CN105899761B - 带有张开部的陶瓷基复合材料涡轮叶片凹槽状叶顶及其方法 - Google Patents

带有张开部的陶瓷基复合材料涡轮叶片凹槽状叶顶及其方法 Download PDF

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Abstract

提供了形成带有凹槽状叶顶(54)且带有叶顶张开部(70)的陶瓷基复合材料涡轮叶片(40)的方法(200)。叶顶张开部可位于压力侧和吸力侧中的任一个或两者处。该方法提供心轴(320)，心轴(320)放置于预成型工具(300)中以创建腔(60)，并且帮助压力侧张开部的形成。

Description

带有张开部的陶瓷基复合材料涡轮叶片凹槽状叶顶及其方法
对相关申请的交叉引用
该PCT专利申请主张对标题为“带有张开部的陶瓷基复合材料涡轮叶片凹槽状叶顶”(Ceramic Matrix Composite Turbine Blade Squealer Tip with Flare)且提交日为2014年1月17日的具有美国专利申请序列号No.61/928748的目前未决的临时申请的优先权、以及从该临时申请获得的利益，其全部内容通过引用而并于本文中。
背景技术
所公开的实施例大体涉及形成陶瓷基复合材料(ceramic matrix composite)航空器发动机构件的一种或更多种方法。更具体地但不以限制的方式，本实施例涉及形成陶瓷基复合材料涡轮叶片凹槽状叶顶(squealer tip)和压力侧张开部(flare)的方法。
典型的燃气涡轮发动机通常拥有前端和后端，其若干核心或推进构件轴向地定位于前端与后端之间。空气入口或进气口位于燃气涡轮发动机的前端。朝向后端移动，按顺序朝向燃气涡轮发动机的后端，进气口后面有压缩机、燃烧室以及涡轮。本领域技术人员将容易地显而易见的是，在燃气涡轮发动机中还可以包括额外的构件，例如低压和高压压缩机、以及高压和低压涡轮。然而，这不是详尽的列表。燃气涡轮发动机还典型地具有沿着燃气涡轮发动机的中心纵轴轴向地安置的内部轴。内部轴连接至涡轮和空气压缩机两者，使得涡轮给空气压缩机提供旋转输入，以驱动压缩机叶片。
在运行中，空气在压缩机中被加压，并且在燃烧器中与燃料混合，以用于生成热燃烧气体，该热燃烧气体向下游流过涡轮级。这些涡轮级从燃烧气体提取能量。高压涡轮首先从燃烧器接收热燃烧气体，并且包括定子喷嘴组件，定子喷嘴组件引导燃烧气体向下游通过从支撑转子盘径向地向外延伸的一排高压涡轮转子叶片。在两级涡轮中，第二级定子喷嘴组件定位于第一级叶片的下游，后面进而有从第二支撑转子盘径向地向外延伸的一排第二级转子叶片。涡轮将燃烧气体能量转化成机械能，其中每组定子导叶转动并加速燃烧气体，以接合相邻的一排旋转的涡轮叶片。
在用于航空器和航空器发动机的构件(诸如，非限制性地例如涡轮叶片)的形成中，理想的是在涡轮叶片的顶端处形成作为开放腔的凹槽状叶顶。另外，理想的是使叶片的压力侧和/或吸力侧顶端张开，因为这两个特征都提高涡轮叶片效率。在形成涡轮叶片时，还理想的是，翼型件总体厚度是恒定的，或者从叶顶至叶根或轮毂而增加，从而不存在将不从叶根支撑的跨零件层片。然而，在形成叶顶张开部时，需要额外的材料以提供叶顶张开部，这违反关于翼型件总体厚度的约束条件。
