CN100379515C - 复合元件、其制造方法以及包括该复合元件的涡轮机 - Google Patents

Abstract

一种复合元件(1)，如涡轮翼片，其包括一导电部(2)和一非导电部(5)，例如热障涂层、耐磨涂层或二者均有。在该元件的加工中，对该导电部采用激光加工步骤，对该非导电部采用电加工步骤。该激光加工步骤优选通过一高频脉冲调制激光器进行。聚焦激光束的工作直径(DL)基本上小于所要加工的轮廓(16)的尺寸。该轮廓由激光束(9)沿一预定轨迹(17)扫描，从而在该工件上刻出所需轮廓。

Description

复合元件、其制造方法以及包括该复合元件的涡轮机

技术领域

本发明涉及一种复合元件的制造方法。本发明还涉及一种利用所述方法制造的复合元件。本发明还涉及一种涡轮机，特别是具有这种复合元件的燃气轮机。

背景技术

放电加工(EDM)和电化学加工(ECM)为人们所熟知的加工方法。在对高硬度材料进行高精确度加工时，通常用EDM和ECM对工件进行加工，同时在加工过程中可以避免局部热负载，例如在加工涡轮部件的情况下。该方法特别用于制造冷却孔，例如在加工过程中薄膜冷却空气流经的孔。

在EDM中，至少将一个电极靠近工件固定，并由于电位差在工件和电极间产生电火化。该电火花导致工件材料被腐蚀。在ECM中，一个充当电极作用的工件通过一电解质与另一电极电耦合。特别是，用ECM可以加工任意几何形状。

很明显，为使用EDM或ECM，工件表面必须导电。这样对于由复合物形成的工件进行加工时便会产生困难。此类复合物通常包含非导电材料，例如陶瓷。特别常见的是在金属基底上或环绕金属基底提供一种或者多种非导电材料作为涂层，从而保护金属基底在使用中不受热、侵蚀、化学腐蚀或者磨损的影响。与此特别相关的行业如航天和发电行业，其中涡轮翼片需要在很高的速度和温度下运转。

在现有技术中已经提出了若干种有利于对包含非导电材料如涂层的复合物进行电加工的方法。

专利EP 0 366 466公开了一种EDM方法，其中首先用超声钻对复合工件进行加工，从而除去一些非导电材料，并提供到达下层的导电材料的通道。之后，可以用常见方式对导电材料进行EDM。该技术的缺陷在于超声钻不能垂直于加工表面进行加工，这就限制了该方法只能对工件的某些结构适用。

US 5,177,037介绍了几种类型的复合陶瓷，该复合陶瓷通过掺杂金属和/或碳而具有导电性。还公开了在非导电材料上涂抹适当的电解液，从而使材料导电。之后，可以对导电复合物进行EDM。但是，以该方式涂抹材料会影响涂层的完整性，这是非常不理想的。另外，要求洗涤材料，以除去掺杂剂。这样便使加工过程大大复杂化。掺杂剂在材料中的集中和分散很难控制。这样，很可能掺杂添加剂不能取得必要的导电性。

DD 274 999和US 4,818,834中公开了使用激光钻加工非导电陶瓷涂层从而暴露出导电基底的方法，之后可以进行诸如ECM或EDM的电加工。但是，使用常规激光钻的方法可以获得的几何形状仅限于基本圆形截面，包括依据激光束在表面上的入射角而在元件表面上形成的椭圆开口。再者，在已知技术中，所产生的开口直径基本限于在工作范围内的激光束的直径。另外，因为使用了很高的热能以及激光钻的工作范围会深入金属基底，因而金属基底至少部分受到一定程度的激光加工，且至少受到局部热负载。结果，金属基底的结构便会发生很大的不良变形。激光加工涂层与金属基底之间的粘合便会局部受到严重削弱，从而产生潜在的后继损害。最后，当前的激光钻方法为热加工方法，这正是在电加工方法使用初期应该避免的。尽管经过电加工可以获得高精确度，但其几何精度受限，且当前例如在冷却孔的制造中，因为冷却孔加工过程而流经孔的冷却空气的质量流量的公差在平均质量流量的±10％的范围。

