[发明专利]使用多个处理步骤制造燃气涡轮发动机构件

说明书

本发明涉及使用多个处理步骤制造燃气涡轮发动机构件。具体而言，提供了用于制造燃气涡轮发动机的构件的方法。在一个实施例中，该方法包括模制CMC材料以形成燃气涡轮发动机构件的第一部分，处理第一部分以形成第一组件，将第一组件和燃气涡轮发动机构件的第二部分准备用于处理，以及处理第一组件和第二部分以形成第二组件。在另一个实施例中，方法包括处理第一多个CMC层片以形成第一组件；将第一组件和第二多个CMC层片定位在工具上以用于处理，第一组件限定第一平面，第二多个层片限定第二平面，其中第二平面垂直于第一平面；以及处理第一组件和第二多个层片以形成第二组件。

联邦政府资助声明

本发明是在海军部门授予的合同号N00421-05-C-0053下利用政府资助作出的。政府可具有本发明中的一定权利。

技术领域

本主题大体上涉及燃气涡轮发动机，或更具体地涉及一种用于制造燃气涡轮发动机的构件的方法。更具体而言，本主题涉及一种用于形成燃气涡轮发动机的陶瓷基质复合叶片的方法。

背景技术

燃气涡轮发动机大体上包括布置成与彼此流动连通的风扇和核心。此外，燃气涡轮发动机的核心大体上包括成串流顺序的压缩机区段、燃烧区段、涡轮区段和排气区段。在操作中，空气从风扇提供至压缩机区段的入口，在该处，一个或多个轴向压缩机逐渐压缩空气，直到其到达燃烧区段。燃料在燃烧区段内与压缩的空气混合且燃烧以提供燃烧气体。燃烧气体从燃烧区段传送至涡轮区段。穿过涡轮区段的燃料气流驱动涡轮区段，且然后传送穿过排气区段，例如，至大气。

更常见的是，非传统高温材料(诸如陶瓷基质复合(CMC)材料)用于燃气涡轮发动机内的各种构件。例如，假定CMC材料能够经得起相对极端的温度，则特别关注的是利用CMC材料替换燃烧气体的流动通路内的构件。更具体而言，关注在于利用由CMC材料形成的叶片替换燃气涡轮发动机的涡轮区段的转子叶片。

CMC涡轮转子叶片大体上由CMC材料的多个层片形成。层片可分成节段，其中各个节段对应于转子叶片的一部分。例如，层片的一个节段可对应于叶片的翼型件部分，层片的一个节段可对应于叶片的燕尾部，且对于涡轮转子叶片的不同部分以此类推。层片的节段可在高压釜中处理来使层片压制和固化以形成涡轮转子叶片。

然而，典型的转子叶片具有三个维度中的层片，例如，叶片的一些节段中的层片具有第一层片方向，且叶片的其它节段中的层片具有第二层片方向，例如，正交于第一层片方向。具有三个维度中的层片的此类叶片的压制可能很难，因为叶片的多个层片并不沿相同层片方向定向。

因此，一种用于使用多个处理步骤制造燃气涡轮发动机构件的方法将是有用的。此外，用于形成具有三个维度中的层片的燃气涡轮发动机的构件的方法将是有益的。更具体而言，用于制造燃气涡轮发动机的涡轮转子叶片(涡轮转子叶片具有三个维度中的CMC层片)的方法将是特别有利的。

发明内容

本发明的方面和优点将在以下描述中部分地提出，或可从描述中清楚，或可通过实施本发明学习到。

在本公开内容的一个示例性实施例中，提供了一种用于制造燃气涡轮发动机的陶瓷基质复合构件的方法。该方法包括模制陶瓷基质复合材料以形成燃气涡轮发动机构件的第一部分；处理燃气涡轮发动机构件的第一部分以形成第一组件；将第一组件和燃气涡轮发动机构件的第二部分准备用于处理；以及处理第一组件和燃气涡轮发动机构件的第二部分以接合第一组件和第二部分且因此形成第二组件。

在本公开内容的另一个示例性实施例中，提供了一种用于制造燃气涡轮发动机的陶瓷基质复合构件的方法。该方法包括处理陶瓷基质复合材料的第一多个层片以形成第一组件；将第一组件和陶瓷基质复合材料的第二多个层片定位在工具上以用于处理第一组件和第二多个层片，第一组件限定第一平面，第二多个层片限定第二平面，其中第二平面垂直于第一平面；以及处理第一组件和第二多个层片以接合第一组件和第二多个层片，且由此形成第二组件。