[go: up one dir, main page]

RU2793311C2 - Method for manufacturing a part from composite material with ceramic matrix - Google Patents

Method for manufacturing a part from composite material with ceramic matrix Download PDF

Info

Publication number
RU2793311C2
RU2793311C2 RU2020112740A RU2020112740A RU2793311C2 RU 2793311 C2 RU2793311 C2 RU 2793311C2 RU 2020112740 A RU2020112740 A RU 2020112740A RU 2020112740 A RU2020112740 A RU 2020112740A RU 2793311 C2 RU2793311 C2 RU 2793311C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
slot
fibrous reinforcement
cavity
paragraphs
machining
Prior art date
Application number
RU2020112740A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2020112740A (en
RU2020112740A3 (en
Inventor
Максим Франсуа Роже КАРЛИН
Николя ЭБЕРЛИН-ФЮ
Эдди ГУЛЛИАНН
Тьерри Ги Ксавье ТЕССОН
Original Assignee
Сафран Серамикс
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from FR1758751A external-priority patent/FR3071247B1/en
Application filed by Сафран Серамикс filed Critical Сафран Серамикс
Publication of RU2020112740A publication Critical patent/RU2020112740A/en
Publication of RU2020112740A3 publication Critical patent/RU2020112740A3/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2793311C2 publication Critical patent/RU2793311C2/en

Links

Images

Abstract

FIELD: method for manufacturing a ceramic matrix composite (CMC) part.
SUBSTANCE: invention relates to the part with at least one slot, as well as to such a CMC part capable of withstanding high temperatures, which can be used in the field of aircraft engineering, in particular in sectors of a cylindrical element gas turbine engine. According to the invention, the method comprises the following steps of creating a fibrous reinforcement: a cavity is formed in the fibrous reinforcement section, a slurry containing at least one ceramic powder and a solvent is injected, while the slurry is injected so as to impregnate the fibrous reinforcement and fill the fibrous reinforcement cavity. The obtained complex is dried, sealing is carried out by means of impregnation with liquid silicon and due to the hardening of the specified sealing material. By means of machining, at least one slot is made in the resulting rough part inside the volume corresponding to the fibrous reinforcement cavity.
EFFECT: technical result of the invention is the ability to obtain a more even surface condition during machining when cutting the final part, which provides better contact between the element inserted into the slot and this slot and allows to achieve a higher level of tightness.
18 cl, 6 dwg

Description

Область техники, к которой относится изобретениеThe field of technology to which the invention belongs

В данном документе предложены способ изготовления детали из CMC, то есть из композиционного материала с керамической матрицей, имеющей по меньшей мере одну прорезь, а также такая деталь из CMC, имеющая по меньшей мере одну прорезь.This document proposes a method for manufacturing a CMC part, that is, a ceramic matrix composite material having at least one slot, as well as such a CMC part having at least one slot.

Такой способ изготовления можно применять, в частности, в области авиастроения для изготовления деталей, способных выдерживать высокие температуры. В частности, речь может идти о секторах цилиндрического элемента газотурбинного двигателя, такого как авиационный турбореактивный двигатель, и, в частности, о секторах турбинного кольца, хотя это является всего лишь примером.Such a manufacturing method can be used, in particular, in the field of aircraft construction for the manufacture of parts capable of withstanding high temperatures. In particular, we can talk about sectors of the cylindrical element of a gas turbine engine, such as an aircraft turbojet engine, and, in particular, sectors of the turbine ring, although this is just an example.

Уровень техникиState of the art

Турбины турбореактивного двигателя содержат кольцо, позволяющее получить наружный проточный тракт турбины. Классически, это кольцо поделено на несколько секторов, соединенных друг с другом встык так, чтобы сформировать полное кольцо. При этом, чтобы обеспечить герметичность кольца, на промежуточных сторонах каждого сектора выполнены пазы, и в эти пазы вставлены металлические пластинки, попарно соединяющие секторы.Turbines of a turbojet engine contain a ring that allows you to get an external flow path of the turbine. Classically, this ring is divided into several sectors, butted together to form a complete ring. At the same time, in order to ensure the tightness of the ring, grooves are made on the intermediate sides of each sector, and metal plates are inserted into these grooves, connecting the sectors in pairs.

С учетом сверхвысоких температур в этих турбинах секторы кольца выполнены из CMC. Что же касается металлических пластинок, то их, как правило, выполняют из сплава на основе никеля или кобальта или на основе других материалов, выдерживающих эти высокие температуры.Given the ultra-high temperatures in these turbines, the ring sectors are made of CMC. As for metal plates, they are usually made of an alloy based on nickel or cobalt or based on other materials that can withstand these high temperatures.

Пазы, обычно имеющие ширину от 0,4 до 1 мм, как правило, выполняют посредством механической обработки. Однако недостатком этого метода является оголение волокон волокнистого усиления, присутствующего внутри сектора из CMC, что приводит к коррозии и/или ускоренному окислению детали, на которую действуют высокие температуры.The grooves, typically having a width of 0.4 to 1 mm, are generally machined. However, this method has the disadvantage of exposing the fibers of the fibrous reinforcement present within the CMC sector, leading to corrosion and/or accelerated oxidation of the part exposed to high temperatures.

В силу большой глубины этих пазов по отношению к их небольшой ширине трудно и иногда даже невозможно нанести на их дно защитное покрытие посредством термического напыления.Due to the great depth of these grooves in relation to their small width, it is difficult and sometimes even impossible to apply a protective coating to their bottom by thermal spraying.

Кроме того, по причине механической обработки внутри волокнистого усиления сектора кольца поверхностное состояние внутренних стенок пазов является достаточно неровным, в частности, со средней арифметической шероховатостью Ra более 6 мкм, что выражается в недостаточной герметичности между металлическими пластинками и секторами кольца.In addition, due to mechanical processing inside the fibrous reinforcement of the ring sector, the surface state of the inner walls of the grooves is rather uneven, in particular, with an arithmetic mean roughness Ra of more than 6 μm, which results in insufficient tightness between the metal plates and ring sectors.

Таким образом, существует реальная потребность в способе изготовления детали из CMC, а также в такой детали из CMC, в которых по меньшей мере частично устранены недостатки вышеупомянутого известного метода.Thus, there is a real need for a method for manufacturing a CMC part, as well as such a CMC part, which at least partially eliminates the disadvantages of the above-mentioned known method.

Раскрытие сущности изобретенияDisclosure of the essence of the invention

Объектом настоящего изобретения является способ изготовления детали из CMC, имеющей по меньшей мере одну прорезь, содержащий следующие этапы, на которых:The object of the present invention is a method for manufacturing a CMC part having at least one slot, comprising the following steps, in which:

- поставляют волокнистое усиление,- supply fiber reinforcement,

- в участке волокнистого усиления формируют полость,- a cavity is formed in the area of fibrous reinforcement,

- нагнетают шликер, содержащий по меньшей мере один керамический порошок и растворитель, при этом шликер нагнетают таким образом, чтобы пропитать волокнистое усиление и заполнить полость волокнистого усиления,- a slurry containing at least one ceramic powder and a solvent is injected, wherein the slurry is injected in such a way as to impregnate the fibrous reinforcement and fill the cavity of the fibrous reinforcement,

- сушат полученный комплекс,- drying the resulting complex,

- производят уплотнение посредством пропитки жидким уплотнительным материалом и за счет затвердевания указанного уплотнительного материала,- sealing is carried out by impregnation with a liquid sealing material and by hardening of said sealing material,

- выполняют посредством механической обработки по меньшей мере одну прорезь в черновой детали, полученной внутри объема, соответствующего полости волокнистого усиления.- perform by machining at least one slot in the draft part obtained inside the volume corresponding to the cavity of the fibrous reinforcement.

Таким образом, в рамках этого способа шликер нагнетают одновременно в волокнистое усиление и в объем полости, выполненной в волокнистом усилении. Следовательно, после сушки и уплотнения всего комплекса получают черновую деталь, имеющую первую часть, образованную волокнистым усилением, погруженным в керамическую матрицу, и вторую часть, расположенную внутри полости усиления, образованной керамической матрицей, и не имеющую усиления.Thus, within the framework of this method, the slurry is injected simultaneously into the fibrous reinforcement and into the volume of the cavity made in the fibrous reinforcement. Therefore, after drying and compacting the whole complex, a blank part is obtained having a first part formed by a fibrous reinforcement immersed in a ceramic matrix and a second part located inside the reinforcement cavity formed by a ceramic matrix and having no reinforcement.

