CN105377494A - 使用焊剂和金属粉末状芯供给材料的合金的包覆 - Google Patents

Abstract

金属包覆过程利用作为包含粉末状芯(70)的中空的护套(68)形成的供给材料(66)，该粉末状芯包含粉末状金属和粉末状焊剂材料。粉末状金属和焊剂可以具有重叠的筛孔尺寸范围。护套可以是期望的超合金包覆材料的元素的可挤压的子集，使得粉末状金属和粉末状焊剂材料补充该护套以在被熔融时形成期望的超合金材料。粉末状金属可以包含过量的钛以补偿在钛与屏蔽气体中的氧或二氧化碳的反应。用于熔化的热量可以通过能量束(64)被提供，或者通过利用在冷金属电弧焊炬(54)中的作为电极的供给材料而被提供。

Description

使用焊剂和金属粉末状芯供给材料的合金的包覆

技术领域

本发明通常涉及金属接合的领域，并且更具体地涉及使用包含粉末状焊剂和粉末状金属的空芯供给材料的材料的焊接包覆积聚和修复。

背景技术

焊接过程取决于被焊接的材料的类型而显著地变化。一些材料在各种条件下更容易被焊接，而其它材料需要特殊过程以便于实现结构良好的接合而不劣化周围的基底材料。

普通的电弧焊接通常利用自耗电极作为供给材料。为了从针对焊接熔池中的熔融材料的大气(atmosphere)提供保护，惰性覆盖气体或者焊剂材料可以在焊接许多合金时被使用，该许多合金例如包括钢、不锈钢以及镍基合金。惰性和组合的惰性和活性气体的过程包括气体钨电弧焊(GTAW)(也称为钨惰性气体(TIG))和气体金属电弧焊(GMAW)(也称为金属惰性气体(MIG)和金属活性气体(MAG))。焊剂保护的过程包括通常馈送有焊剂的埋弧焊(SAW)，焊剂包括在电极的芯中的药芯焊丝电弧焊(FCAW)，以及焊剂被涂布在填料电极外部上的屏蔽金属电弧焊(SMAW)。

利用能量束作为热源进行焊接也是已知的。例如，激光能量已经被用于将预放置的不锈钢粉末熔化到碳钢基底上，其中粉末状焊剂材料提供熔池的屏蔽。焊剂粉末可以与不锈钢粉末混合，或者作为单独的覆盖层施加。以本发明人的知识，当焊接超合金材料时并未使用焊剂材料。

已认识到的是，由于超合金材料易受到焊接凝固开裂和应变时效开裂的影响，超合金材料是最难焊接的材料之一。术语“超合金”在本文中使用，因为它在本领域中被普遍使用；即，在高温下表现出优异的机械强度和耐蠕变的高度抗腐蚀和抗氧化的合金。超合金通常包括高镍或钴含量。超合金的示例包括以下列商标和品牌名称销售的合金：Hastelloy,Inconel合金(例如，IN738、IN792、IN939)、Rene合金(例如，ReneN5、Rene80、Rene142)、Haynes合金、MarM、CM247、CM247LC、C263、718、X-750、ECY768、282、X45、PWA1483和CMSX(例如，CMSX-4)单晶合金。

通过将材料预加热到非常高的温度(例如，到高于1600℉或870℃)以便于在修复期间显著地增加材料的延展性已成功完成一些超合金材料的焊接修复。该技术被称为在升高的温度下的热箱焊接或超合金焊接(SWET)焊接修复，并且其通常使用手动GTAW过程被完成。然而，热箱焊接被维持均匀的组件过程表面温度的困难和维持完全的惰性气体屏蔽的困难所限制，并且也被施加在于这样高的温度的组件附近工作的操作者的物理困难而限制。

一些超合金材料的焊接应用可以使用冷却板以限制基底材料的加热而被执行；从而限制致使开裂问题的基底热影响和应力的发生。然而，该技术对于部件的几何形状不便于使用冷却板的许多修复应用而言是不实际的。

