專利名稱：使用夾層的瞬時液相焊接的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明通常涉及焊接(bonding)技術(shù)。更具體而言，本發(fā)明涉及用于瞬時液相焊接(transient liquid phase bonding)的夾層(sandwich interlayer)。
背景技術(shù)：
各種物品，例如燃?xì)廨啓C(jī)組件，可以通過將單獨(dú)制備的部分(segment)接合成一個整體組件而制備。在這些組件中的裂紋或其它損傷也可以被修復(fù)。包括原子固態(tài)移動和接合界面上的晶粒生長的擴(kuò)散焊接，已經(jīng)被用于接合和/或修復(fù)這些組件。擴(kuò)散焊接允許制造和修復(fù)復(fù)雜的組件，甚至在封閉的冶金檢測下，該組件具有與相鄰部分材料幾乎不能區(qū)別的焊接區(qū)域。這些焊接處具有與被接合到一起的部分基本相似的微結(jié)構(gòu)和機(jī)械性能?？墒?，擴(kuò)散焊接需要高壓，其會導(dǎo)致此組件的變形。
瞬時液相焊接是一種混合銅焊和擴(kuò)散焊接的方法，其通過還利用擴(kuò)散焊接克服了一般伴隨銅焊接合出現(xiàn)的較弱填充材料。在瞬時液相焊接中，一種或多種夾層材料被置于兩個或多個被接合在一起以形成組件的部分中。當(dāng)組件被加熱到焊接溫度時，夾層材料熔化，填充部分之間的縫隙。當(dāng)此組件保持在焊接溫度時，在夾層和相鄰部分中某些合金元素發(fā)生相互擴(kuò)散，在接合處導(dǎo)致組成改變，等溫固化此接點(diǎn)并且在部分之間產(chǎn)生初步焊接。使組件保持在焊接溫度下一段較長時間，從而允許在部分之間形成基本上均一的擴(kuò)散焊接。瞬時液相焊接需要非常低的壓力，從而不會因此導(dǎo)致組件變形。這使得瞬時液相焊接成為一個有吸引力的組合和/或修復(fù)方法。
在某些應(yīng)用中，目前的瞬時液相焊接體系和方法不能在基底之間產(chǎn)生足夠強(qiáng)的焊接。因此，希望當(dāng)利用瞬時液相焊接技術(shù)時能夠產(chǎn)生較強(qiáng)焊接。也希望增強(qiáng)這些焊接處的硬度、微結(jié)構(gòu)和/或均一性(化學(xué)和/或微結(jié)構(gòu)的)。也進(jìn)一步希望通過利用此技術(shù)能夠接合不同材料。

發(fā)明內(nèi)容
因此，現(xiàn)有體系和方法的上述缺點(diǎn)通過本發(fā)明的實(shí)施方案被克服，本發(fā)明涉及瞬時液相焊接體系和方法。這些體系和方法利用夾層以形成比用存在的瞬時液相體系和方法目前可能形成的更強(qiáng)，更均勻的焊接。這些夾層也允許在這些焊接處得到更細(xì)微的微結(jié)構(gòu)和更均一的硬度。
本發(fā)明的實(shí)施方案包括通過瞬時液相焊接來焊接基底的體系。這些體系的實(shí)施方案包括兩個外部焊接層，一個被夾于或置于兩個外部焊接層之間的中間焊接層，此中間焊接層包括與外部焊接層不同的組成。在焊接過程中，外部焊接層熔化，但中間焊接層并不熔化。
在實(shí)施方案中，中間焊接層的組成可以與被焊接的基底組成基本相同。中間焊接層可以包括第一形態(tài)，外層可以包括第二形態(tài)，第一形態(tài)與第二形態(tài)彼此不相同。每一外部焊接層可以包括粉末，糊，織物，帶或箔片；中間焊接層可以包括粉末，糊，織物，帶或箔片；但外部焊接層和中間焊接層不都包括箔片。在實(shí)施方案中，每一外部焊接層可以是大約25-50微米厚，中間焊接層可以是大約75-100微米厚。
