用于制造物件的過(guò)程的制作方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明涉及用于制造物件的過(guò)程。具體而言，提供了一種制造物件的過(guò)程(100)以及形成的物件。該過(guò)程(100)包括制造近終形部件(121)。該方法(100)包括通過(guò)增材制造形成固結(jié)殼(101)。固結(jié)殼(101)限定具有與部件(121)對(duì)應(yīng)的幾何形狀的內(nèi)部空間。提供金屬粉末至內(nèi)部空間。從內(nèi)部空間去除氣體(113)。使金屬粉末在足夠的熱和壓力下在固結(jié)殼(101)中固結(jié)以形成近終形部件(121)。
【專(zhuān)利說(shuō)明】
用于制造物件的過(guò)程
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明針對(duì)用于制造物件的過(guò)程W及由該過(guò)程形成的物件。更具體地，本發(fā)明針 對(duì)用于形成具有精細(xì)顆粒結(jié)構(gòu)的高溫部件的方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 滿(mǎn)輪系統(tǒng)被不斷地改進(jìn)W增加效率和降低成本。用于增加滿(mǎn)輪系統(tǒng)效率的一種方 法包括增加滿(mǎn)輪系統(tǒng)的操作溫度。為了增加滿(mǎn)輪系統(tǒng)的操作溫度，各個(gè)部件必須構(gòu)造為經(jīng) 得起增加的溫度。
[0003] 過(guò)去，與滿(mǎn)輪系統(tǒng)一起使用的高溫物件通過(guò)常規(guī)鍛造技術(shù)形成。常規(guī)鍛造技術(shù)可 能昂貴，只能由少數(shù)設(shè)施執(zhí)行，可能導(dǎo)致不可用的廢料，且可能容易開(kāi)裂、氧化和/或被外物 污染。另外，高溫合金在鍛造過(guò)程期間容易開(kāi)裂，運(yùn)影響過(guò)程產(chǎn)量和最終的部件成本。
[0004] 用于形成高溫部件的另一種已知方法是鑄造成近終形。然而，近終形鑄造技術(shù)產(chǎn) 生粗顆粒、不均勻的微觀(guān)結(jié)構(gòu)W及孔隙缺陷，運(yùn)影響了機(jī)械特性和部件性能。
[0005] 已知的粉末冶金過(guò)程通常產(chǎn)生需要過(guò)量的機(jī)加工和耗費(fèi)的粗制形狀。運(yùn)種粉末冶 金部件需要大量的二次機(jī)加工，導(dǎo)致過(guò)多的材料浪費(fèi)。
[0006] 相比于現(xiàn)有技術(shù)顯示出一種或多種改進(jìn)的方法和物件將是本領(lǐng)域中期望的。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 在一個(gè)實(shí)施例中，制造物件的過(guò)程包括制造近終形部件。該過(guò)程包括通過(guò)增材制 造形成固結(jié)殼。固結(jié)殼限定具有與部件對(duì)應(yīng)的幾何形狀的內(nèi)部空間。提供金屬粉末至內(nèi)部 空間。從內(nèi)部空間去除氣體。使金屬粉末在足夠的熱和壓力下在固結(jié)殼中固結(jié)W形成近終 形部件。
[000引在另一個(gè)實(shí)施例中，固結(jié)殼包括具有與部件對(duì)應(yīng)的幾何形狀的內(nèi)部空間。固結(jié)殼 還包括從內(nèi)部空間延伸的管道。金屬粉末存在于內(nèi)部空間中。
[0009] 在另一個(gè)實(shí)施例中，部件包括通過(guò)增材制造形成的固結(jié)殼。固結(jié)殼限定具有與部 件對(duì)應(yīng)的幾何形狀的內(nèi)部空間。內(nèi)部空間至少部分地填充有固結(jié)粉末。
[0010] 技術(shù)方案1. 一種制造近終形部件的過(guò)程，所述過(guò)程包括：
[0011] 通過(guò)增材制造形成固結(jié)殼，所述固結(jié)殼限定具有與部件對(duì)應(yīng)的幾何形狀的內(nèi)部空 間；
