CN105903960A - 构件及用于制造所述构件的方法 - Google Patents

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Abstract

公开了一种构件(1)，构件包括第一材料和第二材料，其中由第二材料制成的第二部件(4)被由第一材料制成的第一部件(10)包围。此外，公开了一种用于制造所述构件的方法，该方法包括应用添加制造过程、由第一材料通过添加制造过程建立第一部件(10)，以及在添加制造过程期间添加由第二材料制成的第二部件(4)并且将第一材料(12)进一步添加至第一部件，因此包围第二部件。

Description

构件及用于制造所述构件的方法
技术领域
本公开涉及如权利要求1的前序部分中所述的构件，并且还涉及如独立方法权利要求中特征化的用于制造所述构件的方法。
在某些实施例中，所述构件可为发动机构件，具体是热力发电发动机的构件，并且更具体是燃气涡轮发动机的构件。其可为旨在用于在燃气涡轮发动机的热气体路径中使用的构件。
背景技术
在许多技术应用中，可需要使用的某些构件的良好热导率。在一方面，该技术应用可用于换热器，但在另一方面，其还可为用于冷却的发动机构件的情况。如果例如构件在一侧上高度热加载而在另一侧上冷却，则构件的热导率越高，冷却将变得更有效。此外，如果热点存在于热加载侧上，如例如如果热气体射流冲击构件的热气体侧则可发生，则如果构件的热导率为高的，则构件中的温度分布将更均化。另外，如果构件的冷却剂侧上的温度分布更均匀分布，则冷却剂将被更有效使用。
然而，具有高热导率的材料，如例如铜，可缺乏结构强度和对苛刻操作条件下(特别是在升高温度下)的操作的抵抗力。
发明内容
本公开的目的在于提供一种具有高温和高热导率两者下的结构强度的构件。本公开的又一个目的在于提供一种用于制造所述构件的方法。
除可对于本领域技术人员鉴于以下公开和阐释变得显而易见的其它有益效果之外，这借助于如权利要求1中公开的构件和由如独立方法权利要求中要求权利的方法来实现。
因此，公开了一种构件，构件包括第一材料和第二材料，其中由第二材料制成的第二部件被由第一材料制成的第一部件包围。即是说，由第二材料制成的第二部件以形状锁定方式保持在由第一材料制成的第一部件内。因此，不需要由不同材料制成的两个部件之间的焊接或其它连结步骤。例如，还考虑到升高温度下的可能的操作，这允许了使用可不或仅非常昂贵和/或不可靠地连结于彼此并且/或者可与焊接不相容的材料。例如，其允许了组合金属和非金属材料，例如，部件中的一个可由金属材料制成，并且另一个部件可由陶瓷材料制成。在某些实施例中，第一材料可为金属材料，并且第二材料可为金属或陶瓷材料。在某些实施例中，第一材料可为高温合金，如例如镍基合金。第二材料可例如但不限于为将特别是在升高温度下缺少所需的结构强度的铜。然而，由于构件的机械性能由第一材料提供，故第二材料的机械性能具有次要相关性(如果有的话)。
在本公开的一个方面中，第二部件由第一部件完全包绕。这可允许使用由将甚至在操作温度下液化的材料制成的第二部件。在其它实施例中，第二部件可延伸至构件的表面。例如，第二部件可延伸至燃气涡轮的热气体路径元件的冷却剂侧，这将加强从构件到冷却剂侧并且因此到冷却剂的热传导。如上文提到和暗示的，可发现如果第二材料选择成具有高于第一构件的热导率则是有益的。在本公开的另一个方面中，第二材料可选择成具有高于第一材料的热膨胀系数。这将用于在升高操作温度下实现第一部件内的第二部件的附加紧密配合。
在又一方面中，根据本公开的构件可特征在于第一部件为无缝的，即，用于产生构件的方法不涉及在将两个或更多个不同件联结时组装包围第二部件的第一部件。第一部件可称为整体的或一件式的。这可以以通过添加制造过程制造第一部件来实现，如在下面更详细标明的。所述过程可为选择性激光熔化过程和选择性电子束熔化过程中的一个，但不限于其。
在根据本公开的构件的再一些示例性实施例中，第二部件包括至少一个平坦表面，并且具体具有从至少一个平坦表面开始恒定或减小的截面大小中的一个。这可用于便于在应用某些制造过程时制造构件。
此外，公开了一种用于制造上述类型的构件的方法。该方法包括应用添加制造过程和通过添加制造过程由第一材料建立第一部件。由第二材料制成的第二部件在添加制造过程期间添加。此外，第一材料在提供第二部件之后由添加制造过程添加至第一部件，具体是覆盖第二部件，因此包围第二部件。
产生第一部件可包括设置第一材料的粉末、在选定位置处熔化粉末，以及再凝固所得熔化物来形成第一部件。此类制造过程，如例如，选择性激光熔化或选择性电子束熔化，大体上沿垂直方向从底部到顶部执行。
