修改复合材料物件的方法技术

在本公开的某些实施例中，描述了用于修改复合材料物件的方法。该方法包括将由复合材料制成的插塞定位在复合材料物件上的某个部位。该方法还包括使插塞和物件中的至少一个以足以在插塞和复合材料物件的部位之间形成惯性结合的速率旋转。插塞和该部位被接合而在其间实现惯性结合。

【技术实现步骤摘要】
修改复合材料物件的方法
本专利技术大体上涉及修改复合材料物件的方法。在特定实施例中，可利用惯性结合(inertiabonding)来修改这种复合材料物件。
技术介绍
具有分散在相同或不同组成的连续陶瓷基体中的纤维的增强陶瓷基体复合材料很好地适用于结构应用，因为它们的韧性、抗热性、高温强度和化学稳定性。这样的复合材料通常具有高的强度质量比，这使得它们在重量为关注点的应用中有吸引力，例如在航空应用中。它们在高温下的稳定性使得它们非常适合于构件与高温气体接触的应用中，例如在燃气涡轮发动机中。陶瓷基体复合材料是十分昂贵的，因为它们的典型生产工艺是相当复杂的。因此，期望具有修改这种零件(其意外地或在使用期间可能损坏)的方法，使得它们可被挽救或者它们的使用寿命可延长。常规地，复合材料的损坏用外部结合的补块来修补，其仅仅依靠与复合材料物件外表面的结合。不幸的是，这些类型的修改并未充分接合复合材料物件的基部而形成显著结合到补块。其它修改方法利用铆钉或连结在一起的外部和内部两半插塞来形成浮动的补块，该补块也不直接结合到复合材料物件。因此，存在着对于用于修改复合材料物件的改进方法的需要。
技术实现思路
本专利技术的方面和优点阐述在下面的描述中，或者根据该描述可能是明显的，或者可通过本专利技术的实践来了解。在本公开的某些实施例中，描述了一种用于修改复合材料物件的方法。该方法包括将由复合材料制成的插塞定位在复合材料物件上的部位。该方法还包括使插塞和物件中的至少一个以足以在插塞和复合材料物件的部位之间形成惯性结合的速率旋转。插塞和部位被接合以在其间实现惯性结合。在本公开的其它实施例中，描述了一种用于修改复合材料物件的区域的方法。该方法包括将由纤维增强陶瓷基体复合材料制成的插塞定位在复合材料物件上的部位。复合材料物件包括纤维增强陶瓷基体复合材料。该方法还包括使插塞和物件中的至少一个以足以在插塞和复合材料物件的部位之间形成惯性结合的速率旋转。插塞和部位被接合以在其间实现惯性结合。通过回顾说明书，本领域技术人员将更好地意识到这样的实施例和其它实施例的特征和方面。附图说明本专利技术的完整且能够实现的公开，包括对于本领域技术人员而言的其最佳模式，更具体地阐述在说明书的剩余部分中，说明书包括对附图的参考，在附图中：图1是根据本公开的某些实施例的复合材料物件的透视图；图2是根据本公开的某些方面的正被修改的图1中的复合材料物件的剖面示意图；以及图3是根据本公开的某些实施例的复合材料物件的透视图。附图标记：10复合材料物件14插塞16轴18修改部位。具体实施方式现在将详细地参考本专利技术的所提出的实施例，这些实施例的一个或更多示例在附图中示出。详细的描述使用数字和字母标记来指代图中的特征。附图和描述中相同或类似的标记用于指代本专利技术的相同或类似的部分。每个示例以本专利技术的说明而不是本专利技术的限制的方式提供。事实上，对于本领域技术人员而言将显而易见的是，在不偏离本专利技术的范围或精神的情况下，可在本专利技术中做出修改和变型。例如，作为一个实施例的部分所示出或描述的特征可用在另一实施例上而产生更进一步的实施例。因此，当落入所附权利要求及其等同的范围内时，本专利技术意图涵盖这样的修改和变型。陶瓷基体复合材料被用于形成暴露于航空发动机和燃气涡轮中的热燃烧气体的构件，例如护罩、燃烧器衬套、喷嘴、动叶、叶片以及静叶。陶瓷基体复合材料的有利于它们在这些应用中的使用的一个重要特性是它们的高韧性行为，该高韧性行为由材料中初始基体开裂后的上升的应力-应变曲线来表征。在工作中，燃气涡轮构件在频繁超过1200℃的温度下运转，并且经受显著的温度梯度。另外，这些构件被暴露于来自夹入热气中的具有高速度的颗粒的冲击负荷。本公开的用于修改由复合材料(如陶瓷基体复合材料)制成的燃气涡轮发动机构件中的损坏的方法能够延长这些构件的寿命。另外，本公开的方法能够修改新制造的构件，并且因此减少不合规格构件的数量。本公开的方法提供了表现出与新制造构件类似的韧性行为的改进构件。非常普遍地，本公开的方法利用惯性结合来修改复合材料。有利的是，可以修改复合材料元件而不必在修改之前拆卸或预热。在某些实施例中，复合材料元件是纤维增强的陶瓷基体复合材料。在某些实施例中，纤维包括碳化硅。本文对碳化硅纤维的提及包括单晶或多晶纤维，或者其中碳化硅包封另一种材料(如碳或钨)的芯。纤维还可包括有机前体，其将在制造过程中经历的温度范围内的某一温度下转化为碳化硅。这样的纤维还可包括硅和碳以外的元素。本公开的修改方法可应用于复合材料物件的修改，该复合材料物件通过复合材料生产的任何方法制成，包括陶瓷基体复合材料生产的方法。例如，陶瓷基体复合材料物件可通过预先浸润/熔体浸渍、预先浸润/化学气相浸渍、浆铸、浆铸/熔体浸渍、浆铸/化学气相浸渍、聚合物浸渍和热解、或者它们的组合来制成。例如，在预先浸润/熔体浸渍方法中，陶瓷复合材料物件形成为包括多孔纤维预成型件和浸渍剂，多孔纤维预成型件包括陶瓷纤维和基体材料(一起，“纤维预成型件”)。通常，陶瓷纤维形成用于复合材料的增强体的网状物并且被基体和浸渍剂包围。陶瓷纤维预成型件是多孔的，因为尽管一些基体或基体前体材料可能与纤维一起提供，但是在纤维之间仍然有空间(纤维间空间或区域)。这些纤维间区域在生产陶瓷复合材料的过程中被浸渍剂填充。浸渍剂还可与基体前体反应。通常，纤维在直径上在从0.3微米到约150微米的范围内，并且在长度上为大约100米或更长。纤维可用作连续细丝或非连续纤维，其通常具有至少为10和高达1000或更多的长宽比。成形的纤维预成型件可以通过很多方式制成。除了用连续纤维制成的预成型件以外，低长宽比纤维可以与陶瓷基体材料或陶瓷基体前体材料的微粒和结合剂(如有机树脂、纤维质材料或它们的组合)混合，并且形成为期望的形状。混合物可通过许多已知技术形成或成形为预成型件或压块。例如，它可被挤出、注塑、模压、等静压或者流铸，以产生期望形状和尺寸的预成型件。优选地，预成型件具有最终复合材料物件的形状和尺寸。作为备选，纤维是连续的，并且如期望那么长。用包括基体或基体前体材料的悬浮液浸渍的连续纤维可为围绕稳定的成形支撑件的细丝缠绕物，以构成具有期望形状和厚度的预成型件。这种被浸渍的连续纤维还可通过将较长纤维长度放置成彼此靠近和平行而首先被成形为预浸渍的板或带。这种预浸渍的板或带可由单层或多层细丝组成。连续的细丝也可被编织、编造或以其它方式排列成所期望的构造。纤维板或带的部分可围绕稳定的成形支撑件设置，以构成具有期望形状和厚度的纤维预成型件。当复合材料期望地具有连续的SiC基体时，有机树脂或碳颗粒可在它们被制成预浸渍带且形成为形状之前引进纤维束中。如本文中使用的，术语“碳颗粒”或“碳微粒”包括但不限于颗粒、薄片、须状物或者非晶纤维、单晶、多晶碳、石墨、碳化植物纤维、灯黑、细碎煤、木炭以及碳化聚合物纤维或毛毡，诸如人造丝、聚丙烯腈和聚乙炔。纤维可有利地由化合物涂覆，该化合物使得它们不向陶瓷基体材料的熔融前体中的一个或更多发生反应。在本公开的一个方面，纤维是用氮化物涂层(如氮化硼或掺硅氮化硼)涂覆的SiC纤维。其它涂层材料可以是为特定应用所选择的金属氮化物，诸如氮化铝或氮化硅。当纤维必须长时期暴露于陶瓷基体材料的熔融前体时，涂层可本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于修改复合材料物件的方法，包括：??????将包括复合材料的插塞定位在所述复合材料物件上的部位；??????使所述插塞和所述物件中的至少一个以足以在所述插塞和所述复合材料物件的所述部位之间形成惯性结合的速率旋转；以及??????使所述插塞和所述部位接合以在其间实现惯性结合。