总之，尽管以上介绍的组合加工过程得到广泛应用并在一定程度上令人满意，但是最近特别是在燃气轮机技术领域的发展导致对精确冷却空气控制和最佳机械元件完整性的需求的增加，并且产生了以避免或至少将与上述现有技术有关的缺陷降至最低的强烈需求。

发明内容

因此，本发明的目的在于克服现有技术的上述缺陷。

特别是，本发明的一个目的是提供一种如前面部分所述的方法，该方法可以在复合工件上高精度地加工任何几何形状，例如在金属涡轮翼片上加工薄膜冷却孔，该金属涡轮翼片在其外表面上具有热障涂层。

根据本发明的一个方面，提出一种复合元件的制造方法，所述元件包括一非导电部和一导电部，并具有至少一个明确定义的加工几何形状，其中该非导电部经激光加工，该导电部经电加工，所述方法包括以下步骤：

使用一具有焦点直径的聚焦激光设备，该焦点直径基本小于所要加工的几何形状；

将激光束置于该非导电部的表面上，以使该表面上的激光束直径基本小于所要加工的几何形状；

将该焦点置于该非导电部的表面上或内部；

使用(或应用)该聚焦激光设备的激光束；

沿一限定路径在该非导电部的表面上导引该激光束，以进行该非导电部的激光加工过程，从而在该非导电部上刻出所需的几何形状，其中该激光束借助于一可移动偏转组件(11)被引导；

一旦完成该激光加工过程，便暴露出该导电部；使一电加工工具穿过该非导电部上的激光加工开口接近该导电部；

进行该导电部的电加工过程。

此外，本发明还提供一种利用上述方法制造的复合元件和包括该复合元件的涡轮机。

本发明的理念在于不是用一聚焦高能激光束简单地“烧”穿复合元件的非导电部，而是利用一聚焦直径基本小于待加工几何尺寸的聚焦激光设备，之后用激光束扫描所需的轮廓，并主要在非导电表面上引导激光束的焦点，从而在复合元件的非导电部上非常精确地刻下所需的几何形状，并去除非导电材料。进行该步骤的一种可能的方法是在表面上以多个基本平行、略微偏移的轨迹引导激光束焦点，直到完全覆盖所需几何形状的区域为止。可以在一方向上重复此操作，该方向基本垂直于第一组轨迹的方向。在一实施例中，焦点的移动可通过使用一可移动偏转组件例如一镜子或者镜子系统实现；假如高能激光束在光纤中的传输可以在没有过多能力损失和潜在光纤损坏的情况下实现，则还可以使用棱镜或者可移动末端光纤。总之，可很容易地程控为在工件表面上导引聚焦激光束以刻出预定几何形状的激光系统是商业可购的，并广泛用于雕刻文字或标记。这种系统因此被认为是现有技术，并为本领域的技术人员所熟知，随后将不作进一步详述。在文中还假定，激光焦点“基本小于”待制造几何形状对于本领域的技术人员来说具有明确、清楚的含义，即焦点必须足够小而不会影响(或干涉)待制造几何形状。这取决于待制造几何形状的尺寸和复杂程度，也就是说，所需要的边缘越尖锐，焦点必须越小。换而言之，所用激光束的“空间频率”必须大于所需几何形状的空间频谱。可以说，根据经验法则(rule or thumb)，所用激光束的直径应以大约3的因子减小，对于椭圆形、圆形或具有光滑轮廓的更一般几何形状来说，该因子则例如为5或者更高，且至少处于这样的量级，例如对于具有边缘轮廓的几何形状来说，该因子超过25。作为进一步的经验法则，激光强度必须高于2·10⁸W/cm²，以能够立刻蒸发材料。在制造横截面尺寸大约从几十分之一毫米至几毫米的圆形冷却气孔而言，200微米至300微米的焦点直径是理想的，这样加工时间将会很短。较小的焦点直径还可以大大提高加工精度，特别是在加工非圆形几何形状时。本发明可以在复合元件的非导电部中高精度地激光加工非圆形、非椭圆形和边缘开口，且圆形孔的加工时间较短。激光束的直径广泛理解为空中聚焦模式(focussing Airy pattern)中心部分的直径。此外比较有利的是，特别是在加工复合工件的覆盖导电部的非导电部时，最好连续控制激光加工的深度，从而避免对导电部即金属基底的不期望的激光加工。在本发明的一实施例中，用一个所谓的锥光偏振探测器或干涉探测器(conoscopic probe)连续监控加工深度。这种探测器例如可由爱尔兰光学仪器公司提供，由于该探测器已为公知的现有技术，故不再作进一步讨论。