本發(fā)明的實(shí)施方案也包括通過瞬時液相焊接將基底接合成一體的方法。這些方法可以包括提供兩個或多個將被接合在一起的基底；將一個夾層焊接組件置于將被接合的基底之間，夾層焊接組件包括夾在兩個外部焊接層之間的中間焊接層，此中間焊接層的組成不同于外部焊接層；加熱此夾層焊接組件和基底到預(yù)定溫度；并且在預(yù)定溫度保持夾層焊接組件和基底達(dá)預(yù)定時間。
本發(fā)明的實(shí)施方案也包括通過瞬時液相焊接修復(fù)基底的方法。這些方法可以包括將夾層焊接組件置于相對于基底的所需位置，該夾層焊接組件包括夾入兩外部焊接層的中間焊接層，中間焊接層包括與外部焊接層不同的組成；加熱基底和夾層焊接組件到預(yù)定溫度；在預(yù)定溫度保持基底和夾層焊接組件預(yù)定時間。
預(yù)定溫度包括高于外部焊接層的熔點(diǎn)，低于中間焊接層的熔點(diǎn)，并低于基底熔點(diǎn)的溫度。預(yù)定時間包括至少充分(substantially)熔化外部焊接層的充足時間。預(yù)定時間進(jìn)一步包括足以通過允許熔化的外部焊接層固化從而在被接合的基底之間形成接合的時間。預(yù)定的時間進(jìn)一步包括足以允許接合處至少充分(substantially)均一化的時間。在實(shí)施方案中，預(yù)定時間可以為大約4小時。
本發(fā)明可以被用于接合相似或不相似的基底，和/或修理損傷的基底(即，修補(bǔ)裂縫)。在實(shí)施方案中，本發(fā)明可以用于接合單晶基底和多晶基底，例如，舉例來說，生產(chǎn)燃?xì)廨啓C(jī)組件。在這些實(shí)施方案中，每個外部焊接層可以包括MBF 80箔片，且中間焊接層可以包含具有如下公稱組成(nominal composition)的粉末60wt.％Ni，12.4wt.％Cr，18.5wt.％Co，3.2wt.％Mo，5.0wt.％Al，4.3wt.％Ti，0.8wt.％V，0.1wt.％Zr，0.1wt.％C和0.02wt.％B。
在隨后的描述中，本領(lǐng)域技術(shù)人員將容易地明白本發(fā)明的其它特征，方面和優(yōu)點(diǎn)，其中參考舉例說明本發(fā)明優(yōu)選方式的附圖，且在所有附圖中，其中涉及的相同標(biāo)記表示相同的部分。


參考各附圖，本發(fā)明的體系和方法在此作如下描述，其中圖1是表示現(xiàn)有技術(shù)中通常利用的，單晶基底如何通過薄箔夾層與多晶基底接合的示意圖；圖2是表示本發(fā)明實(shí)施例中利用的，單晶基底如何通過示例性夾層與多晶基底接合的示意圖；圖3是表示如圖1描述的單晶基底與多晶基底通過薄箔夾層接合的SEM顯微照片；圖4是表示如圖2描述的單晶基底與多晶基底通過示例性夾層接合的SEM顯微照片；和圖5是表示，在高倍放大下，圖4中所示的焊接的細(xì)顆粒γ微結(jié)構(gòu)的SEM顯微照片。
具體實(shí)施例方式
為了促進(jìn)對本發(fā)明的理解，現(xiàn)在參考在圖1-5中所示的本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方案和用于描述其的專業(yè)術(shù)語。在此所用的術(shù)語是為了說明，并非限定。在此公開的特定結(jié)構(gòu)和功能細(xì)節(jié)不能解釋為限定，而僅僅作為指導(dǎo)本領(lǐng)域技術(shù)人員以不同方式實(shí)施本發(fā)明的基礎(chǔ)。在描述的結(jié)構(gòu)和方法中的任何修改和變化，和在此闡述的本發(fā)明的原理的進(jìn)一步應(yīng)用，對本領(lǐng)域技術(shù)人員來說是容易想到的，被認(rèn)為是在本發(fā)明的精神和范圍之內(nèi)。
本發(fā)明涉及用于瞬時液相焊接體系和方法的夾層。這些夾層比現(xiàn)有的瞬時液相焊接體系和方法產(chǎn)生更好的焊接。此外，用這些夾層生產(chǎn)的焊接產(chǎn)品具有改進(jìn)的強(qiáng)度和硬度，更細(xì)微的微結(jié)構(gòu)，并且比現(xiàn)有瞬時液相焊接體系和方法產(chǎn)生的焊接具有更好的均一性。
