CN110273718A

CN110273718A - 具有互锁机械接头的cmc护罩节段及制作

Info

Publication number: CN110273718A
Application number: CN201910193431.7A
Authority: CN
Inventors: M.C.霍克; D.G.邓; D.G.德塞萨雷; D.M.卡珀; S.R.哈亚施; N.C.塞斯摩尔; N.L.库西诺
Original assignee: General Electric Co
Current assignee: General Electric Co
Priority date: 2018-03-14
Filing date: 2019-03-14
Publication date: 2019-09-24
Also published as: US11702948B2; US20220056809A1; US20190284947A1

Abstract

本发明涉及具有互锁机械接头的CMC护罩节段及制作。具体而言，一种护罩节段，其包括前径向壁、后径向壁以及至少一个互锁子构件。前径向壁、后径向壁以及至少一个互锁子构件各自由包括嵌入在基质中的增强纤维的陶瓷基质复合物（CMC）形成。护罩节段还包括将前径向壁和后径向壁中的各个连结至至少一个互锁子构件的互锁机械接头。还提供用于使用互锁机械接头将前径向壁和后径向壁连结至至少一个互锁子构件的方法。

Description

具有互锁机械接头的CMC护罩节段及制作

技术领域

本文中公开的主题涉及陶瓷基质复合物（CMC）子构件和此类子构件的连结。更具体而言，本发明涉及CMC护罩节段和利用互锁机械接头由多个子构件形成CMC护罩节段的方法。

背景技术

燃气涡轮发动机以若干构件为特征。空气进入发动机并且穿过压缩机。压缩的空气发送穿过一个或多个燃烧器。在燃烧器内的是一个或多个喷嘴，其用于将燃料引入到穿过燃烧器的空气流中。所得的燃料-空气混合物在燃烧器中由点火器点燃，以生成大约1100℃到2000℃范围内的热的加压燃烧气体。离开燃烧器的该高能量气流由第一级涡轮喷嘴重新引导至下游的高压涡轮级和低压涡轮级。燃气涡轮发动机的涡轮区段包括转子轴以及一个或多个涡轮级，它们各自具有由轴安装或者以其它方式承载的涡轮盘（或转子），和安装至盘的周边并从该盘的周边沿径向延伸的涡轮叶片。涡轮组件典型地通过膨胀由燃料-空气混合物的燃烧产生的高能量气流来生成旋转轴功率。燃气涡轮动叶或叶片大体上具有翼型形状，其设计成将流动路径气体的热能和动能转换成转子的机械旋转。在这些阶段中，膨胀的热气体在涡轮叶片之上施加力，因此提供附加的旋转能量，以例如驱动功率产生发生器。

在用于燃气涡轮发动机的先进气体路径（AGP）热传递设计中，CMC的高温能力使其成为有吸引力的材料，由该有吸引力的材料制作弓形构件（如涡轮叶片、喷嘴以及护罩）。在涡轮发动机内，护罩为包绕旋转叶片的材料环，并且典型地包括多个护罩节段。

许多技术用于使用CMC来制造涡轮发动机构件，如涡轮叶片、喷嘴或护罩。CMC材料大体上包括嵌入在陶瓷基质材料中的陶瓷纤维增强材料。增强材料在基质开裂的情况下用作CMC的负荷承载组分；陶瓷基质保护增强材料，维持其纤维的定向，并且在没有基质开裂的情况下承载负荷。对高温应用（如燃气涡轮发动机中）特别感兴趣的是硅基复合物。基于碳化硅（SiC）的CMC材料被提议作为用于燃气涡轮发动机的某些构件（如涡轮叶片、导叶、燃烧器衬套以及护罩）的材料。SiC纤维用作各种陶瓷基质材料（包括SiC、C以及Al₂O₃）的增强材料。用于制作基于SiC的CMC构件的各种方法为已知的，包括Silicomp、熔体渗透（MI）、化学气相渗透（CVI）、聚合物渗透和热解（PIP）。除了基于非氧化物（如SiC）的CMC之外，还存在基于氧化物的CMC。尽管这些制作技术彼此显著不同，但它们各自涉及通过包括在各个处理阶段施加热量的过程来制作和致密化预制件以产生零件。在许多情况下，复杂的复合物构件的制作（如具有径向定向的壁和周向弯曲的流动路径的CMC燃气涡轮护罩的制作）可需要复杂的工具，并且可涉及在小半径上形成纤维。例如，该挑战发生在护罩壁与流动路径的集成的情况下，这两者导致可制造性的挑战。结果，两个或更多个更简单形状的构件可被制造并且连结成更复杂的形状。该途径降低制造复杂性。

因此，在CMC领域中特别感兴趣的是一个CMC子构件或预制件连结至另一CMC或陶瓷子构件，以形成完整的构件结构。例如，一个CMC子构件连结至另一CMC子构件可在整个完整结构的形状复杂性可太复杂而不作为单个零件（如先前提及的燃气涡轮护罩，以及特别是护罩节段）制造时出现。其中一个CMC子构件连结至另一CMC子构件的另一实例可在大的完整结构难以作为单个零件铺设，并且制造和连结多个子构件以形成大的完整结构时出现。用于结合CMC子构件的当前程序包括但不限于扩散结合、反应形成、熔体渗透、钎焊、结合等。对由联合的子构件形成的这些CMC构件结构特别关注的是在施加负荷的影响之下时在连结程序期间形成的接头的分离或失效。

因此，改进的互锁机械接头以及将燃气涡轮护罩节段的一个CMC子构件连结至另一陶瓷整体式子构件或CMC子构件以形成完整的燃气涡轮护罩节段的方法为期望的。所得的互锁机械接头为燃气涡轮护罩结构提供强度和韧性。

发明内容

本公开的各种实施例包括陶瓷复合材料燃气涡轮护罩构件和使用互锁机械接头的制作。根据一个示例性实施例，公开一种护罩节段，其包括前径向壁、后径向壁、至少一个互锁子构件以及互锁机械接头。前径向壁由包括嵌入在基质中的增强纤维的陶瓷基质复合物（CMC）组成。后径向壁由包括嵌入在基质中的增强纤维的陶瓷基质复合物（CMC）组成。至少一个互锁子构件由包括嵌入在基质中的增强纤维的陶瓷基质复合物（CMC）组成。互锁机械接头将前径向壁和后径向壁中的各个连结至至少一个互锁子构件，以形成护罩节段。