图6是传统的图示了作为其铝和钛含量的函数的各种合金的相对焊接性的图表。诸如具有这些元素相对较低的浓度以及必然相对较低的γ'(gammaprime)含量的718之类的合金被认为是相对可焊的，虽然这样的焊接通常被限制为组件的低应力区域。诸如具有这些元素相对较高的浓度的939之类的合金通常不被认为是可焊的，或者仅可以利用以上讨论的增大材料的温度/延展性并且最小化过程的热量输入的特殊过程被焊接。为了本文的讨论目的，虚线80指示了介于在线80以下的可焊区与在线80以上的非可焊区之间的边界。线80在垂直轴线上相交于3wt％(重量百分比)铝并且在水平轴线上相交于6wt％钛。在非可焊区以内，具有最高铝含量的合金通常被发现是最难焊接的。

还已知的是利用选择性激光熔化(SLM)或选择性激光烧结(SLS)以将超合金粉末颗粒的薄层熔化到超合金基底上。熔池在激光加热期间通过施加诸如氩之类的惰性气体从大气中屏蔽。这些过程趋向于将附着在颗粒的表面上的氧化物(例如,铝和铬的氧化物)困在被沉积的材料的层以内，导致孔隙、夹杂物和与被困的氧化物相关联的其它缺陷。过程后热等静压(HIP)通常被用来瓦解这些空隙、夹杂物和裂缝以便于改进沉积的涂层的性质。

对于一些在非可焊区中的超合金材料而言，没有已知的可接受的焊接或修复过程。此外，由于新的和更高的合金含量超合金继续被发展，针对超合金材料开发商业上可行的接合过程的挑战继续增长。

附图说明

本发明根据附图在以下描述中进行解释，该附图示出了：

图1图示了使用多层粉末的包覆过程。

图2图示了使用混合层粉末的包覆过程。

图3图示了使用有芯填充焊丝和冷金属电弧焊炬的包覆过程。

图4图示了使用有芯填充焊丝和能量束的包覆过程。

图5图示了能量束重叠图案。

图6是图示了各种超合金的相对焊接性的现有技术图表。

具体实施方式

本发明人已开发了一种包覆过程，其可被成功地用于沉积最难以焊接的超合金材料。虽然焊剂材料以前未被在焊接超合金材料时使用，本发明方法的实施例有利地在熔化和再固化过程期间利用粉末状焊剂材料。一些实施例还利用诸如激光束加热之类的能量束加热过程的精确能量输入控制能力。粉末状焊剂材料有效地提供光束能量陷获、杂质清洗、大气屏蔽、珠整形和冷却温度控制，以便于实现超合金材料的无裂缝接合，而不需要高温热箱焊接或使用冷却板或使用惰性屏蔽气体。虽然本发明的各种元素在焊接行业已经为人所知几十年，本发明人已经创新性地开发了用于解决这些材料的开裂的长期问题的超合金包覆过程的步骤的组合。

图1图示了在环境室温下正被沉积到超合金基底材料12上的超合金材料的包覆10的层而没有基底材料12的任何预加热或使用冷却板的过程。基底材料12例如可以形成燃气涡轮发动机叶片的一部分，并且在一些实施例中包覆过程可以是修复过程的一部分。颗粒状粉末14的层被预放置在基底12上，并且激光束16横穿过粉末14的层以熔化粉末并形成由熔渣18的层覆盖的包覆10的层。包覆10和熔渣18从粉末14的层形成，粉末14的层包括由粉末状焊剂材料22的层覆盖的粉末状超合金材料20的层。

焊剂材料22和产生的炉渣18的层提供了若干功能，这些功能有利于防止包覆10和下面的基底材料12的开裂。首先，它们工作以从激光束16的下游的区域中的大气中屏蔽熔融材料的区域和固化的(但仍然是热的)包覆材料10两者。熔渣浮到表面以将熔融或热金属从大气中分离，并且在一些实施例中焊剂可被配制以产生屏蔽气体，从而避免或最小化昂贵的惰性气体的使用。第二，熔渣18用作允许固化的材料缓慢且均匀冷却的覆盖物，从而减小可促使焊后再加热或应变时效开裂的残余应力。第三，熔渣18有助于成形熔融金属池以将其保持为接近期望的1/3的高度/宽度比。第四，焊剂材料22提供用于移除促使焊接凝固开裂的诸如硫和磷之类的痕量杂质。这种清洗包括金属粉末的脱氧。因为焊剂粉末与金属粉末处于紧密接触，这对完成该功能特别有效。最后，焊剂材料22可提供能量吸收和捕获功能以更有效地将激光束16转换成热能，因而有利于在过程期间热输入的精确控制，诸如在1-2％以内，以及所得到的材料温度的严格控制。另外，焊剂可以被配制以补偿在处理期间挥发的元素或者向沉积物主动地贡献本不会由金属粉末本身所提供的元素。总之，这些过程步骤在室温下针对迄今被认为仅可利用热箱过程或通过使用冷却板接合的材料产生超合金基底上的超合金包覆的无开裂沉积。

