[发明专利]用于制造由陶瓷基复合材料制成的中空部件的方法

说明书

本发明涉及一种用于制造由陶瓷基复合材料制成的中空部件的方法，该方法包括以下步骤：使中空纤维预制件成形，其中由可氧化材料制成的芯部被容纳或插入到预制件中(E1)；固化所述预制件(E3，E4)；以及通过氧化所述芯部而提取芯部(E5)。

技术领域

本发明涉及一种用于制造由陶瓷基复合材料或CMC制成的中空部件的方法。

本发明的应用领域是制造用于涡轮发动机的热部件中的结构部件，例如涡轮发动机的涡轮机部件、机身后部件或次级喷嘴。更精确地，本发明可用于制造涡轮机喷嘴或中空叶片。

背景技术

涡轮机级由属于静子的固定叶片或喷嘴叶片组成，随后是属于转子的移动叶片。喷嘴的第一级是大致中空的，以将空气从涡轮机的外部径向地输送至内部，以向轮毂提供空气，用于增压、排气和可能的冷却。该空气中的一些可用于冷却喷嘴。

移动叶片也可以是中空的，使得冷却空气可以流过移动叶片。使用中空部件还减小了涡轮发动机的质量。

从美国文件2014/0048978已知一种用于制造中空CMC部件的方法。这种方法包括以下步骤：

-将硅芯部放置在多孔预制件的中空区域中，

-加热芯部和预制件以便熔化芯部，所述芯部的硅渗透多孔预制件以便固化它。

这种方法具有两个主要缺点。

第一个缺点是涉及芯部和模具(或成形器)由不同材料制成的事实。实际上，由硅制成的芯部与由碳或金属制成的模具具有不同的热膨胀，这可引起成品部件的可变性。因此需要补偿以确保部件的正确的纤维含量和正确的尺寸。

第二个缺点是必须正确地确定硅芯部体积的尺寸，使得整个多孔预制件被芯部的硅渗透。通常，如果在芯部中存在过量的硅，则提供排出装置以从腔中移除该过量的硅。类似地，如果芯部中的硅的量不足以渗透整个多孔预制件，则必须提供坩埚以将额外的硅带入腔中。这实际上使得预制件渗透阶段更复杂。

发明内容

本发明旨在以简单、可靠且廉价的方式弥补这些缺点。

为此目的，本发明提供了一种用于制造由陶瓷基复合材料制成的中空部件的方法，该方法包括以下步骤：

-使中空纤维预制件成形，由可氧化材料制成的芯部被容纳或插入到预制件中；

-固化所述预制件；以及

-通过氧化所述芯部来提取芯部。

以此方式，可以容易地移除芯部而没有损坏预制件的风险。实际上，后者在移除芯部之前已经被固化，所述预制件在移除芯部之后保持其尺寸和形状。

氧化是指芯部与将其转化为氧化物的氧化性介质或氧化剂的化学反应。此外，在CMC部件的当前制造的范围内，可以容易地进行通过氧化的芯部移除，而不需要制造方法的主要改变。

为了方便其移除，芯部可以被刺穿或可以被切出。

通过氧化提取芯部的步骤可以包括以下子步骤：

-在氧化气氛下，在炉中加热其中插入芯部的预制件；

-机械地去除氧化的芯部，例如通过刮擦。

这种加热可以在例如，乙酸钾的催化剂存在下进行。

催化剂的存在减少了加热步骤的持续时间，并方便芯部的移除。

所述加热可以在范围从400℃至800℃的温度下进行。

这样的加热可以包括：

-持续20小时至30小时之间的第一加热循环；