CN109534835B - 陶瓷基复合材料制品及其形成方法 - Google Patents

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Abstract

本公开内容涉及陶瓷基复合材料制品及其形成方法。该陶瓷基复合材料制品包括化学气相浸渗陶瓷基复合材料基部，该基部包括在具有0％至5％游离硅的陶瓷基体材料中的陶瓷纤维增强材料。所述陶瓷基复合材料制品还包括熔融浸渗陶瓷基复合材料覆盖部分，该覆盖部分包括在具有比基部更大百分比的游离硅的陶瓷基体材料中的陶瓷纤维增强材料。

Description

陶瓷基复合材料制品及其形成方法
技术领域
本公开总体上涉及陶瓷基复合材料(CMC)，更具体地，涉及陶瓷基复合材料制品和用于形成陶瓷基复合材料制品的方法。
背景技术
陶瓷基复合材料通常包括嵌入陶瓷基体材料中的陶瓷纤维增强材料。在基体开裂的情况下，增强材料充当CMC的承载成分，而陶瓷基体保护增强材料，保持其纤维的取向，并用于将载荷分散到增强材料。对诸如燃气涡轮的高温应用特别感兴趣的是硅基复合材料，它包括碳化硅(SiC)作为基体和/或增强材料。
在形成CMC时采用了不同的处理方法。例如，一种方法包括熔融浸渗(MI)，其使用熔融硅浸渗到含纤维的预成型件中。通过预浸料MI形成的CMC通常是完全致密的，例如，残余孔隙率通常为零或小于3体积％。这种非常低的孔隙率赋予复合材料理想的机械性质，例如高比例极限强度和层间拉伸和剪切强度、高热导率和良好的抗氧化性。然而，MI复合材料的基体包含游离硅相(即元素硅或硅合金)，该游离硅相将系统的使用温度限制到低于硅或硅合金的熔点，或者约2550华氏度至2570华氏度。此外，游离硅相导致MI SiC基体具有相对差的抗蠕变性。
形成CMC的另一种方法是化学气相浸渗(CVI)。CVI是一种通过在高温下使用反应气体将基体材料浸渗到纤维预成型件中以形成纤维增强复合材料的工艺。通常，通过使反应物扩散到预成型件中并使副产物气体从预成型件扩散出而引入的缺陷导致复合材料中在约10％和约15％之间的相对高的残余孔隙率。特别地，通常在使用CVI形成CMC时，由CVI形成的复合材料的内部部分通常具有比复合材料的外部部分的孔隙率更高的孔隙率。相对于MI CMC，这种孔隙率的存在降低CVI CMC的面内和贯穿厚度的机械强度、导热性和抗氧化性。然而，CVI复合材料基体通常不具有游离硅相，因此具有比MI基体更好的抗蠕变性，并且有可能在2570华氏度以上的温度下操作。
然而，需要另一种陶瓷基复合材料(CMC)，更具体地，制品和用于形成陶瓷基复合材料制品的方法。
发明内容
本发明的方面和优点将部分地在下面的描述中提出，或者可以由该描述显而易见，或者可以通过实施本发明来了解。
在本公开的一个示例性实施例中，提供了一种陶瓷基复合材料制品。陶瓷基复合材料制品包括化学气相浸渗陶瓷基复合材料基部，该基部包括在具有0％到5％之间的游离硅的陶瓷基体材料中的陶瓷纤维增强材料。陶瓷基复合材料制品还包括熔融浸渗陶瓷基复合材料覆盖部分，该覆盖部分包括在具有比化学气相浸渗陶瓷基复合材料基部更大百分比的游离硅的陶瓷基体材料中的陶瓷纤维增强材料。
在某些示例性实施例中，化学气相浸渗陶瓷基复合材料基部具有基本上0％的游离硅。
在某些示例性实施例中，熔融浸渗陶瓷基复合材料覆盖部分基本上完全围绕化学气相浸渗陶瓷基复合材料基部的至少一部分。
在某些示例性实施例中，制品被构造用于燃气涡轮发动机中。
例如，在某些示例性实施例中，制品是喷嘴，其中熔融浸渗陶瓷基复合材料覆盖部分包括形成喷嘴的径向内带的第一熔融浸渗陶瓷基复合材料覆盖部分和形成喷嘴的径向外带的第二熔融浸渗陶瓷基复合材料覆盖部分，并且其中化学气相浸渗陶瓷基复合材料基部形成喷嘴的翼型件区段。
例如，在某些示例性实施例中，制品是护罩，其中当安装在燃气涡轮发动机中时，化学气相浸渗陶瓷基复合材料基部暴露于由燃气涡轮发动机限定的核心空气流动路径。
例如，在某些示例性实施例中，制品是衬套，其中衬套包括热侧和相对的冷侧，热侧被构造成当安装在燃气涡轮发动机中时暴露于由燃气涡轮发动机限定的核心空气流动路径，并且其中化学气相浸渗陶瓷基复合材料基部形成热侧，熔融浸渗陶瓷基复合材料覆盖部分形成冷侧。
例如，在某些示例性实施例中，制品是翼型件，其中翼型件包括第一区段和单独形成的第二区段，其中第一区段和第二区段中的每一个各自包括化学气相浸渗陶瓷基复合材料基部和熔融浸渗陶瓷基复合材料覆盖部分，并且其中当翼型件的第一区段和第二区段接合时，第一区段和第二区段的熔融浸渗陶瓷基复合材料覆盖部分基本上完全封闭在化学气相浸渗陶瓷基复合材料基部内。
例如，在某些示例性实施例中，化学气相浸渗陶瓷基复合材料基部被构造成当安装在燃气涡轮发动机中时至少部分地暴露于由燃气涡轮发动机限定的核心空气流动路径。
在某些示例性实施例中，化学气相浸渗陶瓷基复合材料基部与熔融浸渗陶瓷基复合材料覆盖部分分开形成，使得化学气相浸渗陶瓷基复合材料基部的基本上所有表面在形成期间暴露于一种或多种反应气体。
例如，在某些示例性实施例中，在形成化学气相浸渗陶瓷基复合材料基部之后，熔融浸渗陶瓷基复合材料覆盖部分形成在化学气相浸渗陶瓷基复合材料基部上。
在某些示例性实施例中，化学气相浸渗陶瓷基复合材料基部限定在约5％和约30％之间的孔隙率，并且其中熔融浸渗陶瓷基复合材料覆盖部分限定小于化学气相浸渗陶瓷基复合材料基部的孔隙率的孔隙率。
例如，在某些示例性实施例中，熔融浸渗陶瓷基复合材料覆盖部分限定小于约3％的孔隙率。
