[发明专利]陶瓷基复合物部件及制造陶瓷基复合物部件的方法

说明书

一种制造陶瓷基复合物部件的方法。该方法包括将第一多个陶瓷基复合物层放置在彼此的顶部，在第一多个陶瓷基复合物层上设置填料包，以及将第二多个陶瓷基复合物层放置在填料包的顶部上。第一多个陶瓷复合物层或所述第二多个陶瓷复合物层中的一个包括弯曲角，以在多个陶瓷基质复合物层之间限定空隙，填料包设置在空隙中。填料包包含设置在其中的一个或多个牺牲纤维，在去除之后提供了功能特征，例如填料包中的冷却歧管。该方法还包括形成与一个或多个功能特征联接的一个或多个通道，以使冷却流体在其中的流动。还公开了一种陶瓷基复合物。

技术领域

本发明总体上涉及一种用于发电的燃气涡轮机，并且更具体地涉及形成用于燃涡轮的热气路径涡轮部件的陶瓷基复合物部件的方法。

背景技术

与由更常规的超合金材料形成的涡轮叶片和轮叶一样，CMC叶片和轮叶主要配备有空腔和冷却空隙以减轻重量，减少离心负荷并降低部件的工作温度。这些特性通常使用可去除和消耗性工具、钻孔等的组合形成在CMC部件中。内部冷却通道有利于冷却金属和CMC热气路径硬件，因为它们降低了冷却流量要求和热梯度/应力。

已经提出了基于碳化硅(SiC)的陶瓷基复合物(CMC)材料作为用于燃气涡轮发动机的某些部件的材料，例如涡轮叶片，轮叶，喷嘴，护罩和斗。已知多种用于制造基于SiC的部件的方法，包括Silicomp，熔体渗透(MI)，化学气相渗透(CVI)，聚合物膨胀热解(PIP)和氧化物/氧化物方法。尽管这些制造技术彼此之间存在显著差异，但是每种制造技术都涉及使用手工层叠和加工工具或模具，以通过包括在各个方法阶段施加热量的方法来制造近净成形的零件。

在许多情况下，在层叠方法期间，弯曲的部件经常产生空间，并且更特别地是产生间隙或空隙，其中出现不同取向和/或弯曲半径的CMC层间隙或空隙。为了提供最大的强度，层之间的这些间隙或空隙必须用填料包填充。由于在冷气和热气之间可能存在较大的间距，因此使用常规方法很难冷却这些区域。

当前用于在CMC部件的这些间隙或空隙中形成内部通道或空腔的制造方法包括通过填料包到达冷却空气源的钻孔的冷却通道。还与热气路径建立连接。通过碰撞和流经连接孔的组合来提供冷却。通常，钻孔方法是直接穿过层叠的层进入间隙或空隙并穿过填料包，有时也称为视线钻孔，需要切割或折断纤维，这会导致削弱整体结构。此外，填料包经常包含成为绝缘袋的缺陷。

因此，需要一种陶瓷基复合物部件和生产陶瓷基复合物部件的方法，该方法包括在由层叠的层片形成的空隙中形成一个或多个冷却通道，提供与一个或多个非视线通道或连接的联接，同时最大程度地减少切割或损坏层叠的层的情况。

发明内容

本公开的方面和优点将在下面的描述中部分地阐述，或者可以从描述中显而易见，或者可以通过实践本公开而获知。

通常提供用于形成陶瓷基复合物(CMC)产品的方法，以及由这种方法形成的所得产品。在一个实施例中，该方法包含：将第一多个陶瓷基复合物层堆叠放置，在多个陶瓷基复合物层上设置填料包，其中所述填料包包括设置在其中的一个或多个牺牲纤维；其中，所述第一多个陶瓷复合物层或所述第二多个陶瓷复合物层中的一个包括弯曲角，以在所述第一多个陶瓷复合物层和所述第二多个陶瓷复合物层之间限定空隙，所述填料包设置在所述空隙中；执行以下操作中的一个：去除所述一个或多个牺牲纤维，使得沿着所述预成型部件形成一个或多个功能特征；或者将流体渗透剂施加到所述预成型部件，从而使所述预成型部件致密化执行以下操作中的另一个：去除所述一个或多个牺牲纤维，使得沿着所述预成型部件形成一个或多个功能特征；或者将流体渗透剂施加到所述预成型部件，从而使所述预成型部件致密化；和形成联接到所述一个或多个功能特征的一个或多个通道，以使冷却流体在其中流动。