陶瓷基复合构件及其制造方法技术

一种作为涡轮转子叶片（1）而使用的陶瓷基复合构件，具有构成叶片部（2）和燕尾部（6）的主体部分以及构成平台部（4）的从属部分。构成前述主体部分的陶瓷纤维织物（13）中的主纤维由连续纤维组成。主纤维的拉伸方向与施加应力的方向平行。构成前述主体部分的陶瓷纤维织物（13）和构成前述从属部分的陶瓷纤维织物（15）连接而形成三轴纤维织物（11）。相对于构成前述主体部分的陶瓷纤维织物（13），将构成前述从属部分的陶瓷纤维织物（15）以成为所期望的角度的方式进行弯曲，在模具中组装并成型为一体，在得到的成型体中形成有陶瓷基质。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】【专利摘要】一种作为涡轮转子叶片（1）而使用的陶瓷基复合构件，具有构成叶片部（2）和燕尾部（6）的主体部分以及构成平台部（4）的从属部分。构成前述主体部分的陶瓷纤维织物（13）中的主纤维由连续纤维组成。主纤维的拉伸方向与施加应力的方向平行。构成前述主体部分的陶瓷纤维织物（13）和构成前述从属部分的陶瓷纤维织物（15）连接而形成三轴纤维织物（11）。相对于构成前述主体部分的陶瓷纤维织物（13），将构成前述从属部分的陶瓷纤维织物（15）以成为所期望的角度的方式进行弯曲，在模具中组装并成型为一体，在得到的成型体中形成有陶瓷基质。【专利说明】
本专利技术涉及。
技术介绍
喷气式发动机等具有在其使用时施加了离心力等向着一定方向的强的应力的部件。对于这样的部件，除了耐热性以外，还要求特别高的强度，因而，通常使用金属材料来制造。图7 (a)是一般的航空器用涡轮风扇发动机的概略立体图。图7 (b)是将图7 (a)所示的涡轮风扇发动机的涡轮转子叶片的一部分放大了的概略图。发动机驱动时，对于涡轮转子叶片向着叶片部的长度方向(向径)施加了强离心力。因此，涡轮转子叶片通常由Ni基合金等制造。此外，如图7(b)所示，涡轮转子叶片100具备叶片部102、向相对于其主面的垂直方向上伸展的平台部104、以及配置于叶片部102的一个端部的燕尾部106。这样的涡轮转子叶片100具有比较复杂的形状。但通过使用Ni基合金等金属材料进行浇铸，可以比较容易地制造。陶瓷基复合构件(ceramic matrix composite member)是使用包含陶瓷纤维和陶瓷基质的陶瓷基复合材料(Ceramic Matrix Composites, CMC)而形成的。近年来,期待该陶瓷基复合构件在喷气式发动机部件中的应用。陶瓷基复合构件轻量且耐热性优异，因此，如果能够作为喷气式发动机的部件进行利用，就可以期待发动机的重量的减轻和燃料消耗率的降低。专利文献I?3提出应用了陶瓷基复合材料的喷气式发动机用部件、其制造方法。具体而言，这些专利文献记载了包含陶瓷基复合构件的涡轮转子叶片。在该涡轮转子叶片中，叶片部通过基质、钎焊材料(口 一材)等粘接在平台部。现有技术文献专利文献专利文献1:美国专利第7510379号说明书专利文献2:美国专利第7094021号说明书专利文献3:美国专利第4650399号说明书
技术实现思路
专利技术所要解决的课题在以往的使用了陶瓷基复合构件的涡轮转子叶片中，存在涡轮转子叶片不能耐受向着一定方向的强的应力(离心力等)而损坏的情况。尤其容易从各构件间的粘接部损坏。本专利技术以解决这样的课题为目的。即，本专利技术以提供下述陶瓷基复合构件为目的:即使作为涡轮转子叶片而使用，也可耐受向着一定方向的强的应力(离心力等)，难以损坏。用于解决课题的方法本专利技术的第I方式的要点在于一种作为涡轮转子叶片而使用的陶瓷基复合构件，具有构成叶片部和燕尾部的主体部分以及构成平台部的从属部分，构成前述主体部分的陶瓷纤维织物中的主纤维为连续纤维，其方向与施加应力的方向平行，构成前述主体部分的陶瓷纤维织物和构成前述从属部分的陶瓷纤维织物连接而形成三轴纤维织物，相对于构成前述主体部分的陶瓷纤维织物，将构成前述从属部分的陶瓷纤维织物以成为所期望的角度的方式进行弯曲，在模具中组装并成型为一体，在得到的成型体中形成陶瓷基质而成。本专利技术的第2方式的要点在于一种作为涡轮转子叶片而使用的陶瓷基复合构件，具有构成叶片部和燕尾部的主体部分以及构成平台部的从属部分，构成前述主体部分的陶瓷纤维织物中的主纤维为连续纤维，其方向与施加应力的方向平行，在将构成前述主体部分的陶瓷纤维织物与构成前述从属部分的陶瓷纤维织物缝合连接后，相对于构成前述主体部分的陶瓷纤维织物，将构成前述从属部分的陶瓷纤维织物以成为所期望的角度的方式进行弯曲，在模具中组装并成型为一体，在得到的成型体中形成陶瓷基质而成。