用鎳基合金制造元件的方法以及由此制造的元件技術

本發明專利技術涉及用鎳基合金制造元件的方法以及涉及由此制造的元件。特別是，相應的元件具有與常規解決方法比較而言改善的機械性質并且可以大多數不同形狀的形式制造。在制造期間，由鎳或鎳含量為至少20％重量的鎳基合金制造的基底核的表面用粘合劑以及金屬粉末進行涂層，所述金屬粉末中除其他的合金形成元素之外還包括至少20％重量的鎳。隨后，進行分級熱處理，其中首先排出粘合劑，此后進行金屬粉末的燒結，導致鎳基底核熔合和/或形成由鎳基合金制造的固體表面涂層。（*該技術在2024年保護過期，可自由使用*）

【技術實現步驟摘要】
用鏡基合金制造元件的方法以及由此制造的元件本申請是申請日為2004年9月29日，國家申請號為200480024494. 1，國際申請號為PCT/EP2004/010894，專利技術名稱為“用鎳基合金制造元件的方法以及由此制造的元件”的專利申請的分案申請。本專利技術涉及用鎳基合金制造元件的方法以及用此方法制造的元件。采用這種解決方法，使制造大多數具有各種立體幾何的不同形狀的元件成為可能。由此制造的元件也可為多孔結構或可包含這樣的多孔結構。用本身已知的鎳基合金，當然可以制造不同的元件，其中這可主要通過已知的成形方法實現。因此，這類元件允許制造為澆鑄零件，所述零件隨后看情況再進行冷加工或熱加工。然而，特別是在切割成形處理期間，由于這類鎳基合金的機械性質而出現問題。另外，已經提出通過燒結方法改性鎳制造的元件，其中固溶體的形成或金屬間相(特別是NiAl)的形成應該通過燒結完成以便實現這類元件的性質的改善。然而，特別是在這種形式中，可能只不過改善了這類元件的熱性質，結果所述機械性質沒有在要求的形式中得到改善。因此，本專利技術的目的是預定方法，通過所述方法可用包含改善的機械性質的鎳基合金制造大多數不同形狀的元件。按照本專利技術，用含有權利要求I的特征的方法解決了這個目的。由此制造的元件具有權利要求17和18中所述的特征。本專利技術的有利的實施方案和改善可通過從屬權利要求中所述的特征實現。為用鎳基合金制造元件，實施本專利技術的步驟從而使由純鎳或鎳基合金組成的基底核至少在一些區域提供有表面涂層。所述表面涂層由粘合劑以及金屬粉末形成。本專利技術使用的金屬粉末包括另外的合金形成元素(以下仍將涉及)，除了至少20%重量的含量的鎳之外。鎳基合金組成的基底核應該包括至少20%重量的鎳。本專利技術采用的金屬粉末可為相應的鎳基合金的粉末，也可為相應合金形成元素與鎳的粉末混合物，所述混合物優選經高能研磨。按照本專利技術，具有表面涂層的基底核隨后經分級熱處理。在此情況下，在第一步中將所述粘合劑從表面涂層中排出。在排出粘合劑后完成金屬粉末的燒結。在燒結期間，形成鎳基底核的燒結熔融和/或形成由鎳基合金組成的固體表面涂層。鎳基合金制造的基底核用作半成品的情況下，包含在所述金屬粉末中的鎳的含量應該小于基底核材料中的鎳的含量。然而，所述熱處理，至少這類燒結應該在1000°C以上的溫度和還原性或惰性的氣氛下，但優選氫氣氣氛下進行。可以使用實質上已經具有最后制造的所述元件的幾何形狀的基底核，以使它們完 全避免最后的成形再加工或僅需要最少的形狀的再加工成形。然而，采用本專利技術的解決方法，也可采用多孔半成品形式的基底核，該半成品優選具有也可稱為泡沫體的多孔結構。特別是在這類多孔泡沫體結構的制造中，表面涂層應采用由粘合劑、金屬粉末和另外的溶劑制造的懸浮體/分散體形成，看情況而定，或采用由液體制造的懸浮體/分散體形成。當然，也可能將這類懸浮體/分散體沉積于非多孔基底核上。允許這類具有多孔結構的基底核完全浸入所述懸浮體/分散體中，隨后壓縮這類裝載了懸浮體/分散體的基底核以便從所述孔中移除所述懸浮體/分散體以僅使網保持濕潤。此后，可進行分級熱處理。 然而，在制造多孔泡沫體形式的元件期間，所述步驟也可為采用通過溶劑具有適當粘度的粘合劑用于濕潤所述基底核的多孔結構的表面(看情況而定)，其中為從所述孔中移除過量的粘合劑也可進行灌漿。隨后，使所述相應金屬粉末沉積于濕潤的表面，其中通過振動實現所述金屬粉末更加均勻的分布。