本發(fā)明的實(shí)施方案包括通過利用其中具有多個熔點(diǎn)抑制層的夾層將兩個或多個基底接合的瞬時液相焊接體系和方法。本發(fā)明的實(shí)施方案也可以被用于修復(fù)被損壞的基底。如前所述，瞬時液相(“TLP”)焊接是一種銅焊和擴(kuò)散焊接方法，其中中間層材料被置于被焊接以形成組件的基底之間。TLP焊接允許在低溫下形成焊接，而所得焊接的再次熔化溫度非常高。當(dāng)組件被放置在一起且被加熱到焊接溫度時，至少部分中間層材料熔化，填充于基底之間的縫隙中。當(dāng)組件被保持在焊接溫度期間，在中間層和基底之間發(fā)生某些合金元素的相互擴(kuò)散，導(dǎo)致在接點(diǎn)處的組成改變，其等溫固化接點(diǎn)且在基底之間產(chǎn)生初步焊接。將此組件在焊接溫度下保持較長一段時間，以在基底間形成具有基本均一的微結(jié)構(gòu)的擴(kuò)散接合。
高精度TLP焊接可以被用于在相似或不相似基底之間制備高質(zhì)量化學(xué)和微結(jié)構(gòu)均一焊接。通過TLP焊接，本發(fā)明的夾層可以被用于接合或修復(fù)任何合適的基底。這些基底可以包括任何組成，并且可以包括任何單晶材料，多晶材料，定向固化材料，和/或它們的組合。
現(xiàn)有的TLP焊接體系和方法利用各種形態(tài)的焊接介質(zhì)，例如，舉例來說，薄箔，粉末，糊，織物，帶，蜂窩，薄涂層等。圖1表示典型的現(xiàn)有TLP焊接結(jié)構(gòu)，其中單個中間層30(即，薄箔片)被置于單晶基底10和多晶基底20之間以在其中形成接合界面。盡管此結(jié)構(gòu)產(chǎn)生良好的焊接，但本發(fā)明的夾層可能產(chǎn)生更強(qiáng)且更好的焊接。
圖2表示本發(fā)明的示范性TLP焊接結(jié)構(gòu)。如其所示，夾層40被置于單晶基底10和多晶基底20之間以在其中形成接合界面。此夾層40包括夾于兩外部焊接層43之間的中間焊接層41，其中此中間焊接層41包括與外部焊接層43不同的組成。中間焊接層41也可以包括與外部焊接層43不同的形態(tài)。例如，在一些非限定實(shí)施方案中，中間焊接層41可以包括粉末，且外部焊接層43可以包括箔片，其中粉末和箔片具有不同組成。在其他非限定實(shí)施方案中，中間焊接層41和外部焊接層43可以包括相同形態(tài)(即，粉末)，但包括不同組成。眾多其它組合也可以。
外部焊接層43可以為任何合適的厚度且可以包括任何合適的形態(tài)，例如，舉例來說，粉末，糊，織物，帶，箔片，等。例如，在實(shí)施方案中，外部焊接層43可以包括大約25-50微米厚的箔片。
中間焊接層41也可以為任何合適的厚度且可以包括任何合適的形態(tài)，例如，舉例來說，粉末，糊，織物，帶，箔片，等。中間焊接層41(即，如果使用糊或帶)中可以包括的任何粘結(jié)劑應(yīng)能夠被蒸發(fā)而不留下任何有害殘留物。在實(shí)施方案中，中間焊接層41可以包括大約100微米厚的粉末層。在實(shí)施方案中，中間焊接層41可以包括粉末混合物，其中被接合的每一基底的粉末被混合在一起以形成一種包括被接合的基底組分的單一混合粉末。
為了促進(jìn)產(chǎn)生具有可與被接合的基底相匹配的強(qiáng)度特性的接合點(diǎn)，需要使用相對較小厚度的夾層40。如果夾層40的厚度太大，接合點(diǎn)的機(jī)械性能可能不能接受。因此，在實(shí)施方案中，整個夾層40的最大厚度為大約250微米。
