[发明专利]复合构件及用于制造其的方法

说明书

用于燃气涡轮的复合构件(1)包括由以碳纤维(4)增强的金属基质(3)制成的第一部分(2)，其连结至由没有碳纤维的金属(7)制成的第二部分(6)。第二部分(6)可包括冷却元件(8)。

相关申请的交叉引用

本专利申请要求享有2017年12月6日提交的欧洲专利申请No. 17205758.0的优先权，其全部公开内容通过引用并入本文中。

技术领域

本发明涉及一种复合构件及用于制造其的方法。具体而言，复合构件用于燃气涡轮中；例如，复合构件是用于燃气涡轮的压缩机叶片或导叶或涡轮叶片或导叶。

背景技术

金属基质复合材料具有金属或嵌入金属基质中的陶瓷增强纤维；金属基质复合材料具有高强度，且相比于非金属基质复合材料，它们典型地可在较宽的温度范围下操作，不会吸收湿气，具有更好的导电性和导热性，对例如由切口效应或外物冲击引起的应力集中没那么敏感。金属基质复合材料相比于非金属基质复合材料具有较低的密度和较高的比强度，因此它们允许构造重量轻。US 2013/0259701A1公开了涡轮机叶片的增强边缘，其具有三维织造陶瓷纤维和金属或金属合金基质的增强结构。

非金属基质复合材料也是已知的，如，碳纤维复合物，诸如碳纤维增强的碳(CFRC)；这些非金属基质复合材料可经得起高温，但它们不可在高温下暴露于氧化气氛，对冲击破坏敏感，其寿命或失效难以预测，且目前的检查技术不允许预测剩余寿命。

本描述的发明人发现了一种将金属基质复合材料的优点与非金属基质复合材料的优点相组合的方式。

发明内容

本发明的方面包括提供一种复合构件，其能够在高温下也在氧化气氛中操作，且同时对应力集中(诸如切口效应或外物冲击)具有降低的敏感度。

例如，复合构件将金属基质复合材料的抗冲击性能和裂纹产生(initiation)检查和检测与非金属基质复合材料的轻重量和耐高温纤维相组合。

这些及其它方面通过提供根据所附权利要求的复合构件及用于制造其的方法来达成。

附图说明

根据在附图中以非限制性示例的方式示出的复合构件和方法的优选但非排它的实施例的描述，其它特征和优点将更清楚，在附图中：

图1示出复合构件的实施例；

图2至3示出方法的第一实施例；

图4至8示出方法的第二实施例；

图9至12示出方法的第三实施例；

图13至14示出在纤维区域中的SLM制造。

具体实施方式

参看附图，这些示出了用于燃气涡轮的复合构件1。复合构件可为压缩机叶片或导叶或涡轮叶片或导叶；其它构件是可行的，诸如热障等。

构件1包括由以碳纤维4增强的金属基质3制成的至少第一部分2；至少第一部分2连结至由没有增强碳纤维的金属7制成的至少第二部分6。

第一部分2的金属基质3的金属可不同于第二部分6的金属7。在此情况下，第一部分2和第二部分6的金属可根据期望的性能来选择，诸如重量、耐侵蚀性、耐腐蚀或氧化性等。

备选地，第一部分2的金属基质3的金属可与第二部分6的金属7相同。如果制造工艺需要这样，或假如第一部分2和第二部分6需要具有相同性能的金属，则该解决方案可为优选的。

暴露于燃气涡轮的高温气体的构件(例如，压缩机或涡轮叶片或导叶)通常需要大量冷却空气来控制它们的温度。由传统金属基质复合材料制成的构件可能未设有冷却系统(在现有技术水平下)，因此由于金属基质可经受的最高温度而使得传统金属基质复合材料在燃气涡轮构件中的应用受限制。