另外，当在CMC叶片中形成凹槽状叶顶时，形成这种凹槽状叶顶的一个示范性方法是，在形成零件之后，腔将需要被机械加工。然而，形成腔所需要的这些额外的机械加工过程要求额外的成本来形成零件。在形成零件之后的该机械加工对于制造是低效的，并且对涡轮叶片的生产而言是成本增加者。
如可以通过前述内容看到的，改进燃气涡轮发动机构件的制造将是理想的。例如，将理想的是减少叶顶流泄漏或增加涡轮效率或改进叶顶冷却，或者这些的任意组合。此外将是理想的是，在满足涡轮叶片架构的期望约束条件的同时，形成包括凹槽状叶顶和叶顶张开部的陶瓷基复合材料涡轮叶片。
说明书的该背景技术部分中所包括的信息，包括本文中引用的任何参考文献及其任何描述或讨论，仅出于技术参考目的而被包括，并且不被认为是将凭其界定本实施例的范围的主题。
发明内容
根据本方面，提供了形成带有凹槽状叶顶和叶顶张开部的陶瓷基复合材料涡轮叶片的方法。在用预浸带形成CMC涡轮叶片的铺叠过程期间，将心轴插入工具中，并且将额外的预浸带围绕心轴安置。在压热(autoclave)过程期间，带被向外推动以使涡轮叶片张开。心轴还在所形成的涡轮叶片中限定凹槽状叶顶腔。该过程允许这些结构在铺叠和压热步骤期间形成，并且消除CMC零件生产的压热步骤之后的某些机械加工步骤。
根据一些实施例，形成具有凹槽状叶顶的陶瓷基复合材料(CMC)涡轮叶片的方法包括：形成由预浸带形成的多个二维层片形状；用工具的腔布置第一量的所述多个二维层片形状，以形成涡轮叶片；插入心轴，以在压力侧和吸力侧中的至少一个形成凹槽状叶顶腔和叶顶张开部；布置由预浸带形成的第二量的多个二维层片形状；闭合工具；以及将工具插入压热器中，以形成涡轮叶片。
所有的上文概述的特征都将被理解为只是示范性的，并且从本文的公开内容可查明带有张开部的涡轮叶片凹槽状叶顶及其方法的更多的特征和目标。提供该发明内容以按照在下文中进一步在具体实施方式中描述的简化形式来引入一系列的概念。本发明内容不旨在标识所主张的主题的关键特征或必需特征，也不旨在用于限制所主张的主题的范围。本发明的特征、细节、效用及优点的更全面呈现在本发明的各种实施例的以下书面描述中提供、在附图中图示、并且在所附权利要求中限定。因此，不进一步阅读整个说明书、随之包括的权利要求和附图，就将理解该发明内容的非限制性解释。
附图说明
通过参考与附图结合的实施例的以下描述，上面提到和其它的特征和优点、以及获得它们的方式将变得更加显而易见，并且CMC涡轮叶片凹槽状叶顶和叶顶张开部(包括其方法)将被更好地理解，其中：
图1是燃气涡轮发动机的侧视示意图；
图2是涡轮叶片的透视图；
图3是凹槽状叶顶和压力侧张开部的透视图；
图4是备选的凹槽状叶顶的侧视示意图；
图5是另一备选的凹槽状叶顶的侧视示意图；
图6是又一备选的凹槽状叶顶的侧视示意图；
图7是描绘形成带有凹槽状叶顶和压力侧张开部的CMC叶片的一种方法的流程图；
图8是包括心轴的预成型工具的吸力侧的顶视图；
图9是预成型工具的压力侧的顶视图；
图10是从预成型工具移除的心轴的透视图；
图11是具有吸力侧张开部的备选的凹槽状叶顶的透视图；以及，
图12是用于形成图11的实施例的备选的心轴的透视图。
具体实施方式
现在，将对所提供的实施例详细地作出参考，实施例的一个或更多示例在附图中图示。每个示例都以所公开实施例的解释而非限制的方式提供。实际上，对本领域技术人员将显而易见的是，在不脱离本公开的范围或要旨的情况下，能够在本实施例中作出各种修改和变型。例如，作为一个实施例的部分而图示或描述的特征能够与另一实施例一起使用而产生进一步的实施例。因而预期到，本发明涵盖这样的修改和变型，因为它们落在所附权利要求及其等效物的范围内。