图2图示了另一实施例，其中超合金材料的包覆30的层正在被沉积到超合金基底材料32上，该超合金基底材料32在该实施例中被图示作为具有多个柱状晶粒34的定向凝固材料。在该实施例中，粉末36的层被预放置或馈送到基底材料32的表面上作为包括粉末状合金材料38和粉末状焊剂材料40的混合物的均匀层。粉末36的层在一些实施例中可以是一至几毫米的厚度，而不是已知的选择性激光熔化和烧结过程通常具有的一毫米的分数。现有技术的典型粉末状焊剂材料例如具有范围从0.5-2mm的颗粒尺寸。然而，粉末状合金材料38可具有从0.02-0.04mm或0.02-0.08mm或其中的其它子范围的颗粒尺寸范围(筛孔尺寸范围)。筛孔尺寸的该差异可以在材料构成分开的层的图1的实施例中工作良好；然而，在图2的实施例中，可有利的是使粉末状合金材料38和粉末状焊剂材料40具有重叠的筛孔尺寸范围或者具有相同的筛孔尺寸范围，以便有助于粉末的混合和馈送并且在焊接过程期间提供改进的焊剂覆盖。

能量束42在图2的实施例中是具有通常为矩形的横截面形状的二极管激光束，虽然也可以使用其它已知类型的能量束，诸如电子束、等离子束、一个或多个圆形的激光束、扫描激光束(扫描一个、两个或三个维度)、集成的激光束等。矩形形状可以针对具有相对大的区域要被包覆(诸如用于修复燃气涡轮发动机叶片的端部)的实施例是特别有利的。由二极管激光器所产生的大面积光束有助于减小焊接热量输入、热影响区域、从基底和剩余应力中的稀释，所有这些都减小通常与超合金修复相关联的开裂效果的趋势。用来生成大面积激光器曝光的光学条件和硬件光学器件可以包括但不限于：激光束的散焦；在聚焦处生成矩形能量源的二极管激光器的使用；诸如在聚焦处产生矩形能量源的拼接镜之类的集成光学器件的使用；一个或多个维度的激光束的扫描(光栅)；以及可变光束直径的聚焦光学器件的使用(例如，针对精细细节的工件在聚焦处的0.5mm变化到针对较不精细的工件在聚焦处的2.0mm)。光学和/或基底的运动可以被编程为在选择性激光熔化或烧结过程中以建立自定义形状层沉积。该过程在已知的激光熔化或烧结过程中的优点包括：高沉积率和在每个处理层中厚的沉积；在热沉积的金属上延伸而不需要惰性气体的改进的屏蔽；焊剂将提高本会导致凝固开裂的成分的沉积的清洗；焊剂将提高激光束吸收并且最小化返回处理设备的反射；熔渣的形成将塑造并支持沉积物，保存热量并且减缓冷却速率，从而减少在焊接后加热处理期间本促使应变时效(再热)开裂的剩余应力；焊剂可以补偿元素损失或添加合金元素；以及粉末和焊剂预放置或馈送可以被选择性地、有效率地进行，因为沉积物的厚度大大减少参与总部件建造的时间。

