０．０４インチ〜約０．０７インチ、あるいは約０．０６インチ〜約０．０９インチ、あるいは約０．０８インチ〜約０．１１インチ、あるいは約０．１インチ〜約０．１３インチ、あるいは約０．１２インチ〜約０．１５インチを含む、任意の適切な厚さであってもよい。
【００４２】
図１〜図３および図８を参照すると、別の実施形態では、クラッド層２０２を形成することは、金属合金１２０の第１の層３００を、金属合金１２０の粉末１０４を基材１００の表面１０２にレーザ溶接することによって基材１００の表面１０２に適用し、次に金属合金１２０の第２の層３０２を、金属合金１２０の粉末１０４を金属合金１２０の第１の層３００にレーザ溶接することによって金属合金１２０の第１の層３００に適用し、それによりクラッド層厚さ２０４が溶接ビード高さ１１０よりも大きくなるようにすることを含む。
【００４３】
クラッド層２０２を形成することは、金属合金１２０の少なくとも１つの追加の層（図示せず）を、金属合金１２０の粉末１０４を金属合金１２０の先に適用された層にレーザ溶接することによって順次適用することをさらに含んでもよい。
【００４４】
金属合金１２０の少なくとも第１の層３００および第２の層３０２を適用することによってクラッド層２０２を形成することは、溶接ビード１０６の最大溶接ビード高さ１１０よりも大きいクラッド層厚さ２０４を形成することができる。一実施形態では、クラッド層厚さ２０４は、少なくとも約０．２インチ、あるいは少なくとも約０．３インチ、あるいは少なくとも約０．４インチ、あるいは少なくとも約０．５インチ、あるいは少なくとも約０．６インチ、あるいは少なくとも約０．７インチ、あるいは少なくとも約０．８インチ、あるいは少なくとも約０．９インチ、あるいは少なくとも約１インチ、あるいは約０．２インチ〜約０．８インチ、あるいは約０．３インチ〜約０．７インチ、あるいは約０．２インチ〜約０．４インチ、あるいは約０．３インチ〜約０．５インチ、あるいは約０．４インチ〜約０．６インチ、あるいは約０．５インチ〜約０．７インチ、あるいは約０．６インチ〜約０．８インチである。
【００４５】
本発明を好適な実施形態に関して説明してきたが、本発明の範囲を逸脱することなく、その要素を種々変更させることができ、均等物で置換することができることは当業者によ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、その本質的範囲から逸脱することなく、本発明の教示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、本発明は添付の特許請求の範囲内に属するすべての実施形態を含むことになることを意図している。
［実施態様１］
物品（２００）を形成するための方法であって、
金属合金（１２０）の粉末（１０４）を溶接経路（４００）に沿って基材（１００）の表面（１０２）にレーザ溶接し、溶接ビード幅（１０８）および溶接ビード高さ（１１０）を有する前記金属合金（１２０）の溶接ビード（１０６）を形成することと、
前記溶接経路（４００）を溶接方向（１１２）に沿って伝播させ、クラッド層厚さ（２０４）を有する前記表面（１０２）に配置された前記金属合金（１２０）のクラッド層（２０２）を形成することとを含み、
前記金属合金（１２０）は、難溶接（ＨＴＷ）合金であり、
前記レーザ溶接は、少なくとも約１１ｋＪ／ｃｍ２のレーザエネルギー密度を含み、
前記金属合金（１２０）の前記粉末（１０４）を前記溶接経路（４００）に沿って前記基材（１００）の前記表面（１０２）にレーザ溶接することは、約５ｉｐｍ〜約２０ｉｐｍの溶接速度を含み、
前記溶接経路（４００）は、基準線（１２２）に対して本質的に非平行に揺動し、前記溶接ビード幅（１０８）よりも広いクラッド幅（１１４）を確立し、
