JP7224768B2 - クラッド物品およびクラッド物品の形成方法 - Google Patents

Description

本発明は、クラッド物品およびクラッド物品の形成方法に関する。さらに詳細には、本発明は、予備焼結プリフォーム（ＰＳＰ）から形成されたクラッド層を含むクラッド物品およびクラッド物品の形成方法に関する。

ガスタービンおよび他の特定の機械は、効率および性能を向上させるために継続的に改造されている。これらの改造には、さらに高温およびさらに苛酷な条件下で作動する能力が含まれ、冷却チャネルの提供が含まれ得る。

冷却効率の向上は、冷却チャネルと冷却された物品の表面との間の距離を最小にすることによって達成され得る。しかし、冷却チャネルと冷却された物品の表面との間の距離を最小にすると、外部環境から冷却チャネルを分離する表面層が必然的に薄くなる。特定の組成物および形成方法では、薄い表面層は、冷却流体を漏出させ、冷却された物品の破損を引き起こす可能性があるマイクロクラックの形成を受けやすい可能性がある。一例として、難溶接性（ＨＴＷ）合金から形成された表面層および付加製造技術によって形成された表面層は、マイクロクラックの形成を特に受けやすい可能性がある。

例示的な実施形態では、クラッド物品は、物品およびクラッド層を含む。物品は、表面層と、表面層の下の物品内に配置された少なくとも１つのキャビティと、表面層内に配置された少なくとも１つのマイクロクラックとを含む。表面層は、ＨＴＷ合金を含む。クラッド層は、表面層の表面上に配置され、物品にろう付けされたＰＳＰから形成される。クラッド層は、少なくとも１つのマイクロクラックの上に配置される。

別の例示的な実施形態では、クラッド物品の形成方法は、物品上にＰＳＰを配置し、物品にＰＳＰをろう付けすることを含む。物品は、表面層と、表面層の下の物品内に配置された少なくとも１つのキャビティと、表面層内に配置された少なくとも１つのマイクロクラックとを含む。表面層は、ＨＴＷ合金を含む。物品にＰＳＰをろう付けすることによって、物品上に配置されたクラッド層を少なくとも１つのマイクロクラックの上に形成する。

本発明の他の特徴および利点は、たとえば、本発明の原理を図示する添付の図面と合わせて、好適な実施形態に関する以下のさらに詳細な説明から明らかになるであろう。

本開示の一実施形態によるマイクロクラックを含む物品の斜視図である。 本開示の一実施形態によるＰＳＰクラッディングを有する図１の物品の斜視図である。

可能な限り、同じ部品を表すために図面を通して同じ参照符合を用いている。

例示的なクラッド物品およびクラッド物品の形成方法が提供される。本開示の実施形態は、本明細書に開示される１つ以上の特徴を利用しない物品および物品の形成方法と比較して、機械的性質を改善し、封止の完全性を改善し、冷却流体の漏出を低減し、壁面冷却を改善し、製造歩留まりを増加させ、耐久性を増加させ、強度を増加させ、効率を向上させるか、これらの組合せを可能にする。

本明細書で使用される「ＨＴＷ合金」は、溶離、熱およびひずみ時効による亀裂を示し、したがって溶接には実用できない合金である。

本明細書で使用される「マイクロクラック」は、約２５μｍ未満の最大長さ（極大最大表面寸法とも解釈され得る）を有する亀裂であり、ディボット、ホールおよび凹部などの望ましくない表面形状を含む。

本明細書で使用される「ＢＮｉ－２」は、約３重量％の鉄、約３．１重量％のホウ素、約４．５重量％のケイ素、約７重量％のクロムおよび残部のニッケルの組成を含む合金を指す。

本明細書で使用される「ＢＮｉ－３」は、約４．５重量％のケイ素、約３重量％のホウ素および残部のニッケルの組成を含む合金を指す。

本明細書で使用される「ＢＮｉ－５」は、約１０重量％のケイ素、約１９重量％のクロムおよび残部のニッケルの組成を含む合金を指す。

本明細書で使用される「ＢＮｉ－６」は、約１１重量％の亜リン酸および残部のニッケルの組成を含む合金を指す。

本明細書で使用される「ＢＮｉ－７」は、約１４重量％のクロム、約１０重量％の亜リン酸および残部のニッケルの組成を含む合金を指す。

本明細書で使用される「ＢＮｉ－９」は、約１５重量％のクロム、約３重量％のホウ素および残部のニッケルの組成を含む合金を指す。

本明細書で使用される「ＢＮｉ－１０」は、約１１．５重量％のクロム、約３．５重量％のケイ素、約２．５重量％のホウ素、約３．５重量％の鉄、約０．５重量％の炭素、約１６重量％のタングステンおよび残部のニッケルの組成を含む合金を指す。

本明細書で使用される「ＣＭＳＸ－４」は、約６．４重量％のクロム、約９．６重量％のコバルト、約０．６重量％のモリブデン、約６．４重量％のタングステン、約５．６重量％のアルミニウム、約１．０重量％のチタン、約６．５重量％のタンタル、約３重量％のレニウム、約０．１重量％のハフニウムおよび残部のニッケルの組成を含む合金を指す。

本明細書で使用される「ＣＭＳＸ－１０」は、約２重量％のクロム、約３重量％のコバルト、約０．４重量％のモリブデン、約５重量％のタングステン、約５．７重量％のアルミニウム、約０．２重量％のチタン、約８重量％のタンタル、約６重量％のレニウムおよび残部のニッケルの組成を含む合金を指す。

本明細書で使用される「ＤＦ－４Ｂ」は、約１４重量％のクロム、約１０重量％のコバルト、約３．５重量％のアルミニウム、約２．５重量％のタンタル、約２．７５重量％のホウ素、約０．０５重量％のイットリウムおよび残部のニッケルの組成を含む合金を指す。

本明細書で使用される「Ｄ１５」は、約１５重量％のクロム、約１０．２５重量％のコバルト、約３．５重量％のタンタル、約３．５重量％のアルミニウム、約２．３重量％のホウ素および残部のニッケルの組成を含む合金を指す。

