陶瓷基复合物部件及制造陶瓷基复合物部件的方法技术

一种制造陶瓷基复合物部件的方法。该方法包括将第一多个陶瓷基复合物层放置在彼此的顶部，在第一多个陶瓷基复合物层上设置填料包，以及将第二多个陶瓷基复合物层放置在填料包的顶部上。第一多个陶瓷复合物层或所述第二多个陶瓷复合物层中的一个包括弯曲角，以在多个陶瓷基质复合物层之间限定空隙，填料包设置在空隙中。填料包包含设置在其中的一个或多个牺牲纤维，在去除之后提供了功能特征，例如填料包中的冷却歧管。该方法还包括形成与一个或多个功能特征联接的一个或多个通道，以使冷却流体在其中的流动。还公开了一种陶瓷基复合物。

【技术实现步骤摘要】
陶瓷基复合物部件及制造陶瓷基复合物部件的方法
本专利技术总体上涉及一种用于发电的燃气涡轮机，并且更具体地涉及形成用于燃涡轮的热气路径涡轮部件的陶瓷基复合物部件的方法。
技术介绍
与由更常规的超合金材料形成的涡轮叶片和轮叶一样，CMC叶片和轮叶主要配备有空腔和冷却空隙以减轻重量，减少离心负荷并降低部件的工作温度。这些特性通常使用可去除和消耗性工具、钻孔等的组合形成在CMC部件中。内部冷却通道有利于冷却金属和CMC热气路径硬件，因为它们降低了冷却流量要求和热梯度/应力。已经提出了基于碳化硅(SiC)的陶瓷基复合物(CMC)材料作为用于燃气涡轮发动机的某些部件的材料，例如涡轮叶片，轮叶，喷嘴，护罩和斗。已知多种用于制造基于SiC的部件的方法，包括Silicomp，熔体渗透(MI)，化学气相渗透(CVI)，聚合物膨胀热解(PIP)和氧化物/氧化物方法。尽管这些制造技术彼此之间存在显著差异，但是每种制造技术都涉及使用手工层叠和加工工具或模具，以通过包括在各个方法阶段施加热量的方法来制造近净成形的零件。在许多情况下，在层叠方法期间，弯曲的部件经常产生空间，并且更特别地是产生间隙或空隙，其中出现不同取向和/或弯曲半径的CMC层间隙或空隙。为了提供最大的强度，层之间的这些间隙或空隙必须用填料包填充。由于在冷气和热气之间可能存在较大的间距，因此使用常规方法很难冷却这些区域。当前用于在CMC部件的这些间隙或空隙中形成内部通道或空腔的制造方法包括通过填料包到达冷却空气源的钻孔的冷却通道。还与热气路径建立连接。通过碰撞和流经连接孔的组合来提供冷却。通常，钻孔方法是直接穿过层叠的层进入间隙或空隙并穿过填料包，有时也称为视线钻孔，需要切割或折断纤维，这会导致削弱整体结构。此外，填料包经常包含成为绝缘袋的缺陷。因此，需要一种陶瓷基复合物部件和生产陶瓷基复合物部件的方法，该方法包括在由层叠的层片形成的空隙中形成一个或多个冷却通道，提供与一个或多个非视线通道或连接的联接，同时最大程度地减少切割或损坏层叠的层的情况。
技术实现思路
本公开的方面和优点将在下面的描述中部分地阐述，或者可以从描述中显而易见，或者可以通过实践本公开而获知。通常提供用于形成陶瓷基复合物(CMC)产品的方法，以及由这种方法形成的所得产品。在一个实施例中，该方法包含：将第一多个陶瓷基复合物层堆叠放置，在多个陶瓷基复合物层上设置填料包，其中所述填料包包括设置在其中的一个或多个牺牲纤维；其中，所述第一多个陶瓷复合物层或所述第二多个陶瓷复合物层中的一个包括弯曲角，以在所述第一多个陶瓷复合物层和所述第二多个陶瓷复合物层之间限定空隙，所述填料包设置在所述空隙中；执行以下操作中的一个：去除所述一个或多个牺牲纤维，使得沿着所述预成型部件形成一个或多个功能特征；或者将流体渗透剂施加到所述预成型部件，从而使所述预成型部件致密化执行以下操作中的另一个：去除所述一个或多个牺牲纤维，使得沿着所述预成型部件形成一个或多个功能特征；或者将流体渗透剂施加到所述预成型部件，从而使所述预成型部件致密化；和形成联接到所述一个或多个功能特征的一个或多个通道，以使冷却流体在其中流动。在替代实施例中，该方法包含将第一多个陶瓷基复合物层堆叠放置，在多个陶瓷基复合物层上设置填料包，其中所述填料包包括设置在其中的一个或多个牺牲纤维；在所述填料包的顶部放置第二多个陶瓷基复合物层，所述第一多个陶瓷复合物层、所述第二多个陶瓷复合物层和所述填料包形式预成型部件，其中，所述第一多个陶瓷复合物层或所述第二多个陶瓷复合物层中的一个包括弯曲角，以在所述多个陶瓷复合物层之间限定空隙，所述填料包设置在所述空隙中；去除所述牺牲纤维，使得沿着所述预成型部件形成一个或多个细长的通道；将流体渗透剂施加到所述预成型部件，从而使所述预成型部件致密化；和形成联接到所述一个或多个功能特征的一个或多个通道，以使冷却流体在其中流动。