图2的实施例还图示了使用基合金供给材料44(可替代地，称为填充材料)。供给材料44可以是丝或带的形式，其朝向基底32被馈送或摆动，并通过能量束42被熔化以贡献熔池。如果需要，供给材料可被预加热(例如，电)，以减少从激光束所需的总能量。虽然很难或不可能将一些超合金材料形成为丝或条的形式，诸如纯镍或镍-铬或镍-铬-钴之类的材料却容易以那些形式得到。在图2的实施例中，基合金供给材料44、粉末状合金材料38和粉末状焊剂材料40被有利地选择，使得包覆材料30的层具有期望的超合金材料的组成。填充材料可以仅是限定了期望的超合金材料的元素的组成的元素的可挤压子集，并且粉末状金属材料包含补充填充材料中的元素来使得定义了期望的超合金材料的元素的组成完整的元素。填充材料和粉末状金属材料组合在熔池中以形成期望的超合金材料30的修复表面。如在图1中，该过程产生了熔渣46的层，其保护、成形并且热绝缘包覆材料30的层。

图3图示了使用冷金属电弧焊炬54将超合金材料50的层沉积到超合金基底52上的实施例。炬54被用来馈送并且熔化填充材料56，填充材料56具有芯丝或带材的形式，包括填充有粉末状芯材59的中空的金属护套57。粉末状芯材59可以包括粉末状金属合金和/或焊剂材料。有利地，该金属护套57由诸如镍或镍-铬或镍-铬-钴之类的可以方便地形成为中空的形状的材料形成，并且粉末状材料59被选择为使得期望的超合金组成在填充材料56被熔化时形成。护套含有充足的镍(或钴)以获得期望的超合金组成，因而该护套对粉末状芯材的固体与固体比率例如可以维持在3：2。电弧的热量熔化填充材料56并且形成由熔渣58的层覆盖的期望的超合金材料50的层。粉末状焊剂材料可在填料56中提供(例如，芯体积的25％)，或者其可以被预放置或沉积到基底52的表面上(未示出-参见图2)，或者电极可涂有焊剂材料，或这些替代的任意组合。补充粉末状金属材料也可以通过在熔化的步骤期间被预放置在基底52的表面上或者通过被直接馈送进入熔池中而加入到熔池(未示出-参见图1和图2)。在各种实施例中，焊剂可以是导电的(电渣)或不导电的(埋弧焊)，并且它可以是化学中性的或添加的。如以前，填充材料可以被预加热以减少所需的过程能量——在该情况下是从冷金属弧焊炬所需的能量。焊剂的使用将提供屏蔽，从而减少或省去了通常在冷金属电弧过程中所需的惰性或部分惰性气体。

图4图示了使用诸如激光束64之类的能量束来熔化填充材料66的将超合金材料60的层沉积到超合金基底62上的实施例。如以上关于图3所述的，填充材料66包括金属护套68，其由诸如镍或镍-铬或镍-铬-钴之类的可以方便地形成为中空的形状的材料构成，并且粉末状材料70被选择为使得期望的超合金组成在填充材料66被激光束64熔化时形成。粉末状材料70可以包括粉末状焊剂以及合金元素。激光束64的热量熔化填充材料66并且形成由熔渣72的层覆盖的期望的超合金材料60的层。如以前，填充材料可以诸如利用电流被预加热，以减少所需的过程能量——在该情况下是从激光束所需的能量。

填充材料56、66的一个实施例被配制以沉积合金247材料，如以下：

-护套固体体积是总金属固体体积的大约60％并且是纯Ni；

-芯金属粉末体积是包含足够的Cr、Co、Mo、W、Al、Ti、Ta、C、B、Zr和Hf的总金属固体体积的大约40％；当从护套中与纯镍一起熔化和混合时产生合金247组成，其标称重量百分比是8.3Cr、10Co、0.7Mo、10W、5.5Al、1Ti、3Ta、0.14C、0.015B、0.05Zr和1.5Hf；以及

-芯焊剂粉末体积表示附加的、在很大程度上非金属的丝体积，可能在大小上与金属粉末体积大约相等，并且包括以35/30/35比率的氧化铝、氟化物和硅酸盐。焊剂的筛孔尺寸范围是诸如用来在芯金属粉末内均匀地分布。