一旦外部焊接層43熔化且固化，夾層40(中間焊接層41和外部焊接層43)應(yīng)能夠與基底10，20形成冶金接合，從而可以得到足夠的焊接強(qiáng)度。如果沒有冶金接合，接合將具有不足的強(qiáng)度。因此，在夾層40中所使用的材料成分應(yīng)該適合于被接合的基底。中間焊接層41和外部焊接層43的組成可以包括機(jī)械地和/或化學(xué)地適合用于被接合或修復(fù)的基底的任何組分，從而其所形成焊接的組成基本上與至少一個被接合或修復(fù)的基底相似。需要在最終焊接合處中存在的，且其固態(tài)擴(kuò)散率低的元素希望包括在用于夾層40的材料中。另一方面，那些存在會不利地影響最終所得接合點(diǎn)的焊接過程和/或質(zhì)量的元素，希望被排除在夾層40的材料之外。例如，在被接合的基底中存在的一些元素可以從夾層40材料中排除，以防止在焊接中形成脆的，難以消除的相。在實(shí)施方案中，中間焊接層41可以包括與至少一個被接合的基底的組成匹配或基本相似的組成。
出于各種目的，夾層40的材料中可以包括合金添加劑。例如，中間焊接層41中可以包括鉿，以有助于在焊接區(qū)域賦予晶界延伸性。又例如，外部焊接層43的組成中可以包括熔點(diǎn)抑制劑，其將組合物的熔點(diǎn)降低到低于被連結(jié)的基底10，20的熔點(diǎn)，且低于中間焊接層41的熔點(diǎn)，因此允許外部焊接層43局部熔化，隨后對其中形成的焊接等溫固化。因?yàn)樵谕獠亢附訉?3中的熔點(diǎn)抑制劑擴(kuò)散入相鄰基底10，20中導(dǎo)致焊接處的等溫固化，因此將接合點(diǎn)中熔點(diǎn)抑制劑的量降低到即使溫度保持恒定也發(fā)生固化的值。當(dāng)溫度上升時，根據(jù)已知擴(kuò)散定律，夾層40中的熔點(diǎn)抑制劑進(jìn)入被接合的基底10，20，產(chǎn)生濃度梯度。熔點(diǎn)抑制劑的最高濃度保持在熔融接合點(diǎn)的中心，朝著基底和接合點(diǎn)之間的界面的方向降低。當(dāng)接合點(diǎn)中達(dá)到熔點(diǎn)抑制劑的濃度臨界值時，接合點(diǎn)開始等溫固化。在焊接或修復(fù)燃?xì)廨啓C(jī)組件中，硼作為熔點(diǎn)抑制劑是尤其有利的，因?yàn)槠淠芸焖贁U(kuò)散入通常用于這些組件的超級合金中。
在預(yù)期的焊接溫度下，熔點(diǎn)抑制劑可以以任何足以液化外部焊接層43的量存在。在預(yù)期的焊接溫度下必須有足量的液相存在，以確保整個焊接區(qū)域充分填充以產(chǎn)生無空隙的最終接合處。在實(shí)施方案中，熔點(diǎn)抑制劑可以包括大約1-10重量％的硼，但是此量可以依據(jù)被焊接的基底和在夾層40所用材料而改變。例如，在實(shí)施方案中，熔點(diǎn)抑制劑包括大約3重量％的硼。
外部焊接層43和被焊接的基底10，20之間的熔點(diǎn)的差應(yīng)足夠大以允許外部焊接層43充分液化，從而在并未對基底10，20產(chǎn)生不利影響的溫度下流動且填充接合處。有時，外部焊接層43的熔點(diǎn)可能必須低于基底10，20大約60℃?？墒?，在其他情況下，較窄的熔點(diǎn)差是可以接受的，然而在其他情況下，為了避免將基底暴露在對基底不利的溫度下，則較寬的熔點(diǎn)差可能是必須的。
夾層40的形態(tài)和在此使用的材料的組成，可以由待焊接基底的最終用途而決定。在一些應(yīng)用中，與組件的組成和微結(jié)構(gòu)基本相應(yīng)的焊接區(qū)域的充分完全的均勻化和發(fā)展可能是絕對必要的。在其它應(yīng)用中，匹配度較低的組成和微結(jié)構(gòu)也可被接受。