更具体而言，该方法可包括产生第一部件的第一片段，放置第二部件，以及随后进一步添加第一材料和以第一材料覆盖第二部件，以便产生第一部件来包围第二部件。在执行该方法的更特定的模式中，其可包括产生具有腔的第一部件片段，所述腔能够从第一部件片段外侧接近，并且所述腔具体定形为与第二部件互补或配对的形状，并且进一步包括将第二部件插入到所述腔中。即是说，在第一步骤中，借助于添加方法产生第一部件开始，并且执行至某一点。此后，第二部件放到和/或插入到迄今产生的第一部件的片段中。在随后的步骤中，第一部件的生产继续，进一步添加包围第二部件的第一材料。在某些实施例中，产生第一部件的第一片段的第一步骤包括建立第一部件以便形成腔，其定形为与第二部件配对的形状，并且其中第二部件随后收纳成与第一部件齐平。在建立方向从底部到顶部的情况下，在放置在所述腔中时的第二部件的顶端与第一部件第一片段的顶端齐平。可发现有益的是，以继续第一部件的添加制造来随后再涂覆构件，这包括覆盖第二部件，并且具体是以第一材料金属粉末覆盖第二部件，该第一材料金属粉末随后熔化并且再凝固。
该方法可包括选定第二部件以便包括至少一个平坦表面，其中第二部件的截面大小从至少一个平坦表面开始恒定或减小，并且具体将第二部件放置成所述平坦表面在顶部上。第二部件接着可方便地放置在具有平坦表面的第一部件的已经产生的片段上。由于第二部件的形状，故没有底切将存在用于添加第一材料的后续步骤。同样地，第二部件可方便地放置在第一部件第一片段中制造的配对腔中，同时其可布置成连同第一部件片段提供平坦表面用于添加第一材料的随后制造步骤。
添加第二部件可包括借助于机器人臂来放置第二部件。如果过程在受控条件下和/或在防护气体气氛下在闭合处理室中执行，则这可发现是有用且有益的。
将认识到的是，执行上文公开的本公开的教导的各种模式可容易与彼此组合。
上文给出和/或要求权利的教导的另外的实施例和益处可对于技术人员变得容易显而易见。
附图说明
现在将借助于附图中所示的示例性实施例来更详细阐释本公开的主题。附图示出了：
图1为现有技术的构件(图1a)和根据本公开的构件(图1b)；
图2为制造根据本公开的构件的两个模式(图2a,图2b)；
图3为制造过程的中间状态的平面视图；
图4为根据本公开的构件的又一个示例性实施例；
图5为根据本公开的构件的再一个示例性实施例。
理解的是，附图是高度示意性的，并且技术阐释不需要的细节可省略用于易于理解和叙述。还理解的是，附图仅经由实例示出了选定的示范性实施例，并且未示出的许多实施例仍可良好地在本文中要求权利的主题的范围内。
部件列表
1 构件
2 热气体侧
3 冷却剂侧
4 第二部件
10 第一部件
11 第一部件片段
12 第一部件片段(所得结构)
20 建造平台
T 温度。
具体实施方式
图1绘出了根据现有技术和根据本公开的构件的热气体侧和冷却剂侧上的示例性温度分布。在图1a)和图1b)两者中，示出了构件1，其可用于燃气涡轮发动机的热气体路径中。构件可具体由高温合金制成，如例如镍基合金。构件1包括旨在面对热气流的热气体侧2，以及旨在面对冷却剂流的冷却剂侧3。此外，示出了热气体侧2和冷却剂侧3的表面上的示例性温度分布。热气体侧上的温度T分布可由如由热气体侧上的温度分布中的峰值指示的热点支配。如图1a)的下部中所见，在构件仅由一种材料均一构成的情况下，温度分布从热气体侧2到冷却剂侧3仅在小距离上向边缘均化。图1b)绘出了根据本公开的构件1。构件1包括由与图1a)中所示的现有技术的构件相同的合金制成的第一部件10。第一部件10包围由第二材料制成的第二部件4。第二部件4由第一部件10包围意味着，第一部件10形状锁定第二部件4。当部件4通过形状锁定在部件10内保持就位时，第一部件10与第二部件4之间不需要连结连接。这意味着，构成第二部件4的第二材料不必与构成部件10的第一材料相容，例如，用于焊接。另外，可在升高温度下经受失效的连结剂不需要施加用于连接两个部件4和10。此外，构件1的结构强度，以及特别是升高温度下的构件的结构强度可由第一部件10完全提供。总之，提供了用于第二部件4的材料的极大选择自由。具体而言，第一部件10可完全包绕第二部件4，使得构件1的任何外表面由第一部件10提供，这继而意味着仅由第一材料构成的第一部件10与环境接触，该环境可为热和/或腐蚀性流体。完全由第一部件包绕意味着，用于第二部件4的材料不必满足关于在构件1在操作期间使用的条件下的第二部件的耐久性的任何要求。这进一步提高了用于第二部件4的材料的选择自由。例如，第二部件4可由具有高热导率的材料构成，即，具体具有高于第一材料的热导率。