对于熔化的热量由电弧提供的实施例，普遍的是在焊剂或屏蔽气体中提供氧或二氧化碳以便于维持电弧稳定性。然而，氧或二氧化碳将与钛反应并且一些钛在熔化过程期间将作为蒸汽或氧化物损失。本发明允许包含在填充材料中钛的量超出在沉积的超合金组成中所期望的钛的量以补偿该损失。针对上述合金247的示例，包含在芯金属粉末中钛的量可以从1％提高到3％。

将理解的是，诸如不锈钢之类的其它合金例如可以以与将芯供给材料填充有粉末状芯材料的相似过程而被沉积，该粉末状芯材料包含粉末状焊剂和粉末状金属。粉末状金属可以被用来增强护套材料的组成，以获得期望的化学性质的包覆材料。针对由于在熔化步骤期间的汽化导致的材料损失的实施例，粉末状金属可以包含过量的损失材料以补偿损失。例如，当合金321不锈钢护套材料被沉积在含有氧或二氧化碳的屏蔽气体以下时，来自护套材料的一些钛由于与氧或二氧化碳的反应而损失。在这样的实施例中，粉末状芯材料可以包含粉末状焊剂和粉末状钛来补偿损失，从而提供了期望的合金321包覆组成。

针对超合金材料的修复过程可以包含制备待由根据期望的研磨而修复的超合金材料表面以移除缺陷，清洁表面，然后将含有焊剂材料的粉末状材料的层预放置或馈送到表面上，然后将能量束横穿表面以将粉末和表面的上层熔化为具有浮动熔渣层的熔池，然后使熔池和熔渣固化。熔化工作以在基底的表面处愈合任何表面缺陷，根据通常由已知的机械和/或化学过程将熔渣移除而留下更新的表面。粉末末状材料可以仅是焊剂材料，或者针对超合金包覆材料的层是期望的实施例，粉末状材料可以含有以下形式的金属粉末而使得熔化在表面上形成包覆材料的层：或者作为在粉末状焊剂材料的层以下的单独的层、或者与粉末状焊剂材料混合、或者与焊剂材料组合成为复合颗粒。可选地，供给材料可以以带或丝的形式被引入熔池中。粉末状金属和供给材料(如果有的话)以及来自可以是中性或附加的焊剂材料的任何金属贡献，在熔池中被组合以产生具有期望的超合金材料的组成的包覆层。在一些实施例中，镍、镍-铬、镍-铬-钴或其它方便挤压的金属的供给材料与适当的合金金属粉末结合以产生在包覆中期望的超合金组成，从而避免将期望的超合金材料形成为成丝或带的形式的问题。

虽然不一定需要预加热基底以获得可接受的结果，在一些实施例中可能期望的是在熔化步骤之前将热量施加到超合金基底和/或供给材料和/或粉末，诸如用来提高基底材料的延展性和/或降低本需要用来熔化填料的光束能量。一些超合金基底的延展性改进在高于合金的熔点的大约80％的温度处被实现。类似地，冷却固定装置可选地可以用于特定的应用，其与能量束的精确热量输入的组合可以最小化由于熔化过程导致的在材料中产生的应力。此外，本文描述的方法可以不需要惰性屏蔽气体，虽然如果需要的话可以在一些应用中使用补充屏蔽气体。如果填充材料44被使用，其在一些实施例中可以是预加热的。

可以使用的焊剂材料包含市场上可获得的，诸如那些以名称LincolnweldP2007、BohlerSoudokayNiCrW-412、ESABOK10.16或10.90、SpecialMetalsNT100、OerlikonOP76、Sandvik50SW或SAS1出售的焊剂。焊剂颗粒在使用前可以被研磨成期望的较小的筛孔尺寸范围。本领域中已知的焊剂材料通常可以包括氧化铝、氟化物和硅酸盐。本文所公开的方法的实施例可以有利地包括所期望的包覆材料的金属成分，例如铬氧化物、镍氧化物或钛氧化物。常规用于诸如燃气涡轮发动机之类的高温应用的当前可用的基于铁、镍或钴的超合金中的任何一个，包括上述的那些合金，可以利用本发明的方法被接合、修复或涂覆。