本發(fā)明的夾層40可以被用于制作具有高質(zhì)量，高強(qiáng)度焊接的新組件。這種組件可以包括中空風(fēng)機(jī)葉片，整體裝有葉片的轉(zhuǎn)子(integrally bladed rotor)，高低壓渦輪葉片，高壓壓縮機(jī)葉片和其它燃?xì)廨啓C(jī)組件。這些夾層40可以被用于接合相似或不相似的基底。例如，代替目前使用的需要復(fù)雜的樅樹和開槽附件機(jī)制(fir tree and slot attachment mechanism)，通過本發(fā)明的體系和方法單晶燃?xì)廨啓C(jī)葉片可以與多晶片/轉(zhuǎn)子接合以生產(chǎn)整體裝有葉片的轉(zhuǎn)子，其重量顯著的低于現(xiàn)有的轉(zhuǎn)動葉片組件。
除制備新組件之外，通過本發(fā)明的TLP焊接體系和方法，組件的受損部分可以被修復(fù)。例如，可拆卸組件的受損部分，并且因此替換部分可以被插入組件。通過本發(fā)明的夾層40，替換部分可以與組件的現(xiàn)存部分接合。用本發(fā)明的夾層40裂縫也可以被修復(fù)。由于通過本發(fā)明需要非常低的壓力來接合組件，在接合過程中不會產(chǎn)生變形和殘余應(yīng)力。
焊接后適當(dāng)?shù)責(zé)崽幚磉@些部分產(chǎn)生具有結(jié)構(gòu)焊接處的被修復(fù)組件，該結(jié)構(gòu)焊接處與原始部分材料在結(jié)構(gòu)，機(jī)械性能和性能上非常類似。
實(shí)施例通過制備和比較兩個TLP焊接接合處來評定本發(fā)明的體系和方法，每個接合處接合單晶基底到多晶基底上。第一接合處利用已知的瞬時液相焊接體系和方法，而第二接合處利用本發(fā)明的瞬時液相焊接體系和方法。在這些樣品中使用的單晶基底包含一種經(jīng)常用于制造燃?xì)廨啓C(jī)葉片的材料，其公稱組成為3-12wt％Cr，0-3wt％Mo，3-10wt％W，0-5wt％Re，6-12wt％Ta，4-7wt％Al，0-15wt ％Co，0-0.02wt％B，0-0.1wt％Zr，0-0.0045wt％C，0-0.8wt％Hf，0-2wt％Cb/Nb，0- 1wt％V，0-0.7wt％Ti，0-10wt％(Ru+Ir+Pt+Pd+Rh+Os)，0-0.1wt％(Y+La+Sc+Ce+鑭系元素+錒系元素)，余量為Ni。在這些樣品中使用的多晶基底包含一種一般用于制造燃?xì)廨啓C(jī)輪盤/轉(zhuǎn)子(disk/rotor)的材料，其公稱組成為60wt％Ni，12.4wt％Cr，18.5wt％Co，3.2wt％Mo，5.0wt％Al，4.3wt％Ti，0.8wt％V，0.1wt ％Zr，0.1wt％C，和0.02wt％B。
實(shí)施例1在這個第一樣品中，MBF 80箔單片被用作單獨(dú)中間層30以接合單晶基底10和多晶基底20，如圖1所示。MBF 80箔非晶片為大約25微米厚，且具有公稱組成為79.3wt％鎳，15.3wt％鉻，1.5wt％鐵，0.1wt％鈷，0.1wt％鈦，0.1wt％鋁，3.7wt％硼，0.1wt％碳。選擇該市場上可買到的MBF 80箔以在凝固后的焊接區(qū)域提供大致均勻的化學(xué)分布。在該箔片中的硼是作為熔點(diǎn)抑制劑，其使MBF 80箔片在大約1940°F下熔化，這低于在此使用的單晶基底10和多晶基底20的γ′溶線溫度(gamma prime solvus temperature)。
該樣品中的TLP焊接在大約2065°F，60psi真空，大約4小時下實(shí)現(xiàn)。此溫度高于單夾層30的熔點(diǎn)，但是低于基底10，20的熔點(diǎn)。此后，進(jìn)行焊接后熱處理以在焊接中形成γ′沉淀物(gamma prime precipitate)。熱處理包括加熱組件到大約2065°F，保持大約4小時，然后以大約90°F/min的速度冷卻到室溫。