Таким образом, объем внутри полости волокнистого усиления совсем не содержит волокон: эту вторую часть можно подвергнуть механической обработке легко и без напряжений, не оголяя при этом волокна волокнистого усиления. Это позволяет снизить риск коррозии и/или окисления детали, что обеспечивает увеличение ее срока службы и позволяет меньше прибегать к обслуживанию.The volume inside the fiber reinforcement cavity is thus completely free of fibers: this second part can be machined easily and stress-free without exposing the fibers of the fiber reinforcement. This reduces the risk of corrosion and/or oxidation of the part, resulting in longer life and less maintenance.

Кроме того, в отсутствие переплетенных волокон структура второй части черновой детали является более однородной, чем структура первой части, что позволяет получить более ровное состояние поверхности во время механической обработки при разрезании конечной детали. Это обеспечивает лучший контакт между элементом, вставленным в паз (металлической пластинкой), и этим пазом, и позволяет добиться, например, более высокого уровня герметичности.In addition, in the absence of intertwined fibers, the structure of the second part of the rough part is more uniform than the structure of the first part, which makes it possible to obtain a more even surface condition during machining when cutting the final part. This ensures better contact between the element inserted in the groove (metal plate) and the groove and allows for example a higher level of tightness.

В настоящем документе термины «осевой», «радиальный», «тангенциальный», «внутренний», «наружный» и их производные определены относительно главной оси газотурбинного двигателя; под «осевой плоскостью» следует понимать плоскость, проходящую через главную ось газотурбинного двигателя, а под «радиальной плоскостью» - плоскость, перпендикулярную к этой главной оси; наконец, термины «входной» и «выходной» определены относительно направления прохождения воздуха в газотурбинном двигателе.In this document, the terms "axial", "radial", "tangential", "internal", "outer" and their derivatives are defined with respect to the main axis of the gas turbine engine; by "axial plane" is meant a plane passing through the main axis of the gas turbine engine, and by "radial plane" is meant a plane perpendicular to this main axis; finally, the terms "inlet" and "outlet" are defined with respect to the direction of air flow in a gas turbine engine.

В некоторых вариантах осуществления волокнистое усиление выполняют посредством ткачества, предпочтительно трехмерного ткачества. Трехмерное ткачество позволяет, в частности, получать волокнистые усиления, которые имеют сложные геометрические формы и являются моноблочными, что обеспечивает очень высокую прочность конечной детали.In some embodiments, the implementation of the fibrous reinforcement is performed by weaving, preferably three-dimensional weaving. Three-dimensional weaving makes it possible, in particular, to obtain fibrous reinforcements that have complex geometries and are monoblock, which ensures a very high strength of the final part.

В некоторых вариантах осуществления волокнистое усиление содержит волокна SiC, предпочтительно по меньшей мере 50% волокон SiC и еще предпочтительнее - по меньшей мере 95% волокон SiC. Вместе с тем, можно также использовать любой тип керамического волокна и, в частности, карбоновые волокна.In some embodiments, the fiber reinforcement comprises SiC fibers, preferably at least 50% SiC fibers, and more preferably at least 95% SiC fibers. However, any type of ceramic fiber can also be used, and in particular carbon fibers.

В некоторых вариантах осуществления в ходе этапа нагнетания шликера шликер нагнетают таким образом, чтобы заполнить также объем, находящийся на поверхности участка волокнистого усиления, в котором выполнена полость. Это позволяет полностью защитить сторону детали, где находится прорезь, в том числе по краям указанной прорези. В частности, это обеспечивает лучшее уплотнение на поверхности этого участка заготовки.In some embodiments, during the slurry pumping step, the slurry is pumped in such a way as to also fill the volume located on the surface of the fiber reinforcement portion in which the cavity is formed. This allows you to completely protect the side of the part where the slot is located, including along the edges of the specified slot. In particular, this provides a better seal on the surface of this section of the workpiece.

В некоторых вариантах осуществления керамический порошок шликера содержит SiC, предпочтительно по меньшей мере 50% SiC и еще предпочтительнее - по меньшей мере 95% SiC. Вместе с тем, можно также использовать любой тип керамического порошка и, в частности, В, В4С, TiC, ZrC, BN, Si3N4 или TiSi2.In some embodiments, the ceramic slurry powder contains SiC, preferably at least 50% SiC, and more preferably at least 95% SiC. However, any type of ceramic powder can also be used, and in particular B, B 4 C, TiC, ZrC, BN, Si 3 N 4 or TiSi 2 .

В некоторых вариантах осуществления средний диаметр частиц керамического порошка шликера составляет от 0,1 мкм до 10 мкм, предпочтительно от 0,5 мкм до 5 мкм. Выполнение части сырой детали, образованной исключительно керамической матрицей, без волокнистого усиления, является сложным по причине высокой степени пористости, остающейся в этой части сырой детали после удаления растворителя. Таким образом, перед своим уплотнением эта вторая часть сырой детали является очень хрупкой и может легко раскрошиться, растрескаться и даже полностью отделиться от первой части, имеющей волокнистое усиление, в частности, если эта вторая часть расположена не только внутри полости волокнистого усиления, но также на его поверхности. Чтобы снизить риски вышеупомянутых повреждений, предусмотрены различные параметры, позволяющие усилить эту вторую часть сырой детали: среди них можно указать диаметр частиц керамического порошка. Так, авторы изобретения установили, что предложенные выше значения диаметра облегчают осуществление настоящего способа.In some embodiments, the average particle diameter of the ceramic slurry powder is 0.1 µm to 10 µm, preferably 0.5 µm to 5 µm. Making a part of the green part formed solely by the ceramic matrix, without fiber reinforcement, is difficult due to the high degree of porosity remaining in this part of the green part after removal of the solvent. Thus, before its compaction, this second part of the raw part is very brittle and can easily crumble, crack and even completely separate from the first part having the fiber reinforcement, in particular if this second part is located not only inside the fiber reinforcement cavity, but also on its surface. In order to reduce the risks of the aforementioned damages, various parameters are provided to make it possible to strengthen this second part of the raw part: among them, the particle diameter of the ceramic powder can be specified. Thus, the inventors have found that the diameter values suggested above facilitate the implementation of the present method.

В некоторых вариантах осуществления диаметр D50 частиц керамического порошка шликера составляет от 0,5 до 2 мкм. Распределение частиц порошка может быть одномодальным или бимодальным.In some embodiments, the ceramic slurry powder particle diameter D50 is between 0.5 and 2 microns. The distribution of powder particles can be unimodal or bimodal.

В некоторых вариантах осуществления диаметр d10 частиц керамического порошка шликера превышает 0,1 мкм.In some embodiments, the d10 particle diameter of the ceramic slurry powder is greater than 0.1 µm.

В некоторых вариантах осуществления диаметр d90 частиц керамического порошка шликера меньше 4 мкм.In some embodiments, the d90 particle diameter of the ceramic slurry powder is less than 4 microns.

В некоторых вариантах осуществления растворитель шликера является водным растворителем.In some embodiments, the slip solvent is an aqueous solvent.

В некоторых вариантах осуществления шликер содержит органическое связующее. Это связующее обеспечивает более высокую стойкость шликера и затем второй части сырой детали, полученной после сушки шликера: в частности, это облегчает отделение сырой детали от пресс-формы и затем манипулирование этой деталью без повреждений.In some embodiments, the slurry contains an organic binder. This binder ensures a higher resistance of the slip and then the second part of the green part obtained after drying the slip: in particular, it makes it easier to separate the green part from the mold and then manipulate this part without damage.

В некоторых вариантах осуществления указанное органическое связующее содержит по меньшей мере одно из следующих соединений: поливиниловый спирт (PVA), поливинилпирролидон (PvP), полиэтиленимин и полиэтиленгликоль (PEG). Действительно, эти различные соединения существенно повышают прочность сырой детали.In some embodiments, the implementation of the specified organic binder contains at least one of the following compounds: polyvinyl alcohol (PVA), polyvinylpyrrolidone (PvP), polyethyleneimine and polyethylene glycol (PEG). Indeed, these various compounds greatly increase the strength of the raw part.