在本公开的示例性方面，提供了一种用于形成陶瓷基复合材料制品的方法。该方法包括：形成化学气相浸渗陶瓷基复合材料基部，其中形成化学气相浸渗陶瓷基复合材料基部包括使化学气相浸渗陶瓷基复合材料基部的基本上所有表面暴露于一种或多种反应气体；以及在形成化学气相浸渗陶瓷基复合材料基部之后，在化学气相浸渗陶瓷基复合材料基部的外表面的一部分上提供熔融浸渗陶瓷基复合材料部分。
在某些示例性方面，在化学气相浸渗陶瓷基复合材料基部的外表面的一部分上提供熔融浸渗陶瓷基复合材料部分包括在化学气相浸渗陶瓷基复合材料基部的外表面的一部分上形成熔融浸渗陶瓷基复合材料部分。
例如，在某些示例性方面，在化学气相浸渗陶瓷基复合材料基部上形成熔融浸渗陶瓷基复合材料覆盖部分包括在化学气相浸渗陶瓷基复合材料基部的外表面的一部分上铺叠一层或多层预浸料和执行一层或多层预浸料的熔融浸渗。
在某些示例性方面，将化学气相浸渗陶瓷基复合材料基部的基本上所有表面暴露于一种或多种反应气体包括在化学气相浸渗陶瓷基复合材料基部的陶瓷基体材料中形成陶瓷纤维增强材料，该陶瓷基体材料具有0％到5％之间的游离硅，并且其中提供熔融浸渗陶瓷基复合材料部分包括形成熔融浸渗陶瓷基复合材料部分，以在游离硅百分比大于化学气相浸渗陶瓷基复合材料基部的陶瓷基体材料中包括陶瓷纤维增强材料。
在某些示例性方面，化学气相浸渗陶瓷基复合材料基部具有基本上0％的游离硅。
在某些示例性方面，化学气相浸渗陶瓷基复合材料基部被构造成当安装在燃气涡轮发动机中时至少部分地暴露于由燃气涡轮发动机限定的核心空气流动路径。
在某些示例性方面，在化学气相浸渗陶瓷基复合材料基部的外表面的一部分上提供熔融浸渗陶瓷基复合材料部分包括将熔融浸渗陶瓷基复合材料部分固结到化学气相浸渗陶瓷基复合材料基部的外表面的一部分上。
技术方案1.一种陶瓷基复合材料制品，包括：
化学气相浸渗陶瓷基复合材料基部，其包括在具有0％至5％游离硅的陶瓷基体材料中的陶瓷纤维增强材料；和
熔融浸渗陶瓷基复合材料覆盖部分，其包括在具有比所述化学气相浸渗陶瓷基复合材料基部更大百分比的游离硅的陶瓷基体材料中的陶瓷纤维增强材料。
技术方案2.根据技术方案1所述的陶瓷基复合材料制品，其中，所述化学气相浸渗陶瓷基复合材料基部具有大致0％的游离硅。
技术方案3.根据技术方案1所述的陶瓷基复合材料制品，其中，所述熔融浸渗陶瓷基复合材料覆盖部分基本上完全围绕所述化学气相浸渗陶瓷基复合材料基部的至少一部分。
技术方案4.根据技术方案1所述的陶瓷基复合材料制品，其中，所述制品被构造用于燃气涡轮发动机中。
技术方案5.根据技术方案4所述的陶瓷基复合材料制品，其中，所述制品是喷嘴，其中，所述熔融浸渗陶瓷基复合材料覆盖部分包括形成所述喷嘴的径向内带的第一熔融浸渗陶瓷基复合材料覆盖部分和形成所述喷嘴的径向外带的第二熔融浸渗陶瓷基复合材料覆盖部分，且所述化学气相浸渗陶瓷基复合材料基部形成所述喷嘴的翼型件区段。
技术方案6.根据技术方案4所述的陶瓷基复合材料制品，其中，所述制品是护罩，当安装在所述燃气涡轮发动机中时，所述化学气相浸渗陶瓷基复合材料基部暴露于由所述燃气涡轮发动机限定的核心空气流动路径。
技术方案7.根据技术方案4所述的陶瓷基复合材料制品，其中，所述制品是衬套，所述衬套包括热侧和相对的冷侧，所述热侧被构造成当安装在所述燃气涡轮发动机中时暴露于由所述燃气涡轮发动机限定的核心空气流动路径，且所述化学气相浸渗陶瓷基复合材料基部形成所述热侧，所述熔融浸渗陶瓷基复合材料覆盖部分形成所述冷侧。
技术方案8.根据技术方案4所述的陶瓷基复合材料制品，其中，所述制品是翼型件，所述翼型件包括第一区段和单独形成的第二区段，所述第一区段和所述第二区段中的每一个包括化学气相浸渗陶瓷基复合材料基部和熔融浸渗陶瓷基复合材料覆盖部分，且当所述翼型件的所述第一区段和所述第二区段接合时，所述第一区段和所述第二区段的所述熔融浸渗陶瓷基复合材料覆盖部分基本上完全封闭在所述化学气相浸渗陶瓷基复合材料基部内。
技术方案9.根据技术方案4所述的陶瓷基复合材料制品，其中，所述化学气相浸渗陶瓷基复合材料基部被构造成当安装在所述燃气涡轮发动机中时至少部分地暴露于由所述燃气涡轮发动机限定的核心空气流动路径。
技术方案10.根据技术方案1所述的陶瓷基复合材料制品，其中，所述化学气相浸渗陶瓷基复合材料基部与所述熔融浸渗陶瓷基复合材料覆盖部分分开形成，使得所述化学气相浸渗陶瓷基复合材料基部的基本上所有表面在形成期间暴露于一种或多种反应气体。
技术方案11.根据技术方案10所述的陶瓷基复合材料制品，其中，在形成所述化学气相浸渗陶瓷基复合材料基部之后，所述熔融浸渗陶瓷基复合材料覆盖部分形成在所述化学气相浸渗陶瓷基复合材料基部上。
技术方案12.根据技术方案1所述的陶瓷基复合材料制品，其中，所述化学气相浸渗陶瓷基复合材料基部限定有在约5％和约30％之间的孔隙率，且所述熔融浸渗陶瓷基复合材料覆盖部分限定有小于所述化学气相浸渗陶瓷基复合材料基部的所述孔隙率的孔隙率。
技术方案13.根据技术方案12所述的陶瓷基复合材料制品，其中，所述熔融浸渗陶瓷基复合材料覆盖部分限定有小于约3％的孔隙率。
技术方案14.一种用于形成陶瓷基复合材料制品的方法，包括：
形成化学气相浸渗陶瓷基复合材料基部，其中，形成所述化学气相浸渗陶瓷基复合材料基部包括使所述化学气相浸渗陶瓷基复合材料基部的基本上所有表面暴露于一种或多种反应气体；和
在形成所述化学气相浸渗陶瓷基复合材料基部之后，在所述化学气相浸渗陶瓷基复合材料基部的所述外表面的一部分上提供熔融浸渗陶瓷基复合材料部分。
技术方案15.根据技术方案14所述的方法，其中，在所述化学气相浸渗陶瓷基复合材料基部的所述外表面的所述部分上提供所述熔融浸渗陶瓷基复合材料部分包括在所述化学气相浸渗陶瓷基复合材料基部的所述外表面的所述部分上形成所述熔融浸渗陶瓷基复合材料部分。
