[发明专利]陶瓷基质复合物构件和制造陶瓷基质复合物构件的工艺

说明书

一种制造陶瓷基质复合物构件(10)的工艺(500)。工艺(500)包括将多个陶瓷基质复合物板层(60)定位成一个在另一个顶部上，以及在其中形成腔体。腔体的至少一部分包括末端直径(510)，其足够小，以容许密实化材料的浸渗。多个陶瓷基质复合物板层(60)被密实化，以形成密实化本体。密实化导致腔体的包括末端直径(510)的部分被填充密实化材料，并且腔体存在于密实化本体中。还公开在其中具有腔体的陶瓷基质复合物。

技术领域

本发明大体涉及用于发电的燃气涡轮，且更具体而言涉及形成用于燃气涡轮的热气路径涡轮构件的陶瓷基质复合物构件的方法。

背景技术

如由较传统的超合金材料形成的涡轮叶片和导叶那样，CMC叶片和导叶主要配备有腔体和冷却空隙，以减轻重量，减轻离心负载，和降低构件的运行温度。这些特征典型地使用可移除的且可消耗的加工的组合而形成在CMC构件中。内部冷却槽道对于冷却金属和CMC热气路径硬件是有利的，因为它们降低冷却流需求和热梯度/应力。

基于碳化硅(SiC)的陶瓷基质复合物(CMC)材料被提供来作为燃气涡轮发动机的某些构件的材料，诸如涡轮叶片、导叶、喷嘴和叶轮。已知多种方法用于制造基于SiC的构件，包括Silicomp、熔体浸渗(MI)、化学气相浸渗(CVI)、聚合物浸渍热解(PIP)和氧化物/氧化物工艺。虽然这些制造技术显著各自彼此不同，但是各自涉及使用手动叠置和加工或模具，以通过包括在各种处理阶段应用热的工艺制造近净形状部件。

用于在CMC构件中形成内部通道或腔体的当前制造方法使用需要在燃尽循环期间从内部通道“熔化出”或移除的材料。对CMC构件形成腔体包括多个步骤，包括使用预型件。首先，其中的一些可包括增强材料或用基质预浸渍的多个陶瓷板层在心轴上叠置或模制成预定型式，以提供构件的期望最终或近净形状和期望机械属性。心轴大体选自诸如锡、乙烯树脂或其它可熔化材料的材料。叠置板层可用基质材料(诸如SiC)预先浸渍(预浸渍)，或在叠置板层之后用基质浸渍。在密实化CMC预型件之前，心轴通过燃尽循环移除。在燃尽循环中，CMC预型件倒转且形成心轴的材料(诸如锡、乙烯树脂或其它可熔化材料)通过预型件CMC的开口末梢熔化出，从而离开开口末梢区域。

发明内容

在实施例中，一种制造陶瓷基质复合物构件的工艺。工艺包括将多个陶瓷基质复合物板层定位成一个在另一个顶部上且在其中形成腔体。腔体的至少一部分包括末端直径，其足够小，以容许密实化材料的浸渗。多个陶瓷基质复合物板层被密实化，以形成密实化本体。密实化导致腔体的包括末端直径的部分被填充密实化材料，并且腔体存在于密实化本体中。

在另一个实施例中，一种陶瓷基质复合物构件。陶瓷基质复合物包括多个陶瓷基质复合物板层，其形成密实化本体。多个陶瓷基质板层在密实化本体内形成腔体。腔体的一部分包括末端直径，其具有浸渗的密实化材料。

技术方案1. 一种制造陶瓷基质复合物构件的工艺，所述工艺包括：

将多个陶瓷基质复合物板层定位成一个在另一个顶部上且在其中形成腔体，所述腔体的至少一部分包括末端直径，其足够小，以容许密实化材料的浸渗；以及

使所述多个陶瓷基质复合物板层密实化，以形成密实化本体，所述密实化导致所述腔体的包括所述末端直径的部分被填充密实化材料；

其中所述腔体存在于所述密实化本体中。

技术方案2. 根据技术方案1所述的工艺，其特征在于，所述腔体完全封闭在所述密实化本体内。

技术方案3. 根据技术方案1所述的工艺，其特征在于，所述腔体包括渐缩几何结构。

技术方案4. 根据技术方案3所述的工艺，其特征在于，所述渐缩几何结构在所述多个陶瓷基质复合物板层的至少一部分之间包括空隙几何结构差异。

技术方案5. 根据技术方案1所述的工艺，其特征在于，所述陶瓷基质复合物板层为预浸渍陶瓷基质复合物板层。