В некоторых вариантах осуществления массовая концентрация указанного органического связующего по отношению к массе порошка составляет от 0,5 до 10%, предпочтительно от 1 до 5%. Такие значения концентрации обеспечивают высокую эффективность связующего и, следовательно, высокую прочность сырой детали.In some embodiments, the implementation of the mass concentration of the specified organic binder in relation to the mass of the powder is from 0.5 to 10%, preferably from 1 to 5%. Such concentration values provide a high binder efficiency and, consequently, a high strength of the green part.

В некоторых вариантах осуществления шликер дополнительно содержит пластификатор и/или диспергатор. В частности, речь может идти о пластификаторе или о связующем типа PVA, PEG или PVP. Пластификатор повышает стойкость керамического сырья после нагнетания: он позволяет снизить вязкость шликера и придает сырьевому материалу мягкость. Что касается диспергаторов, то речь может идти об основаниях, имеющих рН от 8 до 12, предпочтительно от 9 до 11, например, типа гидроксида тетраэтиламмония (ТЕАН), гидроксида тетраметиламмония (ТМАН) или гидроксида натрия (NaOH), или об электростерических системах, например, типа полиэфиримида (PEI). Эти диспергаторы позволяют удерживать частицы во взвеси за счет электростатической дисперсии.In some embodiments, the slurry further comprises a plasticizer and/or a dispersant. In particular, it can be a plasticizer or a binder of the PVA, PEG or PVP type. The plasticizer increases the resistance of the ceramic raw material after injection: it reduces the viscosity of the slurry and makes the raw material soft. With regard to dispersants, we can talk about bases having a pH of 8 to 12, preferably 9 to 11, such as tetraethylammonium hydroxide (TEAH), tetramethylammonium hydroxide (TMAH) or sodium hydroxide (NaOH), or electrosteric systems, for example, the polyesterimide (PEI) type. These dispersants allow particles to be held in suspension by electrostatic dispersion.

В некоторых вариантах осуществления в ходе этапа нагнетания шликера в инструмент, содержащий волокнистое усиление, помещают расходный материал. Такой расходный материал позволяет получать заранее определенное состояние поверхности в зоне его размещения. Можно использовать различные расходные материалы, например, ткани, эластомеры и/или металлическую фольгу. В зависимости от зоны инструмента расходный материал может быть пористым или может не быть пористым.In some embodiments, during the slurry pumping step, a consumable is placed in the fibrous reinforcement tool. Such a consumable makes it possible to obtain a predetermined state of the surface in the area of its placement. Various consumables can be used, such as fabrics, elastomers and/or metal foils. The consumable may or may not be porous depending on the area of the tool.

В некоторых вариантах осуществления этап сушки включает в себя этап лиофилизации. Такой этап лиофилизации позволяет снизить риск растрескивания второй части сырой детали во время этапа сушки. Он обеспечивает также хорошее сцепление между первой и второй частями сырой детали.In some embodiments, the drying step includes a lyophilization step. Such a freeze-drying step reduces the risk of cracking of the second part of the green part during the drying step. It also provides good adhesion between the first and second parts of the raw part.

В некоторых вариантах осуществления этап сушки включает в себя этап контролируемого испарения с повышением температуры. Такое контролируемое испарение позволяет контролировать удаление растворителя, что снижает риск растрескивания в ходе этапа сушки.In some embodiments, the drying step includes a temperature controlled evaporation step. This controlled evaporation allows for controlled solvent removal, which reduces the risk of cracking during the drying step.

В некоторых вариантах осуществления этап сушки включает в себя этап сушки типа Deliquoring (этап обезвоживания), в ходе которого деталь сушат с применением градиента давления.In some embodiments, the drying step includes a deliquoring type drying step (dewatering step) in which the part is dried using a pressure gradient.

В некоторых вариантах осуществления крутизна кривой повышения температуры на этапе контролируемого испарения составляет от 1 до 5°С/мин.In some embodiments, the slope of the temperature rise curve during the controlled evaporation step is from 1 to 5°C/min.

В некоторых вариантах осуществления повышение температуры на этапе контролируемого испарения заканчивается при конечной температуре, составляющей от 100 до 140°С, предпочтительно от 115 до 125°С.In some embodiments, the temperature rise in the controlled evaporation step ends at a final temperature of 100 to 140°C, preferably 115 to 125°C.

В некоторых вариантах осуществления повышение температуры на этапе контролируемого испарения начинается с исходной температуры, составляющей от 30 до 70°С, предпочтительно от 45 до 65°С.In some embodiments, the temperature rise in the controlled evaporation step starts from an initial temperature of 30 to 70°C, preferably 45 to 65°C.

В некоторых вариантах осуществления степень уплотнения керамического порошка за пределами волокнистого усиления по завершению этапа сушки превышает 50%. Степень уплотнения соответствует содержанию материала по отношению к объему рассматриваемой детали: в частности, она выражает степень пористости детали. Такая степень уплотнения обеспечивает достаточную прочность второй части сырой детали.In some embodiments, the degree of compaction of the ceramic powder beyond the fiber reinforcement after the drying step is greater than 50%. The degree of compaction corresponds to the content of the material in relation to the volume of the part in question: in particular, it expresses the degree of porosity of the part. This degree of compaction provides sufficient strength to the second part of the raw part.

В некоторых вариантах осуществления уплотнительный материал содержит Si, предпочтительно по меньшей мере 50 мас. % Si и еще предпочтительнее - по меньшей мере 95 мас. % Si.In some embodiments, the implementation of the sealing material contains Si, preferably at least 50 wt. % Si and more preferably at least 95 wt. % Si.

В некоторых вариантах осуществления способ дополнительно содержит этап отжига и предварительного спекания керамического порошка после этапа нагнетания шликера и перед этапом уплотнения. Это позволяет повысить прочность сырой детали за счет получения соединений между частицами керамического порошка.In some embodiments, the method further comprises the step of annealing and pre-sintering the ceramic powder after the slip injection step and before the densification step. This makes it possible to increase the strength of the raw part by obtaining connections between the particles of the ceramic powder.

В некоторых вариантах осуществления этап отжига и предварительного спекания осуществляют при температуре, составляющей от 1200 до 1600°С, предпочтительно от 1300 до 1500°С, в течение времени от 30 минут до 2 часов, предпочтительно от 45 минут до 1 часа 30 минут.In some embodiments, the annealing and presintering step is carried out at a temperature of 1200 to 1600°C, preferably 1300 to 1500°C, for 30 minutes to 2 hours, preferably 45 minutes to 1 hour 30 minutes.

В некоторых вариантах осуществления этап отжига и предварительного спекания осуществляют в атмосфере инертного газа, например, в атмосфере аргона.In some embodiments, the annealing and pre-sintering step is carried out under an inert gas atmosphere, such as an argon atmosphere.

В некоторых вариантах осуществления прорезь, выполняемая посредством механической обработки в черновой детали, является пазом. Вместе с тем, разумеется, можно предусмотреть прорезь любого типа и, в частности, отверстия, вырезы, заплечики, полости, метки и т.д. В одной и той же черновой детали можно выполнить несколько прорезей разных типов.In some embodiments, the slot machined into the rough part is a slot. However, it is of course possible to provide any type of slot, and in particular holes, notches, shoulders, cavities, marks, etc. You can make several slots of different types in the same rough part.

В некоторых вариантах осуществления паз, выполненный посредством механической обработки в черновой детали, имеет ширину менее 1 мм.In some embodiments, the machined slot in the rough part is less than 1 mm wide.

В некоторых вариантах осуществления паз, выполненный посредством механической обработки в черновой детали, имеет глубину, по меньшей мере в три раза превышающую его ширину.In some embodiments, the machined groove in the rough part has a depth of at least three times its width.

В некоторых вариантах осуществления средняя арифметическая шероховатость Ra внутренних стенок прорези, выполненной посредством механической обработки в черновой детали, меньше 5 мкм, предпочтительно меньше 2 мкм. Это позволяет элементу, вставляемому в прорезь, плотнее прижаться к стенке прорези, что обеспечивает более высокий уровень герметичности.In some embodiments, the arithmetic mean roughness Ra of the inner walls of a slot machined in a rough part is less than 5 µm, preferably less than 2 µm. This allows the element inserted into the slot to be pressed more tightly against the wall of the slot, which provides a higher level of tightness.

