用于对超合金部件进行液体辅助增材制造的超合金粉末混合物的制作方法

用于对超合金部件进行液体辅助增材制造的超合金粉末混合物


背景技术：

1.本发明总体上涉及增材制造和焊接的领域，并且更具体地，涉及对由难焊接超合金制成的用在燃气涡轮和其它高温应用中的部件进行增材制造和/或焊接。
2.镍基超合金是能够用于形成γ'(γ')析出强化金属零件的金属合金，γ'析出强化金属零件有利地将机械强度、耐热疲劳性、耐氧化性、耐i型或ii型腐蚀和耐热蠕变变形结合起来。高γ'成型的镍基超合金通常用于高温应用(例如，高于950℃)。例如，由这种超合金铸造的零件可以包括桨叶、导向叶片以及其它用于航空航天、船舶和工业的燃气涡轮发动机的热燃气通道部件。然而，已知对高γ
′
成型的镍基超合金材料进行增材制造和/或焊接是困难的，因为这种超合金在这种工艺期间会经历固化和晶界液化破裂的问题。此外，在随后的热处理期间，这种增材制造或焊接的超合金部件对应变时效破裂是敏感的。因此，需要改进用于对由超合金(特别是难焊接镍基超合金)制成的部件进行焊接和/或增材制造的工艺，改进的工艺减少了孔隙和裂纹的量、尺寸和/或体积，并且避免了为了生产可用于高温应用中的零件而实施热等静压操作以使这些孔隙和裂纹塌陷的需要。


技术实现要素：

3.各种公开的实施例包括可以用于促进对由一种或多种超合金制成的部件(或其部分)进行增材制造的系统和方法。在示例中，构成难焊接超合金的元素被分成至少两个部分，该两个部分在本文中被称为高熔点超合金粉末和低熔点超合金粉末，使得当该两个部分以预定比例结合在混合物中时，使用这种超合金粉末混合物的增材制造或焊接产生较少的微裂纹。
4.在一个方面中，用于对金属部件或其部分进行增材制造或焊接的超合金粉末混合物包含以重量计至少51％的高熔点超合金粉末和以重量计至少5％的低熔点超合金粉末，其中低熔点超合金粉末的固相线温度比高熔点超合金粉末的固相线温度低50℃至220℃，其中高熔点超合金粉末、低熔点超合金粉末和超合金粉末混合物中的每一者具有以重量计大于40％的镍含量和以重量计大于1.5％的铝含量，其中低熔点超合金粉末包含以重量计至少5％的钽，并且其中与低熔点超合金粉末中的以重量百分比计的钽含量相比，高熔点超合金粉末包含以重量百分比计小于其一半的钽含量。
5.在另一个方面中，一种方法包括使用超合金粉末混合物对金属部件的至少部分进行增材制造。
6.在另一个方面中，一种方法包括使用超合金粉末混合物对金属部件进行焊接。
7.在另一个方面中，增材制造方法包括将超合金粉末混合物的层依次沉积并熔合在一起，以堆积增材部分，并且在1200℃或高于1200℃的温度下对增材部分进行热处理以形成增材部分所包含的均质化的基础合金，该基础合金具有由超合金粉末混合物限定的化学组成。
8.在另一个方面中，增材制造方法包括分配粘合剂与超合金粉末混合物的结合物，
并且在熔炉中对部件进行热处理以：燃尽粘合剂，使部件固态烧结，熔化低熔点超合金粉末以填充部件的内部孔隙，经由均质化形成部件所包含的基础合金，该基础合金具有由超合金粉末混合物限定的化学组成。
9.在另一个方面中，增材制造方法包括：逐层地分配粘合剂与高熔点超合金粉末的第一结合物，以堆积包含第一结合物的增材部分；分配粘合剂与低熔点超合金粉末的第二结合物，以在增材部分的至少一个表面上产生至少一个片材，该至少一个片材包含一个或多个第二结合物的层；以及在熔炉中对增材部分进行热处理以：燃尽增材部分中的粘结剂；使增材部分固态烧结；熔化至少一个片材中的低熔点超合金粉末以填充增材部分的内部孔隙；经由均质化来形成增材部分所包含的基础合金，该基础合金具有由来自第一结合物和第二结合物的高熔点超合金粉末和低熔点超合金粉末所限定的化学组成，其中低熔点超合金粉末的固相线温度比高熔点超合金粉末的固相线温度低50℃至220℃，其中高熔点超合金粉末、低熔点超合金粉末和基础合金中的每一者具有以重量计大于40％的镍含量和以重量计大于1.5％的铝含量，其中低熔点超合金粉末包含以重量计至少5％的钽，并且其中与低熔点超合金粉末中的以重量百分比计的钽含量相比，高熔点超合金粉末包含以重量百分比计小于其一半的钽含量。
10.在另一个方面中，用于增材制造的可挤出细丝包含超合金粉末混合物和将超合金粉末混合物粘合在一起的粘合剂，其中粘合剂包括聚合物，并且其中细丝包含以体积计大于50％的超合金粉末混合物和以体积计小于50％的粘合剂。
11.在另一个方面中，焊丝包括金属管状护套，该金属管状护套包封超合金粉末混合物，其中金属护套包含镍。
12.在另一个方面中，用于对金属部件或其部分进行增材制造或焊接的金属丝包括细长体，其中细长体在其中包含超合金粉末混合物，超合金粉末混合物包含：以重量计至少51％的高熔点超合金粉末；以及以重量计至少5％的低熔点超合金粉末。低熔点超合金粉末的固相线温度比高熔点超合金粉末的固相线温度低50℃至220℃。高熔点超合金粉末、低熔点超合金粉末和超合金粉末混合物中的每一者具有以重量计大于1.5％的铝含量，其中低熔点超合金粉末包含以重量计至少5％的钽。而且，与低熔点超合金粉末中的以重量百分比计的钽含量相比，高熔点超合金粉末包含以重量百分比计小于其一半的钽含量。
13.在另一个方面中，金属部件包括至少一部分，该至少一部分包含具有对应于超合金粉末混合物的化学组成的超合金。
14.在另一个方面中，涡轮桨叶或导向叶片包括至少一部分，该至少一部分包含具有对应于超合金粉末混合物的化学组成的超合金。
15.在另一个方面中，预烧结的预成型件包括至少一部分，该至少一部分包含具有对应于超合金粉末混合物的化学组成的超合金。
16.在另一个方面中，高熔点超合金包含以重量计7.7％至8.1％的铬、10.6％至11％的钴、4.5％至6.5％的铝、10.6％至11％的钨、0.3％至0.55％的钼、0.05％至0.08％的碳、以及大于40％的镍。
17.在另一个方面中，低熔点超合金包含以重量计9.5％至10.5％的铬、2.9％至3.4％的钴、8.0％至9.0％的铝、3.8％至4.3％的钨、0.8％至1.2％的钼、10％至20％的钽、3％至12％的铪、以及大于40％的镍。
18.在另一个方面中，低熔点超合金包含以重量计9.5％至10.5％的铬、2.9％至3.4％的钴、7.0％至9.0％的铝、3.8％至4.3％的钨、0.8％至1.2％的钼、12％至22％的钽、以及大于40％的镍。
19.在一些方面中，低熔点超合金和/或高熔点超合金可以是粉末形式，特别是具有粉末粒度分布在10微米至100微米之间的粉末颗粒。
20.在一些方面中，超合金粉末混合物可以具有以重量计共大于4％的铝含量和可选的钛含量。
21.在一些方面中，超合金粉末混合物可以包含以重量计4％至23％的铬、4％至20％的钴、0％至8％的钛、1.5％至8％的铝、0％至11％的钨、0％至4％的钼、1％至13％的钽、0％至0.2％的碳、0％至1％的锆、0％至4％的铪、0％至4％的铼、0％至0.1％的钇和/或铈、0％至0.04％的硼、0％至2％的铌、0％至1.5％的可选的偶存元素和不可避免的杂质、以及余量的镍。
22.在一些方面中，高熔点超合金粉末、低熔点超合金粉末和超合金粉末混合物中的每一者可以具有以重量计大于4.0％的铝含量。
23.在一些方面中，低熔点超合金粉末可以包含以重量计至少10％的钽。
24.在一些方面中，低熔点超合金粉末可以包含以重量计至少0.5％的铪，并且与低熔点超合金粉末中的以重量百分比计的铪含量相比，高熔点超合金粉末可以包含以重量百分比计小于其一半的铪含量。
25.在一些方面中，低熔点超合金粉末中以重量百分比计的铬、铝或钼的量中的至少一者可以比高熔点超合金粉末中对应的重量百分比低至少15％至75％。
26.在一些方面中，高低熔点超合金粉末中钴或钨中的至少一者的量以重量百分比计可以比低熔点超合金粉末中对应的重量百分比低至少50％至75％。
27.在一些方面中，低熔点超合金粉末可以具有高于1300℃的液相线温度。
28.在一些方面中，高熔点超合金粉末、低熔点超合金粉末和超合金粉末混合物中的每一者可以具有以重量计大于45％的镍含量和以重量计大于5.5％的铝含量。
29.在一些方面中，低熔点超合金粉末可以包含以重量计至少8％的铝。
30.在一些方面中，低熔点超合金粉末可以包含以重量计至少3％的铪。
31.在一些方面中，高熔点超合金粉末可以包含以重量计最大4.5％的钽，特别是最大4.0％的钽，进一步特别是小于3.5％的钽，进一步特别是小于1.9％的钽，进一步特别是最大1.0％的钽，进一步特别是最大0.05％的钽，进一步特别是0％的钽。
32.在一些方面中，高熔点超合金粉末可以包含以重量计最大0.05％的铪。
33.在一些方面中，低熔点超合金粉末可以包含以重量计最大3.4％的钴，特别是2.9％至3.4％的钴。
34.在一些方面中，低熔点超合金粉末可以包含以重量计至少3.8％的钨，特别是3.8％至4.3％的钨。
35.在一些方面中，超合金粉末混合物可以包含以重量计至少9％的钨。
36.在一些方面中，超合金粉末混合物可以包含以重量计最大6.2％的钽。
37.在一些方面中，低熔点超合金粉末的固相线温度可以比高熔点超合金粉末的固相线温度低70℃至200℃，特别是90℃至170℃，进一步特别是100℃至160℃，进一步特别是
120℃至140℃。
38.在一些方面中，低熔点超合金粉末的固相线温度可以比均质化的基础合金的晶界熔化温度低10℃至150℃，特别是10℃至100℃，进一步特别是10℃至50℃，进一步特别是20℃至50℃，进一步特别是约35℃至45℃，该基础合金由超合金粉末的化学组成来限定。
39.在一些方面中，高熔点超合金粉末的固相线温度可以在1330℃与1450℃之间，特别是在1350℃与1430℃之间。
40.在一些方面中，低熔点超合金粉末的固相线温度可以在1200℃与1370℃之间，特别是在1210℃与1360℃之间。
41.在一些方面中，超合金粉末混合物可以包含以重量计最大0.5％的钛，特别是最大0.05％的钛，进一步特别是最大0.005％的钛。
42.在一些方面中，超合金粉末混合物可以具有以重量计至少6％的铝含量。
43.在一些方面中，高熔点超合金粉末可以包含以重量计4.5％至6.5％的铝。
44.在一些方面中，低熔点超合金粉末可以包含以重量计至少8％的铝，特别是以重量计8％至9％的铝。
45.在一些方面中，超合金粉末混合物可以包含以重量计最大2.0％的铪。
46.在一些方面中，低熔点超合金粉末可以包含以重量计10％至20％的钽和3％至12％的铪。
47.在一些方面中，低熔点超合金粉末或高熔点超合金粉末中的至少一者可以包含以重量计0.03％至0.07％的钇和/或铈。
48.在一些方面中，低熔点超合金粉末可以包含以重量计最大0.08％的碳。
49.在一些方面中，高熔点超合金粉末可以包含以重量计0％至2％的钛、0％至1％的钽、0％至1％的锆、0％至0.05％的铪、0％至0.05％的铼、0％至0.1％的钇和/或铈、和/或0％至0.04％的硼。
50.在一些方面中，低熔点超合金粉末可以包含以重量计0％至2％的钛、0％至0.08％的碳、0％至1％的锆、0％至0.05％的铼、0％至0.1％的钇和/或铈、和/或0％至0.04％的硼。
51.在一些方面中，低熔点超合金粉末可以包含以重量计0％至2％的钛、0％至0.08％的碳、0％至1％的锆以及0％至12％的铪、0％至3.2％的铼、0％至0.1％的钇和/或铈、和/或0％至0.04％的硼。
52.在一些方面中，高熔点超合金粉末可以包含以重量计6％至7.3％的铬、11％至13％的钴、5.5％至6.5％的铝、4.7％至5.2％的钨、1.2％至2.2％的钼以及2％至4.2％的铼。
53.在一些方面中，高熔点超合金粉末可以包含以重量计0％至0.05％的钛、0％至4.5％的钽、0％至0.15％的碳、0％至1％的锆、0％至1.7％的铪、0％至0.1％的钇和/或铈、和/或0％至0.04％的硼。
54.在一些方面中，低熔点超合金粉末可以包含以重量计至少7％的钛，并且其中与低熔点超合金粉末中的以重量百分比计的钛含量相比，高熔点超合金粉末可以包含以重量百分比计小于其一半的钛含量。
55.在一些方面中，超合金粉末混合物、高熔点超合金粉末和低熔点超合金粉末中的每一者都可以包含以重量计0％至0.01％的一种或多种不可避免的杂质。
56.在一些方面中，超合金粉末混合物、高熔点超合金粉末和低熔点超合金粉末中的每一者都可以包含以重量计0％至1.5％的除铬、钴、钛、铝、钨、钼、钽、碳、锆、铪、铼、钇、铈和硼之外的一种或多种偶存元素。
57.在一些方面中，超合金粉末混合物可以包含以重量计7.8％至8.8％的铬。
58.在一些方面中，超合金粉末混合物可以包含以重量计11.7％至15.5％的铬。
59.在一些方面中，高熔点超合金粉末可以包含以重量计最大0.05％的钛，优选为0.005％的钛。
60.在一些方面中，高熔点超合金粉末可以包含以重量计7.7％至8.1％的铬。
61.在一些方面中，高熔点超合金粉末可以包含以重量计12％至16％的铬。
62.在一些方面中，低熔点超合金粉末可以包含以重量计最大0.05％的钛，优选为0.005％的钛。
63.在一些方面中，超合金粉末混合物中的高熔点超合金粉末与低熔点超合金粉末的重量比可以在95:05与51:49之间，特别是在90:10与70:30之间，进一步特别是在85:15与75:25之间，进一步特别是在82:18与78:22之间，进一步特别是在94:06与76:24之间。
64.在一些方面中，增材部分以重量计的至少70％可以由高熔点超合金粉末和低熔点超合金粉末来形成，余量包含至少一种中间熔点超合金粉末，该至少一种中间熔点超合金粉末是镍基的并且固相线温度在相应的高熔点超合金粉末与低熔点超合金粉末的固相线温度之间。
65.在一些方面中，增材部分以重量计的至少70％、特别是至少90％、进一步特别是至少95％、进一步特别是至少99％、进一步特别是100％可以由高熔点超合金粉末和低熔点超合金粉末来形成。
66.在一些方面中，低熔点超合金粉末可以具有化学组成，在对增材部分进行热处理之前，该化学组成使低熔点超合金粉末能够填充每个沉积层中的固化裂纹以便于减少沉积层中的固化裂纹。
67.在一些方面中，低熔点超合金粉末可以具有化学组成，在对增材部分进行任何热处理之前，该化学组成使低熔点超合金粉末能够让每个沉积层能够在热影响区(haz)层晶界上施加较小的应变以便于减少晶界破裂。
68.在一些方面中，低熔点超合金粉末可以具有化学组成，在对增材部分进行热处理之前，该化学组成使低熔点超合金粉末能够在热影响区(haz)的液化晶界固化并获得强度之后固化以便于减少haz液化破裂。
69.在包括粘合剂的方面中，粘合剂可以包括聚合物，并且结合物可以包含以体积计大于50％的超合金粉末混合物和小于50％的粘合剂。
70.在包括粘合剂的方面中，粘合剂可以包括热塑性塑料和/或蜡。
71.在包括第二结合物的方面中，第二结合物还可以包含高熔点超合金粉末。
72.在包括第二结合物的方面中，片材中高熔点超合金粉末与低熔点超合金粉末的重量比可以在05:95与30:70之间，特别是在10:90与25:75之间，进一步特别是在18:82与22:78之间。
73.在涉及方法的方面中，该方法还可以包括在熔炉中对金属部件加热以至少部分地使由超合金粉末混合物形成的部分均质化。
74.在涉及方法的方面中，该方法还可以包括在熔炉中以1200℃或高于1200℃的温度对金属部件加热持续至少120分钟。
