[发明专利]陶瓷基体复合材料涡轮喷嘴壳体和组装方法

权利要求书

1.一种制造陶瓷基体复合材料(CMC)涡轮喷嘴壳体的方法，所述方法包括：

堆叠和压实第一多个平台层片以组装一次外部喷嘴平台；堆叠和压实第二多个平台层片以组装一次内部喷嘴平台；

将多个后缘层片堆叠成V形形状；

通过将多个芯层片包裹在具有较宽端和较窄端的工具周围以限定中空翼型形状以及将所述堆叠的后缘层片布置在所述多个芯层片的所述较窄端附近来组装芯和后缘预成型件；

通过以下方式组装翼型体：将一组复合材料包裹层片周向地包裹在所述芯和后缘预成型件周围，所述一组复合材料包裹层片中的每个复合材料包裹层片具有第一层和第二层，所述第一层具有平行于所述涡轮喷嘴的纵向轴线取向的第一单向纤维，所述第二层具有相对于所述第一单向纤维在横向方向上取向的单向纤维，其中每个复合材料层片具有第一纵向边缘和第二纵向边缘；将所述第一纵向边缘和所述第二纵向边缘切割成指状物；以及使所述指状物在横向方向上远离所述芯层片折叠并使每个复合材料包裹层片的所述指状物在第二平台层片之间交织以限定二次内部喷嘴平台和二次外部喷嘴平台；将所述一次外部喷嘴平台接合到所述二次外部喷嘴平台；以及

将所述一次内部喷嘴平台接合到所述二次内部喷嘴平台。

2.根据权利要求1所述的方法，其中形成所述一次外部喷嘴平台和形成所述一次内部喷嘴平台的步骤同时执行。

3.根据权利要求1所述的方法，其中所述第一多个平台层片中的所述平台层片包括具有在第一纤维方向上取向的单向纤维的第一平台层片和具有在横向于所述第一纤维方向的第二纤维方向上取向的单向纤维的第二平台层片；并且其中在所述一次外部喷嘴平台的所述组装中所述第一多个平台层片的所述堆叠和压实包括使所述第一平台层片与所述第二平台层片交替。

4.根据权利要求3所述的方法，其中所述一次外部喷嘴平台的所述组装还包括对所述堆叠和压实的第一多个平台层片的生坯加工。

5.根据权利要求1所述的方法，其中所述第二多个平台层片中的所述平台层片包括具有在第三纤维方向上取向的单向纤维的第三平台层片和具有在横向于所述第三纤维方向的第四纤维方向上取向的单向纤维的第四平台层片；并且其中在所述一次内部喷嘴平台的所述组装中所述第二多个平台层片的所述堆叠和压实包括使所述第三平台层片与所述第四平台层片交替。

6.根据权利要求5所述的方法，其中所述一次外部喷嘴平台的所述组装还包括对所述堆叠和压实的第二多个平台层片的生坯加工。

7.根据权利要求1所述的方法，其中组装所述翼型体的步骤还包括将所述一组复合材料层片中的每个复合材料层片周向地包裹在所述芯和后缘预成型件周围，使得每个第一层和每个第二层以交替布置的方式包裹在所述芯层片周围。

8.根据权利要求1所述的方法，其中所述翼型体的所述组装还包括在每个复合材料包裹层片的折叠指状物的径向外侧设置多个填料面板，使得基本上均匀的层片层在所述第二平台层片之间交织。

9.根据权利要求1所述的方法，还包括卷起一个或多个层片以产生第一凹形圆角并用所述第一凹形圆角在所述翼型体与所述二次外部喷嘴平台之间的接头处包围所述翼型体。

10.根据权利要求1所述的方法，还包括卷起一个或多个层片以产生第二凹形圆角并用所述第二凹形圆角在所述翼型体与所述二次内部喷嘴平台之间的接头处包围所述翼型体。

11.根据权利要求1所述的方法，还包括在进行将所述一次外部喷嘴平台接合到所述翼型体的所述二次外部喷嘴平台并将所述一次内部喷嘴平台接合到所述翼型体的所述二次内部喷嘴平台的步骤之后进行使所述翼型体、所述外部喷嘴平台和所述内部喷嘴平台刚化的步骤；并且其中所述刚化的步骤产生刚化CMC涡轮喷嘴。

12.根据权利要求11所述的方法，还包括使用熔渗工艺使所述刚化CMC涡轮喷嘴致密化。