本明細書で使用される「ＤＳ Ｓｉｅｍｅｔ」は、約９重量％のコバルト、約１２．１重量％のクロム、約３．６重量％のアルミニウム、約４重量％のチタン、約５．２重量％のタンタル、約３．７重量％のタングステン、約１．８重量％のモリブデンおよび残部のニッケルの組成を含む合金を指す。

本明細書で使用される「ＧＴＤ１１１」は、約１４重量％のクロム、約９．５重量％のコバルト、約３．８重量％のタングステン、約４．９重量％のチタン、約３重量％のアルミニウム、約０．１重量％の鉄、約２．８重量％のタンタル、約１．６重量％のモリブデン、約０．１重量％の炭素および残部のニッケルの組成を含む合金を指す。

本明細書で使用される「ＧＴＤ２２２」は、約２３．５重量％のクロム、約１９重量％のコバルト、約２重量％のタングステン、約０．８重量％のニオブ、約２．３重量％のチタン、約１．２重量％のアルミニウム、約１重量％のタンタル、約０．２５重量％のケイ素、約０．１重量％のマンガンおよび残部のニッケルの組成を含む合金を指す。

本明細書で使用される「ＧＴＤ２６２」は、約２２．５重量％のクロム、約１９重量％のコバルト、約２重量％のタングステン、約１．３５重量％のニオブ、約２．３重量％のチタン、約１．７重量％のアルミニウム、約０．１重量％の炭素および残部のニッケルの組成を含む合金を指す。

本明細書で使用される「ＧＴＤ４４４」は、約７．５重量％のコバルト、約０．２重量％の鉄、約９．７５重量％のクロム、約４．２重量％のアルミニウム、約３．５重量％のチタン、約４．８重量％のタンタル、約６重量％のタングステン、約１．５重量％のモリブデン、約０．５重量％のニオブ、約０．２重量％のケイ素、約０．１５重量％のハフニウムおよび残部のニッケルの組成を含む合金を指す。

本明細書で使用される「ＨＡＹＮＥＳ１８８」は、約２２重量％のクロム、約２２重量％のニッケル、約０．１重量％の炭素、約３重量％の鉄、約１．２５重量％のマンガン、約０．３５重量％のケイ素、約１４重量％のタングステン、約０．０３重量％のランタンおよび残部のコバルトの組成を含む合金を指す。

本明細書で使用される「ＨＡＹＮＥＳ２３０」は、約２２重量％のクロム、約２重量％のモリブデン、約０．５重量％のマンガン、約０．４重量％のケイ素、約１４重量％のタングステン、約０．３重量％のアルミニウム、約０．１重量％の炭素、約０．０２重量％のランタンおよび残部のニッケルの組成を含む合金を指す。

本明細書で使用される「ＩＮＣＯＮＥＬ１００」は、約１０重量％のクロム、約１５重量％のコバルト、約３重量％のモリブデン、約４．７重量％のチタン、約５．５重量％のアルミニウム、約０．１８重量％の炭素および残部のニッケルの組成を含む合金を指す。

本明細書で使用される「ＩＮＣＯＮＥＬ７００」は、最大約０．１２重量％の炭素、約１５重量％のクロム、約２８．５重量％のコバルト、約３．７５重量％のモリブデン、約２．２重量％のチタン、約３重量％のアルミニウム、約０．７重量％の鉄、最大約０．３重量％のケイ素、最大約０．１重量％のマンガンおよび残部のニッケルの組成を含む合金を指す。

本明細書で使用される「ＩＮＣＯＮＥＬ７３８」は、約０．１７重量％の炭素、約１６重量％のクロム、約８．５重量％のコバルト、約１．７５重量％のモリブデン、約２．６重量％のタングステン、約３．４重量％のチタン、約３．４重量％のアルミニウム、約０．１重量％のジルコニウム、約２重量％のニオブおよび残部のニッケルの組成を含む合金を指す。

本明細書で使用される「ＩＮＣＯＮＥＬ７９２」は、約１２．４重量％のクロム、約９重量％のコバルト、約１．９重量％のモリブデン、約３．８重量％のタングステン、約３．９重量％のタンタル、約３．１重量％のアルミニウム、約４．５重量％のチタン、約０．１２重量％の炭素、約０．１重量％のジルコニウムおよび残部のニッケルの組成を含む合金を指す。

本明細書で使用される「ＩＮＣＯＮＥＬ９３９」は、約０．１５重量％の炭素、約２２．５重量％のクロム、約１９重量％のコバルト、約２重量％のタングステン、約３．８重量％のチタン、約１．９重量％のアルミニウム、約１．４重量％のタンタル、約１重量％のニオブおよび残部のニッケルの組成を含む合金を指す。

本明細書で使用される「Ｌ６０５」は、約２０重量％のクロム、約１０重量％のニッケル、約１５重量％のタングステン、約０．１重量％の炭素および残部のコバルトの組成を含む合金を指す。

本明細書で使用される「Ｍａｒ－Ｍ－２００」は、約９重量％のクロム、約１０重量％のコバルト、約１２．５重量％のタングステン、約１重量％のコロンビウム、約５重量％のアルミニウム、約２重量％のチタン、約１０．１４重量％の炭素、約１．８重量％のハフニウムおよび残部のニッケルの組成を含む合金を指す。

本明細書で使用される「ＭＡＲ－Ｍ－２４７」は、約５．５重量％のアルミニウム、約０．１５重量％の炭素、約８．２５重量％のクロム、約１０重量％のコバルト、約１０重量％のタングステン、約０．７重量％のモリブデン、約０．５重量％の鉄、約１重量％のチタン、約３重量％のタンタル、約１．５重量％のハフニウムおよび残部のニッケルの組成を含む合金を指す。