根据另一示例性实施例，公开一种用于燃气涡轮的护罩节段。护罩节段包括前径向壁、后径向壁、至少一个互锁子构件以及互锁机械接头。前径向壁由陶瓷基质复合物（CMC）组成，该陶瓷基质复合物（CMC）包括嵌入在基质中的多个增强纤维。后径向壁由陶瓷基质复合物（CMC）组成，该陶瓷基质复合物（CMC）包括嵌入在基质中的多个增强纤维。至少一个互锁子构件由陶瓷基质复合物（CMC）组成，该陶瓷基质复合物（CMC）包括嵌入在基质中的增强纤维。互锁机械接头将第一径向壁和后径向壁中的各个连结至至少一个互锁子构件，其中前径向壁、后径向壁以及至少一个互锁子构件中的至少一个或多个结合至前径向壁、后径向壁以及至少一个互锁子构件中的至少另一个。

根据又一示例性实施例，公开一种形成陶瓷基质复合物（CMC）的方法。方法包括提供前径向壁、提供后径向壁、提供至少一个互锁子构件，以及使前径向壁和后径向壁中的各个在互锁机械接头处机械地连结至至少一个互锁子构件并且形成护罩节段。前径向壁由包括嵌入在基质中的增强纤维的陶瓷基质复合物（CMC）组成。后径向壁由包括嵌入在基质中的增强纤维的陶瓷基质复合物（CMC）组成。至少一个互锁子构件由包括嵌入在基质中的增强纤维的陶瓷基质复合物（CMC）组成。

本公开的其它目的和优点将在参照附图阅读以下详细描述和所附权利要求时变得显而易见。在阅读连同若干附图进行时的以下详细描述和所附权利要求时，本申请的这些及其它特征和改进将对本领域普通技术人员而言变得显而易见。

技术方案1. 一种护罩节段，包括：

前径向壁，其由包括嵌入在基质中的增强纤维的陶瓷基质复合物（CMC）组成；

后径向壁，其由包括嵌入在基质中的增强纤维的陶瓷基质复合物（CMC）组成；

至少一个互锁子构件，其由包括嵌入在基质中的增强纤维的陶瓷基质复合物（CMC）组成；以及

互锁机械接头，其将所述前径向壁和所述后径向壁中的各个连结至所述至少一个互锁子构件以形成所述护罩节段。

技术方案2. 根据技术方案1所述的护罩节段，其中，所述至少一个互锁子构件包括流动路径帽，所述流动路径帽由与形成在所述前径向壁和所述后径向壁中的各个中的多个开口协同地接合的多个凸片组成。

技术方案3. 根据技术方案1所述的护罩节段，其中，所述至少一个互锁子构件包括前悬垂物和后悬垂物，所述前悬垂物和后悬垂物各自由与形成在所述前径向壁和所述后径向壁中的各个中的多个开口协同地接合的多个凸片组成。

技术方案4. 根据技术方案1所述的护罩节段，其中，所述至少一个互锁子构件包括流动路径帽，所述流动路径帽由与形成在所述前径向壁和所述后径向壁中的各个中的第一多个开口协同地接合的多个凸片组成，并且其中所述至少一个互锁子构件还包括前悬垂物和后悬垂物，所述前悬垂物和后悬垂物由与形成在所述前径向壁和所述后径向壁中的各个中的第二多个开口协同地接合的多个凸片组成。

技术方案5. 根据技术方案1所述的护罩节段，其中，所述至少一个互锁子构件包括互锁陶瓷基质复合物（CMC）销。

技术方案6. 根据技术方案5所述的护罩节段，其中，所述至少一个互锁子构件还包括流动路径，所述流动路径包括槽，并且其中所述前径向壁和所述后径向壁中的各个包括协同对准的槽、设置在所述槽中的各个中的互锁CMC销，从而限定所述互锁机械接头。

技术方案7. 根据技术方案1所述的护罩节段，其中，所述至少一个互锁子构件包括流动路径帽，所述流动路径帽由设置成与所述前径向壁和所述后径向壁中的各个的多个燕尾榫协同接合的多个凸片组成。

技术方案8. 根据技术方案1所述的护罩节段，其中，所述至少一个互锁子构件包括流动路径帽、前悬垂物和后悬垂物，它们各自由设置成与所述前径向壁和所述后径向壁中的各个的多个燕尾榫协同接合的多个凸片和凹口组成。

技术方案9. 根据技术方案8所述的护罩节段，其中，所述至少一个互锁子构件包括流动路径，所述流动路径包括沿横向方向延伸且在其中设置有成形销的多个槽，所述成形销延伸穿过形成在所述前径向壁和所述后径向壁中的各个中的一个或多个开口。

技术方案10. 根据技术方案1所述的护罩节段，其中，所述至少一个互锁子构件包括流动路径，所述流动路径包括沿纵向延伸所述流动路径的长度的多个槽，并且其中所述多个槽中的各个包括从所述槽的表面延伸并且构造成与所述前径向壁和所述后径向壁中的相应一个协同地接合的障碍物。

技术方案11. 根据技术方案1所述的护罩节段，其中，所述护罩节段为燃气涡轮发动机构件。

技术方案12. 一种用于燃气涡轮的护罩节段，包括：

前径向壁，其由包括嵌入在基质中的多个增强纤维的陶瓷基质复合物（CMC）组成；

后径向壁，其由包括嵌入在基质中的多个增强纤维的陶瓷基质复合物（CMC）组成；

互锁机械接头，其将所述第一径向壁和所述后径向壁中的各个连结至所述至少一个互锁子构件以形成所述护罩节段，

其中所述前径向壁、所述后径向壁以及所述至少一个互锁子构件中的至少一个或多个结合至所述前径向壁、所述后径向壁以及所述至少一个互锁子构件中的至少另一个。

技术方案13. 根据技术方案12所述的护罩节段，其中，至少一个互锁子构件包括流动路径帽，所述流动路径帽由与形成在所述前径向壁和所述后径向壁中的各个中的多个开口协同地接合的多个凸片组成。

技术方案14. 根据技术方案12所述的护罩节段，其中，所述至少一个互锁子构件包括前悬垂物和后悬垂物，所述前悬垂物和后悬垂物各自由与形成在所述前径向壁和所述后径向壁中的各个中的多个开口协同地接合的多个凸片组成。

技术方案15. 根据技术方案12所述的护罩节段，其中，所述至少一个互锁子构件包括流动路径帽，所述流动路径帽由与形成在所述前径向壁和所述后径向壁中的各个中的第一多个开口协同地接合的多个凸片组成，以及前悬垂物和后悬垂物，所述前悬垂物和后悬垂物由与形成在所述前径向壁和所述后径向壁中的各个中的第二多个开口协同地接合的多个凸片组成。

技术方案16. 根据技术方案12所述的护罩节段，其中，所述至少一个互锁子构件包括互锁陶瓷基质复合物（CMC）销。

技术方案17. 根据技术方案16所述的护罩节段，其中，所述至少一个互锁子构件还包括流动路径，所述流动路径由槽组成，并且其中所述前径向壁和所述后径向壁中的各个包括协同对准的槽、设置在所述槽中的各个中的互锁CMC销，从而限定所述互锁机械接头。

