Verfahren zum Fügen von Werkstoffen und Werkstoffverbünd

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Fügen bzw. Verbinden von Werkstoffen und einen Werkstoffverbünd bzw. ein entsprechendes Verbundmaterial. Die Werkstoffe können beispielsweise in Form von fertigen Bauteilen oder teilweise hergestellten Bauteilen vorliegen oder bereitgestellt werden.

Bei den genannten Bauteilen kann es sich um Bauteile für den Einsatz in einer Strömungsmaschine, vorzugsweise einer Gas ^¬ turbine handeln. Das Bauteil besteht vorzugsweise aus einer Superlegierung, insbesondere einer nickel- oder kobaltbasierten Superlegierung . Die Superlegierung kann ausscheidungsgehärtet oder ausscheidungshärtbar sein. Vorzugsweise findet das Bauteil Anwendung in einem Heißgaspfad oder Heißgasbe ^¬ reich einer Strömungsmaschine, wie einer Gasturbine.

Eine Verbundbeschichtung für eine Gasturbine, umfassend ein Metallsubstrat, eine Trägerstruktur und ein keramisches Füll- material sowie ein Verfahren zur Herstellung der Verbundbeschichtung ist beispielsweise beschrieben in EP 1 165 941 Bl .

Beim Fügen, beispielsweise durch Löten, von artfremden Werkstoffen, beispielsweise Metall und Keramik treten häufig Spannungen im Bereich der Verbindungsstelle (Lötstelle) durch unterschiedliche wärmebedingte Ausdehnungsverhalten oder thermische Ausdehnungskoeffizienten beider Werkstoffe auf.

Die unterschiedlichen thermischen Ausdehnungen senken das Festigkeitsverhalten, durch mechanische, thermische und/oder thermomechanische Spannungen, welche im Bereich der Verbindungsstelle der Werkstoffe und/oder in den Werkstoffen auftreten . Durch die genannten Spannungen können insbesondere im Betrieb thermisch hochbelasteter Verbundbauteile oder Verbundwerkstoffe, Risse und/oder Ablösungen einzelner Schichten oder in Verbundbestandteilen entstehen. Dies ist insbesondere ein Problem bei heißgasbeaufschlagten Turbinenkomponenten, wie beispielsweise Schaufeln oder anderen Heißgasteilen.

Schlimmstenfalls können die unterschiedlichen thermischen Ausdehnungen gar zur Zerstörung der charakteristischen Eigenschaften zumindest einer der beiden Werkstoffe führen.

Die genannten mechanischen Spannungen beeinträchtigen insbesondere dadurch die Festigkeit eines entsprechenden Verbund ^¬ bauteils, dass Temperaturgradienten sowohl innerhalb einzel ^¬ ner Fügebestandteile, beispielsweise metallischer und/oder keramischer Werkstoffe auftreten, als auch entlang einer Verbindung der entsprechenden Füge- oder Verbundbestandteile.

Dieses Problem wurde bisher durch die Verwendung von, insbesondere duktilen, Zwischenschichten, Haftvermittlungsschich- ten oder Pufferschichten im Bereich von beispielsweise einem oder wenigen Millimetern Dicke gelöst. Diese Schichten gleichen die beschriebenen thermisch induzierten unterschiedlichen Ausdehnungen der Fügekomponenten beispielsweise durch elastische und/oder plastische Verformung zumindest teilweise aus oder bewirken eine Relaxation der Spannungen, welche beispielsweise im Bereich der Lötverbindung auftreten. Bei den Pufferschichten kann es sich um Kupfer, Silber und/oder Titan basierte Schichten handeln, welche üblicherweise jedoch eine geringe Oxidationsbeständigkeit aufweisen und demnach für Fü- gekomponenten oder zu fügende Bauteile, welche für eine hohe thermische Belastbarkeit ausgelegt sind, ungeeignet sind.