本明細書で使用される「ＭＡＲ－Ｍ－５０９」は、約２４重量％のクロム、約１０重量％のニッケル、約７重量％のタングステン、約３．５重量％のタンタル、約０．５重量％のジルコニウム、約０．６重量％の炭素および残部のコバルトの組成を含む合金を指す。

本明細書で使用される「ＭＡＲ－Ｍ－５０９Ｂ」は、約２３．５重量％のクロム、約１０重量％のニッケル、約７重量％のタングステン、約３．５重量％のタンタル、約０．４５重量％のジルコニウム、約２．９重量％のホウ素、約０．６重量％の炭素、約０．２重量％のチタンおよび残部のコバルトの組成を含む合金を指す。

本明細書で使用される「ＭＧＡ１４００」は、約１０重量％のコバルト、約１４重量％のクロム、約４重量％のアルミニウム、約２．７重量％のチタン、約４．７重量％のタンタル、約４．３重量％のタングステン、約１．５重量％のモリブデン、約０．１重量％の炭素および残部のニッケルの組成を含む合金を指す。

本明細書で使用される「ＭＧＡ２４００」は、約１９重量％のコバルト、約１９重量％のクロム、約１．９重量％のアルミニウム、約３．７重量％のチタン、約１．４重量％のタンタル、約６重量％のタングステン、約１重量％のニオブ、約０．１重量％の炭素および残部のニッケルの組成を含む合金を指す。

本明細書で使用される「ＰＭＡ１４８０」は、約１０重量％のクロム、約５重量％のコバルト、約５重量％のアルミニウム、約１．５重量％のチタン、約１２重量％のタンタル、約４重量％のタングステンおよび残部のニッケルの組成を含む合金を指す。

本明細書で使用される「ＰＷＡ１４８３」は、約９重量％のコバルト、約１２．２重量％のクロム、約３．６重量％のアルミニウム、約４．１重量％のチタン、約５重量％のタンタル、約３．８重量％のタングステン、約１．９重量％のモリブデンおよび残部のニッケルの組成を含む合金を指す。

本明細書で使用される「ＰＭＡ１４８４」は、約５重量％のクロム、約１０重量％のコバルト、約２重量％のモリブデン、約５．６重量％のアルミニウム、約９重量％のタンタル、約６重量％のタングステンおよび残部のニッケルの組成を含む合金を指す。

本明細書で使用される「Ｒｅｎｅ６５」は、約１３重量％のコバルト、最大約１．２重量％の鉄、約１６重量％のクロム、約２．１重量％のアルミニウム、約３．７５重量％のチタン、約４重量％のタングステン、約４重量％のモリブデン、約０．７重量％のニオブ、最大約０．１５重量％のマンガンおよび残部のニッケルの組成を含む合金を指す。

本明細書で使用される「Ｒｅｎｅ７７（Ｕｄｉｍｅｔ７００）」は、約１５重量％のクロム、約１７重量％のコバルト、約５．３重量％のモリブデン、約３．３５重量％のチタン、約４．２重量％のアルミニウムおよび残部のニッケルの組成を含む合金を指す。

本明細書で使用される「Ｒｅｎｅ８０」は、約１４重量％のクロム、約９．５重量％のコバルト、約４重量％のモリブデン、約３重量％のアルミニウム、約５重量％のチタン、約４重量％のタングステン、約０．１７重量％の炭素および残部のニッケルの組成を含む合金を指す。

本明細書で使用される「Ｒｅｎｅ８８ＤＴ」は、約１６重量％のクロム、約１３重量％のコバルト、約４重量％のモリブデン、約０．７重量％のニオブ、約２．１重量％のアルミニウム、約３．７重量％のチタン、約４重量％のタングステン、約０．１重量％のレニウム、最大約４．３重量％のレニウムおよびタングステンならびに残部のニッケルの組成を含む合金を指す。

本明細書で使用される「Ｒｅｎｅ１０４」は、約１３．１重量％のクロム、約１８．２重量％のコバルト、約３．８重量％のモリブデン、約１．９重量％のタングステン、約１．４重量％のニオブ、約３．５重量％のアルミニウム、約３．５重量％のチタン、約２．７重量％のタンタルおよび残部のニッケルの組成を含む合金を指す。

本明細書で使用される「Ｒｅｎｅ１０８」は、約８．４重量％のクロム、約９．５重量％のコバルト、約５．５重量％のアルミニウム、約０．７重量％のチタン、約９．５重量％のタングステン、約０．５重量％のモリブデン、約３重量％のタンタル、約１．５重量％のハフニウムおよび残部のニッケルの組成を含む合金を指す。

本明細書で使用される「Ｒｅｎｅ１２５」は、約８．５重量％のクロム、約１０重量％のコバルト、約４．８重量％のアルミニウム、最大約２．５重量％のチタン、約８重量％のタングステン、最大約２重量％のモリブデン、約３．８重量％のタンタル、約１．４重量％のハフニウム、約０．１１重量％の炭素および残部のニッケルの組成を含む合金を指す。

本明細書で使用される「Ｒｅｎｅ１４２」は、約６．８重量％のクロム、約１２重量％のコバルト、約６．１重量％のアルミニウム、約４．９重量％のタングステン、約１．５重量％のモリブデン、約２．８重量％のレニウム、約６．４重量％のタンタル、約１．５重量％のハフニウムおよび残部のニッケルの組成を含む合金を指す。

本明細書で使用される「Ｒｅｎｅ１９５」は、約７．６重量％のクロム、約３．１重量％のコバルト、約７．８重量％のアルミニウム、約５．５重量％のタンタル、約０．１重量％のモリブデン、約３．９重量％のタングステン、約１．７重量％のレニウム、約０．１５重量％のハフニウムおよび残部のニッケルの組成を含む合金を指す。

本明細書で使用される「Ｒｅｎｅ Ｎ２」は、約７．５重量％のコバルト、約１３重量％のクロム、約６．６重量％のアルミニウム、約５重量％のタンタル、約３．８重量％のタングステン、約１．６重量％のレニウム、約０．１５重量％のハフニウムおよび残部のニッケルの組成を含む合金を指す。