其它变体可提供热量以用于熔化通过供给材料，而不是利用能量束或者与能量束组合。例如，图2的丝或带的供给材料44可以被通电以在粉末和焊剂的层以下形成电弧，其中丝是以挤压形式容易获得的材料(即，不是超合金材料)并且粉末包含其它必要的合金元素以在组合的熔池中形成期望的超合金组成。可替代地，粉末和焊剂可以被选择为导电的，诸如用来促进有效地形成超合金包覆材料的层的电渣焊接过程。在又一个实施例中，混合有超合金粉末材料的焊剂粉末可以使用传统等离子弧熔覆设备(可选具有冷却固定装置)被馈送到超合金基底。在各种实施例中，基底、供给材料和/或粉末可以被预加热。由于利用能量束(±1-2％)比利用电极(±10-15％)的热量输入的精确程度更高，可以期望的是利用能量束占总热量输入的一半以上。光束能量可以导致埋弧焊或电渣过程启用具有从基底的最小稀释的初步熔池，然后埋弧焊或电渣贡献可以添加到沉积的体积，而没有显著的进一步基底冲击，从而最大限度地减少稀释效应。

根据其它实施例，混合的埋弧焊焊剂和合金247粉末被预放置为从2.5到5.5mm的深度，并且实现在最终的焊后热处理之后的无裂缝激光熔覆沉积物。功率水平从0.6到2千瓦的镱光纤激光已被用于与振镜扫描光学器件一起使用，使沉积物的宽度为从3至10mm、行进速度为125mm/min。通过染料渗透测试和沉积截面金相检验已经确定没有开裂。要理解的是，合金247落在如图6中所示的非可焊区的最困难的区域以内，从而证明了本发明的可操作性针对于超合金组成的全范围，包括那些具有大于3wt％的铝含量。

可以理解，当修复超合金基底时利用粉末状焊剂材料的优点被实现，无论附加的包覆材料是否被沉积。在超合金基底中的表面开裂可通过利用粉末状焊剂材料覆盖表面然后加热该表面和焊剂材料以形成具有浮动熔渣层的熔池而被修复。一旦在渣层的保护下熔池凝固，将形成没有开裂的清洁表面。

通过使用具有通常为矩形能量密度的二极管激光器，激光能量可跨表面面积被施加。可替代地，以圆形激光束来回进行光栅扫描是可能的，因为它沿着基底向前移动以实现区域的能量分布。图5图示了其中具有直径D的大致为圆形的光束从第一位置74移动到第二位置74'然后到第三位置74”等等的一个实施例的光栅扫描图案。在其方向改变的位置处的光束直径图案的重叠O的量优选处于D的25-90％之间，以便于提供材料的最佳的加热和熔化。可替代地，两个能量束可以同时被光栅扫描以达到跨表面区域的期望的能量分布，其中在光束图案之间的重叠处于相应的光束的直径的25-90％的范围内。

将理解的是，使用粉末状材料有助于功能梯度材料的沉积，其中所沉积的材料的组成跨越时间和空间而变化。例如，合金组成可以从产品的内壁变化至产品的外壁，或从产品以内变化至靠近它的表面。该合金组成可以响应于预期的操作条件而变化，该预期的操作条件需要不同的机械或抗腐蚀特性，并且也考虑到材料的成本。

虽然本发明的各种实施例已在本文中示出和描述，但是很明显，这些实施例仅通过示例的方式提供。许多变化、改变和替换可以做出而不脱离本发明。因此，本发明仅旨在由所附权利要求书的精神和范围所限制。

Claims (18)