В некоторых вариантах осуществления этап механической обработки осуществляют посредством фрезерования, шлифования и/или электроэрозионной обработки.In some embodiments, the machining step is performed by milling, grinding, and/or EDM.

В некоторых вариантах осуществления способ дополнительно содержат этап нанесения защитного покрытия по меньшей мере на одну сторону конечной детали, на которой нет прорези.In some embodiments, the method further comprises the step of applying a protective coating to at least one side of the end piece that does not have a slot.

В некоторых вариантах осуществления сторона конечной детали, в которой посредством механической обработки была выполнена прорезь, не имеет защитного покрытия. Такое покрытие является, в частности, бесполезным, если шликер нагнетался также на поверхность этой стороны конечного усиления.In some embodiments, the machined side of the final part does not have a protective coating. Such a coating is in particular useless if the slurry has also been injected onto the surface of this side of the final reinforcement.

В некоторых вариантах осуществления перед этапом нагнетания шликера способ дополнительно содержит этап нанесения межфазного слоя, предусмотренный для покрытия волокон волокнистого усиления материалом межфазного слоя.In some embodiments, prior to the slip injection step, the method further comprises an interfacial layer application step for coating the fiber reinforcement fibers with the interfacial layer material.

В некоторых вариантах осуществления этап нанесения межфазного слоя осуществляют газовым способом.In some embodiments, the implementation step of applying the interfacial layer is carried out by a gas method.

В некоторых вариантах осуществления материал межфазного слоя содержит SiC и/или BN, предпочтительно по меньшей мере 50% SiC и еще предпочтительнее - по меньшей мере 95% SiC.In some embodiments, the interfacial layer material contains SiC and/or BN, preferably at least 50% SiC, and even more preferably at least 95% SiC.

В некоторых вариантах осуществления способ дополнительно содержит этап подготовки. В частности, речь может идти об этапе пескоструйной обработки или о любом другом этапе, позволяющим локально увеличить шероховатость поверхности детали.In some embodiments, the method further comprises a preparation step. In particular, it may be a sandblasting step or any other step that makes it possible to locally increase the surface roughness of the part.

В некоторых вариантах осуществления упомянутая деталь из CMC является авиационной деталью, например, деталью камеры сгорания или турбины. В частности, речь может идти о секторе турбинного кольца.In some embodiments, said CMC part is an aircraft part, such as a combustion chamber or turbine part. In particular, we can talk about the sector of the turbine ring.

Объектом настоящего изобретения является также деталь из CMC, имеющая по меньшей мере одну прорезь и полученная при помощи способа согласно любому из предыдущих вариантов осуществления.The subject of the present invention is also a CMC part having at least one slot and obtained using the method according to any of the previous embodiments.

Кроме того, объектом настоящего изобретения является турбина, содержащая кольцо, имеющее по меньшей мере два сектора кольца, каждый из который имеет паз на каждой из своих тангенциальных концевых сторон, и уплотнительную пластинку, вставленную в пазы двух последовательных секторов кольца, при этом по меньшей мере один из секторов кольца является деталью из CMC согласно любому из предыдущих вариантов осуществления.Furthermore, the subject of the present invention is a turbine comprising a ring having at least two ring sectors, each of which has a groove on each of its tangential end sides, and a sealing plate inserted into the grooves of two consecutive sectors of the ring, while at least one of the ring sectors is a CMC detail according to any of the previous embodiments.

Объектом настоящего изобретения является также газотурбинный двигатель, содержащий по меньшей мере одну деталь из CMC или турбину согласно любому из предыдущих вариантов осуществления.The subject of the present invention is also a gas turbine engine comprising at least one CMC part or a turbine according to any of the previous embodiments.

Вышеупомянутые, а также другие отличительные признаки и преимущества будут более очевидны из нижеследующего подробного описания примеров осуществления предложенного способа. Это подробное описание представлено со ссылками на прилагаемые чертежи.The above, as well as other distinctive features and advantages will be more apparent from the following detailed description of examples of the proposed method. This detailed description is presented with reference to the accompanying drawings.

Краткое описание чертежейBrief description of the drawings

Прилагаемые чертежи являются схематичными и прежде всего призваны иллюстрировать принципы изобретения.The accompanying drawings are schematic and are primarily intended to illustrate the principles of the invention.

На этих чертежах от одной фигуры (фиг.) к другой идентичные элементы (или части элемента) имеют одинаковые обозначения. Кроме того, элементы (или части элемента), относящиеся к разным примерам осуществления, но имеющие аналогичную функцию, имеют на фигурах обозначения, увеличенные на 100, 200 и т.д.In these drawings, from one figure (Fig.) to another, identical elements (or parts of an element) have the same designations. In addition, elements (or parts of an element) related to different embodiments, but having a similar function, have symbols increased by 100, 200, etc. in the figures.

На фиг. 1 показан газотурбинный двигатель согласно настоящему изобретению, вид в разрезе;In FIG. 1 shows a gas turbine engine according to the present invention, a sectional view;

на фиг. 2 схематично показано разделенное на секторы турбинное кольцо;in fig. 2 schematically shows a sectorized turbine ring;

на фиг. 3 показан сектор кольца согласно изобретению, вид в перспективе;in fig. 3 shows a section of a ring according to the invention, in perspective view;

на фиг. 4 представлена последовательность выполнения этапов согласно первому примеру осуществления заявленного способа;in fig. 4 shows the sequence of steps according to the first embodiment of the claimed method;

на фиг. 5 представлено изменение вида детали в ходе осуществления этого первого примера способа;in fig. 5 shows the change in the view of the part during this first example of the method;

на фиг. 6 представлено изменение вида детали в ходе осуществления второго примера способа.in fig. 6 shows the change in the view of the part during the implementation of the second example of the method.

Осуществление изобретенияImplementation of the invention

Для конкретизации изобретения ниже со ссылками на прилагаемые чертежи представлены примеры осуществления способов. Следует заметить, что изобретение не ограничивается этими примерами.To specify the invention below with reference to the accompanying drawings are examples of the implementation of the methods. It should be noted that the invention is not limited to these examples.

На фиг. 1 в разрезе по вертикальной плоскости, проходящей через главную ось А, показан двухконтурный турбореактивный двигатель 1 в соответствии с изобретением. От входа к выходу в направлении прохождения воздушного потока он содержит вентилятор 2, компрессор 3 низкого давления, компрессор 4 высокого давления, камеру 5 сгорания, турбину 6 высокого давления и турбину 7 низкого давления.In FIG. 1 shows a section along a vertical plane passing through the main axis A, showing a bypass turbojet engine 1 according to the invention. From the inlet to the outlet in the direction of the air flow, it contains a fan 2, a low pressure compressor 3, a high pressure compressor 4, a combustion chamber 5, a high pressure turbine 6 and a low pressure turbine 7.

На фиг. 2 показано кольцо 60 турбины 6 высокого давления, образующее внешнюю границу воздушного проточного тракта внутри турбины 6 высокого давления. Это кольцо 60 разделено на несколько по существу идентичных секторов 61 из CMC, соединенных посредством уплотнительных металлических пластинок 62.In FIG. 2 shows an annulus 60 of the high pressure turbine 6 which forms the outer boundary of the air flow path within the high pressure turbine 6 . This ring 60 is divided into several substantially identical sectors 61 of CMC connected by sealing metal plates 62.

Такой сектор 61 показан на фиг. 3: он содержит стенку 63 проточного тракта, входной фланец 64 и выходной фланец 65. Стенка 63 проточного тракта, имеющая форму сектора цилиндра, выполнена таким образом, что вместе с другими секторами 61 образует цилиндрическое кольцо с осью А. Стенка проточного тракта имеет внутреннюю главную сторону 63р, которая должна ограничивать воздушный проточный тракт, входную концевую сторону 63m, выходную концевую сторону 63v и две промежуточные боковые стороны 63i.Such a sector 61 is shown in FIG. 3: it comprises a flow path wall 63, an inlet flange 64 and an outlet flange 65. The flow path wall 63, having the shape of a cylinder sector, is designed in such a way that, together with other sectors 61, it forms a cylindrical ring with axis A. The flow path wall has an internal main a side 63p which is to define an air flow path, an inlet end side 63m, an outlet end side 63v and two intermediate side sides 63i.