在該步驟后，再進行分級熱處理。在形成表面涂層后和分級熱處理前，可能使基底核變形，優選這類具有多孔結構的基底核。因此，例如在確定的最小彎曲半徑柔量下可進行彎曲。因此制造空心圓柱體形狀的元件或更確切地說制造螺旋狀的元件是可能的。然而，用本專利技術的解決方法也可能便利地制造復合構件。在此情況下，所述步驟可為使基底核的至少一個表面區域提供有前述表面涂層。然后使該表面區域與至少另一個基底核接觸，在此情況下可有利地使用所述粘合劑的粘合作用。此后進行熱處理，在此期間相應基底核的粘合力型連接形成封閉。然而，也可能使兩個或幾個基底核的表面區域提供有表面涂層，所述基底核連結在一起通過粘合力形成封閉，并使那些表面區域進行接觸，然后采用熱處理連結通過粘合力形成封閉。照這樣，可制造具有復雜幾何形狀(例如包括底切或空腔)的復合構件，而不要求隨后進行成形。然而，也可能制造由具有致密結構的基底核和具有多孔結構的基底核構成的復合構件。本專利技術采用的金屬粉末除含有20%重量的最小含量的鎳之外，也可優選包含至少50%重量的碳、鑰、鐵、鈷、銀、鈦、招、硼、錯石、猛、娃和/或鑭。然而，除了所述相應的粉末組合物之外，本專利技術制造的元件的性質也可因以不同形式在基底核確定的表面區域形成的表面涂層而變化。這涉及到所述表面涂層的相應厚度，一方面，也可通過以不同形式重復應用的方式進行表面涂層，另一方面，也可提供具有不同金屬粉末含量、金屬粉末組合物和金屬粉末粒度的局部不同稠度的表面涂層。結果，本專利技術制造的這類元件上可得到局部不同性質。采用本專利技術的解決方法，可能制造包含起始于表面的漸變合金組成的元件。因此，例如可能通過使用純鎳制造的基底核制造在燒結后仍具有純鎳核心區域的元件，其中另外的合金元素的含量連續地向相應的表面變化/增加。對前述復合構件的制造，所述漸變合金組合物也可在連接區域形成，所述連接區域通過由粘合力型連接形成的閉合而形成。與僅用鎳制造的元件相比，按照本專利技術制造的元件具有更高的延展性、蠕變阻力和強度，其中這種情況也適用于與鎳鋁化物比較。與鎳元件相比氧化趨勢也可降低。所述元件達到了高達1000°C的熱穩定性，其中特別是本專利技術制造的具有多孔結構的元件呈現出其應用的延伸的可能性，例如排除使用鎳鋁化物泡沫(由于其脆性)。特別是本專利技術制造的元件可在更高的動力荷載下使用。 本專利技術在以下通過實施例的方式解釋。實施方案I將由鎳制造的具有300mm*150mm*I. 9mm的尺寸并且具有94%的孔隙率的基底核浸入50ml體積的1%聚乙烯吡咯烷酮的水溶液中。隨后，在吸收墊上進行擠壓以便從所述孔的空腔中移除粘合劑，以僅使所述多孔結構的網得到濕潤。此后，將用粘合劑濕潤的所述多孔基底核固定在振動裝置上并散播金屬粉末。振動的結果，使所述金屬粉末均勻地分布在所述用粘合劑濕潤的基底核的表面，其中仍維持所述結構的表面多孔性。所述金屬粉末包含0. I %重量的碳、22. 4%重量的鉻、10. 0%重量的鑰、4. 8%重量的鐵、0. 3%重量的鈷、3. 8%重量的銀和58. 6%重量的鎳的組合物。這種金屬粉末市售可得，商品名為“Inconel 625”。將用金屬粉末和粘合劑進行表面涂層的基底核軋制為圓柱體。在此情況下，借助于所述粘合劑確保金屬粉末的粘結。此后，進行分級熱處理，其中第一步在水氣氛下于烘箱中進行。增加溫度，同時維持5K/分鐘的加熱速率。在大約300°C開始排除粘合劑并且在600°C完成。為了確保粘合劑完全釋放應該堅持大約30分鐘的滯留時間。隨后，在1150°C至1250°C的溫度進行燒結，保持大約30分鐘的滯留時間。由此制造的元件由鎳基合金組成，其中在其表面的組成至少大約等同于所應用的金屬粉末的組成。孔隙率等于91%。在空氣中，該元件在高達1000°C的溫度本文檔來自技高網...

【技術保護點】

【技術特征摘要】
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【專利技術屬性】
技術研發人員：D·瑙曼，G·瓦爾特爾，A·貝姆，
申請(專利權)人：維爾國際有限公司，弗勞恩霍弗實用研究促進協會，
類型：發明
國別省市：