该加工过程可以包括在加工元件表面测量时将激光束旋转至不同入射角的步骤。这样可加工出任意三维几何形状。

还希望交替地切换激光器，从而优选以超过500Hz、例如在3kHz与50kHz之间的调制频率脉冲调制该激光器。这例如可以通过使用一Q转换激光器实现。使用较短的激光脉冲可以在EDM加工过程中引起火化。因为较短脉冲具有较高的激光能量，从而可以去除较小块材料，与激光钻或激光切削相对，该过程可以被称为激光侵蚀加工。利用激光钻或激光切削方法，激光能所产生的热量可长时间地施加在框架上，因此该热量会在较大范围上影响工件；例如，为从金属基底上足够量地移去陶瓷TBC从而暴露出金属基底以进行电加工，便意味着如果没有熔化或者重新凝固发生的话，基底在其表面上被加热到至少接近于熔化。这就会在微观金属结构上产生负面效应，并对基底和涂层之间的强度产生负面效应。因为根据本发明的方法对能量的使用较少，激光加工步骤的效应被限制在局部，并没有或者只有很少的不适当热量流入元件。

还令人惊讶地发现，加工甚至可以以非常平的入射角进行。与其中相对于元件表面测量入射角被限制在高于21度的较陡角度的现有技术的激光加工过程相比，因为激光的反射，根据本发明的方法允许入射角在12到15度的较低范围内进行加工。

在本发明一实施例中，该两个加工步骤在不同的加工器械上进行。这便大大提高了各工具的利用率，因为两个加工步骤在不同的工件上进行且同时进行，从而降低了生产成本。工件在任一器械上的精确定位成为一问题，普通技术人员可以利用技术常识和在两个加工器械上的细心校准解决该问题。在这一点上，本发明的一实施例包括将元件或者后一复合元件的一部分从一个器械移动到另一器械的步骤。

在本发明的另一激光加工方法中，导电部至少部分被非导电部覆盖，且首先进行非导电部的激光加工，直到在非导电部上得到所需的几何形状，并暴露出导电部；随后对导电部进行电加工。

在本发明的又一方法中，首先对非导电部进行加工，随后将非导电部连接到导电部上。导电部可以在连接步骤之前进行电加工，或者在将电加工的非导电部已经连接上后进行电加工，这样电加工便可以穿过激光加工开口进行。

激光加工还可以在将非导电部和导电部连接在一起后进行。电加工可在连接之前进行或者导电部经激光加工暴露出来后进行。

在根据本发明的又一方法中，在导电基底上制造非导电涂层，例如金属涡轮翼片上的陶瓷热障涂层。在实施该方法的一模式中，制造该涂层以覆盖导电部，之后例如制造冷却气孔，利用激光加工步骤将涂层加工成所述几何形状，以暴露出基底，随后对基底进行电加工，从而通过所述激光加工开口提供电加工工具的通道。在该方法的第二种实施模式中，开口如涡轮翼片上的冷却孔通过在一未涂覆导电工件上进行电加工的步骤制造。随后，至少在导电工件的一表面上施加涂层，从而至少一些此前制造的开口被涂层覆盖。之后，在与下面的导电基底中的开口匹配的位置上进行激光加工，从而最终得到一贯穿复合元件的导电部和非导电部的开口，例如冷却气孔。