参考图1至12，教导了陶瓷基复合材料涡轮叶片凹槽状叶顶和张开部及其方法的各种实施例。更具体地，CMC涡轮叶片形成有整体式的凹槽状叶顶及压力侧张开部和/或吸力侧张开部。凹槽状叶顶在预成型过程期间形成，并且消除用以形成腔的后续机械加工。该方法还允许张开部在叶顶处的形成，而不需要提供额外的预浸层片以形成增厚的区域且使叶顶张开。
如本文中所使用的，术语“轴向的”或“轴向地”是指沿着燃气涡轮发动机的纵轴的维度。与“轴向的”或“轴向地”结合而使用的术语“前”是指沿朝向燃气涡轮发动机入口的方向移动，或者与另一构件相比而相对更接近于燃气涡轮发动机入口的构件。与“轴向的”或“轴向地”结合而使用的术语“后”是指沿朝向燃气涡轮发动机喷嘴的方向移动，或者与另一构件相比而相对更接近于燃气涡轮发动机喷嘴的构件。
涡轮效率基于翼型件表面从自叶根至叶顶且在前缘与后缘之间作用于翼型件的压力侧和吸力侧上的燃烧气体的差压来提取能量的能力。
最初参考图1，燃气涡轮发动机10的示意侧视截面图示出为具有发动机入口端12，其中空气进入核心推进器13，该核心推进器13大体上由压缩机14、燃烧器16以及多级高压涡轮20限定。核心推进器13总体上在运行期间提供推力或功率。燃气涡轮发动机10可用于飞行、发电、工业、海运等。
在运行中，空气通过燃气涡轮发动机10的发动机入口端12而进入，并且移动穿过至少一个压缩级，在此空气压力被增加并被引导至燃烧器16。压缩空气与燃料混合并燃烧，从而提供热燃烧气体，该热燃烧气体朝向高压涡轮20离开燃烧器16。高压涡轮20绕中心线发动机轴线26轴对称，并且包括转子盘和多个周向地间隔开的叶片40(图2)。在高压涡轮20处，从热燃烧气体提取能量，导致涡轮叶片的旋转，这进而导致轴24的旋转。轴24朝向燃气涡轮发动机10的前方延伸，以取决于涡轮设计而继续压缩机14的一个或更多级、具有入口风扇叶片的风扇18的旋转。风扇18由轴28直接或间接地连接至低压涡轮21，并且创建用于燃气涡轮发动机10的推力。还可以利用低压涡轮21来提取进一步的能量并给低压压缩机的级提供动力。还可以使用高压空气来帮助冷却燃气涡轮发动机10的构件。
燃气涡轮发动机10绕发动机轴线26或轴24轴对称，使得各种发动机构件围绕其旋转。轴对称的轴24延伸穿过燃气涡轮发动机10前端而进入后端，并且由轴承沿着轴结构的长度进行轴颈支承。轴24围绕燃气涡轮发动机10的中心线发动机轴线26旋转。轴24可以是中空的，以允许低压涡轮轴28在其中且独立于轴24旋转的旋转。轴28也可以围绕燃气涡轮发动机10的中心线发动机轴线26旋转。在运行期间，轴28与诸如涡轮转子组件的连接至轴的其它结构一起旋转，以便为在供电及工业或航空应用领域中使用的各种类型的涡轮创建动力或推力。
现在参考图2，为转子叶片40的透视图，转子叶片40可与燃气涡轮发动机10(在图1中示出)一起使用，并且根据一些实施例可由陶瓷基复合材料形成。每个转子叶片40都包括中空的、部分中空的或实心的翼型件42、和用于按已知方式将翼型件42安装到转子盘(未示出)的整体式燕尾件43。可利用各种形式的燕尾件43。例如，轴向燕尾件可配置为用于安装在转子盘的周边中的对应狭槽中。在一个实施例中，多个转子叶片40形成燃气涡轮发动机10的高压涡轮转子叶片级(未示出)。
