[发明专利]通过化学气相渗透制作的陶瓷基质复合物及其制造方法

说明书

相关申请的交叉引用

本申请请求享有2013年9月20日提交的Luthra等人的题为"Ceramic Matrix Composites Made by Chemical Vapor Infiltration and Methods of Manufacture Thereof"的美国临时专利申请序列第61/880,352号的优先权；该申请的公开内容通过引用并入本文中。

技术领域

本公开内容涉及由化学气相渗透(Chemical Vapor Infiltration)制作的陶瓷基质复合物、制作陶瓷基质复合物的方法，以及用于热气体通路中的陶瓷基质复合物涡轮构件。

背景技术

CVI复合物的一个关键局限性在于基质可包含显著的孔隙度。孔隙度随厚度增大，且可显著地影响平面中和层间两者的性质。因此，所需的是在制造用于生产诸如用于热气体通路中的涡轮构件的物件的陶瓷基质复合物中的改善方法和技术。

本公开内容的方法、陶瓷基质复合物、陶瓷基质复合物涡轮构件和技术针对克服本领域中的这些及其它缺陷。

发明内容

本发明的方面和优点将在以下描述中部分地阐明，或可从描述中清楚，或可通过实施本发明理解到。

本公开内容尤其涉及通过化学气相渗透制作的陶瓷基质复合物、制作陶瓷基质复合物的方法，以及用于热气体通路中的陶瓷基质复合物涡轮构件。

在一方面，本公开内容提供了一种制造陶瓷基质复合物的方法。在一个实施例中，该方法包括以下步骤：(i)在期望形状的陶瓷基质复合物预形件中形成多个孔；以及(ii)通过化学气相渗透过程使预形件致密化来形成基质的一部分或大部分。

在另一方面，本公开内容提供了一种根据本文所述的前述陶瓷基质复合物制造方法制作的用于热燃烧气体中的陶瓷基质复合物。

在又一方面，本公开内容提供了一种用于热气体通路中的陶瓷基质复合物涡轮构件，其包括由根据本文所述的前述陶瓷基质复合物制造方法制作的陶瓷基质复合物。

如本文所述，本公开内容的方法、陶瓷基质复合物、陶瓷基质复合物涡轮构件和技术尤其通过在CVI之前在预形件中产生贯穿厚度的孔而有效解决了与制造陶瓷基质复合物中CVI的使用相关联的孔隙度的问题。在本公开内容的方法的各种实施例中，孔可通过机加工或通过使用在烧尽时留下孔的聚合物纤维来产生。在各种实施例中，孔直径远大于预形件中的孔隙直径，这允许了气体在CVI期间穿透预形件的整个厚度。

在一个非限制性实例中，本公开内容的方法可涉及优选以单轴带层合或以织物层合来制作预形件。孔然后可在粘合剂烧尽之前或之后钻取。此外，在一些实施例中，孔可为渐缩的，其中在预形件的面上直径较大。CVI过程然后可用于填充预形件孔隙和形成在预形件中的孔两者。填充孔隙将提高层间性质和氧化寿命。在各种实施例中，存在于大孔中的SiC可进一步改善层间性质。在一些情况中，可能期望以BN预先涂布孔的内表面。性质可通过仅在需要致密复合物的区域中提供孔来定制。

本发明的这些及其它特征、方面和优点将参照以下描述和所附权利要求变得更好理解。并入本说明书且构成本说明书的一部分的附图示出了本发明的实施例，且连同描述用于阐释本发明的原理。

附图说明

看作是本发明的主题在说明书的结束部分中具体指出且明确提出。然而，本发明可连同附图参照以下详细来最佳地理解，在附图中：

图1A为根据本公开内容的预形件的一个实施例的图示；

图1B示出了图1A中所示的实施例的截面视图；

图2A为延伸穿过预形件中的板层的示例性孔的图示；

图2B为示出在预形件中使用孔对致密化的影响的图表；

图3为将本公开内容的实施例的预形件孔间距(mm)和孔直径(mm)与美国专利第5,405,560号和美国专利第8,216,641号中描述的那些相比较的图表；以及

图4为将本公开内容的实施例的预形件孔密度(孔数/cm²)和面积分数(%)与美国专利第5,405,560号和美国专利第8,216,641号中所述的那些相比较的图表。

本说明书和附图中的参考标号的重复使用旨在表示本发明的相同或相似的特征或元件。

具体实施方式