В каждой промежуточной боковой стороне 63i выполнен паз 66. Эти пазы 66, проходящие в осевом направлении практически по всей длине стенки 63 проточного тракта, имеют в этом примере глубину 3 мм и ширину 0,5 мм. Внутренние стенки пазов 66 имеют среднюю арифметическую шероховатость Ra менее 1,6 мкм.A groove 66 is formed in each intermediate side 63i. These grooves 66, extending axially along almost the entire length of the wall 63 of the flow path, have in this example a depth of 3 mm and a width of 0.5 mm. The inner walls of the grooves 66 have an arithmetic mean roughness Ra of less than 1.6 µm.

Пластинка 62, выполненная из сплава на основе никеля или кобальта, имеет длину, по существу равную длине паза 66, и толщину, слегка меньшую этого паза, чтобы пластинку 62 можно было вставить в паз 66.The plate 62, made of a nickel or cobalt base alloy, has a length substantially equal to the length of the slot 66 and a thickness slightly less than this slot so that the plate 62 can be inserted into the slot 66.

На фиг. 4 и 5 представлены различные этапы примера осуществления заявленного способа, позволяющие изготовить такой сектор 61 кольца из CMC, то есть из композиционного материала с керамической матрицей. В частности, фиг. 5 представляет собой схематичный вид без учета точной формы детали.In FIG. 4 and 5 show the various steps of an exemplary embodiment of the inventive method to make such an annular sector 61 from CMC, i.e. ceramic matrix composite material. In particular, FIG. 5 is a schematic view without considering the exact shape of the part.

Способ начинается с ткачества Е1 волокнистой заготовки 10, которая будет играть роль волокнистого усиления сектора 61. Предпочтительно ткачество этой заготовки 10 производят в соответствии с известной технологией трехмерного ткачества, например, с переплетением типа интерлок. В этом примере ткачество заготовки 10 производят с волокнами карбида кремния SiC.The method starts by weaving E1 a fibrous blank 10 which will act as the fibrous reinforcement of sector 61. Preferably, this blank 10 is weaved in accordance with a known three-dimensional weaving technique, for example with an interlock weave. In this example, the weaving of the workpiece 10 is made with silicon carbide SiC fibers.

После завершения изготовления заготовки 10 ей придают форму и на известном этапе Е2 на нее наносят межфазный слой, например, способом химического осаждения из паровой фазы (известным также под названием CVD от "Chemical Vapor Deposition"). В этом примере нанесенным межфазным материалом является карбид кремния SiC. Таким образом, вокруг волокон заготовки 10 образуется оболочка из SiC, что позволяет укрепить заготовку 10 и зафиксировать приданную ей форму при формовании. После этого этапа Е2 нанесения межфазного слоя волокна заготовки 10 оказываются покрытыми межфазной оболочкой, но заготовка 10 все же остается очень пористой.After the preform 10 is finished, it is shaped and, in a known step E2, an interfacial layer is applied to it, for example, by a chemical vapor deposition process (also known as CVD from "Chemical Vapor Deposition"). In this example, the applied interfacial material is silicon carbide SiC. Thus, a SiC sheath is formed around the fibers of the preform 10, which makes it possible to strengthen the preform 10 and fix the shape given to it during molding. After this step E2 of applying the interfacial layer, the fibers of the preform 10 are interfacially coated, but the preform 10 is still very porous.

В ходе этапа Е2' механической обработки в каждой боковой стороне 19 заготовки 10, соответствующей промежуточным сторонам 63i конечного сектора 61, прорезают канавку 18. При этом получают упрочненную и разрезанную заготовку 10'.During the machining step E2', a groove 18 is cut in each side 19 of the workpiece 10 corresponding to the intermediate sides 63i of the end sector 61. This results in a hardened and cut workpiece 10'.

После этого упрочненную и разрезанную заготовку 10' помещают в пресс-форму для осуществления этапа Е3 нагнетания керамического шликера. В этом примере шликер содержит растворитель, в данном случае воду, керамический порошок, в данном случае карбид кремния SiC, и органическое связующее, в данном случае поливиниловый спирт.Thereafter, the hardened and cut blank 10' is placed in a mold to carry out the step E3 of injecting the ceramic slurry. In this example, the slurry contains a solvent, in this case water, a ceramic powder, in this case silicon carbide SiC, and an organic binder, in this case polyvinyl alcohol.

В этом примере концентрация порошка SiC в шликере составляет около 20% по объему. Концентрация связующего равна 1 мас. % по отношению к массе порошка SiC в шликере.In this example, the concentration of SiC powder in the slip is about 20% by volume. The binder concentration is 1 wt. % relative to the weight of the SiC powder in the slip.

Пресс-форма выполнена таким образом, чтобы повторять форму заготовки 10', оставляя при этом свободный объем внутри канавок 18. Таким образом, когда шликер нагнетают в пресс-форму, он пропитывает, с одной стороны, заготовку 10' и, с другой стороны, заполняет свободный объем внутри канавок 18 заготовки 10'.The mold is designed to follow the shape of the blank 10' while leaving a free volume inside the grooves 18. Thus, when the slurry is injected into the mold, it impregnates, on the one hand, the blank 10' and, on the other hand, fills the free volume inside the grooves 18 of the workpiece 10'.

Затем осуществляют этап Е4 сушки для удаления растворителя шликера. В этом примере речь идет об этапе лиофилизации (известной также под английским названием "freeze-drying"), в ходе которого пресс-форму резко охлаждают до отрицательной температуры, чтобы растворитель затвердел, затем постепенно нагревают при очень низком давлении, чтобы достичь сублимации растворителя практически без влияния на окружающие материалы, при этом растворитель в газовой фазе удаляют, например, при помощи холодной ловушки.A drying step E4 is then carried out to remove the slip solvent. This example is a lyophilization step (also known as "freeze-drying" in English) in which the mold is rapidly cooled to sub-zero temperatures to solidify the solvent, then gradually heated at very low pressure to achieve almost sublimation of the solvent. without affecting the surrounding materials, while the solvent in the gas phase is removed, for example, using a cold trap.

Согласно варианту, этап Е4 сушки может содержать этап контролируемого испарения растворителя, в ходе которого температуру камеры постепенно доводят с 50 до 120°С из расчета скорости нагрева от 1 до 5°С/мин., предпочтительно 1°С/мин.Optionally, the drying step E4 may comprise a controlled solvent evaporation step during which the chamber temperature is gradually raised from 50 to 120°C at a heating rate of 1 to 5°C/min, preferably 1°C/min.

Согласно другому варианту, этап Е4 сушки может содержать этап Deliquoring (этап обезвоживания), осуществляемый под давлением, составляющем от 50 до 100 миллибар, в течение 1-2 часов.Alternatively, the drying step E4 may comprise a deliquoring step carried out at a pressure of 50 to 100 millibars for 1-2 hours.

В ходе этого этапа Е4 сушки внутри заготовки 10' частицы керамики шликера отделаются путем декантации и оседают на волокнах заготовки по мере удаления растворителя, заполняя, таким образом, поры заготовки 10. Кроме того, внутри свободного объема частицы керамики агломерируются и связываются друг с другом, в частности, под действием органического связующего.During this drying step E4 inside the workpiece 10', the slip ceramic particles are separated by decantation and settle on the fibers of the workpiece as the solvent is removed, thus filling the pores of the workpiece 10. In addition, inside the free volume, the ceramic particles agglomerate and bind to each other, in particular, under the action of an organic binder.

Таким образом, после этапа Е4 сушки получают сырую деталь 20, имеющую первую часть 21 с усилением, образованным волокнистой заготовкой 10, и вторую часть 22 внутри канавок 18, не имеющую усиления и состоящую из агломерированного керамического порошка со степенью уплотнения сверх 50%.Thus, after the drying step E4, a green part 20 is obtained, having a first part 21 with reinforcement formed by the fiber blank 10, and a second part 22 inside the grooves 18, without reinforcement and consisting of agglomerated ceramic powder with a degree of compaction in excess of 50%.

