(57)【要約】【課題】物品の処理方法及び処理物品を提供する。【解決手段】母材を有する物品を位置決めすることを含む、物品の処理方法。溶接溶加材は、溶接して、処理物品を形成することによって母材に適用される。溶接溶加材は、溶接物品中に潜在的共晶含有ゾーンを形成するために十分な濃度の１種以上の温度降下元素を含む。潜在的共晶含有ゾーンは、１種以上の温度降下元素を含有する。溶接物品は、少なくとも部分的に液化された共晶含有ゾーンの形成に十分な高温に十分長い時間加熱される。少なくとも部分的に液化された共晶含有ゾーンは、溶接時に形成された亀裂に流入し得る。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
物品の処理方法であって、
母材（１０１）を有する物品（１００）を位置決めする工程と、
溶接物品中に、１種以上の温度降下元素を含有する潜在的共晶含有ゾーン（２０５）を形成するために十分な濃度の１種以上の温度降下元素を含む溶接溶加材（２０１）を、溶接により母材（１０１）に適用して、溶接物品を形成する工程と、
溶接物品を、溶接時に形成された亀裂（２０７）に流入し得る少なくとも部分的に液化された共晶含有ゾーン（２０５）の形成に十分な高温に十分長い時間加熱する工程と
を含む方法。
【請求項２】
母材（１０１）が難溶接性（ＨＴＷ）合金である、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
温度降下元素が、ホウ素又はケイ素又はゲルマニウムである、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
母材（１０１）の一部をくり抜くことをさらに含み、適用することが、母材（１０１）のくり抜かれた部分に溶接溶加材（２０１）を適用することである、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
溶加材を、母材（１０１）のくり抜かれた部分に初期層として適用する、請求項４に記載の方法。
【請求項６】
１種以上の温度降下元素の濃度が約０．５〜約４．０重量％である、請求項１に記載の方法。
【請求項７】
熱処理が約２０００°Ｆ〜約２３００°Ｆの温度で実施される、請求項１に記載の方法。
【請求項８】
熱処理が約２１５０°Ｆ〜約２２２５°Ｆの温度で実施される、請求項１に記載の方法。
【請求項９】
物品（１００）がタービン部品である、請求項１に記載の方法。
【請求項１０】
タービン部品がブレード、ノズル、シュラウド、燃焼器及びタービンホイール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１１】
物品の処理方法であって、
母材（１０１）を有する物品（１００）を供用から外す工程と、
母材（１０１）の一部をくり抜く工程と、
溶接物品中に、１種以上の温度降下元素を含有する潜在的共晶含有ゾーン（２０５）を形成するために十分な濃度の１種以上の温度降下元素を含む溶接溶加材（２０１）を、母材（１０１）のくり抜かれた部分に溶接により適用して、溶接物品を形成する工程と、
溶接物品を、溶接時に形成された亀裂（２０７）に流入し得る少なくとも部分的に液化された共晶含有ゾーンの形成に十分な高温に十分長い時間加熱する工程と
を含む方法。
【請求項１２】
母材（１０１）が難溶接性（ＨＴＷ）合金である、請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
温度降下元素が、ホウ素又はケイ素又はゲルマニウムである、請求項１１に記載の方法。
【請求項１４】
適用することが、溶加材を、母材（１０１）のくり抜かれた部分に初期層として適用することを含む、請求項１１に記載の方法。
【請求項１５】
１種以上の温度降下元素の濃度が、約０．５〜約４．０重量％である、請求項１１に記載の方法。
【請求項１６】
熱処理が約２０００°Ｆ〜約２３００°Ｆの温度で実施される、請求項１１に記載の方法。
【請求項１７】
熱処理が約２１５０°Ｆ〜約２２２５°Ｆの温度で実施される、請求項１１に記載の方法。
【請求項１８】
物品（１００）がタービン部品である、請求項１１に記載の方法。
【請求項１９】
タービン部品が、ブレード、ノズル、シュラウド、燃焼器及びタービンホイールからなる群から選択される、請求項１１に記載の方法。
【請求項２０】
処理物品（１００）であって、
母材（１０１）に溶接された溶接溶加材（２０１）と、
溶接溶加材（２０１）と母材（１０１）との間の熱影響部（２０３）であって、固化した共晶含有ゾーン（２０５）を有する１以上の亀裂（２０７）を含む熱影響部（２０３）と
を含む、物品（１００）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本願は、物品の処理方法に関する。より詳細には、本願は、難溶接性合金で形成された溶接物品の処理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