Ein weiterer Nachteil dieser Puffer- bzw. Zwischen- oder Haftvermittlungsschichten betrifft deren Herstellbarkeit in lediglich verhältnismäßig geringen Schichtdicken, da die

Schichtdicken durch das Missverhältnis der thermischen Ausdehnungskoeffizienten der beteiligten Fügewerkstoffe beschränkt sein können, bzw. nicht jeder beliebige „missmatch" (englisch: für „Fehlanpassung") der thermischen Ausdehnung der Fügepartner über Pufferschichten ausgeglichen werden kann. Weiterhin verkompliziert die Beteiligung dieser Zwischenschichten den Fügeprozess und bringt potenziell weitere Verunreinigungsquellen in das Verbundmaterial ein.

Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein verbessertes Verfahren zum Fügen von Werkstoffen anzugeben, sowie einen entsprechend verbesserten Werkstoffverbünd . Ins- besondere wird ein verbessertes Verfahren vorgestellt, wel ^¬ ches das Fügen von artfremden Verbindungen oder Komponenten ohne Zwischenschichten und in einem quasi-einstufigen Füge-, insbesondere Lötprozess, ermöglicht. Mit anderen Worten ist keine Zwischen- Puffer-, oder Haftvermittlungsschicht mehr zwischen den Fügeparametern vorzusehen. Weiterhin ist keine Metallisierung, beispielsweise des zweiten Werkstoffs nötig.

Diese Aufgabe wird durch den Gegenstand der unabhängigen Pa ^¬ tentansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Ge- genstand der abhängigen Patentansprüche.

Ein Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft ein Verfahren zum Fügen von Werkstoffen bzw. ein Verfahren zum Herstellen eines WerkstoffVerbunds bzw. eines Verbundmaterials.

Das Verfahren umfasst das Bereitstellen eines ersten Werkstoffs oder Fügepartners und das Bereitstellen eines zweiten Werkstoffs oder Flugfügepartners. Der erste Werkstoff kann beispielsweise ein metallischer Werkstoff sein.

Der zweite Werkstoff kann beispielsweise ein keramischer Werkstoff sein.

Das Verfahren umfasst weiterhin das Versehen des ersten Werkstoffs an einer Verbindungsstelle oder Fügestelle des ersten Werkstoffs mit einer Gitterstruktur. Die Verbindungsstelle bezeichnet vorzugsweise eine zum Verbinden oder Fügen vorge ^¬ sehene Seite oder Kante des Werkstoffs beispielsweise eine Fläche . In einer Ausgestaltung umfasst das Verfahren das Versehen der Gitterstruktur und/oder des zweiten Werkstoffs mit einem Lot.

Das Verfahren umfasst weiterhin das Verbinden, insbesondere das Verlöten des zweiten Werkstoffs mit der Gitterstruktur oder umgekehrt, so dass ein Verbundmaterial oder Werkstoff ^¬ verbund aus dem ersten Werkstoff und dem zweiten Werkstoff entsteht, wobei die Gitterstruktur derart ausgebildet wird, dass Spannungen in dem Werkstoff und durch die Gitterstruktur zumindest teilweise oder vollständig kompensiert werden.

Durch das Versehen des ersten Werkstoffs mit der Gitterstruktur kann, wie oben angedeutet, vorteilhafterweise ähnlich zu der Wirkungsweise der Pufferschicht ein Spannungsabbau durch Aufnahme der Spannungen durch die Gitterstruktur erfolgen. Vorteilhafterweise ist man jedoch im Gegensatz zur Anwendung einer Zwischen- oder Pufferschicht weder an eine bestimmte Schichtdicke gebunden, noch besteht die Gefahr, Verunreinigungen in den Werkstoffverbünd einzubringen. Dies ist insbe ^¬ sondere der Fall, da die Gitterstruktur vorzugsweise inhärent bei dem Bauteil oder der Komponente des ersten Werkstoffs aufgebaut oder bereitgestellt wird und demnach vorzugsweise aus genau demselben Material wie der erste Werkstoff oder ei ^¬ nem artgleichen Material besteht. Aus diesem Grund kann der Verbundwerkstoff gleichfalls temperaturbeständiger und/oder oxidationsbeständiger ausgebildet werden, als beispielsweise ein eine Zwischenschicht umfassender Verbund.

Der erste Werkstoff und der zweite Werkstoff können beide in Form einer Komponente oder eines Bauteils vorliegen.