本明細書で使用される「Ｒｅｎｅ Ｎ４」は、約９．７５重量％のクロム、約７．５重量％のコバルト、約４．２重量％のアルミニウム、約３．５重量％のチタン、約１．５重量％のモリブデン、約６．０重量％のタングステン、約４．８重量％のタンタル、約０．５重量％のニオブ、約０．１５重量％のハフニウムおよび残部のニッケルの組成を含む合金を指す。

本明細書で使用される「Ｒｅｎｅ Ｎ５」は、約７．５重量％のコバルト、約７．０重量％のクロム、約６．５重量％のタンタル、約６．２重量％のアルミニウム、約５．０重量％のタングステン、約３．０重量％のレニウム、約１．５重量％のモリブデン、約０．１５重量％のハフニウムおよび残部のニッケルの組成を含む合金を指す。

本明細書で使用される「Ｒｅｎｅ Ｎ５００」は、約７．５重量％のコバルト、約０．２重量％の鉄、約６重量％のクロム、約６．２５重量％のアルミニウム、約６．５重量％のタンタル、約６．２５重量％のタングステン、約１．５重量％のモリブデン、約０．１５重量％のハフニウムおよび残部のニッケルの組成を含む合金を指す。

本明細書で使用される「Ｒｅｎｅ Ｎ５１５」は、約７．５重量％のコバルト、約０．２重量％の鉄、約６重量％のクロム、約６．２５重量％のアルミニウム、約６．５重量％のタンタル、約６．２５重量％のタングステン、約２重量％のモリブデン、約０．１重量％のニオブ、約１．５重量％のレニウム、約０．６重量％のハフニウムおよび残部のニッケルの組成を含む合金を指す。

本明細書で使用される「Ｒｅｎｅ Ｎ６」は、約１２．５重量％のコバルト、約４．２重量％のクロム、約７．２重量％のタンタル、約５．７５重量％のアルミニウム、約６重量％のタングステン、約５．４重量％のレニウム、約１．４重量％のモリブデン、約０．１５重量％のハフニウムおよび残部のニッケルの組成を含む合金を指す。

本明細書で使用される「ＴＭＳ－７５」は、約３．５重量％のクロム、約１２．５重量％のコバルト、約１３．７重量％のアルミニウム、約２重量％のタングステン、約１．２重量％のモリブデン、約１．６重量％のレニウム、約２重量％のタンタル、約０．０４重量％のハフニウムおよび残部のニッケルの組成を含む合金を指す。

本明細書で使用される「ＴＭＳ－８２」は、約５．８重量％のクロム、約８．２重量％のコバルト、約１２．２重量％のアルミニウム、約０．６３重量％のチタン、約２．９重量％のタングステン、約１．２重量％のモリブデン、約０．８重量％のレニウム、約２．１重量％のタンタル、約０．０４重量％のハフニウムおよび残部のニッケルの組成を含む合金を指す。

本明細書で使用される「ＵＤＩＭＥＴ５００」は、約１８．５重量％のクロム、約１８．５重量％のコバルト、約４重量％のモリブデン、約３重量％のチタン、約３重量％のアルミニウムおよび残部のニッケルの組成を含む合金を指す。

図１を参照すると、一実施形態では、物品１００は、表面層１０２と、表面層１０２の下の物品１００内に配置された少なくとも１つのキャビティ１０４と、表面層１０２内に配置された少なくとも１つのマイクロクラック１０６とを含む。表面層１０２は、ＨＴＷ合金１０８を含む。

ＨＴＷ合金は、限定するものではないが、耐熱合金、超合金、ニッケル基超合金、コバルト基超合金、鉄基超合金、アルミニウム－チタン超合金、ＣＭＳＸ－４、ＣＭＳＸ１０、ＤＳ Ｓｉｅｍｅｔ、ＧＴＤ１１１、ＧＴＤ２２２、ＧＴＤ２６２、ＧＴＤ４４４、ＩＮＣＯＮＥＬ１００、ＩＮＣＯＮＥＬ７００、ＩＮＣＯＮＥＬ７３８、ＩＮＣＯＮＥＬ７９２、ＩＮＣＯＮＥＬ９３９、Ｍａｒ－Ｍ－２００、Ｍａｒ－Ｍ－２４７、ＭＧＡ１４００、ＭＧＡ２４００、ＰＷＡ１４８０、ＰＷＡ１４８３、ＰＷＡ１４８４、Ｒｅｎｅ Ｎ２、Ｒｅｎｅ Ｎ４、Ｒｅｎｅ Ｎ５、Ｒｅｎｅ Ｎ６、Ｒｅｎｅ６５、Ｒｅｎｅ７７、Ｒｅｎｅ８０、Ｒｅｎｅ８８ＤＴ、Ｒｅｎｅ１０４、Ｒｅｎｅ１０８、Ｒｅｎｅ１２５、Ｒｅｎｅ１４２、Ｒｅｎｅ１９５、Ｒｅｎｅ Ｎ５００、Ｒｅｎｅ Ｎ５１５、ＴＭＳ－７５、ＴＭＳ－８２、ＵＤＩＭＥＴ５００またはこれらの組合せを含む任意の好適な合金であってよい。

一実施形態では、物品１００の組成は、ＨＴＷ合金１０８を含むか、あるいはＨＴＷ合金１０８からなる。表面層１０２は、表面層１０２とは異なるか、表面層１０２から切れ目なく組成的に区別できない基材１１４上に配置してもよい。基材１１４は、限定するものではないが、アルミニウム合金、鉄基合金、合金鋼、炭素合金鋼、ステンレス合金鋼、ニッケル基合金、コバルト基合金、チタン基合金、チタン－アルミニウム合金、耐熱合金、超合金、ニッケル基超合金、コバルト基超合金、鉄基超合金またはこれらの組合せを含む任意の好適な組成を含んでもよい。