高強度及び耐酸化性の材料は、ガスタービン用部品によく使用される。例えば、ニッケル基又はコバルト基超合金は、バケット、ブレード、ノズル又はガスタービン内の他の部品によく使用される。このような超合金は、溶接性が低いことがある。したがって、このような部品の特徴は、多くの場合他の工程により形成される
ニッケル基超合金及び特定のチタンアルミニウム合金などの難溶接性（ＨＴＷ）合金は、それらのガンマプライム相及び様々な幾何的制約のため、ガンマプライム相のひずみ時効、溶離及び高温亀裂を受けやすい。これらの材料はまた、アルミニウム又はチタンの含有量が約３％を超えると起こり得る、ガンマプライム相が体積分率３０％超で存在する場合に接合が難しい。
【０００３】
これらのＨＴＷ材料は、ガスタービンエンジン、ブレード（バケット）、ノズル（ベーン）、シュラウド、燃焼器及び他の高温ガス流路部品などのガスタービンエンジンの形成部品に組み込まれることがある。亀裂は、部品を機能させるために実施される溶接作業などの溶接作業の間にＨＴＷ材料に不必要に形成され得る。このような亀裂は、補修部品において望ましくない。
【０００４】
他の接合工程によるニッケル基及びコバルト基超合金を含むガスタービン部品の代替の公知の接合方法としては、ろう付けが挙げられる。しかし、ろう付けには悩ましい欠点がある。ろう付けは、様々な考慮を導入し得る溶加材を使用する。例えば、特定の溶加材は、締結強度不足を引き起こし得る。加えて、ろう付けは、オペレーターの高レベルの精巧さを必要とし得る。ろう付けはまた、部品全体を真空炉に配置し、ろう付けサイクルの間に全パーツを加熱する必要があり、それによって、サイズの制約された、及び／又は温度感受性の用途に適用性が制限される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】米国特許出願第２００８０２１０７４１号明細書
【発明の概要】
【０００６】
例示的な実施形態では、物品の処理方法は、母材を有する物品を位置決めする工程とを含む。溶接溶加材は、溶接して、処理物品を形成することによって母材に適用される。溶接溶加材は、溶接物品中に潜在的共晶含有微細構造を形成するために十分な濃度の、１種以上の温度降下元素を含む。潜在的共晶含有微細構造ゾーンは、１種以上の温度降下元素を含有する。溶接物品は、少なくとも部分的に液化された共晶含有ゾーンの形成に十分な高温に十分長い時間加熱される。少なくとも部分的に液化された共晶含有ゾーンは、溶接時に形成された亀裂に流入し得る。
【０００７】
例示的一実施形態では、物品の処理方法は、母材を有する物品を供用から外すことを含む。母材の一部がくり抜かれ、母材のくり抜かれた部分に溶接により溶接溶加材が適用され、溶接物品が形成される。溶接溶加材は、溶接物品中に潜在的共晶含有微細構造を形成するために十分な濃度の、１種以上の温度降下元素を含む。これらの微細構造は、１種以上の温度降下元素を含有する。溶接物品は、少なくとも部分的に液化された共晶含有ゾーンの形成に十分な高温に十分長い時間加熱される。少なくとも部分的に液化された共晶含有ゾーンは、溶接時に形成された亀裂に流入し得る。
【０００８】
別の例示的な実施形態では、物品は母材に溶接された溶接溶加材を含む。物品は、溶接溶加材と母材との間に熱影響部を有する。熱影響部は、その中に共晶含有ゾーンを有する１以上の亀裂を含む。
【０００９】
本発明の他の特徴及び有利性は、好ましい実施形態の下記のより詳細な説明を、例として本発明の原理を例示する添付の図面と併せて見ることにより明らかであると思われる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本開示の実施形態に係る溶接前の物品の概略図である。
【図２】本開示の実施形態に係る溶接物品の概略図である。
【図３】本開示の実施形態に係る熱処理された物品の概略図である。
【図４】本開示の工程を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
図面を通して、同じ参照番号ができるだけ同じ部分を表すように使用している。
【００１２】
物品及びタービン部品を処理する例示的方法が提供される。本開示の実施形態は、本明細書に開示の１又は複数の特徴を利用しない方法と比較して、溶接工程の後で溶接金属及び母材金属熱影響部の亀裂を有効に修復し、その数を低減させる。加えて、本開示の実施形態は、融合線に隣接する熱影響部（ＨＡＺ）における亀裂の数及び長さを大幅に低減させる。さらに、本開示の実施形態は、Ｒｅｎｅ１０８及びＧＴＤ１１１などの難溶接性合金を含む難溶接性部品の溶接を可能にし、得られた溶接点は、表面亀裂がゼロ又はほぼゼロであり、熱影響部における亀裂のサイズが低減され、又は亀裂が除去される。さらに、本開示の実施形態は、溶加金属中に存在する温度降下元素のため、溶接工程に投入する熱を低減することができ、したがって、溶接点からもたらされる亀裂及び歪みを低減又は除去することができる。