Bei dem Verbinden des zweiten Werkstoffs mit der Gitterstruktur bzw. über die Gitterstruktur mit dem ersten Werkstoff, handelt es sich vorzugsweise um ein Verlöten, insbesondere ein Hartlöten. Bei dem Lot kann es sich beispielsweise um ein Hartlot und/oder um ein Aktivlot handeln.

In einer Ausgestaltung ist der erste Werkstoff ein metalli- scher Werkstoff, insbesondere eine nickel- oder kobaltbasier ^¬ te Superlegierung oder ein daraus bestehendes oder die Legie ^¬ rung umfassendes Bauteil bzw. eine entsprechende Verbundkom ^¬ ponente. Demgemäß kann der erste Werkstoff eine Turbinenkom ^¬ ponente, beispielsweise einer im Heißgaspfad einer Gasturbine angewendeten Komponente darstellen. Die genannte Legierung kann eine ausscheidungsgehärtete oder ausscheidungshärtbare Superlegierung, beispielweise eine durch die γ- oder γ' -Phase oder deren Phasenausscheidung gehärtete Legierung, sein. In einer Ausgestaltung ist der zweite Werkstoff ein keramischer Werkstoff, beispielsweise ein keramischer Faserverbund ^¬ werkstoff .

Das Verbinden eines metallischen Werkstoffs mit einem kerami- sehen Werkstoff oder umgekehrt stellt insbesondere bei der

Herstellung von Turbinenkomponenten potenziell eine besonders interessante und funktionelle Kombination dar.

In einer Ausgestaltung ist oder wird die Gitterstruktur aus demselben Material wie der erste Werkstoff hergestellt oder besteht daraus. Demgemäß, kann der erste Werkstoff beispiels ^¬ weise zusammen mit der Gitterstruktur eine funktional eigenständige Komponente oder ein Bauteil bilden. In an Ausgestaltung handelt es sich bei der Gitterstruktur um ein kubisch-flächenzentriertes oder fcc-Gitter (fec: englisch für „face centered eubie") .

In einer Ausgestaltung weist die Gitterstruktur Gitterstreben mit einem Durchmesser oder einer Breite zwischen 0,5 mm und 2,5 mm, insbesondere von 1,5 mm, auf. In einer Ausgestaltung weist die Gitterstruktur Raumdiagonalen einer entsprechenden Elementarzelle des durch die Gitterstruktur gebildeten Gitters zwischen 4 mm und 8 mm, insbesondere 6 mm, auf.

Diese Ausgestaltungen sind insbesondere zweckmäßig und vor ^¬ teilhaft zur Lösung der der vorliegenden Erfindung zugrunde liegenden Aufgabe. Insbesondere kann durch die beschriebenen Geometrien und Dimensionen besonders vorteilhaft eine Span- nungsrelaxation wie oben beschrieben erzielt werden.

Die Gitterstruktur wird mit einem additiven Herstellungsverfahren, beispielsweise selektivem Laserschmelzen oder Elektronenstrahlschmelzen hergestellt. Mit anderen Worten wird der ersten Werkstoff vorzugsweise mittels der beschriebenen Ver ^¬ fahren mit der Gitterstruktur versehen.

In einer Ausgestaltung wird der erste Werkstoff mit einem additiven Herstellungsverfahren, beispielsweise selektivem La- serschmelzen oder Elektronenstrahlschmelzen hergestellt.

Diese Ausgestaltungen bieten den Vorteil, dass die Gitterstruktur ohne großen verfahrenstechnischen Aufwand inhärent zusammen mit dem ersten Werkstoff oder der diesen darstellen- de oder umfassende Komponente bereitgestellt

Additive Fertigungsverfahren ermöglichen möglicherweise überhaupt erst den Aufbau von Gitterstrukturen, da entsprechend komplexe, verschachtelte und/oder verzweigte Strukturen mit konventioneller ( subtraktiver oder spanend abtragender) Fertigung unter Umständen nicht herstellbar sind. Darüber hinaus bieten additive Fertigungsverfahren bekanntermaßen den Vorteil einer fast unbegrenzten Designfreiheit. Generative oder additive Herstellungsverfahren umfassen beispielsweise das selektive Laserschmelzen (SLM) oder das

Elektronenstrahlschmelzen (EBM) . Zu den genannten Strahl- schweißverfahren gehören beispielsweise das Elektronenstrahl- schweißen oder das Laserauftragschweißen (LMD) .