在又一实施例中，所述陶瓷基质复合部件包含形成致密体的多个陶瓷基复合物层，所述致密体包括在所述多个陶瓷基复合物层之间的一个或多个空隙；填料包，所述填料包设置所述一个或多个空隙中的每一个空隙中，其中所述填料包包括形成在其中的功能特征；流体源，所述流体源与所述功能特征流体连通；和一个或多个通道，所述一个或多个通道与所述功能特征流体连通，以将流体流从所述流体源提供到所述陶瓷基复合物部件的外部。参考以下描述和所附权利要求，将更好地理解本公开的这些和其他特征，方面和优点。结合在本说明书中并构成本说明书的一部分的附图示出了本公开的实施例，并且与说明书一起用于解释本公开的原理。附图说明本说明书参考附图阐述了针对本领域的普通技术人员的包括其最佳模式的完整且可行的公开，其中参照附图，其中：图1是根据本文公开的一个或多个实施例的陶瓷基部件(CMC)的立体图；图2是根据本文公开的一个或多个实施例沿图1的方向2-2截取的截面图；图3是本领域已知的陶瓷基复合物(CMC)部件的一部分的剖视图；图4是根据本文公开的一个或多个实施例的图2的陶瓷基复合物(CMC)部件的一部分的放大图；图5是本领域已知的陶瓷基复合物(CMC)部件的一部分的另一实施例的剖视图；图6是根据本文公开的一个或多个实施例的图2的陶瓷基复合物(CMC)部件的一部分的放大图；图7是根据本文公开的一个或多个实施例的包括入口和出口的冷却歧管的示意图；图8是根据本文公开的一个或多个实施例的包括入口和出口的冷却歧管的另一实施例的示意图；图9是根据本文公开的一个或多个实施例的包括入口和出口的冷却歧管的另一实施例的示意图；图10是根据本文公开的一个或多个实施例的包括入口和出口的冷却歧管的另一实施例的示意图；和图11示意性地示出了根据本文公开的一个或多个实施例的用于形成CMC部件的方法的透视图。在可能的情况下，在整个图纸中使用相同的附图标记来表示相同的零件。具体实施方式与未能包括本文公开的一个或多个特征的概念相比，例如，本公开的实施例，能够在CMC部件中形成一个或多个冷却通道，更具体地讲，可在设置在多个CMC层的空隙附近的填料包内至少制造冷却通道。在一个或多个CMC层的空隙中包含冷却通道可保持部件结构的完整性，因为不需要视线钻孔即可将冷却通道的入口和出口连接到冷却通道主体。根据本公开的方法以低成本降低了复杂性，并且具有降低零件的冷却需求和流速的能力的更有效的冷却。当介绍本专利技术的各种实施例的元件时，冠词“一”，“一个”，“该”和“所述”旨在表示存在一个或多个元件。术语“包括”，“包含”和“具有”旨在是包括性的，并且意味着除所列要素外可能还有其他要素。现在将详细参考本公开的实施例，在附图中示出了其一个或多个示例。通过说明本公开而不是限制本公开来提供每个示例。实际上，对于本领域技术人员显而易见的是，在不脱离本公开的范围或精神的情况下，可以对本公开进行各种修改和变型。例如，作为一个实施例的一部分示出或描述的特征可以与另一实施例一起使本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种制造陶瓷基复合物部件的方法，其特征在于，所述方法包含：/n将第一多个陶瓷基复合物层堆叠放置，/n在多个陶瓷基复合物层上设置填料包，其中所述填料包包括设置在其中的一个或多个牺牲纤维；/n在所述填料包的顶部放置第二多个陶瓷基复合物层，所述第一多个陶瓷复合物层、所述第二多个陶瓷复合物层和所述填料包形成预成型部件，/n其中，所述第一多个陶瓷复合物层或所述第二多个陶瓷复合物层中的一个包括弯曲角，以在所述第一多个陶瓷复合物层和所述第二多个陶瓷复合物层之间限定空隙，所述填料包设置在所述空隙中；/n执行以下操作中的一个：/n去除所述一个或多个牺牲纤维，使得沿着所述预成型部件形成一个或多个功能特征；或者/n将流体渗透剂施加到所述预成型部件，从而使所述预成型部件致密化，/n执行以下操作中的另一个：/n去除所述一个或多个牺牲纤维，使得沿着所述预成型部件形成一个或多个功能特征；或者/n将流体渗透剂施加到所述预成型部件，从而使所述预成型部件致密化；和/n形成联接到所述一个或多个功能特征的一个或多个通道，以使冷却流体在其中流动。/n