本领域的普通技术人员应当理解的是，非导电部自身可以为一复合层，例如覆盖金属基底的热障涂层，且其自身可以覆盖抗磨损涂层和/或抗化学腐蚀涂层和/或抗冲击保护涂层。

如前面所提到，本发明涉及的电加工过程可以是放电加工过程或电化学过程；具体选择取决于各种参数，例如将要加工的材料、将要加工的几何形状、工作速度、具有的专门技术或技术诀窍等等。

附图说明

现在参照附图对本发明的实施例进行详细说明，其中：

图1为一燃气涡轮发动机的示意图；

图2为将要加工的示范性复合元件的截面图；

图3为将采用根据本发明的方法加工的区域的横截面放大视图以及所用激光加工组件的示意图；

图4为将要加工的区域中的元件的俯视图，其示出了激光束在工件表面上的可能移动；

图5为激光加工步骤之后的图3的截面图；

图6为电加工步骤之后的图3和图5的截面图；

图7为采用根据本发明的激光加工步骤可获得的另一可能几何形状的示例；

图8为采用根据本发明的激光加工步骤可获得的其它可能几何形状的示例。

为方便对本发明的完全理解，这些附图被简化，以强调该元件；因此，当将所示实施例转化到实践中时，将包含附图中未示出的一些细节。

具体实施方式

图1为一燃气涡轮发动机的粗略示意图。该发动机主要包括一用以压缩气流的压缩机A、一在其中将压缩气流与燃料混合的燃烧室B，所述燃料与所述压缩气流一起燃烧，从而产生高温烟道气流，该气流随后在涡轮C中膨胀，从而提供可用动力，以驱动压缩机A和可选负载如发电机D。压缩机A和涡轮C包括布置在多级静态叶栅和动态叶栅中的翼片。特别地，第一涡轮级的翼片在工作中要承受高热负载，并需要冷却。

由于本领域的技术人员可很容易地理解本发明可应用于燃烧室的被涂覆元件以及与燃气轮机完全不同领域的不同复合元件上，下文将以冷却涡轮翼片的制造为例详细讨论本发明，但这并不限制本发明的范围。

作为需要组合加工的复合元件的典型示例，图2示出了一涡轮翼片1的示例，其中该涡轮翼片1应用于图1所示的燃气涡轮发动机的涡轮C中。该翼片通常包括一中空铸造金属构件，该构件具有冷却空气通道3和位于后缘处的冷却空气狭缝4。冷却空气通道3和冷却空气狭缝4通常在铸造过程中生产，且即使需要，也只需很少的加工。该金属构件可以由尤其是镍基合金、如本领域的普通技术人员所熟知的因科内尔(Inconel)或者MarM组成，并可经单一结晶或者定向凝固过程铸造而成。因此，该金属构件具有非常复杂的微观结构和高的机械抗力。因此，利用切削技术进行进一步加工几乎是不切实际的。另外，对此类高阻抗材料的切削技术(甚至更大范围的激光切削技术)将会导致局部热冲击，并因此对金属微观结构带来很不希望的改变。因此，电加工技术如放电加工EDM和电化学加工ECM都是对将受到高温作用的金属涡轮翼片进一步加工的可选方法。另一方面，经受高温辐射的该类金属涡轮翼片通常涂覆一热障涂层TBC 5，其通常包括耐高温陶瓷如氧化锆ZrO₂和氧化铝Al₂O₃。在附图中，该涂层通常具有1毫米的几十分之一到几毫米的厚度，为了看得更清楚，该厚度相对于金属构件被放大。冷却空气通道3在实践中为实际上借助工具不可接近的弯曲空腔，且非导电陶瓷涂层5阻止电加工工具接近翼片的导电金属部2。不用说，非导电涂层不能通过电加工过程进行加工。如图2所示的涡轮翼片通常需要多个如虚线6所示的冷却气孔，该冷却气孔使冷却空气从冷却空气通道3流至翼片的外表面，从而防止热的涡轮工作流体直接接触翼片，并显著降低翼片在涡轮操作过程中的热负载。多数冷却孔不能以合理的成本按照所要求的精度进行铸造，因此就需要采用高精确度的加工过程。