技术方案16.根据技术方案15所述的方法，其中，在所述化学气相浸渗陶瓷基复合材料基部上形成所述熔融浸渗陶瓷基复合材料覆盖部分包括在所述化学气相浸渗陶瓷基复合材料基部的所述外表面的所述部分上铺叠一层或多层预浸料和执行所述一层或多层预浸料的熔融浸渗。
技术方案17.根据技术方案14所述的方法，其中，使所述化学气相浸渗陶瓷基复合材料基部的基本上所有表面暴露于一种或多种反应气体包括在所述化学气相浸渗陶瓷基复合材料基部的陶瓷基体材料中形成陶瓷纤维增强材料，所述陶瓷基体材料具有0％至5％的游离硅，且提供所述熔融浸渗陶瓷基复合材料部分包括形成所述熔融浸渗陶瓷基复合材料部分，以在游离硅百分比大于所述化学气相浸渗陶瓷基复合材料基部的陶瓷基体材料中包括陶瓷纤维增强材料。
技术方案18.根据技术方案14所述的方法，其中，所述化学气相浸渗陶瓷基复合材料基部具有大致0％的游离硅。
技术方案19.根据技术方案14所述的方法，其中，所述化学气相浸渗陶瓷基复合材料基部被构造成当安装在所述燃气涡轮发动机中时至少部分地暴露于由所述燃气涡轮发动机限定的核心空气流动路径。
技术方案20.根据技术方案14所述的方法，其中，在所述化学气相浸渗陶瓷基复合材料基部的所述外表面的所述部分上提供所述熔融浸渗陶瓷基复合材料部分包括将所述熔融浸渗陶瓷基复合材料部分固结到所述化学气相浸渗陶瓷基复合材料基部的所述外表面的所述部分上。
参考以下描述和所附权利要求书，本发明的这些和其它特征、方面和优点将变得更好理解。并入于本说明书中且构成本说明书的一部分的附图说明本发明的实施例，且连同所述描述一起用于解释本发明的原理。
附图说明
本说明书中针对所属领域的技术人员来阐述本发明的完整和启发性公开内容，包括其最佳模式，本说明书参考了附图，在附图中：
图1是根据本公开的多方面的陶瓷基复合材料制品的剖视图，该制品具有陶瓷基复合材料基底和陶瓷基复合材料覆盖部分；
图2是图1的陶瓷基复合材料制品的陶瓷基复合材料基底的剖视图；
图3是具有陶瓷基复合材料覆盖部分的图2的陶瓷基复合材料基底的剖视图；
图4是根据本公开的多方面的CMC制品的剖视图，该CMC制品具有陶瓷基复合材料基底和陶瓷基复合材料覆盖部分；
图5是根据本公开的示例性实施例的燃气涡轮发动机的示意性剖视图；
图6是根据本公开的示例性方面的CMC制品的剖视图，该CMC制品可以并入图5的燃气涡轮发动机中；
图7是根据本公开的另一个示例性方面的CMC制品的剖视图，该CMC制品可以并入图5的燃气涡轮发动机中；
图8是根据本公开的又一个示例性方面的CMC制品的剖视图，该CMC制品可以并入图5的燃气涡轮发动机中；
图9是根据本公开的又一个示例性方面的CMC制品的剖视图，该CMC制品可以并入图5的燃气涡轮发动机中，其中第一区段与第二区段分离；
图10是图9的示例性CMC制品的剖视图，其中第一区段联接到第二区段；和
图11是根据本公开的示例性方面的用于形成CMC制品的方法的流程图。
具体实施方式
现将详细参考本发明的当前实施例，其中的一个或多个示例示于附图中。详细描述中使用数字和字母标号来指代图中的特征。图中和描述中使用相同或类似的标示来指代本发明的相同或类似部分。
如本文中所使用，术语“第一”、“第二”和“第三”可互换使用以区分一个部件与另一部件，而并非意欲表示个别部件的位置或重要性。
除非上下文另外明确规定，否则单数形式“一”以及“所述”包括复数参考物。
如在整个说明书和权利要求书中所用的近似语言用于修饰任何定量表示，这些定量表示可容许变化而不会导致其相关的基本功能变化。因此，由例如“约”、“大约”和“大体上”等词语修饰的值并不限于所指定的确切值。在至少一些情况下，近似语言可以对应于用于测量值的仪器的精度，或对应于用于构造或制造部件和/或系统的方法或机器的精度。例如，近似语言可以指在10％的裕度内。
在这里以及整个说明书和权利要求书中，范围限制被组合且可互换，这种范围是确定的且包括其中所含的全部子范围，除非上下文或语言作出其它表示。例如，本文所公开的所有范围均包括端值在内，并且端值可彼此独立地组合。
总体上，本公开涉及一种陶瓷基复合材料(CMC)制品，其具有通常良好的诸如拉伸和压缩强度的机械性质，以及增加的温度能力。例如，CMC制品可以包括CMC基部和CMC覆盖部分或层。CMC基部和CMC覆盖部分或层可以具有不同的性质，从而允许定制CMC制品，以产生具有例如增加的抗蠕变性(抵抗由于应力而随时间推移的变形或形状变化)的基本良好的机械性质和增加的温度能力的CMC制品。本公开的技术使得CMC基部和CMC覆盖部分都是具有增强材料的CMC，因此CMC基部和CMC覆盖部分都提供诸如拉伸和压缩强度的机械性质。此外，CMC覆盖部分还可以提供更好的机械性质，并且CMC基部可以为CMC制品提供增加的温度能力。本公开的这种技术在应力高且蠕变通常是个问题的CMC部件中或者在经受高温的地方可能是有利的。CMC制品可以被构造成使得CMC基部和CMC表面部分更有效地处理这些问题。例如，利用熔融浸渗形成CMC覆盖部分可以导致更全面致密的CMC覆盖部分，该覆盖部分通过减少含氧气体进入下面的、更多孔的CMC基部(其利用化学气相浸渗形成)来为整个层合物提供改善的抗氧化性。这样的CMC覆盖部分还将提供优异的层间强度(层间拉伸强度和层间剪切强度两者)。此外，利用化学气相浸渗形成CMC基部导致基部具有优异的抗蠕变性和更高的温度能力。
现在参看附图，其中在所有附图中相同的附图标记表示相同的元件，图1提供了根据本公开的多方面的具有CMC基部20和CMC覆盖部分50的CMC制品10。如下文更详细描述的，CMC基部20可以包括在不包括游离硅含量或比例的陶瓷基体材料中的陶瓷纤维增强材料。