在焊接中，MBF 80箔片夾層30熔化，于是其中的硼擴(kuò)散入單晶材料10和多晶材料20中，因此將在焊接處35和相鄰區(qū)域中形成的有害硼化物最少化。伴隨鉻的除去，MBF 80箔片夾層30基本不含有通過固溶體和γ′形成為基底提供強(qiáng)度的合金元素。然而，這些合金元素存在于基底10，20中，并且在焊接過程中，這些元素從基底10，20中擴(kuò)散到焊接處35中，因此加強(qiáng)焊接處35。
一個接近無缺陷粗晶粒微結(jié)構(gòu)在焊接處35中生長，如圖3中所示。該粗晶粒的微結(jié)構(gòu)可以提供較低焊接強(qiáng)度，可能對焊接處35的機(jī)械性能(例如，疲勞性)造成不利影響。一旦焊接，在焊接中心會有顯著的硬度下降。如圖3所示，在焊接處邊緣的硬度值為大約463維氏硬度值(VHN)，但是，在焊接中心硬度為約426VHN。硬度下降意味從基底10，20擴(kuò)散到焊接處35中的合金元素在焊接處35的中心達(dá)到穩(wěn)定。
實(shí)施例2在這個第二樣品中，本發(fā)明一個示范性的夾層40被用于接合單晶基底10到多晶基底20，如圖2所示。夾層40包含2個外層43和一個夾在兩個外層43間的中間層41。每個外層43包含一個與在實(shí)施例1使用的MBF 80箔片相同的大約25微米厚的非晶層。中間層41包含具有如下公稱組成的大約100微米厚的10微米粉末層60wt％Ni，12.4wt％Cr，18.5wt％Co，3.2wt％Mo，5.0wt ％Al，4.3wt％Ti，0.8wt％V，0.1wt％Zr，0.1wt％C和0.02wt％B。該夾層40的總厚度大約150微米，而因?yàn)楹附又械拇植诨詈蠛附訁^(qū)域大約250微米厚。
與實(shí)施例1相同的焊接參數(shù)也用于此。如前，TLP焊接在大約2065°F，60psi真空，大約4小時下形成。然后，進(jìn)行焊接后熱處理從而在焊接中形成γ′沉淀物。熱處理包括加熱組件到大約2065°F，保持大約4小時，然后以90°F/min速率冷卻到室溫。
在焊接中，當(dāng)MBF 80箔片層43熔化時，粉末41進(jìn)入焊接處45，于是焊接處45的整體組成變得與多晶基底20相接近。用于夾層40的粉末41與實(shí)施例1中的夾層30相比具有更強(qiáng)的固溶體強(qiáng)化劑和γ′形成物，因此提供了與實(shí)施例1中的焊接處35相比具有增強(qiáng)強(qiáng)度的焊接處45。
細(xì)晶粒的γ微觀結(jié)構(gòu)在此焊接處45中生長，如圖4和5中所示。與樣品1的焊接處35不同，樣品2的焊接處45具有基本均一的約480VHN的整體硬度，如圖4所示。盡管對于實(shí)施例2焊接處的機(jī)械性能，例如張力、疲勞性、蠕變性、和沖擊性沒有評價，實(shí)施例2的增強(qiáng)的硬度和更細(xì)微的微觀結(jié)構(gòu)證明實(shí)施例2的焊接處45比實(shí)施例1的焊接處35更好。
如上所述，本發(fā)明提供改進(jìn)的瞬時液相焊接體系和方法。有利地，這些體系和方法利用夾層以形成比用現(xiàn)有瞬時液相的焊接體系和方法目前可能形成的更強(qiáng)、更均一的焊接。這些夾層也可用于接合任何組成的基底，不論相似或不相似的。這種夾層也使得在這些焊接處獲得更細(xì)微的微觀結(jié)構(gòu)和更均一的硬度。許多其它實(shí)施方案和優(yōu)點(diǎn)對于本領(lǐng)域技術(shù)人員是顯而易見的。
為了完成本發(fā)明滿足的各種需要，已描述了本發(fā)明的各種實(shí)施方案。應(yīng)該認(rèn)識到這些實(shí)施方案僅僅是舉例說明本發(fā)明各實(shí)施方案的原理。因此對于本領(lǐng)域技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍情況下的多種修改和改進(jìn)將是顯而易見的。例如，這些夾層可以被用于接合相似或不相似基底，或者可以用于修復(fù)損壞的基底?？傊景l(fā)明意圖覆蓋后附權(quán)利要求和其等同范圍內(nèi)的所有合適的改進(jìn)和變化。