【技术特征摘要】
2011.09.09 US 13/2289271.一种用于修改复合材料物件的方法，包括：将包括复合材料的插塞定位在所述复合材料物件上的部位，其中所述复合材料物件包括第一纤维增强陶瓷基体复合材料，所述第一纤维增强陶瓷基体复合材料包括多个第一纤维，所述第一纤维包括碳化硅，并且其中所述插塞包括第二纤维增强陶瓷基体复合材料，所述第二纤维增强陶瓷基体复合材料包括多个第二纤维，所述第二纤维包括碳化硅；提供连结至所述插塞的轴，所述轴具有小于所述插塞直径的直径；使所述插塞和所述物件中的至少一个以足以在所述插塞和所述复合材料物件的所述部位之间形成惯性结合的速率旋转；以及使所述插塞和所述部位接合以在其间实现惯性结合；其中一旦形成所述惯性结合，就将所述插塞或所述物件的旋转能转移到较小直径的所述轴上以从所述插塞剪切所述轴。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括在所述部位形成凹陷以接受所述插塞。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述凹陷能够容纳圆锥形状。4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述凹陷能够容纳棱柱形状。5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述插塞包括圆锥形状。6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括在将包括...

【专利技术属性】
技术研发人员：HC罗伯茨三世，PE格雷，RLK马特素莫托，JH博伊，PH莫纳汉，J哈拉达，
申请(专利权)人：通用电气公司，
类型：发明
国别省市：