相比之下，CMC覆盖部分50可以包括在具有一定游离硅含量或比例(例如，元素硅或硅合金相对于整个基部的量)的陶瓷基体材料中的陶瓷纤维增强材料。这里术语“游离硅”是指元素硅或硅合金的存在，其中硅合金中硅占合金的约33原子％以上。CMC覆盖部分50可以是富含硅的碳化硅部分，其具有例如游离硅(例如，按元素硅或硅合金相的体积计，至少约5％、10％、15％、20％、30％或更大的游离硅)。CMC覆盖部分50可以包括设置在CMC基部20的至少一部分的表面上的陶瓷基体材料中的陶瓷纤维增强材料。
CMC覆盖部分50可以具有大体完全的致密度，或者具有为零或极小的孔隙率(例如，约0％、小于5％、介于约0％和小于5％之间)。相比之下，CMC基部20可以包含通常不含游离硅或游离硅含量为零的碳化硅，或略微富含碳的碳化硅。CMC覆盖部分50可以通过第一过程形成，CMC基部20可以通过不同于第一过程的第二过程形成。例如，CMC覆盖部分50可以通过使用熔融浸渗过程形成，并且CMC基部20可以使用化学气相浸渗过程形成。CMC覆盖部分50可以具有比基部20改善的机械性质，并可以导致CMC制品10的总机械强度大于不具有CMC覆盖部分50的CMC制品的总机械强度。与CMC覆盖部分50(可以包括游离硅)相比，不含游离元素硅或硅合金的CMC基部20可以承受更高的温度(例如，高于硅的熔点)，并且可以导致CMC制品10能够承受比不具有CMC基部20的CMC制品更高的温度。
参照图2，CMC制品10(图1)可以包括最初形成的CMC基部20。CMC基部20的表面区域可以包括多个薄片22，每个薄片22源自单独的预浸料，该预浸料包括浸渍有陶瓷基体前体的单向排列的丝束24。结果，每个薄片22包含单向排列的纤维25，该纤维25被封入陶瓷基体26中，该陶瓷基体26通过在烧制和化学气相浸渗期间陶瓷基体前体的转化而形成。
例如，CMC基部20可以由通常呈带状结构形式的多层“预浸料”制成，其包括用CMC基体材料的前体浸渍的所需CMC增强材料。预浸料可以经历处理(包括烧制)以将前体转化成所需的陶瓷。预浸料可以是连续纤维增强陶瓷复合材料(CFCC)，并且可以包括二维纤维阵列，该二维纤维阵列包括浸渍有基体前体的单层单向排列的丝束，以产生大体二维的层合物。将所得预浸料的多个层片堆叠并压实以形成层合物预成型件，这一过程被称为“铺叠”。预浸料通常被布置成使得预浸料层的丝束彼此横向(例如垂直)或成一定角度定向，从而在预成型件的层合平面(对应于最终CMC制品的主(承载)方向)中提供更大的强度。
在铺叠之后，层合物预成型件可以经历压实和固化，同时经受施加的压力和升高的温度，例如在高压釜中或局部施加的压力和热量。在化学气相浸渗(CVI)的情况下，压实和固化的预成型件经历额外的处理。首先，预浸料层/预成型件可以在真空或惰性气氛中加热，以分解有机粘合剂，有机粘合剂中的至少一种在这种热处理过程中热解，形成陶瓷炭，并产生用于化学气相浸渗的多孔层。或者作为与粘合剂烧尽步骤相同的热循环的一部分，或者在独立的后续加热步骤中，通过进一步加热，该层被化学气相浸渗，例如利用外部供应的碳化硅气体源。用于执行CVI过程的合适的反应气体和处理条件在本领域中是公知的。碳化硅的气体源浸渗到孔隙中，在多孔基部的内表面上反应以沉积不含游离Si金属的SiC。
值得注意的是，在至少某些示例性实施例中，首先完全形成CMC基部20。更具体地，在至少某些示例性实施例中，在添加CMC覆盖部分50之前，CMC基部20被铺叠并经历化学气相浸渗过程。这种过程允许在化学气相浸渗过程期间基部20的所有表面基本上暴露于反应气体，从而导致更快和更完全地形成基部20。
现在参照图3，形成CMC制品10可以包括在最初形成的CMC基部20上形成覆盖部分50。例如，薄片52可以源自单个预浸料，该预浸料包括浸渍有陶瓷基体前体的单向排列的丝束54。薄片52包含单向排列的纤维55，该纤维被封入陶瓷基体56中，该陶瓷基体56通过在烧制和熔融浸渗(MI)过程中陶瓷基体前体的转化而形成。
例如，CMC覆盖部分50可以由通常呈片状结构形式的一层“预浸料”制成，其包括用CMC基体材料的前体浸渍的所需CMC增强材料。预浸料经历处理(包括烧制)以将前体转化成所需的陶瓷。预浸料可以是连续纤维增强陶瓷复合材料(CFCC)，并且可以包括二维纤维阵列，该二维纤维阵列包括浸渍有基体前体的单层单向排列的丝束，以产生大体二维的层合物。或者，预浸料可以包括具有织造纤维的层。预浸料的层片可以设置在CMC基部20上。预浸料可以布置成使得预浸料层的丝束与CMC基部的最外层的丝束平行、横向(例如垂直)或成一角度定向。
因此，应当理解，对于所描绘的示例性实施例，覆盖部分50的第一层可以直接施加到基部20的表面。然而，由于覆盖部分50可以使用熔融浸渗过程处理，在至少某些示例性实施例中，制品10可以进一步包括在基部20和覆盖部分50的第一层之间的阻挡层。
仍然参看图3，预浸料层/预成型件可以经历固化，同时经受施加的压力和升高的温度，例如在高压釜中或局部施加的压力和热量。在熔融浸渗(MI)的情况下，固化的预成型件经历额外的处理。首先，可以在真空或惰性气氛中加热预成型件，以分解有机粘合剂，有机粘合剂中的至少一种在这种热处理过程中热解形成炭，并产生多孔预成型件，用于熔融浸渗。或者作为与粘合剂烧尽步骤相同的热循环的一部分，或者在独立的后续加热步骤中，通过进一步加热，该预成型件被熔融浸渗，例如利用外部供应的熔融硅。熔融硅浸渗到孔隙中，与基体的碳成分反应形成碳化硅，并填充孔隙以产生所需的CMC覆盖部分50。
值得注意的是，对于图3的实施例，覆盖部分50被描绘为包括使用熔融浸渗处理/形成的单层CMC。然而，应当理解，在其它示例性实施例中，覆盖部分50可以替代地包括使用熔融浸渗处理/形成的任何合适数量的CMC层，以产生具有所需几何形状的CMC制品10。