75.在涉及方法的方面中，可以在对应于现有金属部件的基底上堆积增材部分，该现有金属部件具有不对应于基础合金的化学组成。
76.在涉及方法的方面中，该方法还可以包括将增材部分钎焊到金属部件上。
77.在涉及方法的方面中，这种金属部件可以包含以重量计大于0.05％的钛，并且基础合金可以包含以重量计最大0.05％的钛。
78.在涉及方法的方面中，这种金属部件可以包括桨叶的根部。
79.在涉及方法的方面中，增材部分可以形成涡轮桨叶或涡轮导向叶片的至少一部分。
80.在涉及方法的方面中，可以经由选择性激光熔化(slm)3d打印机将超合金粉末混合物沉积并熔合在一起以形成增材部分。
81.在涉及方法的方面中，可以经由定向能量沉积(ded)喷嘴将超合金粉末混合物沉积并熔合在一起以形成增材部分，该喷嘴提供超合金粉末混合物并发射熔化超合金粉末混合物的能量束。
82.在涉及方法的方面中，可以经由激光金属丝沉积(lwd)系统将超合金粉末混合物沉积并熔合在一起，该系统采用焊丝来提供超合金粉末混合物。
83.在涉及方法的方面中，在将超合金粉末混合物的层依次沉积并熔合在一起的期间，该方法可以包括沉积的超合金填充裂纹和/或防止破裂，以便于将增材部分的横截面中的裂纹总长度减小到平均小于1.0mm/mm2。
84.在涉及方法的方面中，相对于可替代地实施通过使用仅包含基础合金的粉末来堆积增材部分的方法，超合金粉末混合物可以具有成分，在对增材部分进行热处理之前，该成分在增材部分冷却至室温时使超合金粉末混合物产生较少的微裂纹。
85.在涉及方法的方面中，相对于可替代地实施通过仅使用不与低熔点超合金粉末混合的高熔点超合金粉末来堆积增材部分的方法，超合金粉末混合物可以具有成分，在对增材部分进行热处理之前，该成分在增材部分冷却至室温时使超合金粉末混合物产生较少的微裂纹。
86.在涉及方法的方面中，相对于可替代地实施通过仅使用不与高熔点超合金粉末混合的低熔点超合金粉末来堆积增材部分的方法，超合金粉末混合物可以具有成分，在对增材部分进行热处理之前，该成分在增材部分冷却至室温时使超合金粉末混合物产生较少的微裂纹。
87.在涉及方法的方面中，可以在不对增材部分进行热等静压操作的情况下实现较少的微裂纹。
88.在涉及方法的方面中，基础合金的γ'体积分率可以大于30％，特别是大于50％，进一步特别是大于70％。
89.以上相当宽泛地概述了本发明的技术特征，使得本领域技术人员可以更好地理解以下的详细描述。下文将描述形成权利要求主题的本发明的其它特征和优点。本领域技术人员将理解，他们可以容易地使用所公开的构思和具体实施例作为用来修改或设计用于实现本发明的相同目的的其它结构或步骤的基础。本领域技术人员还将认识到，这些等效构
造或步骤不脱离本发明的最广泛形式的精神和范围。
90.此外，在开始描述下面的具体实施方式之前，应当理解，针对某些词语和短语的各种定义贯穿于本专利文件，并且本领域普通技术人员将理解，这些定义在许多(如果不是大多数)情况下适用于这些被定义的词语和短语的在先以及将来的使用。虽然一些术语可以包括各种各样的实施例，但是所附权利要求可以明确地将这些术语限制到特定实施例。
附图说明
91.为了容易地识别对任何特定元件或动作的讨论，附图标记中的一个或多个最高位指的是该元件首次被引入的附图标号。
92.图1示出了示例性系统的功能框图，该示例性系统有助于经由示例性液体辅助am(laam)工艺对超合金部件的至少一部分进行增材制造或焊接。
93.图2示出了使用常规增材制造工艺由cm 247 lc超合金增材制造的样品块的横截面的图像。
94.图3示出了经由示例性laam工艺增材制造的样品块的横截面的图像。
95.图4示出了图3中描绘的图像的放大视图。
96.图5示出了绘制屈服强度的曲线图，该曲线图比较了经由laam、经由hip的由cm 247 lc超合金制成的超合金样品与经由铸造的cm 247 lc超合金制成的超合金样品。
97.图6示出了绘制抗拉强度的曲线图，该曲线图比较了经由laam、经由hip的由cm 247 lc超合金制成的超合金样品与经由铸造的cm 247 lc超合金制成的超合金样品。
98.图7示出了绘制伸长率的曲线图，该曲线图比较了经由laam、经由hip的由cm 247 lc超合金制成的超合金样品与经由铸造的cm 247lc超合金制成的超合金样品。
99.图8示出了由cm 247 lc超合金铸造的样品块在经过氧化测试后的横截面的图像。
100.图9示出了经由示例性laam工艺制成的样品块在经过氧化测试之后的横截面的图像。
101.图10示出了关于与使用常规超合金粉末的am工艺相比所述laam工艺如何在增材制造工艺期间产生较少裂纹的可能理论的示意性视图。
102.图11示出了示例性laam工艺的示意性视图，该示例性laam工艺通过对应于slm 3d打印机的增材系统来实施。
103.图12示出了由常规超合金制成的涡轮桨叶的立体视图，该涡轮桨叶包括具有若干裂纹的上尖端部分。
104.图13示出了图12中描绘的涡轮桨叶的立体式图，该涡轮桨叶被整修以包括经由示例性laam工艺而产生的新的上尖端部分。
105.图14示出了经由示例性裂纹愈合am工艺增材制造的样品块的横截面的图像。
106.图15示出了可用于lwd工艺以对部件(或其部分)进行增材制造或将超合金金属零件接合在一起的焊丝。
107.图16示出了基于粘合剂的微分配3d打印机工艺，该工艺对与超合金粉末混合物结合的粘合剂进行分配。
108.图17示出了另一种基于粘合剂的微分配3d打印机工艺，该工艺对与超合金粉末混合物结合的粘合剂进行分配。
109.图18示出了根据示例性laam工艺有助于增材制造的方法。
110.图19示出了根据示例性裂纹愈合am工艺有助于增材制造的另一种方法。
具体实施方式
111.现在将参照附图来描述与促进对由超合金材料制成的部件进行增材制造(和/或焊接)的系统、方法和材料相关的各种技术，其中相同的附图标记始终表示相同的元件。在详细解释本发明的任何实施例之前，应当理解，本发明在其应用方面并不限于本说明书中所述或以下附图中所示的部件的构型细节和布置。本发明能够具有其它实施例并且能够以各种方式来实践或实施。而且，应当理解，本文使用的措辞和术语是出于描述的目的，而不应当被认为是限制性的。
112.本文所述的一项或多项发明的示例性实施例涉及制作包含镍基超合金的部件，镍基超合金包含大于40％的镍，通过包含以重量计大于4％的铝和/或钛以实现大于30％的γ'体积分率，镍基超合金是γ'析出强化的。这种超合金在本文中被称为难焊接超合金，因为它们的高γ
′
分率在被焊接时或在用于增材制造(am)工艺时有助于固化和晶界液化破裂的问题，以生产或修复金属部件。用于构建燃气涡轮部件(例如，燃气涡轮的桨叶和导向叶片)的商业销售的难焊接超合金的示例包括：cm 247 lc、ren
éꢀ
142、ren
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80和ren
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n5品牌或商标的超合金。cm 247 lc是总部在美国密歇根的cannon-muskegon公司的商标。在2016年7月12日公告的第9,388,479b2号美国专利中阐明了超合金和用于制作它们的工艺的进一步示例，该专利在此以全文引用的方式并入本文。
113.以下示例阐明了一种新的工艺，该工艺在本文中被称为液体辅助增材制造(laam)，其能够实施增材制造工艺以制造和/或修复由难焊接超合金制成的部件。参考图1，示意性地示出了用于实施该laam工艺的示例性的增材系统100。对于am工艺，这种增材系统100可以对应于3d打印机，例如具有粉末床布置的选择性激光熔化(slm)3d打印机。然而，如下面更详细地讨论的，所述的增材系统100可以对应于其它类型的3d打印机和/或焊接系统。
114.在该示例中，增材系统可以被构造成能够将超合金粉末混合物102的薄层116施加到由超合金或其它金属制成的基底112上。在一些示例中，能量源110可以被构造成能够选择性地将层(或其预定部分)熔化。例如，可以操作能量源110(例如激光器)以输出一个或多个能量束108(例如激光束)，一个或多个能量束108瞄准预定位置以沿着各种预定工具路径熔化基底112上的超合金粉末混合物102。熔化的超合金混合物会冷却并固化成与基底112熔合连接。可以重复地进行施加和熔化超合金粉末混合物的这种工艺，以逐层地堆积增材部分118，从而生成所需的超合金部件114(或其部分)。应当理解，所述基底112可以对应于先前沉积的层和/或可以对应于由超合金材料或其它金属制成的现有零件。增材部分118本身在本文中被认为是包含基础合金的，基础合金具有与制造它的超合金粉末混合物相对应的化学组成。
115.通常，如果超合金粉末混合物包含各自仅由基础合金制成的粉末颗粒，则获得的增材部分可能包括大量的微裂纹，这会使其不适合用于许多高温应用(例如燃气涡轮的桨叶和导向叶片)，除非对零件进行热等静压(hip)操作以使裂纹塌陷。热等静压是一种使部件经受高温(高于482℃)和高气体(通常为氩气)压力(高于50.7mpa)的工艺。压力通过气体
从所有方向(均衡的)施加到部件，经由塑性变形、蠕变和/或扩散压合使内部孔隙塌陷。在2021年7月27日公告的第11,072,044b2号美国专利中阐明了与固溶热处理结合实施的这种hip操作的示例，该专利在此通过全文引用的方式并入。
116.然而，在所述的laam工艺中，超合金粉末混合物102包含至少两种不同类型的超合金粉末，每种超合金粉末具有各自不同的固相线温度。本发明人已经发现，通过实施所述的laam工艺(在该工艺中，构成所需的难焊接超合金的元素被分成不同的粉末)，可以经由am或焊接来产生具有明显较少微裂纹的另外一种难焊接超合金的基础合金。微裂纹的减少可以足以避免为了生产具有以下物理性质的超合金零件而实施hip操作的需要：物理性质对应于可以通过使用hip操作来获得的那些超合金零件以及可能通过对基础合金零件进行铸造而获得的那些超合金零件。
117.例如，如图1所示，混合物中的这些不同粉末可以包括高熔点超合金粉末104和低熔点超合金粉末106，高熔点超合金粉末104包括高熔点超合金粉末颗粒，低熔点超合金粉末106包括低熔点超合金粉末颗粒，低熔点超合金粉末颗粒具有低于高熔点超合金粉末的固相线温度。以预定比例结合的这些不同的粉末包含最终基础合金所需的以重量百分比计的元素，增材部分期望由该最终基础合金制成。
118.一旦已经使用所述的超合金粉末混合物102并通过增材系统100对增材部分118进行了堆积，则可以经由熔炉对其进行热处理。这种热处理可以对应于固溶热处理，其是可操作的，以使元素在增材部分118的基础合金中的混合基本上完全均质化。在示例性实施例中，至少基本上使增材部分的基础合金均质化的固溶热处理可以包括使基础合金在基础合金的固溶热处理温度下或高于基础合金的固溶热处理温度下保持延长的时间，例如12小时，然后冷却至室温。在另一个示例中，这种固溶热处理可以包括：以每分钟2℃至20℃将增材部分从室温加热至大于1200℃(例如，如在1300℃与1400℃之间)；将增材部分的温度保持在大于1200℃(例如，如在1300℃与1400℃之间)持续120分钟至1444分钟；以及将增材部分氩气冷却至室温。在另一个示例中(例如当增材部分的基础合金的铝含量以重量计小于4％时)，固溶热处理可以包括：以每分钟2℃至20℃将增材部分从室温加热至1100℃与1300℃之间；使增材部分的温度在1200℃与1300℃之间保持120分钟至1444分钟；以及将增材部分氩气冷却至室温。
119.然而，应当理解，取决于待生产的特定零件所需的均质化程度和/或取决于用于产生增材部分的基础合金的高熔点超合金与低熔点超合金之间的冶金学及冶金学差异，均质化热处理可以通过或多或少的步骤或不同的步骤、温度、加热/冷却速率和时间范围来进行。如本文所用，基本上均质化的基础合金是这样一种基础合金：在该基础合金中，最初来自不同的高熔点粉末颗粒和低熔点粉末颗粒的元素原子在增材部分中迁移，以在整个基础合金中产生相对更均质的元素分布，以便于提供具有所需的超合金成分的基础合金。
120.应当注意，本文中提到的基础合金的冶金学、化学组成、固相线温度、初熔温度或其它性质是相对于均质化的基础合金而言的(除非另有说明)。而且，应当理解，即使所述高熔点超合金粉末和低熔点超合金粉末被描述为具有固相线温度或其它冶金学性质，但是应当理解，制成这些粉末颗粒的特定超合金金属具有本文所述的这些所述的固相线温度和/或其它冶金学性质。
121.在示例性实施例中，高熔点超合金粉末、低熔点超合金粉末、超合金粉末混合物和
基础合金中的每一者可以具有以重量计大于4％的铝，以在基础合金中实现大于30％的γ
′
体积分率(并且因此对应于难焊接超合金)。同样例如，高熔点超合金粉末、低熔点超合金粉末、超合金粉末混合物和基础合金中的每一者可以具有以重量计大于5％的铝。在示例性实施例中，在增材部分中获得的基础合金可以具有大于50％的γ'体积分率。此外，在一些示例性实施例中(例如当超合金粉末混合物和获得的基础合金的铝含量以重量计大于6％时)，基础合金的γ'体积分率可以大于70％。
122.如下面将更详细地描述的，该示例性laam工艺能够生产用于高温应用(例如，燃气涡轮的桨叶和导向叶片或其它应用)的包含多种不同基础合金的增材制造或焊接的零件。以下描述阐明了可用于所述的laam工艺的高熔点超合金粉末和低熔点超合金粉末的几种示例性的化学组成。然而，应当理解，鉴于本文所述的laam工艺的特征，所述laam工艺可以通过其它的高熔点超合金粉末和低熔点超合金粉末的化学组成来实施，该化学组成具有能够实现与本文所述的减少微裂纹类似的效果的成分。
123.在示例性实施例中，制成低熔点超合金粉末和高熔点超合金粉末的难焊接超合金可以含有铝和/或钛，并且可以各自单独地为高γ
′
合金。然而，已经发现在高于1100℃的温度下，对于燃气涡轮应用或其它高温应用，使用铝而不使用钛可以实现更高的耐氧化性。因此，本文所示的一些示例性的高熔点超合金和低熔点超合金可以包含铝，但不包含钛(或可替代地具有足够低的钛含量以便于避免或至少可接受地最小化高温应用中零件的耐氧化性损失)。然而，应当理解，当应用不要求高耐氧化性时，高熔点超合金和/或低熔点超合金可以包含相对较大量的钛。
124.例如，为了经由am工艺来制造增材部分118，该增材部分118具有不包含钛的成分并且具有类似于或优于使用铸造的cm 247 lc超合金的操作特性(例如，在燃气涡轮中)，具有表i中所示的化学组成的以下示例性的高熔点镍基超合金粉末和低熔点镍基超合金粉末被用于laam工艺中，以产生样品块：
125.表i-laam工艺示例
126.[0127][0128]
这些高熔点粉末和低熔点粉末分别以约80:20的重量比混合在一起，以形成超合金粉末混合物。增材部分118的获得的均质化的基础合金(由这种超合金粉末混合物产生)可以具有与表i所示相对应的化学组成(基于高熔点超合金粉末与低熔点超合金粉末的重量比为80/20)。
[0129]