前記溶接ビード（１０６）は、前記クラッド層（２０２）が連続するように各揺動に沿ってそれ自体に接触し、
前記クラッド層（２０２）は、本質的に亀裂がない、方法。
［実施態様２］
前記物品（２００）が、スキーラ先端（２０６）を含むタービンバケット（１１８）であり、前記クラッド層（２０２）が、前記スキーラ先端（２０６）の少なくとも一部を形成する、実施態様１に記載の方法。
［実施態様３］
前記溶接経路（４００）が、前記タービンバケット（１１８）の後縁（４０２）で始まり、前記後縁（４０２）の後縁幅（４０４）を横切って前進し、次に前記タービンバケット（１１８）の外周（４０６）の周りを、負圧側（４０８）と正圧側（４１０）の一方に沿って前縁（４１２）を通って前進し、前記負圧側（４０８）と前記正圧側（４１０）の他方に沿って後退して前記後縁（４０２）に戻る、実施態様２に記載の方法。
［実施態様４］
前記基準線（１２２）が、溶接方向（１１２）、中心線、翼弦線、およびそれらの組合せからなる群から選択される、実施態様１に記載の方法。
［実施態様５］
前記金属合金（１２０）が、重量で、
約１５％〜約１７％のクロム、
約４％〜約５％のアルミニウム、
約２％〜約４％の鉄、
約０．００２％〜約０．０４％のイットリウム、
最大約０．５％のマンガン、
最大約０．２％のケイ素、
最大約０．１％のジルコニウム、
最大約０．０５％の炭素、
最大約０．５％のタングステン、
最大約２％のコバルト、
最大約０．１５％のニオブ、
最大約０．５％のチタン、
最大約０．５％のモリブデン、
最大約０．０１％のホウ素、および
残部のニッケル
を含む、実施態様１に記載の方法。
［実施態様６］
前記基材（１００）の前記表面（１０２）が、
重量で、
約２１％〜約２３％のクロム、
約１３％〜約１５％のタングステン、
約１％〜約３％のモリブデン、
約０．２５％〜約０．７５％のマンガン、
約０．２％〜約０．６％のケイ素、
約０．１％〜約０．５％のアルミニウム、
約０．０５％〜約０．１５％の炭素、
約０．０１％〜約０．０３％のランタン、
最大約３％の鉄、
最大約５％のコバルト、
最大約０．５％のニオブ、
最大約０．１％のチタン、
最大約０．０１５％のホウ素、および
残部のニッケル
を含む合金組成と、
重量で、
約２０％〜約２３％のクロム、
約８％〜約１０％のモリブデン、
約３．１５％〜約４．１５％のニオブおよびタンタル、
最大約５％の鉄、
最大約０．１％の炭素、
最大約０．５％のマンガン、
最大約０．５％のケイ素、
最大約０．０１５％のリン、
最大約０．０１５％の硫黄、
最大約０．４％のアルミニウム、
最大約０．４％のチタン、
最大約１％のコバルト、ならびに
残部のニッケル
を含む合金組成と、
重量で、
約１４％〜約１６％のニッケル、
約１９％〜約２１％のクロム、
約８％〜約１０％のタングステン、
約４．０％〜約４．８％のアルミニウム、
約０．１％〜約０．３％のチタン、
約２％〜約４％のタンタル、
約０．２５％〜約０．４５％の炭素、
約０．５％〜約１．５％のハフニウム、
約０．３５％〜約０．５５％のイットリウム、および
残部のコバルト
を含む合金組成と、
それらの組合せと
からなる群から選択される表面材料（７０２）の表面層（７００）を含む、実施態様１に記載の方法。
［実施態様７］
前記基材（１００）が、材料組成（７０４）を含み、前記基材（１００）の前記表面（１０２）が、前記基材（１００）の前記材料組成（７０４）から本質的になり、前記金属合金（１２０）の前記粉末（１０４）が、前記基材（１００）の前記表面（１０２）に直接レーザ溶接される、実施態様１に記載の方法。
［実施態様８］
前記基材（１００）が、
鋼と、
軟鋼と、
超合金と、
ニッケル基超合金と、
コバルト基超合金と、
重量で、
約９％〜約１０．５％のクロム、
約７％〜約８％のコバルト、
約３．７％〜約４．７％のアルミニウム、
約３％〜約４％のチタン、