【技术特征摘要】
20191220 US 16/722,9491.一种制造陶瓷基复合物部件的方法，其特征在于，所述方法包含：
将第一多个陶瓷基复合物层堆叠放置，
在多个陶瓷基复合物层上设置填料包，其中所述填料包包括设置在其中的一个或多个牺牲纤维；
在所述填料包的顶部放置第二多个陶瓷基复合物层，所述第一多个陶瓷复合物层、所述第二多个陶瓷复合物层和所述填料包形成预成型部件，
其中，所述第一多个陶瓷复合物层或所述第二多个陶瓷复合物层中的一个包括弯曲角，以在所述第一多个陶瓷复合物层和所述第二多个陶瓷复合物层之间限定空隙，所述填料包设置在所述空隙中；
执行以下操作中的一个：
去除所述一个或多个牺牲纤维，使得沿着所述预成型部件形成一个或多个功能特征；或者
将流体渗透剂施加到所述预成型部件，从而使所述预成型部件致密化，
执行以下操作中的另一个：
去除所述一个或多个牺牲纤维，使得沿着所述预成型部件形成一个或多个功能特征；或者
将流体渗透剂施加到所述预成型部件，从而使所述预成型部件致密化；和
形成联接到所述一个或多个功能特征的一个或多个通道，以使冷却流体在其中流动。


2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述一个或多个功能特征被完全封闭在所述致密...

【专利技术属性】
技术研发人员：道格拉斯·格伦·德斯赛尔，丹尼尔·吉恩·邓恩，托马斯·厄尔·戴森，
申请(专利权)人：通用电气公司，
类型：发明
国别省市：美国;US