例如，图4示出了根据本公开的另一方面的具有CMC基部120和CMC覆盖部分150的CMC制品110。CMC基部120可以基本上不包括游离硅比例或含量，并且CMC覆盖部分150可以包括陶瓷基体材料中的陶瓷纤维增强材料，该陶瓷基体材料包括游离硅比例或含量，并且设置在CMC基部120的至少一部分的表面上。
更具体地，对于所描绘的实施例，CMC覆盖部分150可以具有大体完全的致密度，或者具有为零或极小的孔隙率(例如，约0％、小于5％、或介于约0％和小于5％之间)。CMC覆盖部分150可以是富含硅的碳化硅覆盖部分，其具有例如游离硅(例如，按元素硅或硅合金相的体积计，至少约5％、10％、15％、20％、30％或更大的游离硅)。相比之下，CMC基部120可以是大体纯净的碳化硅，通常不含游离硅或游离硅含量为零的碳化硅，或略微富含碳的碳化硅。CMC覆盖部分150可以通过第一过程形成，CMC基部120可以通过不同于第一过程的第二过程形成。例如，CMC覆盖部分150可以使用熔融浸渗过程形成，并且CMC基部120可以使用化学气相浸渗过程形成。因此，相比CMC基部120，CMC覆盖部分150可以具有增加的机械强度，这可以导致CMC制品110的总机械强度大于不具有覆盖部分150的CMC制品的总机械强度。与CMC覆盖部分150(可以包括游离硅)相比，可能不含游离元素硅或硅合金的CMC基部120可以承受更高的温度(例如，高于硅的熔点)，并且可以导致CMC制品110能够承受比不具有CMC基部120的CMC制品更高的温度。
CMC制品110可以包括以与上文中结合形成基部20(图2)指出的类似的方式初步形成的CMC基部120。仍然参照图4，CMC制品110可以包括在初步形成的CMC基部120上形成覆盖部分150。例如，覆盖部分150可以包括多个薄片152，每个薄片152源自单独的预浸料，该预浸料包括浸渍有陶瓷基体前体的单向排列的丝束。每个薄片152可以包含单向排列的纤维或织造纤维，该纤维被封入陶瓷基体中，该陶瓷基体通过在烧制和熔融浸渗(MI)过程中陶瓷基体前体的转化而形成。
例如，类似于上述实施例，CMC覆盖部分150可以由通常呈带状结构形式的多层“预浸料”制成，其包括用CMC基体材料的前体浸渍的所需CMC的增强材料。预浸料经历处理(包括烧制)以将前体转化成所需的陶瓷。预浸料可以是连续纤维增强陶瓷复合材料(CFCC)，并且可以包括二维纤维阵列，该二维纤维阵列包括浸渍有基体前体的单层单向排列的丝束，以产生大体二维的层合物。或者，预浸料可以包括具有织造纤维的层。所得预浸料的多个层片被堆叠并压实。预浸料通常布置成使得预浸料层的丝束与CMC基部的最外层的丝束平行、横向(例如垂直)或者成一定角度定向。
多个层通常可以经历压实和固化，同时经受施加的压力和升高的温度，例如在高压釜中或局部施加的压力和热量。在浸渗(MI)的情况下，固化的预成型件经历额外的处理。首先，设置在CMC基部上的多个层可以在真空或惰性气氛中被加热，以便分解有机粘合剂，有机粘合剂中的至少一种在该热处理期间热解以形成炭，并产生用于熔融浸渗的多孔预成型件。或者作为与粘合剂烧尽步骤相同的热循环的一部分，或者在独立的后续加热步骤中，通过进一步加热，该预成型件被熔融浸渗，例如利用外部供应的熔融硅。熔融硅浸渗到孔隙中，与基体的碳成分反应形成碳化硅，并填充孔隙以产生所需的CMC覆盖部分150。
替代实施例是将CVI复合材料基部放入模具中，用一层或多层纤维层片占据CVI复合材料基部的外表面和模具的内表面之间的空间，并且该结构经受MI。模具材料将与MI过程兼容。
在上述实施例中，用于丝束的材料可以是SiC纤维。适用于丝束的材料的一个例子是得自Nippon Carbon Co.,Ltd.的
Figure BDA0001806423810000131
纤维直径的合适范围为约2至约20微米，尽管具有更大或更小直径的纤维也在本公开的范围内。纤维可以优选地涂覆有材料以赋予CMC基部和/或CMC覆盖部分某些所需的性质，例如碳或氮化硼界面层(未示出)。覆盖部分中的纤维可以在形成为预浸带并施加到CVI CMC基部之前被涂覆，或者纤维涂层可以在MI过程的初始部分期间被施加。本领域技术人员将理解，本公开的教导也适用于其它CMC材料组合，并且这种组合在本公开的范围内。
如上所述，通常不含游离硅相的通过CVI过程形成的CMC基部可能导致CMC基部比通过MI形成的CMC覆盖部分具有更大的抗蠕变性和温度能力，并且具有大体上完全的致密度，或者具有为零或极小的孔隙率，例如约0％、小于5％、或介于约0％和小于5％之间。此外，例如通过硅熔融浸渗形成的CMC覆盖部分可以导致富含硅的碳化硅覆盖部分，其具有例如按元素硅或硅合金相的体积计5％、10％、15％、20％、30％或更大的游离硅。CMC基部可以包括大体上纯净的碳化硅，例如硅与碳的比率为约1:1；或者略微富含碳，例如硅与碳的比率为0.995:1.005。用于形成CMC制品的层片或单向带的厚度可以为约3密耳(0.003英寸)至约20密耳(0.020英寸)。CMC制品可以形成为具有单个层片或层的增强纤维、多个层片或层的增强纤维或多层片或多层增强纤维以形成CMC覆盖部分。例如，本公开的CMC制品可以包括由约八个层片或层的增强纤维和CVI形成的CMC基部，以及由一个或两个层片或层的增强纤维和熔融浸渗形成的覆盖部分，使得覆盖部分可以是CMC制品的厚度的约10％至约25％。在陶瓷基复合材料制品的其它实施例中，覆盖部分可以是陶瓷基复合材料制品的厚度的约5％至约70％。在其它实施例中，CMC制品可以具有约50至约100个层片。应当理解，CMC基部相对于CMC覆盖部分的层片数和厚度的其它构型也是可能的。