約１％〜約２％のモリブデン、
約５％〜約７％のタングステン、
約４．３％〜約５．３％のタンタル、
約０．３％〜約０．７％のニオブ、
約０．１％〜約０．２％のハフニウム、および
残部のニッケル、
を含む合金組成と、
重量で、
約１３．５％〜約１４．５％のクロム、
約９％〜約１０％のコバルト、
約３．３％〜約４．３％のタングステン、
約４．４％〜約５．４％のチタン、
約２．５％〜約３．５％のアルミニウム、
約０．０５％〜約０．１５％の鉄、
約２．３％〜約３．３％のタンタル、
約１．１％〜約２．１％のモリブデン、
約０．０５％〜約０．１５％の炭素、および
残部のニッケル、
を含む合金組成と、
重量で、
約２２．５％〜約２４．５％のクロム、
約１８％〜約２０％のコバルト、
約１．５％〜約２．５％のタングステン、
約０．３％〜約１．３％のニオブ、
約１．８％〜約２．８％のチタン、
約０．７％〜約１．７％のアルミニウム、
約０．５％〜約１．５％のタンタル、
約０．１５％〜約０．３５％のケイ素、
約０．０５％〜約０．１５％のマンガン、および
残部のニッケル、
を含む合金組成と、
重量で、
約１７％〜約２１％のクロム、
約５０％〜約５５％のニッケルおよびコバルト、
約４．７５％〜約５．５％のニオブおよびタンタル、
約２．８％〜約３．３％のモリブデン、
約０．６５％〜約１．１５％のチタン、
約０．２％〜約０．８％のアルミニウム、
最大約１％のコバルト、
最大約０．０８％の炭素、
最大約０．３５％のマンガン、
最大約０．３５％のケイ素、
最大約０．０１５％のリン、
最大約０．０１５％の硫黄、
最大約０．００６％のホウ素、
最大約０．３％の銅、ならびに
残部の鉄、
を含む合金組成と、
重量で、
約５．４％〜約５．７％のアルミニウム、
約８％〜約８．５％のクロム、
約９％〜約９．５％のコバルト、
約９．３％〜約９．７％のタングステン、
約０．０５％〜約０．１５％のマンガン、
約０．１５％〜約０．３５％のケイ素、
約０．０６％〜約０．０９％の炭素、および
残部のニッケル、
を含む合金組成と、
重量で、
約７％〜約８％のコバルト、
約６％〜約８％のクロム、
約５．５％〜約７．５％のタンタル、
約５．２％〜約７．２％のアルミニウム、
約４％〜約６％のタングステン、
約２．５％〜約３．５％のレニウム、
約１％〜約２％のモリブデン、
約０．１％〜約０．２％のハフニウム、および
残部のニッケル、
を含む合金組成と、
重量で、
約７．９％〜約８．９％のクロム、
約９％〜約１０％のコバルト、
約５％〜約６％のアルミニウム、
約０．５％〜約０．９％のチタン、
約９％〜約１０％のタングステン、
約０．３％〜約０．７％のモリブデン、
約２．５％〜約３．５％のタンタル、
約１％〜約２％のハフニウム、および
残部のニッケル、
を含む合金組成と、
それらの組合せと
からなる群から選択される材料組成（７０４）を含む、実施態様１に記載の方法。
［実施態様９］
前記レーザエネルギー密度が、約１１．５ｋＪ／ｃｍ２〜約２０．３ｋＪ／ｃｍ２である、実施態様１に記載の方法。
［実施態様１０］
前記粉末（１０４）が、約４ｇ／分〜約６ｇ／分の流量で適用される、実施態様１に記載の方法。
［実施態様１１］
前記流量が、約４．８ｇ／分〜約５．２ｇ／分である、実施態様１０に記載の方法。
［実施態様１２］
前記クラッド層（２０２）を形成することが、前記金属合金（１２０）の単一の層を適用することから本質的になり、前記クラッド層厚さ（２０４）が、前記溶接ビード高さ（１１０）にほぼ等しい、実施態様１に記載の方法。
［実施態様１３］