[0012] 提供金屬粉末至所述內(nèi)部空間；
[001引從所述內(nèi)部空間去除氣體；從及
[0014] 使所述金屬粉末在足夠的熱和壓力下在所述固結(jié)殼中固結(jié)W形成所述近終形部 件。
[0015] 技術(shù)方案2.根據(jù)技術(shù)方案1所述的過(guò)程，其中，所述固結(jié)包括熱等靜壓。
[0016] 技術(shù)方案3.根據(jù)技術(shù)方案1所述的過(guò)程，其中，所述金屬粉末包括選自由儀、鉆、 鐵、鐵、其合金W及其組合組成的組的金屬。
[0017] 技術(shù)方案4.根據(jù)技術(shù)方案1所述的過(guò)程，其中，與所述部件對(duì)應(yīng)的所述幾何形狀包 括在固結(jié)后形成所述近終形部件的幾何形狀。
[0018] 技術(shù)方案5.根據(jù)技術(shù)方案1所述的過(guò)程，其中，所述過(guò)程還包括去除所述固結(jié)殼。
[0019] 技術(shù)方案6.根據(jù)技術(shù)方案5所述的過(guò)程，其中，去除所述固結(jié)殼包括選自由機(jī)械去 除、電學(xué)去除或化學(xué)去除組成的組的去除過(guò)程。
[0020] 技術(shù)方案7.根據(jù)技術(shù)方案1所述的過(guò)程，其中，所述固結(jié)殼包括第二可去除材料W 在所述部件中形成通道。
[0021] 技術(shù)方案8.根據(jù)技術(shù)方案1所述的過(guò)程，其中，所述近終形部件是壓縮機(jī)葉片。
[0022] 技術(shù)方案9.根據(jù)技術(shù)方案1所述的過(guò)程，其中，提供金屬粉末至所述內(nèi)部空間包括 提供第一金屬粉末和第二金屬粉末。
[0023] 技術(shù)方案10.根據(jù)技術(shù)方案9所述的過(guò)程，其中，所述第一金屬粉末和所述第二金 屬粉末具有不同的成分。
[0024] 技術(shù)方案11.根據(jù)技術(shù)方案9所述的過(guò)程，其中，所述第一金屬粉末和所述第二金 屬粉末具有不同的特性。
[0025] 技術(shù)方案12.根據(jù)技術(shù)方案1所述的過(guò)程，其中，所述固結(jié)殼在所述部件上形成涂 層材料。
[00%]技術(shù)方案13.-種固結(jié)殼，包括：
[0027] 具有與部件對(duì)應(yīng)的幾何形狀的內(nèi)部空間；W及
[0028] 從所述內(nèi)部空間延伸的管道；
[0029] 其中金屬粉末存在于所述內(nèi)部空間中。
[0030] 技術(shù)方案14.根據(jù)技術(shù)方案13所述的固結(jié)殼，其中，所述部件是壓縮機(jī)葉片。
[0031] 技術(shù)方案15.根據(jù)技術(shù)方案13所述的固結(jié)殼，其中，所述金屬粉末是選自由儀、鉆、 鐵、鐵、其合金W及其組合組成的組的金屬。
[0032] 技術(shù)方案16.根據(jù)技術(shù)方案13所述的固結(jié)殼，其中，所述金屬粉末包括第一金屬粉 末和第二金屬粉末。
[0033] 技術(shù)方案17. -種部件，包括：
[0034] 通過(guò)增材制造形成的固結(jié)殼，所述固結(jié)殼限定具有與所述部件對(duì)應(yīng)的幾何形狀的 內(nèi)部空間，所述內(nèi)部空間至少部分地填充有固結(jié)粉末。
[0035] 技術(shù)方案18.根據(jù)技術(shù)方案17所述的部件，其中，所述部件選自由滿(mǎn)輪輪葉、壓縮 機(jī)葉片、壓縮機(jī)導(dǎo)葉、翼型件節(jié)段、噴嘴、護(hù)罩W及燃燒部件組成的組。
[0036] 技術(shù)方案19.根據(jù)技術(shù)方案17所述的部件，其中，所述部件是壓縮機(jī)葉片。
[0037] 技術(shù)方案20.根據(jù)技術(shù)方案17所述的部件，其中，所述固結(jié)殼在所述部件上形成涂 層。