物品１００は、限定するものではないが、タービン部品を含む任意の好適な物品１００であってよい。好適なタービン部品は、限定するものではないが、高温ガス通路部品、シュラウド、バケット（ブレードとしても知られている）、ノズル（ベーンとしても知られている）、燃料ノズル、燃焼器、燃焼ライナ、トランジションピースまたはこれらの組合せを含む。

一実施形態では、少なくとも１つのキャビティ１０４は、冷却チャネル１１２を含む。少なくとも１つのキャビティ１０４は、限定するものではないが、表面から約０．０５インチ未満の距離、あるいは表面から約０．０４インチ未満の距離、あるいは表面から０．０３インチ未満の距離、あるいは表面から約０．０２インチ未満の距離、あるいは表面から約０．０１インチ未満の距離、あるいは表面から約０．００５インチ未満の距離を含む表面１１０から任意の好適な距離に配置してもよい。

表面層１０２は、直接金属レーザ溶融構造および電子ビーム溶融構造のうちの少なくとも１つを含んでもよい。一実施形態では、物品１００の全体は、直接金属レーザ溶融構造および電子ビーム溶融構造のうちの少なくとも１つを含む。

図２を参照すると、一実施形態では、クラッド物品２００は、クラッド層２０２および物品１００を含む。クラッド層２０２は、表面層１０２の表面１１０上に配置され、物品１００にろう付けされたＰＳＰ２０４から形成される。クラッド層２０２は、少なくとも１つのマイクロクラック１０６の上に配置される。クラッド層２０２は、物品１００の表面１１０の一部の上に、または物品１００の表面１１０の全体にわたって配置されてもよい。

一実施形態では、少なくとも１つのキャビティ１０４には、クラッド層２０２が約１体積％未満充填されるか、クラッド層２０２が約０．１体積％未満充填されるか、クラッド層２０２が約０．０１体積％未満充填されるか、クラッド層２０２が含まれない。

一実施形態では、クラッド層２０２は、別個の相として相互に混合された第１の合金および第２の合金を含む。さらなる実施形態では、第１の合金は少なくとも約２，４００°Ｆ、あるいは少なくとも約２，４５０°Ｆ、あるいは少なくとも約２，５００°Ｆの第１の融点を含み、第２の合金は約２，３５０°Ｆ未満、あるいは約２，３００°Ｆ未満、あるいは約２，２５０°Ｆ未満の第２の融点を含む。

第１の合金は、限定するものではないが、ＨＴＷ合金、耐熱合金、超合金、ニッケル基超合金、コバルト基超合金、鉄基超合金、チタン－アルミニウム超合金、鉄基合金、合金鋼、ステンレス合金鋼、コバルト基合金、ニッケル基合金、チタン基合金、ＧＴＤ１１１、ＧＴＤ４４４、ＨＡＹＮＥＳ１８８、ＨＡＹＮＥＳ２３０、ＩＮＣＯＮＥＬ７３８、Ｌ６０５、ＭＡＲ－Ｍ－２４７、ＭＡＲ－Ｍ－５０９、Ｒｅｎｅ１０８、Ｒｅｎｅ１４２、Ｒｅｎｅ１９５およびＲｅｎｅ Ｎ２またはこれらの組合せを含む任意の好適な合金であってよい。

第２の合金は、限定するものではないが、ろう付け合金、鉄基合金、合金鋼、ステンレス合金鋼、コバルト基合金、ニッケル基合金、チタン基合金、ＤＦ－４Ｂ、Ｄ１５、ＭＡＲ－Ｍ－５０９Ｂ、ＢＮｉ－２、ＢＮｉ－３、ＢＮｉ－５、ＢＮｉ－６、ＢＮｉ－７、ＢＮｉ－９、ＢＮｉ－１０またはこれらの組合せを含む任意の好適な合金であってよい。

クラッド層２０２は、セラミック添加剤をさらに含んでもよい。セラミック添加剤は、限定するものではないが、酸化アルミニウム、炭化ケイ素、炭化タングステン、窒化チタン、炭窒化チタン、炭化チタンまたはこれらの組合せを含む任意の好適なセラミック材料であってよい。

クラッド層２０２は、限定するものではないが、約０．１インチ未満、あるいは約０．０５インチ未満、あるいは約０．０２インチ未満、あるいは約０．０１インチ未満、あるいは約０．００１インチ～約０．１インチ、あるいは約０．００５インチ～約０．０４インチ、あるいは約０．００１インチ～約０．０１インチ、あるいは約０．００５インチ～約０．０１５インチ、あるいは約０．０１インチ～約０．０２インチ、あるいは約０．０１５インチ～約０．０２５インチ、あるいは約０．０２インチ～約０．０３インチ、あるいは約０．０２５インチ～約０．０３５インチ、あるいは約０．０３インチ～約０．０４インチ、あるいは約０．０３５インチ～約０．０４５インチ、あるいは約０．０４インチから約０．０５インチのクラッドの厚さを含む任意の好適な厚さを含んでもよい。

一実施形態では、クラッド層２０２は、少なくとも１つのマイクロクラック１０６を封止する。少なくとも１つのマイクロクラック１０６を封止することによって、少なくとも１つのマイクロクラック１０６を介して少なくとも１つのキャビティ１０４が外部環境に流体連通するのを実質的に排除するか、少なくとも１つのマイクロクラック１０６を介して少なくとも１つのキャビティ１０４が外部環境に流体連通するのを排除する。一実施形態では、少なくとも１つのマイクロクラック１０６を介して少なくとも１つのキャビティ１０４が外部環境に流体連通するのを実質的に排除することは、少なくとも１つのマイクロクラック１０６を介して少なくとも１つのキャビティ１０４が外部環境に流体連通するのを少なくとも約９０％、あるいは少なくとも約９５％、あるいは少なくとも約９９％、あるいは少なくとも約９９．９％減少させることを含む。

