用于复合制品的制造的可消耗芯部及相关方法技术

公开了适合于复合制品(例如，陶瓷复合制品)(特别是包括中空特征的复合制品)的容易制造的系统、方法和装置。在一个实施例中，一种系统包括：形成为配置在复合前体的内部分内的可消耗芯部，可消耗芯部适合于在制造过程期间转换为浸渗剂并渗透复合前体。

【技术实现步骤摘要】
政府特许权本专利技术在能源部授予的合同号DE-FC26-05NT42643下利用政府支持完成。政府具有本专利技术中的某些权利。
本文中公开的主题涉及复合材料，并且更特别地，涉及用于在复合制品的制造中使用的可消耗芯部及相关方法。
技术介绍
当前的制造陶瓷复合制品的方法(例如，熔化渗透过程)包括液相浸渗剂材料(例如，硅，硅合金等)的使用，该液相浸渗剂材料引入到容积材料/复合前体中以形成复合制品。在制造期间，该浸渗剂材料吸收在复合前体的暴露表面上面，芯吸到复合前体中以形成复合制品。在具有中空特征的复合制品的制造中，典型过程是将可移除芯部插入到中空复合前体的内部分中以形成空腔。芯部随后被移除，从而使复合前体的内表面暴露。芯部移除必须在熔化渗透之前发生，以防止浸渗剂与芯部反应，使芯部与复合制品结合并阻止芯部移除。一些制造方法包括可移除芯部，其设计成在复合制品的形成之后的单独过程中熔尽或烧尽。一些其它的制造者设计了复合制品，其具有足够大以从制品内提出可移除芯部的结构孔。这些方法可限制制品的设计或性能，在制造过程中要求附加的步骤，并且/或者使复合制品的构件和部分暴露于可损坏或破坏制品的热极端。
技术实现思路
·公开了适合于复合制品的容易制造的方法和系统。在一个实施例中，一种系统包括:形成为配置在复合前体的内部分内的可消耗芯部，可消耗芯部适合于在制造过程期间渗透复合前体并基本上腾出复合前体的内部分。本公开的第一方面提供了一种系统，其包括:可消耗芯部，其形成为配置在复合前体的内部分内，可消耗芯部适合于在制造过程期间转换为浸渗剂并渗透复合前体。第二方面提供了一种系统，其包括:复合前体；可消耗芯部，其配置在复合前体的内部分内，可消耗芯部适合于在制造过程期间转换为浸渗剂并渗透复合前体；以及外部供给部，其经由芯部连接于可消耗芯部，外部供给部适合于将浸渗剂材料流供应至复合前体。第三方面提供了一种方法，其包括:将可消耗芯部插入到复合前体中；将外部供给部连接于复合制品制造系统以供应附加的浸渗剂；调整关于复合制品制造系统的至少一个环境条件，以经由可消耗芯部使复合前体渗透有加强材料；消耗可消耗芯部；以及重新调整环境条件。【附图说明】本专利技术的这些和其它特征从结合描绘本专利技术的各个实施例的附图进行的本专利技术的各个方面的下列详细描述将被更容易地理解，其中:图1示出根据本专利技术的实施例的复合制品制造系统的一部分的三维透视图。图2示出根据本专利技术的实施例的复合制品的三维透视图。图3示出根据本专利技术的实施例的复合制品制造系统的一部分的三维透视图。图4示出根据本专利技术的实施例的说明步骤的方法流程图。注意，本公开的附图不必按比例绘制。附图意图仅描绘本公开的典型方面，并且因此不应当被认为是限制本公开的范围。理解，附图之间相似地编号的元件可为大致相似的。此外，在参考附图示出和描述的实施例中，同样的标记可表示同样的元件。为了清楚，这些元件的重复说明已被省略。最后，理解，附图的构件和它们的附带描述可应用于本文中描述的任何实施例。部件列表100,300复合制品制造系统110外部供给块112,312,316 芯部120贮存器122排出部 130,330可消耗芯部140,340 复合前体200复合制品230内/中空特征240 复合本体250 顶面270 底面310第一外部供给块314第二外部供给块380,382 外部块组。具体实施例如本文中指示的，本专利技术的方面提供了适合于复合制品(特别是包括中空特征的复合制品)的容易制造的系统、方法和装置。这些方法和系统使用适合于配合在复合前体的中空特征内的可消耗芯部，可消耗芯部将浸渗剂材料施加于复合前体的内表面，并且芯部本身在制造过程期间被消耗。在复合制品制造的现有技术中，可移除的芯部通常用于在制作期间形成复合前体的内表面。在这些系统中，在复合制品的形成之后，可移除芯部必须从复合制品内抽出。一些系统使用可经由暴露于热源从复合制品熔尽或烧尽的可移除芯部，一些其它系统要求复合制品本身包括足够大以适应可移除芯部的抽出的结构孔。然而，这些方法可限制制品的设计和性能，在制造过程中要求附加的步骤，并且/或者使复合制品的构件和部分暴露于可损坏或破坏制品的热极端。当前专利技术的实施例提供了系统、方法和装置，包括可消耗芯部在复合制品制造过程中的使用。可消耗芯部包括浸渗剂前体材料，并且适合于将浸渗剂材料施加于包括中空特征的复合前体的内表面。在制造期间，该可消耗芯部吸收到复合前体中(例如，经由吸收和毛细作用，从复合前体内自消耗，并且在腾出中空特征的内部时成为复合制品本身的一部分)。该可消耗芯部简化了制造过程，并且在其形成复合制品整体时消除了对烧尽、熔尽、溶解、二次组装、结构孔或其它芯部移除方法的需要。转向附图，示出包括可消耗芯部的复合制品制造方法和系统的实施例，其中，可消耗芯部可简化制造过程，并且增加复合制品的质量和设计灵活性。附图中的构件中的每一个可经由常规器件连接，例如经由普通导管或其它已知的器件，如图1-4所示。具体地，参考图1，示出根据本专利技术的实施例的包括复合前体140内的可消耗芯部130(以虚线示出)的复合制品制造系统100的三维透视图。复合前体140可为多孔碳化复合前体，其适合于在浸渗剂材料(例如，具有二次元素(诸如硼)的较少添加的硅)的吸收之后形成复合制品200 (如图2所示)。可消耗芯部130放置在复合前体140内，并且可经由芯部112(例如，适合于输送熔融混合物的可渗透带)连接于外部供给块110。供给块110可将附加部分的浸渗剂材料供应至可消耗芯部130，并且可包括由固体、压制和/或烧结的颗粒形成的硅块。可消耗芯部130还可连接于可包括贮存器120的排出部122 (例如，适合于输送熔融混合物的可渗透带)。在复合制品的形成(例如，熔化渗透过程)期间，复合制品制造系统100可经受包括热和压力波动的环境条件的循环。该循环使浸渗剂材料(例如，硅)从供给块110经过至可消耗芯部130，从而使可消耗芯部130吸收到复合前体140中。过量部分的浸渗剂材料可经由排出部122流至贮存器120。在一个实施例中，来自可消耗芯部130的材料可经由毛细作用吸收到复合前体140中。复合前体140可完全包含(例如，包封)可消耗芯部130。可消耗芯部130可由金属、硅或现在已知或以后开发的任何其它材料压制、铸造或机械加工。预形成可使可消耗芯部130成形为与复合前体140的中空特征的轮廓互补。可消耗芯部130的复合物可包括纯娃或娃加合金材料。在一个实施例中，可消耗芯部130可包括娃和硼。在一个实施例中，可消耗芯部130可包括烧结的颗粒，并且包括大约95%的硅和大约5%的硼。在另一个实施例中，可消耗芯部130可包括大约20%硼(B)、20%碳(C)或20%难熔金属(例如，钽、错、铌等)以及作为剩余物的硅的复合物。可消耗芯部130可在于复合前体140中内在化之前铸造为设定的尺寸和形状。理解，虽然在本文中描述关于某些示例性复合物和化学物的可消耗芯部130，但是这些复合物和化学物仅为说明性的，并且现在已知或以后开发的任何烧结化学物、固体铸造化学物和复合物可包括在可消耗芯部130中。在制造期间，可消耗芯部130可自消耗到复合前体140中，从而形成复合制品200。在一个实施例中，可本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种系统，其包括：可消耗芯部，其形成为配置在复合前体的内部分内，所述可消耗芯部适合于在制造过程期间转换为浸渗剂并渗透所述复合前体。