理想的是，叶片40与对置的涡轮护罩(未示出)之间的空隙或间隙尽可能地小，以限制燃烧气体流在叶片40周围的泄漏。间隙必须还允许叶片40的热膨胀和收缩，而没有叶片抵靠涡轮护罩的不理想摩擦。
平台51安置于燕尾件43的上端处。平台51限定用于涡轮内的加压燃烧流的径向地向内的流动表面。翼型件42从平台51的外表面径向地延伸。涡轮护罩(未示出)限定径向地向外的流动表面。
翼型件42包括第一侧壁44和第二侧壁46。第一侧壁44是凸状的且限定翼型件42的吸力侧，并且第二侧壁46是凹形的且限定翼型件42的压力侧。侧壁44和侧壁46在前缘48处且在翼型件42的位于前缘48下游的轴向地隔开的后缘50处连接在一起。翼型件42在至少一个维度上，例如在前缘与后缘之间弯曲。而且，翼型件42可以沿着径向方向弯曲或扭曲。
侧壁44限定吸力侧，在此空气流创建较低压的区域。备选地，侧壁46限定压力侧，在此形成较高压的流。两侧都可以在前缘48与后缘50之间延伸且从平台51延伸至叶片或凹槽状叶顶54。
叶片40可以是实心、中空或部分中空的，并且可包括多个冷却室，以在叶片40内引导空气流。一个或更多个冷却室可处于流体连通，以冷却外表面。例如，翼型件42可包括多个膜孔，其沿着侧壁44和46中的任一个或两者且在凹槽状叶顶54与叶根52之间径向地隔开，用于从翼型件42排放冷却流体，以促进冷却翼型件42的外表面53。翼型件42还可以包括多个后缘狭槽，其沿着后缘50在凹槽状叶顶54与叶根52之间径向地隔开，用于从翼型件42排放冷却流体，以促进冷却翼型件后缘50。由膜孔和后缘狭槽增强的热传递通过与叶片40内的一个或更多室的流体连通而沿着翼型件外表面53促进冷却。
翼型件42内的冷却室或流路可以是各种配置中的任意一个。例如，可以存在蜿蜒的流动通道，这些流动通道可以在其中进一步包括紊流器以增强冷却空气效果。然而，可以利用或不利用这些冷却室和回路。
第一侧壁44和第二侧壁46分别从邻近燕尾件43定位的叶根52径向地延伸至凹槽状叶顶54，在此限定至少一个凹槽状叶顶腔60。至少一个凹槽状叶顶腔60提供用于涡轮叶片40的更高效运行。另外，压力侧46在叶顶腔处包括张开部，以进一步改进效率。在一些实施例中，如进一步描述地，除了压力侧之外或独立于压力侧，叶片的吸力侧也可以包括张开部。另外，区段98示出为从叶片40移除。这样的机械加工可发生在形成翼型件42之后。
现在参考图3，示出凹槽状叶顶腔60的上透视图。凹槽状叶顶腔60形成于叶片40的径向外端处，并且开放于径向外端处。凹槽状叶顶腔60的径向内端包括底板62。腔壁64、66从底板向上延伸。这些壁64、66也可以被称为凹槽状叶顶肋。壁64与翼型件42的吸力侧对应并从其延伸，而壁66与翼型件42的压力侧对应并从其延伸。壁64、66在凹槽状叶顶腔60的前端和后端处结合并且间隔开，沿着凹槽状叶顶腔60的弦长移动。
凹槽状叶顶腔60是截面为大体U形的，由腔壁64、66和底板62限定。凹槽状叶顶腔60具有由腔壁64、66和底板62限定的深度82。侧壁64、66之间的宽度可沿着弦向，即沿着叶片40的空气流的方向变化。而且，腔壁64、66的宽度也可变化。根据一些实施例，壁64、66的宽度可处于大约20至40密耳之间。壁64、66的深度可为大约20至25密耳(0.5至0.6mm)。第一壁64径向地延伸且为大体笔直的。另外，凹槽状叶顶腔60的深度还可以沿着弦长变化，或者可以沿着弦向为恒定的。凹槽状叶顶腔60的深度可以大于或等于壁64、66的厚度。压力侧上的第二壁66具有张开部70，并且在内侧68上朝着凹槽状叶顶腔60弯曲。在壁66的外侧上，张开部70可包括第一曲率72和第二曲率74。根据一个实施例，双曲率可在张开部70的外面形成S形状。