一実施形態では、クラッド物品２００の形成方法は、物品１００上にＰＳＰ２０４を配置し、物品１００にＰＳＰ２０４をろう付けすることを含む。物品１００にＰＳＰ２０４をろう付けすることによって、物品１００上に配置されたクラッド層２０２を少なくとも１つのマイクロクラック１０６の上に形成する。クラッド層２０２を形成することによって、少なくとも１つのマイクロクラック１０６を封止し、少なくとも１つのマイクロクラック１０６を介して少なくとも１つのキャビティ１０４が外部環境に流体連通するのを実質的に排除してもよい。物品１００上にＰＳＰ２０４を配置することは、物品１００上にＰＳＰ２０４を手動または機械的に配置するか、電子線によるレーザまたはワイヤ供給付加製造とともに粉末供給付加製造を使用して物品１００上にＰＳＰ２０４を形成することを含んでもよい。

一実施形態では、物品１００にＰＳＰ２０４をろう付けすることによって、少なくとも１つのキャビティ１０４内にＰＳＰ２０４を拡散させない。別の実施形態では、物品１００にＰＳＰ２０４をろう付けすることによって、少なくとも１つのキャビティ１０４にクラッド層２０２が約１体積％未満充填されるか、クラッド層２０２が約０．１体積％未満充填されるか、クラッド層２０２が約０．０１体積％未満充填されるように、少なくとも１つのキャビティ１０４内にＰＳＰ２０４を拡散させる。

クラッド物品２００を形成することは、付加製造方法によって物品を形成することをさらに含んでもよい。好適な付加製造方法には、限定するものではないが、直接金属レーザ溶融、電子ビーム溶融およびこれらの組合せが含まれる。

本発明について好適な実施形態を参照して記述してきたが、本発明の範囲から逸脱することなく、様々な変更を行ってもよく、その要素を等価物で置き換えてもよいことが当業者には理解されるであろう。さらに、特定の状況または材料に適応させるために、本発明の本質的な範囲から逸脱することなく、本発明の教示に多くの修正を行ってもよい。したがって、本発明は、本発明を実施するために企図される最良の形態として開示される特定の実施形態に限定されず、添付の特許請求の範囲に属するすべての実施形態を含むことを意図している。
［実施態様１］
クラッド物品（２００）であって、
物品（１００）を含み、前記物品（１００）は、
難溶接性（ＨＴＷ）合金（１０８）を含む表面層（１０２）と、
前記表面層（１０２）の下の前記物品（１００）内に配置された少なくとも１つのキャビティ（１０４）と、
前記表面層（１０２）内に配置された少なくとも１つのマイクロクラック（１０６）とを含み、さらに
前記表面層（１０２）の表面（１１０）上に配置されたクラッド層（２０２）を含み、前記クラッド層（２０２）が前記物品（１００）にろう付けされた予備焼結プリフォーム（ＰＳＰ）から形成され、
前記クラッド層（２０２）が前記少なくとも１つのマイクロクラック（１０６）の上に配置されるクラッド物品（２００）。
［実施態様２］
前記少なくとも１つのキャビティ（１０４）が前記クラッド層（２０２）を含まない実施態様１に記載のクラッド物品（２００）。
［実施態様３］
前記少なくとも１つのキャビティ（１０４）が冷却チャネル（１１２）を含む実施態様１に記載のクラッド物品（２００）。
［実施態様４］
前記冷却チャネル（１１２）が、前記表面（１１０）から約０．０１インチ未満に配置される実施態様３に記載のクラッド物品（２００）。
［実施態様５］
前記物品（１００）がタービン部品である実施態様１に記載のクラッド物品（２００）。
［実施態様６］
前記タービン部品が、高温ガス通路部品、シュラウドおよびバケット（ブレード）、ノズル（ベーン）、燃料ノズル、燃焼器、燃焼ライナ、トランジションピースならびにこれらの組合せからなる群から選択される実施態様５に記載のクラッド物品（２００）。
［実施態様７］
前記表面層（１０２）が、直接金属レーザ溶融構造および電子ビーム溶融構造のうちの少なくとも１つを含む実施態様１に記載のクラッド物品（２００）。
［実施態様８］
