DE68908980T2

DE68908980T2 - Legierung und Verfahren zu ihrer Verwendung.

Info

Publication number: DE68908980T2
Application number: DE89305639T
Authority: DE
Inventors: Peter John Fell; Philip Steven Wood
Original assignee: Rolls Royce PLC
Current assignee: Rolls Royce PLC
Priority date: 1988-07-14
Filing date: 1989-06-05
Publication date: 1994-01-20
Anticipated expiration: 2009-06-06
Also published as: AU613205B2; DE68908980D1; EP0351948A1; AU3678489A; JP2924908B2; CA1332299C; JPH02138432A; US4940566A; EP0351948B1

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Legierung zur Benutzung bei der Reparatur von Turbinenbauteilen und bei der Herstellung derartiger Turbinenbauteile.
Insbesondere ist die erfindungsgemäße Legierung geeignet zur Reparatur und bei der Herstellung von Bauteilen von Gasturbinentriebwerken, die im Betrieb einer direkten Berührung durch Abgase aus der Verbrennungseinrichtung eines solchen Triebwerks ausgesetzt sind.
Wenn sich die Notwendigkeit ergibt, daß Gasturbinentriebwerke unter höheren Betriebstemperaturen arbeiten, ergibt sich auch die Notwendigkeit, neue Metalllegierungen zu entwickeln, die dieser Temperaturerhöhung standhalten.
Die französische Patentschrift 2296491 beschreibt die Benutzung von zwei Legierungen, die in Pulverform kombiniert werden, wobei die eine Legierung identisch ist mit der Legierung des zu reparierenden Gegenstandes, während die andere Legierung der Legierung des Gegenstandes angenähert ist. Der Gegenstand kann durch die Kombination repariert werden. Ein Nachteil ist die übermäßig lange Zeit, die zur Durchführung der Reparatur erforderlich ist, d. h. 24 bis 48 Stunden.
Die US-Patentschrift 4507264 offenbart eine Lötlegierung zur Reparatur von Gasturbinenbauteilen, wobei die Legierung frei von Kobalt ist, so daß ihre Benutzung in Pulverform möglich sein soll.
Die vorliegende Erfindung bezweckt die Schaffung einer Legierung, die selbst oder in Kombination mit anderen Legierungen geeignet ist zur Benutzung bei der Reparatur oder Herstellung von Bauteilen, deren Material eine auf Nickel basierende Superlegierung ist.
Gemäß der vorliegenden Erfindung besteht eine Legierung, die geeignet ist zur Benutzung bei der Reparatur und/oder Herstellung von Bauteilen, aus einer auf Nickel basierenden Superlegierung in Gewichtsprozenten aus folgenden Bestandteilen: Rest
Nachstehend wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben. In der Zeichnung zeigen:
Fig. 1 eine schematische perspektivische Ansicht einer Turbinenschaufel eines Gasturbinentriebwerks,
Fig. 2 eine perspektivische Teilansicht der Schaufel gemäß Fig. 1.
Zunächst wird auf Fig. 1 Bezug genommen. Eine Turbinenschaufel 10 eines Gasturbinentriebwerks ist aus einer Superlegierung, beispielsweise MarM002, hergestellt, und dies ist der Handelsname einer solchen Legierung. Die Schaufel 10 besitzt Kühlkanäle 12 und 14, die sich innerhalb der Schaufel über die Länge des stromlinienförmigen Schaufelblattes 11 erstrecken und an eine Füllkammer 16 an der Spitze der Schaufel 10 angeschlossen sind.
Um die Herstellung zu vereinfachen, wird die Füllkammer 16 dadurch hergestellt, daß ein Loch in den Schaufelringabschnitt 18 der Schaufel 10 eingegossen wird, auf das danach eine Kappe 20 hart aufgelötet wird, um dieses Loch gegen das Austreten von Kühlluft nach der Atmosphäre abzudichten, wenn die Schaufel 10 im Triebwerk in Betrieb ist.
Die Kappe 20 ist aus einem Material hergestellt, das identisch ist mit jenem der Schaufel 10. Das Lötmaterial ist jedoch jenes gemäß der vorliegenden Erfindung, und es besteht in Gewichtsprozenten aus folgenden Bestandteilen: Rest
Die erfindungsgemäße Legierung wird zum Zwecke der Hartverlötung der Kappe 20 in Folienform (nicht dargestellt) erzeugt, jedoch könnte sie auch als Pulverschicht auf die Kappe aufgebracht werden, wenn dies erforderlich ist.
Gemäß dem vorliegenden Beispiel wird die Hartverlötung dadurch bewirkt, daß die Schaufel 10 komplett mit der Kappe 20 und der Folie in einem Vakuum auf eine Temperatur von 1190 ºC erhitzt wird, wobei jene Temperatur 3 Stunden lang aufrechterhalten wird. Dann läßt man die Temperatur auf 1000 ºC absinken, und danach wird der Aufbau plötzlich durch einen inerten Gasstrom abgeschreckt.
Nunmehr wird auf Fig. 2 Bezug genommen. Die Schaufel 10 ist mit Abdichtungsflossen 22, 24 versehen, und dies sind bekannte Merkmale und werden daher nicht im einzelnen beschrieben. Es genügt, festzustellen, daß die Flosse 22 von der maschinellen Bearbeitung herrührende Markierungen aufwies, die unter Benutzung der erfindungsgemäßen Legierung an der mit dem Bezugszeichen 26 versehenen Stelle beseitigt wurden. Außerdem wies die Spitze der Dichtungsflosse 24 eine durch Abnutzung entstandene Beschädigung auf, die durch Benutzung der erfindungsgemäßen Legierung an der mit dem Bezugszeichen 28 gekennzeichneten Stelle repariert wurde.
In beiden Fällen war die erfindungsgemäße Legierung auf ein Pulver reduziert, von dem eine gewisse Menge dann durch einen Acrylbinder oder einen auf Wasser basierenden Binder bekannter Art gebunden wurde. Die daraus resultierende Paste wurde an den beschädigten Stellen der Schaufel 10 angesetzt, und der sich so ergebende Aufbau wurde im Vakuum angeordnet und durch Sinterverlötung in eine massive Form gebracht und danach spanabhebend auf das fertige Profil bearbeitet. Dieses Verfahren wurde bei einer Temperatur durchgeführt, die nicht so hoch ist, um die erfindungsgemäße Legierung zu schmelzen, und in Form einer Technik, wie sie allgemein bekannt ist.
Eine weitere Benutzung für die erfindungsgemäße Legierung ist ein Ersatz in Pulverform für ein Lötmaterial mit hohem Schmelzpunkt, wie dieses in der britischen Patentschrift 2107628 beschrieben ist, und wie dieses unter dem Handelsnamen NICROBRAZ 30 vertrieben wird.
Mechanische Versuche, die bei einem Bauteil durchgeführt wurden, das in der oben beschriebenen Weise sowohl mittels Sinterverlötung als auch Verlötung mit Folie repariert wurde, haben gezeigt, daß die Festigkeitseigenschaften des Bauteils für sich durch die erfindungsgemäße Legierung angepaßt wurden.