[0038] 本發(fā)明的其他特征和優(yōu)點(diǎn)從下面結(jié)合附圖更詳細(xì)的描述將變得顯而易見(jiàn)，附圖通 過(guò)示例的方式示出本發(fā)明的原理。
【附圖說(shuō)明】
[0039] 圖1是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的用于制造的過(guò)程和物件的示意圖。
[0040] 圖2是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的部件的透視圖。
[0041] 圖3是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的圖2的部件沿方向3-3的截面圖。
[0042] 圖4是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的圖2的部件沿方向3-3的截面圖。
[0043] 在任何可能之處，將在附圖各處使用相同的參考標(biāo)號(hào)W表示相同的部分。
【具體實(shí)施方式】
[0044] 提供了物件和用于制造物件的過(guò)程。例如，本公開(kāi)內(nèi)容的實(shí)施例相比于不包括本 文公開(kāi)的一個(gè)或多個(gè)特征的概念，減少了制造浪費(fèi)，縮短了循環(huán)時(shí)間，允許形成具有均勻且 精細(xì)顆粒微觀(guān)結(jié)構(gòu)的部件、形成具有高溫操作的部件、具有較高壓縮機(jī)比率和效率的滿(mǎn)輪 操作、形成近終形部件、靈活的設(shè)計(jì)，例如，用于部件冷卻/流體加熱/輕量設(shè)計(jì)，包括復(fù)雜的 幾何形狀。在一個(gè)實(shí)施例中，部件和固結(jié)殼可W由相同的粉末材料形成，運(yùn)減少或消除了不 同的金屬反應(yīng)區(qū)，或者它們的組合。在一個(gè)實(shí)施例中，本公開(kāi)內(nèi)容是一種模塊化過(guò)程并按期 望允許用作用于燃?xì)鉂M(mǎn)輪部件的自動(dòng)化/機(jī)器人化制造單元。在一個(gè)實(shí)施例中，在壓緊作用 下發(fā)生的收縮率的調(diào)整允許形成具有最低限度或無(wú)機(jī)加工的近終形部件。在該實(shí)施例中， 外殼由部件的所需合金制成。
[0045] 如圖1中所示，在過(guò)程100中的步驟200中，固結(jié)殼101通過(guò)增材制造過(guò)程形成。增材 制造技術(shù)形成具有內(nèi)部空間的固結(jié)殼，內(nèi)部空間具有對(duì)應(yīng)于部件近終形結(jié)構(gòu)的幾何形狀。 如本文中所用，"近終形"表示在增材制造之后，部件121形成得非常接近部件121的最終形 狀，不需要大量的傳統(tǒng)的機(jī)械修整技術(shù)，諸如切削加工或打磨。增材制造技術(shù)從用于增材制 造技術(shù)的任何適合材料形成固結(jié)殼101。在一個(gè)實(shí)施例中，增材制造技術(shù)包括但不限于本領(lǐng) 域的普通技術(shù)人員已知的直接金屬激光烙化(DMLM)、直接金屬激光燒結(jié)(DMLS)、選擇性激 光燒結(jié)（SLS)、選擇性激光烙化(SLM)、電子束烙化化BM)、烙化層積成型(抑Μ)，或它們的組 厶 1=1 〇
[0046] 在一個(gè)實(shí)施例中，增材制造方法是DMLS。如圖1中所示，DMLS包括能量源103,諸如 激光器，它朝具有粉末金屬106的平臺(tái)107引導(dǎo)高能射束105,粉末金屬被燒結(jié)W形成實(shí)體。 能量源103和高能射束105根據(jù)計(jì)算模型或程序化路徑而移動(dòng)和引導(dǎo)，W形成具有受控幾何 形狀的實(shí)體部件。如圖1中所示，所形成的受控幾何形狀是固結(jié)殼101。