【技术特征摘要】
2012.08.16 US 13/5869301.一种系统，其包括: 可消耗芯部，其形成为配置在复合前体的内部分内，所述可消耗芯部适合于在制造过程期间转换为浸渗剂并渗透所述复合前体。2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，还包括外部供给部，其经由芯部连接于所述可消耗芯部，用于将浸渗剂材料流供应至所述复合前体。3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述可消耗芯部适合于在所述制造过程期间基本上腾出所述复合前体的内部分。4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述可消耗芯部包括铸造材料。5.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述可消耗芯部包括硅或硼中的至少一种。6.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述可消耗芯部被所述复合前体基本上包封。7.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，还包括外部块，其配置在所述复合前体附近，用于将浸渗剂材料供应至所述复合前体。8.一种系统，其包括: 复合前体； 可消耗芯部，其配置在所述复合前体的内部分内，所述可消耗芯部适合于在制造过程期间转换为浸渗剂并渗透所述复合前体；以及 外部供给部，其经由芯部连接于所述可消耗芯部，所述外部供给部适合于将浸渗剂材料流供应至所述复合前体。9.根据权利要求8所述的系统，其特征在于，还包括外部块，其基本上配置在所述复合前体附近，并且适合于供应用以渗透所述复合前体的附加浸渗剂材料。10.根据权利要求8所述的系统，其特征在于，所述复合前体包封所述可消耗芯部。...

【专利技术属性】
技术研发人员：G·C·塔克萨切尔，P·德戴戈，P·E·格雷，P·H·莫纳甘，
申请(专利权)人：通用电气公司，
类型：发明
国别省市：