技术方案18. 根据技术方案12所述的护罩节段，其中，所述至少一个互锁子构件包括流动路径帽，所述流动路径帽由设置成与所述前径向壁和所述后径向壁中的各个的多个燕尾榫协同接合的多个凸片组成。

技术方案19. 根据技术方案12所述的护罩节段，其中，所述至少一个互锁子构件包括流动路径帽、前悬垂物和后悬垂物，它们各自由与所述前径向壁和所述后径向壁中的各个的多个燕尾榫协同接合的多个凸片和凹口组成。

技术方案20. 根据技术方案19所述的护罩节段，其中，所述至少一个互锁子构件包括流动路径，所述流动路径包括沿横向方向延伸且在其中设置有成形销的多个槽，所述成形销延伸穿过形成在所述前径向壁和所述后径向壁中的各个中的一个或多个开口。

技术方案21. 根据技术方案12所述的护罩节段，其中，所述至少一个互锁子构件包括流动路径，所述流动路径包括沿纵向延伸所述流动路径的长度的多个槽，并且其中所述多个槽中的各个包括从所述槽的表面延伸并且构造成与所述前径向壁和所述后径向壁中的相应一个协同地接合的障碍物。

技术方案22. 一种形成陶瓷基质复合物（CMC）构件的方法，包括：

提供前径向壁，其由包括嵌入在基质中的增强纤维的陶瓷基质复合物（CMC）组成；

提供后径向壁，其由包括嵌入在基质中的增强纤维的陶瓷基质复合物（CMC）组成；

提供至少一个互锁子构件，其由包括嵌入在基质中的增强纤维的陶瓷基质复合物（CMC）组成；以及

使所述前径向壁和所述后径向壁中的各个在互锁机械接头处机械地连结至所述至少一个互锁子构件以形成所述护罩节段。

技术方案23. 根据技术方案22所述的方法，其中，至少一个互锁子构件包括以下中的一个：

流动路径帽，其由与形成在所述前径向壁和所述后径向壁中的各个中的多个开口协同地接合的多个凸片组成；

前悬垂物和后悬垂物，所述前悬垂物和后悬垂物各自由与形成在所述前径向壁和所述后径向壁中的各个中的多个开口协同地接合的多个凸片组成；

流动路径帽，所述流动路径帽由与形成在所述前径向壁和所述后径向壁中的各个中的第一多个开口协同地接合的多个凸片组成，以及前悬垂物和后悬垂物，所述前悬垂物和后悬垂物由与形成在所述前径向壁和所述后径向壁中的各个中的第二多个开口协同地接合的多个凸片组成；

流动路径，其由槽组成，并且其中所述前径向壁和所述后径向壁中的各个包括协同对准的槽、设置在所述槽中的各个中的互锁CMC销，从而限定所述互锁机械接头；

流动路径帽，其由设置成与所述前径向壁和所述后径向壁中的各个的多个燕尾榫协同接合的多个凸片组成；

流动路径帽、前悬垂物和后悬垂物，它们各自由设置成与所述前径向壁和所述后径向壁中的各个的多个燕尾榫协同接合的多个凸片和凹口组成；

流动路径，其包括沿横向方向延伸且在其中设置有成形销的多个槽，所述成形销延伸穿过形成在所述前径向壁和所述后径向壁中的各个中的一个或多个开口；以及

流动路径，其包括沿纵向延伸所述流动路径的长度的多个槽，并且其中所述多个槽中的各个包括从所述槽的表面延伸并且构造成与所述前径向壁和所述后径向壁中的相应一个协同地接合的障碍物。

附图说明

本公开的这些及其它的特征将从连同附图进行的本公开的各种方面的以下详细描述更容易理解，该附图绘出了本公开的各种实施例，在该附图中：

图1为根据本文中示出或描述的一个或多个实施例的航空燃气涡轮发动机的截面图示；

图2为根据本文中示出或描述的一个或多个实施例的燃气涡轮护罩的部分，以及更具体而言，具有高达一个或多个径向壁（为了清楚起见而省略）的护罩节段的示意性透视图；

图3为根据本文中示出或描述的一个或多个实施例的处于未连结状态的图2的护罩节段的多个子构件的简化示意图；

图4为根据本文中示出或描述的一个或多个实施例的图2和图3的护罩节段的示意性透视端视图；

图5示出根据本文中示出或描述的一个或多个实施例的用于连结护罩节段的多个子构件的机械互锁机械接头；

图6示出根据本文中示出或描述的一个或多个实施例的用于连结护罩节段的多个子构件的机械互锁机械接头；

图7示出根据本文中示出或描述的一个或多个实施例的用于连结护罩节段的多个子构件的机械互锁机械接头；

图8示出根据本文中示出或描述的一个或多个实施例的用于连结护罩节段的多个子构件的机械互锁机械接头的另一实施例；

图9示出根据本文中示出或描述的一个或多个实施例的用于连结护罩节段的多个子构件的机械互锁机械接头的另一实施例；

图10示出根据本文中示出或描述的一个或多个实施例的图9的机械互锁机械接头的顶视图；

图11示出根据本文中示出或描述的一个或多个实施例的图9的机械互锁机械接头；

图12示出根据本文中示出或描述的一个或多个实施例的用于连结护罩节段的多个子构件的处于部分未连结状态的机械互锁机械接头的另一实施例；

图13示出根据本文中示出或描述的一个或多个实施例的图12的机械互锁接头的部分，示出处于连结状态的护罩节段的多个子构件；

图14示出根据本文中示出或描述的一个或多个实施例的用于连结护罩节段的多个子构件的处于部分未连结状态的机械互锁机械接头的另一实施例；

图15示出根据本文中示出或描述的一个或多个实施例的处于连结状态的图14的护罩节段的多个子构件；

图16示出根据本文中示出或描述的一个或多个实施例的用于连结护罩节段的多个子构件的处于部分未连结状态的机械互锁机械接头的另一实施例；

图17示出根据本文中示出或描述的一个或多个实施例的处于连结状态的图16的护罩节段的多个子构件；

图18示出根据本文中示出或描述的一个或多个实施例的处于连结状态的图16的护罩节段的多个子构件；

图19示出根据本文中示出或描述的一个或多个实施例的处于连结状态的图16的护罩节段的多个子构件；

图20示出根据本文中示出或描述的一个或多个实施例的用于连结护罩节段的多个子构件的处于部分未连结状态的机械互锁机械接头的另一实施例；

图21示出根据本文中示出或描述的一个或多个实施例的处于连结状态的图20的护罩节段的多个子构件；

图22示出根据本文中示出或描述的一个或多个实施例的护罩节段的另一实施例，该护罩节段包括处于连结状态的多个子构件和至少一个互锁机械接头；

图23示出根据本文中示出或描述的一个或多个实施例的护罩节段的另一实施例，该护罩节段包括处于连结状态的多个子构件和至少一个互锁机械接头；以及

图24为示出根据本文中示出或描述的一个或多个实施例的制造方法中的步骤的流程图。

除非另外指示，否则本文中提供的附图意在示出本公开的实施例的特征。这些特征认为是适用于多种系统，其包括本公开的一个或多个实施例。就此而言，附图不意在包括本文中公开的实施例的实践所需的、本领域普通技术人员已知的所有常规特征。