1.一种方法，包括：

提供供给材料，所述供给材料包含含有粉末状芯材料的护套，所述粉末状芯材料包含粉末状金属材料和粉末状焊剂材料；

将所述供给材料熔化到基底上以形成熔池；以及

允许所述熔池冷却以形成期望的组成的包覆材料的层，所述包覆材料的所述层由熔渣的层覆盖。

2.根据权利要求1所述的方法，进一步包括：

将所述护套选择为由期望的超合金材料的元素的可挤压子集形成；以及

将所述粉末状金属和所述粉末状焊剂选择为包含在被熔化到所述基底上时补充所述护套以将所述包覆材料形成为所述期望的超合金材料的元素。

3.根据权利要求2所述的方法，进一步包括从镍、镍-铬、镍-铬-钴的组中的一个形成所述护套。

4.根据权利要求1所述的方法，进一步包括：

将包覆材料的所述期望的组成选择为包括钛；

在所述熔化的步骤期间提供包含二氧化碳或氧的屏蔽气体；以及

将所述粉末状芯材料提供为包括钛，从而补偿由于在所述熔化步骤期间与所述氧或二氧化碳的反应以及随后的汽化导致的钛的损失。

5.根据权利要求1所述的方法，进一步包括在所述熔化的步骤期间利用激光能量加热所述供给材料。

6.根据权利要求1所述的方法，进一步包括在所述熔化的步骤期间利用电流加热所述供给材料。

7.根据权利要求1所述的方法，进一步包括在所述熔化的步骤期间利用电流预加热所述供给材料，然后利用激光能量熔化所述预加热的供给材料。

8.根据权利要求1所述的方法，进一步包括将所述粉末状金属材料和所述粉末状焊剂材料提供为具有重叠的筛孔尺寸范围。

9.根据权利要求1所述的方法，进一步包括将所述粉末状金属材料和所述粉末状焊剂材料提供为具有相同的筛孔尺寸范围。

10.根据权利要求1所述的方法，进一步包括在所述熔化的步骤期间向所述熔池供应补充的粉末状金属材料。

11.根据权利要求1所述的方法，进一步包括将所述粉末状焊剂材料处理为包括铬的氧化物、镍的氧化物和钛的碳化物的组中的至少一个。

12.根据权利要求1所述的方法，进一步包括选择所述护套和所述粉末状芯材料，使得所述包覆材料期望的组成是处于超出当在绘制钛含量对铝含量的超合金的图上显示时的可焊区的超合金组成，其中所述可焊区的上边界由与所述钛含量的轴线在6wt％相交并且与所述铝含量的轴线在3wt％相交的直线形成。

13.一种方法，包括：

将供给材料熔化到基底上以形成在熔渣的层以下的期望的超合金包覆材料的层，所述供给材料包含中空金属护套，所述中空金属护套含有粉末状芯材料；

其中所述金属护套包含所述期望的超合金材料的元素的可挤压子集，并且所述粉末状芯材料包含粉末状金属和粉末状焊剂，当与所述护套一起被熔化时所述粉末状金属和所述粉末状焊剂使得所述期望的超合金材料的所述元素完整；以及

允许所述超合金包覆材料和熔渣冷却，然后移除所述熔渣以呈现期望的超合金包覆材料的所述层。

14.根据权利要求13所述的方法，其中所述粉末状金属和粉末状焊剂的筛孔尺寸范围重叠。

15.根据权利要求13所述的方法，进一步包括通过向所述供给材料施加能量束而熔化所述供给材料。

16.根据权利要求13所述的方法，进一步包括：

通过经由所述供给材料施加电流到所述基底以形成电弧而熔化所述供给材料；

提供屏蔽气体，所述屏蔽气体包含氧和二氧化碳中的至少一个，从而在所述熔化的步骤期间稳定所述电弧；以及

在所述粉末状金属中包含超出在所述期望的超合金包覆材料中含有的钛的过量的钛，以便于补偿与氧和二氧化碳中的至少一个反应的钛。

17.一种方法，包括：

使用冷金属电弧焊炬将包含焊剂和粉末状钛的供给材料电极熔化到基底上以形成包覆材料的层；以及

在所述熔化的步骤期间施加包含氧或二氧化碳的屏蔽气体；

其中所述粉末状钛的量被选择为补偿包覆材料的所述层通过与氧或二氧化碳的反应而损失的钛的量。

18.根据权利要求17所述的方法，进一步包括：

形成含有粉末状合金金属的中空的镍、镍-铬或镍-铬-钴护套的所述电极，所述粉末状合金金属包含所述粉末状钛和粉末状焊剂；

其中所述粉末状合金金属和所述粉末状焊剂被选择为当被熔化以形成期望的超合金材料时补充所述护套，所述期望的超合金材料具有超出在绘制钛含量对铝含量的超合金的图上定义的可焊区的组成，其中所述可焊区的上边界由与所述钛含量的轴线在6wt％相交并且与所述铝含量的轴线在3wt％相交的直线形成。