例如，此类第二材料可为铜；还可选择非金属，例如，陶瓷材料，或者如果第二部件4由第一部件10完全包绕，则甚至可选择在构件1在发动机的热气体路径中操作期间将液化的材料。由于施加包围在第一部件10中的板形或层形第二部件4来形成构件1，其中第二部件4由具有高于第一部件10由其制造的材料的导热系数的材料制成，故在构件1在其热气体侧上暴露于不均匀的温度分布的情况下，通过构件1从热气体侧2传导至冷却剂侧3的热将沿侧向分布。图1b)的下部中所示的冷却剂侧上的温度分布因此均化，其中相比于图1a)中所示的情况，温度峰值降低，并且侧向区域的温度升高。构件1的热负载因此在构件上更均匀分布，并且此外在冷却剂侧3上流动的冷却剂流被更有效使用。应当注意的是，取决于热气流与构件1的热气体侧2之间的热传递特征，甚至热气体侧2上的构件的温度分布可由于第二部件4中的热的分布而较少不均匀。
在下文中，示出了用于制造根据本公开的构件的方法。为了制造构件使得第二部件由第一部件包围或具体是包绕，第一部件需要以如下方式制造，其中其能够在制造过程期间包住第二部件。在第二部件由第一部件10包围或包绕时，一旦第一部件的生产完成，则不存在用以将第二部件插入到第一部件中的通路。这样做的一种方式可为由独立的件组装第一部件10。例如，这些件可焊接在一起。然而，以该方式组装构件的过程可原来是昂贵的，并且此外，用于第一部件10的材料(如例如高温合金)可难以焊接和/或机加工。因此，提出了以应用添加制造过程来制造构件1，如例如选择性激光熔化或选择性电子束熔化。
图2绘出了以应用添加制造过程建造第一部件来制造构件1的示例性模式(图2a和图2b)。首先，第一部件的第一片段11由添加制造方法制造在建造平台20上。添加制造方法的实例本身是本领域中已知的，并且因此不需要详细阐释。例如，该方法可包括将金属粉末层设置在建造平台上、在选择性位置处选择性地熔化和再凝固粉末、以新金属粉末层再涂覆因此产生的固体材料层，以及再次熔化和再凝固设置在凝固材料的之前的层上的材料。在重复该设置、熔化和再凝固过程多次之后，产生了第一部件的第一片段11。在图2a)中所示的实施例中，产生了平片段11，而在图2b)中所示的实施例中，产生了桶形片段11，其包括腔。在下一个步骤中，由不同于用于建造第一部件的材料的第二材料构成的第二部件4置于图2a)中的片段11上，或者置于图2b)中的桶形片段11中形成的腔中。在该程度上，片段11中的腔可制造成呈现与第二部件4互补的形状。在添加制造过程可在闭合的处理室中发生时，放置第二部件4可具体由机器人臂完成。在图2b)中所示的实施例中，第一片段可制造成使得，并且第二部件4的厚度可选择成使得第二部件4和片段11在它们的顶端上与彼此齐平。腔和第二部件4可具有与彼此互补的形状。这可便于随后的再涂覆步骤，即，将金属粉末层直接置于第二部件4和片段11上。在该程度上，此处提供的实施例中的第二部件4具有平坦表面，具体是平坦顶面。在连续步骤中，第一部件的添加生产以放置金属粉末的连续层并且熔化和再凝固各层中的材料来继续，金属粉末为与用于制造分别除第二部件4之外或在其顶部上的片段11的相同的材料。在放置第二部件4之后由添加制造过程产生的所得结构以12指示。图3绘出了在放置第二部件4之后的建造平台上的平面视图。相应的区段在图2a)和2b)中相应地标记。如所见，在生产完成之后，第二部件4将完全由第一部件包绕。在应用添加制造过程建造构件1的第一部件时，所述第一部件可以以无缝方式建造，即，作为包围第二部件的整体一件式部件。
应当注意的是，由于第一部件的材料在制造过程期间的收缩同时其再凝固，故可实现第二部件在第一部件内的紧密配合。此外，如果构件1旨在用于在升高温度下操作，并且构成第二部件的第二材料的热膨胀系数高于构成包围的第一部件的第一材料的热膨胀系数，则在操作期间将促进所述紧密配合。因此，可避免第二部件在第一部件内的最终的咔嗒声(rattling)。
图4和5示出了根据本公开的构件1的另外的实施例。在两种情况下，第二部件4延伸至构件1的表面。第二部件4定形为以便仍由第一部件10包围，同时并未完全包绕。具体而言，如果由具有高于第一部件10由其制造的材料的导热率的材料制成的第二部件4延伸至构件1的冷却剂表面或侧3，则可加强朝冷却侧的热传导。在图4的实施例中，第二部件4为粗略板形或层形，并且延伸至冷却剂侧3。在图5的实施例中，大量梨形第二部件布置和延伸至构件1的冷却剂侧3。
尽管借助于示例性实施例阐释了本公开的主题，但理解的是，这些示例性实施例绝不旨在限制要求权利的发明的范围。将认识到的是，权利要求覆盖本文中并未明确示出或公开的实施例，并且脱离执行本公开的教导的示例性模式中公开的那些的实施例将仍由权利要求覆盖。