注意的是，如本文中提出的附图不一定按比例。附图旨在仅绘出公开的实施例的典型方面，并且因此不应当认作是限制本公开的范围。在附图中，相似的标记在附图之间表示相似的元件。

零件清单

10发动机

12轴向中心线轴线

14核心发动机

16风扇区段

18管状外壳

20环形入口

22增压压缩机

24高压多级轴流式压缩机

26燃烧器

28第一涡轮

30可旋转的轴流式风扇转子

32第二涡轮

34涡轮叶片

36护罩

38出口排气喷嘴

40风扇壳

42沿径向延伸的、沿周向间隔的出口导向导叶

44风扇叶片

46燃烧产物

50空气流

52入口

54第一压缩空气流

56第二压缩空气流

58箭头

60护罩节段

61至少一个互锁子构件

62前径向壁

64后径向壁

65纤维

66流动路径

67板层

68流动路径帽

70前悬垂物

72后悬垂物

73纤维

74多个凸片

75多个凸片

76沿纵向延伸的相对边缘

78多个开口

80沿纵向延伸的下边缘

82多个槽

84沿轴向延伸的相对边缘

86壁韧带

100互锁机械接头

102互锁机械接头

104互锁机械接头

106互锁机械接头

108互锁机械接头

110互锁机械接头

112护罩节段

114相对端部

116槽

118互锁销

120互锁机械接头

122护罩节段

124燕尾榫

130互锁机械接头

132护罩节段

134多个凹口

136多个凸片

138多个凹口

140互锁机械接头

142护罩节段

144多个槽

146韧带

150互锁机械接头

152护罩节段

154障碍物

156内表面

200方法

202步骤

204步骤

206步骤。

具体实施方式

现在将详细参照本发明的实施例，其一个或多个实例在附图中示出。各个实例经由阐释本发明提供，而不限制本发明。实际上，对本领域技术人员而言将显而易见的是，可在本发明中进行各种改型和变型，而不脱离本发明的范围或精神。例如，示为或描述为一个实施例的部分的特征可结合另一个实施例使用以产生又一个实施例。因此，意图是，本发明覆盖归入所附权利要求和它们的等同物的范围内的此类改型和变型。

本文中使用的用语出于仅描述特定实施例的目的，并且不旨在限制本公开。如本文中所使用，单数形式“一个”、“一种”和“该”旨在也包括复数形式，除非上下文另外清楚地指示。还将理解的是，用语“包括”和/或“包含”在用于本说明书中时表示叙述的特征、整数、步骤、操作、元件和/或构件的存在，但并未排除存在或添加一个或多个其它特征、整数、步骤、操作、元件、构件和/或它们的组。

如本文中遍及说明书和权利要求使用的近似语言可应用于修饰可在不导致其涉及的基本功能的变化的情况下可容许地改变的任何数量表达。除非另外指示，否则如本文中使用的近似语言（如“大体上”、“大致”和“大约”）指示如此修改的用语可仅适用于近似程度，如本领域普通技术人员将认识到的那样，而不是绝对或完美的程度。因此，由此类用语修饰的值不限于指定的精确值。在至少一些情况下，近似语言可对应于用于测量值的器具的精度。此处和遍及说明书和权利要求，范围限制被组合和/或互换。此类范围是确定的并且包括包含在其中的所有子范围，除非上下文或语言另外指示。

此外，除非另外指示，否则用语“第一”、“第二”等在本文中仅用作标记，并且不旨在对这些用语所涉及的对象施加顺序、位置或分级要求。此外，对例如“第二”对象的引用不要求或排除存在例如“第一”或较低编号的对象或者“第三”或较高编号的对象。

如本文中所使用，陶瓷基质复合物或“CMC”是指包含由陶瓷纤维增强的陶瓷基质的复合物。对于在本文中使用可接受的CMC的一些实例可包括但不限于具有基质和增强纤维的材料，其包含氧化物、碳化物、氮化物、碳氧化物、氮氧化物、以及它们的混合物。非氧化物材料的实例包括但不限于具有碳化硅基质和碳化硅纤维的CMC（在由硅熔体渗透制成时，该基质将含有残留的游离硅）；具有碳化硅/硅基质混合物和碳化硅纤维的CMC；具有氮化硅基质和碳化硅纤维的CMC；以及具有碳化硅/氮化硅基质混合物和碳化硅纤维的CMC。此外，CMC可具有基质和由氧化物陶瓷组成的增强纤维。具体而言，氧化物-氧化物CMC可由包含基于氧化物的材料的基质和增强纤维组成，如氧化铝（Al₂O₃）、二氧化硅（SiO₂）、硅铝酸盐，以及它们的混合物。因此，如本文中所使用，用语“陶瓷基质复合物”包括但不限于碳纤维增强碳（C/C）、碳纤维增强碳化硅（C/SiC），以及碳化硅纤维增强碳化硅（SiC/SiC）。在一个实施例中，与（非增强的）整体式陶瓷结构相比，陶瓷基质复合材料具有增加的伸长率、断裂韧性、热冲击以及各向异性特性。

存在可用于制作SiC-SiC CMC的若干方法。在一种途径中，基质通过熔融硅或含硅合金到CMC预制件中的熔体渗透（MI）来部分地形成或致密化。在另一种途径中，基质通过碳化硅到CMC预制件中的化学气相渗透（CVI）来至少部分地形成。在第三种途径中，基质通过使碳化硅热解来至少部分地形成，从而产生预陶瓷聚合物。该方法通常被称为聚合物渗透和热解（PIP）。以上三种技术的组合也可被使用。

在MI CMC过程的一个实例中，基于氮化硼的涂层系统沉积在SiC纤维上。涂覆的纤维接着用基质前体材料浸渍，以便形成预浸带。制作带的一种方法为丝缠绕。纤维拉动穿过基质前体浆料浴，并且浸渍的纤维缠绕在滚筒上。基质前体可含有碳化硅和/或碳微粒以及有机材料。浸渍的纤维接着沿着滚筒的轴线切割并且从滚筒移除，以产生平坦的预浸带，其中纤维名义上沿相同的方向行进。所得的材料为单向预浸带。预浸带也可使用连续预浸机或者由其它手段制成。带可接着切割成形，铺设并层压，以产生预制件。预制件被热解或烧掉，以便使来自基质前体的任何有机材料焦化并且产生孔隙。熔融的硅接着渗透到多孔预制件中，其中该熔融的硅可与碳反应，以形成碳化硅。理想地，过量的游离硅填充任何剩余的孔隙，并且获得致密的复合物。以该方式产生的基质典型地含有残留的游离硅。