Затем полученную таким образом сырую деталь 20 подвергают этапу Е5 отжига и предварительного спекания, позволяющему усилить соединения между частицами керамического порошка и, следовательно, повысить прочность сырой детали 20, особенно в ее второй части 22.The green part 20 thus obtained is then subjected to an annealing and pre-sintering step E5, which makes it possible to strengthen the bonds between the particles of the ceramic powder and consequently increase the strength of the green part 20, especially in its second part 22.

В этом примере отжиг происходит в атмосфере инертного газа, например, аргона, при температуре 1400°С в течение 1 часа.In this example, annealing takes place in an atmosphere of inert gas, such as argon, at a temperature of 1400° C. for 1 hour.

После завершения этого этапа Е5 сырую деталь 20 отделяют от пресс-формы и перемещают на этап Е6 уплотнения. В ходе этого этапа Е6 уплотнения на сырую деталь 20 выливают жидкий уплотнительный материал, в данном случае кремний Si: при этом уплотнительный материал проникает за счет капиллярности внутрь сырой детали 20, как в ее первую часть 21, так и в ее вторую часть 22, и заполняет остаточные поры сырой детали 20.After completion of this step E5, the green part 20 is separated from the mold and moved to the sealing step E6. During this sealing step E6, a liquid sealing material, in this case silicon Si, is poured onto the green part 20: the sealing material penetrates by capillarity into the inside of the green part 20, both its first part 21 and its second part 22, and fills the residual pores of the raw part 20.

После охлаждения и затвердевания уплотнительного материала получают черновую деталь 30, которая больше не имеет или практически не имеет пор. Аналогично сырой детали, черновая деталь 30 имеет первую часть 31 с усилением, образованным волокнистой заготовкой 10 и погруженным в матрицу, и вторую часть 32, находящуюся внутри канавок 18, не имеющую волокнистого усиления 10 и состоящую исключительно из матрицы.After the sealing material has cooled and solidified, a rough part 30 is obtained which no longer has or practically no pores. Similar to the green part, the rough part 30 has a first part 31 with the reinforcement formed by the fiber blank 10 and immersed in the matrix, and the second part 32, located inside the grooves 18, not having the fiber reinforcement 10 and consisting solely of the matrix.

После этого во время этапа Е7 механической обработки, предпочтительно электроэрозионной обработки, можно выполнить пазы 66 внутри второй части 32, не затрагивая волокнистого усиления 10, чтобы получить конечный сектор 61 кольца.Thereafter, during a machining step E7, preferably EDM, slots 66 can be made inside the second part 32 without affecting the fiber reinforcement 10 to obtain the end sector 61 of the ring.

Естественно во второй части 32 черновой детали 30 можно выполнять другие виды механической обработки, не оголяя волокна волокнистого усиления 10. Кроме того, на некоторые стороны сектора 61 кольца и, в частности, на главную внутреннюю сторону 63р, можно термическим способом нанести покрытие. Предпочтительно промежуточные стороны 63i не имеют такого термического покрытия.Naturally, in the second part 32 of the rough part 30, other types of machining can be performed without exposing the fibers of the fibrous reinforcement 10. In addition, some sides of the sector 61 of the ring, and in particular the main inner side 63p, can be thermally coated. Preferably, the intermediate sides 63i do not have such a thermal coating.

На фиг. 6 представлен второй пример осуществления предложенного способа. Ниже будут показаны только отличия от первого примера. В частности, последовательность различных этапов остается такой же, как на фиг. 3, и только этап Е3 нагнетания шликера осуществляют по-другому.In FIG. 6 shows a second embodiment of the proposed method. Only the differences from the first example will be shown below. In particular, the sequence of the various steps remains the same as in FIG. 3, and only the slurry pumping step E3 is carried out differently.

Так, способ начинается с ткачества Е1 волокнистой заготовки 110, аналогичного первому примеру. Ее подвергают этапу Е2 нанесения межфазного слоя аналогично первому примеру, затем этапу Е2' механической обработки аналогично первому примеру и получают упрочненную и разрезанную заготовку 110' с канавками 118, выполненными в каждой из ее боковых сторон 119.Thus, the method starts by weaving E1 a fiber blank 110 similar to the first example. It is subjected to the stage E2 of applying the interfacial layer similarly to the first example, then to the stage E2' of machining similarly to the first example, and a hardened and cut blank 110' is obtained with grooves 118 made in each of its sides 119.

После этого упрочненную и разрезанную заготовку 110' помещают в пресс-форму для осуществления этапа Е3 нагнетания керамического шликера. Аналогично предыдущему примеру, шликер содержит растворитель, в данном случае воду, керамический порошок, в данном случае карбид кремния SiC, и органическое связующее, в данном случае поливиниловый спирт, с такими же значениями концентрации.Thereafter, the hardened and cut billet 110' is placed in a mold to carry out the ceramic slurry injection step E3. Similar to the previous example, the slip contains a solvent, in this case water, a ceramic powder, in this case silicon carbide SiC, and an organic binder, in this case polyvinyl alcohol, with the same concentration values.

Однако, используемая пресс-форма имеет форму, отличную от первого примера. Действительно, она предусмотрена таким образом, чтобы повторять форму заготовки 110', оставляя свободный объем не только внутри канавок 18, но также на поверхности боковых сторон 119 заготовки. Таким образом, когда в пресс-форму нагнетают шликер, он пропитывает заготовку 110', а также заполняет свободный объем, оставшийся внутри канавок 118 и перед боковыми сторонами 119 заготовки 110'.However, the mold used has a shape different from the first example. Indeed, it is provided in such a way as to follow the shape of the workpiece 110', leaving a free volume not only inside the grooves 18, but also on the surface of the sides 119 of the workpiece. Thus, when the slip is injected into the mold, it impregnates the workpiece 110' and also fills the free volume remaining inside the grooves 118 and in front of the sides 119 of the workpiece 110'.

После этого, аналогично первому примеру, осуществляют этап Е4 сушки. Таким образом, после этапа Е4 сушки получают сырую деталь 120, имеющую первую часть 121 с усилением, образованным волокнистой заготовкой 110, и вторую часть 122, не имеющую волокнистого усиления 110 и состоящую из агломерированного керамического порошка со степенью уплотнения сверх 50%. Главные поверхности 119 заготовки 110 оказываются при этом на границе раздела между этими первой и второй частями 121, 122 сырой детали 120.After that, similarly to the first example, the drying step E4 is carried out. Thus, after the drying step E4, a green part 120 is obtained, having a first part 121 with reinforcement formed by the fiber blank 110, and a second part 122 having no fiber reinforcement 110 and consisting of agglomerated ceramic powder with a degree of compaction in excess of 50%. The main surfaces 119 of the workpiece 110 are in this case at the interface between these first and second parts 121, 122 of the raw part 120.

Полученную сырую деталь 120 подвергают этапу Е5 отжига и предварительного спекания, аналогично первому примеру. После завершения этого этапа Е5 сырую деталь 120 отделяют от пресс-формы и перемещают на этап Е6 уплотнения, аналогичный первому примеру.The resulting green part 120 is subjected to an annealing and pre-sintering step E5 similar to the first example. After completion of this step E5, the green part 120 is separated from the mold and moved to the sealing step E6, similar to the first example.

После охлаждения и затвердевания уплотнительного материала получают черновую деталь 130, которая больше не имеет или практически не имеет пор. Аналогично сырой детали, черновая деталь 130 имеет первую часть 131 с усилением, образованным волокнистой заготовкой 110 и погруженным в матрицу, и вторую часть 132, не имеющую волокнистого усиления 110 и состоящую исключительно из матрицы.After the sealing material has cooled and solidified, a rough part 130 is obtained which no longer has or practically no pores. Similar to the green part, the rough part 130 has a first part 131 with the reinforcement formed by the fiber blank 110 and immersed in the matrix, and the second part 132 without the fiber reinforcement 110 and consisting solely of the matrix.

В частности, поскольку главные поверхности 119 заготовки 110 расположены внутри сырой детали 120, уплотнение на уровне этих боковых поверхностей 119 является полным и однородным, без краевого эффекта.In particular, since the main surfaces 119 of the blank 110 are located inside the green part 120, the seal at the level of these side surfaces 119 is complete and uniform, with no edge effect.

