陶瓷基复合材料紧固件制造技术

一种形成陶瓷基复合材料(CMC)紧固件的方法，方法包括：将预成型件成型以形成生坯紧固件；将一层或多层施加到生坯紧固件的外表面以形成分层生坯紧固件；以及精加工分层生坯紧固件以形成CMC紧固件。件以形成CMC紧固件。件以形成CMC紧固件。

【技术实现步骤摘要】
陶瓷基复合材料紧固件


[0001]本主题大体上涉及陶瓷基复合材料(CMC)紧固件，更具体地涉及具有改进强度的CMC紧固件。

技术介绍

[0002]高速航空设备上的许多部件都是由CMC本体组成的。示例性部件包括护罩、前缘、喷嘴和燃烧器衬套。在超音速下，尤其是在高超音速下，这些部件的温度可能会远远超过1700
°
F，诸如4000
°
F及更高。
[0003]传统上，这些CMC部件通过金属硬件固定在一起并固定到高速航空设备的其他部件。然而，对于高速应用(尤其是在高超音速下)，温度高于金属硬件的安全操作条件。
[0004]因此，部件经受高工作温度环境的行业继续要求改进紧固件和相关方法，用于将CMC和相关部件附接在一起，同时允许在高工作温度和极端工作条件下使用。

技术实现思路

[0005]本专利技术的方面和优点将在以下描述中部分阐述，或者可以从描述中显而易见，或者可以通过本专利技术的实践来了解。
[0006]在本公开的一个示例性实施例中，一种形成陶瓷基复合材料(CMC)紧固件的方法，该方法包括：成型预成型件以形成生坯紧固件；将一层或多层施加到生坯紧固件的外表面以形成分层生坯紧固件；以及精加工(finish)分层生坯紧固件以形成CMC紧固件。
[0007]根据另一个示例性实施例，一种陶瓷基复合材料(CMC)紧固件包括：本体，该本体具有头部和联接到头部的柄部，该本体包括具有第一构造的内部部分和设置在该内部部分的外侧并具有不同于第一构造的第二构造的外部部分，其中内部部分和外部部分中的每一个包括SiC/SiC、C/SiC或氧化物/氧化物。
[0008]根据另一个示例性实施例，一种组件包括：陶瓷基复合材料(CMC)结构；二级结构；以及将CMC结构和二级结构连接在一起的CMC紧固件，该CMC紧固件包括本体，该本体包括内部部分和外部部分，该外部部分包括环绕内部部分周向延伸的CMC带。
[0009]参考以下描述和所附权利要求，本专利技术的这些和其他特征、方面以及优点将变得更好地理解。并入本说明书并构成本说明书一部分的附图图示了本公开的实施例，并且与描述一起用于解释本专利技术的原理。
附图说明
[0010]在参考附图的说明书中阐述了针对本领域普通技术人员的本专利技术的完整且使能的公开，包括其最佳模式。
[0011]图1是根据本公开的示例性实施例的包括将CMC结构联接到二级结构的CMC紧固件的组件的横截面视图。
[0012]图2是根据本公开的示例性实施例的包括将CMC结构联接到二级结构的CMC紧固件
的组件的横截面视图。
[0013]图3是根据本公开的示例性实施例的形成CMC紧固件的方法的流程图。
[0014]图4是根据本公开的示例性实施例的用于CMC紧固件的示例性纤维编织物的顶视图。
[0015]图5是根据本公开的示例性实施例的包括延伸穿过基底的CMC紧固件的组件的横截面视图。
[0016]图6是根据本公开的示例性实施例的CMC紧固件的正视图。
[0017]图7是根据本公开的示例性实施例的沿图6中的线A
‑
A所示的图6的CMC紧固件的横截面视图。
[0018]在本说明书和附图中重复使用参考符号旨在表示本专利技术的相同或类似的特征或元件。
具体实施方式
[0019]现在将详细参考本专利技术的当前实施例，其一个或多个示例在附图中示出。详细描述使用数字和字母标号来指代附图中的特征。在附图和描述中的相似或类似的标号被用于指本专利技术的相似或类似部分。
[0020]本文使用“示例性”一词来表示“用作示例、实例或说明”。本文描述为“示例性”的任何实施方式不必被解释为比其他实施方式更优选或有利。此外，提供每个示例是为了解释本专利技术，而不是限制本专利技术。事实上，对于本领域的技术人员来说显而易见的是，在不脱离本专利技术的范围的情况下，可以对本专利技术进行各种修改和变化。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用以产生又一实施例。因此，本专利技术旨在涵盖落入所附权利要求及其等同物范围内的这些修改和变化。