第一曲率72可具有限定曲率的第一半径，并且第二曲率74可具有限定曲率的第二半径。第一曲率72可小于第二曲率74，可大于第二曲率74，或者可等于第二曲率74。另外，压力侧张开部70形成侧壁66的悬垂部80。悬垂部80可小于或等于壁66的厚度。
在凹槽状叶顶腔60内侧，壁64、66与底板62之间的结合部可以是弯曲的半径，可以是成角度的表面，或者可以是转角。弯曲的半径结构可以改进凹槽状叶顶腔60的可制造性。另外，凹槽状叶顶腔60可包括一个或更多壁，其在弦向或周向中的任意一个或两者上在壁64、66之间延伸穿过凹槽状叶顶腔60。
备选地，并且参考图4，张开部70可由线性区段173、175限定。在另一备选方案中，并且参考图5，吸力侧壁164可以是成角度的，而不是垂直的。角θ可以如图5中所示小于90度，或者如图6中所示大于90度。
另外，应当理解，虽然在所描绘的实施例中示出单个凹槽状叶顶腔60，但一个或更多腔可沿着叶片40的顶部形成。各种架构或布置可用于定位一个或更多腔60。另外，挡板壁可位于腔中，并且沿径向方向或与径向方向成某一角度地延伸，以及沿轴向或弦向延伸。
在运行中，并且再次参考图3，随着涡轮叶片40经过涡轮护罩，在压力侧壁66的上表面90处形成回流区92。这抑制燃烧气体经过叶片40与护罩之间，否则将导致涡轮叶片40的效率损失。视情况而定，类似的密封功能可发生在上表面吸力侧壁64处。
在第一曲率72内且在悬垂部80下方创建第二回流区94。第二回流区94可帮助保持叶片40的凹槽状叶顶54附近的冷却空气/膜。
参考图7并与随后的各个图组合，描述形成陶瓷基复合材料叶片40的方法。
图7描绘具有方法200的流程图，该方法200用于形成具有叶顶张开部和凹槽状叶顶54的叶片40。在第一步骤210中，形成多个二维的层片形状。形成过程通常必须使用多个预浸层来制备CMC，每个预浸层都处于“带”的形式，其包括期望的陶瓷纤维加固材料、CMC基质材料的一个或更多前驱体以及有机树脂粘结剂。根据常规的实践，能够通过使加固材料浸渍着含有(多种)陶瓷前驱体和粘结剂的浆料，从而形成预浸带。用于前驱体的优选材料将取决于针对CMC构件的陶瓷基质所期望的特定组成，例如SiC粉末和/或一种或更多种含碳材料，如果期望的基质材料是SiC的话。著名的含碳材料包括炭黑、酚醛树脂、以及包括糠醇(C4H3OCH2OH)的呋喃树脂。其它典型的浆料成分包括提升预浸带的柔韧性的有机粘结剂(例如，聚乙烯醇缩丁醛(PVB))和提升浆料的流动性以允许纤维加固材料的浸渍的用于粘结剂的溶剂(例如，甲苯和/或甲基异丁基酮(MIBK))。浆料可进一步含有预期存在于CMC构件的陶瓷基质中的一种或更多种颗粒状填料，例如，在Si-SiC基质的情况下为硅和/或SiC粉末。
卷绕过程允许预浸带的形成，该预浸带在计算机建模系统中成形且然后根据在建模系统中形成的预选图案而被切割成期望的预选形状，例如二维形状。随后，在步骤212，在预成型工具300内铺叠切割的带或层片，以形成预浸带的层片。