前記ＨＴＷ合金（１０８）が、耐熱合金、超合金、ニッケル基超合金、コバルト基超合金、鉄基超合金、アルミニウム－チタン超合金、ＣＭＳＸ－４、ＣＭＳＸ１０、ＤＳ Ｓｉｅｍｅｔ、ＧＴＤ１１１、ＧＴＤ２２２、ＧＴＤ２６２、ＧＴＤ４４４、ＩＮＣＯＮＥＬ１００、ＩＮＣＯＮＥＬ７００、ＩＮＣＯＮＥＬ７３８、ＩＮＣＯＮＥＬ７９２、ＩＮＣＯＮＥＬ９３９、Ｍａｒ－Ｍ－２００、Ｍａｒ－Ｍ－２４７、ＭＧＡ１４００、ＭＧＡ２４００、ＰＷＡ１４８０、ＰＷＡ１４８３、ＰＷＡ１４８４、Ｒｅｎｅ Ｎ２、Ｒｅｎｅ Ｎ４、Ｒｅｎｅ Ｎ５、Ｒｅｎｅ Ｎ６、Ｒｅｎｅ６５、Ｒｅｎｅ７７、Ｒｅｎｅ８０、Ｒｅｎｅ８８ＤＴ、Ｒｅｎｅ１０４、Ｒｅｎｅ１０８、Ｒｅｎｅ１２５、Ｒｅｎｅ１４２、Ｒｅｎｅ１９５、Ｒｅｎｅ Ｎ５００、Ｒｅｎｅ Ｎ５１５、ＴＭＳ－７５、ＴＭＳ－８２、ＵＤＩＭＥＴ５００およびこれらの組合せからなる群から選択される実施態様１に記載のクラッド物品（２００）。
［実施態様９］
前記クラッド層（２０２）が別個の相として相互に混合された第１の合金および第２の合金を含み、前記第１の合金が少なくとも約２，４００°Ｆの第１の融点を含み、前記第２の合金が約２，３５０°Ｆ未満の第２の融点を含む実施態様１に記載のクラッド物品（２００）。
［実施態様１０］
前記第１の合金が、ＨＴＷ合金、耐熱合金、超合金、ニッケル基超合金、コバルト基超合金、鉄基超合金、チタン－アルミニウム超合金、鉄基合金、合金鋼、ステンレス合金鋼、コバルト基合金、ニッケル基合金、チタン基合金、ＧＴＤ１１１、ＧＴＤ４４４、ＨＡＹＮＥＳ１８８、ＨＡＹＮＥＳ２３０、ＩＮＣＯＮＥＬ７３８、Ｌ６０５、ＭＡＲ－Ｍ－２４７、ＭＡＲ－Ｍ－５０９、Ｒｅｎｅ１０８、Ｒｅｎｅ１４２、Ｒｅｎｅ１９５およびＲｅｎｅ Ｎ２ならびにこれらの組合せからなる群から選択される実施態様９に記載のクラッド物品（２００）。
［実施態様１１］
前記第２の合金が、ろう付け合金、鉄基合金、合金鋼、ステンレス合金鋼、コバルト基合金、ニッケル基合金、チタン基合金、ＤＦ－４Ｂ、Ｄ１５、ＭＡＲ－Ｍ－５０９Ｂ、ＢＮｉ－２、ＢＮｉ－３、ＢＮｉ－５、ＢＮｉ－６、ＢＮｉ－７、ＢＮｉ－９、ＢＮｉ－１０およびこれらの組合せからなる群から選択される実施態様９に記載のクラッド物品（２００）。
［実施態様１２］
前記クラッド層（２０２）が、酸化アルミニウム、炭化ケイ素、炭化タングステン、窒化チタン、炭窒化チタン、炭化チタンおよびこれらの組合せからなる群から選択されたセラミック添加剤をさらに含む実施態様９に記載のクラッド物品（２００）。
［実施態様１３］
前記クラッド層（２０２）が、前記少なくとも１つのマイクロクラック（１０６）を封止し、前記少なくとも１つのマイクロクラック（１０６）を介して前記少なくとも１つのキャビティ（１０４）が外部環境に流体連通するのを実質的に排除する実施態様１に記載のクラッド物品（２００）。
［実施態様１４］
前記クラッド層（２０２）が、約０．０５インチ未満のクラッドの厚さを含む実施態様１に記載のクラッド物品（２００）。
［実施態様１５］
前記クラッドの厚さが、約０．００５インチ～約０．０４インチである実施態様１４に記載のクラッド物品（２００）。
［実施態様１６］
クラッド物品（２００）の形成方法であって、
予備焼結プリフォーム（ＰＳＰ）を物品（１００）上に配置することを含み、前記物品（１００）は、
難溶接性（ＨＴＷ）合金（１０８）を含む表面層（１０２）と、
前記表面層（１０２）の下の前記物品（１００）内に配置された少なくとも１つのキャビティ（１０４）と、
前記表面層（１０２）内に配置された少なくとも１つのマイクロクラック（１０６）とを含み、さらに
前記物品（１００）に前記ＰＳＰをろう付けし、前記物品（１００）上に配置されたクラッド層（２０２）を前記少なくとも１つのマイクロクラック（１０６）の上に形成することを含むクラッド物品（２００）の形成方法。
［実施態様１７］
前記物品（１００）に前記ＰＳＰをろう付けすることによって、少なくとも１つのキャビティ（１０４）内に前記ＰＳＰを拡散させない実施態様１６に記載の方法。
［実施態様１８］
前記少なくとも１つのマイクロクラック（１０６）を封止し、前記少なくとも１つのマイクロクラック（１０６）を介して前記少なくとも１つのキャビティ（１０４）が外部環境に流体連通することを実質的に排除することをさらに含む実施態様１６に記載の方法。
［実施態様１９］
付加製造技術によって前記物品（１００）を形成することをさらに含む実施態様１６に記載の方法。
［実施態様２０］
前記付加製造技術が、直接金属レーザ溶融および電子ビーム溶融のうちの少なくとも１つを含む実施態様１９に記載の方法。

