[发明专利]单面板或多面板的制造

说明书

一种结构冷却面板的制造方法，包括：将脱浆2D陶瓷切割成组织；通过至少一个刀片涂布方法在组织中渗入浆料；将组织层叠成多层面板，其中在每层之后浸渍浆料，其中组织具有组合纤维和/或预先构成的冷却孔；干燥；脱模；烧结多层面板，其中组合纤维的部分在烧结过程期间烧尽，留下形成冷却结构的阴架构，且/或预先构成的冷却孔限定冷却结构；使用下者进行修整：i)后加工，和/或ii)表面光滑化/再加工，和/或iii)涂层施加，和/或其它程序。

技术领域

本发明涉及模块化工业燃气轮机(IGT)构件的先进构想，其基于根据现有技术水平的IGT构件的每个领域的工业范围中使用最适合材料的原理。其是指用于施加到构件上以使最终构件适于特定功能的隔离结构或面板、冷却结构或面板的制造的方法。

此外，本发明涉及i)组合式面板结构；ii)形成组合式面板结构的各种面板的特殊处理；iii)涉及结构冷却面板的制造构想；iv)由组合式面板结构组装的各种IGT构件。

此外，本发明涉及模块化结构组件和CMC翼型件固定在具有上述结构IGT构件的金属芯的金属平台上，尤其是指导叶或转子叶片翼型件。

背景技术

最适合材料的选择总体上与工作经历下的环境、热、机械和热机械负载条件相关。根据该设计构想，整体的陶瓷和陶瓷基质复合物(CMC)材料尤其有益于施加到高温负载区域中，而金属合金优选主要用于机械或中等热机械负载的区段。该原理是指使用整体陶瓷且尤其是CMC用于生成GT构件或构件模块/涡轮和燃烧器GT区段中的特殊区域，如，平台和翼型件、插入件，或更一般地作为衬套材料。

该途径也是适于较高温度应用的涉及WO 2014/146829 A1的新重整/修理原理。实际上，整体陶瓷材料和陶瓷基质复合物在经历高和很高的温度(1000到1700°)和周期操作状况时，不易于受热退化作用。相比于使用必须由与热障涂层(即，TBC系统)组合的环境金属涂层保护的金属合金，允许了相当长的总体构件寿命。

陶瓷系统(包括CMC)也可能需要由陶瓷制成的环境和热障保护涂层，尤其是在高温范围中，但因此允许在金属合金不可忍受的温度水平下操作，或较大地延长了构件寿命。

基于该构想，主要存在两个因素驱使陆基IGT的涡轮叶片和燃烧器区段的整体和陶瓷复合物制成的本体的发展，且这至少部分对于航空GT也是有效的：

1.构件耐温且延长寿命；

2.涡轮叶片的前级的冷却需要可通过向叶片(旋转和/或静止)提供陶瓷壳作为针对操作期间的热气体的冲击的保护隔层来较大减小。

模块化IGT构件设计中的现今标准整体陶瓷和CMC系统的典型缺陷：

i. 脆性性质和低断裂韧性(整体陶瓷)；

ii.很有限的疲劳性质，尤其是整体陶瓷，而且CMC系统也是；

iii.有限抗蠕变性(CMC)；

iv.成本较高(CMC)。

市售的以及文献中描述的CMC材料仍存在：

在考虑涡轮零件且尤其是在旋转叶片(蠕变负载)的情况下，CMC的机械强度值大体上在设计要求的极限内。考虑不同构件区段的简单功能分开(即，机械和热去耦)并不足够，如，构件分成不同的子构件，其中某些区域主要需要承受机械负载，而其它构件区段将必须对抗高热负载(如若干专利和公开文献所述)。壳的一些特殊区域应对很高的温度，且针对来自很高气体质量流、气体压力和离心负载的不可忽略的机械负载。

强各向异性机械和物理CMC材料性质。该现象基于CMC复合物内的无机纤维的本来的2D/3D织造微观结构。尤其是在需要较厚材料强度的情况下，多层布置不可避免，这附加地提高了内在的不均一，且导致独立层叠层之间的局部缺陷或完全分层的风险。除此方面外，增大多孔性的总体风险随用于形成最终的壳或线性区段的层数而提高。