在步骤212处的铺叠预成型期间，可以预成型期望的涡轮叶片形状。铺叠步骤212包括将多个预浸带结构120分层堆放而形成叶片40的期望形状。根据步骤212，在预成型工具300中，布置预选量的多个预浸带或层片。预浸带层120(图7)被堆叠而形成“铺叠件”，该铺叠件是所形成的陶瓷叶片40的前驱体。在分别描绘吸力侧工具310和压力侧工具312的图8和图9中示出预成型工具300。所描绘的实施例包括定位于吸力侧工具310中的凹槽状叶顶工具或心轴320。压力侧工具312包括腔314，预浸带放置于其中并且在一侧包围心轴320。压力侧工具312还与心轴320组合而形成张开部70。
参考图10，心轴320被吸力侧310移除而示出。心轴320包括主体322，其在预浸带围绕心轴320布置时形成腔。心轴320包括安装件324，其具有紧固件孔326以用于心轴320到吸力侧工具310的连接。本领域技术人员将理解，这是示范性的，并且可利用各种构造。
主体322包括导致张开部70(图3)的变型的张开部表面325。张开部表面325可以采取包括弯曲表面以及线性表面的各种形式，以形成悬垂部。预浸层片围绕主体322安置，并且在形成叶片40时在工具内被向外推动，以形成凹槽状叶顶腔60和张开部70。
再次参考图7，在将第一预选量的层片布置于工具300中之后，接下来在步骤214，将心轴320插入预成型工具300中。在本实施例中，心轴320可以被安置于吸力侧工具310中，但是取决于工具300、310的形状和构造，其它的构造可能是可行的。
根据下一步骤215，第二预选量的多个预浸层片被布置于预成型工具300内并围绕插入心轴320。在布置完成时，在步骤216闭合预成型工具300。
在允许浆料部分地干燥且在适当时使粘结剂部分地固化(B阶段)之后，所得的预浸带被与其它带一起铺叠，且然后被压实，并且在适当时在经受升高的压力和温度的同时被固化，以产生预成型件。
在闭合预成型工具300之后，在步骤218，工具被放置于压热器中，其中在步骤220，所布置的浸料层片在负压气氛下被加热。然后，预成型件在真空或惰性气氛中被加热(燃烧)，以分解粘结剂、去除溶剂以及将前驱体转化成期望的陶瓷基质材料。由于粘结剂的分解，结果是多孔CMC主体，该多孔CMC主体可经历熔融渗透(MI)而填充多孔结构并产生CMC构件。上述过程的具体加工技术和参数将取决于材料的特定组成。
在步骤220期间，在形成叶片40时同时地形成凹槽状叶顶腔60。这消除了继形成叶片之后实施单独的加工步骤以便创建凹槽状叶顶腔60的需要。
另外，限定压力侧张开部70的预浸层片材料被向外推动，以形成张开部70。现有技术将要求额外量的材料来增厚张开部70附近的区域，然而形成张开部的本方法不要求附加的材料来创建张开部。这种附加的材料将增加零件重量、制造成本并违反具有相等或减小厚度的壁所期望的约束条件。另外，这种附加的材料将只不过是将需要被机械加工而移除并创建凹槽状叶顶腔60的废弃材料。
此后，叶片40在步骤222被冷却并从工具移除。另外，继步骤222之后，可能要求机械加工。例如，叶片40可具有比期望的深度更深的凹槽状叶顶腔60。备选地说，壁64、66可能沿径向方向比必要的长度更长。因此，如图2所示，在将叶片40的区段98移除以提供凹槽状叶顶腔60的径向方向上的最终尺寸的情况下，切割步骤可能是必要的。然而，该机械加工步骤可以比将凹槽状叶顶腔60切割成凹槽状叶顶54的步骤更容易地形成。