预浸MI过程通过将多个一维预浸板层堆叠在一起而生成具有二维纤维架构的材料，其中纤维的定向在板层之间变化。板层通常基于连续纤维的定向来标识。建立零度定向，并且其它板层基于其纤维相对于零度方向的角度来设计。其中纤维垂直于零度方向行进的板层被称为90度板层、交叉板层或横向板层。

MI途径也可与二维或三维编织架构一起使用。该途径的实例将为浆料浇铸过程，其中纤维首先被编织成三维预制件或二维织物。在织物的情况下，织物层被切割成形并叠起，以产生预制件。化学气相渗透（CVI）技术用于将界面涂层（典型地，氮化硼基或碳基）沉积到纤维上。CVI也可用于沉积碳化硅基质层。基质的剩余部分通过将基质前体浆料浇铸到预制件中并且接着用熔融硅渗透来形成。

MI途径的备选方案在于使用CVI技术来使碳化硅基质在一维、二维或三维架构中致密化。类似地，PIP可用于使复合物的基质致密化。CVI和PIP生成的基质可在没有过量游离硅的情况下产生。MI、CVI和PIP的组合也可用于使基质致密化。

本文中描述的接头可用于连结各种CMC材料，如但不限于氧化物-氧化物CMC或SiC-SiC CMC，或者用于将CMC连结至整体式材料。接头可连结子构件，其全部为基于MI，全部为基于CVI，全部为基于PIP，或者为它们的组合。在互锁机械接头的情况下，可不存在子构件在一起的直接结合，或者子构件可由硅、碳化硅、它们的组合或其它合适的材料来结合。结合材料可沉积为基质前体材料，其随后由MI、CVI或PIP来致密化。作为备选，结合材料可由MI、CVI或PIP产生，而不在接头中使用基质前体。此外，本文中描述的接头可在CMC处理中的任何适当阶段形成。即，子构件可由绿色预浸件、层压的预制件、热解的预制件、完全致密化的预制件、或它们的组合组成。

现在参照附图，其中相似的标记始终对应于相似的元件，首先注意图1，图1以图解形式描绘与飞行器一起利用的示例性燃气涡轮发动机10，示例性燃气涡轮发动机10具有穿过其的纵向或轴向中心线轴线12，以用于参考目的。应当理解的是，本文中描述的原理同样适用于涡扇、涡轮喷气和涡轮轴发动机，以及用于其它运载器或固定应用的涡轮发动机。此外，虽然涡轮护罩用作实例，但是本发明的原理适用于任何低延展性流动路径构件，其至少部分地暴露于燃气涡轮发动机的主燃烧气体流动路径并且由陶瓷基质复合（CMC）材料形成。

发动机10优选地包括大体上由标记14标识的核心燃气涡轮发动机和定位在其上游的风扇区段16。核心发动机14典型地包括大体上管状的外壳18，其限定环形入口20。外壳18还包封增压压缩机22，以用于将进入核心发动机14的空气的压力升高至第一压力水平。高压多级轴流式压缩机24接收来自增压器22的加压空气，并且进一步增加空气的压力。加压空气流动至燃烧器26，在燃烧器26中，燃料喷射到加压空气流中，以升高加压空气的温度和能量水平。高能燃烧产物从燃烧器26流动至第一（高压）涡轮28，以用于通过第一（高压）传动轴来驱动高压压缩机24，并且接着流动至第二（低压）涡轮32，以用于通过与第一传动轴同轴的第二（低压）传动轴来驱动增压压缩机22和风扇区段16。涡轮28、32包括固定喷嘴和位于喷嘴下游的转子盘，该转子盘绕着发动机10的中心线轴线12旋转并且承载翼型形状的涡轮叶片34的阵列。包括多个弓形护罩节段的护罩29、36布置成以便环绕并紧密地包绕涡轮叶片27、34，并且由此限定用于流动穿过涡轮叶片27、34的热气体流的外部径向流动路径边界。在驱动涡轮28和32中的各个之后，燃烧产物通过排气喷嘴38离开核心发动机14。

风扇区段16包括可旋转的轴流式风扇转子30和多个风扇转子叶片44，其由环形风扇壳40包绕。将认识到的是，风扇壳40由多个大致沿径向延伸的、沿周向间隔的出口导向导叶42来从核心发动机14支撑。以该方式，风扇壳40包封风扇转子30和多个风扇转子叶片44。

从流动的角度来看，将认识到的是，由箭头50表示的初始空气流通过入口52进入燃气涡轮发动机10。空气流50穿过风扇叶片44，并且分成移动穿过风扇壳40的第一压缩空气流（由箭头54表示）和进入增压压缩机22的第二压缩空气流（由箭头56表示）。第二压缩空气流56的压力被增加并且进入高压压缩机24，如由箭头58表示。在与燃料混合并且在燃烧器26中燃烧之后，燃烧产物46离开燃烧器26并且流动穿过第一涡轮28。燃烧产物46接着流动穿过第二涡轮32和出口排气喷嘴38，以为燃气涡轮发动机10提供推力。

许多发动机构件可由于复杂的几何形状而制作成若干件，并且随后连结在一起。这些构件也可在发动机10的操作期间直接经受热燃烧气体，并且因此具有非常苛刻的材料要求。因此，由陶瓷基质复合物（CMC）制作的发动机10的弓形构件可制作成不止一件，并且随后连结在一起。在本文中特别关注的是构成护罩的多个护罩节段以及构成各个节段的多个子构件的连结。在本文中描述的实施例中，护罩节段可形成为开放式护罩节段，如图2-21中所示，或者形成为盒状护罩节段，如图22和图23中所示。如先前所述，因为CMC具有高温能力并且重量轻，所以陶瓷基质复合物（CMC）为用于涡轮应用的有吸引力的材料。

在连结多个CMC件或子构件（如多个护罩节段）以形成完整的构件结构（如护罩）时，合乎需要的是，形成具有损伤容忍度并且展示出坚韧、得体的失效的接头。如果连结多个CMC子构件的机械接头失效，则可导致构件结构的灾难性失效。