После этого во время этапа Е7 механической обработки, предпочтительно электроискровой обработки, можно выполнить пазы 166 внутри второй части 132, не затрагивая волокнистого усиления 110, чтобы получить конечный сектор 161 кольца.Thereafter, during a machining step E7, preferably spark machining, slots 166 can be made within the second portion 132 without affecting the fibrous reinforcement 110 to obtain an end sector 161 of the ring.

В этом втором примере слои не имеющей волокнистого усиления матрицы, полученные на поверхности боковых сторон 119 заготовки 110, обеспечивают защиту промежуточных поверхностей 163i конечного сектора 161, что позволяет отказаться от нанесения на них специального термического покрытия.In this second example, the layers of non-fiber-reinforced matrix formed on the surface of the sides 119 of the blank 110 provide protection to the intermediate surfaces 163i of the final sector 161, thereby eliminating the need for a special thermal coating on them.

Хотя настоящее изобретение было описано со ссылками на конкретные примеры осуществления, разумеется, в эти примеры можно вносить различные изменения, не выходя за рамки общего объема изобретения, определенного формулой изобретения. В частности, отдельные признаки различных показанных/описанных вариантов осуществления можно комбинировать в дополнительных вариантах осуществления. Следовательно, описание и чертежи можно рассматривать только иллюстративно, но неограничительно.Although the present invention has been described with reference to specific embodiments, of course, various changes can be made to these examples without departing from the general scope of the invention defined by the claims. In particular, individual features of the various embodiments shown/described may be combined in additional embodiments. Therefore, the description and drawings are to be considered illustrative only and not restrictive.

Очевидно также, что все признаки, описанные со ссылками на способ, можно транспонировать отдельно или в комбинации на устройство, и, наоборот, все признаки, описанные со ссылками на устройство, можно транспонировать отдельно или в комбинации на способ.It is also clear that all features described with reference to a method can be transposed singly or in combination to a device, and conversely, all features described with reference to a device can be transposed singly or in combination to a method.

Claims (31)

1. Способ изготовления детали из композиционного материала с керамической матрицей, имеющей по меньшей мере одну прорезь, содержащий следующие этапы, на которых:1. A method for manufacturing a part from a composite material with a ceramic matrix having at least one slot, comprising the following steps, in which: - получают (Е1) волокнистое усиление (10, 110),- get (E1) fibrous reinforcement (10, 110), - формируют (Е2’) полость (18, 118) в участке волокнистого усиления (10, 110),- form (E2') cavity (18, 118) in the area of fibrous reinforcement (10, 110), - нагнетают (Е3) шликер, содержащий, по меньшей мере, керамический порошок и растворитель, при этом шликер нагнетают так, чтобы пропитать волокнистое усиление (10', 110') и заполнить полость (18, 118) волокнистого усиления (10', 110'),- slip (E3) is injected containing at least ceramic powder and solvent, while the slip is injected so as to impregnate the fibrous reinforcement (10', 110') and fill the cavity (18, 118) of the fibrous reinforcement (10', 110 '), - сушат (Е4) полученный комплекс,- dry (E4) the resulting complex, - производят уплотнение (Е6) посредством пропитки жидким кремнием и за счет его затвердевания,- produce a seal (E6) by impregnation with liquid silicon and due to its hardening, - выполняют (Е7) посредством механической обработки по меньшей мере одну прорезь (66) в полученной черновой детали (30, 130) внутри объема, соответствующего полости (18, 118) волокнистого усиления (10, 110).- perform (E7) by machining at least one slot (66) in the obtained draft part (30, 130) inside the volume corresponding to the cavity (18, 118) of the fibrous reinforcement (10, 110). 2. Способ по п. 1, в котором волокнистое усиление (10, 110) выполняют посредством трехмерного ткачества (Е1).2. Method according to claim 1, wherein the fibrous reinforcement (10, 110) is carried out by three-dimensional weaving (E1). 3. Способ по п. 1 или 2, в котором в ходе этапа (Е3) нагнетания шликера шликер нагнетают так, чтобы заполнить также объем, находящийся на поверхности участка (119) волокнистого усиления (110’), в котором выполнена полость (118).3. The method according to claim 1 or 2, wherein during step (E3) of pumping the slurry, the slurry is pumped so as to fill also the volume located on the surface of the area (119) of the fibrous reinforcement (110') in which the cavity (118) is made . 4. Способ по любому из пп. 1-3, в котором прорезь (66, 166), выполняемая посредством механической обработки в черновой детали (30, 130), является пазом, имеющим ширину менее 1 мм.4. The method according to any one of paragraphs. 1-3, in which the slot (66, 166) machined into the rough part (30, 130) is a slot having a width of less than 1 mm. 5. Способ по любому из пп. 1-4, в котором прорезь (66, 166), выполняемая посредством механической обработки в черновой детали (30, 130), является пазом, имеющим глубину, по меньшей мере в три раза превышающую его ширину.5. The method according to any one of paragraphs. 1-4, wherein the slot (66, 166) machined into the rough part (30, 130) is a slot having a depth of at least three times its width. 6. Способ по любому из пп. 1-5, в котором средняя арифметическая шероховатость Ra внутренних стенок прорези (66, 166), выполненной посредством механической обработки в черновой детали (30, 130), меньше 5 мкм.6. The method according to any one of paragraphs. 1-5, in which the arithmetic average roughness Ra of the inner walls of the slot (66, 166) made by machining in the rough part (30, 130) is less than 5 µm. 7. Способ по любому из пп. 1-6, в котором этап (Е7) механической обработки осуществляют посредством фрезерования, шлифования и/или электроэрозионной обработки. 7. The method according to any one of paragraphs. 1-6, in which step (E7) of machining is carried out by milling, grinding and/or EDM. 8. Способ по любому из пп. 1-7, дополнительно содержащий этап нанесения защитного покрытия по меньшей мере на одну сторону (63р, 136р) конечной детали (61, 161), на которой нет прорези (66, 166), при этом на стороне (63i, 163i) конечной детали (61, 161), в которой посредством механической обработки была выполнена прорезь (66, 166), отсутствует защитное покрытие.8. The method according to any one of paragraphs. 1-7, further comprising the step of applying a protective coating to at least one side (63p, 136p) of the final part (61, 161), on which there is no slot (66, 166), while on the side (63i, 163i) of the final part (61, 161), in which the slot (66, 166) has been machined, there is no protective coating. 9. Способ изготовления детали из композиционного материала с керамической матрицей, имеющей по меньшей мере одну прорезь, содержащий следующие этапы, на которых:9. A method for manufacturing a part from a composite material with a ceramic matrix having at least one slot, comprising the following steps, in which: - получают (Е1) волокнистое усиление (10, 110),- get (E1) fibrous reinforcement (10, 110), - формируют (Е2’) полость (18, 118) в участке волокнистого усиления (10, 110),- form (E2') cavity (18, 118) in the area of fibrous reinforcement (10, 110), - нагнетают (Е3) шликер, содержащий, по меньшей мере, керамический порошок и растворитель, при этом шликер нагнетают так, чтобы пропитать волокнистое усиление (10', 110') и заполнить полость (18, 118) волокнистого усиления (10', 110'),- slip (E3) is injected containing at least ceramic powder and solvent, while the slip is injected so as to impregnate the fibrous reinforcement (10', 110') and fill the cavity (18, 118) of the fibrous reinforcement (10', 110 '), - сушат (Е4) полученный комплекс,- dry (E4) the resulting complex, - производят (Е5) предварительное спекание при температуре 1200-1600°C, - produce (E5) pre-sintering at a temperature of 1200-1600°C, - производят уплотнение (Е6) посредством пропитки жидким уплотнительным материалом и за счет затвердевания указанного уплотнительного материала,- sealing (E6) is carried out by impregnating with a liquid sealing material and by hardening said sealing material, - выполняют (Е7) посредством механической обработки по меньшей мере одну прорезь (66) в полученной черновой детали (30, 130) внутри объема, соответствующего полости (18, 118) волокнистого усиления (10, 110).- perform (E7) by machining at least one slot (66) in the obtained draft part (30, 130) inside the volume corresponding to the cavity (18, 118) of the fibrous reinforcement (10, 110). 10. Способ по п. 9, в котором волокнистое усиление (10, 110) выполняют посредством трехмерного ткачества (Е1).10. Method according to claim 9, wherein the fibrous reinforcement (10, 110) is performed by three-dimensional weaving (E1). 11. Способ по п. 9 или 10, в котором в ходе этапа (Е3) нагнетания шликера шликер нагнетают так, чтобы заполнить также объем, находящийся на поверхности участка (119) волокнистого усиления (110’), в котором выполнена полость (118).11. The method according to claim 9 or 10, wherein during step (E3) of pumping the slurry, the slurry is pumped so as to fill also the volume located on the surface of the area (119) of the fibrous reinforcement (110') in which the cavity (118) is made . 12. Способ по любому из пп. 9-11, в котором прорезь (66, 166), выполняемая посредством механической обработки в черновой детали (30, 130), является пазом, имеющим ширину менее 1 мм.12. The method according to any one of paragraphs. 9-11, in which the slot (66, 166) machined into the rough part (30, 130) is a slot having a width of less than 1 mm. 13. Способ по любому из пп. 9-12, в котором прорезь (66, 166), выполняемая посредством механической обработки в черновой детали (30, 130), является пазом, имеющим глубину, по меньшей мере в три раза превышающую его ширину.13. The method according to any one of paragraphs. 9-12, wherein the slot (66, 166) machined into the rough part (30, 130) is a slot having a depth of at least three times its width. 14. Способ по любому из пп. 9-13, в котором средняя арифметическая шероховатость Ra внутренних стенок прорези (66, 166), выполненной посредством механической обработки в черновой детали (30, 130), меньше 5 мкм.14. The method according to any one of paragraphs. 9-13, in which the arithmetic average roughness Ra of the inner walls of the slot (66, 166) made by machining in the rough part (30, 130) is less than 5 µm. 15. Способ по любому из пп. 9-14, в котором этап (Е7) механической обработки осуществляют посредством фрезерования, шлифования и/или электроэрозионной обработки. 15. The method according to any one of paragraphs. 9-14, in which step (E7) of machining is carried out by milling, grinding and/or EDM. 16. Способ по любому из пп. 9-15, дополнительно содержащий этап нанесения защитного покрытия по меньшей мере на одну сторону (63р, 136р) конечной детали (61, 161), на которой нет прорези (66, 166), при этом на стороне (63i, 163i) конечной детали (61, 161), в которой посредством механической обработки была выполнена прорезь (66, 166), отсутствует защитное покрытие.16. The method according to any one of paragraphs. 9-15, further comprising the step of applying a protective coating to at least one side (63p, 136p) of the final part (61, 161) on which there is no slot (66, 166), while on the side (63i, 163i) of the final part (61, 161), in which the slot (66, 166) has been machined, there is no protective coating. 17. Турбина, содержащая кольцо (60), имеющее по меньшей мере два сектора (61) кольца, каждый из который имеет паз (66) на каждой из своих тангенциальных концевых сторон (63i), и уплотнительную пластинку (62), вставленную в пазы (66) двух последовательных секторов (61) кольца, при этом по меньшей мере один из указанных секторов (61) кольца является деталью из композиционного материала с керамической матрицей, полученной способом по одному из пп. 1-16.17. A turbine comprising a ring (60) having at least two sectors (61) of the ring, each of which has a groove (66) on each of its tangential end sides (63i), and a sealing plate (62) inserted into the grooves (66) two consecutive sectors (61) of the ring, while at least one of these sectors (61) of the ring is a part of a composite material with a ceramic matrix, obtained by the method according to one of paragraphs. 1-16. 18. Газотурбинный двигатель, содержащий турбину по п. 17.18. A gas turbine engine containing a turbine according to claim 17.
RU2020112740A 2017-09-21 2018-09-13 Method for manufacturing a part from composite material with ceramic matrix RU2793311C2 (en)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR1758751 2017-09-21
FR1758751A FR3071247B1 (en) 2017-09-21 2017-09-21 PROCESS FOR MANUFACTURING A CMC PIECE
PCT/FR2018/052254 WO2019058046A1 (en) 2017-09-21 2018-09-13 Method for manufacturing a part made from cmc