参考图11，带有凹槽状叶顶154的叶片140的上透视图示出为具有吸力侧张开部170。应当理解，虽然在不同的实施例中单独地示出吸力侧张开部和压力侧张开部，但在期望时可以在单个实施例中利用它们两者。如先前的实施例那样，凹槽状叶顶腔60形成于叶片140的径向外端处，并且它径向地向外开放。凹槽状叶顶腔60的径向内端包括底板62。腔壁164、166从底板向上延伸。这些壁164、166还可以被称为凹槽状叶顶肋。壁166与翼型件142的吸力侧相对应并从其延伸，而壁164与翼型件142的压力侧相对应并从其延伸。壁164、166在凹槽状叶顶腔60的前端和后端处结合并间隔开，沿着凹槽状叶顶腔60的弦长移动。凹槽状叶顶腔60和壁64、68具有与先前实施例类似的特性。
在壁166的外侧上，张开部170可包括至少一个第一曲率172。如果要形成复合弯曲表面，则还可以形成第二曲率174。根据一个实施例，双张开部170可在张开部170的外部形成S形状。
第一曲率172可具有限定曲率的第一半径，并且第二曲率174可具有限定曲率的第二半径。如果利用这样的第二曲率，则第一曲率172可小于第二曲率174，可大于第二曲率174，或者可等于第二曲率174。另外，吸力侧张开部170形成悬垂部180。悬垂部180可小于或等于壁166的厚度。
现在参考图12，描绘了备选的叶顶工具心轴1320的透视图。心轴1320包括安装件1324和主体1322。主体1322具有张开部表面1325，其形成吸力侧中的张开部。张开部表面1325可取决于壁166(图11)的期望张开部形状而形成为采取各种形状。
本方法提供了形成在凹槽状叶顶54处具有整体式的凹槽状叶顶腔60和张开部的CMC涡轮叶片的方法。该过程成本适中，因为不需要额外的材料用于增厚以形成压力侧张开部，也不需要牺牲材料用于随后的机械加工以形成凹槽状叶顶腔。
为了图示的目的而提出了结构和方法的前文描述。不旨在为详尽的或将结构和方法限制于所公开的精确形式和/或步骤，且显然地，许多修改和变型是鉴于前述教导而可能的。可以将本文中描述的特征按组合到任意组合中。可以按照在物理上可能的任何序列执行本文中所描述的方法的步骤。理解到，虽然图示并描述了复合结构的某些形式，但不限于此，而是将仅受所附于此的权利要求限制。
虽然在本文中描述并图示了多个发明实施例，但本领域的普通技术人员将容易地预想用于执行功能且/或获得结果和/或本文中所描述的其中一个或更多优点的各种其它途径和/或结构，并且这样的变型和/或修改中的每个都被视为落在本文中所描述的实施例的范围内。更普遍地，本领域技术人员将容易地意识到，本文中描述的所有参数、尺寸、材料以及配置旨在为示范性的，并且实际的参数、尺寸、材料及/或配置将取决于使用本发明教导的一个或多个具体应用。本领域技术人员将认识到或能够仅使用常规实验来查明本文中所描述的具体发明实施例的许多等效物。因此将理解到，前述实施例仅经由示例而提出，并且落在所附权利要求及其等效物的范围内，可以按照除了如具体地描述及主张的方式以外的方式来实践发明实施例。本公开的发明实施例针对本文中描述的每个个别的特征、系统、物件、材料、套件及/或方法。另外，如果这样的特征、系统、物件、材料、套件及/或方法并非互相不一致，则两个或更多这样的特征、系统、物件、材料、套件及/或方法的任何组合都被包括在本公开的发明范围内。
