[发明专利]一种陶瓷基复合材料涡轮转子叶片

摘要

本发明一种用于燃气涡轮发动机中的涡轮叶片，其结构适用于使用陶瓷基复合材料进行制造。整体叶片完全由陶瓷基复合材料构成，包括叶身、封严缘板、伸根和榫头等部分。叶身、伸根和榫头部分厚度变化程度低于一般金属叶片，由碳化硅纤维编织而成的核心预制体经过固化和成型工艺得到。封严缘板结构厚度较薄，由纤维布层叠而成，并在伸根处转折至伸根或相邻不同方向的缘板。伸根部位上宽下窄呈倒燕尾结构，防止安装叶片时向下掉落，避免因此造成的涡轮盘盘缘损伤封严缘板，叶片关键边缘均进行圆角处理，防止尖角处磕碰损伤导致局部纤维出现损伤。该叶片结构能提供涡轮叶片所需要的气动、封严、装配等功能要求，适用于陶瓷基复合材料制造工艺。

主权项

一种陶瓷基复合材料涡轮转子叶片，其特征在于：包括叶身(1)、封严缘板、伸根(7)和榫头(9)；所述叶身(1)由叶尖(12)、叶根(13)、叶盆表面(1b)、叶背表面(1a)和叶片前缘(1c)构成；叶身(1)的横截面翼型拥有弯曲的空气动力学轮廓；所述叶盆表面(1b)和叶背表面(1a)通过叶片前缘(1c)和叶片尾缘(1d)围成整个叶身；所述封严缘板包括转子级内封严缘板(2)、转静子级间封严缘板(5)、阶梯过渡封严缘板(4)和端面封严缘板(6)；所述转子级内封严缘板(2)、转静子级间封严缘板(5)、阶梯过渡封严缘板(4)和端面封严缘板(6)均呈薄片状布置在叶根处，分别设计在级内叶根处，级间，级内与级间交界处和榫头端面；封严缘板在伸根(7)处既向伸根(7)处转折，同时也向相邻不同方向的缘板转折与延伸，以便将各个部位不同方向的转子级内封严缘板(2)、转静子级间封严缘板(5)、阶梯过渡封严缘板(4)和端面封严缘板(6)相互固定；所述封严缘板承受流道气动压力、热与振动载荷，厚度在2‑3mm；所述伸根(7)呈上宽下窄倒燕尾结构，伸根(7)位于封严缘板下方、叶身(1)和榫头(9)之间；伸根斜面(3)与榫槽对应表面(14)接触；所述榫头(9)为燕尾型榫头，榫头(9)的工作面下沿(10)以及榫头根部(8)转折处设有圆角，防止安装使用过程中外物对榫头根部(8)转折角造成的损伤；榫头工作面(15)附近纤维沿工作面铺展，承受垂直于工作面的挤压应力；榫头工作面(15)与榫槽对应表面(16)接触；所述叶身将与伸根和榫头构成一体化结构，用叶身‑伸根‑榫头表示。