在示例性实施例中，将高熔点超合金粉末与低熔点超合金粉末混合在一起，以使它们各自的颗粒在超合金粉末混合物中相对更均匀地分布。例如，通过将高熔点超合金粉末和低熔点超合金粉末置于容器中并对容器进行振动、旋转和/或其它机械活动以便于使不同的高熔点超合金粉末颗粒和低熔点超合金粉末颗粒更均匀地分布在混合物中，使得混合物的任意两半部分之间的粉末的重量分布的平均方差小于10％，这种高熔点超合金粉末和低熔点超合金粉末可以具有基本上均匀的分布。在示例性实施例中，高熔点超合金粉末和低熔点超合金粉末可以具有10微米-60微米(μm)之间的球形形态的粉末粒度分布。然而，应当理解，取决于所需的基础合金的性质和/或slm打印机或其它类型增材系统的粉末床的特性，可替代实施例可以使用其它粒度和形态的粉末(例如，可替代的，从10μm-100μm的粒度分布)。
[0130]
图2至图4示出了与通过相同的3d打印机和用于仅包含cm 247 lc超合金的超合金粉末的am工艺参数所生成的对应的3d打印样品相比，在使用所述laam工艺生成的增材部分118中发现了裂纹和孔隙在改进后有所减少。
[0131]
例如，图2示出了从样品块202截取的横截面的图像200，样品块202由cm 247 lc超合金经由slm 3d打印机制成。应当理解，样品块202的微观结构包括大量的微裂纹和孔隙，这使得它不适合在未经随后的hip操作的情况下用于燃气涡轮的导向叶片和桨叶。出于比较的目的，cm 247 lc超合金的该示例性样品块202被认为是具有表ii中所示的大约以下化
学组成：
[0132]
表ii-cm 247 lc超合金的示例性化学组成和标称范围
[0133][0134][0135]
图3示出了从样品块302截取的横截面的图像300，样品块302使用低熔点超合金粉末与高熔点超合金粉末的重量比为80:20的超合金粉末混合物制成，低熔点超合金粉末和高熔点超合金粉末具有表i中所示的相应的化学组成。通过slm打印机和对应于用于生成由cm 247 lc超合金制成的样品块202的那些am工艺参数来生成样品块302。图像300是在如前
述的对块进行热处理以使基础合金均质化之后示出的。图像200示出了在类似的热处理之后的块。应当理解，与图2所示的增材制造的cm 247 lc超合金样品块202相比，图3所示的经由所述laam工艺而制成的样品块302的微观结构包括明显更少的裂纹和孔隙。
[0136]
应当理解，在不需要对样品块302进行热等静压(hip)操作以使裂纹和孔隙封闭/塌陷的情况下，实现了裂纹和孔隙的减少。还应注意，与例如在2020年8月25日公告的第10,753,211b2号美国专利中描述的实现难焊接镍基超合金的可焊性的一些现有尝试不同，在异质的成分中不需要陶瓷添加剂来实现这些结果。
[0137]
为了进一步阐明经由所述laam工艺裂纹和孔隙的减少，图4示出了样品块302的横截面的放大图像400。在示例性实施例中，应当认为，经由laam工艺(在热处理之前和之后且没有进行hip)产生的增材部分的横截面裂纹密度(以mm/mm2计)平均比从使用单一粉末对对应的样品块进行增材制造中所获得的裂纹密度低至少50％，单一粉末仅由以下中的一种制成：cm 247 lc超合金、高熔点超合金、低熔点超合金、以及基础合金。
[0138]
例如，经由荧光渗透检查(fpi)对经由laam工艺产生的样品块(例如，如根据表i中所示的化学组成产生的那些样品块)的横截面裂纹进行评估。当长宽比为4或更大且长度大于10微米时，裂纹被定义为有伸长迹象。发现所述的laam工艺能够产生经由该裂纹评估观察到无裂纹的样品块。
[0139]
2017年12月20日公开的第ep 3 257 956 a1号欧洲专利申请还示出了从使用cm 247 lc超合金和marm247超合金的增材制造中获得的高等级裂纹密度的示例。在ep 3 257 956 a1中针对cm 247 lc和marm247两者的裂纹密度被评估为高于2mm/mm2。从使用laam工艺产生的测试块的横截面上来观察，应当认为由laam工艺产生的增材部分可以实现远低于1.0mm/mm2的裂纹密度(并且如前所述可以是无裂纹的)，而不需要将所获得的基础合金的铪含量增加到如ep 3 257 956a1中所述的以重量计2.4％。例如，通过以重量计约1.6％的铪含量(参见表i)来实现图3中所示的样品块302。在laam工艺的示例性实施例中，高熔点超合金粉末与低熔点超合金粉末的超合金粉末混合物可以被配置成使得便于产生具有基础合金的增材部分，其通常含有以重量计小于2.0％的铪。然而，可替代实施例可以产生含有以重量计大于2％的铪的基础合金。
[0140]
图5、图6和图7描绘了曲线图500、600、700，它们绘制了使用所述laam工艺制成的样品块的张力测试结果502、602、702(经由菱形符号)。用于产生这些样品块的超合金粉末混合物含有重量比约为80:20的高熔点超合金粉末和低熔点超合金粉末，高熔点超合金粉末和低熔点超合金粉末具有表i所示的化学组成。对用于这些测试的laam样品块进行如本文所述的热处理以使基础合金均质化，但不进行热等静压。
[0141]
这些曲线图还绘制了经由am由单一的cm 247 lc超合金粉末(具有表ii中所示的化学组成)制成的样品块的测试结果504、604、704(通过圆圈符号)，对样品块进行热处理之后并且进行hip之后以使如图2中描绘的那些裂纹和孔隙封闭/塌陷。对于这些测试，非热等静压laam产生的样品块和热等静压的cm 247 lc超合金块，两者均是通过slm 3d打印机和基本上对应于用于生成样品块202和样品块302的那些am工艺参数来打印的。这些测试是根据astm e21(高温)和e8(低温)的标准进行的，以产生跨度为从室温至超过1000℃的测试结果。另外，图5、图6、图7中所示的曲线图还经由实线506、606、706示出了铸造的cm 247 lc的抗拉结果。这些抗拉结果证实了laam工艺能够生产在屈服强度(图5)、抗拉强度(图6)和％
伸长率(图7)方面具有高温物理性质的超合金部件(或其部分)，而不需要进行hip，其基本上类似于经由am由单一的cm 247 lc超合金粉末(经过hip处理)制成的部件，并且基本上类似于经由铸造的cm 247 lc超合金制成的部件。
[0142]
本发明人认为，为了进行所述的laam工艺(并且在不需要进行hip处理的情况下实现微裂纹和孔隙的所述减少以及这些所述的抗拉结果)，可以使用示例性的高熔点超合金粉末和低熔点超合金粉末，它们的成分满足:
[0143]
·
低熔点超合金粉末的固相线温度低于基础合金的晶界熔化温度。
[0144]
·
低熔点超合金粉末的固相线温度远低于高熔点超合金粉末的固相线温度。
[0145]
如本领域中的惯例，术语液相线温度对应于合金完全为液体时的最低温度，而术语固相线温度是合金完全为固体时的最高温度(在1atm下)。
[0146]
对于表i中所示的示例性高熔点超合金粉末和低熔点超合金粉末，它们各自的固相线温度分别为约1360℃和1225℃，这对应于这些高熔点超合金粉末与低熔点超合金粉末之间的约135℃的固相线差值。然而，应当理解，高熔点超合金粉末和低熔点超合金粉末的化学组成可以具有产生相同基础合金或可替代基础合金的其它化学组成，其在高熔点超合金粉末与低熔点超合金粉末的固相线温度之间具有类似的差值，并且在用于示例性laam工艺时实现类似的微裂纹减少
[0147]
例如，高熔点超合金粉末可以具有实现在1330℃与1450℃之间、可替代地在1350℃与1430℃之间的固相线温度的化学组成。此外，在这样的示例性实施例中，低熔点超合金粉末可以具有实现在1200℃与1370℃、或可替代地在1210℃与1360℃之间的固相线温度的化学组成。对于用于所述laam工艺的这些相应的示例性范围，低熔点超合金粉末的固相线温度比高熔点超合金粉末的固相线温度低至少50℃。
[0148]
在经由laam工艺产生的基础合金的该示例中以及在本文描述的用于不同基础合金的可替代示例性实施例中，低熔点超合金粉末的固相线温度可以比高熔点超合金粉末的固相线温度低约50℃至约220℃，可替代地为约70℃至约200℃，可替代地为约90℃至约170℃，可替代地为约100℃至约160℃，可替代地为约110℃至约150℃，可替代地为约120℃至约140℃。
[0149]
在示例性实施例中，低熔点超合金粉末的液相线温度可以高于1300℃。然而，应当理解，低熔点超合金粉末可以具有产生相同基础合金或可替代基础合金的其它化学组成，其液相线温度大于1270℃，并且可替代地为大于1440℃。
[0150]
此外，例如，表i中所示的低熔点超合金粉末的固相线温度(约1225℃)被认为是比表i中所示的基础合金的晶界熔化温度(被认为是在1260℃与1270℃之间)低35℃至45℃。然而，应当理解，高熔点超合金粉末和低熔点超合金粉末可以具有产生相同基础合金或可替代基础合金的其它化学组成，其在低熔点超合金粉末的固相线温度与基础合金的晶界熔化温度之间具有类似的差值。另外，应当理解，高熔点超合金粉末与低熔点超合金粉末之间的不同重量比(除了表i中用于基础合金的80:20比例之外)和/或高熔点超合金粉末和/或低熔点超合金粉末的不同化学组成可以在低熔点超合金粉末的固相线温度与所获得的基础合金的晶界熔化温度之间产生不同的温度差值。例如，在示例性实施例中，用于所述laam工艺的低熔点超合金粉末可以比所获得的基础合金的晶界熔化温度低10℃至150℃，可替代地为10℃至100℃，可替代地为10℃至70℃，可替代地为10℃至50℃，可替代地为20℃至
50℃，可替代地为约35℃至45℃。
[0151]
对于在化学性质和物理性质上与cm 247 lc超合金类似的基础合金，高熔点超合金和低熔点超合金的化学组成(当用于在所述laam工艺中形成超合金粉末混合物时)的以下示例(在表iii和表iv中示出)能够实现在图3所示的样品块302中示出的微裂纹的减少：
[0152]
表iii-高熔点超合金的示例性化学组成
[0153][0154]
[0155]
表iv-低熔点超合金的示例性化学组成
[0156][0157][0158]
应当注意，对于表iii中所示的高熔点超合金，铬含量的范围可以为从约7.7至约18.0。然而，对于期望所获得的零件具有对应于由cm 247lc超合金制成的零件的耐腐蚀性的应用，高熔点超合金的铬含量以重量百分比计可以例如为7.7-8.1。对于期望相对更高的
耐腐蚀性的应用，高熔点超合金的铬含量以重量百分比计可以例如为12.0-16.0。
[0159]
在表i所示的示例中，可选地包含钇(y)以增加保护层对基础合金的粘附力。然而，如表iii中所示，在可替代实施例中，可以使用铈(ce)来代替钇。另外，可替代实施例可以包含钇和铈两者。
[0160]
在示例性实施例中，低熔点超合金粉末中可以含有比高熔点超合金粉末中相对更大的量的钽和/或铪，以用作熔点抑制剂，但每种粉末中的百分比也足以使最终基础合金具有类似于cm 247 lc或期望由laam工艺产生的任何其它超合金的成分。例如，与低熔点超合金粉末的以重量百分比计的钽含量相比，高熔点超合金粉末可以包含以重量百分比计小于其一半的钽含量。类似地，与低熔点超合金粉末中的以重量百分比计的铪含量相比，高熔点超合金粉末可以包含以重量百分比计小于其一半的铪含量。还例如，高熔点超合金粉末可以包含以重量计最大4.5％的钽，可替代地为最大4.0％的钽，可替代地为小于3.5％的钽，可替代地为小于1.9％的钽，可替代地为最大1.0％的钽，可替代地为最大约0.05％的钽，可替代地为0％的钽。
[0161]
应当理解，在本技术中描述和要求保护的超合金化学组成的示例性实施例可以包含一种或多种可选的偶存元素和/或不可避免的杂质。在一些示例性实施例中，任何可选的偶存元素的总量以重量计可以在0％与1.5％之间。在进一步的示例中，根据表v，可选的偶存元素可以包含以重量％或ppm来表示最大量的以下各项中的一种或多种：
[0162]
表v-可选的偶存元素
[0163]
[0164][0165]
此外，在一些示例性实施例中，任何不可避免的杂质元素的总量以重量计可以在0％与.01％之间。在进一步的示例中，对于这些相应的元素和以重量计最大为约0.001％的任何其它元素，不可避免的杂质可以通常在表v中列出的最大量之内。然而，应当理解，在进一步的实施例中，这些可选的偶存元素和/或不可避免的杂质中的一种或多种可以超过所述的范围，前提是这些可选的偶存元素和/或不可避免的杂质不干扰所述laam工艺产生增材部分的能力，该增材部分具有经过热处理之后的材料性质(例如，抗拉强度、耐蠕变性)，满足燃气涡轮热燃气路径零件或其它高温应用的要求，并且可用于替换经由铸造工艺由cm 247 lc超合金或其它难焊接超合金制成的相应零件。
[0166]
在所述的laam工艺的示例性实施例中，超合金粉末混合物中的高熔点超合金粉末与低熔点超合金粉末的重量比的范围可以在约95:05与约51:49之间；可替代地为在约90:10与约60:40之间；可替代地为在约90:10与约70:30之间；可替代地为在约85:15与约75:25
之间；可替代地为在约78:22与约82:18之间；可替代地为约80:20；以及可替代地为在约94:06与约76:24之间。还应当理解，在一些实施例中，超合金粉末混合物可以包含附加粉末(例如中间熔点超合金粉末，其随后将更详细地描述)。然而，在至少一些示例性实施例中，增材部分的以重量计至少51％可以由高熔点超合金粉末形成，并且增材部分的以重量计至少5％可以由低熔点超合金粉末形成。在其它示例中，增材部分的以重量计至少70％、可替代地以重量计至少80％、可替代地以重量计至少90％、可替代地以重量计至少95％、可替代地以重量计至少99％、可替代地以重量计100％可以包含高熔点超合金粉末和低熔点超合金粉末。
[0167]
表vi阐明了使用表iii和表iv中所示的示例性的高熔点超合金粉末和示例性的低熔点超合金粉末由所述laam工艺产生的超合金粉末混合物及其获得的基础合金的示例性化学组成，高熔点超合金粉末与低熔点超合金粉末之间的重量比的范围为从90:10至70:30。在超合金粉末混合物的一些示例中，本发明人已经发现，在获得的增材部分的基础合金中以重量计高于6.2％的钽含量可能在热处理期间经历再熔化，这导致增材部分中的孔隙和/或裂纹的量或尺寸有所增加。因此，在laam工艺的一些示例中，高超合金粉末和/或低超合金粉末的化学组成和/或它们在超合金粉末混合物中的比例可以被配置成使得基础合金中钽的获得量以重量计不超过6.2％。
[0168]
表vi-基础合金/超合金混合物示例化学组成
[0169][0170][0171]
如前面所讨论的，表i中所示的示例性化学组成被配置成能够产生用于增材部分的基础合金化学组成，该基础合金化学组成类似于cm 247lc超合金，但通过去除全部或大部分的钛、增加铝、以及添加少量的钇而具有增强的耐氧化性。图8和图9示出了通过该化学
组成获得的增强的耐氧化性。
[0172]
例如，图8示出了由cm 247 lc超合金铸造的样品块802在氧化测试之后的横截面的图像800，其具有表ii所示的化学组成。将该铸造的cm 247样品块802在约1200℃的温度下保持约2000小时。块的外表面发生大量的氧化降解至约850μm的深度804。
[0173]
图9示出了经由示例性laam工艺产生的样品块602在氧化测试之后的横截面的图像900。以与laam样品块302相同的方式，使用低熔点超合金粉末与高熔点超合金粉末的重量比为80:20的超合金粉末混合物来生成laam样品块902，低熔点超合金粉末和高熔点超合金粉末具有表i所示的相应的化学组成。类似于铸造的cm 247 lc样品块802，将laam样品块902在约1200℃的温度下保持约2000小时。块的外表面也发生降解。然而，与铸造的cm 247样品块802所示的不同，氧化降解仅发生至约480μm的深度904，这说明了laam样品块902的用于高温应用的明显改善的耐氧化性。