图3为图2所示细节III的视图。将被加工的冷却气孔的轮廓以虚线7示出。虽然在该实施例中，该冷却气孔在金属导电部2中呈圆柱形，但这并非构成一种限制。在非导电部5中将加工一扇形轮廓。由孔的中心线6限定的平均入射角以ψ表示；最小和最大入射角分别以ψ_最小以及ψ_最大表示。可以理解，开口角度可以相对于中心线6不对称，还可以在不同的方向上变化。在采用传统的激光钻方法时，必须用一激光束烧穿涂层5。工作区域中的激光束的直径将等于将要加工的圆形横截面孔的直径。很显然，被加工孔的几何尺寸便被局限为圆形横截面，或者当投影在元件表面上时为椭圆形。另外，可以理解，使用该方法仅可以加工出对称的圆锥形开口，该开口的角度大致等于激光束的会聚角。还可以理解，使用该方法时，相当多的热会流入周围材料，另外激光钻将会不经意地发生在下面的金属基底的至少一部分上。由于这些影响，便会在金属微观结构中发生有害的局部结构变化，且大大削弱元件的导电部分和非导电部分之间的结合，从而产生一激光严重损坏的部位。实践进一步表明，在使用传统激光钻技术时，必须接受相当大的误差。通常所制造的冷却气孔的冷却空气流量的误差被确定为高达平均值的±10％。

现在，根据本发明，采用了一发射激光束9的激光器8。该激光束通过一个在此由凸透镜10代表的准直系统进行聚焦。应当理解，实践中使用的光学系统将更复杂，而且优选使用反射镜光学器件，因为它们不会产生任何传输损失。一偏转组件如镜子11被用来限定激光束的方向。该镜子可以沿箭头12所示横向移动，并可如箭头13所示进行旋转运动。光学元件和工件的布置被选择为使激光束焦点14位于非导电部的表面上或位于非导电部5的内部。关于偏转组件以及整个光学配置，可以理解的是，所示装置被大大简化，以阐明其基本功能。本领域的技术人员可以理解，包括多个可移动镜子的装置对焦点和/或激光束工作范围可以进行很好的位置控制。再者，也可使用其它偏转装置如棱镜或在其端部具有聚焦光学器件的光纤，其并不改变本发明的范围。还需要指出的是，可能移动激光束、甚至将激光束沿预编程的路线移动的激光系统可从雕刻激光系统中获得。一实施例中使用的激光器为Nd:YAG(钕钇铝石榴石，Y₅Al₅O₁₂)激光器；但是，应该理解的是，也可以使用其它可替换类型的激光器。激光器的功率取决于所加工的非导电涂层的性能。本领域的普通技术人员应该理解，速度和造价也是有关的考虑因素。额定功率在35W和400W之间、激光强度超过2·10⁸W/cm²的激光器非常适合于大多数应用。另外，还需要指出，在一优选实施例，激光操作可通过控制装置15被优选在3kHz-50kHz的范围内脉冲调制。如果激光器8为Q转换激光器则是比较有利的。光学组件被选择，以获得一非常窄小的焦点。这样，如果焦点非常靠近所加工材料的表面，激光束的加工直径便会很小。如上所述，本发明的要点在于加工直径基本或充分小于所加工的几何尺寸。因此，在加工量级为0.5mm直径的开口时，便可以使用10μm-30μm直径的加工激光束。在使用(窄角度)深照型聚焦系统、即使用高聚焦长度的准直光学器件时，激光束的可用部分可相对较大，例如为10mm。