前記クラッド層（２０２）を形成することが、前記金属合金（１２０）の第１の層（３００）を、前記金属合金（１２０）の前記粉末（１０４）を前記基材（１００）の前記表面（１０２）にレーザ溶接することによって前記基材（１００）の前記表面（１０２）に適用し、次に前記金属合金（１２０）の第２の層（３０２）を、前記金属合金（１２０）の前記粉末（１０４）を前記金属合金（１２０）の前記第１の層（３００）にレーザ溶接することによって前記金属合金（１２０）の前記第１の層（３００）に適用し、それにより前記クラッド層厚さ（２０４）が前記溶接ビード高さ（１１０）よりも大きくなるようにすることを含む、実施態様１に記載の方法。
［実施態様１４］
前記クラッド層（２０２）を形成することが、前記金属合金（１２０）の少なくとも１つの追加の層を、前記金属合金（１２０）の前記粉末（１０４）を前記金属合金（１２０）の先に適用された層にレーザ溶接することによって順次適用することをさらに含む、実施態様１３に記載の方法。
［実施態様１５］
前記クラッド層厚さ（２０４）が、約０．０２インチ〜約０．１５インチである、実施態様１に記載の方法。
［実施態様１６］
前記クラッド層厚さ（２０４）が、約０．０７インチ〜約０．１インチである、実施態様１５に記載の方法。
［実施態様１７］
前記クラッド層厚さ（２０４）が、少なくとも約０．２インチである、実施態様１に記載の方法。
［実施態様１８］
前記クラッド層（２０２）を形成することが、ガスタングステンアーク溶接を含まない、実施態様１に記載の方法。
［実施態様１９］
スキーラ先端（２０６）を含むタービンバケット（１１８）を形成するための方法であって、
金属合金（１２０）の粉末（１０４）を溶接経路（４００）に沿って基材（１００）の表面（１０２）にレーザ溶接し、溶接ビード幅（１０８）および溶接ビード高さ（１１０）を有する前記金属合金（１２０）の溶接ビード（１０６）を形成することと、
前記溶接経路（４００）を溶接方向（１１２）に沿って伝播させ、クラッド層厚さ（２０４）を有する前記表面（１０２）に配置された前記金属合金（１２０）のクラッド層（２０２）を形成することとを含み、
前記金属合金（１２０）は、重量で、
約１５％〜約１７％のクロム、
約４％〜約５％のアルミニウム、
約２％〜約４％の鉄、
約０．００２％〜約０．０４％のイットリウム、
最大約０．５％のマンガン、
最大約０．２％のケイ素、
最大約０．１％のジルコニウム、
最大約０．０５％の炭素、
最大約０．５％のタングステン、
最大約２％のコバルト、
最大約０．１５％のニオブ、
最大約０．５％のチタン、
最大約０．５％のモリブデン、
最大約０．０１％のホウ素、および
残部のニッケル、
から本質的になり、
前記基材（１００）の前記表面（１０２）は、
重量で、
約２１％〜約２３％のクロム、
約１３％〜約１５％のタングステン、
約１％〜約３％のモリブデン、
約０．２５％〜約０．７５％のマンガン、
約０．２％〜約０．６％のケイ素、
約０．１％〜約０．５％のアルミニウム、
約０．０５％〜約０．１５％の炭素、
約０．０１％〜約０．０３％のランタン、
最大約３％の鉄、
最大約５％のコバルト、
最大約０．５％のニオブ、
最大約０．１％のチタン、
最大約０．０１５％のホウ素、および
残部のニッケル、
を含む合金組成と、
重量で、
約２０％〜約２３％のクロム、
約８％〜約１０％のモリブデン、
約３．１５％〜約４．１５％のニオブおよびタンタル、
最大約５％の鉄、
最大約０．１％の炭素、
最大約０．５％のマンガン、
最大約０．５％のケイ素、
最大約０．０１５％のリン、
最大約０．０１５％の硫黄、
最大約０．４％のアルミニウム、
最大約０．４％のチタン、
最大約１％のコバルト、および
残部のニッケル、
を含む合金組成と、
重量で、
約１４％〜約１６％のニッケル、
約１９％〜約２１％のクロム、
約８％〜約１０％のタングステン、
約４．０％〜約４．８％のアルミニウム、
約０．１％〜約０．３％のチタン、
約２％〜約４％のタンタル、
約０．２５％〜約０．４５％の炭素、
約０．５％〜約１．５％のハフニウム、
