[发明专利]具有由金属基复合材料制成的插件的部件的制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及制造金属部件的方法，该金属部件具有由金属基复合材料制成的增强部，在这种类型的材料在金属基体中具有陶瓷纤维。

背景技术

特别在航空领域，致力于以尽可能小的质量生产具有最优机械性能的部件。为此目的，由金属基复合材料制成的插件被包含在特定部件中。这种复合材料包括被嵌入金属基体(例如钛合金)中的陶瓷纤维(例如碳化硅纤维)。陶瓷纤维的性能是具有很高的拉伸强度和压缩强度，大于金属的拉伸强度和压缩强度。金属基体提供的功能是：作为部件的粘合剂，以及保护和隔离纤维。

用于制造这种具有增强物的部件的已知方法包括：生产围绕心轴的被涂覆丝线的绕线。该绕线然后合并到金属主体或容器中，在金属主体或容器中预先机加工出形成壳体的缝。缝的深度大于绕线的高度。盖设置在容器上并焊接到其周边。盖具有与缝互补的榫的形状，其高度与设置在缝中以填充缝的绕线的高度匹配。然后，执行热等静压步骤，在热等静压过程中，绕线被榫压密。被涂覆丝线的金属护套通过扩散被焊接到一起并焊接到缝壁，以形成由金属合金构成的致密组件，其中陶瓷纤维在金属合金内沿环形延伸。然后，所获得的部件被机加工，以形成所希望的形状。

为了简化这种部件的制造，而不是单独制造插件，然后将其传送到主体中的缝，SNECMA名下的专利FR 2 886 290提出，在主体上直接生产绕线。作为缝的替代方式，在主体中提供两个台肩。第一台肩具有支承表面，用于被涂覆丝线的直接绕线。此表面平行于绕线方向。当绕线完成时，通过将一部件设置在主体上而重构缝，所述部件与第二台肩在形状上互补，从而相对于第一台肩形成台阶。然后，具有榫的盖被设置在才被绕线的插件上，然后压密所述组件。

前述制造技术涉及壳体的精密机加工，在通过压缩插件生产出部件坯体之后，将各元件焊接到一起，进行机加工操作，以获得所述部件。这些操作因而不仅涉及机加工大量材料，而且还涉及难以执行的机加工操作。为此原因，这种类型的部件的制造成本高，因而希望尽可能降低制造成本。

发明内容

因此，本发明的目的在于，对这种类型的具有增强部的部件的制造进行改进，以降低其制造成本。

根据本发明用于制造包括陶瓷纤维增强部的金属部件的方法包括以下步骤：

-通过组装被金属涂覆的陶瓷纤维，形成插件；

-制备中空金属模具，其内部容积对应于将被生产部件的封闭结构；

-将插件合并到金属模具中，合并的方式使得插件与模具的壁间隔开；

-用金属粉末填充模具；

-用盖封闭模具，并在封闭结构中形成真空，且将盖焊接到模具；

-在足以使模具的封闭结构变形的温度和压力下，对组件进行热等静压，用于压密粉末和纤维并用于粘合粉末颗粒和纤维；和

-去除模具，并在适合时进行机加工而实现所希望的形状。

通过在热等静压操作中利用粉末技术，可直接生产出具有高精尺寸、良好机械性能和优良冶金均匀性的部件。而且，可选择通过所述方法形成的部件几何形状，使得部件尽可能近似于所限定部件，而不需要或很少需要机加工操作。

所述方法允许使用一个插件或多个不同形状的插件，这取决于部件和增强部的所希望形状。每个插件因而可以是环形形状。更特别地，部件可以是轴对称的，或者可具有至少一个平直部分。当插件平直时，即采取平直段的形式，则其优选通过使被涂覆丝线一起经历热等静压处理而形成。

当至少两个插件被置于模具中时，它们可重叠。该布置取决于将被制造的部件的结构和所期望的机械性能。

为了限制在获得的坯体上进行机加工操作，在模具内提供突出部以减小将在机加工去除材料的区域中被填充的金属粉末的量。这些突出部在由陶瓷纤维所增强的区域之间的所述金属部分中限定腔。

专利EP 1 669 144公开了也通过粉末冶金制造金属零件，例如具有内部增强物的中空叶片。然而，该方法涉及生产预成形体，然后对此预成形体进行成形以生产中空零件。这样的方法不适于实施本发明。

文献GB 2 280 909公开了一种包括陶瓷纤维增强部的金属部件的制造。金属涂覆纤维被卷绕到支撑物上。组件被箔覆盖，整个组件经历热等静压操作。然而，这样的技术不允许通过中空模具制造其中设置有预制插件的部件。EP 997 549和DE 4 335 557这两篇文献均未公开通过多条纤维形成插件。

附图说明

通过参照附图阅读以下描述，本发明的其他特征和优点将变得显而易见，其中：

图1显示出现有技术容器，用于生产具有由陶瓷基复合材料制成的插件的细长形状部件；