[0047] 在另一個(gè)實(shí)施例中，增材制造方法是DMLM，且包括將材料的第一層分布至指定區(qū) 域，將第一層選擇性地激光烙化，在第一層上分布材料的至少一個(gè)附加層，且選擇性地激光 烙化該至少一個(gè)附加層中的每一層。在該實(shí)施例中，第一層和該至少一個(gè)附加層的選擇性 激光烙化形成固結(jié)殼101。在另一個(gè)實(shí)施例中，材料是粉化粉末。在另一個(gè)實(shí)施例中，DMLM在 惰性氣體的氣氛中執(zhí)行。在一個(gè)實(shí)施例中，F(xiàn)DM包括給噴嘴供應(yīng)材料，加熱噴嘴，通過(guò)噴嘴擠 出材料。當(dāng)材料穿過(guò)噴嘴時(shí)，噴嘴的加熱烙化材料。在材料通過(guò)噴嘴擠出后，材料硬化，形成 固結(jié)殼101。適合用于增材制造的材料包括但不限于，金屬、陶瓷、合金、超級(jí)合金、鋼、不誘 鋼、工具鋼、儀、鉆、銘、鐵、侶、或它們的組合。在一個(gè)實(shí)施例中，部件的固結(jié)殼101由具有有 利特性的材料制成，比如耐腐蝕性和抗氧化性。例如，固結(jié)殼101由已知的耐腐蝕和/或抗氧 化成分制成，W賦予耐腐蝕性和/或抗氧化性。同樣地，在另一個(gè)實(shí)施例中，如果需要耐腐蝕 性，使用耐腐蝕殼形成固結(jié)殼101。
[0048] 在另一個(gè)實(shí)施例中，固結(jié)殼101限定包括由第二金屬或合金(諸如能通過(guò)物理或化 學(xué)手段去除的金屬或合金)形成的內(nèi)部空間或內(nèi)壁的部件幾何形狀。例如，第二可去除材料 (諸如金屬或合金)是活潑材料，諸如儀或侶。活潑材料是相比于不活潑材料(諸如儀基材 料)具有較大活性的材料。在該實(shí)施例中，活潑材料能從部件濾去或蝕去，從而產(chǎn)生例如用 于流體流(氣體或液體）、加熱或冷卻或者用于減重空間的通道。
[0049] 固結(jié)殼101包括限定內(nèi)部空間的壁，該內(nèi)部空間具有與部件121對(duì)應(yīng)的幾何形狀。 固結(jié)殼101形成為包括內(nèi)部空間，該內(nèi)部空間具有與所需部件的幾何形狀對(duì)應(yīng)的幾何形狀。 在一個(gè)實(shí)施例中，內(nèi)部空間包括與近終形部件相同的幾何形狀或通過(guò)加工改變而形成近終 形部件。例如，固結(jié)殼幾何形狀和尺寸將包括內(nèi)部空間，其為固結(jié)期間可能發(fā)生的Ξ維收縮 的原因。與所需部件的幾何形狀對(duì)應(yīng)的幾何形狀是在固結(jié)后形成部件121的所需幾何形狀 的幾何形狀。在另一個(gè)實(shí)施例中，與所需部件對(duì)應(yīng)的幾何形狀包括其中固結(jié)殼101去除后的 表面。在一個(gè)實(shí)施例中，多個(gè)固結(jié)殼101接合在一起，例如通過(guò)焊接，從而允許同時(shí)處理多個(gè) 部件。
[0050] 由增材制造過(guò)程形成的固結(jié)殼101包括從固結(jié)殼101的內(nèi)部空間延伸且通往外部 空間的管道102或類(lèi)似結(jié)構(gòu)。管道102形成為具有幾何形狀并在允許利用粉末填充固結(jié)殼 101且允許氣體排出的位置中形成。管道102在具有減少或消除對(duì)固結(jié)后的部件121的幾何 形狀的影響的幾何形狀的位置中形成。
[0051] -旦固結(jié)殼101形成，將金屬粉末111提供給固結(jié)殼101(步驟201)。在另一個(gè)實(shí)施 例中，在通過(guò)增材制造過(guò)程形成固結(jié)殼101期間可將金屬粉末111引入固結(jié)殼101。固結(jié)殼 101至少部分地填充有來(lái)自金屬粉末源109的金屬粉末111。在一個(gè)實(shí)施例中，金屬粉末111 是精細(xì)顆粒粉末。合適的精細(xì)顆粒粉末允許在固結(jié)后形成精細(xì)顆粒高強(qiáng)度合金。金屬粉末 的合適的顆粒尺寸是例如篩目大小，可W在大約-80目到+325目之間，或者從大約-140目到 +270目。如果粉末顆粒太小，粉末流入固結(jié)殼101內(nèi)的流動(dòng)性被抑制。如果粉末顆粒太大，粉 末的堆積密度減小，且所獲得的部件121的顆粒尺寸可能不是期望的。