虽然CMC制品可以由单向预浸带形成，但是应当理解，织造预浸带可以用于形成CMC基部和/或CMC覆盖部分。单向预浸带中的对齐纤维可以导致比预浸料织造纤维织物少的孔。此外，可以在CMC制品的CMC覆盖部分上形成一个或多个附加层或涂层。例如，在一些实施例中，可以在覆盖部分上形成环境隔离涂层(EBC)。
应当理解，上面参照图1至4描述的一个或多个示例性CMC制品可以被构造用于燃气涡轮发动机中。例如，在本公开的某些示例性实施例中，CMC制品可以被构造成用于航空燃气涡轮发动机(例如涡轮风扇发动机、涡轮螺旋桨发动机、涡轮轴发动机、涡轮喷气发动机等)、发电燃气涡轮发动机或航改燃气涡轮发动机。然而，在其它实施例中，本公开的CMC制品可以与任何其它合适的机器一起使用。
例如，简要参考图5，提供了燃气涡轮发动机200的简化示意图，该燃气涡轮发动机200可以包括根据本公开的一个或多个示例性方面形成的CMC制品。然而，应当理解，参照图5描述的示例性燃气涡轮发动机200仅作为示例，并且在其它实施例中，燃气涡轮发动机可以具有任何合适的构型。示例性燃气涡轮发动机200限定了轴向A(平行于提供用于参考的纵向中心线202延伸)和径向R。一般而言，燃气涡轮发动机200包括风扇区段204和设置在风扇区段204下游的涡轮机206。所描绘的示例性涡轮机206大体上包括基本上为管状的外部壳体208，外部壳体208限定了环形入口210。外部壳体208包封了具有串流关系的：压缩机区段，其包括增压器或低压(LP)压缩机212和高压(HP)压缩机214；燃烧区段216；涡轮区段，其包括高压(HP)涡轮218和低压(LP)涡轮220；以及喷气排气喷嘴区段222。压缩机区段、燃烧区段216和涡轮区段一起限定了核心空气流动路径224。第一高压(HP)轴或转轴226将HP涡轮218传动地连接到HP压缩机214。第二低压(LP)轴或转轴228将LP涡轮220传动地连接到LP压缩机212。
对于所描绘的实施例，风扇区段204包括风扇230，风扇230具有以间隔开的方式联接到盘234的多个风扇叶片232。盘234由可旋转的前毂236覆盖，前毂236具有空气动力学轮廓以促进空气流通过所述多个风扇叶片232。另外，示例性风扇区段204包括周向地围绕风扇230和/或涡轮机206的至少一部分的环形风扇壳体或外部舱体238。如所描绘的，风扇叶片232、盘234和前毂236一起可直接通过LP转轴228绕纵向轴线202旋转。
应当理解，在燃气涡轮发动机200的操作期间，某些部件可能暴露在相对较高的温度下，因此，由CMC材料形成一个或多个这样的部件可能是有益的。例如，在燃烧区段216内，提供具有燃烧器衬套240的燃烧器，更具体地，具有在外燃烧器衬套内的内燃烧器衬套的燃烧器。另外，在涡轮机204的涡轮区段内，涡轮机204包括一个或多个衬套242，衬套242限定穿过其中的核心空气流动路径224的一部分。尽管在HP涡轮218和LP涡轮220之间进行了描绘，但是在其它实施例中，衬套242可以位于沿着核心空气流动路径224的任何其它合适的位置。此外，HP涡轮218和LP涡轮220各自包括多个涡轮翼型件，这些翼型件可以被构造为联接到HP转轴226或LP转轴228的转子叶片244的一部分，或者联接到壳体208的定子静叶246的一部分。此外，在HP涡轮218和LP涡轮220内，涡轮机206还包括一个或多个护罩248，所述一个或多个护罩248定位在多个转子叶片244的径向外端，以与这样的转子叶片244形成密封。如下面将要讨论的，这些部件中的一个或多个以及一个或多个其它部件可以以类似于上面参照图1至4讨论的CMC制品的方式形成。
更具体地，例如，现在总体上参看图6至10，提供了根据本公开的某些实施例的各种陶瓷基复合材料制品250，其例如可以并入图5的示例性燃气涡轮发动机中。图6至10所描绘的陶瓷基复合材料制品250中的每一个包括CVI陶瓷基复合材料基部252和MI陶瓷基复合材料覆盖部分254。相应的陶瓷基复合材料制品250中的每一个的MI陶瓷基复合材料覆盖部分254附接到或形成在CVI陶瓷基复合材料基部252上。
例如，特别参看图6，提供了根据本公开的实施例的CMC制品250的侧视剖视图，该CMC制品250可以并入燃气涡轮发动机中，例如图5的示例性燃气涡轮200发动机中。更具体地，对于所描绘的实施例，制品250被构造为喷嘴，其通常包括翼型件区段256、径向内带258和径向外带259。对于所描绘的实施例，CVI基部252基本上完全形成翼型件区段256。此外，CMC制品250包括第一MI覆盖部分254A和第二MI覆盖部分254B。第一MI覆盖部分254A形成内带258，第二MI覆盖部分254B形成外带259。因此，可以首先形成CVI基部252，并且MI覆盖部分254A、254B可以随后围绕先前形成的CVI基部252的至少一部分或在其上形成。
值得注意的是，应当理解，喷嘴所并入的燃气涡轮发动机将限定核心空气流动路径(例如，穿过压缩机区段、燃烧区段和涡轮区段的流动路径)。当并入这种燃气涡轮发动机中时，喷嘴250的CVI基部252的至少一部分将暴露于核心空气流动路径。更具体地，喷嘴的基本上所有翼型件区段256将暴露于核心空气流动路径，并且与MI覆盖部分254A、254B相比，考虑到CVI基部252的更大的耐温性，所得喷嘴可能能够承受燃气涡轮发动机内的更高温度。相比之下，MI覆盖部分254A、254B将不会暴露于核心空气流动路径，而是将承担支撑CVI基部252的任务，并且考虑到与CVI基部252相比改进的机械性质，所得喷嘴可能更能处理力。应当理解，如本文所用，部件的一部分“暴露于核心空气流动路径”是指部件的这部分通常暴露于核心空气流动路径的环境，并且意味着包括具有施加到其表面上的粘合涂层、环境隔离涂层等中的一种或多种的部件的一部分。因此，如果翼型件区段包括粘合涂层和/或环境隔离涂层，它仍然“暴露于核心空气流动路径”。