權(quán)利要求
1.一種通過瞬時液相焊接來焊接基底的體系，包括兩個外部焊接層；被置于兩個外部焊接層之間的中間焊接層，該中間焊接層包括不同于外部焊接層的組成；其中中間焊接層的組成與被焊接的基底的組成基本類似。
2.權(quán)利要求1的體系，其中中間焊接層包括第一形態(tài)，外層包括第二形態(tài)，且第一形態(tài)與第二形態(tài)彼此不同。
3.權(quán)利要求1的體系，其中每個外部焊接層包括至少一種粉末，糊，織物，帶和箔片；中間焊接層包括至少一種粉末，糊，織物，帶和箔片；且外部焊接層和中間焊接層不都包括箔片。
4.權(quán)利要求1的體系，其中每個外部焊接層包括至少一種粉末，糊，織物，帶和箔片。
5.權(quán)利要求1的體系，其中每個外部焊接層的厚度為大約25-50微米。
6.權(quán)利要求1的體系，其中中間焊接層包括至少一種粉末，糊，織物，帶和箔片。
7.權(quán)利要求1的體系，其中中間焊接層的厚度為大約75-100微米。
8.權(quán)利要求1的體系，其中每個外部焊接層包括MBF 80箔片。
9.權(quán)利要求1的體系，其中中間焊接層包括具有如下公稱組成的粉末60wt.％Ni，12.4wt.％Cr，18.5wt.％Co，3.2wt％Mo，5.0wt.％Al，4.3wt.％Ti，0.8wt.％V，0.1wt.％Zr，0.1wt.％C和0.02wt.％B。
10.權(quán)利要求1的體系，其中該體系被用于單晶基底和多晶基底之間。
11.權(quán)利要求1的體系，其中該體系被用于(a)接合兩個或多個基底，和(b)修復(fù)受損基底中的至少一種。
12.一種用于瞬時液相焊接的夾層焊接組件，其包括夾于兩個外部焊接層之間的中間焊接層，其中該中間焊接層包括與外部焊接層不同的組成，焊接時外部焊接層熔化，而中間焊接層不熔化。
13.權(quán)利要求12的夾層焊接組件，其中中間焊接層包括不同于外部焊接層的形態(tài)。
14.權(quán)利要求12的夾層焊接組件，其中中間焊接層的組成與由該夾層焊接組件焊接的基底的組成基本類似。
15.權(quán)利要求12的夾層焊接組件，其中每個外部焊接層包括至少一種粉末，糊，織物，帶和箔片。
16.權(quán)利要求12的夾層焊接組件，其中中間焊接層包括至少一種粉末，糊，織物，帶和箔片。
17.權(quán)利要求12的夾層焊接組件，其中每個外部焊接層包括至少一種粉末，糊，織物，帶和箔片；中間焊接層包括至少一種粉末，糊，織物，帶和箔片；且外部焊接層和中間焊接層不都包括箔片。
18.權(quán)利要求12的夾層焊接組件，其中每個外部焊接層包括MBF 80箔片，和中間焊接層包括具有如下公稱組成的粉末60wt.％Ni，12.4wt.％Cr，18.5wt.％Co，3.2wt％Mo，5.0wt.％Al，4.3wt.％Ti，0.8wt.％V，0.1wt.％Zr，0.1wt.％C和0.02wt.％B。
19.權(quán)利要求18的夾層焊接組件，其中該夾層焊接組件被用于單晶基底和多晶基底之間。
20.一種通過瞬時液相焊接來接合基底的方法，包括提供兩個或多個將被接合到一起的基底；將夾層焊接組件置于將被接合到一起的基底之間，該夾層焊接組件包括夾于兩外部焊接層之間的中間焊接層，該中間焊接層具有不同于外部焊接層的組成；加熱該夾層焊接組件和基底到預(yù)定溫度；且在預(yù)定溫度將夾層焊接組件和基底保持預(yù)定時間。
21.權(quán)利要求20的方法，其中該中間焊接層包括與外部焊接層不同的形態(tài)。
22.權(quán)利要求20的方法，其中該預(yù)定溫度包括高于外部焊接層的熔點(diǎn)，低于中間焊接層的熔點(diǎn)，及低于各基底的熔點(diǎn)的溫度。