专利技术效果根据本专利技术，可以提供一种陶瓷基复合构件，即使作为涡轮转子叶片而使用，也可耐受向着一定方向的强的应力(离心力等)，难以损坏。【专利附图】【附图说明】图1 (a)是本专利技术的第I和第2实施方式涉及的涡轮转子叶片的概略立体图，图1 (b)是表示构成涡轮转子叶片的陶瓷纤维织物的结构的一个例子的概略立体图。图2 (a)和图2 (b)表示本专利技术的第I实施方式涉及的三轴纤维织物，图2 (a)是其概略侧视图，图2 (b)是图2 (a)中的A — A线剖视图。图3 (a)和图3 (b)是用于对使本专利技术的第I实施方式涉及的三轴纤维织物变形进行说明的概略立体图。图4 Ca)是本专利技术的第2实施方式涉及的主体部分的纤维织物的概略侧视图，图4(b)是图4 (a)中的B— B线剖视图，图4 (c)是2片平台部的概略主视图。图5 (a)是本专利技术的第2实施方式涉及的主体部分的纤维织物的概略侧视图，图5(b)是图5 (a)中的C — C线剖视图。图6 (a)和图6 (b)是用于对本专利技术的第2实施方式涉及的纤维织物的变形进行说明的概略立体图。图7 Ca)是一般的航空器用涡轮风扇发动机的概略立体图，图7 (b)是将该涡轮转子叶片的一部分放大了的概略图。【具体实施方式】本专利技术是基于下述见解而得到的专利技术。陶瓷基复合构件具有构成其主体部分的陶瓷纤维织物。该陶瓷纤维织物的主纤维在规定的方向上拉伸(为了便于说明，将该方向称为拉伸方向)。在将陶瓷基复合构件作为涡轮转子叶片而使用的情况下，在陶瓷基复合构件上施加了伴随旋转而产生的离心力等应力。发现，此时如果主纤维的拉伸方向与应力的方向平行，则即使在该应力强时，陶瓷基复合构件也难以破损。此外，在使构成作为涡轮转子叶片的陶瓷基复合构件的多个部分各自成型、在形成基质后将它们粘接的情况下，各部分间的粘接强度变低，容易以该粘接部为起点被损坏。但是发现，如果将各部分成型为一体、在成为一体的成型体中形成基质，则各部分的纤维间的粘结变得牢固，作为整体的强度也增强，陶瓷基复合构件难以破损。以下，对于本专利技术的实施方式进行说明。本实施方式是作为涡轮转子叶片而使用的陶瓷基复合构件。图1 (a)是本实施方式涉及的涡轮转子叶片I的概略立体图。图1(b)是表示构成涡轮转子叶片I的陶瓷纤维织物的结构的一个例子的概略立体图。如图1 (a)所示，涡轮转子叶片I的外形可以与通常的涡轮转子叶片(例如图7所示的叶片)同样。涡轮转子叶片I具有构成主体部分的叶片部2和燕尾部6、以及构成相对于主体部分为从属部分的平台部4。平台部4向着相对于叶片部2的主面的垂直方向拉伸。燕尾部6配置于叶片部2的2个端部中的一方。如图1 (a)所示，燕尾部6配置于例如涡轮转子叶片I的接近旋转中心的端部。在这种情况下，如图1 (a)所示，燕尾部6嵌于盘部8中。在使用涡轮转子叶片I时，盘部8旋转。由于该旋转，在涡轮转子叶片I上向着叶片部2的长度方向(向径)上施加了强离心力。如图1 (b)所示，构成涡轮转子叶片I的陶瓷纤维织物具备三维结构。三维结构的纤维织物通过例如将数百?数千根左右陶瓷纤维捆成纤维束后，将该纤维束在XYZ方向上进行编织而得到。具体而言，例如通过重叠多层将纤维束在X方向和垂直于其的Y方向上配置而成的层，在其厚度方向(Z方向)上用其他纤维束进行缝合，可以获得三维本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种陶瓷基复合构件，其为作为涡轮转子叶片而使用的陶瓷基复合构件，具有构成叶片部和燕尾部的主体部分以及构成平台部的从属部分，构成所述主体部分的陶瓷纤维织物中的主纤维为连续纤维，其方向与施加应力的方向平行，构成所述主体部分的陶瓷纤维织物与构成所述从属部分的陶瓷纤维织物连接而形成三轴纤维织物，相对于构成所述主体部分的陶瓷纤维织物，将构成所述从属部分的陶瓷纤维织物以成为所期望的角度的方式进行弯曲，在模具中组装并成型为一体，在得到的成型体中形成陶瓷基质而成。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：渡边文章，
申请(专利权)人：株式会社IHI，
类型：发明
国别省市：日本;JP