现在参看图7，提供了根据本公开的示例性实施例的陶瓷基复合材料制品250的另一个实施例。更具体地，图7示出了可以并入燃气涡轮发动机，例如图5的示例性燃气涡轮200发动机中的护罩。例如，护罩可以定位在燃气涡轮发动机的涡轮区段内。护罩通常包括CVI基部252和MI覆盖部分254。当安装在燃气涡轮发动机中时，CVI基部252可以暴露于燃气涡轮发动机的核心空气流动路径。因此，CVI基部252可以形成护罩的热侧，而MI覆盖部分254可以形成护罩的相对冷侧。这种构型可以允许护罩承受来自燃气涡轮发动机内部的较高温度。
类似地，现在参看图8，提供了根据本公开的示例性实施例的陶瓷基复合材料制品250的又一个实施例。具体而言，图8描绘了衬套，其可以并入燃气涡轮发动机，例如图5的示例性燃气涡轮发动机200中。例如，衬套可以被构造为燃气涡轮发动机的涡轮区段内的衬套、燃气涡轮发动机的燃烧区段内的燃烧器衬套等。衬套通常包括CVI基部252和MI覆盖部分254。当安装在燃气涡轮发动机中时，CVI基部252可以暴露于燃气涡轮发动机内的核心空气流动路径。因此，CVI基部252可以形成衬套的热侧，而MI覆盖部分254可以形成衬套的相对冷侧。这种构型可以允许衬套承受来自燃气涡轮发动机内部的较高温度。
此外，现在参看图9和10，提供了根据本公开的示例性实施例的陶瓷基复合材料制品250的又一个示例性实施例。特别地，图9和10描绘了翼型件，其可以并入燃气涡轮发动机，例如图5的示例性燃气涡轮发动机200中。与上面参照图6描述的喷嘴的翼型件区段256相比，图9和10的示例性翼型件由至少两部分形成。更具体地，对于所描绘的实施例，翼型件由第一区段260和第二区段262形成，第一区段260和第二区段262接合在一起以形成翼型件。图9显示第一区段260与第二区段262分离(即，在第一区段260和第二区段262形成之后，但在第一区段260和第二区段262接合在一起之前)，图10示出了接合在一起形成翼型件的第一区段260和第二区段262。
第一区段260和第二区段262中的每一个都包括CVI陶瓷基复合材料基部252和MI陶瓷基复合材料覆盖部分254。值得注意的是，当第一区段260和第二区段262接合在一起时，MI陶瓷基复合材料覆盖部分254基本上完全封闭在CVI陶瓷基复合材料基部252内。因此，一旦完全组装并安装在燃气涡轮发动机内，MI陶瓷基复合材料覆盖部分254不暴露于燃气涡轮发动机的核心空气流动路径，而是仅第一区段260和第二区段262的CVI陶瓷基复合材料基部252暴露于燃气涡轮发动机的核心空气流动路径。这种构型可以允许翼型件承受来自燃气涡轮发动机内部的较高温度。应当理解，尽管对于所描绘的实施例来说翼型件包括第一区段260和第二区段262，但是在其它示例性实施例中，翼型件可以由任何其它合适数量的不同区段形成。另外，应当理解，翼型件的不同区段可以使用任何合适的方法接合在一起。
对于以上参照图6至10描述的陶瓷基复合材料制品250的每个实施例，应当理解，可以首先形成CVI陶瓷基复合材料基部252，之后在CVI陶瓷基复合材料基部252上形成MI陶瓷基复合材料覆盖部分254。这可以允许CVI陶瓷基复合材料基部252更完全地形成并且具有降低的孔隙率，因为CVI陶瓷基复合材料基部252的基本上所有表面都可以暴露于用于形成CVI陶瓷基复合材料基部252的一种或多种反应气体。通过以这种方式降低CVI陶瓷基复合材料基部252的孔隙率，CVI陶瓷基复合材料基部252可以表现出改善的性质。
现在参看图11，提供了根据本公开的示例性方面的用于形成陶瓷基复合材料制品的方法300。示例性方法300可以用于形成上面参照图1至10描述的一个或多个示例性CMC制品。
如所描绘的，图11的示例性方法300包括在(302)中形成化学气相浸渗(CVI)陶瓷基复合材料基部。在(302)中形成CVI陶瓷基复合材料基部包括在(304)中将CVI陶瓷基复合材料基部的基本上所有表面暴露于一种或多种反应气体。CVI CMC基部的表面可以指CVICMC基部的整个表面。
此外，图11的示例性方法300包括：在(302)中形成CVI陶瓷基复合材料基部之后，在(306)中在CVI陶瓷基复合材料基部的表面的一部分上提供熔融浸渗(MI)陶瓷基复合材料部分。例如，对于所描绘的方法300的示例性方面，在(306)中在CVI陶瓷基复合材料基部上提供MI陶瓷基复合材料部分包括在(307)中在CVI陶瓷基复合材料基部上形成MI陶瓷基复合材料部分。此外，在(307)中在CVI陶瓷基复合材料基部上形成MI陶瓷基复合材料部分包括在(308)中在CVI陶瓷基复合材料基部的表面的一部分上铺叠一层或多层预浸料以及在(310)中执行一层或多层预浸料的熔融浸渗。
值得注意的是，在某些示例性方面，在(304)中将CVI陶瓷基复合材料基部的基本上所有外表面暴露于一种或多种反应气体包括在(312)中形成CVI陶瓷基复合材料基部以包括具有介于0％和5％之间的游离硅的陶瓷纤维增强材料的陶瓷基体材料。另外，在(307)中形成MI陶瓷基复合材料部分还包括在(314)中形成MI陶瓷基复合材料部分以包括具有更大百分比的游离硅的陶瓷纤维增强材料的陶瓷基体材料和CVI基体复合材料基部。
本书面描述用示例来公开包括最佳模式的本发明，并且还使本领域技术人员能实施本发明，包括制造和使用任何设备或系统以及执行任何包括在内的方法。本发明的可专利范围由权利要求所限定，并且可包括本领域技术人员想到的其它示例。如果这种其它示例具有与所附权利要求的字面语言没有不同的结构元件，或者如果它们包括与所附权利要求的字面语言无实质差别的等同结构元件，则这种其它示例意图在所附权利要求的范围内。

