[发明专利]叶片盘及制造叶片盘的方法

说明书

公开了用于制造整体组件（24）的方法（56）。方法包括：提供（56）具有第一表面（46）的第一工件（26）和具有第二表面（50）的第二工件（28）；在第一工件（26）的第一表面（46）与第二工件（28）的第二表面（50）之间执行第一结合工艺以形成子组件工件（48）；以及在子组件工件（48）的第三表面（52）与第三工件（30）的第四表面（54）之间执行第二结合工艺以形成整体组件（24）。第一工件（26）的材料性能与第三工件（30）的材料性能不同。

技术领域

本公开涉及叶片盘及制造叶片盘的方法。

背景技术

燃气涡轮发动机在比如飞行器和船舶等的各种应用中被采用。燃气涡轮发动机通过首先在压缩单元内压缩进气空气而从流体流产生推力。压缩单元利用一系列叶片盘或叶片环来压缩进气空气。压缩单元供给待与燃料混合物混合的压缩空气用于在燃烧单元中燃烧。产生的热的、高压的气态混合物通过涡轮机部分膨胀，以汲取驱动压缩机及推进器（比如风扇或螺旋桨）的能量。能量也可以以电功率的形式被汲取。

叶片盘是具有盘（或鼓）和彼此间隔开的多个叶片的整体结构。如果盘和叶片整体形成为单个部件，则可实现重量减轻。因此，已经提出了连结叶片的非机械方法，其中叶片盘由单个锻造件机加工。然而，由于较少有效使用昂贵的材料和昂贵的锻造机械，因此这些方法遭遇制造挑战。

由于与高温环境相关的技术挑战，叶片盘需要利用不同的材料来制造。然而，连结两种不同材料存在技术挑战。例如，连结不同材料（即具有不同晶体结构的叶片与盘合金）的区别在于热加工（即热处理）的要求，并且困难在于利用固态或熔化工艺（比如熔融焊接）来连结。另外，由于热影响区域以及合金的混合、增加的颗粒尺寸以及缺乏焊后均质化热处理，熔融焊接会产生不利的焊后机械性能。此外，不同的材料具有不同的特性，即焊接引起的剩余应力或最佳材料条件（例如，老化），并且因此，在连结不同材料上总存在挑战。此外，不同材料的焊接过程可需要大且昂贵的设置。因此，存在对于由不同材料制造的改进的叶片盘的需求，且另外，提出了制造所述改进叶片盘的方法。

发明内容

本公开涉及用于燃气涡轮发动机的叶片盘。在一些示例中，叶片盘及用于制造叶片盘的方法被公开。

叶片盘（也称为整体组件）可用在低压涡轮机、中压或高压涡轮机中。在燃气涡轮机的压缩机部段中也可找到应用。

高压涡轮机暴露于最热、最高压的空气，并且低压涡轮机经受较冷、较低压的空气。

根据本公开的各种但不一定是所有实施例，提供用于制造整体组件的方法，方法包括：提供具有第一表面的第一工件和具有第二表面的第二工件；在第一工件的第一表面与第二工件的第二表面之间执行扩散结合工艺以形成子组件工件；以及在子组件工件的第三表面与第三工件的第四表面之间执行摩擦焊接工艺以形成整体组件，其中，第一工件的材料性能与第三工件的材料性能不同。

根据本公开的各种但不一定是所有实施例，提供制造用于燃气涡轮机的叶片盘的方法，方法包括：提供由结合至第二工件的第一工件形成的子组件工件；以及在子组件工件的第三表面与第三工件的第四表面之间执行第二结合工艺以形成叶片盘，其中，第一工件的材料性能与第三工件的材料性能不同。

根据本公开的各种但不一定是所有实施例，提供叶片盘。叶片盘包括：第一工件；第二工件；以及第三工件，其中，第一工件利用第二工件联接至第三工件以形成叶片盘，第二工件布置在第一工件与第三工件之间，以便有助于利用第一结合工艺和第二结合工艺中的每个来联接第一工件与第三工件，第一工件的材料性能与第三工件的材料性能不同。

叶片盘可制造成使得第一工件的材料性能与第三工件的材料性能不同。

对于具有相对低体积的叶片，尤其由于所使用的合金具有高温性能，因此由摩擦焊接给予的残余应力可能难以通过热处理缓解。第二工件的使用将第一工件与摩擦焊接的热隔离，并且可以是较容易处理以便去除残余应力的材料。