修改復合材料物件的方法技術

在本公開的某些實施例中，描述了用于修改復合材料物件的方法。該方法包括將由復合材料制成的插塞定位在復合材料物件上的某個部位。該方法還包括使插塞和物件中的至少一個以足以在插塞和復合材料物件的部位之間形成慣性結合的速率旋轉。插塞和該部位被接合而在其間實現慣性結合。

【技術實現步驟摘要】
修改復合材料物件的方法
本專利技術大體上涉及修改復合材料物件的方法。在特定實施例中，可利用慣性結合(inertiabonding)來修改這種復合材料物件。
技術介紹
具有分散在相同或不同組成的連續陶瓷基體中的纖維的增強陶瓷基體復合材料很好地適用于結構應用，因為它們的韌性、抗熱性、高溫強度和化學穩定性。這樣的復合材料通常具有高的強度質量比，這使得它們在重量為關注點的應用中有吸引力，例如在航空應用中。它們在高溫下的穩定性使得它們非常適合于構件與高溫氣體接觸的應用中，例如在燃氣渦輪發動機中。陶瓷基體復合材料是十分昂貴的，因為它們的典型生產工藝是相當復雜的。因此，期望具有修改這種零件(其意外地或在使用期間可能損壞)的方法，使得它們可被挽救或者它們的使用壽命可延長。常規地，復合材料的損壞用外部結合的補塊來修補，其僅僅依靠與復合材料物件外表面的結合。不幸的是，這些類型的修改并未充分接合復合材料物件的基部而形成顯著結合到補塊。其它修改方法利用鉚釘或連結在一起的外部和內部兩半插塞來形成浮動的補塊，該補塊也不直接結合到復合材料物件。因此，存在著對于用于修改復合材料物件的改進方法的需要。
技術實現思路
本專利技術的方面和優點闡述在下面的描述中，或者根據該描述可能是明顯的，或者可通過本專利技術的實踐來了解。在本公開的某些實施例中，描述了一種用于修改復合材料物件的方法。該方法包括將由復合材料制成的插塞定位在復合材料物件上的部位。該方法還包括使插塞和物件中的至少一個以足以在插塞和復合材料物件的部位之間形成慣性結合的速率旋轉。插塞和部位被接合以在其間實現慣性結合。在本公開的其它實施例中，描述了一種用于修改復合材料物件的區域的方法。該方法包括將由纖維增強陶瓷基體復合材料制成的插塞定位在復合材料物件上的部位。復合材料物件包括纖維增強陶瓷基體復合材料。該方法還包括使插塞和物件中的至少一個以足以在插塞和復合材料物件的部位之間形成慣性結合的速率旋轉。插塞和部位被接合以在其間實現慣性結合。通過回顧說明書，本領域技術人員將更好地意識到這樣的實施例和其它實施例的特征和方面。附圖說明本專利技術的完整且能夠實現的公開，包括對于本領域技術人員而言的其最佳模式，更具體地闡述在說明書的剩余部分中，說明書包括對附圖的參考，在附圖中：圖1是根據本公開的某些實施例的復合材料物件的透視圖；圖2是根據本公開的某些方面的正被修改的圖1中的復合材料物件的剖面示意圖；以及圖3是根據本公開的某些實施例的復合材料物件的透視圖。附圖標記：10復合材料物件14插塞16軸18修改部位。具體實施方式現在將詳細地參考本專利技術的所提出的實施例，這些實施例的一個或更多示例在附圖中示出。詳細的描述使用數字和字母標記來指代圖中的特征。附圖和描述中相同或類似的標記用于指代本專利技術的相同或類似的部分。每個示例以本專利技術的說明而不是本專利技術的限制的方式提供。事實上，對于本領域技術人員而言將顯而易見的是，在不偏離本專利技術的范圍或精神的情況下，可在本專利技術中做出修改和變型。例如，作為一個實施例的部分所示出或描述的特征可用在另一實施例上而產生更進一步的實施例。因此，當落入所附權利要求及其等同的范圍內時，本專利技術意圖涵蓋這樣的修改和變型。陶瓷基體復合材料被用于形成暴露于航空發動機和燃氣渦輪中的熱燃燒氣體的構件，例如護罩、燃燒器襯套、噴嘴、動葉、葉片以及靜葉。陶瓷基體復合材料的有利于它們在這些應用中的使用的一個重要特性是它們的高韌性行為，該高韌性行為由材料中初始基體開裂后的上升的應力-應變曲線來表征。在工作中，燃氣渦輪構件在頻繁超過1200℃的溫度下運轉，并且經受顯著的溫度梯度。另外，這些構件被暴露于來自夾入熱氣中的具有高速度的顆粒的沖擊負荷。本公開的用于修改由復合材料(如陶瓷基體復合材料)制成的燃氣渦輪發動機構件中的損壞的方法能夠延長這些構件的壽命。另外，本公開的方法能夠修改新制造的構件，并且因此減少不合規格構件的數量。本公開的方法提供了表現出與新制造構件類似的韌性行為的改進構件。非常普遍地，本公開的方法利用慣性結合來修改復合材料。有利的是，可以修改復合材料元件而不必在修改之前拆卸或預熱。在某些實施例中，復合材料元件是纖維增強的陶瓷基體復合材料。在某些實施例中，纖維包括碳化硅。本文對碳化硅纖維的提及包括單晶或多晶纖維，或者其中碳化硅包封另一種材料(如碳或鎢)的芯。纖維還可包括有機前體，其將在制造過程中經歷的溫度范圍內的某一溫度下轉化為碳化硅。這樣的纖維還可包括硅和碳以外的元素。本公開的修改方法可應用于復合材料物件的修改，該復合材料物件通過復合材料生產的任何方法制成，包括陶瓷基體復合材料生產的方法。例如，陶瓷基體復合材料物件可通過預先浸潤/熔體浸漬、預先浸潤/化學氣相浸漬、漿鑄、漿鑄/熔體浸漬、漿鑄/化學氣相浸漬、聚合物浸漬和熱解、或者它們的組合來制成。例如，在預先浸潤/熔體浸漬方法中，陶瓷復合材料物件形成為包括多孔纖維預成型件和浸漬劑，多孔纖維預成型件包括陶瓷纖維和基體材料(一起，“纖維預成型件”)。通常，陶瓷纖維形成用于復合材料的增強體的網狀物并且被基體和浸漬劑包圍。陶瓷纖維預成型件是多孔的，因為盡管一些基體或基體前體材料可能與纖維一起提供，但是在纖維之間仍然有空間(纖維間空間或區域)。這些纖維間區域在生產陶瓷復合材料的過程中被浸漬劑填充。浸漬劑還可與基體前體反應。通常，纖維在直徑上在從0.3微米到約150微米的范圍內，并且在長度上為大約100米或更長。纖維可用作連續細絲或非連續纖維，其通常具有至少為10和高達1000或更多的長寬比。成形的纖維預成型件可以通過很多方式制成。除了用連續纖維制成的預成型件以外，低長寬比纖維可以與陶瓷基體材料或陶瓷基體前體材料的微粒和結合劑(如有機樹脂、纖維質材料或它們的組合)混合，并且形成為期望的形狀。混合物可通過許多已知技術形成或成形為預成型件或壓塊。例如，它可被擠出、注塑、模壓、等靜壓或者流鑄，以產生期望形狀和尺寸的預成型件。優選地，預成型件具有最終復合材料物件的形狀和尺寸。作為備選，纖維是連續的，并且如期望那么長。用包括基體或基體前體材料的懸浮液浸漬的連續纖維可為圍繞穩定的成形支撐件的細絲纏繞物，以構成具有期望形狀和厚度的預成型件。這種被浸漬的連續纖維還可通過將較長纖維長度放置成彼此靠近和平行而首先被成形為預浸漬的板或帶。這種預浸漬的板或帶可由單層或多層細絲組成。連續的細絲也可被編織、編造或以其它方式排列成所期望的構造。纖維板或帶的部分可圍繞穩定的成形支撐件設置，以構成具有期望形狀和厚度的纖維預成型件。當復合材料期望地具有連續的SiC基體時，有機樹脂或碳顆粒可在它們被制成預浸漬帶且形成為形狀之前引進纖維束中。如本文中使用的，術語“碳顆粒”或“碳微粒”包括但不限于顆粒、薄片、須狀物或者非晶纖維、單晶、多晶碳、石墨、碳化植物纖維、燈黑、細碎煤、木炭以及碳化聚合物纖維或毛氈，諸如人造絲、聚丙烯腈和聚乙炔。纖維可有利地由化合物涂覆，該化合物使得它們不向陶瓷基體材料的熔融前體中的一個或更多發生反應。在本公開的一個方面，纖維是用氮化物涂層(如氮化硼或摻硅氮化硼)涂覆的SiC纖維。其它涂層材料可以是為特定應用所選擇的金屬氮化物，諸如氮化鋁或氮化硅。當纖維必須長時期暴露于陶瓷基體材料的熔融前體時，涂層可本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種用于修改復合材料物件的方法，包括：??????將包括復合材料的插塞定位在所述復合材料物件上的部位；??????使所述插塞和所述物件中的至少一個以足以在所述插塞和所述復合材料物件的所述部位之間形成慣性結合的速率旋轉；以及??????使所述插塞和所述部位接合以在其間實現慣性結合。