Additive Fertigungsverfahren (englisch: „additive manufactu- ring") haben sich als besonders vorteilhaft für komplexe oder kompliziert oder filigran designte Bauteile, beispielsweise labyrinthartige Strukturen, Kühlstrukturen und/oder Leichtbau-Strukturen erwiesen. Insbesondere ist die additive Ferti ^¬ gung durch eine besonders kurze Kette von Prozessschritten vorteilhaft, da ein Herstellungs- oder Fertigungsschritt ei ^¬ nes Bauteils direkt auf Basis einer entsprechenden CAD-Datei erfolgen kann.

In einer Ausgestaltung wird die Gitterstruktur in demselben Herstellungsverfahren, vorzugsweise unmittelbar, mit dem ersten Werkstoff zusammen hergestellt oder bereitgestellt, um eine Verbundkomponente zu bilden.

In einer Ausgestaltung ist die genannte Verbundkomponente ein Teil einer Gasturbine, vorzugsweise ein im Betrieb der Gas ^¬ turbine heißgasbeaufSchlagtes Teil derselben.

In einer Ausgestaltung wird der zweite Werkstoff über die Gitterstruktur mit dem erstem Werkstoff verlötet.

In einer Ausgestaltung ist das genannte Lot ein Hart-und/oder Aktivlot und enthält beispielsweise Silber, Kupfer und/oder Titan . In einer Ausgestaltung wird die Gitterstruktur, zweckmäßigerweise vor dem Verbinden bzw. Verlöten, mit einem Lot-Binder- Gemisch und/oder einem Lot-Füller-Gemisch infiltriert oder gefüllt. Dies bietet unter Umständen den Vorteil, dass die Gitterstruktur weiter mechanisch stabilisiert werden kann, wobei nicht auf die spannungsrelaxierenden Eigenschaften der Gitterstruktur hinsichtlich thermisch induzierter Spannungen verzichtet werden muss. Das genannte Lot-Binder-Gemisch bzw. Lot-Füller-Gemisch kann beispielsweise ebenfalls ein Hartlot und/oder ein Aktivlot umfassen . Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft einen Werkstoffverbünd, welcher gemäß dem oben beschriebenen Verfahren vorzugsweise hergestellt oder herstellbar ist.

In einer Ausgestaltung ist die Gitterstruktur in dem genann- ten Werkstoffverbünd unmittelbar und stoffschlüssig mit dem ersten Werkstoff verbunden.

In einer Ausgestaltung ist zwischen der Gitterstruktur und dem zweiten Werkstoff und/oder in Gitterzwischenräumen der Gitterstruktur, ein Hartlot, Aktivlot und/oder das genannte Lot-Gemisch angeordnet.

In einer Ausgestaltung enthält das das Aktivlot Titan. Diese Ausgestaltung ermöglicht eine hohe Temperaturbeständigkeit des WerkstoffVerbunds . Weiterhin ermöglicht diese Ausgestal ^¬ tung vorteilhafterweise durch eine Sekundärphasenbildung eine vollständige Benetzung einer Oberfläche des zweiten Werkstoffs bzw. der Keramikoberfläche, durch das Lot. In einer Ausgestaltung ist der erste Werkstoff eine Gasturbi ^¬ nenkomponente, insbesondere eine in einem Heißgaspfad der Gasturbine angewendete Komponente, oder stellt diese dar.

In einer Ausgestaltung weist der Werkstoffverbünd keine Puf- fer- oder Haftvermittlungsschicht zum Ausgleich von mechanischen Spannungen auf. Entsprechend ist der Werkstoffverbünd vorzugsweise frei von der genannten Puffer- bzw. Haftvermitt ^¬ lungsschicht. Mit anderen Worten kann eine mechanische Span ^¬ nungsrelaxation ausschließlich durch die Ausgestaltung der Gitterstruktur oder im Wesentlichen dadurch bewirkt werden. Ausgestaltungen, Merkmale und/oder Vorteile, die sich vorliegend auf das Verfahren beziehen, können ferner den Werkstoffverbund betreffen oder umgekehrt.

