[發(fā)明專利]陶瓷基復合物部件及制造陶瓷基復合物部件的方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202011506536.2
• 申請日: 2020-12-18
• 公開（公告）號: CN113001716B
• 公開（公告）日: 2023-08-11
• 發(fā)明（設計）人: 道格拉斯·格倫·德斯賽爾;丹尼爾·吉恩·鄧恩;托馬斯·厄爾·戴森
• 申請（專利權(quán)）人: 通用電氣公司
• 主分類號: B28B1/52
• 分類號: B28B1/52;B28B19/00;F01D5/18;F01D5/28
• 代理公司: 上海華誠知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 31300
• 代理人: 徐穎聰

一種制造陶瓷基復合物部件的方法。該方法包括將第一多個陶瓷基復合物層放置在彼此的頂部，在第一多個陶瓷基復合物層上設置填料包，以及將第二多個陶瓷基復合物層放置在填料包的頂部上。第一多個陶瓷復合物層或所述第二多個陶瓷復合物層中的一個包括彎曲角，以在多個陶瓷基質(zhì)復合物層之間限定空隙，填料包設置在空隙中。填料包包含設置在其中的一個或多個犧牲纖維，在去除之后提供了功能特征，例如填料包中的冷卻歧管。該方法還包括形成與一個或多個功能特征聯(lián)接的一個或多個通道，以使冷卻流體在其中的流動。還公開了一種陶瓷基復合物。

技術(shù)領域

本發(fā)明總體上涉及一種用于發(fā)電的燃氣渦輪機，并且更具體地涉及形成用于燃渦輪的熱氣路徑渦輪部件的陶瓷基復合物部件的方法。

背景技術(shù)

與由更常規(guī)的超合金材料形成的渦輪葉片和輪葉一樣，CMC葉片和輪葉主要配備有空腔和冷卻空隙以減輕重量，減少離心負荷并降低部件的工作溫度。這些特性通常使用可去除和消耗性工具、鉆孔等的組合形成在CMC部件中。內(nèi)部冷卻通道有利于冷卻金屬和CMC熱氣路徑硬件，因為它們降低了冷卻流量要求和熱梯度/應力。

已經(jīng)提出了基于碳化硅(SiC)的陶瓷基復合物(CMC)材料作為用于燃氣渦輪發(fā)動機的某些部件的材料，例如渦輪葉片，輪葉，噴嘴，護罩和斗。已知多種用于制造基于SiC的部件的方法，包括Silicomp，熔體滲透(MI)，化學氣相滲透(CVI)，聚合物膨脹熱解(PIP)和氧化物/氧化物方法。盡管這些制造技術(shù)彼此之間存在顯著差異，但是每種制造技術(shù)都涉及使用手工層疊和加工工具或模具，以通過包括在各個方法階段施加熱量的方法來制造近凈成形的零件。

在許多情況下，在層疊方法期間，彎曲的部件經(jīng)常產(chǎn)生空間，并且更特別地是產(chǎn)生間隙或空隙，其中出現(xiàn)不同取向和/或彎曲半徑的CMC層間隙或空隙。為了提供最大的強度，層之間的這些間隙或空隙必須用填料包填充。由于在冷氣和熱氣之間可能存在較大的間距，因此使用常規(guī)方法很難冷卻這些區(qū)域。

當前用于在CMC部件的這些間隙或空隙中形成內(nèi)部通道或空腔的制造方法包括通過填料包到達冷卻空氣源的鉆孔的冷卻通道。還與熱氣路徑建立連接。通過碰撞和流經(jīng)連接孔的組合來提供冷卻。通常，鉆孔方法是直接穿過層疊的層進入間隙或空隙并穿過填料包，有時也稱為視線鉆孔，需要切割或折斷纖維，這會導致削弱整體結(jié)構(gòu)。此外，填料包經(jīng)常包含成為絕緣袋的缺陷。

因此，需要一種陶瓷基復合物部件和生產(chǎn)陶瓷基復合物部件的方法，該方法包括在由層疊的層片形成的空隙中形成一個或多個冷卻通道，提供與一個或多個非視線通道或連接的聯(lián)接，同時最大程度地減少切割或損壞層疊的層的情況。

發(fā)明內(nèi)容

本公開的方面和優(yōu)點將在下面的描述中部分地闡述，或者可以從描述中顯而易見，或者可以通過實踐本公開而獲知。

通常提供用于形成陶瓷基復合物(CMC)產(chǎn)品的方法，以及由這種方法形成的所得產(chǎn)品。在一個實施例中，該方法包含：將第一多個陶瓷基復合物層堆疊放置，在多個陶瓷基復合物層上設置填料包，其中所述填料包包括設置在其中的一個或多個犧牲纖維；其中，所述第一多個陶瓷復合物層或所述第二多個陶瓷復合物層中的一個包括彎曲角，以在所述第一多個陶瓷復合物層和所述第二多個陶瓷復合物層之間限定空隙，所述填料包設置在所述空隙中；執(zhí)行以下操作中的一個：去除所述一個或多個犧牲纖維，使得沿著所述預成型部件形成一個或多個功能特征；或者將流體滲透劑施加到所述預成型部件，從而使所述預成型部件致密化執(zhí)行以下操作中的另一個：去除所述一個或多個犧牲纖維，使得沿著所述預成型部件形成一個或多個功能特征；或者將流體滲透劑施加到所述預成型部件，從而使所述預成型部件致密化；和形成聯(lián)接到所述一個或多個功能特征的一個或多個通道，以使冷卻流體在其中流動。