【００１３】
図１は、溶接前の、母材１０１で形成された物品１００を示す。例えば、処理領域１０３は、物品１００の除去された損傷部分を含む。他の実施形態では、処理領域１０３は、新たに製造された物品に存在してもよい。加えて、物品は処理領域を１０３含む。図１に示された実施形態は、Ｕ字型に堀り出された溝を含むが、本開示はこれに限定されるものではない。例えば、表面は亀裂を含んでも、又は他の（機械加工又は非機械加工された）表面特徴、Ｖ字型の溝、切欠き又はされて調製されていない、もしくはくり抜かれていない表面を含んでもよい。
【００１４】
一実施形態では、母材１０１は難溶接性（ＨＴＷ）合金である。本明細書では、「ＨＴＷ合金」は、溶離、熱及びひずみ時効による亀裂を示し、したがって溶接に抵抗性となる合金である。さらなる実施形態では、ＨＴＷ合金は超合金である。またさらなる実施形態では、ＨＴＷ合金はニッケル基超合金又はチタンアルミニウム超合金である。ＨＴＷ合金としては、限定するものではないが、ＧＴＤ１１１、ＧＴＤ４４４、ＧＴＤ２６２、Ｒｅｎｅ  Ｎ２、Ｒｅｎｅ  Ｎ４、Ｒｅｎｅ  Ｎ５、Ｒｅｎｅ  Ｎ６、Ｒｅｎｅ６５、Ｒｅｎｅ７７（Ｕｄｉｍｅｔ７００）、Ｒｅｎｅ８０、Ｒｅｎｅ８８ＤＴ、Ｒｅｎｅ１０４、Ｒｅｎｅ１０８、Ｒｅｎｅ１２５、Ｒｅｎｅ１４２、Ｒｅｎｅ１９５、Ｒｅｎｅ  Ｎ５００、Ｒｅｎｅ  Ｎ５１５、ＣＭ２４７、ＭａｒＭ２４７、ＣＭＳＸ−４、ＭＧＡ１４００、ＭＧＡ２４００、ＩＮ１００、ＩＮＣＯＮＥＬ７００、ＩＮＣＯＮＥＬ７３８、ＩＮＣＯＮＥＬ７９２、ＤＳ  Ｓｉｅｍｅｔ、ＣＭＳＸ１０、ＰＷＡ１４８０、ＰＷＡ１４８３、ＰＷＡ１４８４、ＴＭＳ−７５、ＴＭＳ−８２、Ｍａｒ−Ｍ−２００、ＵＤＩＭＥＴ５００、ＡＳＴＲＯＬＯＹ及びこれらの組合せを挙げることができる。
【００１５】
本明細書では、「ＡＳＴＲＯＬＯＹ」は、重量基準で、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％のチタン及び残部のニッケルの組成を有する合金をいう。
【００１６】
本明細書では、「ＤＳ  Ｓｉｅｍｅｔ」は、重量基準で、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％のモリブデン及び残部のニッケルの組成を有する合金をいう。
【００１７】
本明細書では、「ＧＴＤ１１１」は、重量基準で、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％の炭素及び残部のニッケルの組成を有する合金をいう。
【００１８】
本明細書では、「ＧＴＤ２６２」は、重量基準で、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％の炭素及び残部のニッケルの組成を有する合金をいう。
【００１９】
本明細書では、「ＧＴＤ４４４」は、重量基準で、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％のハフニウム及び残部のニッケルの組成を有する合金をいう。
【００２０】
本明細書では、「ＭＧＡ１４００」は、重量基準で、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％の炭素及び残部のニッケルの組成を有する合金をいう。
【００２１】
本明細書では、「ＭＧＡ２４００」は、重量基準で、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％の炭素及び残部のニッケルの組成を有する合金をいう。
【００２２】
本明細書では、「ＰＭＡ１４８０」は、重量基準で、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％のタングステン及び残部のニッケルの組成を有する合金をいう。
【００２３】
本明細書では、「ＰＷＡ１４８３」は、重量基準で、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％のモリブデン及び残部のニッケルの組成を有する合金をいう。
【００２４】
本明細書では、「ＰＭＡ１４８４」は、重量基準で、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％のタングステン及び残部のニッケルの組成を有する合金をいう。
【００２５】
本明細書では、「Ｒｅｎｅ  Ｎ２」は、重量基準で、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％のハフニウム及び残部のニッケルの組成を有する合金をいう。
【００２６】