Weitere Einzelheiten der Erfindung werden nachfolgend anhand der Figuren beschrieben.

Figur 1 zeigt eine schematische Schnitt- oder Seitenansicht von Komponenten eines erfindungsgemäßen Werkstoffverbunds .

Figur 2 zeigt zumindest teilweise eine schematische

Schnitt- oder Seitenansicht des WerkstoffVerbunds .

Figur 3 deutet schematisch anhand eines Flussdiagramms Ver ^¬ fahrensschritte eines erfindungsgemäßen Verfahrens zum Fügen von Werkstoffen an.

Die Figuren 4 bis 7 deuten schematisch und vereinfacht Spannungsverhältnisse des erfindungsgemäßen Werkstoff ^¬ verbunds an.

In den Ausführungsbeispielen und Figuren können gleiche oder gleich wirkende Elemente jeweils mit den gleichen Bezugszei ^¬ chen versehen sein. Die dargestellten Elemente und deren Größenverhältnisse untereinander sind grundsätzlich nicht als maßstabsgerecht anzusehen, vielmehr können einzelne Elemente, zur besseren Darstellbarkeit und/oder zum besseren Verständnis übertrieben dick oder groß dimensioniert dargestellt sein .

Anhand der Figuren wird im Folgenden ein Verfahren zum Fügen von Werkstoffen bzw. ein Verfahren zum Herstellen eines WerkstoffVerbunds gemäß der vorliegenden Erfindung beschrieben.

Das Verfahren ist ein Verfahren zum Fügen beziehungsweise Verbinden von Werkstoffen, insbesondere eines ersten Werkstoffs Wl und eines zweiten Werkstoffs W2. Vorzugsweise be- schreibt das Verfahren ein Lötverfahren zum Verlöten des ersten Werkstoffs Wl mit dem zweiten Werkstoff 2, oder umge ^¬ kehrt . Insbesondere umfasst das Verfahren das Bereitstellen des ers ^¬ ten Werkstoffs Wl (vgl. a) in Figur 3) . Der erste Werkstoff kann beispielsweise ein metallischer Werkstoff sein. Der ers ^¬ te Werkstoff kann weiterhin in Form eines Bauteils oder einer Komponente, vorzugsweise eine Turbinenkomponente oder einer beispielsweise im Heißgaspfad einer Gasturbine angewendeten

Komponente, vorliegen. Demgemäß kann der erste Werkstoff eine Superlegierung, beispielweise eine nickel- oder kobaltbasierte Superlegierung umfassen oder aus dieser bestehen. Die genannte Legierung kann eine ausscheidungsgehärtete oder ausscheidungshärtbare Superlegierung, beispielweise eine durch die γ- oder γ' -Phase oder deren Phasenausscheidung gehärtete Superlegierung sein. Alternativ kann der erste Werkstoff einen anderen Werkstoff bezeichnen.

Weiterhin umfasst das Verfahren das Bereitstellen des zweiten Werkstoffs W2. Der zweite Werkstoff kann ein keramischer Werkstoff sein. Insbesondere kann es sich bei dem zweiten Werkstoff um einen keramischen Faserverbundwerkstoff handeln, beispielsweise um einen CMC-Werkstoff (englisch für „ceramic matrix composite") . Alternativ kann der zweite Werkstoff ei ^¬ nen anderen Werkstoff bezeichnen.

Der erste Werkstoff Wl ist in Figur 1 unten, und der zweite Werkstoff W2 ist in Figur 1 oben angedeutet. Synonym kann je ^¬ weils mit dem ersten Werkstoff und dem zweiten Werkstoff eine entsprechende Komponente, beispielsweise eine erste Komponen ^¬ te und eine zweite Komponente bezeichnet sein. Das Verfahren umfasst weiterhin das Versehen des ersten Werkstoffs Wl mit einer Gitterstruktur GS, und zwar an einer für das Fügen oder die Verbindung vorgesehenen Verbindungsstelle VS (vgl. b) in Figur 3) . In Figur 1 ist der erste Werkstoff 1 bereits vorzugsweise Stoffschlüssig mit der Gitterstruktur GS versehen oder verbunden dargestellt.