已经确定的是，在激光钻技术的应用中，由于激光束的反射当角度变小时，最小入射角ψ_最小被限制为大约21度。已经发现，在采用本发明的方法中，激光加工可在低于20度、甚至为12度、在一优选实施例中为15度的角度ψ下进行。

图4为沿入射激光束的方向看到的图3所示细节的俯视图。为加工一圆形轮廓，如上所述，具有明显充分小于待加工轮廓的直径D_L的激光束9例如在非导电部5的表面上以一组平行轨迹17导引，如图4a和4b所示。激光束的轨迹可以完全如图4a所示处于将被去除的轮廓之内，其中，在整个加工步骤中，激光器连续或者脉动地工作；或者是，扫描区域大于几何形状，激光器以超出加工范围以外的方式操作，且激光束位于将被去除的轮廓之外，如图4b虚线所示的激光束轨迹。如图4c所示，对于适当轮廓，也可运用激光束的螺旋形或者类螺旋形运动。另外，如图4d所示，也可采用圆形台阶或者椭圆形台阶扫描模式。可以采用另一套与第一套轨迹成一定角度的轨迹，例如基本垂直于第一套轨迹。用于雕刻和标记的激光组件可商业购得，其中激光束的路径已经被很容易地为多种轮廓编程设计，这种组件可以有利地用于所提出的方法中。激光束和/或工件还可以旋转至不同的倾斜角度，从而可以加工任意形式的三维形状，例如图3所示的圆锥形几何形状，其中在激光加工中，入射角从ψ_最小到ψ_最大变化。加工深度例如可通过一锥光偏振探测器(干涉探测器)连续监控。

图5示出了激光加工步骤之后的图3的细节。已在非导电涂层上制造出开口18，从而暴露出导电部2，以为一电加工工具19提供通路，随后可以进行电加工步骤。

参照图6，加工过程已完成。非导电部5中的激光加工开口18和导电部中的电加工开口20形成一冷却气孔。已经发现，采用本发明的方法可以大大提高所加工的冷却气孔的精度，且冷却空气的质量流量的变化可以低至±1％。

图7示出了冷却元件表面上的扇形冷却空气出口。图7a示出了该开口的俯视图，图7b示出了截面图。在工作中，冷却空气通过在导电部2中电加工出的孔20供给。出口20的轮廓通过激光加工在非导电部2中形成。开口16的轮廓为梯形。这些轮廓在燃气涡轮翼片中广泛应用。本领域的技术人员应该理解的是，所示的几何形状不能通过如上所述的常规激光钻技术制造，但可采用根据本发明的方法很容易地得到，其中，借助于小的激光束，几乎可以制造任意轮廓，而且，在激光加工中，通过改变激光束入射角，还可以很容易地改变截面轮廓。

即使如图8所示的几何形状(其中非导电部中的开口18向着表面渐缩)也可以通过从非导电部进入的工具很容易地制造。

在实施本发明的一可替换模式中，在将非导电部连接到导电部2上之前，通过激光器对非导电部5进行加工。在此情况下，确保非导电部5和导电部2的相对正确定位很重要，以确保在电加工过程中从导电部2上完全去除所希望的材料。这种定位可以通过该器械中的扫描和定位部件执行。类似地，可以在将导电部2连接到非导电部5上之前对导电部2进行加工。

在实施本发明的另一可替换模式中，非导电部5和导电部2可以独立但同时加工。可以用两种不同的器械进行该加工。

但是，也可以在一单一器械上同时进行加工，该器械同时具有一激光器和一电加工装置。再者，加工时，层2和层3的相对正确定位很重要，以确保两部分上的孔完全对齐。

虽然已经详细描述了燃气涡轮翼片的加工方法，但很显然，该方法还可以用于加工其它热负载发动机元件、如燃气涡轮机燃烧室壁构件中的冷却气孔。对于本领域的技术人员来说，显而易见的是，该方法可以方便地用于加工其它复合元件或者涂覆元件，因而该非导电层并不限于热障涂层，还可以用于防磨损、减少摩擦、抗化学腐蚀等，并可以为包含上述涂层的任意适当组合的任何复合层。

