陶瓷基复合材料部件的制造方法技术

一种用于制造由陶瓷基复合材料部件制成的涡轮发动机叶片的方法(200)，所述陶瓷基复合部件至少包括结构部件和固定到所述结构部件的功能部件，所述方法包括：获得(210)组件，所述组件包括所述功能部件的第一预制件，所述第一预制件安装在所述结构部件的第二预制件上或所述结构部件上，所述第一预制件包括短纤维的纤维增强件，并且所述第二预制件或所述结构部件包括编织纤维增强件，通过用熔融组合物渗透使所述组件的所述第一预制件致密化(220)。(220)。(220)。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】陶瓷基复合材料部件的制造方法


[0001]本专利技术涉及陶瓷基体复合材料(CMC)设计的一般领域，特别是涉及CMC复合材料部件的设计，该部件包括结构部件和不同于结构部件的功能部件。

技术介绍

[0002]可以使用基于连续长纤维的编织织物预制件来生产CMC材料部件。然而，对于部件的具有复杂形状的功能部件来说，编织可能很复杂。
[0003]因此，希望有一种制造具有所需结构性能的功能化CMC材料部件的方法，该方法实施起来相对简单。

技术实现思路

[0004]本专利技术涉及一种用于制造陶瓷基复合部件的方法，所述陶瓷基复合部件至少包括结构部件和固定到所述结构部件的功能部件，所述方法包括：
[0005]‑
获得组件，所述组件包括所述功能部件的第一预制件，所述第一预制件安装在所述结构部件的第二预制件上或所述结构部件上，所述第一预制件包括短纤维的纤维增强件，并且所述第二预制件或所述结构部件包括编织纤维增强件，和
[0006]‑
通过用熔融组合物渗透使所述组件的至少所述第一预制件致密化。
[0007]结构部件使部件具有所需的结构性能，而功能部件是具有较小热机械应力的部分，这可以确保非结构功能，例如密封或防倾斜功能。编织纤维增强件的使用保证了结构部件所需的机械强度，而短纤维的使用消除了制造功能部件的编织步骤以及在可实现的几何形状方面的相关限制。由于功能和几何奇异性以及部件结构之间的分离，CMC材料部件的制造因此得以简化。
[0008]本专利技术的制造方法也可用作修复方法以制造修复部件。
[0009]根据本专利技术的一个特定特征，第一预制件安装在第二预制件上，并且第一预制件和第二预制件通过熔融组合物共同致密化。
[0010]共同致密化可以通过将熔融组合物渗透到两个预制件中而将两个预制件结合在一起，并且还可以为结构部件和功能部件形成共同基体。
[0011]根据本专利技术的另一个特定特征，第一预制件安装在结构部件上并且熔融组合物将功能部件焊接到结构部件上。
[0012]在后一种情况下，第一预制件安装在由CMC材料制成且已经致密化的结构部件上。直接在结构件上对功能部件的预制件进行致密化可以使预制件致密化，并通过熔融组合物将该功能部件焊接到结构部件上。因此，功能部件结合到所获得的部件中的结构部件上。这使得修复和更换CMC材料部件的功能部件成为可能。因此，可以通过在损坏的功能部件上添加新的部分来替换缺陷，或者通过用新的功能部件替换整个损坏的功能部件来修复缺陷，例如部件的功能部件的损坏区域。根据其性质、尺寸和位置，还可以通过将第一预制件焊接到结构部件的缺陷位置上或焊接到结构部件的缺陷位置来修复存在于结构部件中的缺陷。
[0013]根据本专利技术的一个实施例，该方法还包括形成第一预制件，所述形成包括形成第一坯件，所述第一坯件包括存在于粘合剂中的短纤维的纤维增强件，脱粘所述第一坯件，并任选地压实脱粘的所述第一坯件以获得所述第一预制件。
[0014]粘合剂可以将短纤维以及存在的任何其他填料粘合在一起。其作用是在脱胶前降低坯件的易碎性。这使得可以更容易地处理坯件，例如，将其放入模具中。
[0015]根据本专利技术的特定特征，第一坯件还包括存在于粘合剂中并且不同于增强件的短纤维的第一附加填料，所述第一附加填料具有金属或陶瓷表面。
[0016]根据本专利技术的另一个特定特征，第一预制件安装在第二预制件上并且获得组件包括形成包含编织纤维增强件的第二坯件，以获得所述第二预制件。
[0017]根据本专利技术的另一个特定特征，第二坯件还包括具有金属或陶瓷表面的第二附加填料。
[0018]根据本专利技术的另一个特定特征，第一预制件的固结是通过在致密化之前烧结第一附加填料来进行的。
[0019]根据本专利技术的另一个特定特征，第二预制件的固结是通过在致密化之前烧结第二附加填料来进行的。
[0020]预制件中第一和/或第二附加填料的烧结降低了预制件中孔隙的体积比，使得预制件具有更好的性能，特别是在致密化过程中。它还可以降低最终部件中游离硅的程度，因为要填充的孔隙率较低。