【技術特征摘要】
2011.09.09 US 13/2289271.一種用于修改復合材料物件的方法，包括：將包括復合材料的插塞定位在所述復合材料物件上的部位，其中所述復合材料物件包括第一纖維增強陶瓷基體復合材料，所述第一纖維增強陶瓷基體復合材料包括多個第一纖維，所述第一纖維包括碳化硅，并且其中所述插塞包括第二纖維增強陶瓷基體復合材料，所述第二纖維增強陶瓷基體復合材料包括多個第二纖維，所述第二纖維包括碳化硅；提供連結至所述插塞的軸，所述軸具有小于所述插塞直徑的直徑；使所述插塞和所述物件中的至少一個以足以在所述插塞和所述復合材料物件的所述部位之間形成慣性結合的速率旋轉；以及使所述插塞和所述部位接合以在其間實現慣性結合；其中一旦形成所述慣性結合，就將所述插塞或所述物件的旋轉能轉移到較小直徑的所述軸上以從所述插塞剪切所述軸。2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，還包括在所述部位形成凹陷以接受所述插塞。3.根據權利要求2所述的方法，其特征在于，所述凹陷能夠容納圓錐形狀。4.根據權利要求2所述的方法，其特征在于，所述凹陷能夠容納棱柱形狀。5.根據權利要求3所述的方法，其特征在于，所述插塞包括圓錐形狀。6.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，還包括在將包括...

【專利技術屬性】
技術研發人員：HC羅伯茨三世，PE格雷，RLK馬特素莫托，JH博伊，PH莫納漢，J哈拉達，
申請(專利權)人：通用電氣公司，
類型：發明
國別省市：