附图标记列表

1复合元件

2导电部，基底

3空腔，冷却空气通道

4冷却空气狭缝

5非导电部，保护层

6冷却空气孔的轴线

7冷却空气孔的轮廓

8激光器

9激光束

10准直光学器件

11偏转组件

12横向移动

13旋转运动

14激光束焦点

15控制装置

16轮廓

17激光束在工件表面上的轨迹，扫描轨迹

18激光加工开口

19电加工工具

20电加工开口

A 压缩机

B 燃烧室

C 涡轮

D 发电机

ψ入射角

Claims (20)

1.一种复合元件(1)的制造方法，所述元件包括一非导电部(5)和一导电部(2)，并具有至少一个明确定义的加工几何形状(18、20)，其中该非导电部经激光加工，该导电部经电加工，所述方法包括以下步骤：

使用一具有焦点直径(D_L)的聚焦激光设备，该焦点直径(D_L)基本小于所要加工的几何形状；

将激光束(9)置于该非导电部的表面上，以使该表面上的激光束直径(D_L)基本小于所要加工的几何形状；

将该焦点置于该非导电部的表面上或内部；

使用该聚焦激光设备的激光束；

沿一限定路径(17)在该非导电部的表面上导引该激光束，以进行该非导电部(5)的激光加工过程，从而在该非导电部(5)上刻出所需的几何形状(18)，其中该激光束借助于一可移动偏转组件(11)被引导；

一旦完成该激光加工过程，便暴露出该导电部；使一电加工工具(19)穿过该非导电部上的激光加工开口(18)接近该导电部；以及

进行该导电部(2)的电加工过程。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，进一步包括使用一镜子组件以引导该激光束的步骤。

3.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，在该激光加工步骤之前，进一步依次包括以下步骤：

用一导电基底(2)作为该导电部；

在该导电基底的至少一部分表面上产生一非导电涂层(5)，以形成该非导电部。

4.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，进一步包括使用放电加工过程或者电化学加工过程作为该电加工过程的步骤。

5.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，包括在该非导电部上产生非圆形横截面开口的步骤。

6.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，进一步包括相对于该非导电部的表面至少旋转激光束(9)和元件(1)中的至少一个以形成不同入射角(ψ)的步骤。

7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，包括在该非导电部上产生任意三维形状的开口的步骤。

8.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，包括相对于该非导电部的表面以小于20度的入射角(ψ)进行该激光加工过程的步骤。

9.如权利要求8所述的方法，其特征在于，包括相对于该非导电部表面以20度到12度之间的入射角(ψ)进行该激光加工过程的步骤。

10.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，包括脉动调制该激光束的步骤。

11.如权利要求10所述的方法，其特征在于，进一步包括以超过500Hz的频率脉冲调制该激光束的步骤。

12.如权利要求10所述的方法，其特征在于，进一步包括使用一Q转换激光器的步骤。

13.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，在不同的器械上进行该电加工和激光加工过程。

14.如权利要求13所述的方法，其特征在于，包括在该电加工过程和该激光加工过程之间将该元件从一第一加工器械移动到一第二加工器械的步骤。

15.一种利用上述任一权利要求所述方法制造的复合元件。

16.如权利要求15所述的复合元件，其特征在于，该复合元件为涡轮机的元件。

17.如权利要求15或16所述的复合元件，其特征在于，该非导电部由热障材料、耐磨材料或两者构成。

18.如权利要求15或16所述的复合元件，其特征在于，该非导电部由氧化锆ZrO₂和氧化铝Al₂O₃中的一个构成或由包括二者中的至少一个的复合层构成。

19.如权利要求15或16所述的复合元件，其特征在于，一冷却气孔(18、20)利用根据上述权利要求1-14中任何一项所述的方法制成。

20.一种涡轮机，其包括根据权利要求15-19中任何一项所述的复合元件。

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