示例用于公开包括最佳模式的实施例，并且还使本领域任何技术人员能够实践设备和/或方法，包括制作并使用任何装置或系统以及执行任何并入的方法。这些示例不旨在为详尽的或将本公开限制于所公开的精确步骤和/或形式，并且许多修改和变型鉴于上文的教导而是有可能的。可以将本文中描述的特征组合到任意组合中。可以按照在物理上可能的任何序列执行本文中描述的方法的步骤。
如本文中所限定并使用的所有定义应当被理解为在词典定义、通过引用并入的文献中的定义、和/或所限定术语的通常意义上对照。除非明确指示为相反，否则如本文中在说明书中和权利要求中所使用的不定冠词“一”和“一个”应当被理解为意指“至少一个”。如本文中在说明书中和权利要求中所使用的短语“和/或”应当被理解为意指如此连结的元件中的“任一个或两者”，即在一些情况下结合地存在而在其它情况下分离地存在的元件。
还应当理解，除非明确地指示为相反，否则在本文中所主张的包括多于一个步骤或动作的任何方法中，该方法的步骤或动作的顺序不一定限制于叙述该方法的步骤或动作的顺序。

Claims (17)

1.一种形成具有凹槽状叶顶(54)的陶瓷基复合材料(CMC)涡轮叶片(40)的方法(200)，包括：形成由预浸带形成的多个二维层片形状(210)；
用工具的腔布置第一量的所述多个二维层片形状(212)；
插入(214)心轴(320)，以在压力侧(46)和吸力侧(44)中的至少一个形成凹槽状叶顶腔(60)和叶顶张开部(70)；
布置由预浸带形成的第二量的所述多个二维层片形状(215)；
闭合所述工具(216)；
将所述工具插入压热器(218)中；
在负压气氛下加热所述工具和所述多个二维层片形状，以形成所述涡轮叶片并且同时形成凹槽状叶顶腔和所述叶顶张开部；以及
所述涡轮叶片被冷却并从所述工具移除。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述心轴在压力侧(46)和吸力侧(44)中的所述至少一个处将所述二维层片形状向外推动。
3.根据权利要求1所述的方法，其中，所述凹槽状叶顶腔径向地延伸至所述涡轮叶片的所述叶顶中。
4.根据权利要求3所述的方法，其中，所述凹槽状叶顶腔的深度(82)大于壁厚。
5.根据权利要求3所述的方法，其中，所述凹槽状叶顶腔的深度(82)等于壁厚。
6.根据权利要求3所述的方法，沿着所述涡轮叶片的弦向改变所述凹槽状叶顶腔的周向宽度。
7.根据权利要求1所述的方法，使所述压力侧在第一半径(72)处向外张开。
8.根据权利要求7所述的方法，使所述压力侧在第二半径(74)处向上张开。
9.根据权利要求8所述的方法，其中，所述第二半径等于所述第一半径。
10.根据权利要求8所述的方法，其中，所述压力侧的叶顶张开部为S形。
11.根据权利要求1所述的方法，使所述压力侧以角度(θ)向外张开。
12.根据权利要求1所述的方法，将所述心轴从所述涡轮叶片移除。
13.根据权利要求1所述的方法，使所述吸力侧在第一半径(172)处向外张开。
14.根据权利要求13所述的方法，使所述吸力侧在第二半径(174)处向上张开。
15.根据权利要求14所述的方法，其中，所述第二半径等于所述第一半径。
16.根据权利要求14所述的方法，其中，所述吸力侧的叶顶张开部为S形。
17.根据权利要求1所述的方法，使所述吸力侧以一角度向外张开。
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