本明細書では、「Ｒｅｎｅ  Ｎ４」は、重量基準で、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％のハフニウム及び残部のニッケルの組成を有する合金をいう。
【００２７】
本明細書では、「Ｒｅｎｅ  Ｎ５」は、重量基準で、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％のハフニウム及び残部のニッケルの組成を有する合金をいう。
【００２８】
本明細書では、「Ｒｅｎｅ  Ｎ６」は、重量基準で、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％のハフニウム及び残部のニッケルの組成を有する合金をいう。
【００２９】
本明細書では、「Ｒｅｎｅ６５」は、重量基準で、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％のマンガン及び残部のニッケルの組成を有する合金をいう。
【００３０】
本明細書では、「Ｒｅｎｅ７７（Ｕｄｉｍｅｔ７００）」は、重量基準で、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％のアルミニウム及び残部のニッケルの組成を有する合金をいう。
【００３１】
本明細書では、「Ｒｅｎｅ８０」は、重量基準で、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％の炭素及び残部のニッケルの組成を有する合金をいう。
【００３２】
本明細書では、「Ｒｅｎｅ８８ＤＴ」は、重量基準で、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％のレニウム及びタングステン並びに残部のニッケルの組成を有する合金をいう。
【００３３】
本明細書では、「Ｒｅｎｅ１０４」は、重量基準で、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％のタンタル及び残部のニッケルの組成を有する合金をいう。
【００３４】
本明細書では、「Ｒｅｎｅ１０８」は、重量基準で、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％のハフニウム及び残部のニッケルの組成を有する合金をいう。
【００３５】
本明細書では、「Ｒｅｎｅ１２５」は、重量基準で、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％の炭素及び残部のニッケルの組成を有する合金をいう。
【００３６】
本明細書では、「Ｒｅｎｅ１４２」は、重量基準で、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％のハフニウム及び残部のニッケルの組成を有する合金をいう。
【００３７】
本明細書では、「Ｒｅｎｅ１９５」は、重量基準で、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％のハフニウム及び残部のニッケルの組成を有する合金をいう。
【００３８】
本明細書では、「ＲｅｎｅＮ５００」は、重量基準で、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％のハフニウム及び残部のニッケルの組成を有する合金をいう。
【００３９】
本明細書では、「ＲｅｎｅＮ５１５」は、重量基準で、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％のハフニウム及び残部のニッケルの組成を有する合金をいう。
【００４０】
本明細書では、「ＭａｒＭ２４７」及び「ＣＭ２４７」は、重量基準で、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％のハフニウム及び残部のニッケルの組成を有する合金をいう。
【００４１】
本明細書では、「ＩＮ１００」は、重量基準で、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％の炭素及び残部のニッケルの組成を有する合金をいう。
【００４２】
本明細書では、「ＩＮＣＯＮＥＬ７００」は、重量基準で最大約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％のマンガン及び残部のニッケルの組成を有する合金をいう。
【００４３】
本明細書では、「ＩＮＣＯＮＥＬ７３８」は、重量基準で、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％のニオブ及び残部のニッケルの組成を有する合金をいう。
【００４４】
本明細書では、「ＩＮＣＯＮＥＬ７９２」は、重量基準で、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％のジルコニウム及び残部のニッケルの組成を有する合金をいう。