Die Verbindungsstelle VS bezeichnet vorzugsweise eine mit dem zweiten Werkstoff W2 zu verbindende oder zu fügende Oberseite des ersten Werkstoffs oder des entsprechenden Bauteils.

Über die Gitterstruktur GS soll erfindungsgemäß vorzugsweise eine Spannungsrelaxation für einen aus dem ersten Werkstoff und dem zweiten Werkstoff entstehenden Werkstoffverbünd be ^¬ wirkt werden. Demgemäß ist die Gitterstruktur GS vorzugsweise derart angeordnet und ausgebildet, dass Spannungen, das heißt mechanische, thermische und/oder thermo-mechanische Spannun ^¬ gen, welche beispielsweise - ohne die Vorsehung der Gitter- struktur GS bei einem Verbinden oder Verlöten des ersten

Werkstoffs mit dem zweiten Werkstoff entstehen würden - zumindest teilweise oder wesentlich ausgeglichen oder kompensiert werden können. Durch die Gitterstruktur GS kann mit Vorteil auf eine Zwischen- oder Pufferschicht verzichtet werden, welche bei ^¬ spielsweise zum Ausgleichen von Unterschieden der thermischen Ausdehnungskoeffizienten der zu führenden Komponenten vorgesehen ist. Als weiterer Vorteil ermöglicht das erfindungsge- mäße Fügen über eine entsprechende Gitterstruktur GS die Aus ^¬ bildung des WerkstoffVerbunds mit einer besonders hohen Tem ^¬ peraturbeständigkeit, welche gegenüber Werkstoffen mit kon ^¬ ventionellen Zwischen- oder Pufferschichten auf Silber und/oder Kupfer-Basis verbessert ist.

Ein Werkstoffverbünd, welcher erfindungsgemäß hergestellt ist weist gegenüber konventionellen oder konventionell gefügten Verbundwerkstoffen mit Vorteil ebenfalls eine verbesserte Oxidationsbeständigkeit auf.

Die Gitterstruktur GS kann beispielsweise Gitterabstände und /oder Gitterdurchmesser im Bereich von Zehntel Millimetern bis hin zu einigen Millimetern oder Zentimetern haben. Bei der Gitterstruktur kann es sich um ein kubisch- flächenzentriertes oder fcc-Gitter handeln. Die Gitterstruk ^¬ tur GS kann weiterhin Gitterstreben (nicht explizit gekenn- zeichnet) mit einem Durchmesser zwischen 0,5 mm und 2,5 mm, insbesondere von 1,5 mm, aufweisen und Raumdiagonalen einer entsprechenden Elementarzelle des Gitters mit Abmessungen zwischen 4 mm und 8 mm, insbesondere 6 mm, auf. Die Gitterstruktur GS kann ebenfalls funktional der durch den ersten Werkstoff dargestellten Komponente zugeordnet sein. Mit anderen Worten kann gemäß der vorliegenden Erfindung ein entsprechend zu fügendes Bauteil, welches aus dem ersten Werkstoff hergestellt sein kann, inhärent während der Her- Stellung mit der Gitterstruktur GS versehen werden.

Demgemäß sind der erste Werkstoff und die Gitterstruktur vor ^¬ zugsweise aus demselben oder gleichen Materialien hergestellt oder herstellbar.

Für eine vorteilhafte und/oder zweckmäßige Herstellung der Komponente des ersten Werkstoffs Wl und/oder der Gitterstruktur GS wird vorzugsweise ein additives Herstellungsverfahren, beispielsweise selektives Laserschmelzen (SLM) , Elektronen- strahlschmelzen (EBM) oder auch selektives Lasersintern herangezogen .

Der Aufbau der Gitterstruktur GS in der Struktur des ersten Werkstoffs Wl bzw. das Versehen des ersten Werkstoffs Wl mit der Gitterstruktur GS erfolgt also vorzugsweise in demselben Herstellungsverfahren, mittels schichtweiser additiver Verfahren .