[0174]
图10示出了关于与常规am工艺相比所述laam工艺如何在am工艺期间产生较少裂纹的可能理论的示意性视图1000。左半侧示出了涉及单一的难焊接超合金粉末(例如cm 247 lc超合金)的常规am工艺1002。右手侧示出了laam工艺1004。每个示例示出了在时间上沿竖直轴线沉积(且熔化并冷却成固体)的相应层1006、1008。层1006、1008的下部分在时间上是较早的并且已经固化，而层1006、1008的上部分是新熔化的。
[0175]
为了帮助说明这些层1006、1008随时间的不同的相/状态，图10(以椭圆形图标)示出了在不同时间点上和在不同的层温度(标记为t0至t5)下的示意性快照视图1010、1012。例如，在温度t0下的顶部快照视图(即，顶部椭圆)示出了沉积层的处于熔化状态的最新部分(正当其被激光束熔化时或在其被激光束熔化之后)。在温度t1下的快照视图(即，从顶部起的第二个椭圆)示出了层的在其开始冷却之后的部分(因为激光束已经从其移开)。进一步向下，在温度t2至t5下的快照图描绘了在时间上更早地被沉积并且已经进一步冷却的层，其中在温度t5下所示的最早的快照视图(即，底部椭圆)示出了每个层的完全固化的部分。
[0176]
图10还描绘了三条竖直线1014、1016、1018，它们示出了制成这些层1006、1008的几种超合金在不同时间点上和在不同温度(t0至t5)下的可能的相/状态。这些线1014、1016、1018覆盖在相图1020、1022上示出，相图1020、1022通常通过对应于温度的竖直轴线和对应于以重量计的铝含量的水平轴线来表示液体(l)以及γ(γ)和γ'(γ')沉淀的各种相/状态。对于常规am工艺1002，线1014描绘了基于其高铝含量而位于相图1020上的单一的难焊接超合金粉末(例如cm 247 lc超合金)在温度t0至t5下的相。
[0177]
对于laam工艺1004，线1016描绘了基于其铝含量而位于相图1022上的高熔点超合金(用于制作层1008)在温度t0至t5下的相。类似地，线1018描绘了基于其铝含量而位于相图1022上的低熔点超合金(用于制作层1008)在温度t0至t5下的相。另外，虚线1024描绘了基于其铝含量而位于相图1022上的基础合金(基于高熔点超合金和低熔点超合金的混合物层1008包含该基础合金)在温度t0至t5下的相/状态。
[0178]
应当注意，可以选择高熔点超合金粉末和低熔点超合金粉末的成分，使得laam工艺可以产生沉积的基础合金层1008，该沉积的基础合金层1008在成分上类似于沉积的单一的难焊接超合金层1006(例如cm 247 lc超合金)，但在层1008及其底层/基底中没有微裂纹或至少具有明显更少的微裂纹。因此，如大约对应于单一的难焊接超合金的线1014的水平位置，在图10中描绘了经由laam工艺产生的基础合金的线1024的相对水平位置，相对于它
们在相应的相图1020、1022上的相对位置而言(由于它们的铝含量有些类似)。
[0179]
还应当注意，线1014上的星形1026对应于大约当单一的难焊接超合金凝固时的固相线温度，其出现在温度t1与t2之间，但是远高于液化的晶界在难焊接超合金中凝固所处的温度1030。类似地，线1018上的星形1028对应于大约当低熔点超合金凝固时的固相线温度，其出现在液化的晶界在基础合金的沉积层1008中凝固所处的温度1032以下。
[0180]
考虑到这些特征，示例性laam工艺可以在对增材部分进行热处理之前实现以下冶金功能中的一种或多种：
[0181]
·
低熔点超合金填充沉积层的固化裂纹(中心裂纹)以便于减少固化破裂；
[0182]
·
低熔点超合金使沉积层能够对热影响区(haz)的先前层晶界(在沉积当前层时先前层晶界被液化)施加较小的应变，以便于减少晶界破裂；和/或
[0183]
·
低熔点超合金在haz的液化晶界固化并获得强度之后固化，以便于减少haz的液化破裂。
[0184]
其中微裂纹的这种减少是相对于当增材部分冷却至室温时本来应当发生的微裂纹的量而言的，通过仅使用基础合金超合金粉末(或仅使用高熔点超合金粉末或仅使用低熔点超合金粉末)而不使用所述超合金粉末混合物来堆积沉积层进而实施am工艺。
[0185]
如本领域中已知的，晶界破裂对应于由于晶界液化导致的先前am层的晶界破裂。固化破裂对应于由于低熔点元素偏析到最终液体中以固化而在当前am层中的破裂。此外，haz对应于基底和/或先前沉积层的当激光束(或其它能量束)熔化并沉积新层时经历晶界液化的区域或区，该新层与基底和/或先前沉积层相邻(但不直接在基底和/或先前沉积层上)。haz破裂发生在haz中的这些熔化的晶界处。
[0186]
图10示意性地示出了微裂纹的减少。例如，沿单一的难焊接超合金层1006描绘了haz液化破裂1034的示例，对于常规am工艺1002，这可以通常发生在大约温度t2至t5下。相反，图10示出了由于实施了示例性laam工艺1004而沿着层1008以及在其相应的快照视图1012中不存在这种haz液化破裂。
[0187]
应当理解，本文所述的高熔点超合金粉末和低熔点超合金粉末的成分并不旨在仅限于这些示例，而是可以具有不同的成分，这取决于基础合金所需的化学组成或性质。例如，为了生产具有与特定类型或品牌的难焊接超合金类似或对应的基础合金的超合金部件(或其部分)，并且在am期间减少微裂纹，超合金部件的制造者可以将所需的基础合金的化学组成选择性地以特定比例分成所述的高熔点超合金粉末和低熔点超合金粉末，所述的高熔点超合金粉末和低熔点超合金粉末分别具有不同的固相线温度，并且能够实现本文所述的冶金功能中的一种或多种，以减少微裂纹。例如，用于这种可替代实施例的低熔点超合金可以被配置有这样的元素，即，当被结合在与用于laam工艺的超合金粉末混合物中的高熔点超合金粉末混合的超合金粉末中时，该元素产生如前所述的特性，使得低熔点超合金：填充沉积层的固化裂纹以便于产生基本上无固化裂纹的层；防止层对haz层晶界施加应变(并且因此防止晶界破裂)；和/或在haz的液化晶界固化并获得强度之后固化，以便于防止haz液化破裂。
[0188]
通常，用于经由所述laam工艺对超合金零件进行增材制造的高熔点超合金和低熔点超合金的超合金粉末混合物可以包含以重量计大于40％的镍、至少1％的钽、以及共大于4％的铝和可选的钛，其中高熔点超合金粉末和低熔点超合金粉末各自包含以重量计至少
40％的镍和至少1.5％的铝。特别地，这种超合金粉末混合物可以包含以重量计约4％至约23％的铬、约4％至约20％的钴、0％至约8％的钛、约1.5％至约8％的铝、0％至约11％的钨、0％至约4％的钼、约1％至约13％的钽、0％至约0.2％的碳、0％至约1％的锆、0％至约4％的铪、0％至约4％的铼、0％至约0.1％的钇和/或铈、0％至约0.04％的硼、0％至约2％的铌，和余量为作为其主要成分的镍。还应当理解，这样的超合金可以包含附加成分，例如0％至1.5％的可选的偶存元素和/或不可避免的杂质，例如表v中列出和描述的。
[0189]
特别地，所述laam工艺可以通过超合金粉末混合物来实施，超合金粉末混合物被配置成能够产生对应于或类似于商业上可获得的超合金以及下表vii中列出的示例性超合金(以及其它超合金)的基础合金，该商业上可获得的超合金具有如前所讨论的cm 247 lc超合金的化学组成。
[0190]
表vii-包含钽的超合金(以重量百分比计的元素)
[0191][0192]
与laam工艺的先前示例一样，为了产生具有这种化学组成(或其它所需的超合金化学组成)的基础合金，超合金粉末混合物可以包含高熔点超合金粉末，与低熔点超合金粉末中以重量百分比计的钽含量相比，高熔点超合金粉末可以包含以重量百分比计小于其一半的钽含量。在这样的示例中，低熔点超合金粉末可以包含以重量计5％至22％的钽，可替代地例如10％至22％的钽，可替代地例如12％至20％的钽，可替代地例如12％至18％的钽，而(如前所讨论的)高熔点超合金粉末可以包含以重量计最大为4.5％的钽，可替代地最大为4.0％的钽，可替代地小于3.5％的钽，可替代地小于1.9％的钽，可替代地最大为1.0％的
钽，可替代地最大为0.05％的钽，可替代地0％的钽。
[0193]
另外，如前所讨论的，高熔点超合金粉末和/或低熔点超合金粉末的化学组成和/或它们在超合金粉末混合物中的比例可以进一步被配置成使得基础合金中钽的获得量以重量计不超过6.2％。然而，应当理解的是，在可替代实施例中，低熔点超合金粉末可以被配置有以重量计大于6.2％的钽，例如，其中超合金粉末混合物中的其它元素防止了与热处理期间的再熔化相关的问题。
[0194]
应当理解，如在先前实施例中所讨论的，高熔点超合金粉末和/或低熔点超合金粉末可以包含以重量计例如0％至0.1％的钇和/或铈，可替代地例如0.03％至0.07％的钇和/或铈。还例如，高熔点超合金粉末和/或低熔点超合金粉末可以包含以重量计例如0％至0.04％的硼和0％至0.2％的碳。
[0195]
还应当理解，除了钽之外的一种或多种其它元素(例如铬、钴、钛、铝、钨、钼、碳、锆、铪、铼、钇、铈、硼、铌、镍或其它元素)在高熔点超合金粉末和低熔点超合金粉末中的每一者中可以是相同的或基本相同的，高熔点超合金粉末和低熔点超合金粉末用于经由所述laam工艺产生所需的超合金基础合金。然而，与高熔点超合金粉末和低熔点超合金粉末(例如，表iii、表iv中所示)的先前示例一样，这些相应粉末中的其它相应元素(除钽以外)中的一种或多种以重量百分比计可以是分别不同的，以实现分别不同的固相线温度，该不同的固相线温度能够实现本文所述的冶金功能中的一种或多种以减少微裂纹。例如，与高熔点超合金粉末相比，低熔点超合金粉末中铬、铝和钼的量以重量百分比计可以为0％至小于80％(可替代地为15％至小于70％)。还例如，与低熔点超合金粉末相比，高熔点超合金粉末中钴和钨的量以重量百分比计可以为0％至小于80％(可替代地为50％至小于75％)。
[0196]
如前所讨论的，还可以实施示例性laam工艺以制造或修复由包含钛(例如，以重量计1％至5％)的超合金制成的零件。如表vii中所列，包含钛的商业上可获得的超合金的示例包括pwa1480、pwa1483、inconel-738、inconel-792、inconel-939、inconel 6203、rene n4、cmsx6、cmsx11c、gtd111和gtd444品牌的超合金。因为这些示例性超合金包含大量的钛，所以低熔点超合金粉末中的以重量百分比计的钛含量可以高于高熔点超合金粉末中的钛含量，以有助于使低熔点超合金粉末的固相线温度足够低于高熔点超合金粉末，以实施所述的laam工艺并且产生较少的微裂纹或几乎不产生微裂纹。
[0197]
例如，用于对与这些商业上可获得的超合金(具有大于1重量％的钛)对应或基本上类似的基础合金进行增材制造的超合金粉末混合物可以被配置成使得低熔点超合金粉末包含以重量计至少7％的钛(可替代地为以重量计大于15％的钛)，并且与低熔点超合金粉末中的以重量百分比计的钛含量相比，高熔点超合金粉末包含以重量百分比计小于其一半的钛含量。例如，低熔点超合金粉末可以包含以重量计例如7％至25％的钛，可替代地例如15％至25％的钛，而高熔点超合金粉末包含以重量计例如少于2％的钛，可替代地例如0％至0.05％的钛，可替代地例如0％的钛。
[0198]
还可以实施示例性laam工艺以制造或修复由含有大量的铪(例如，以重量计高达4％)的超合金(例如具有表vi中列出的化学组成和对应于表ii中列出的cm 247 lc超合金的化学组成的示例性基础合金)制成的零件。因为这些示例性超合金包含大量的铪，所以低熔点超合金粉末中的以重量百分比计的铪含量可以被配置成高于高熔点超合金粉末中的铪含量，以有助于使低熔点超合金粉末的固相线温度足够低于高熔点超合金粉末，以实施
所述的laam工艺并且产生较少的微裂纹或几乎不产生微裂纹。
[0199]
例如，用于对含有以重量计高达4％的铪的基础合金进行增材制造的超合金粉末混合物可以被配置成使得低熔点超合金粉末包含以重量计至少0.5％的铪(例如3％至12％的铪)，并且与低熔点超合金粉末中的以重量百分比计的铪含量相比，高熔点超合金粉末包含以重量百分比计小于其一半的铪含量。例如，高熔点超合金粉末可以包含以重量计少于1.7％的铪，可替代地例如0％至0.05％的铪，可替代地例如0％的铪。
[0200]
另外，还可以实施示例性laam工艺以制造或修复包含以重量计大于2％的铼、中量至高量的铝(以重量计1.5％至8％)、相对高量的钽(以重量计大于5％)以及低量的钛(以重量计0％至1％)的难焊接超合金。特别地，所述的laam工艺的可替代实施例可以通过被配置成能够产生基础合金的超合金粉末混合物来实施，该基础合金对应于或类似于商业上可获得的难焊接超合金，例如表vii中列出的ren
éꢀ
142、ren
éꢀ
n5和pwa 1484品牌的超合金，已知这些超合金在燃气涡轮应用中具有优异的耐氧化性和耐蠕变性。特别地，包含表viii中所示的示例性高熔点超合金粉末和表ix中所示的低熔点超合金粉末的超合金混合物可以用于经由laam工艺来生产零件，所获得的基础合金类似于含有以重量计大于2％铼含量的这种超合金。
[0201]
表viii-高熔点超合金粉末示例
[0202]
[0203][0204]
表ix-低熔点超合金粉末示例
[0205]
[0206][0207]
然而，如前所讨论的，应当理解，取决于获得的基础合金所需的含量，可替代实施例可以包含用于这些高熔点超合金粉末和低熔点超合金粉末的可替代化学组成。
[0208]
在可替代实施例中，可以实施laam工艺的一个或多个方面，以使用超合金粉末混合物来生产由基础合金制成的部件，该超合金粉末混合物包含相对高量的钛(以重量计1％至5％)，以及低量至高量的铝(以重量计2％至5％)，但是零或低量的钽(以重量计0％至0.5％)。特别地，可以通过被配置成能够产生基础合金的超合金粉末混合物来实施可替代实施例，该基础合金对应于或类似于商业上可获得的超合金，该商业上可获得的超合金具有例如表x中所示的ren
éꢀ
80、inconel 100、udiemt 710、udiemt 720品牌的超合金(以及包含零或低量的钽的其它超合金)的化学组成。
[0209]
表x-不含钽的超合金(重量％元素)
[0210][0211]
为了生产含有对应于或类似于这些超合金的基础合金的零件，低熔点超合金粉末中的以重量百分比计的钛含量可以被配置成高于高熔点超合金粉末(如前所述)，以有助于使低熔点超合金粉末的固相线温度足够低于高熔点超合金粉末，以在实施am工艺时改善基础合金的物理特性。
[0212]
还应当理解，在本文所述的am工艺或焊接工艺的示例性实施例中，包含在本文所述的粉末中的每个颗粒可以通常具有相同的化学组成(例如，与本文所述的以重量计的元素范围一致)。然而，在一些示范性实施例中，应当理解，粉末中的每个颗粒的化学组成可以变化，只要粉末的化学组成总体上对应于本文所述的针对该特定粉末的化学组成。因此，还应当理解，在一些实施例中，高熔点超合金粉末和低熔点超合金粉末中的一种或两种可以本身包含多于一种类型的粉末混合物。
[0213]