【００４５】
本明細書では、「ＵＤＩＭＥＴ５００」は、重量基準で、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％のアルミニウム及び残部のニッケルの組成を有する合金をいう。
【００４６】
本明細書では、「Ｍａｒ−Ｍ−２００」は、重量基準で、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％のハフニウム及び残部のニッケルの組成を有する合金をいう。
【００４７】
本明細書では、「ＴＭＳ−７５」は、重量基準で、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％のハフニウム及び残部のニッケルの組成を有する合金をいう。
【００４８】
本明細書では、「ＴＭＳ−８２」は、重量基準で、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％のハフニウム及び残部のニッケルの組成を有する合金をいう。
【００４９】
本明細書では、「ＣＭＳＸ−４」は、重量基準で、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％のハフニウム及び残部のニッケルの組成を有する合金をいう。
【００５０】
本明細書では、「ＣＭＳＸ−１０」は、重量基準で、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％のレニウム及び残部のニッケルの組成を有する合金をいう。
【００５１】
一実施形態では、物品１００はタービン部品である。タービン部品は、限定するものではないが、高温ガス流路部品、ブレード（バケット）、ノズル（ベーン）、シュラウド、燃焼器、タービンホイール、ＨＴＷ合金で形成された３Ｄ製造部品又はこれらの組合せを含む、任意の適切なタービン部品であってよい。部品は、最も典型的には、ノズル又はベーンなどの定常翼形部並びにブレード及びバケットを含む回転翼形部を含む、翼形部である。「ブレード」及び「バケット」という用語は、本明細書では同義に使用される。ブレード又はバケットの場合、補修され、溶接に供される領域の例は、機能後のブレード又はバケットの先端領域である。ブレードのこの領域は、周囲のシュラウドと接触することによる擦れ、及び高温環境における酸化のために、摩耗しやすい。ノズル又はベーンの場合、補修される領域は通常、昇温のエンジンにおいて最高速度のガスに暴露されるために摩耗しやすい先端である。溶接溶加材は、溶加材として溶接の際単独で使用されても、又はノズル又はベーンの先端に沿って溶接される、輪郭用プレートなどのインサートと組合せて使用されてもよい。
【００５２】
ここで図２を参照すると、物品１００は、処理領域１０３を充填し、溶接溶加材２０１と母材１０１とを一つに融合する溶接溶加材２０１により溶接されている。接合領域は、母材１０１と溶接溶加材２０１との間に熱影響部２０３を含む。熱影響部２０３は、溶接の熱への暴露及び溶接溶加材２０１の包含により改変された溶接点の拡散ゾーン及び部分を含む。溶接は、ガス−タングステン−アーク溶接、プラズマ−アーク溶接、ハイブリッド溶接などを含む、任意の適切な従来型の溶接技術により実施することができる。溶接溶加材２０１は、高いガンマプライム相含有量を有する溶加材を含む、適切な高強度溶接溶加材を含む。溶接溶加材２０１は、１種以上の温度降下元素を含む。温度降下元素は、溶接溶加材中に存在する場合、固化溶接溶加材２０１中、又は溶接点の熱影響部２０３中に潜在的共晶含有ゾーン２０５を形成する、任意の適切な元素である。加えて、温度降下元素は、溶接溶加材２０１において温度降下元素を有さない溶接溶加材より低い溶融温度を含むか、又は誘導する。適切な温度降下元素としては、限定するものでは何が、ホウ素（Ｂ）及びケイ素（Ｓｉ）及びゲルマニウム（Ｇｅ）が挙げられる。一実施形態では、溶接溶加材は、約０．５〜約４．０重量又は約０．７５〜約１．７５重量％又は約１．０〜約１．５重量％の温度降下元素を含む。ゾーン２０５は、温度降下元素を含む共晶含有微細構造を含む。
【００５３】
溶接溶加材２０１と母材１０１の溶接により形成される亀裂２０７が、図２にさらに示される。図２において、亀裂２０７のサイズ、形状及び配向が概略的に示され、例示目的で大幅に拡大され、これらは溶接溶加材２０１と母材１０１との溶接にからもたらされることがある、開口部、亀裂又は特徴の単なる見本である。加えて、複数の亀裂が熱影響部２０３に存在してもよく、母材１０１内に伸長していてもよい。亀裂の有無及び数は、利用する特定の母材１０１及び特定の溶接溶加材２０１に依存すると思われる。通常、難溶接性であると特徴付けられた合金は、通常の公知の溶接工程においてより大きな亀裂の実例をもたらす。
【００５４】