在一個(gè)實(shí)施例中，金 屬粉末111是選自由儀、鉆、鐵、鐵、其合金W及它們的組合組成的組的金屬。在一個(gè)實(shí)施例 中，固結(jié)殼101填充有單一成分的金屬粉末111。在一個(gè)實(shí)施例中，固結(jié)殼101的一部分至少 部分地填充有第一成分的金屬粉末111，且固結(jié)殼101的其余部分填充有第二成分的金屬粉 末111，其中第一成分和第二成分具有不同的特性。在另一個(gè)實(shí)施例中，第一成分和第二成 分在顆粒尺寸上不同。在一個(gè)實(shí)施例中，金屬粉末111的特性與部件121的區(qū)段的特性匹配。 在一個(gè)實(shí)施例中，金屬粉末111的特性與固結(jié)殼101的特性相同或基本相同。例如，金屬粉末 111的粉末顆粒尺寸被調(diào)整為適用于部件121。在一個(gè)實(shí)施例中，金屬粉末的顆粒尺寸選擇 為給部件121提供所需的特性。例如，選擇的粉末顆粒尺寸提供作為特殊的固定的或旋轉(zhuǎn)的 燃?xì)鉂M(mǎn)輪部件使用必需的機(jī)械特性和耐熱特性。根據(jù)應(yīng)用所需要的機(jī)械特性，合適的顆粒 尺寸的示例包括比ASTM 15更精細(xì)、或者從大約ASTM 2到ASTM 15、或者比ASTM 3更精細(xì)、或 者比ASTM 5更精細(xì)、或者比ASTM 8更精細(xì)、或者從大約ASTM 8到大約ASTM12的平均顆粒尺 寸。本公開(kāi)內(nèi)容對(duì)ASTM顆粒尺寸的參考符合美國(guó)測(cè)試與材料協(xié)會(huì)建立的標(biāo)準(zhǔn)尺度。
[0052] 用于金屬粉末111的其他材料包括，例如按重量比的成分:約10%儀、約29%銘、約 7%鶴、約1 %鐵、約0.25%碳、約0.01 %棚，W及余量鉆（例如，F(xiàn)SX414);約0.015%棚、約 0.05%到約0.15%碳、約20%到約24%銘、約3%鐵、約0.02%到約0.12%銅、約1.25%車(chē)孟、 約20 %到約24 %儀、約0.2 %到約0.5 %娃、約13 %到約1 5 %鶴、W及余量鉆（例如， HATNES? 188);約22.5 %到約24.25%銘、可達(dá)約0.3 %鐵（例如，約0.15%到約0.3% 鐵）、約6.5%到約7.5%鶴、約9%到約11 %儀、約3%到約4%粗、可達(dá)約0.65%碳(例如，約 0.55%到約0.65%碳）、可達(dá)約0.55%錯(cuò)（例如，約0.45%到約0.55%錯(cuò)），W及余量鉆（例 如，Mar-M-509);約0.05%碳、約20%儀、約20%銘、約0.1 %錯(cuò)、約7.5%粗，W及余量鉆（例 如，Mar-M-918);約 6.6% 到約 7.0%銘、約11.45% 到約12.05% 鉆、約 5.94% 到約 6.30%侶、 約0.02%鐵、約4.70 %到約5.10%鶴、約1.3 %到約1.7%鋼、約2.6%到約3.0%鍊、約 6.20 %到約6.50 %粗、約1.3 %到約1.7 %給、約0.10 %到約0.14%碳、約0.0035 %儘、約 0.03 %錯(cuò)、約0.01 %到約0.02%棚、約0.2 %鐵、約0.06 %娃、約0.1 %鐘、約0.004%硫、約 0.1 %妮，W及余量?jī)x（例如，Ren6l42);約13.70%到約14.30%銘、約9%到約10%鉆、約 3.2%侶、約4.8%到約5.20%鐵、約3.7%到約4.3%鶴、約0.1 %鍊、可達(dá)約4.3%鍊和鶴的 組合、約0.5%粗、約0.1 %給、約0.15%到約0.19%碳、約0.15%鈕、約0.3%銷(xiāo)、約0.01 % 儀、約0.02%到約0.1 %錯(cuò)、約0.01 %到約0.02%棚、約0.35%鐵、約0.1 %娃、約0.1 %儘、約 0.015%憐、約0.0075%硫、約0.1 %妮，W及余量?jī)x(例如，Ren680);約0.08到約0.12%碳、 約22.2%到約22.8%銘、約0.10 %儘、約0.25 %娃、約18.5%到約19.5%鉆、約1.8 %到約 2.2%鶴、約2.3%鐵、約1.2%侶、約1.0%粗、約0.8%妮、約0.05%錯(cuò)、約0.008%棚，W及余 量?jī)x（例如，可從通用電氣公司獲取的GTD-222? );約20%到約24%銘、約10%到約15% 鉆、約8%到約10%鋼、約0.8%到約1.5%侶、約0.05%到約0.15%碳、約3.0%鐵、約1.0% 車(chē)孟、約0.015%娃、約0.015%硫、約0.6%鐵、約0.5%銅、約0.006%棚，W及余量?jī)x(例如， INCONEL? 