[0021]如本文所使用的，术语“第一”、“第二”和“第三”可互换地使用，以将一个部件与另一个部件区分开来，并且不旨在表示单个部件的位置或重要性。单数形式“一”、“一个”和“该”包括复数指代，除非上下文另有明确规定。术语“联接”、“固定”、“附接到”等指直接联接、固定或附接，以及通过一个或多个中间部件或特征的间接联接、固定或附接，除非本文另有规定。
[0022]术语“前”和“后”是指燃气涡轮发动机或运载工具内的相对位置，并且是指燃气涡轮发动机或运载工具的正常运行姿态。例如，对于燃气涡轮发动机，前是指更靠近发动机入口的位置，而后是指更靠近发动机喷嘴或排气口的位置。术语“上游”和“下游”指的是相对于流体流路中的流体流动的相对方向。例如，“上游”指流体从其流动的方向，并且“下游”指流体流向其的方向。
[0023]整个说明书和权利要求书中使用的近似语言用于修改可以允许变化而不会导致与之相关的基本功能的改变的任何定量表示。因此，由一个或多个术语(例如“大约”、“近似”和“基本上”)修饰的值，不限于指定的精确值。在至少一些实例中，近似语言可对应于用于测量值的仪器的精度，或用于构建或制造部件和/或系统的方法或机器的精度。例如，近似语言可以指在10％的裕度内。
[0024]本文以及在整个说明书和权利要求书中，范围限制被组合和互换，这些范围被识别并包括其中包含的所有子范围，除非上下文或语言另有指示。例如，本文公开的所有范围
包括端点，并且端点可彼此独立地组合。
[0025]根据本文所述的一个或多个实施例，陶瓷基复合材料(CMC)紧固件可包括具有第一构造的内部部分和设置在该内部部分的外侧并具有不同于第一构造的第二构造的外部部分。在示例性实施例中，内部部分可以具有由缠绕的基材形成的螺旋层构造。外部部分可包括围绕内部部分周向延伸的一层或多层材料。CMC紧固件可用于将CMC结构连接到二级结构，诸如其他CMC结构和非CMC结构，具有改进的刚度和改进的层间能力。
[0026]根据本文所述的实施例的CMC紧固件可以由于其构造而表现出增加的强度。更具体地，本文所述的CMC紧固件可以表现出增加的层间强度，从而在负载条件下抵抗断裂，例如脱层。在一个实施例中，本文所述的CMC紧固件可由周向布置的层形成，而不是由多层材料的平板(flat panel)机加工，例如铣削，其中由于多层材料的层之间的脱层或破裂而可能发生失效。
[0027]现在参考附图，图1示出了根据本公开的实施例的示例性组件100。组件100通常包括通过CMC紧固件106联接到二级结构104的陶瓷基复合材料(CMC)结构102。
[0028]如本文所用，术语“陶瓷基复合材料”或“CMC”通常是指具有高温能力的非金属材料，诸如包括碳化硅、硅、二氧化硅或氧化铝基材料及其组合的复合材料。通常使用CMC材料，陶本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种形成陶瓷基复合材料(CMC)紧固件的方法，其特征在于，所述方法包括：成型预成型件以形成生坯紧固件；将一层或多层施加到所述生坯紧固件的外表面以形成分层生坯紧固件；以及精加工所述分层生坯紧固件以形成CMC紧固件。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，进一步包括轧制基材以形成所述预成型件。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，其中，所述一层或多层和所述基材包括相同的材料。4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，其中，所述基材包括预浸料CMC带。5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，其中，所述预成型件包括SiC/SiC、C/SiC或氧化物/氧化物。6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，其中，成型所述预成型件是通过用成型工具压缩所述预成型件...

【专利技术属性】
技术研发人员：迈克尔，
申请(专利权)人：通用电气公司，
类型：发明
国别省市：