Claims (19)

1.一种陶瓷基复合材料制品，包括：
化学气相浸渗陶瓷基复合材料基部，其包括在具有0％至5％游离硅的陶瓷基体材料中的陶瓷纤维增强材料；和
熔融浸渗陶瓷基复合材料覆盖部分，其包括在具有比所述化学气相浸渗陶瓷基复合材料基部更大百分比的游离硅的陶瓷基体材料中的陶瓷纤维增强材料，
其中，所述熔融浸渗陶瓷基复合材料覆盖部分围绕所述化学气相浸渗陶瓷基复合材料基部的至少一部分。
2.根据权利要求1所述的陶瓷基复合材料制品，其中，所述化学气相浸渗陶瓷基复合材料基部具有大致0％的游离硅。
3.根据权利要求1所述的陶瓷基复合材料制品，其中，所述制品被构造用于燃气涡轮发动机中。
4.根据权利要求3所述的陶瓷基复合材料制品，其中，所述制品是喷嘴，其中，所述熔融浸渗陶瓷基复合材料覆盖部分包括形成所述喷嘴的径向内带的第一熔融浸渗陶瓷基复合材料覆盖部分和形成所述喷嘴的径向外带的第二熔融浸渗陶瓷基复合材料覆盖部分，且所述化学气相浸渗陶瓷基复合材料基部形成所述喷嘴的翼型件区段。
5.根据权利要求3所述的陶瓷基复合材料制品，其中，所述制品是护罩，当安装在所述燃气涡轮发动机中时，所述化学气相浸渗陶瓷基复合材料基部暴露于由所述燃气涡轮发动机限定的核心空气流动路径。
6.根据权利要求3所述的陶瓷基复合材料制品，其中，所述制品是衬套，所述衬套包括热侧和相对的冷侧，所述热侧被构造成当安装在所述燃气涡轮发动机中时暴露于由所述燃气涡轮发动机限定的核心空气流动路径，且所述化学气相浸渗陶瓷基复合材料基部形成所述热侧，所述熔融浸渗陶瓷基复合材料覆盖部分形成所述冷侧。
7.根据权利要求3所述的陶瓷基复合材料制品，其中，所述制品是翼型件，所述翼型件包括第一区段和单独形成的第二区段，所述第一区段和所述第二区段中的每一个包括化学气相浸渗陶瓷基复合材料基部和熔融浸渗陶瓷基复合材料覆盖部分，且当所述翼型件的所述第一区段和所述第二区段接合时，所述第一区段和所述第二区段的所述熔融浸渗陶瓷基复合材料覆盖部分基本上完全封闭在所述化学气相浸渗陶瓷基复合材料基部内。
8.根据权利要求3所述的陶瓷基复合材料制品，其中，所述化学气相浸渗陶瓷基复合材料基部被构造成当安装在所述燃气涡轮发动机中时至少部分地暴露于由所述燃气涡轮发动机限定的核心空气流动路径。
9.根据权利要求1所述的陶瓷基复合材料制品，其中，所述化学气相浸渗陶瓷基复合材料基部与所述熔融浸渗陶瓷基复合材料覆盖部分分开形成，使得所述化学气相浸渗陶瓷基复合材料基部的基本上所有表面在形成期间暴露于一种或多种反应气体。
10.根据权利要求9所述的陶瓷基复合材料制品，其中，在形成所述化学气相浸渗陶瓷基复合材料基部之后，所述熔融浸渗陶瓷基复合材料覆盖部分形成在所述化学气相浸渗陶瓷基复合材料基部上。
11.根据权利要求1所述的陶瓷基复合材料制品，其中，所述化学气相浸渗陶瓷基复合材料基部限定有在约5％和约30％之间的孔隙率，且所述熔融浸渗陶瓷基复合材料覆盖部分限定有小于所述化学气相浸渗陶瓷基复合材料基部的所述孔隙率的孔隙率。
12.根据权利要求11所述的陶瓷基复合材料制品，其中，所述熔融浸渗陶瓷基复合材料覆盖部分限定有小于约3％的孔隙率。
13.一种用于形成陶瓷基复合材料制品的方法，包括：
形成化学气相浸渗陶瓷基复合材料基部，其中，形成所述化学气相浸渗陶瓷基复合材料基部包括使所述化学气相浸渗陶瓷基复合材料基部的基本上所有表面暴露于一种或多种反应气体；和
在形成所述化学气相浸渗陶瓷基复合材料基部之后，在所述化学气相浸渗陶瓷基复合材料基部的所述外表面的一部分上提供熔融浸渗陶瓷基复合材料覆盖部分，
其中，所述熔融浸渗陶瓷基复合材料覆盖部分包括在具有比所述化学气相浸渗陶瓷基复合材料基部更大百分比的游离硅的陶瓷基体材料中的陶瓷纤维增强材料，
其中，所述熔融浸渗陶瓷基复合材料覆盖部分围绕所述化学气相浸渗陶瓷基复合材料基部的至少一部分。
14.根据权利要求13所述的方法，其中，在所述化学气相浸渗陶瓷基复合材料基部的所述外表面的所述部分上提供所述熔融浸渗陶瓷基复合材料部分包括在所述化学气相浸渗陶瓷基复合材料基部的所述外表面的所述部分上形成所述熔融浸渗陶瓷基复合材料部分。
15.根据权利要求14所述的方法，其中，在所述化学气相浸渗陶瓷基复合材料基部上形成所述熔融浸渗陶瓷基复合材料覆盖部分包括在所述化学气相浸渗陶瓷基复合材料基部的外表面的所述部分上铺叠一层或多层预浸料和执行所述一层或多层预浸料的熔融浸渗。
16.根据权利要求13所述的方法，其中，使所述化学气相浸渗陶瓷基复合材料基部的基本上所有表面暴露于一种或多种反应气体包括在所述化学气相浸渗陶瓷基复合材料基部的陶瓷基体材料中形成陶瓷纤维增强材料，所述陶瓷基体材料具有0％至5％的游离硅，且提供所述熔融浸渗陶瓷基复合材料部分包括形成所述熔融浸渗陶瓷基复合材料部分，以在游离硅百分比大于所述化学气相浸渗陶瓷基复合材料基部的陶瓷基体材料中包括陶瓷纤维增强材料。
17.根据权利要求13所述的方法，其中，所述化学气相浸渗陶瓷基复合材料基部具有大致0％的游离硅。
18.根据权利要求13所述的方法，其中，所述化学气相浸渗陶瓷基复合材料基部被构造成当安装在燃气涡轮发动机中时至少部分地暴露于由所述燃气涡轮发动机限定的核心空气流动路径。
19.根据权利要求13所述的方法，其中，在所述化学气相浸渗陶瓷基复合材料基部的所述外表面的所述部分上提供所述熔融浸渗陶瓷基复合材料部分包括将所述熔融浸渗陶瓷基复合材料部分固结到所述化学气相浸渗陶瓷基复合材料基部的所述外表面的所述部分上。
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