例如，高熔点超合金粉末可以包含一种以上的高熔点粉末，每种高熔点粉末具有不同的化学组成，但它们的结合对应于本文所述的高熔点超合金粉末的示例。此外，低熔点超合金粉末可以包含一种以上的低熔点粉末，每种低熔点粉末具有不同的化学组成，但它们的结合对应于本文所述的低熔点超合金粉末的示例。在示例性实施例中，单个元素或多个元素可以类似地包含在形成本文所述的特定粉末的不同颗粒中，前提是这些不同颗粒不干扰laam工艺产生如示例性实施例中所述的较低量的裂纹和孔隙的能力。然而，还应当理解，在典型的示例中，高熔点超合金粉末和低熔点超合金粉末均包含颗粒，其中所有或基本上所有的颗粒通常具有相同的相应化学组成(典型的差异是产生旨在包含相同合金的粉末的常规制造工艺)。
[0214]
此外，在可替代实施例中，超合金粉末混合物可以包含一种或多种中间熔点超合金粉末，每种中间熔点超合金粉末的固相线温度在高熔点超合金粉末与低熔点超合金粉末的固相线温度之间，前提是这些中间熔点超合金粉末的量不干扰laam工艺产生如示例性实施例中所述的较低量的裂纹和孔隙的能力。例如，这些中间熔点粉末的量可以以重量计小于超合金粉末混合物的30％(即，基础合金/增材部分的由高熔点超合金粉末和低熔点超合金粉末形成的部分以重量计为至少70％)。可替代地，实施例可以含有以重量计为不同量的中间熔点超合金粉末。
[0215]
在示例性实施例中，这种中间熔点超合金粉末可以具有这样的化学组成：该化学组成包含被描述为包含在基础合金、高熔点超合金粉末、和/或低熔点超合金粉末中的所有或部分的元素，其中元素的重量范围使中间熔点超合金粉末的固相线温度在相应的高熔点超合金粉末与低熔点超合金粉末的固相线温度之间。
[0216]
再参考图1，如前所讨论的，基底112可以对应于由超合金粉末混合物102产生的先
前沉积层。然而，还应当理解，基底112可以对应于不同类型的超合金和/或由相同或不同类型的超合金(或不是超合金的一些其它金属)制成的现有部件。例如，图11示出了通过对应于slm 3d打印机1102的增材系统100来实施的图1中所述工艺的示意性视图1100。在该示例中，基底112对应于安装在3d打印机中的现有超合金部件1114。3d打印机被示出在时间上的一点上，在该点上，超合金粉末混合物102的粉末层1104已经被先前沉积在超合金部件1114上。3d打印机的激光束1106被示出为正在沿着工具路径1108熔化沉积的粉末层1104，熔化层1110最终冷却为与超合金部件1114熔合连接的固体层1112。然后可以重复该过程，以堆积基础合金超合金的附加固体层1112，该基础合金超合金通过使超合金粉末混合物102熔化来制成。
[0217]
图11所示的所述工艺可以用于修复损伤的现有超合金部件，以对应于整修的超合金部件。例如，图12示出了由常规超合金(例如，cm 247 lc或另一种超合金)制成的以燃气涡轮桨叶形式的超合金部件1114的立体视图1200。该桨叶被描绘为具有上尖端部分1202，该上尖端部分1202具有若干裂纹1204。它也可能有氧化损伤。为了修复该桨叶，可以在虚线1206处将上尖端部分1202去除(例如，经由edm进行切断)，并且可以将超合金部件1114(没有上尖端部分1202)的剩余部分1208(包括根部1210)安装在3d打印机中。在该示例中，剩余部分1208的新产生的上表面(在虚线1206的位置处)可以对应于图1所示的基底112的上表面和图11所示的超合金部件1114的上表面。
[0218]
图13示出了超合金部件1114的立体视图1300，该立体视图1300示出了对附加层1304进行堆积以形成具有替换上尖端部分1306的整修桨叶1302。这种替换上尖端部分对应于尖端试件。在该示例中，试件经由laam工艺而产生并且熔合到超合金部件1114的剩余部分1208。由所述laam工艺产生的用于替换上尖端部分1306的超合金材料可以包含不同的超合金化学组成，其表现出优于原始类型超合金的操作性质(例如，较高的耐氧化性、耐腐蚀性和耐热疲劳性)，被去除的上尖端部分1202由该原始类型超合金制成。例如，燃气涡轮桨叶形式的超合金部件1114可以包含以重量计大于0.5％的钛的超合金，超合金部件1114可能在其尖端上经历高温氧化的问题。用尖端试件来替换这种尖端可以使得这种桨叶能够实现更高的耐氧化性，尖端试件经由所述laam工艺由高性能超合金粉末混合物和获得的基础合金来制成，获得的基础合金含有较少的钛(例如，以重量计0至0.5％的钛，可替代地0至0.05％的钛，以及可替代地0至0.005％的钛)或不含有钛。然而，应当理解，超合金粉末混合物和获得的基础合金的可替代实施例可以含有对应于cm 247合金的钛量(如表ii中所示的0.6％至0.9％)或用于耐氧化性要求较低的应用中的较高的钛含量(例如，以重量计0.5％至2.9％)。可以通过增加示例性低熔点超合金中钛的量(例如以重量计高达约5％的钛)来实现基础合金中钛的量的升高。
[0219]
此外，3d打印机可以被配置成能够堆积具有不同设计(例如，不同的冷却孔或其它冷却结构)的替换上尖端部分1306，该替换上尖端部分1306还增强了整修桨叶1302的操作性质。另外，在其它示例中，可以在新制造的(例如，am或铸造的)桨叶(具有根部)或其它部件上实施示例性laam工艺，该新制造的桨叶或其它部件由第一类型的超合金(例如，cm 247 lc超合金)或其它金属(例如，钛)制成，并且没有制造(例如，铸造)上尖端部分，而不是对桨叶或其它超合金部件进行整修。因此，laam工艺可以被集成到新的桨叶或其它部件的生产中，该新的桨叶或其它部件具有使用所述超合金粉末混合物102而由不同类型的超合金(或
其它金属)制成的上尖端部分。
[0220]
在进一步的示例性实施例中，不是在安装在3d打印机内的现有超合金部件上堆积试件，而是可以经由laam工艺在3d打印机中将试件单独地生成在3d打印机的打印床上。因此，基底112对应于先前沉积的并且由超合金粉末混合物102制成的试件的第一层和/或先前层。在该进一步的示例中，经由laam工艺产生的试件可以被钎焊到现有超合金部件或其它金属部件上，以形成零件的所需最终形状。例如，桨叶的替换上尖端部分1306可以在3d打印机中单独产生，然后随后被钎焊到包括根部的桨叶的主体上。应当理解，如本文使用的术语“金属部件”并不旨在受限于指非超合金，而是应当被广义地解释为对应于由金属和/或合金和/或超合金中的一种或多种类型和/或基础合金制成的部件。
[0221]
在laam工艺的先前示例中，超合金粉末混合物被描述为包含高熔点超合金粉末和低熔点超合金粉末。然而，实施使用包含高熔点超合金粉末和低共熔粉末的粉末混合物来产生增材部分(可用于燃气涡轮或其它高温应用)的am方法也是可能的，其中与关于laam工艺的所述低熔点超合金粉末相比，低共熔粉末具有低得多的固相线温度(例如，低共熔粉末的固相线温度可以比高熔点超合金粉末的固相线温度低220℃以上，并且低共熔粉末的液相线温度低于1300℃)。
[0222]
与laam工艺不同，在这种可替代方法中，在增材部分的增材制造期间，增材部分中可能形成大量的固化裂纹和孔隙。然而，在随后的热处理期间，增材部分的由低共熔粉末形成的部分可以具有足够低的固相线温度，使得其能够至少部分地液化并且填充在固化裂纹和孔隙中(在本文中称为裂纹愈合)，而不会使零件的形状发生降解(并且不需要hip操作)。
[0223]
所述的裂纹愈合am工艺可以共用类似于关于图1所述的laam工艺的步骤，其中低熔点超合金粉末用所述低共熔粉末来替代。高熔点超合金粉末可以对应于高γ'超合金，例如cm 247 lc、ren
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142和n5超合金。低共熔粉末可以主要包含镍-铬-钛或镍-铬-钛-锆或具有类似性质的其它低共熔粉末。超合金粉末混合物的高熔点粉末与低共熔粉末的重量比范围可以在约94:06至约76:24之间，可替代地为在约94:06至约85:15之间。
[0224]
在该裂纹愈合am工艺的第一示例中，以约90:10的重量比将具有表xi所示化学组成的高熔点超合金粉末与镍-铬-钛-锆低共熔粉末分别混合在一起，以形成超合金粉末混合物。
[0225]
表xi
–
裂纹愈合am工艺示例
[0226][0227][0228]
该超合金粉末混合物可以用于所述的裂纹愈合am工艺以生产具有类似于铸造的cm 247 lc的操作特性(例如，在燃气涡轮中)的零件。在该示例中，镍-铬-钛-锆低共熔粉末的液相线温度为约1225℃，其低于关于laam工艺的所述低熔点超合金粉末的液相线温度。
[0229]
图14示出了从样品块1402(在热处理之后)上截取的横截面的图像1400，样品块1402使用该示例性超合金粉末混合物来制成。通过slm打印机和am工艺参数来生成样品块1402，该am工艺参数对应于用于生成由图2所示的cm 247 lc超合金制成的样品块202的那些工艺参数。图14示出了发生在样品块1402中的破裂愈合，以实现裂纹和孔隙的尺寸/体积明显少于在图2的cm 247 lc样品块中所示的裂纹和孔隙。
[0230]
在示例性实施例中，在进行热处理之后，与如果使用单一粉末来实施am工艺相比，裂纹愈合am工艺在增材部分中产生明显更少的裂纹和孔隙，该单一粉末仅对应于基础合金或高熔点超合金中的一者。
[0231]
在该破裂愈合示例中，热处理(在此期间发生裂纹愈合)可以例如包括在熔炉中将样品块加热到1200℃以上至少12小时的步骤。用于所述裂纹愈合am工艺的热处理工艺还可以包括关于laam工艺的前述热处理步骤中的一个或多个。然而，应当理解，取决于待生产的特定零件所需的裂纹愈合(和均质化)的程度和/或取决于用于产生增材部分的基础合金的特定的高熔点超合金粉末和低共熔粉末的化学组成，该破裂愈合热处理可以通过或多或少的步骤或不同的步骤、温度、加热/冷却速率和时间范围来实施。
[0232]
镍-铬-钛-锆低共熔粉末化学组成(当用于形成与高熔点超合金粉末混合物结合的超合金粉末混合物，例如表ii中所示的cm 247 lc超合金、表vii中所示的ren
éꢀ
142超合金或其它超合金)的以下示例(表xii中示出)能够实现在图14所示的样品块1402中示出的微裂纹的减少：
[0233]
表xii-低熔点低共熔粉末(镍-铬-钛-锆)的示例性化学组成
[0234]
[0235][0236]
可替代实施例可以通过具有例如下表xiii中所示的化学组成的镍-铬-钛低共熔粉末来实施：
[0237]
表xiii-低熔点低共熔粉末(镍-铬-钛)的示例性化学组成
[0238]
[0239][0240]
尽管laam工艺和裂纹愈合am工艺的先前示例可以涉及slm型3d打印机的使用，但应当理解，可替代实施例可以通过其它类型的增材系统(包括3d打印机和/或焊接机)来实施所述工艺。例如，增材系统100可以包括激光粉末沉积(lpd)3d打印机或激光金属沉积(lmd)3d打印机，它们是使用喷嘴的定向能量沉积(ded)类型，喷嘴发射激光束以熔化从喷嘴吹出的粉末材料，同时沿着工具路径运动以堆积超合金的层。在进一步的示例中，增材系统100可以包括激光金属丝沉积(lwd)系统，其采用类似地沿着工具路径运动的焊丝，以堆积经由通过激光器(或其它能量源)熔化焊丝所提供的材料。
[0241]
应当理解，术语“层”可以指金属粉末颗粒的层或经由粘合剂粘合(在金属粉末已经被熔化和/或烧结在一起之前)的沉积金属粉末的层。此外，术语“层”可以指固化的沉积超合金材料在粉末已经被熔化并固化(或被烧结)成与基底和/或在先层熔合连接之后的增材层、填充物或覆盖层。此外，尽管图1中描绘的能量源110已经被描述为发射激光束的激光器，但是应当理解，可替代实施例可以使用其它形式的能量源来熔化以及熔合和/或烧结超合金粉末混合物。例如，能量源110可以对应于来自焊接机或电子发射器的电流，该电子发射器以高速电子的形式发射能量束108。在其它示例中(例如经由如随后参考图16和图17描述的基于粘合剂的3d打印机而形成的增材部分)，增材系统100可以包括对应于熔炉的能量源110，该熔炉对增材部分进行热处理以燃尽粘合剂并烧结金属粉末。
[0242]
另外，应当理解，ded、lpd、lmd和lwd的打印或焊接系统(以及基于粘合剂的3d打印机)可以包括机器人手臂(或其它关节连接系统)，机器人手臂使喷嘴和/或金属丝(例如，焊丝或细丝)相对于固定的或关节连接的打印床运动，基底112安装在该打印床上，以便于将材料沉积在部件/基底的侧面上。因此，应当理解，取决于所使用的3d打印机的技术，短语“堆积”不要求材料仅在竖直方向上逐层地堆积，而是可以包括在水平方向上堆积零件。应当理解，本文讨论的和图1中示意性描绘的增材系统100旨在被广泛地解释为包涵任何类型的3d打印机或焊接机系统，该3d打印机或焊接机系统能够使用本文所述的超合金粉末混合物来叠加地产生(堆积和/或焊接在一起)超合金部件或其部分。此外，这种使喷嘴和/或金属丝(例如，焊丝或细丝)运动的机器人手臂或其它关节连接系统可以被包括在cnc系统中，该cnc系统包括用于对增材制造(即，实施实体制造工艺，例如钻孔、铣削和车削)的部件进行机械加工的附加工具。
[0243]
图15示出了焊丝1500形式的示例性的金属丝，焊丝1500可以用于lwd工艺中以对
部件(或其部分)进行增材制造或将超合金金属零件接合在一起。焊丝1500可以包括圆柱形的外护套1502，外护套1502起到将超合金粉末混合物1504容纳并包封在其中的管的作用。护套可以由卷成管状带芯细长体的相对薄的箔来形成。护套1502的箔壁的厚度可以例如在40μm至250μm之间(或可以保持超合金粉末混合物的其它厚度)。
[0244]
在示例性实施例中，这种护套1502可以包含镍或含有镍的合金，并且可以熔化(与超合金粉末混合物1504一起熔化)以形成本文所述的基础合金。应当理解，与本文所述的实施例相比，可以修改形成超合金粉末混合物1504的高熔点超合金粉末和/或低熔点超合金粉末(或低共熔粉末)的化学组成，以考虑到由护套提供的而不是仅由超合金粉末混合物本身提供的镍含量(和任何其它元素)的部分。
[0245]
因此，例如，如果由给定长度的护套1502所贡献的镍提供了以重量计为10％的镍，该10％的镍会与由该段焊丝1500内提供的相应量的超合金粉末材料一起形成给定熔化池，则其中的高熔点超合金粉末和/或低熔点超合金粉末(或低共熔粉末)的化学组成可以包含以重量计少于10％的镍。此外，在高熔点超合金粉末和/或低熔点超合金粉末(或低共熔粉末)中的每一者中，可以向上调整(同时保持它们彼此之间的相对比例)除镍以外元素的以重量百分比计的总量，以对应于这些粉末中镍的重量百分比的减少。然而，应当理解，在其它示例中，可以仅调整高熔点超合金粉末和低熔点超合金粉末(或低共熔粉末)中的一者，以考虑到由护套提供的镍。此外，在其它实施例中，由高熔点超合金粉末和低熔点超合金粉末(或低共熔粉末)贡献的镍的重量百分比的减少可以是不同的百分比。此外，在其它示例中，高熔点超合金粉末和低熔点超合金粉末(或低共熔粉末)中的一些元素的重量百分比的调整可以不增加，或者可以以与针对其他元素的重量百分比调整不成比例的量来增加(以考虑到这些粉末中镍的减少)。
[0246]
另外，尽管前述示例示出了实施laam工艺和裂纹愈合am工艺以生产包含镍基超合金的部件，但是应当理解，可替代实施例可以用于生产包含铁基超合金、钴基超合金或铬基超合金的部件，这些部件包含比前述更高百分比的铁、钴或铬。
[0247]