Claims (15)

1.一种构件(1)，所述构件包括第一材料和第二材料，其特征在于，由所述第二材料制成的第二部件(4)被由所述第一材料制成的第一部件(10)包围。
2.根据权利要求1所述的构件，其特征在于，所述第二部件(4)由所述第一部件(10)完全包绕。
3.根据权利要求1所述的构件，其特征在于，所述第二部件(4)延伸至所述构件(1)的表面(3)。
4.根据前述权利要求中任一项所述的构件，其特征在于，所述第二材料选择成具有高于所述第一材料的导热率。
5.根据前述权利要求中任一项所述的构件，其特征在于，所述第二材料选择成具有高于所述第一材料的热膨胀系数。
6.根据前述权利要求中任一项所述的构件，其特征在于，所述第一部件(10)为无缝的。
7.根据前述权利要求中任一项所述的构件，其特征在于，所述第二部件(4)包括至少一个平坦表面，并且具体具有从至少一个平坦表面开始恒定或减小的截面大小中的一个。
8.根据前述权利要求中任一项所述的构件，其特征在于，所述第一部件(10)能够由添加制造方法产生。
9.一种用于制造根据前述权利要求中任一项所述的构件的方法，所述方法包括应用添加制造过程、由第一材料通过所述添加制造过程建立第一部件(10)，其特征在于在所述添加制造过程期间添加由第二材料制成的第二部件(4)，以及将第一材料(12)进一步添加至所述第一部件，因此包围所述第二部件。
10.根据前述方法权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，产生所述第一部件的第一片段(11)、放置所述第二部件(4)，以及随后进一步添加第一材料和以第一材料覆盖所述第二部件，以便产生所述第一部件来包围所述第二部件。
11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，产生所述第一部件的所述第一片段(11)包括产生具有腔的所述第一部件，所述腔能够从所述第一片段外侧接近，并且所述腔具体定形为与所述第二部件(4)互补的形状，还包括将所述第二部件插入到所述腔中。
12.根据前述方法权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，添加所述第二部件包括借助于机器人臂放置所述第二部件。
13.根据前述方法权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，产生所述第一部件(10)包括设置所述第一材料的粉末、在选定位置处熔化所述粉末，以及再凝固所得熔化物来形成所述第一部件。
14.根据前述方法权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，选定所述第二部件(4)以便包括至少一个平坦表面，其中所述第二部件的截面大小从至少一个平坦表面开始恒定或减小，并且具体将所述第二部件放置成所述平坦表面在顶部上。
15.根据前述方法权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，制造所述第一部件(10)包括选择性激光熔化过程和选择性电子束熔化过程中的一个。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110035849A (zh) * 2016-12-22 2019-07-19 喜利得股份公司 用于由粉末状材料层式地制造包括确定设置的嵌入元件的生坯的方法

