预烧结成型材料用于航空发动机部件的裂纹修复

寂静回声

材料制造商处于进退两难的境地。航空领域对材料和部件提出越来越高的要求，以增强性能、抵御极端温度和腐蚀性气体。然而，它也将部件置于极端温度和压力下，导致其降解, 最终带来的是快速更换零件。
超级合金能提高部件在恶劣环境下的耐久性，但是长时间来看却不耐磨损。要求飞机制造商快速重制用超级合金材料制成的替换零件，这是一个严苛的挑战。考虑到飞机的停机时间，铸造和机械加工单个部件是费时和费钱的。在上个世纪90年代初期，它能缓解MRO公司的压力，同时又能改进尺寸控制，大大减少对钎焊后加工和打磨的需求。

作为一种超级合金和钎焊粉末的混合物，PSPs越来越多地被用于燃气涡轮发动机部件的裂纹修复与尺寸恢复中。它们可以定制与部件的形状匹配，随后可以粘接于空隙进行焊接。钎焊允许整个部件在真空炉中加热，减少变形，提高稳定性，这样修复过程更为迅速，并且修复结果也非常出色。

这使得PSPs适用于涉及各种成分和形状的恢复项目，包括弯曲、锥形、圆柱形以及糊状、涂料等形态。如果是传统的焊接工艺，每个部件都要求技术熟练的焊工工作五分钟到一个小时。或者是，当要求时间较短时，多个焊工的使用会带来相当高的成本。相比之下，PSPs让MRO工程师能将具有相同厚度的材料制成一个待焊接的组件，而这可以在几秒钟内完成。可以将多达200个部件一起置于真空炉中，获得更高质量的成品。
替代的MRO解决方案
电子束焊接拥有一个高能量密度的过程，是利用加速和聚焦的电子束轰击置于真空或非真空中的焊件所产生的热能进行焊接的方法。适合用于高的金属比例的部件修复，但它需要由训练有素的熟练的工程师来进行，并且其所需的设备也价格不菲，这使其花费高昂。需要人工来进行维修，这意味着修复项目需要更长时间来完成，并且容易出错，尤其是电子束焊接必须是逐层进行。
对于具有复杂几何形状的部件，通常用预混糊料来替代，尤其是填补疲劳裂纹时。预混糊料使用粘合剂来得到类似料浆的一致性。而粘合剂在温度较低时会烧掉，这将导致不受控制的收缩，并会弄脏钎焊炉和部件。在许多情况下，需要额外的糊料和钎焊周期来完全修复裂纹。相比PSPs，这样的项目交付周期较长，并且考虑到预混糊料的平均保质期只有6个月，这样并不能提供像其他解决方案一样的可靠性。
虽然得到了广泛应用，但是在处理复杂的几何形状时，这些解决方案并不是最合适的，经常会有一些焊接难以实现的要求。相反，PSPs具有糊状或涂料的形式，可以适应各种形状和表面。PSPs也能解决通常焊接会遇到的热影响区(HAZ)的问题，这将带来更少的变形以及会导致裂缝和损坏的薄弱点。在焊接后需要进行热处理来释放焊接中的压力。而在使用PSPs时，周期炉可以在同一周期中完成PSP粘结和压力释放。
PSPs在航空MRO领域的出现及发展，帮助工程师满足不断增长的对航空发动机部件进行快速可靠的修复的要求，不管是在时间还是成本上，这都是部件更换和其他修复方法不能媲美的。