在本文中描述为增材制造或焊接的超合金部件114或其部分可以对应于用于燃气涡轮发动机的部件或零件(例如涡轮桨叶、导向叶片、密封件、盘、燃烧器、压缩机和其它热燃气路径零件)。然而，应当理解，本文所述的示例可以应用于对由超合金制成的任何类型的部件或其部分进行增材制造或焊接，该由超合金制成的任何类型的部件或其部分包括但不限于往复式发动机阀、压缩机、金属加工工具、涡轮增压器转子和密封件、火箭发动机、反应容器、污染控制系统和/或可以受益于使用难焊接超合金的任何其它应用或部件。
[0248]
还应当理解，示例性实施例可以包括提供、使用和/或制造对应于高熔点超合金粉末、低熔点超合金粉末、低共熔粉末和超合金粉末混合物中的一种或多种的粉末。此外，示例性实施例可以包括：通过在熔体中在升高的温度下以本文所述的比例来混合相应的高熔点超合金或低熔点超合金的部件，并且使得和/或允许熔化的混合物冷却以提供相应的固体形式的高熔点超合金和低熔点超合金，来制造高熔点超合金粉末、低熔点超合金粉末和低共熔粉末。在该工艺期间或随后，这些超合金可以形成为粉末构型。
[0249]
在laam工艺或裂纹愈合am工艺的进一步的示例性实施例中，增材系统100可以包括粘合剂喷墨3d打印机、微分配3d打印机、基于挤出的3d打印机或其它类型的增材系统，其能够堆积与粘合剂(例如蜡、聚合物、热塑性塑料、亚克力、ptfe和/或其它类型的粘合剂)结
合的所述金属粉末的层，该粘合剂将粉末粘合在一起以形成所需零件的形状。然后可以在熔炉中对这样的零件进行热处理以：燃尽粘合剂；将金属粉末颗粒烧结在一起；填充孔隙；以及使基础合金均质化。如本文所用，涉及使用粘合剂的这些3d打印工艺在本文中称为基于粘合剂的3d打印机。在第wo 2021/021231 a1号的国际公开文献中示出了使用基于粘合剂的3d打印来生成部件(例如，预烧结的预成型件)的示例，在此通过全文引用的方式将其并入。使用微分配头来分配与粘合剂结合的金属粉末的基于粘合剂的3d打印机的示例是由美国佛罗里达州奥兰多的nscrypt公司生产的nscrypt 3d打印机。然而，应当理解，其它类型的基于粘合剂的3d打印机可以单独地分配粉末和粘合剂(例如粘合剂喷墨3d打印机)。其它类型的基于粘合剂的3d打印机可以包括挤出加热金属丝的3d打印机，该加热金属丝对应于具有细长体的细丝。在示例性实施例中，这种细丝可以通过将本文所述的一种或多种金属粉末与粘合剂结合而形成。这种细丝可以足够长且柔韧以缠绕在线轴上。此外，这种细丝可以包含以体积计大于50％的金属粉末和以体积计小于50％的粘合剂。可以使用这种细丝来生产部件的这种基于粘合剂的3d打印机的示例包括由美国马萨诸塞州沃特敦的markforged公司生产的markforged metal x 3d打印机。可以与金属粉末结合以形成这种细丝和/或增材部分的粘合剂的示例包括在2020年10月13日公告的第10,800,108b2号美国专利中描述的聚合物体系(例如，包括热塑性塑料、聚烯烃、聚乙烯、聚丙烯和烃基蜡中的一种或多种)，在此通过全文引入的方式将其并入。然而，应当理解，基于粘合剂的3d打印机工艺和/或与本文所述金属粉末一起使用的可挤出细丝可以使用能够热分解且残留物最少的和/或可以用溶剂去除的其它类型的粘合剂材料。
[0250]
图16示出了基于粘合剂的3d打印机工艺的示例1600，该基于粘合剂的3d打印机工艺可以用于使用本文所述的金属粉末来生产金属部件。在最初的第一步骤1602中，基于粘合剂的3d打印机1622可以使用至少一个分配器1610来分配和/或形成粘合剂1614与超合金粉末混合物的结合物，超合金粉末混合物包含高熔点粉末1616和低熔点粉末1618，逐层地沉积该结合物以堆积部件1620(在该示例中示出为块状)。这种基于粘合剂的3d打印机1622的示例可以包括微分配注射器形式的分配器1610，微分配注射器可以分配由结合物1612形成的糊状物。在可替代实施例中，基于粘合剂的3d打印机1622可以包括分配器1610，分配器1610对应于挤出器1626的挤出喷嘴，挤出器1626可以对由结合物1612形成的细丝1624进行加热，使得细丝1624从喷嘴流出。然而，对于粘合剂喷墨型3d打印机，分配器1610可以对应于多个分配器，多个分配器分别分配超合金粉末混合物和粘合剂以形成所述结合物。在第二步骤1604中，可以在熔炉中以一温度和一时间量(例如在300℃与500℃之间持续30分钟)对部件1620进行热处理，这能够燃尽粘合剂1614(留下具有内部孔隙的部件)。在第三步骤1606中，可以在熔炉中以一温度和一时间量(例如在1000℃与1200℃之间持续2小时)对部件1620进行热处理，以使部件固态烧结。在第四步骤1608中，可以在熔炉中以一温度和一时间量对部件1620进行热处理，该温度和时间量能够使部件液相烧结和均质化。例如，可以将部件加热至1200℃至1300℃之间的温度，并且在该温度范围内保持1分钟至60分钟，使得由低熔点粉末1618形成的部分熔化(或低共熔粉末熔化)，并且拉动由高熔点超合金粉末形成的部分以填充孔隙并为部件提供适合于高温超合金应用的足够低的孔隙率(例如，相对于具有零孔隙率的部件》99.9％的密度)。继续第四步骤1608，可以通过使基础合金在基础合金的固溶热处理温度下或高于固溶热处理温度下保持延长的时间(例如12小时)来继续进
行热处理以使部件的基础合金基本上均质化，随后冷却至室温。例如，这种固溶热处理可以包括将部件的温度保持在1200℃至1250℃之间，持续120分钟至1444分钟；以及将增材部分氩气冷却至室温。
[0251]
在参照图16描述的该示例(以及随后在图17中描述的示例)中，低熔点粉末具有比高熔点粉末相对低的固相线温度。例如，低熔点粉末的固相线温度可以比高熔点粉末的固相线温度低至少50℃。在这些示例中，低熔点粉末可以对应于本文所述的低熔点超合金粉末106或本文所述的低共熔粉末。此外，高熔点粉末可以对应于本文所述的高熔点超合金粉末或另一种超合金粉末。还应当理解，结合物1612中的超合金粉末混合物可以是本文所述的超合金粉末混合物102的进一步的示例，并且部件1620可以是本文所述的增材部分118的进一步的示例，在该示例中，经由粘合剂1714通过将超合金粉末混合物的层依次沉积并熔合在一起来形成增材部分118，粘合剂1714包含在结合物1612中的超合金粉末混合物中。在这样的示例性结合物1612中，高熔点超合金粉末与低熔点超合金粉末(或低共熔粉末)的重量比的范围可以在约95:05与约51:49之间；可替代地在约90:10与约60:40之间；可替代地在约90:10与约70:30之间；可替代地在约85:15与约75:25之间；可替代地在约82:18与约78:22之间；以及可替代地在约94:06与约76:24之间。
[0252]
图17示出了基于粘合剂的3d打印机工艺的进一步的示例1700，该基于粘合剂的3d打印机工艺可以用于使用本文所述的金属粉末来生产金属部件。在最初的第一步骤1702中，可以操作至少一个分配器1710以逐层地分配粘合剂1714与超合金粉末混合物的第一结合物1712，以堆积部件1720(在该示例中示出为块状)，超合金粉末混合物包含高熔点粉末1716。作为该第一步骤1702的一部分，操作至少一个分配器1710(或不同的至少一个分配器)以分配粘合剂1714与低熔点粉末1718的第二结合物1724，以在部件1720的外表面的至少部分上产生附加的一个层或多个层(在本文中称为片材1722)。在第二步骤1704中，可以在熔炉中以一温度和一时间量(例如在300℃与500℃之间持续30分钟)对部件1720进行热处理，这能够燃尽粘合剂1714(留下具有内部孔隙的部件1720和片材1722)。在第三步骤1706中，可以在熔炉中以一温度和一时间量(例如在1000℃与1200℃之间持续2小时)对部件1720和片材1722进行热处理，以使部件1720和片材1722固态烧结。在第四步骤1708中，可以在熔炉中以一温度和一时间量对部件1720和片材1722进行热处理，该温度和时间量能够使部件液相烧结和均质化。例如，可以将部件1720和片材1722加热到1200℃与1300℃之间的温度并在该温度范围内保持1分钟至60分钟，使得由低熔点粉末1718形成的片材1722熔化并被拉入由高熔点粉末1716形成的部件1720的孔隙中，以便于为部件提供适合于高温超合金应用的足够低的孔隙率(例如，相对于具有零孔隙率的部件》99.9％的密度)。继续第四步骤1708，可以通过使基础合金在基础合金的固溶热处理温度下或高于固溶热处理温度下保持延长的时间(例如12小时)来继续进行热处理以使部件的基础合金基本上均质化，随后冷却至室温。例如，这种固溶热处理可以包括将部件的温度保持在1200℃至1250℃之间，持续120分钟至1444分钟；以及将增材部分氩气冷却至室温。
[0253]
图16和图17中所示的这些所述示例性步骤允许在高熔点粉末不熔化的情况下对部件进行烧结和均质化。因为高熔点粉末在该工艺中不熔化，所以不存在和/或明显降低了固化期间引起破裂的残余应力，从而相对于直接由基础合金增材制造的部件，减少了部件中的孔隙和微裂纹和/或使部件中的孔隙和微裂纹最小化。
[0254]
另外，在这些所述的示例中，在部件形成之后可以不需要hip操作，因为液相渗透能够产生足够致密的结构(例如，如前述的》99.9％密度的结构)。另外，通过使用所述的工艺，对于一些类型的基于粘合剂的3d打印机，层厚度可以最小为10μm。因此，可以形成由高耐氧化性超合金制成的部件，并且该部件可用于具有厚度小于50μm(例如，40微米-50微米厚的超合金箔)的部分/特征部的高温应用中。另外，这些所述的工艺(使用基于粘合剂的3d打印机工艺)可以用于生产如第wo2021/021231a1号国际公开文献中所述的预烧结的预成型件。
[0255]
在进一步的实施例中(例如关于图17所述的工艺)，部件1720可以由粘合剂与高熔点粉末的第一结合物1712来形成，高熔点粉末对应于所需的常规已知的超合金(例如ren
éꢀ
142、cm 247 lc)或本文所述的高熔点超合金。包含粘合剂1714并且用于形成片材1722的第二结合物1724可以包含低熔点粉末或可以是低熔点超合金粉末(或低共熔粉末)与高熔点粉末的结合物，低熔点粉末对应于如本文所述的低熔点超合金粉末(或低共熔粉末)。
[0256]
在第二结合物1724包含高熔点超合金粉末和低熔点超合金粉末两者的示例中，高熔点超合金粉末与低熔点超合金粉末的重量比的范围可以在约05:95与约30:70之间；可替代地在约10:90与约25:75之间；可替代地在约15:85与约25:75之间；以及可替代地在约18:82与约22:78之间。在该示例中，第二结合物1724的超合金粉末混合物可以是本文所述的超合金粉末混合物102的进一步的示例，并且片材1722可以是本文所述的增材部分118的进一步的示例，经由粘合剂1714通过将超合金粉末混合物的层依次沉积并熔合在一起来形成增材部分118，粘合剂1714包含在第二结合物1724中的超合金粉末混合物中。
[0257]
另外，在本文所述的许多示例中，所述热处理可以在与增材系统100分开的熔炉中进行。因此，laam工艺和裂纹愈合工艺的实施例可以包括将由3d打印机形成的部件运动到单独的熔炉，以便于进行零件的热处理。
[0258]
在图18中，示出了根据本文所述的示例性laam工艺的示例性方法1800，该方法1800有助于对超合金部件(或其部分)进行增材制造。虽然该方法被描述为按序列执行的一系列动作，但是应当理解，该方法可以不受限于该序列的顺序。例如，除非另有说明，一些动作可以以与本文所述不同的顺序发生。另外，在一些情况下，一个动作可以与另一个动作同时发生。此外，在一些情况下，并非需要所有动作来实现本文所述的方法。
[0259]
方法1800包括动作1802：将超合金粉末混合物的层依次沉积并熔合在一起以堆积增材部分，超合金粉末混合物包含高熔点超合金粉末和低熔点超合金粉末。该方法还可以包括动作1804：在1200℃或高于1200℃的温度下对增材部分进行热处理以形成增材部分所含有的均质化基础合金，基础合金具有由超合金粉末混合物限定的化学组成。
[0260]
在方法1800的示例性实施例中，超合金粉末混合物可以包含以重量计至少51％的高熔点超合金粉末；以及以重量计至少5％的低熔点超合金粉末。低熔点超合金粉末的固相线温度可以比高熔点超合金粉末的固相线温度低50℃至220℃。高熔点超合金粉末、低熔点超合金粉末和超合金粉末混合物中的每一者均可以具有以重量计大于40％的镍含量和以重量计至少1.5％的铝含量(并且可替代地为以重量计至少4％的铝含量，并且进一步可替代地为以重量计大于45％的镍含量和以重量计至少5.5％的铝含量)。
[0261]
此外，在方法1800的示例性实施例中，低熔点超合金粉末的液相线温度可以高于1300℃。
[0262]
此外，在方法1800的示例性实施例中，低熔点超合金粉末可以包含以重量计至少5％的钽(并且可替代地为以重量计至少10％的钽)，并且与低熔点超合金粉末中的以重量百分比计的钽含量相比，高熔点超合金粉末可以包含以重量百分比计小于其一半的钽含量。
[0263]
另外，在方法1800中，高熔点超合金粉末可以包含以重量计最大4.5％的钽，可替代地为最大4.0％的钽，可替代地为少于3.5％的钽，可替代地为少于1.9％的钽，可替代地为最大1.0％的钽，可替代地为最大0.05％的钽，可替代地为0％的钽。
[0264]
应当理解，所述的方法1800可以包括附加的动作和/或可替代的动作，附加的动作和/或可替代的动作对应于先前关于laam工艺所描述的特征和动作。
[0265]
在图19中，示出了根据本文所述的示例性裂纹愈合am工艺的另一个示例性方法1900，方法1900有助于对超合金部件进行增材制造。该方法包括动作1902：将超合金粉末混合物的层依次沉积并熔合在一起以堆积超合金部件的增材部分，超合金粉末混合物包含高熔点超合金粉末和低共熔粉末。另外，该示例性方法可以包括动作1904：在1200℃或高于1200℃的温度下对增材部分热处理以使增材部分中的裂纹愈合，其中经热处理的增材部分限定了基础合金，该基础合金具有对应于超合金粉末混合物的化学组成。
[0266]
在方法1900的示例性实施例中，低共熔粉末的固相线温度可以比高熔点超合金粉末的固相线温度低220℃以上。此外，高熔点超合金粉末和超合金粉末混合物中的每一者均可以具有以重量计大于40％的镍含量。另外，高熔点超合金粉末和超合金粉末混合物中的每一者均可以具有以重量计大于40％的镍含量和以重量计至少1.5％的铝含量(并且可替代地为以重量计至少4％的铝含量，并且进一步可替代地为以重量计大于45％的镍含量和以重量计至少5.5％的铝含量)。
[0267]
还应当理解，所述的方法1900可以包括附加的动作和/或可替代的动作，该附加的动作和/或可替代的动作对应于先前关于裂纹愈合am工艺和laam工艺所描述的特征和动作。
[0268]
尽管已经详细描述了本发明的示例性实施例，但是本领域技术人员应当理解，在不脱离本发明的最广泛形式的精神和范围的情况下，可以作出本文公开的各种改变、替换、变化和改进。
[0269]
本发明中的任何描述都不应被解读为暗示任何特定的元件、步骤、动作或功能是必须包括在权利要求范围内的必要元素：专利主题的范围仅由授权的权利要求限定。此外，除非确切的词语“用于
……
的装置”后面跟着分词，否则这些权利要求都不旨在援引装置加功能的权利要求解释。
[0270]