[0021]根据本专利技术的另一特定特征，功能部件是部件的密封部分或防倾斜部分中的至少一个。
[0022]功能部件也可以是功能部件或结构部件的修复部分，例如以贴片的形式。
[0023]或者，功能部件也可以是空气动力学轮廓过大
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(over
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profile)。
[0024]更准确地说，在空气动力学轮廓过大
‑
(over
‑
profile)的情况下，叶片的大块中心部分可以是结构预制件，并且可以通过在形状简单的结构预制件周围添加功能部件来获得形状复杂的空气动力学轮廓。在修复方法的情况下，这使得在飞行数千小时后可以轻松地改造和/或修复复杂的空气动力学轮廓。
[0025]根据本专利技术的另一个特定特征，部件是涡轮发动机部件。
[0026]根据本专利技术的另一个特定特征，部件是涡轮发动机叶片。
附图说明
[0027]本专利技术的其他特征和优点将从下面给出的描述中变得显而易见，并参考附图，这些附图说明了示例性实施例，但绝不是限制性的。
[0028]图1示意性地和部分地示出了根据本专利技术的一个实施例的陶瓷基复合材料部件。
[0029]图2示意性地且部分地示出了根据本专利技术的一个实施例的用于制造CMC材料部件的方法。
[0030]图3示意性地且部分地示出了根据本专利技术的一个实施例的用于制造CMC材料部件的方法。
具体实施方式
[0031]图1示意性地和部分地示出了根据本专利技术的一个实施例的陶瓷基复合材料(CMC)部件100。
[0032]在该示例性实施例中，由CMC材料制成的部件100是包括结构部件110和功能部件120的涡轮发动机叶片。
[0033]在所示示例中，结构部件110具体包括限定空气动力学轮廓并包括压力面和吸力面的翼面部分114、限定叶片100的叶身(vane)的上平台111和下平台113，和叶根112。根据本专利技术，结构部件110包括编织纤维增强件，换言之，它由CMC材料制成，该CMC材料包括由连续纤维构成并被陶瓷基体致密化的纤维增强件。纤维增强件可以通过三维编织获得，例如使用联锁编织。
[0034]功能部件120是非结构部件并且旨在确保与结构功能不同的功能。在该示例性实施例中，功能部件120包括三个功能部分：下游壁121、上游壁122和根部平台123。根据本专利技术，功能部件的这些部分由CMC材料制成，CMC材料包括由短纤维构成并被陶瓷基体致密化的纤维增强件。
[0035]壁121和122的作用是确保轴向密封。根部平台123的作用是封闭叶根112所在的空腔，以形成压力室。该平台123还可防止叶根112倾斜。
[0036]功能部件121、122和123固定到结构部件110。
[0037]图2显示了根据本专利技术的一个实施例的用于制造C本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于制造由陶瓷基复合材料制成的涡轮发动机叶片(100)的方法(200、300)，所述叶片至少包括结构部件(110)和固定到所述结构部件的功能部件(120)，所述功能部件包括三个功能部分：所述叶片的下游壁(121)、上游壁(122)和根部平台(123)，所述方法包括：
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获得(210、320)组件，所述组件包括所述功能部件的第一预制件，所述第一预制件安装在所述结构部件的第二预制件上或所述结构部件上，所述第一预制件包括长度在50μm和5000μm之间的短纤维的纤维增强件，并且所述第二预制件或所述结构部件包括编织纤维增强件，和
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通过用熔融组合物渗透使所述组件的至少所述第一预制件致密化(220、340)。2.根据权利要求1所述的制造方法，其中，所述第一预制件安装在所述第二预制件上，并且其中，所述第一预制件和所述第二预制件通过所述熔融组合物共同致密化。3.根据权利要求1所述的制造方法，其中，所述第一预制件安装在所述结构部件上，并且其中，所述熔融组合物将所述功能部件焊接到所述结构部件上。4.根据权利要求1至3中...

【专利技术属性】
技术研发人员：阿诺，
申请(专利权)人：赛峰集团陶瓷，
类型：发明
国别省市：