对于这些接头而言特别关注的是，结合线本质上易于脆化，这可导致接头的脆性失效。在CMC领域中确立的是，该限制可通过经由控制结合的表面区域并且经由使用简单的木工类型接头（如对接接头、搭接接头、榫槽接头、镶榫接头，以及更精细的锯齿或阶梯渐缩接头）来保持较低的结合中的应力而解决。作为备选，含有坚韧CMC子构件的机械互锁的接头也展示出得体的失效。已经展示常规木工接头，如燕尾榫接头。以上接头可用于将CMC子构件连结成二维或三维，如平板和“T”形。虽然许多木工类型的接头可在两个CMC子构件之间产生机械互锁，但是为了使互锁利用CMC的全部韧性，互锁特征必须定向成使得增强纤维将需要断开以便使互锁失败。如果互锁特征定向成使得接头可通过使CMC子构件中的一个沿层间方向失效来释放，则互锁的韧性可由CMC的层间特性限制。大体上，CMC的层间强度和韧性显著低于面内特性。

现在参照图2-4，分别以连结的简化透视图、未连结的示意图以及连结的简化端视透视图示出的是护罩节段60，其形成护罩构件的部分，如图1的护罩36。护罩节段60包括前径向壁62、后径向壁64，以及至少一个互锁子构件61，如流动路径66，和包括一个或多个互锁特征（在本文中描述）的流动路径帽68。在本文中公开的实施例中的各个中，护罩节段可任选地包括前悬垂物70和后悬垂物72。如图3中最佳地所示，在该特定实施例中，互锁子构件61为在其中限定至少一个互锁特征的流动路径帽68，并且更具体而言，互锁特征为从限定流动路径帽68的纵向延伸的相对边缘76延伸的多个凸片74。前径向壁62和后径向壁64中的各个具有多个开口78，多个开口78形成在其中并沿着纵向延伸的下边缘80形成，并且构造成与流动路径帽68的多个凸片74协同地接合，以形成互锁机械接头100。在该特定实施例中，此外，流动路径66包括多个槽82，其在流动路径66的轴向延伸的相对边缘84之间延伸。多个槽82构造成在组装时与前径向壁62和后径向壁64中的各个的纵向延伸的下边缘80协同接合。

如图4中所示，多个子构件组装成护罩节段60，护罩节段60形成护罩构件的部分，如图1的护罩36。在该特定实施例中，至少前径向壁62、后径向壁64以及流动路径帽68由已知类型的陶瓷基质复合（CMC）材料构成。具体而言，CMC材料包括嵌入在基质中的多个增强纤维，并且其中多个增强纤维大致沿着构件的长度定向。此外，流动路径66、前悬垂物70以及后悬垂物72可由CMC材料形成，其中包括CMC材料的多个增强纤维大致沿着构件的长度定向。在备选实施例中，子构件中的一个或多个由已知类型的陶瓷基质复合（CMC）材料形成，而剩余的子构件由整体式陶瓷材料形成。因此，组装的护罩节段60可包括一个或多个CMC子构件以及一个或多个整体式陶瓷子构件，或者所有子构件可为陶瓷基质复合（CMC）材料。

整体式陶瓷（如SiC）典型为脆性材料。针对此类材料的应力应变曲线大体上为直线，其在样品断裂时终止。失效应力通常由缺陷的存在而决定，并且失效由临界缺陷的快速开裂增长而发生。突然的失效有时被称为脆性或灾难性失效。虽然陶瓷的强度和失效应变为缺陷依赖的，但是对于失效应变大约为~0.1％而言为并不罕见的。

大体上，CMC材料包括高强度陶瓷型纤维，如由COI 陶瓷公司制造的Hi-Nicalon^TM类型S。纤维嵌入在陶瓷型基质（如含有残留游离硅的SiC或SiC）中。在SiC-SiC复合物的实例中，其中SiC纤维增强SiC基质，界面涂层（如氮化硼）典型地施加于纤维。该涂层允许纤维从基质中脱粘并且在基质开裂附近滑动。SiC-SiC复合物的快速断裂的应力-应变曲线大体上具有初始线性弹性部分，其中应力和应变彼此成比例。随着负荷增加，最终基质将开裂。在制作精良的复合物中，开裂将由增强纤维桥接。随着复合物上的负荷进一步增加，附加的基质开裂将形成，并且这些开裂也将由纤维桥接。随着基质开裂，这将负荷散发至纤维，并且应力应变曲线变为非线性。非线性应力-应变行为的开始通常被称为比例极限或基质开裂应力。桥接纤维在它们从基质中脱粘并且在基质开裂附近滑动时赋予复合物韧性。在完全开裂的位置处，纤维承载施加于复合物的全部负荷。最终，负荷足够大以至于纤维失效，这导致复合物失效。在基质开裂之后承载负荷的CMC的能力通常被称为得体的失效。由CMC展示出的损伤容忍度使它们相比于灾难性地失效的整体式陶瓷为合乎需要的。

CMC材料至少在某种程度上为正交各向异性的，即，沿平行于纤维的长度的方向（纤维方向或0度方向）的材料的拉伸强度强于沿垂直方向（90度或层间/完全厚度方向）的拉伸强度。物理特性（如模量和泊松比）也关于纤维定向不同。大多数复合物具有沿多个方向定向的纤维。例如，在预浸MI SiC-SiSiC CMC中，架构由单向纤维的层或板层组成。常见架构由0度和90度纤维的交替层组成，这沿纤维平面内的所有方向赋予韧性。然而，该板层级架构不具有在完全厚度或层间方向上行进的纤维。因此，该复合物的强度和韧性在层间方向上低于在面内方向上。

CMC在基质开裂由纤维桥接时展示出坚韧的行为和得体的失效。在本文中特别关注的是响应于施加的负荷，在形成护罩节段60的CMC材料构件连结在一起时形成的接头的失效。如果接头中的任一个沿如下方向加载，使得它们可在不断开纤维的情况下失效和分离，则存在该接头的脆性、灾难性失效的潜在可能性。作为备选，如果接头中的任一个沿如下方向加载，使得在接头中的基质开裂之后，纤维桥接开裂，则存在接头的坚韧、损伤容忍度、得体失效的潜在可能性。

现在参照图5-9，图5-9示出的是多个交替的互锁机械接头，其可用于形成互锁机械接头100，以用于连结图2-4的前径向壁62和后径向壁64以及流动路径帽68，以形成具有不同强度结果的较大构件结构。如图所示，各个图描绘为具有简化的块几何形状，并且示出为标注构件内的纤维的线性方向，作为线性填充线。然而，独立板层中的纤维可在由填充线限定的平面内的任何方向上定向，如投射进出页面。在本文中公开的实施例中的各个中，描述的互锁机械接头可用于将前径向壁62和后径向壁64连结至互锁子构件，如图2的流动路径帽68，以形成较大的或完整的构件结构，如图1的护罩36。在备选实施例中，子构件、前径向壁62、后径向壁64、流动路径帽68、流动路径66、前悬垂物70和/或后悬垂物72中的任一个可包括为整体式陶瓷子构件。