此外，应当理解，本文使用的词语或短语应当被广泛地解释，除非在一些示例中被明确地限制。例如，术语“包含(including)”、“具有(having)”和“包括(comprising)”以及其派生词意味着非限制性地包含。单数形式“一(a)”、“一(an)”和“该(the)”也旨在包括复数形式，除非上下文另外明确指出。此外，本文所用的术语“和/或”是指并且包涵一个或多个相关联所列项目的任何和所有的可能的组合。术语“或”是包含性的，意思是和/或，除非上下文另外明确指出。短语“与
……
相关联”和“与其相关联”以及其派生词可以指包含、被包含在内、与
……
互连、含有、被含有在内、连接到
……
或与
……
连接、联接到
……
或与
……
联接、可与
……
通信、与
……
协作、交错、并置、与
……
接近、粘合到
……
或与
……
粘合、具
有、具有
……
的特性等。此外，虽然本文可以描述多个实施例或构型，但是关于一个实施例描述的任何特征、方法、步骤、部件等同样适用于没有具体的相反陈述的其它实施例。
[0271]
此外，虽然术语“第一”、“第二”、“第三”等在本文中可以用于指代各种元件、信息、功能或动作，但这些元件、信息、功能或动作不应受限于这些术语。相反，这些数字形容词是用于区分彼此不同的元件、信息、功能或动作。例如，在不脱离本发明的范围的情况下，第一元件、信息、功能或动作可以被称为第二元件、信息、功能或动作，并且类似地，第二元件、信息、功能或动作可以被称为第一元件、信息、功能或动作。
[0272]
另外，术语“与
……
邻近”可以表示：元件相对靠近但并不接触另一元件；或者元件与另一部分接触，除非上下文另有明确说明。此外，短语“基于”旨在表示“至少部分地基于”，除非另有明确说明。术语“约”或“基本上”或类似术语旨在涵盖尺寸、量、数字、数量和/或测量结果在标准的工业制造公差内的值的变化。如果没有可用的工业标准，百分之二十的变化会落入这些术语的含义内，除非另有说明。
[0273]
此外，基于所描述的范围和示例的上下文，例如大于或小于特定值的开放式范围应当被解释为具有物理上可能且合理的未指定的最小值和最大值。例如，例如以重量计小于50％(或小于50ppm)的限制应当被解释为具有以重量计分别可以低至0％(或0ppm)的下限，除非以表达了不同下限的方式或示例来描述。类似地，例如，大于50％(或大于50ppm)的重量百分比范围应当被解释为具有以重量计分别可以高达100％(或1百万ppm)的上限，除非以表达了不同上限的方式或示例来描述。

技术特征：
1.一种用于对金属部件或其部分进行增材制造或焊接的超合金粉末混合物，所述超合金粉末混合物包含：以重量计至少51％的高熔点超合金粉末；以及以重量计至少5％的低熔点超合金粉末，其中，所述低熔点超合金粉末的固相线温度比所述高熔点超合金粉末的固相线温度低50℃至220℃，其中所述高熔点超合金粉末、所述低熔点超合金粉末和所述超合金粉末混合物中的每一者具有以重量计大于40％的镍含量和以重量计大于1.5％的铝含量，其中所述低熔点超合金粉末包含以重量计至少5％的钽，并且其中与所述低熔点超合金粉末中的以重量百分比计的钽含量相比，所述高熔点超合金粉末包含以重量百分比计小于其一半的钽含量。2.根据权利要求1所述的超合金粉末混合物，其中，所述超合金粉末混合物具有以重量计共大于4％的铝含量和可选的钛含量。3.根据权利要求1或2所述的超合金粉末混合物，其中，所述超合金粉末混合物包含以重量计约4％至约23％的铬、约4％至约20％的钴、0％至约8％的钛、约1.5％至约8％的铝、0％至约11％的钨、0％至约4％的钼、约1％至约13％的钽、0％至约0.2％的碳、0％至约1％的锆、0％至约4％的铪、0％至约4％的铼、0％至约0.1％的钇和/或铈、0％至约0.04％的硼、0％至约2％的铌、0％至约1.5％的可选的偶存元素和不可避免的杂质、以及余量的镍。4.根据权利要求1至3中任一项所述的超合金粉末混合物，其中，所述高熔点超合金粉末、所述低熔点超合金粉末和所述超合金粉末混合物中的每一者具有以重量计大于4.0％的铝含量。5.根据权利要求1至4中任一项所述的超合金粉末混合物，其中，所述低熔点超合金粉末包含以重量计至少10％的钽。6.根据权利要求1至5中任一项所述的超合金粉末混合物，其中，所述低熔点超合金粉末包含以重量计至少0.5％的铪，并且其中，与所述低熔点超合金粉末中的以重量百分比计的铪含量相比，所述高熔点超合金粉末包含以重量百分比计小于其一半的铪含量。7.根据权利要求1至6中任一项所述的超合金粉末混合物，其中，所述低熔点超合金粉末中以重量百分比计的铬、铝或钼的量中的至少一者比所述高熔点超合金粉末中对应的重量百分比低至少15％至75％。8.根据权利要求1至7中任一项所述的超合金粉末混合物，其中，所述高熔点超合金粉末中以重量百分比计的钴或钨的量中的至少一者比所述低熔点超合金粉末中对应的重量百分比低至少50％至75％。9.根据权利要求1至8中任一项所述的超合金粉末混合物，其中，所述高熔点超合金粉末、所述低熔点超合金粉末和所述超合金粉末混合物中的每一者具有以重量计大于45％的镍含量和以重量计大于5.5％的铝含量。10.根据权利要求1至9中任一项所述的超合金粉末混合物，其中，所述低熔点超合金粉末包含以重量计至少8％的铝。11.根据权利要求1至10中任一项所述的超合金粉末混合物，其中，所述低熔点超合金粉末包含以重量计至少3％的铪。12.根据权利要求1至11中任一项所述的超合金粉末混合物，其中，所述高熔点超合金
粉末包含以重量计最大1％的钽，特别是最大0.05％的钽。13.根据权利要求1至12中任一项所述的超合金粉末混合物，其中，所述高熔点超合金粉末包含以重量计最大0.05％的铪。14.根据权利要求1至13中任一项所述的超合金粉末混合物，其中，所述低熔点超合金粉末包含以重量计最大3.4％的钴。15.根据权利要求1至14中任一项所述的超合金粉末混合物，其中，所述低熔点超合金粉末包含以重量计至少3.8％的钨。16.根据权利要求1至15中任一项所述的超合金粉末混合物，其中，所述超合金粉末混合物包含以重量计至少9％的钨。17.根据权利要求1至16中任一项所述的超合金粉末混合物，其中，所述超合金粉末混合物包含最大6.2％的钽。18.根据权利要求1至17中任一项所述的超合金粉末混合物，其中，所述低熔点超合金粉末具有高于1300℃的液相线温度。19.根据权利要求1至18中任一项所述的超合金粉末混合物，其中，所述低熔点超合金粉末的固相线温度比所述高熔点超合金粉末的固相线温度低100℃至160℃，特别是低120℃至140℃。20.根据权利要求1至19中任一项所述的超合金粉末混合物，其中，所述低熔点超合金粉末的固相线温度比均质化的基础合金的晶界熔化温度低10℃至150℃，特别是低10℃至50℃，所述基础合金由超合金粉末的化学组成限定。21.根据权利要求1至20中任一项所述的超合金粉末混合物，其中，所述高熔点超合金粉末的固相线温度在1350℃与1430℃之间。22.根据权利要求1至21中任一项所述的超合金粉末混合物，其中，所述低熔点超合金粉末的固相线温度在1210℃与1360℃之间。23.根据权利要求1至22中任一项所述的超合金粉末混合物，其中，所述超合金粉末混合物不包含陶瓷添加剂。24.根据权利要求1至23中任一项所述的超合金粉末混合物，其中，所述超合金粉末混合物包含以重量计最大0.5％的钛，特别是最大0.05％的钛，进一步特别是最大0.005％的钛。25.根据权利要求1至24中任一项所述的超合金粉末混合物，其中，所述超合金粉末混合物具有以重量计至少6％的铝含量。26.根据权利要求1至25中任一项所述的超合金粉末混合物，其中，所述高熔点超合金粉末包含以重量计4.5％至6.5％的铝。27.根据权利要求1至26中任一项所述的超合金粉末混合物，其中，所述低熔点超合金粉末包含以重量计8％至9％的铝。28.根据权利要求1至27中任一项所述的超合金粉末混合物，其中，所述超合金粉末混合物包含以重量计最大2.0％的铪。29.根据权利要求1至28中任一项所述的超合金粉末混合物，其中，所述低熔点超合金粉末包含以重量计10％至20％的钽和3％至12％的铪。30.根据权利要求1至29中任一项所述的超合金粉末混合物，其中，所述低熔点超合金
粉末包含以重量计0.03％至0.07％的钇和/或铈。31.根据权利要求1至30中任一项所述的超合金粉末混合物，其中，所述低熔点超合金粉末包含以重量计最大0.08％的碳。32.根据权利要求1所述的超合金粉末混合物，其中，所述高熔点超合金粉末包含以重量计7.7％至8.1％的铬、10.6％至11％的钴、4.5％至6.5％的铝、10.6％至11％的钨、0.3％至0.55％的钼以及0.05％至0.08％的碳。33.根据权利要求1或32所述的超合金粉末混合物，其中，所述高熔点超合金粉末包含以重量计0％至2％的钛、0％至1％的钽、0％至1％的锆、0％至0.05％的铪、0％至0.05％的铼、0％至0.1％的钇和/或铈、和/或0％至0.04％的硼。34.根据权利要求1、32至33中任一项所述的超合金粉末混合物，其中，所述低熔点超合金粉末包含以重量计9.5％至10.5％的铬、2.9％至3.4％的钴、8.0％至9.0％的铝、3.8％至4.3％的钨、0.8％至1.2％的钼、10％至20％的钽以及3％至12％的铪。35.根据权利要求1、32至34中任一项所述的超合金粉末混合物，其中，所述低熔点超合金粉末包含以重量计0％至2％的钛、0％至0.08％的碳、0％至1％的锆、0％至0.05％的铼、0％至0.1％的钇和/或铈、和/或0％至0.04％的硼。36.根据权利要求1所述的超合金粉末混合物，其中，所述高熔点超合金粉末包含以重量计5％至7.3％的铬、11％至13％的钴、5.5％至6.5％的铝、4.7％至5.2％的钨、1.2％至2.2％的钼以及2％至4.2％的铼。37.根据权利要求1或36所述的超合金粉末混合物，其中，所述高熔点超合金粉末包含以重量计0％至0.05％的钛、0％至4.5％的钽、0％至0.15％的碳、0％至1％的锆、0％至1.7％的铪、0％至0.1％的钇和/或铈、和/或0％至0.04％的硼。38.根据权利要求1、36至37中任一项所述的超合金粉末混合物，其中，所述低熔点超合金粉末包含以重量计9.5％至10.5％的铬、2.9％至3.4％的钴、7.0％至9.0％的铝、3.8％至4.3％的钨、0.8％至1.2％的钼以及12％至22％的钽。39.根据权利要求1、36至38中任一项所述的超合金粉末混合物，其中，所述低熔点超合金粉末包含以重量计0％至2％的钛、0％至0.08％的碳、0％至1％的锆以及0％至12％的铪、0％至3.2％的铼、0％至0.1％的钇和/或铈、和/或0％至0.04％的硼。40.根据权利要求1至23中任一项所述的超合金粉末混合物，其中，所述低熔点超合金粉末包含以重量计至少7％的钛，并且其中，与所述低熔点超合金粉末中以重量百分比计的钛含量相比，所述高熔点超合金粉末包含以重量百分比计小于其一半的钛含量。41.根据权利要求1所述的超合金粉末混合物，其中，所述超合金粉末混合物包含以重量％计的以下成分：
余量为镍以及可选的偶存元素和不可避免的杂质。42.根据权利要求41所述的超合金粉末混合物，其中，所述超合金粉末混合物包含以重量计7.8％至8.8％的铬。43.根据权利要求41所述的超合金粉末混合物，其中，所述超合金粉末混合物包含以重量计11.7％至15.5％的铬。44.根据权利要求1、41至43中任一项所述的超合金粉末混合物，其中，所述高熔点超合金粉末包含以重量％计的以下成分：
余量为镍以及可选的偶存元素和不可避免的杂质。45.根据权利要求44所述的超合金粉末混合物，其中，所述高熔点超合金粉末包含以重量计7.7％至8.1％的铬。46.根据权利要求44所述的超合金粉末混合物，其中，所述高熔点超合金粉末包含以重量计12％至16％的铬。47.根据权利要求1、41至46中任一项所述的超合金粉末混合物，其中，所述低熔点超合金包含以重量％计的以下成分：
余量为镍以及可选的偶存元素和不可避免的杂质。48.根据权利要求1所述的超合金粉末混合物，其中，所述高熔点超合金粉末包含以重量％计的以下成分：
余量为镍以及可选的偶存元素和不可避免的杂质。49.根据权利要求1或48所述的超合金粉末混合物，其中，所述低熔点超合金包含以重量％计的以下成分：
余量为镍以及可选的偶存元素和不可避免的杂质。50.根据权利要求41至49中任一项所述的超合金粉末混合物，其中，所述高熔点超合金粉末包含以重量计最大0.05％的钛，特别是0.005％的钛。51.根据权利要求41至50中任一项所述的超合金粉末混合物，其中，所述低熔点超合金粉末包含以重量计最大0.05％的钛，特别是0.005％的钛。52.根据权利要求1至51中任一项所述的超合金粉末混合物，其中，所述超合金粉末混合物、所述高熔点超合金粉末和所述低熔点超合金粉末中的每一者包含以重量计0％至0.01％的一种或多种不可避免的杂质。53.根据权利要求1至52中任一项所述的超合金粉末混合物，其中，所述超合金粉末混合物、所述高熔点超合金粉末和所述低熔点超合金粉末中的每一者包含以重量计0％至1.5％的除铬、钴、钛、铝、钨、钼、钽、碳、锆、铪、铼、钇、铈和硼以外的一种或多种偶存元素。54.根据权利要求53所述的超合金粉末混合物，其中，所述超合金粉末混合物、所述高
熔点超合金粉末和所述低熔点超合金粉末包含选自以下的一种或多种偶存元素，所述一种或多种偶存元素具有如所示的相应的最大重量百分比或最大ppm：
55.根据权利要求54所述的超合金粉末混合物，其中，对于相应的偶存元素和以重量计最大为0.001％的任何其它元素，所述不可避免的杂质在最大量以内。56.根据权利要求1至55中任一项所述的超合金粉末混合物，其中，所述超合金粉末混合物中所述高熔点超合金粉末与所述低熔点超合金粉末的重量比在95:05与51:49之间。57.根据权利要求56所述的超合金粉末混合物，其中，所述超合金粉末混合物中所述高熔点超合金粉末与所述低熔点超合金粉末的重量比在90:10与70:30之间。58.根据权利要求57所述的超合金粉末混合物，其中，所述超合金粉末混合物中所述高熔点超合金粉末与所述低熔点超合金粉末的重量比在85:15与75:25之间。59.根据权利要求58所述的超合金粉末混合物，其中，所述超合金粉末混合物中所述高熔点超合金粉末与所述低熔点超合金粉末的重量比在82:18与78:22之间。60.根据权利要求56所述的超合金粉末混合物，其中，所述超合金粉末混合物中所述高熔点超合金粉末与所述低熔点超合金粉末的重量比在94:06与76:24之间。61.一种方法，所述方法包括使用根据权利要求1至60中任一项所述的超合金粉末混合物对金属部件进行增材制造。62.一种方法，所述方法包括使用根据权利要求1至60中任一项所述的超合金粉末混合物对金属部件进行焊接。63.根据权利要求61或62所述的方法，所述方法还包括在熔炉中对所述金属部件进行加热，以至少部分地使由所述超合金粉末混合物形成的部分均质化。64.根据权利要求61至63中任一项所述的方法，所述方法还包括在熔炉中以1200℃或高于1200℃的温度对所述金属部件进行加热持续至少120分钟。65.一种增材制造方法，所述方法包括:将根据权利要求1至60中任一项所述的超合金粉末混合物的层依次沉积并熔合在一起以堆积增材部分；以及在1200℃或高于1200℃的温度下对所述增材部分进行热处理以形成均质化的基础合金，所述增材部分包含所述均质化的基础合金，所述基础合金具有由所述超合金粉末混合物限定的化学组成。66.根据权利要求61或65所述的方法，其中，经由选择性激光熔化(slm)3d打印机将所述超合金粉末混合物沉积并熔合在一起以形成所述增材部分。67.根据权利要求61或65所述的方法，其中，经由定向能量沉积(ded)喷嘴将所述超合