Dementsprechend ist die Gitterstruktur GS vorzugsweise stoff- schlüssig mit dem ersten Werkstoff verbunden und unmittelbar darauf angeordnet. Eine entsprechende Verbindungsstelle des ersten Werkstoffs und ein Versehen dieser mit der Gitterstruktur GS zum Verbinden mit dem zweiten Werkstoff kann in diesem Sinne schon bei der Herstellung oder Bereitstellung des ersten Werkstoffs be- dacht werden.

Der mit der Gitterstruktur GS versehene erste Werkstoff stellt vorzugsweise eine Verbundkomponente VK dar, welche zum anschließenden Fügen oder Verbinden mit dem zweiten Werkstoff vorgesehen ist.

Die Verbundkomponente VK kann beispielsweise eine monoli ^¬ thisch oder aus einem Stück oder demselben oder artgleichen Material (Metall) gefertigte oder vorgefertigte Komponente für eine Gasturbine oder ein Heißgasteil einer Gasturbine sein. Insbesondere kann es sich dabei um eine, insbesondere unbeschichtete, Turbinenschaufel handeln und/oder um ein vor ^¬ zugsweise noch nicht mit einer Wärmedämm- und/oder Oxidati- onsschutzbeschichtung versehene Komponente einer Turbinen- schaufei oder -brennkammer .

Das Verfahren umfasst weiterhin das Verbinden, insbesondere Verlöten, des zweiten Werkstoffs W2 mit der Gitterstruktur GS, so dass ein Werkstoffverbünd 10 (vergleiche Figur 2) ent- steht (vgl. c) in Figur 3) . Schematisch sind in Figur 1 lediglich - zusätzlich zu der Verbundkomponente VK - Lotschichten L sowie der zweite Werkstoff W2 angedeutet.

Das Verlöten erfolgt vorzugsweise durch, dem Fachmann bekann- te Mittel und bei entsprechend zweckmäßigen Temperaturen, insbesondere bei Temperaturen von über 700 °C, vorzugsweise über 800 °C, beispielsweise 1050 °C.

Bei dem Verlöten wird insbesondere mindestens eine der Kompo- nenten - gewählt aus Gitterstruktur GS und zweitem Werkstoff mit dem Lot versehen und die jeweils andere Komponente dann bei der entsprechenden Lottemperatur gefügt. Wie in Figur 1 dargestellt, können auch sowohl die Gitterstruktur GS als auch der zweite Werkstoff W2 zunächst gegebenenfalls unter Erwärmung auf eine Lottemperatur mit einem Lot versehen und anschließend gefügt werden. Figur 2 zeigt den Werkstoff erbünd 10, welcher durch das er ^¬ findungsgemäße Verfahren aus dem ersten Werkstoff und dem zweiten Werkstoff entstanden ist.

Im Gegensatz zur Darstellung in den Figuren kann die Gitter- struktur GS zum Verlöten mit einem Lot-Binder-Gemisch

und/oder einem Lot-Füller-Gemisch versehen werden, bzw. Gitterzwischenräume der Gitterstruktur GS mit dem genannten Gemisch gefüllt oder infiltriert werden. Dies kann sowohl für die mechanische Stabilität des WerkstoffVerbunds 10 als auch für die erfindungsgemäße Aufgabe, d.h. beispielsweise das

Ausgleichen von mechanischen Spannungen im Werkstoffverbünd 10 vorteilhaft sein.

Vorzugsweise weist der in Figur 2 gezeigte Werkstoffverbünd 10 keine Puffer- oder Haftvermittlungsschicht zum Ausgleich von mechanischen Spannungen auf.

Figur 3 zeigt anhand eines Flussdiagramms die erfindungsgemä ^¬ ßen Verfahrensschritte.

Der mit dem Bezugszeichen a) gekennzeichnete Verfahrens ^¬ schritt betrifft das Bereitstellen des ersten Werkstoffs Wl und des zweiten Werkstoffs W2. Verfahrensschritt b) betrifft das Versehen des ersten Werk ^¬ stoffs Wl mit der Gitterstruktur GS, wie oben beschrieben.