617);約5%鐵、約20%到約23%銘、可達(dá)約0.5%娃、約8%到約10%鋼、可達(dá) 約0.5%儘、可達(dá)約0.1 %碳、W及余量?jī)x(例如，inconel? 625);約50%到約55%儀和鉆 的組合、約17%到約21 %銘、約4.75%到約5.50%妮和粗的組合、約0.08%碳、約0.35%車(chē)孟、 約0.35%娃、約0.015%憐、約0.015%硫、約1.0%鉆、約0.35%到0.80%侶、約2.80%到約 3.30%鋼、約0.65%到約1.15%鐵、約0.001 %到約0.006%棚、約0.15%銅，W及余量鐵(例 如，INCONEL? 718);馬氏體不誘鋼，其具有按重量比的標(biāo)稱(chēng)成分：15.5%銘、6.3%儀、 1.5%銅、0.37%妮(可達(dá)0.4%的妮）、0.05%碳，W及余量鐵(例如，可從通用電氣公司獲取 的GTD-450);約0.15%碳、約1.00 %儘、約0.50 %娃、約11.5%到約13.0%之間的銘、約 0.04%憐、約0.03%硫，W及余量鐵(例如，403饑）；約0.15%碳、約0.60%儘、約0.40%娃、 約0.50%儀、約10.8%銘、約0.85%鋼、約0.22%饑、約0.39%妮，W及余量鐵(例如，403Cb + );約20%銘、約10%鉆、約8.5%鋼、可達(dá)約2.5%鐵、約1.5%侶、可達(dá)約1.5%鐵、可達(dá)約 0.3%儘、可達(dá)約0.15%娃、約0.06%碳、約0.005%棚，W及余量?jī)x(HATNES?282);約 18%銘、約14.8%鉆、約3.0%鋼、約1.25%鶴、約5%鐵、約2.5 %侶、約0.035%碳、約0.033 棚、約0.03錯(cuò)，W及余量?jī)x(例如，UDIMET?720)。" INC0肥L"是由西弗吉尼亞州亨廷頓的 Huntington Alloys Corporation生產(chǎn)的合金的聯(lián)邦注冊(cè)商標(biāo)。"HAY肥S"是由印第安那州 科科莫的化ynes International，Inc.生產(chǎn)的合金的聯(lián)邦注冊(cè)商標(biāo)。"UDINIET"是由紐約州 哈特福德的Special Metals Co巧oration生產(chǎn)的合金的聯(lián)邦注冊(cè)商標(biāo)。
[0053] 然后，氣體113從固結(jié)殼101排出（步驟203)。氣體113的去除或固結(jié)殼101的排空可 W經(jīng)由真空設(shè)備115通過(guò)管道102抽真空來(lái)實(shí)現(xiàn)。在一個(gè)實(shí)施例中，真空設(shè)備115包括具有足 夠小的篩目大小的篩網(wǎng)或過(guò)濾器，W防止粉末在固結(jié)殼101的排空期間逸出。
[0054] 在從固結(jié)殼101去除氣體后，使用任何合適的手段將管道102密封。例如，在一個(gè)實(shí) 施例中，通過(guò)使管道102機(jī)械地卷曲將固結(jié)殼101密封。在一個(gè)實(shí)施例中，管道102被機(jī)械地 卷曲、加熱、在卷曲端上TIG焊接。
