[发明专利]制造涡轮的连续叶片的方法以及涡轮的连续叶片

说明书

技术领域

本发明涉及例如应用于航空用涡轮发动机的涡轮的连续叶片及其制造方法。

背景技术

在作为喷气式发动机等的部件之一的涡轮叶片中，在其使用时，对其施加有较强的离心力、由气流等引起的较强的应力。因此，对上述的涡轮叶片不但要求有耐热性而且还特别地要求有较高的强度，因此，通常使用金属材料制造。例如，图13(a)是通常的航空器用涡轮风扇式发动机的简要立体图，图13(b)是对通常的航空器用涡轮风扇式发动机的涡轮动叶片的一部分进行放大的简要立体图，在发动机驱动时，对涡轮动叶片朝叶片部的长度方向施加有较强的离心力C，因此，通常涡轮动叶片由Ni基合金等制造。另外，如图13(b)所示，涡轮动叶片70虽然是具有具备叶片部72、朝与叶片部72的叶面垂直的方向延伸的平台部74、配置于叶片部72的一侧端部的燕尾部76、以及在叶片部72的另一侧端部朝与叶片部72的叶面垂直的方向延伸的顶部覆环部78的复杂的形状的部件，但是能够对Ni基合金等金属材料进行铸造，从而容易地进行制造。另外，对于涡轮静叶片而言也相同，虽然具有复杂的形状，但是能够使用Ni基合金等金属材料作为材料来容易地进行制造。

涡轮叶片存在作为单个叶片而使用的情况与作为连续叶片而使用的情况。在动叶片的情况下，对顶部覆环部进行接合而形成连续叶片。在静叶片的情况下，也存在对单个叶片的盖部(外带部)与平台部(内带部)进行接合而形成连续叶片、或通过铸造一体成型的情况。图13(c)是表示连续叶片构造的涡轮动叶片的简要立体图，连续叶片80具备：叶片部82、朝与叶片部82的叶片面垂直的方向延伸的平台部84、配置于叶片部82的一侧端部的燕尾部86、以及在叶片部82的另一侧端部朝与叶片部82的叶片面垂直的方向延伸的顶部覆环部88。在该情况下，其形状虽然进一步变得复杂，但是能够使用高级的铸模来进行制造。

而且，近年来，期待将由陶瓷纤维纺织品与陶瓷基质构成的陶瓷基复合部件(CMC)应用于涡轮叶片。陶瓷基复合部件轻型且耐热性优越，因此若能够利用为涡轮叶片，则能够期待发动机的重量减少以及燃料消耗率的减少。

以往，提出有几个应用了上述的陶瓷基复合材料的涡轮叶片及其制造方法。另外，以往也提出了图14所例示的连续叶片构造的涡轮叶片(例如参照专利文献1或2)。图14是表示连结有四个涡轮静叶片的图，连续叶片构造的涡轮静叶片90具备叶片部92a、92b、92c、92d、在各叶片部的一侧端部以及另一侧端部朝与各叶片部的叶面垂直的方向延伸的外带部94以及内带部96。而且，使用粘合剂对四个叶片部92a、92b、92c、92d与外带部94以及内带部96之间进行粘合，或者将四个叶片部92a、92b、92c、92d与外带部94以及内带部96之间机械式地连结。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：美国专利第6648597号公报

专利文献2：日本国专利申请公开平7-189607号公报

发明内容

发明所要解决的课题

表示陶瓷基复合材料具有较高的强度是借助基质中的强化纤维的地方较多。然而，在粘接或者机械式地连结的面中，强化纤维在连结处被切断，因此与强化纤维连续的部位相比，导致强度显著地恶化。若为了确保强度而追加加固部件，则导致作为陶瓷基复合部件的优点的轻型性受损。本发明是鉴于上述的问题而完成的。

用于解决课题的方法

根据本发明的第一方案，制造具有轴的涡轮的连续叶片的方法包括：通过将由陶瓷纤维构成的多个第一纺织品相对于上述轴沿径向配置而构成多个叶片部，将由上述陶瓷纤维构成的第二纺织品相对于上述轴沿周向配置，将上述第一纺织品的第一端弯折而平行地重叠在上述第二纺织品上，从而将上述多个第一纺织品与上述第二纺织品连结，将被连结的上述多个第一纺织品与上述第二纺织品组入模具而一体成形，使被一体成形的上述多个第一纺织品以及上述第二纺织品含浸基质。

根据本发明的第二方案，具有轴的涡轮的连续叶片具备：多个叶片部，其构成为将由陶瓷纤维构成的多个第一纺织品沿径向配置于上述轴；顶部覆环部或者外带部，其将由上述陶瓷纤维构成的第二纺织品沿周向配置于上述轴，通过将上述第一纺织品的第一端弯折而重叠在上述第二纺织品上，从而将上述多个第一纺织品与上述第二纺织品连结，将被连结的上述多个第一纺织品与上述第二纺织品组入模具而一体成形，使被一体成形的上述第一纺织品以及上述第二纺织品含浸基质。

发明效果