[发明专利]中空金属物体和用于制造其的方法

说明书

一种制造中空金属构件的方法，包括以下步骤：提供至少一个芯部，其包括第一侧面和相反侧面；使用第一金属喷涂工艺以将至少一种金属或金属合金施加至芯部的第一侧面，从而产生包括第一侧面和相反侧面的部分形成的结构；以及使用第二金属喷涂工艺以将至少一种金属或金属合金施加至在部分形成的结构和芯部的相反侧面，从而产生粗糙结构。中空金属构件包括具有内外表面的第一侧面，具有内外表面的相反侧面，第一侧面和相反侧面的内表面限定至少一个空腔。构件是一体形成的，且具有包括相对不同材料组分的区域，区域在其间具有材料的逐渐过渡。

背景技术

本文中描述的技术大体上涉及用于制造中空金属物体的方法，并且更具体地涉及用于燃气涡轮发动机的用作翼型件的这类物体。

许多燃气涡轮发动机组件包括中空金属物体，诸如风扇叶片形式的翼型件，和/或非旋转固定翼型件，诸如导叶。物体内的中空区域可用于减轻重量和/或给予其它期望的结构性能。

带有好的性能和尺寸控制的中空金属结构常常很难加工，并且由于常规技术的处理复杂及低的产量，这些结构可以是昂贵的。

现已通过几种方法制造中空金属结构。铸造是花费得起的，但薄壁区段可能难以控制并且材料性能可能很差。可以以多种方式来完成制造。零部件可由金属板材切割和形成、铸造、研磨和/或“超塑性形成”。结合可以通过熔焊、固态焊接、扩散结合、活化扩散结合、钎焊、螺栓连接或粘接结合。焊接生成局部的热影响区，其需要后续的热处理。由于局部的合金化，钎焊和活化扩散结合可具有局部的低性能区域。粘接结合可缺乏足够的强度。在高温长时间处理会降低材料的性能，诸如疲劳性能和延展性。

存在对用于制造具有成本效率且生产带有号的物理性能和尺寸控制的结构的中空金属物体的改善的制造方法的需求。

发明内容

在一方面，制造中空金属构件的方法包括以下步骤：提供至少一个芯部，其包括第一侧面和相反侧面；使用第一金属喷涂工艺以将至少一种金属或金属合金施加至芯部的第一侧面，从而产生包括第一侧面和相反侧面的部分形成的结构；以及使用第二金属喷涂工艺以将至少一种金属或金属合金施加至部分形成的结构和芯部的相反侧面，从而产生粗糙结构。

在另一方面，一种中空金属构件包括具有内外表面的第一侧面，具有内外表面的相反侧面，第一侧面和相反侧面的内表面限定至少一个空腔。构件是一体地形成的，且具有包括相对不同材料组分的区域，区域在其之间具有材料的逐渐过渡。

附图说明

图1是示例性的燃气涡轮发动机的立面横断面视图；

图2是用于燃气涡轮发动机的现有技术风扇叶片形式的示例性中空金属物体的立面图；

图3是风扇叶片形式的现有技术中空金属物体的横断面图示；

图4是图3的现有技术风扇叶片的扩散结合区域的放大横断面视图；以及

图5-12是在形成过程中的八个阶段处的示例性中空金属物体的横断面图示。

具体实施方式

图1是具有纵向轴线11的示例性燃气涡轮发动机组件10的横断面示意图。燃气涡轮发动机组件10包括风扇组件12和核芯燃气涡轮发动机13。核芯燃气涡轮发动机13包括高压压缩机14、燃烧器16和高压涡轮机18。在示例性的实施例中，燃气涡轮发动机组件10还包括低压压缩机20、和多级增压器32，以及基本环绕增压器32的分流器34。

风扇组件12包括从转子盘26径向向外延伸的风扇叶片24的阵列，其前部部分通过流线型整流罩25包封。燃气涡轮发动机组件10具有进气侧28和排气侧30。风扇组件12、增压器32、涡轮机20通过第一转子轴21联接在一起，并且压缩机14和涡轮机18通过第二转子轴22联接在一起。