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2016099826A1 (en) * 2014-12-19 2016-06-23 Applied Materials, Inc. Edge ring for a substrate processing chamber
US11167375B2 (en) 2018-08-10 2021-11-09 The Research Foundation For The State University Of New York Additive manufacturing processes and additively manufactured products
US10989137B2 (en) 2018-10-29 2021-04-27 Cartridge Limited Thermally enhanced exhaust port liner
CN110458438A (zh) * 2019-08-05 2019-11-15 北京师范大学 植被水分利用效率wue的影响因子的计算方法及装置

Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20110256416A1 (en) * 2010-04-14 2011-10-20 Materials Solutions Method of forming an article using a powder layer manufacturing process
US20130266816A1 (en) * 2012-04-05 2013-10-10 Jinquan Xu Additive manufacturing hybrid core
WO2014005905A1 (de) * 2012-07-03 2014-01-09 Robert Bosch Gmbh Verfahren und vorrichtung zum herstellen eines bauteils mit erwärmung der ersten komponente und des zweiten materials auf einer reaktionstemperatur; entsprechender laufer für eine turbine
US20140165381A1 (en) * 2011-06-21 2014-06-19 Technische Universität Darmstadt Method for producing a housing structure at least partially enclosing at least one component and housing structure produced by said method
CN104001915A (zh) * 2014-05-22 2014-08-27 华中科技大学 一种高能束增材制造大尺寸金属零部件的设备及其控制方法
US20140361447A1 (en) * 2013-06-06 2014-12-11 General Electric Company Turbomachine fuel-air mixer component including an additively manufactured portion joined to a non-additively manufactured portion and method
US20150037162A1 (en) * 2013-07-30 2015-02-05 Allister William James Mechanical joining using additive manufacturing process
DE102013013335A1 (de) * 2013-08-06 2015-02-12 Technische Universität Dortmund Verfahren zur Herstellung von Werkzeugspulen und/oder Werkzeugen für die Magnetumformung insbesondere dünnwandiger Werkstücke aus elektrisch leitfähigen Werkstoffen sowie entsprechend hergestellte Werkzeugspule
CN104364068A (zh) * 2012-05-30 2015-02-18 通用电气公司 飞机发动机的次级结构以及相关工艺

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20110256416A1 (en) * 2010-04-14 2011-10-20 Materials Solutions Method of forming an article using a powder layer manufacturing process
US20140165381A1 (en) * 2011-06-21 2014-06-19 Technische Universität Darmstadt Method for producing a housing structure at least partially enclosing at least one component and housing structure produced by said method
US20130266816A1 (en) * 2012-04-05 2013-10-10 Jinquan Xu Additive manufacturing hybrid core
CN104364068A (zh) * 2012-05-30 2015-02-18 通用电气公司 飞机发动机的次级结构以及相关工艺
WO2014005905A1 (de) * 2012-07-03 2014-01-09 Robert Bosch Gmbh Verfahren und vorrichtung zum herstellen eines bauteils mit erwärmung der ersten komponente und des zweiten materials auf einer reaktionstemperatur; entsprechender laufer für eine turbine
US20140361447A1 (en) * 2013-06-06 2014-12-11 General Electric Company Turbomachine fuel-air mixer component including an additively manufactured portion joined to a non-additively manufactured portion and method
US20150037162A1 (en) * 2013-07-30 2015-02-05 Allister William James Mechanical joining using additive manufacturing process
DE102013013335A1 (de) * 2013-08-06 2015-02-12 Technische Universität Dortmund Verfahren zur Herstellung von Werkzeugspulen und/oder Werkzeugen für die Magnetumformung insbesondere dünnwandiger Werkstücke aus elektrisch leitfähigen Werkstoffen sowie entsprechend hergestellte Werkzeugspule
CN104001915A (zh) * 2014-05-22 2014-08-27 华中科技大学 一种高能束增材制造大尺寸金属零部件的设备及其控制方法

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110035849A (zh) * 2016-12-22 2019-07-19 喜利得股份公司 用于由粉末状材料层式地制造包括确定设置的嵌入元件的生坯的方法
CN110035849B (zh) * 2016-12-22 2021-09-21 喜利得股份公司 用于由粉末状材料层式地制造包括确定设置的嵌入元件的生坯的方法

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