約０．３５％〜約０．５５％のイットリウム、および
残部のニッケル、
を含む合金組成と、
それらの組合せと
からなる群から選択される表面材料（７０２）の表面層（７００）を含み、
前記レーザ溶接は、約１１．５ｋＪ／ｃｍ２〜約２０．３ｋＪ／ｃｍ２のレーザエネルギー密度を含み、
前記金属合金（１２０）の前記粉末を前記溶接経路（４００）に沿って前記基材（１００）の前記表面（１０２）にレーザ溶接することは、約５ｉｐｍ〜約２０ｉｐｍの溶接速度を含み、
前記粉末（１０４）は、約４．８ｇ／分〜約５．２ｇ／分の流量で適用され、
前記溶接経路（４００）は、基準線（１２２）に対して本質的に非平行に揺動し、前記溶接ビード幅（１０８）よりも広いクラッド幅（１１４）を確立し、
前記基準線（１２２）は、溶接方向（１１２）、中心線、翼弦線、およびそれらの組合せからなる群から選択され、
前記溶接ビード（１０６）は、前記クラッド層（２０２）が連続するように各揺動に沿ってそれ自体に接触し、
前記クラッド層（２０２）は、本質的に亀裂がなく、
前記クラッド層（２０２）は、前記スキーラ先端（２０６）の少なくとも一部を形成し、
前記溶接経路（４００）は、前記タービンバケット（１１８）の後縁（４０２）で始まり、前記後縁（４０２）の後縁幅（４０４）を横切って前進し、次に前記タービンバケット（１１８）の外周（４０６）の周りを、負圧側（４０８）と正圧側（４１０）の一方に沿って前縁（４１２）を通って前進し、前記負圧側（４０８）と前記正圧側（４１０）の他方に沿って後退して前記後縁（４０２）に戻り、
前記クラッド層厚さ（２０４）は、少なくとも約０．２インチであり、
前記クラッド層（２０２）を形成することは、ガスタングステンアーク溶接を含まない、方法。
［実施態様２０］
スキーラ先端（２０６）を備え、
前記スキーラ先端（２０６）は、重量で、
約１５％〜約１７％のクロム、
約４％〜約５％のアルミニウム、
約２％〜約４％の鉄、
約０．００２％〜約０．０４％のイットリウム、
最大約０．５％のマンガン、
最大約０．２％のケイ素、
最大約０．１％のジルコニウム、
最大約０．０５％の炭素、
最大約０．５％のタングステン、
最大約２％のコバルト、
最大約０．１５％のニオブ、
最大約０．５％のチタン、
最大約０．５％のモリブデン、
最大約０．０１％のホウ素、および
残部のニッケル、
から本質的になるクラッド層（２０２）を含み、
前記クラッド層（２０２）は、本質的に亀裂がなく、
前記クラッド層（２０２）は、少なくとも約０．２インチのクラッド層厚さ（２０４）を含む、タービンバケット（１１８）。
【符号の説明】
【００４６】
１００  基材
１０２  基材の表面
１０４  粉末
１０６  溶接ビード
１０８  溶接ビード幅
１１０  溶接ビード高さ
１１２  溶接方向
１１４  クラッド幅
１１６  レーザ溶接装置
１１８  タービンバケット
１２０  金属合金
１２２  基準線
２００  物品
２０２  クラッド層
２０４  クラッド層厚さ
２０６  スキーラ先端
２０８  領域
３００  第１の層
３０２  第２の層
４００  溶接経路
４０２  後縁
４０４  後縁幅
４０６  外周
４０８  負圧側
４１０  正圧側
４１２  前縁
７００  表面層
７０２  表面材料
７０４  材料組成
【図１】
2019089127.tif 000003
【図２】
2019089127.tif 000004
【図３】
2019089127.tif 000005
【図４】
2019089127.tif 000006
【図５】
2019089127.tif 000007
【図６】
2019089127.tif 000008
【図７】
2019089127.tif 000009
【図８】
2019089127.tif 000010
【外国語明細書】
2019089127000001.pdf