[0055] 包括金屬粉末111的固結(jié)殼101在一段時(shí)間內(nèi)且在足W使固結(jié)殼101中的金屬和/ 或合金粉末壓實(shí)的溫度和壓力下經(jīng)歷固結(jié)的步驟。用于固結(jié)的時(shí)間、溫度和壓力條件將必 然根據(jù)合金成分和包括其烙點(diǎn)、粉末類(lèi)型、顆粒尺寸W及堆積密度在內(nèi)的粉末特性而改變。 如圖1中所示，在步驟204中，將固結(jié)殼101提供至高壓密閉容器117。高壓密閉容器117提供 受控的氣氛119, W使金屬粉末111在固結(jié)殼101中固結(jié)。在一個(gè)實(shí)施例中，固結(jié)通過(guò)熱等靜 壓化IP)完成。HIP包括在高壓密閉容器117中的惰性氣氛中同時(shí)施加的熱和壓力。在一個(gè)實(shí) 施例中，固結(jié)的條件包括在大約45ksi到大約60ksi的壓力下加熱到大約2600到大約3000° F。在另一個(gè)實(shí)施例中，理想的是對(duì)固結(jié)殼101和金屬粉末111施加壓力，隨后是單獨(dú)的加熱 步驟，W將粉末顆粒燒結(jié)。相反地，對(duì)于一些合金而言，在燒結(jié)或部分地?zé)Y(jié)金屬粉末111 后，再施加壓力W壓實(shí)金屬粉末111也是所期望的。
[0056] 固結(jié)產(chǎn)生了近終形幾何形狀的部件121(步驟205)。在一個(gè)實(shí)施例中，將部件121機(jī) 加工W去除管道102。在一個(gè)實(shí)施例中，將固結(jié)殼101從部件121去除。在一個(gè)實(shí)施例中，固結(jié) 殼101的去除例如通過(guò)使用已知的機(jī)械材料去除方法的機(jī)加工而機(jī)械地完成。在一個(gè)實(shí)施 例中，固結(jié)殼101的去除使用已知的材料去除方法而化學(xué)地或電學(xué)地完成。部件121包括精 細(xì)顆粒結(jié)構(gòu)。例如，部件121的微觀(guān)結(jié)構(gòu)包括提供例如作為特殊的固定或旋轉(zhuǎn)燃?xì)鉂M(mǎn)輪部件 使用必需的期望的機(jī)械或耐熱特性的微觀(guān)結(jié)構(gòu)。例如，部件121包括比ASTM 15更精細(xì)、或者 從大約ASTM 2到ADTM 15、或者比ASTM 3更精細(xì)、或者比ASTM 5更精細(xì)、或者比ASTM 8更精 細(xì)、或者從大約ASTM 8到大約ASTM 12的顆粒尺寸。
[0057] 在一個(gè)實(shí)施例中，方法100是自動(dòng)化的。在一個(gè)實(shí)施例中，圖1中所示的步驟在沒(méi)有 手動(dòng)處理的情況下執(zhí)行。例如，在一個(gè)實(shí)施例中，方法100的步驟由自動(dòng)化設(shè)備在單個(gè)抽空 的容器或氣氛中執(zhí)行。自動(dòng)化過(guò)程減少或消除由大氣污染物或手動(dòng)處理導(dǎo)致污染的風(fēng)險(xiǎn)。 例如，抽空的容器或氣氛中的金屬粉末111減少暴露至污染物，并將導(dǎo)致部件121中的顆粒 污染的風(fēng)險(xiǎn)減少。
[0058] 圖2示出了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的部件121。部件121是具有與操作中的部件的幾 何形狀相同或基本相同的幾何形狀的近終形部件。圖2中所示的部件121是滿(mǎn)輪輪葉、壓縮 機(jī)葉片或壓縮機(jī)導(dǎo)葉。其他合適的部件121包括翼型件節(jié)段、噴嘴、護(hù)罩、燃燒部件、和/或任 何其他合適的高溫滿(mǎn)輪部件。根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，圖3示出了顯示沿圖2的方向3-3的截面圖的 實(shí)施例。在該實(shí)施例中，部件121包括固結(jié)部101。圖4示出了一個(gè)實(shí)施例，其顯示了備選實(shí)施 例的沿圖2的方向3-3的截面圖，其中固結(jié)殼101已經(jīng)被去除。合適的去除方法包括機(jī)械去除 或其他機(jī)加工過(guò)程。