ここで図３を参照すると、図２の溶接物品１００は熱処理されている。一実施形態では、物品は、共晶含有ゾーン２０５の少なくとも一部で少なくとも部分的に液化されるために十分な温度及び時間熱処理され、ゾーン２０５の流動を誘導する。少なくとも部分的な液化は、高濃度の共晶含有物質を亀裂２０７へ流入可能にする、共晶含有ゾーン２０５の初期溶融を含む。一実施形態では、液化共晶含有物質は亀裂２０７に流入して、固化する。一実施形態では、溶接物品は、応力除去サイクル及び共晶含有ゾーンの流動の両方を含む工程で真空熱処理される。一実施形態では、熱処理は、母材１０１に対する標準熱処理工程のステップ及びパラメーターを含む。さらなる実施形態では、熱処理は、母材及び溶接された溶接溶加材２０１を真空又は不活性雰囲気下で所定の温度に加熱することを含む。所定の温度は、熱処理される材料に関する任意の適切な温度であってよい。一実施形態では、所定の温度は、約２０００°Ｆ〜約２３００°Ｆ、又は約２１５０°Ｆ〜約２２２５°Ｆ又は約２１００°Ｆ〜約２１５０°Ｆ又は約２０５０°Ｆ又は約２１７５°Ｆである。熱処理は、所定の温度への昇温（ramping）プログラム、所定の温度における保持時間、所定の温度の焼入れプログラム又はこれらの組合せをさらに含む。一実施形態では、熱処理は、約５〜約２０分間又は約１０〜約１５分間又は約１２分間、所定の温度に保持する。
【００５５】
図４は、本開示の実施形態に係る方法を示す。本方法は、母材１０１を有する物品１００を位置決めすることを含む（ステップ４０１）。一実施形態では、物品は、補修又はメンテナンスのために供用から外され、溶接のための調製を位置決めされる。物品１００の位置決め後で、物品１００は溶接のために調製される（ステップ４０３）。調製は、母材１０１の表面の一部をくり抜くことを含んでよく、他の実施形態では、この表面は整えられる、及び／又は表面の残屑又は酸化部分が除去されてもよい。本明細書では、「くり抜くこと」は、溶接のための調製において望ましくない表面特徴を整える、又は除去するために、表面の一部を化学的又は物理的工程により除去する工程である。一実施形態では、母材１０１の一部がくり抜かれ、母材１０１のくり抜かれた部分に溶接溶加材２０１が適用される。溶接溶加材２０１は、融合ゾーンにおいて、又はその近くにおいて亀裂の修復を容易にするバタリング層又は初期層として適用される。溶接溶加材２０１のバタリング層又は初期層の適用後、従来型又は公知の溶接溶加材などの様々な組成物の溶接溶加材を、バタリング層又は初期層に適用することができる。物品１００を溶接のために調製後、物品１００は、溶接溶加材２０１が母材１０１に溶接されるように溶接される（ステップ４０５）。溶接の際に、溶接溶加材２０１中の温度降下材料は複数の潜在的共晶含有ゾーン２０５を形成する。加えて、溶接は、少なくとも熱影響部２０３において形成される亀裂をもたらす。潜在的共晶含有ゾーンは、温度降下材料を含み、母材１０１のバルク及び溶接溶加材２０１の残りの部分のバルクより低い温度で溶融可能である。溶接後、物品は熱処理に供される（ステップ４０７）。熱処理の間に、潜在的共晶含有ゾーンを含む物品は、共晶含有ゾーンを少なくとも部分的に液化する温度に加熱される。液化ゾーンは、溶接により形成された亀裂内に流入し、亀裂を修復可能であり、熱処理物品における亀裂の数の低減又は除去をもたらす。一実施形態では、温度降下元素を含む溶接溶加材２０１は、溶接溶加材２０１が熱処理の間に流動可能であり、亀裂が存在する場合、表面の亀裂に流入してこれを修復可能なように溶接点の表面に適用される。溶接点は、溶接の間又は直後にはじめは亀裂を生じてもよく、すべてのこのような亀裂は、熱処理による溶接後の原位置におけるろう付けのろう付けサイクルの間に「修復」又は補修される。亀裂を含まない、又は実質的に含まない、ニッケル超合金部品の融合領域が最後にもたらされ、難溶接性合金の溶接が可能になる。
【００５６】
本発明を、好ましい実施形態を参照しながら説明してきたが、本発明の範囲から逸脱することなく、様々な変更を行うことができ、こ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と思われる。加えて、本発明の本質的範囲から逸脱することなく、特定の状況又は材料に適合するように、多数の変形を本発明の教示に行うことができる。したがって、本発明は、本発明の実施に関して企図される最良の様式として開示される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あるすべての実施形態を含むものであることが意図される。
【符号の説明】
【００５７】
１００  物品
１０１  母材
１０３  処理領域
２０１  固化溶接溶加材
２０３  熱影響部
２０５  潜在的共晶含有ゾーン
２０７  亀裂
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【外国語明細書】
2017109239000001.pdf