Publications (3)

Publication Number Publication Date
RU2020112740A RU2020112740A (en) 2021-10-22
RU2020112740A3 RU2020112740A3 (en) 2021-11-26
RU2793311C2 true RU2793311C2 (en) 2023-03-31

Family

ID=

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20120027572A1 (en) * 2009-03-09 2012-02-02 Snecma Propulsion Solide, Le Haillan Turbine ring assembly
US20130028746A1 (en) * 2009-12-09 2013-01-31 Herakles Turbine engine turbine blade made of a ceramic-matrix composite with recesses made by machining
CA2860140A1 (en) * 2011-12-29 2013-07-11 General Electric Company Process of producing ceramic matrix composites and ceramic matrix composites formed thereby
WO2016001343A1 (en) * 2014-07-03 2016-01-07 Herakles Method for producing a part coated with a surface coating comprising an alloy
RU2622067C1 (en) * 2016-05-20 2017-06-09 Федеральное Государственное Бюджетное Учреждение Науки Институт Химии Коми Научного Центра Уральского Отделения Российской Академии Наук Method of obtaining ceramic composite with a multichannel structure

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20120027572A1 (en) * 2009-03-09 2012-02-02 Snecma Propulsion Solide, Le Haillan Turbine ring assembly
US20130028746A1 (en) * 2009-12-09 2013-01-31 Herakles Turbine engine turbine blade made of a ceramic-matrix composite with recesses made by machining
CA2860140A1 (en) * 2011-12-29 2013-07-11 General Electric Company Process of producing ceramic matrix composites and ceramic matrix composites formed thereby
WO2016001343A1 (en) * 2014-07-03 2016-01-07 Herakles Method for producing a part coated with a surface coating comprising an alloy
RU2622067C1 (en) * 2016-05-20 2017-06-09 Федеральное Государственное Бюджетное Учреждение Науки Институт Химии Коми Научного Центра Уральского Отделения Российской Академии Наук Method of obtaining ceramic composite with a multichannel structure

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US11753947B2 (en) Method for manufacturing a part made from CMC
US8980435B2 (en) CMC component, power generation system and method of forming a CMC component
CN107035423B (en) Ceramic matrix composite components and process for making ceramic matrix composite components
US9663404B2 (en) Method of forming a ceramic matrix composite and a ceramic matrix component
EP2540975B1 (en) Method of forming a hybrid part made from monolithic ceramic skin and CMC core
JP6979761B2 (en) Ceramic Matrix Composite Components and Ceramic Matrix Composites
US20100021643A1 (en) Method of Forming a Turbine Engine Component Having a Vapor Resistant Layer
JP2017105698A5 (en)
FR2996549A1 (en) METHOD FOR MANUFACTURING AERODYNAMIC PIECE BY OVERMOLDING A CERAMIC ENVELOPE ON A COMPOSITE PREFORM
US11014152B1 (en) Method of making complex internal passages in turbine airfoils
EP3996889B1 (en) Method for producing a part from composite material by injecting a filled slip into a fibrous texture
RU2793311C2 (en) Method for manufacturing a part from composite material with ceramic matrix
US11897816B2 (en) Method for manufacturing a CMC part
EP4370260B1 (en) Improved molding core for manufacturing a hollow omc part
FR3132242A1 (en) TOOLS AND METHODS FOR THEIR FORMATION AND USE CROSS REFERENCE TO RELATED APPLICATION
CA2917869A1 (en) Ceramic-encapsulated thermopolymer pattern or support with metallic plating
EP4355982A1 (en) Abradable coating having a honeycomb structure made of composite material having a ceramic matrix made of short fibres
WO2019058069A1 (en) Method for manufacturing a part using cmc
FR2949091A1 (en) METHOD FOR PRODUCING A HOLLOW MONOBLOCK HOLLOW DISC
EP4647254A1 (en) Cores for ceramic matrix composite components
US20250313513A1 (en) Cores for ceramic matrix composite components
US20170274445A1 (en) Method for producing a ceramic core
WO2023067269A1 (en) Method for producing a vane comprising a reinforced cavity