[0059] 盡管已經(jīng)參考一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例描述了本發(fā)明，但本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，在 不脫離本發(fā)明范圍的情況下可W做出各種改變且對(duì)于其元件可替代等同物。另外，在不脫 離其實(shí)質(zhì)范圍的情況下，可W做出很多修改W適應(yīng)根據(jù)本發(fā)明的教導(dǎo)的特殊情況或材料。 因此，意在使本發(fā)明不限于如用于實(shí)現(xiàn)本發(fā)明所構(gòu)思的最佳模式而公開(kāi)的特定實(shí)施例，而 是本發(fā)明將包括落入所附權(quán)利要求的范圍內(nèi)的所有實(shí)施例。另外，在詳細(xì)描述部分中標(biāo)出 的所有數(shù)值應(yīng)當(dāng)被理解為明確地標(biāo)出了精確值和近似值。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種制造近終形部件（121)的過(guò)程（100)，所述過(guò)程（100)包括： 通過(guò)增材制造形成固結(jié)殼（101)，所述固結(jié)殼（101)限定具有與部件（121)對(duì)應(yīng)的幾何 形狀的內(nèi)部空間； 提供金屬粉末至所述內(nèi)部空間； 從所述內(nèi)部空間去除氣體(113);以及 使所述金屬粉末在足夠的熱和壓力下在所述固結(jié)殼（101)中固結(jié)以形成所述近終形部 件(121)。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的過(guò)程(100 )，其特征在于，所述固結(jié)包括熱等靜壓。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的過(guò)程（100)，其特征在于，所述金屬粉末包括選自由鎳、鈷、鈦、 鐵、其合金以及其組合組成的組的金屬。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的過(guò)程（100)，其特征在于，與所述部件（121)對(duì)應(yīng)的所述幾何形 狀包括在固結(jié)后形成所述近終形部件（121)的幾何形狀。5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的過(guò)程（100)，其特征在于，所述過(guò)程還包括去除所述固結(jié)殼 (101)〇6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的過(guò)程（100)，其特征在于，去除所述固結(jié)殼（101)包括選自由機(jī) 械去除、電學(xué)去除或化學(xué)去除組成的組的去除過(guò)程(100)。7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的過(guò)程（100)，其特征在于，所述固結(jié)殼（101)包括第二可去除材 料以在所述部件(121)中形成通道。8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的過(guò)程（100)，其特征在于，所述近終形部件（121)是壓縮機(jī)葉 片。9. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的過(guò)程（100)，其特征在于，提供金屬粉末至所述內(nèi)部空間包括 提供第一金屬粉末和第二金屬粉末。10. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的過(guò)程（100)，其特征在于，所述第一金屬粉末和所述第二金屬 粉末具有不同的成分。
【文檔編號(hào)】B22F5/04GK105935774SQ201610223630
【公開(kāi)日】2016年9月14日
【申請(qǐng)日】2016年3月7日
【發(fā)明人】T·E·錢(qián)內(nèi)爾, G·K·布斯
【申請(qǐng)人】通用電氣公司