更具体地参照图5，图5以简化截面视图示出的是互锁机械接头102，其将后径向壁64和流动路径帽68连结在一起。应当注意的是，在示出和描述互锁机械接头的实施例中，虽然可示出单个径向壁，但是类似的互锁机械接头将在连结至互锁子构件时应用于径向壁中的另一个，如流动路径帽68、流动路径66、前悬垂物70和后悬垂物72等。在图5的实施例中，如先前所述，示出的是在互锁机械接头102处连结至流动路径帽68的后径向壁64。在示出的实施例中，后径向壁64由包括嵌入在基质中的增强纤维的陶瓷基质复合物（CMC）形成。流动路径帽68也由包括嵌入在基质中的增强纤维的陶瓷基质复合物（CMC）形成。在备选实施例中，后径向壁64或流动路径帽68形成为陶瓷整体式子构件。后径向壁64和流动路径帽68在图5中以连结状态示出。如图5中最佳地所示，后径向壁64和流动路径帽68示出为在互锁机械接头102处彼此连结。在该特定实施例中，接头102构造为典型的木工镶榫式接头。更具体而言，构造后径向壁64和流动路径帽68，其中流动路径帽68的多个凸片74（其中仅一个示出）与形成在后径向壁64中的开口78（图3）接合。如本文中所使用，用语“接合”和“滑动接合”包括相对于开口78的凸片74的在其中的固定或非固定插入，以使凸片74延伸穿过后径向壁64并且从其突出。在备选实施例中，凸片74可仅部分地延伸穿过后径向壁64中的开口78，如图6的互锁机械接头104中最佳地示出的那样。此外，后径向壁64与形成在流动路径66中的槽82接合。

如图5的吹出放大图中所示，在本文中公开的实施例中，形成护罩节段的构件（包括前径向壁62、后径向壁64、流动路径帽68、流动路径66、前悬垂物70、后悬垂物72以及互锁CMC销118）中的各个由多个纤维65组成，多个纤维65形成在相应构件的平面内定向的板层67，以便提供改进的接头互锁并且使接头失效最小化。在图5的实施例中，如图所示，多个纤维65在层65a中从顶部延伸至底部，并且在层65b中延伸进出纸张。在示出的实施例中，板层66的架构关于构件的中间平面对称，并且特别是后径向壁74。维持构件板层67的对称性有助于最小化可由于0度和90度板层之间的任何差异而出现的任何变形或应力。示出的8-板层面板示出为具有典型的架构（0/90/0/90:90/0/90/0），其关于中间平面对称。在备选实施例中，板层关于中间平面不对称。在备选实施例中，架构包括板层，其沿0度或90度以外的方向（如+/-45度、一些其它角度或各种角度的组合）定向。在实施例中，预期的加载方向将需要前径向壁62或后径向壁64从流动路径帽68拉开（沿竖直方向，如图中所定向）。在实施例中，形成后径向壁64和流动路径帽68的多个纤维（类似于先前关于图5描述的纤维65）在没有纤维桥接接头时不由纤维连接。预期的加载方向将需要前径向壁62或后径向壁64从流动路径帽68拉开（沿竖直方向，如图中所定向）。多个凸片74中的纤维与多个开口78下方的纤维互锁，并且因此多个凸片74中的纤维和/或多个开口78下方的纤维将为了使前径向壁62或后径向壁64与流动路径66分离而需要断开。以该方式，接头在加载方向上具有韧性。

现在参照图7，示出的是互锁机械接头（标记为106）的另一实施例。在该特定实施例中，至少一个互锁子构件61为各自在其中限定至少一个互锁特征的前悬垂物70和后悬垂物72，并且更具体而言，为从限定前悬垂物70和后悬垂物72中的各个的纵向延伸的边缘77（图3）延伸的多个凸片75。凸片75形成为以如下方式从前悬垂物70（图3）和后悬垂物72（示出的）中的各个延伸，以便与形成在后径向壁64中的开口78接合。类似于先前的实施例，凸片75包括在开口78中的固定或非固定插入，以使凸片75延伸穿过后径向壁64并且从其突出。在备选实施例中，凸片75可仅部分地延伸穿过后径向壁64中的开口78。此外，后径向壁64与形成在流动路径66中的槽82接合。类似于图5的实施例，结果，形成后径向壁64和后悬垂物72的多个纤维（类似于先前关于图5描述的纤维65）相对于彼此以大致直角定向。在该特定实施例中，后径向壁64和后悬垂物72在没有纤维桥接互锁机械接头106时不由纤维连接。

现在参照图8，示出的是互锁机械接头（标记为108）的另一实施例。在该特定实施例中，一个或多个互锁子构件61为在其中限定至少一个互锁特征的流动路径帽68，并且更具体而言，为从限定流动路径帽68和前悬垂物70（图3）和后悬垂物72（示出的）（在其中限定至少一个互锁特征）的纵向延伸的相对边缘76延伸的多个凸片74，并且更具体而言，为从纵向延伸的边缘77延伸的多个凸片75。凸片74和75形成为从前悬垂物70（图3）和后悬垂物72（示出的）中的各个延伸，并且以如下方式从流动路径帽68延伸，以便与形成在后径向壁64中的开口78接合并且形成重叠的凸片互锁。类似于先前的实施例，凸片74、75包括在开口78中的固定或非固定插入，以使凸片74、75延伸穿过前径向壁62和后径向壁64并且从其突出。在备选实施例中，凸片74、75可仅部分地延伸穿过后径向壁64中的开口78。此外，后径向壁64与形成在流动路径66中的槽82接合。类似于先前的实施例，结果，形成后径向壁64的多个纤维（类似于先前关于图5描述的纤维65）关于形成流动路径帽68和后悬垂物72的多个纤维以大致直角定向。在该特定实施例中，后径向壁64、流动路径帽68以及后悬垂物72在没有纤维桥接互锁机械接头108时不由纤维连接。

现在参照图9-11，示出的是互锁机械接头（标记为110）的另一实施例。更具体而言，在图9中以端视图示出的是护罩节段112，大体上类似于图2的护罩节段60，包括互锁机械接头110。图10为顶视图，并且图11为侧视立视图，示出了互锁机械接头110。在该特定实施例中，继将前径向壁62和后径向壁64中的各个设置在流动路径66中的相应槽82内之后，接收槽116形成在延伸穿过护罩节段112以及前径向壁62和后径向壁64的相对端部114处。接收槽116延伸护罩节段112的宽度“W”，如图10中所示。包括多个互锁CMC销118的至少一个互锁子构件61以如下方式设置在接收槽116中的各个内，以便形成互锁机械接头110。互锁CMC销118在前径向壁62、后径向壁64以及流动路径66中的各个之间提供坚韧或更强的接头。坚韧的接头将具有耐受施加在前径向壁62和后径向壁62上的作用力的增强的能力，如本文中所描述。如先前所描述，为了提供此类互锁CMC销118，前径向壁62、后径向壁64以及流动路径66在其中形成有接收槽116，其跨过前径向壁和后径向壁64中的各个的层间厚度“T”和流动路径66的宽度“W”延伸。为了将互锁CMC销118定位在接收槽116中，前径向壁62和后径向壁64中的各个定位在流动路径66的相应凹槽82内，并且互锁CMC销118利用滑动配合从流动路径66的一侧插入到接收槽116中，直到互锁CMC销118在互锁CMC销118到达流动路径66以及相应的前径向壁62和后径向壁64内的最佳位置时相对于接收槽116的邻接部121撞击。