23.權(quán)利要求20的方法，其中該預(yù)定時間包括足以至少充分熔化外部焊接層的時間。
24.權(quán)利要求23的方法，其中該預(yù)定時間進(jìn)一步包括通過使熔融的外部焊接層固化以足以在被焊接的基底之間形成接合的時間。
25.權(quán)利要求24的方法，其中該預(yù)定時間進(jìn)一步包括足以使接合處至少充分均勻化的時間。
26.權(quán)利要求20的方法，其中該預(yù)定時間包括大約4小時。
27.權(quán)利要求20的方法，其中類似的基底被接合到一起。
28.權(quán)利要求20的方法，其中不相似的基底被接合到一起。
29.權(quán)利要求28的方法，其中不相似的基底包括單晶基底和多晶基底。
30.權(quán)利要求20的方法，其中各外部焊接層包括MBF 80箔片，和中間焊接層包括具有如下公稱組成的粉末60wt.％Ni，12.4wt.％Cr，18.5wt.％Co，3.2wt％Mo，5.0wt.％Al，4.3wt.％Ti，0.8wt.％V，0.1wt.％Zr，0.1wt.％C和0.02wt.％B。
31.一種通過瞬時液相焊接修復(fù)基底的方法，包括相對于基底將夾層焊接組件置于所需位置，該夾層焊接組件包括被夾于兩外部焊接層之間的中間焊接層，該中間焊接層包括不同于外部焊接層的組成；加熱基底和夾層焊接組件到預(yù)定溫度；在預(yù)定溫度將基底和夾層焊接組件保持預(yù)定時間。
32.權(quán)利要求31的方法，其中中間焊接層包括不同于外部焊接層的形態(tài)。
33.權(quán)利要求31的方法，其中預(yù)定溫度包括高于外部焊接層的熔點(diǎn)，低于中間焊接層的熔點(diǎn)，及低于基底的熔點(diǎn)的溫度。
34.權(quán)利要求31的方法，其中預(yù)定時間包括足以至少充分熔化外部焊接層的時間。
35.權(quán)利要求34的方法，其中預(yù)定時間進(jìn)一步包括足以在基底之間形成接合的時間，所述基底通過使熔化的外部焊接層固化而被接合。
36.權(quán)利要求35的方法，其中預(yù)定時間進(jìn)一步包括足以使接合處至少充分均勻化的時間。
37.權(quán)利要求31的方法，其中預(yù)定時間包括大約4小時。
38.權(quán)利要求31的方法，其中所需位置包括裂縫。
39.權(quán)利要求31的方法，其中基底包括燃?xì)廨啓C(jī)組件。
40.權(quán)利要求39的方法，其中燃?xì)廨啓C(jī)組件包括至少一種中空風(fēng)機(jī)葉片、整體裝有葉片的轉(zhuǎn)子、高壓渦輪葉片、低壓渦輪葉片和高壓壓縮機(jī)葉片。
41.權(quán)利要求31的方法，其中各外部焊接層包括MBF 80箔片，和中間焊接層包括具有如下公稱組成的粉末60wt.％Ni，12.4wt.％Cr，18.5wt.％Co，3.2wt％Mo，5.0wt.％Al，4.3wt.％Ti，0.8wt.％V，0.1wt.％Zr，0.1wt.％C和0.02wt.％B。
全文摘要
本發(fā)明描述了瞬時液相焊接的體系和方法。這些體系和方法的實(shí)施方案利用夾層形成比目前可能的更強(qiáng)，更均勻的焊接。這些夾層包含夾在兩個外部焊接層中間的中間焊接夾層。該中間焊接層包含與外部焊接層不同的組成，甚至不同的形態(tài)。在實(shí)施方案中，這些夾層可以用于接合單晶材料與多晶材料以制造燃?xì)廨啓C(jī)組件，例如整體帶有葉片的轉(zhuǎn)子。
文檔編號B23K35/30GK1757478SQ20051009808
公開日2006年4月12日 申請日期2005年8月4日 優(yōu)先權(quán)日2004年10月4日
發(fā)明者G·達(dá)斯 申請人:聯(lián)合工藝公司