Claims

1. Legierung, geeignet zur Benutzung bei der Reparatur und/oder Herstellung eines Bauteils aus einer auf Nickel basierenden Superlegierung, welche die folgenden Bestandteile in Gewichtsprozenten aufweist: Rest

2. Verfahren zur Anwendung der Legierung gemäß Anspruch 1 bei der Herstellung eines Bauteils aus einer Superlegierung, welches die folgenden Schritte umfaßt: es wird aus der Legierung eine dünne Folie hergestellt, es wird die Folie zwischen zwei Bauteile gelegt und erhitzt und dann läßt man das Ganze abkühlen, um eine Hartverlötung der beiden Bauteile miteinander zu bewirken.

3. Verfahren nach Anspruch 2, bei welchem das Ganze unter Vakuum auf 1190 ºC erhitzt, auf 1000 ºC im Vakuum abgekühlt und dann schnell relativ zu der ersten Abkühlung durch einen Inertgasstrom abgeschreckt wird.

4. Verfahren zur Anwendung der Legierung gemäß Anspruch 1 zur Reparatur eines Bauteils aus einer Superlegierung, welches die folgenden Schritte umfaßt: es wird die Legierung zu einem Pulver verarbeitet, es wird das Pulver mit einem auf Acryl oder Wasser basierenden Binder gebunden, es wird die sich so ergebende Paste auf den beschädigten Bereich des Bauteils aufgebracht, und es wird das Ganze dann im Vakuum so erhitzt, daß eine Sinterverlötung der Paste mit dem Bauteil erfolgt, es wird das Ganze zunächst im Vakuum abgekühlt und schließlich einem Inertgasstrom ausgesetzt, und danach wird die sinterverlötete Legierung spanabhebend auf das vorgeschriebene Profil des Bauteils verarbeitet.