Verfahrensschritt c) betrifft das Verbinden, insbesondere Verlöten, des zweiten Werkstoffs W2 mit der Gitterstruktur GS, so dass - wie oben beschrieben - der Werkstoffverbünd 10 entsteht . Alternativ kann das Verbinden des ersten Werkstoffs und des zweiten Werkstoffs durch ein anderes Fügeverfahren, beispielsweise durch Schweißen, Pressen, Kleben, Formen oder Sintern erfolgen.

Figur 4 zeigt schematisch eine alternativ Abbildung des mit der Gitterstruktur versehenen ersten Werkstoffs Wl analog zur Darstellung der Figur 1. In horizontaler Richtung weist der erste Werkstoff Wl sowie die damit verbundene Gitterstruktur GS eine Länge oder Breite LI auf. Diese Länge entspricht vor ^¬ zugsweise der Länge der entsprechenden Komponenten bei Raumtemperatur R .

Figur 5 zeigt schematisch den gleichen Aufbau aus Figur 1, wobei jedoch zusätzlich der zweite Werkstoff W2 bei einer Temperatur T _v mit der Gitterstruktur verbunden wurde (vergleiche oben) . Die Temperatur T _v beispielsweise einer Tempe ^¬ ratur zwischen 800 °C und 1050 °C oder auch mehr oder weniger entsprechen. Im Gegensatz zur Darstellung der Figur 4 ist zu erkennen, dass - durch die thermische Ausdehnung - der erste Werkstoff Wl bzw. der entsprechende Werkstoffverbünd 10 eine Länge L2 größer LI aufweist.

Figur 6 zeigt schematisch ein Abkühlen des WerkstoffVerbunds 10 von der Temperatur T _v (erneut) auf Raumtemperatur RT .

Durch das Abkühlen hat sich der erste Werkstoff Wl auf die Länge L3 (größer LI und 12) verkleinert oder zusammengezogen, wobei jedoch die entsprechende Länge oder Breite (nicht ex ^¬ plizit gekennzeichnet) des zweiten Werkstoffs W2 aufgrund seiner Materialeigenschaften nicht um dasselbe Maß verkleinert hat, sodass eine erste mechanische Spannung über die Verbindung zwischen dem ersten Werkstoff Wl und dem zweiten Werkstoff W2 existieren sollte bzw. durch die Gitterstruktur GS ausgeglichen wird.

In Figur 7 ist letztlich der Werkstoffverbünd bei einer Arbeitstemperatur T _A dargestellt, wobei sich der erste Werkstoff Wl - ausgehend von Raumtemperatur RT - auf eine Länge L4 (größer L3) ausgedehnt hat. Gleichzeitig hat sich durch die Temperaturerhöhung auch der zweite Werkstoff W2, beispielsweise geringfügig längenmäßig ausgedehnt. Es ist jedoch anhand des geringeren Längenunterschieds zu erkennen, dass nunmehr eine zweite mechanische Spannung - welche ebenfalls durch die Gitterstruktur GS ausgeglichen wird - vorliegt. Die zweite mechanische Spannung ist vorzugsweise kleiner als die beschriebene erste mechanische Spannung (vergleiche Figur 6) . Mit anderen Worten ist anhand der Figuren 4 bis 7 beschrie ^¬ ben, dass die Gitterstruktur GS vorzugsweise derart bereitge ^¬ stellt wird bzw. der erste Werkstoff Wl derart mit der Git ^¬ terstruktur GS versehen wird, dass eine Spannungsrelaxation möglichst zweckmäßig an einen heißen Zustand oder an die Ar- beitstemperatur T _A angepasst ist, d.h., dass in diesem heißen oder Betriebszustand eine zweckmäßig geringere mechanische Spannung in dem Werkstoffverbünd 10 vorherrscht und demgemäß vorzugsweise auch über die Gitterstruktur GS ausgeglichen wird oder werden kann.

Die Erfindung ist nicht durch die Beschreibung anhand der Ausführungsbeispiele auf diese beschränkt, sondern umfasst jedes neue Merkmal sowie jede Kombination von Merkmalen. Dies beinhaltet insbesondere jede Kombination von Merkmalen in den Patentansprüchen, auch wenn dieses Merkmal oder diese Kombination selbst nicht explizit in den Patentansprüchen oder Ausführungsbeispielen angegeben ist.