１００ 物品
１０２ 表面層
１０４ 少なくとも１つのキャビティ
１０６ 少なくとも１つのマイクロクラック
１０８ ＨＴＷ合金
１１０ 表面
１１２ 冷却チャネル
１１４ 基材
２００ クラッド物品
２０２ クラッド層

Claims (11)

1. クラッド物品（２００）であって、
   物品（１００）を含み、前記物品（１００）は、
   難溶接性（ＨＴＷ）合金（１０８）を含む表面層（１０２）と、
   前記表面層（１０２）の下の前記物品（１００）内に配置された少なくとも１つのキャビティ（１０４）と、
   前記表面層（１０２）内に配置され、最大長が２５μｍである少なくとも１つのマイクロクラック（１０６）であって、前記少なくとも１つのキャビティ（１０４）に流体連通する少なくとも１つのマイクロクラック（１０６）と、
   前記表面層（１０２）の表面（１１０）上に配置され、前記少なくとも１つのキャビティが前記少なくとも１つのマイクロクラックを通じて外部環境と流体連通しないようにするクラッド層（２０２）であって、前記クラッド層（２０２）が前記物品（１００）にろう付けされた予備焼結プリフォーム（ＰＳＰ）から形成されている、クラッド層と
   を含み、
   前記クラッド層（２０２）が前記少なくとも１つのマイクロクラック（１０６）の上に配置され、
   前記少なくとも１つのキャビティ（１０４）に前記クラッド層（２０２）の材料が入り込んでおらず、前記少なくとも１つのキャビティ（１０４）が冷却チャネル（１１２）を含み、
   前記クラッド層（２０２）が、酸化アルミニウム、炭化ケイ素、炭化タングステン、窒化チタン、炭窒化チタン、炭化チタンおよびこれらの組合せからなる群から選択されたセラミック添加剤をさらに含む、クラッド物品（２００）。
2. 前記冷却チャネル（１１２）が、前記表面（１１０）から０．０１インチ未満に配置される請求項１に記載のクラッド物品（２００）。
3. 前記物品（１００）がタービン部品である請求項１に記載のクラッド物品（２００）。
4. 前記表面層（１０２）が、直接金属レーザ溶融構造および電子ビーム溶融構造のうちの少なくとも１つを含む請求項１に記載のクラッド物品（２００）。
5. 前記ＨＴＷ合金（１０８）が、耐熱合金、超合金、ニッケル基超合金、コバルト基超合金、鉄基超合金、アルミニウム－チタン超合金、ＣＭＳＸ－４、ＣＭＳＸ１０、ＤＳ Ｓｉｅｍｅｔ、ＧＴＤ１１１、ＧＴＤ２２２、ＧＴＤ２６２、ＧＴＤ４４４、ＩＮＣＯＮＥＬ１００、ＩＮＣＯＮＥＬ７００、ＩＮＣＯＮＥＬ７３８、ＩＮＣＯＮＥＬ７９２、ＩＮＣＯＮＥＬ９３９、Ｍａｒ－Ｍ－２００、Ｍａｒ－Ｍ－２４７、ＭＧＡ１４００、ＭＧＡ２４００、ＰＷＡ１４８０、ＰＷＡ１４８３、ＰＷＡ１４８４、Ｒｅｎｅ Ｎ２、Ｒｅｎｅ Ｎ４、Ｒｅｎｅ Ｎ５、Ｒｅｎｅ Ｎ６、Ｒｅｎｅ６５、Ｒｅｎｅ７７、Ｒｅｎｅ８０、Ｒｅｎｅ８８ＤＴ、Ｒｅｎｅ１０４、Ｒｅｎｅ１０８、Ｒｅｎｅ１２５、Ｒｅｎｅ１４２、Ｒｅｎｅ１９５、Ｒｅｎｅ Ｎ５００、Ｒｅｎｅ Ｎ５１５、ＴＭＳ－７５、ＴＭＳ－８２、ＵＤＩＭＥＴ５００およびこれらの組合せからなる群から選択される請求項１に記載のクラッド物品（２００）。
6. 前記クラッド層（２０２）が別個の相として相互に混合された第１の合金および第２の合金を含み、前記第１の合金が少なくとも２，４００°Ｆの第１の融点を含み、前記第２の合金が２，３５０°Ｆ未満の第２の融点を含む請求項１に記載のクラッド物品（２００）。
7. 前記第１の合金が、ＨＴＷ合金、耐熱合金、超合金、ニッケル基超合金、コバルト基超合金、鉄基超合金、チタン－アルミニウム超合金、鉄基合金、合金鋼、ステンレス合金鋼、コバルト基合金、ニッケル基合金、チタン基合金、ＧＴＤ１１１、ＧＴＤ４４４、ＨＡＹＮＥＳ１８８、ＨＡＹＮＥＳ２３０、ＩＮＣＯＮＥＬ７３８、Ｌ６０５、ＭＡＲ－Ｍ－２４７、ＭＡＲ－Ｍ－５０９、Ｒｅｎｅ１０８、Ｒｅｎｅ１４２、Ｒｅｎｅ１９５およびＲｅｎｅ Ｎ２ならびにこれらの組合せからなる群から選択され、前記第２の合金が、ろう付け合金、鉄基合金、合金鋼、ステンレス合金鋼、コバルト基合金、ニッケル基合金、チタン基合金、ＤＦ－４Ｂ、Ｄ１５、ＭＡＲ－Ｍ－５０９Ｂ、ＢＮｉ－２、ＢＮｉ－３、ＢＮｉ－５、ＢＮｉ－６、ＢＮｉ－７、ＢＮｉ－９、ＢＮｉ－１０およびこれらの組合せからなる群から選択される請求項６に記載のクラッド物品（２００）。
8. 前記クラッド層（２０２）が、前記少なくとも１つのマイクロクラック（１０６）を封止し、前記少なくとも１つのマイクロクラック（１０６）を介して前記少なくとも１つのキャビティ（１０４）が外部環境に流体連通するのを実質的に排除する請求項１に記載のクラッド物品（２００）。
9. 前記クラッド層（２０２）が、０．０５インチ未満のクラッドの厚さを含む請求項１に記載のクラッド物品（２００）。
10. クラッド物品（２００）の形成方法であって、
    予備焼結プリフォーム（ＰＳＰ）を物品（１００）上に配置することを含み、前記物品（１００）は、
    難溶接性（ＨＴＷ）合金（１０８）を含む表面層（１０２）と、
    前記表面層（１０２）の下の前記物品（１００）内に配置された少なくとも１つのキャビティ（１０４）と、
    前記表面層（１０２）内に配置され、最大長が２５μｍである少なくとも１つのマイクロクラック（１０６）であって、前記少なくとも１つのキャビティ（１０４）に流体連通する少なくとも１つのマイクロクラック（１０６）と
    を含み、さらに
    前記物品（１００）に前記ＰＳＰをろう付けし、これにより、前記物品（１００）に配置され前記少なくとも１つのマイクロクラック（１０６）を覆い、前記少なくとも１つのキャビティが前記少なくとも１つのマイクロクラックを通じて外部環境と流体連通することを回避するためのクラッド層を形成することを含み、
    前記ＰＳＰの前記物品（１００）へのろう付けが、少なくとも１つのキャビティ（１０４）内に前記ＰＳＰを拡散させないものであり、前記少なくとも１つのキャビティ（１０４）が冷却チャネル（１１２）を含み、
    前記クラッド層（２０２）が、酸化アルミニウム、炭化ケイ素、炭化タングステン、窒化チタン、炭窒化チタン、炭化チタンおよびこれらの組合せからなる群から選択されたセラミック添加剤をさらに含む、クラッド物品（２００）の形成方法。
11. 付加製造技術によって前記物品（１００）を形成することであって、前記付加製造技術が、直接金属レーザ溶融および電子ビーム溶融のうちの少なくとも１つを含む、形成することをさらに含む、請求項１０に記載の方法。

Images