金粉末混合物沉积并熔合在一起，所述定向能量沉积(ded)喷嘴提供所述超合金粉末混合物并发射能量束，所述能量束熔化所述超合金粉末混合物以形成所述增材部分。68.根据权利要求61至62、65、67中任一项所述的方法，其中，经由激光金属丝沉积(lwd)系统将所述超合金粉末混合物沉积并熔合在一起，所述激光金属丝沉积(lwd)系统采用焊丝以提供所述超合金粉末混合物。69.根据权利要求68所述的方法，其中，所述焊丝包括镍或镍合金箔的护套，所述护套在其中包含所述超合金粉末混合物。70.根据权利要求65至69中任一项所述的方法，其中，在将所述超合金粉末混合物的层依次沉积并熔合在一起的期间，所述方法包括沉积的超合金填充裂纹和/或防止破裂，以便于将所述增材部分的横截面中的裂纹总长度减小到平均小于1.0mm/mm2。71.根据权利要求65至70中任一项所述的方法，其中，相对于可替代地实施通过使用仅包含基础合金的粉末来堆积增材部分的方法，所述超合金粉末混合物具有成分，在对所述增材部分进行热处理之前，所述成分在所述增材部分冷却至室温时使所述超合金粉末混合物产生较少的微裂纹。72.根据权利要求65至70中任一项所述的方法，其中，相对于可替代地实施通过仅使用不与低熔点超合金粉末混合的高熔点超合金粉末来堆积增材部分的方法，所述超合金粉末混合物具有成分，在对所述增材部分进行热处理之前，所述成分在所述增材部分冷却至室温时使所述超合金粉末混合物产生较少的微裂纹。73.根据权利要求65至70中任一项所述的方法，其中，相对于可替代地实施通过仅使用不与高熔点超合金粉末混合的低熔点超合金粉末来堆积增材部分的方法，所述超合金粉末混合物具有成分，在对所述增材部分进行热处理之前，所述成分在所述增材部分冷却至室温时使所述超合金粉末混合物产生较少的微裂纹。74.根据权利要求71至73中任一项所述的方法，其中，在不对所述增材部分进行热等静压操作的情况下实现较小的微裂纹。75.根据权利要求65至74中任一项所述的方法，其中，所述基础合金的γ
′
体积分率大于30％，优选为大于50％，进一步优选为大于70％。76.根据权利要求65至75中任一项所述的方法，其中，所述增材部分以重量计的至少70％由所述高熔点超合金粉末和所述低熔点超合金粉末形成，余量包含至少一种中间熔点超合金粉末，所述中间熔点超合金粉末是镍基的，并且所述中间熔点超合金粉末的固相线温度在相应的所述高熔点超合金粉末的固相线温度与所述低熔点超合金粉末的固相线温度之间。77.根据权利要求65至76中任一项所述的方法，其中，所述增材部分以重量计的至少95％由所述高熔点超合金粉末和所述低熔点超合金粉末形成。78.根据权利要求65至77中任一项所述的方法，其中，所述低熔点超合金粉末具有化学组成，在对所述增材部分进行热处理之前，所述化学组成使所述低熔点超合金粉末能够填充每个沉积层中的固化裂纹以便于减少所述沉积层中的固化裂纹。79.根据权利要求65至78中任一项所述的方法，其中，所述低熔点超合金粉末具有化学组成，在对所述增材部分进行任何热处理之前，所述化学组成使所述低熔点超合金粉末能够让每个沉积层能够对热影响区(haz)层晶界施加较小的应变以便于减少晶界破裂。
80.根据权利要求65至79中任一项所述的方法，其中，所述低熔点超合金粉末具有化学组成，在对所述增材部分进行热处理之前，所述化学组成使所述低熔点超合金粉末能够在热影响区(haz)的液化晶界固化并获得强度之后固化以便于减少haz液化破裂。81.根据权利要求65所述的方法，其中，经由基于粘合剂的3d打印机将所述超合金粉末混合物与粘合剂一起沉积以形成所述增材部分，其中在至少一个熔炉中进行至少一次热处理，所述至少一个熔炉燃尽所述粘合剂、烧结所述超合金粉末混合物、使所述超合金粉末混合物至少部分地填充所述增材部分中的孔隙、以及至少部分地使所述增材部分均质化。82.一种增材制造方法，所述方法包括:分配粘合剂与根据权利要求1至60中任一项所述的超合金粉末混合物的结合物；以及在熔炉中对所述部件进行热处理以：燃尽所述粘合剂；使所述部件固态烧结；熔化所述低熔点超合金粉末以填充所述部件的内部孔隙；经由均质化来形成所述基础合金，所述部件包含所述基础合金，所述基础合金具有由所述超合金粉末混合物限定的化学组成。83.根据权利要求82所述的方法，其中，所述粘合剂包括聚合物，并且其中所述结合物包含以体积计大于50％的超合金粉末混合物和以体积计小于50％的粘合剂。84.根据权利要求81至83中任一项所述的方法，其中，经由挤出加热的细丝将所述超合金粉末混合物与粘合剂一起沉积，所述细丝包含所述粘合剂和所述超合金粉末混合物。85.根据权利要求65至84中任一项所述的方法，其中，在基底上堆积所述增材部分，所述基底对应于现有金属部件，所述现有金属部件具有不对应于所述基础合金的化学组成。86.根据权利要求65至84中任一项所述的方法，所述方法还包括将所述增材部分钎焊到金属部件。87.根据权利要求85或86所述的方法，其中，所述金属部件包含以重量计大于0.05％的钛，其中所述基础合金包含以重量计最大0.05％的钛。88.根据权利要求85至87中任一项所述的方法，其中，所述金属部件包括桨叶的根部。89.根据权利要求65至88中任一项所述的方法，其中，所述增材部分形成涡轮桨叶或涡轮导向叶片的至少一部分。90.根据权利要求82至84中任一项所述的方法，其中，所述粘合剂包括热塑性塑料。91.根据权利要求82至84、90中任一项所述的方法，其中，所述粘合剂包括蜡。92.一种用于增材制造的可挤出细丝，所述可挤出细丝包含：根据权利要求1至60中任一项所述的超合金粉末混合物；以及粘合剂，所述粘合剂将所述超合金粉末混合物粘合在一起，其中所述粘合剂包括聚合物，其中所述细丝包含以体积计大于50％的超合金粉末混合物和以体积计小于50％的粘合剂。93.根据权利要求92所述的细丝，其中，所述粘合剂包括热塑性塑料。94.根据权利要求92或93所述的细丝，其中，所述粘合剂包括蜡。95.一种焊丝，所述焊丝包括：金属管状护套，所述金属管状护套包封根据权利要求1至60中任一项所述的超合金粉末混合物，其中所述金属护套包含镍。96.一种金属部件，在所述金属部件中，所述金属部件的至少一部分包含超合金，所述超合金具有对应于根据权利要求41至55中任一项所述的超合金粉末混合物的化学组成。
97.根据权利要求96所述的金属部件，其中，所述金属部件是涡轮桨叶或导向叶片。98.根据权利要求96所述的金属部件，其中，所述金属部件是预烧结的预成型件。99.一种高熔点超合金，所述高熔点超合金包含以重量计约7.7％至约18％的铬、约10.6％至约11％的钴、约4.5％至约6.5％的铝、约10.6％至约11％的钨、约0.3％至约0.55％的钼、约0.05％至约0.08％的碳以及至少40％的镍。100.根据权利要求99所述的高熔点超合金，所述高熔点超合金包含以重量计0％至约2％的钛、0％至约1％的钽、0％至约1％的锆、0％至约0.05％的铪、0％至约0.05％的铼、0％至约0.1％的钇和/或铈、和/或0％至约0.04％的硼。101.根据权利要求99或100所述的高熔点超合金，所述高熔点超合金包含以重量％计的以下成分：的以下成分：余量为镍以及可选的偶存元素和不可避免的杂质。102.根据权利要求99至101中任一项所述的高熔点超合金，所述高熔点超合金包含以重量计最大0.01％的一种或多种不可避免的杂质。
103.根据权利要求99至102中任一项所述的高熔点超合金，所述高熔点超合金包含以重量计最大1.5％的除铬、钴、钛、铝、钨、钼、钽、碳、锆、铪、铼、钇、铈和硼以外的一种或多种偶存元素。104.根据权利要求99至103中任一项所述的高熔点超合金，所述高熔点超合金包含选自以下的一种或多种偶存元素，所述一种或多种偶存元素具有如所示的相应的最大重量百分比或最大ppm：
105.根据权利要求104所述的高熔点超合金，其中，对于相应的偶存元素和以重量计最大为0.001％的任何其它元素，所述不可避免的杂质在最大量以内。106.根据权利要求99至105中任一项所述的高熔点超合金，所述高熔点超合金是粉末的物理形式，所述粉末能用于3d打印或焊接工艺。107.根据权利要求99至106中任一项所述的高熔点超合金，所述高熔点超合金包含以重量计5.5％至6.5％的铝，特别是5.3％至5.8％的铝。108.根据权利要求99至107中任一项所述的高熔点超合金，所述高熔点超合金包含以重量计最大0.05％的钽。109.根据权利要求99至108中任一项所述的高熔点超合金，所述高熔点超合金包含以重量计最大0.05％的钛。110.根据权利要求99至109中任一项所述的高熔点超合金，所述高熔点超合金包含以重量计7.7％至8.1％的铬。111.根据权利要求99至110中任一项所述的高熔点超合金，所述高熔点超合金包含以重量计12％至16％的铬。112.根据权利要求99至111中任一项所述的高熔点超合金，所述高熔点超合金包含以重量计0.03％至0.07％的钇和/或铈。113.根据权利要求99至112中任一项所述的高熔点超合金，所述高熔点超合金是粉末的形式，所述粉末具有粉末粒度分布在10微米与100微米之间的粉末颗粒。114.一种制造根据权利要求99至111、113中任一项所述的高熔点超合金的方法，所述方法包括:在熔体中在升高的温度下以所需的比例来混合所述高熔点超合金的部件；以及形成包含所述高熔点超合金的固体形式的粉末颗粒，其中，形成的所述粉末颗粒的至少一部分具有在10微米与100微米之间的粉末粒度分布。115.一种低熔点超合金，所述低熔点超合金包含以重量计约9.5％至约10.5％的铬、约2.9％至约3.4％的钴、约8.0％至约9.0％的铝、约3.8％至约4.3％的钨、约0.8％至约1.2％的钼、约10％至约20％的钽、约3％至约12％的铪以及至少40％的镍。116.根据权利要求115所述的低熔点超合金，所述低熔点超合金包含以重量计0％至约2％的钛、0％至约0.08％的碳、0％至约1％的锆、0％至约0.05％的铼、0％至约0.1％的钇和/或铈、和/或0％至约0.04％的硼。117.根据权利要求115或116所述的低熔点超合金，所述低熔点超合金包含以重量％计的以下成分：
余量为镍以及可选的偶存元素和不可避免的杂质。118.根据权利要求115至117中任一项所述的低熔点超合金，所述低熔点超合金包含以重量计最大0.01％的一种或多种不可避免的杂质元素。119.根据权利要求115至118中任一项所述的低熔点超合金，所述低熔点超合金包含以重量计最大1.5％的除铬、钴、钛、铝、钨、钼、钽、碳、锆、铪、铼、钇、铈和硼以外的一种或多种偶存元素。120.根据权利要求115至119中任一项所述的低熔点超合金，所述低熔点超合金包含选自以下的一种或多种偶存元素，所述一种或多种偶存元素具有如所示的相应的最大重量百分比或最大ppm：
121.根据权利要求120所述的低熔点超合金，其中，对于相应的偶存元素和以重量计最大为0.001％的任何其它元素，所述不可避免的杂质在最大量以内。122.根据权利要求115至121中任一项所述的低熔点超合金，所述低熔点超合金是粉末的物理形式，所述粉末能用于增材制造或焊接工艺。123.根据权利要求115至122中任一项所述的低熔点超合金，所述低熔点超合金包含以重量计最大0.05％的钛。124.根据权利要求115至123中任一项所述的低熔点超合金，所述低熔点超合金包含以重量计7.0％至9.0％的铪。125.根据权利要求115至124中任一项所述的低熔点超合金，所述低熔点超合金包含以重量计0.03％至0.07％的钇和/或铈。126.根据权利要求115至125中任一项所述的低熔点超合金，所述低熔点超合金是粉末的形式，所述粉末具有粉末粒度分布在10微米与100微米之间的粉末颗粒。127.一种制造根据权利要求115至126中任一项所述的低熔点超合金的方法，所述方法包括:在熔体中在升高的温度下以所需的比例来混合所述低熔点超合金的部件；以及形成包含所述低熔点超合金的固体形式的粉末颗粒，其中形成的粉末颗粒的至少一部分具有在10微米与100微米之间的粉末粒度分布。128.一种低熔点超合金，所述低熔点超合金包含以重量计约9.5％至约10.5％的铬、约2.9％至约3.4％的钴、约7.0％至约9.0％的铝、约3.8％至约4.3％的钨、约0.8％至约1.2％的钼、约12％至约22％的钽以及至少40％的镍。129.根据权利要求128所述的低熔点超合金，所述低熔点超合金包含以重量计0％至约2％的钛、0％至约0.08％的碳、0％至约1％的锆、和0％至约12％的铪、0％至约3.2％的铼、0％至约0.1％的钇和/或铈、和/或0％至约0.04％的硼。130.根据权利要求128或129所述的低熔点超合金，所述低熔点超合金包含以重量％计的以下成分：
余量为镍以及可选的偶存元素和不可避免的杂质。131.根据权利要求128至130中任一项所述的低熔点超合金，所述低熔点超合金包含以重量计最大0.01％的一种或多种不可避免的杂质元素。132.根据权利要求128至131中任一项所述的低熔点超合金，所述低熔点超合金包含以重量计最大1.5％的除铬、钴、钛、铝、钨、钼、钽、碳、锆、铪、铼、钇、铈和硼以外的一种或多种偶存元素。133.根据权利要求128至132中任一项所述的低熔点超合金，所述低熔点超合金包含选自以下的一种或多种偶存元素，所述一种或多种偶存元素具有如所示的相应的最大重量百分比或最大ppm：
134.根据权利要求133所述的低熔点超合金，其中，对于相应的偶存元素和以重量计最大为0.001％的任何其它元素，所述不可避免的杂质在最大量以内。135.根据权利要求128至134中任一项所述的低熔点超合金，所述低熔点超合金是粉末的物理形式，所述粉末能用于增材制造或焊接工艺。136.根据权利要求128至135中任一项所述的低熔点超合金，所述低熔点超合金含有以重量计最大0.05％的钛。137.根据权利要求128至136中任一项所述的低熔点超合金，所述低熔点超合金是粉末的形式，所述粉末具有粉末粒度分布在10微米与100微米之间的粉末颗粒。138.一种制造根据权利要求128、131至136中任一项所述的低熔点超合金的方法，所述方法包括:在熔体中在升高的温度下以所需的比例来混合所述低熔点超合金的部件；以及
形成包含所述低熔点超合金的固体形式的粉末颗粒，其中形成的所述粉末颗粒的至少一部分具有在10微米与100微米之间的粉末粒度分布。

技术总结
提供一种超合金粉末混合物，用于对金属部件或其部分进行增材制造或焊接。超合金粉末混合物包含以重量计至少51％的高熔点超合金粉末和以重量计至少5％的低熔点超合金粉末。低熔点超合金粉末的固相线温度可以比高熔点超合金粉末的固相线温度低50℃至220℃。高熔点超合金粉末、低熔点超合金粉末和超合金粉末混合物中的每一者可以具有以重量计大于40％的镍含量，并且可以具有以重量计大于1.5％的铝含量。低熔点超合金粉末可以包含以重量计至少5％的钽，并且与低熔点超合金粉末中以重量百分比计的钽含量相比，高熔点超合金粉末可以包含以重量百分比计小于其一半的钽含量。含以重量百分比计小于其一半的钽含量。含以重量百分比计小于其一半的钽含量。


技术研发人员：K
受保护的技术使用者：西门子能源美国公司
技术研发日：2022.01.18
技术公布日：2023/9/16