类似于包括凸片74（图2-8）的先前实施例，互锁销118可包括在接收槽116中的固定或非固定插入。此外，类似于先前的实施例，结果，形成前径向壁62和后径向壁64的多个纤维（类似于先前关于图5描述的纤维65）关于形成互锁销118的多个纤维以大致直角定向。在该特定实施例中，前径向壁62、后径向壁64以及互锁销118在没有纤维桥接互锁机械接头110时不由纤维连接。在备选实施例中，纤维沿一个方向（全部以0度或全部以90度，取决于参考角度）定向。在实施例中，销118包括其单向定向的所有纤维（即，跨过页面从左向右行进）。

现在参照图12和图13，分别以未连结的示意图和连结的简化侧视图示出的是护罩节段122，其形成护罩构件的部分，如图1的护罩36。护罩节段122包括前径向壁62、后径向壁64、流动路径66、前悬垂物70和后悬垂物72，以及呈流动路径帽68的形式的至少一个互锁子构件。如图12中最佳地所示，在该特定实施例中，流动路径帽68在其中限定多个凸片74，其从限定流动路径帽68的纵向延伸的相对边缘76延伸。前径向壁62和后径向壁64中的各个具有多个燕尾榫124，多个燕尾榫124形成在其中并沿着纵向延伸的下边缘80形成，并且构造成与流动路径帽68的多个凸片74协同地接合，以形成互锁机械接头120。在该特定实施例中，流动路径66为连续的流动路径66，先前描述的组件设置在连续的流动路径66的顶部上。

类似于包括凸片74（图2-8）的先前实施例，凸片74可包括相对于燕尾榫124的固定或非固定插入。此外，类似于先前的实施例，结果，形成前径向壁62和后径向壁64的多个纤维（类似于先前关于图5描述的纤维65）关于形成流动路径帽68的多个纤维以大致直角定向。在该特定实施例中，前径向壁62、后径向壁64以及流动路径帽68在没有纤维桥接互锁机械接头120时不由纤维连接。

现在参照图14和图15，分别以未连结的示意图和连结的示意图示出的是护罩节段132，其形成护罩构件的部分，如图1的护罩36。如在先前的实施例中，护罩节段132包括前径向壁62、后径向壁64、流动路径66，和呈流动路径帽68的形式的至少一个互锁子构件、前悬垂物70和后悬垂物72。如图14中最佳地所示，在该特定实施例中，流动路径帽68在其中限定多个凸片74，多个凸片74从限定流动路径帽68的纵向延伸的相对边缘76延伸。与先前的实施例形成对比，在该特定实施例中，流动路径帽68还包括形成在纵向延伸的相对边缘76中的多个凹口134。类似于先前的实施例，前径向壁62和后径向壁64中的各个包括多个燕尾榫124，多个燕尾榫124形成在其中并沿着纵向延伸的下边缘80形成，并且构造成与流动路径帽68的多个凸片74协同地接合。此外，在该实施例中，前悬垂物70和后悬垂物72中的各个包括形成在其中的多个凸片136和多个凹口138。多个凸片74和凹口134中的各个构造成与流动路径帽68的多个凸片74和凹口134以及前径向壁62和后径向壁的燕尾榫124协同地接合，共同地有助于互锁机械接头130的组装和形成。类似于先前的实施例，流动路径66为连续的流动路径66，先前描述的组件设置在连续的流动路径66的顶部上。

类似于包括凸片74（图2-8）的先前实施例，凸片74和136可包括相对于彼此和燕尾榫124的固定或非固定插入。此外，类似于先前的实施例，结果，形成前径向壁62的多个纤维（未示出）和形成后径向壁64的多个纤维（未示出）关于形成流动路径帽68的多个纤维（未示出）以大致直角定向。在该特定实施例中，前径向壁62、后径向壁64以及流动路径帽68在没有纤维桥接互锁机械接头130时不由纤维连接。因此，沿着接头平面传播的开裂将不由纤维桥接。

现在参照图16-19，示出的是护罩节段142的另一实施例，护罩节段142形成护罩构件的部分（如图1的护罩36），包括互锁机械接头140。再次，应当理解的是，相似的元件遍及本文中公开的实施例设有相似的标记。图16示出根据本实施例的处于未连结状态的前径向壁62、后径向壁64、流动路径66，以及呈多个互锁销118的形式的互锁子构件61。图17-19示出处于连结状态的构件，其形成互锁机械接头140。如图17中最佳地所示，后径向壁64、前径向壁62、流动路径66以及互锁销118在互锁机械接头140处连结。在该特定实施例中，除了槽82之外，流动路径66包括形成在其中并且延伸流动路径66（以及更具体而言，护罩节段142）的宽度“W”的多个槽144。继将前径向壁62和后径向壁64中的各个设置在流动路径66中的相应槽82内之后，互锁销118设置在多个槽118内并且突出穿过多个开口78，多个开口78形成在其中并且沿着前径向壁62和后径向壁64中的各个的纵向延伸的下边缘80形成。在图16和图17的实施例中，前径向壁62和后径向壁64中的各个中的开口78定位在纵向延伸的下边缘80近侧，以使韧带146在开口78中的各个下方形成在前径向壁62或后径向壁64上。在图18和图19的实施例中，前径向壁62和后径向壁64中的各个中的开口78定位在纵向延伸的下边缘80近侧，所以在开口78下方形成在前径向壁62或后径向壁64上的韧带不存在。互锁销118构造成与前径向壁62、后径向壁64以及流动路径66协同地接合，以形成互锁机械接头140。在各个实施例中，多个槽118和开口78构造有相对于相应互锁销118的紧密公差。

在示出的实施例中，互锁销118中的各个构造成具有大致梯形的形状，由此梯形的纵横比提供比简单的圆形销更大的剪切负荷承载能力。在备选实施例中，互锁销可具有任何几何形状。多个互锁销118中的一个设置在槽144中的各个内，来以如下方式接合前径向壁62和后径向壁64，以便形成互锁机械接头140。类似于包括凸片74（图2-8）的先前实施例，互锁销118可包括在槽144中的固定或非固定插入。此外，并且如图18和图19中最佳地所示，类似于先前的实施例，结果，形成前径向壁62（图17）和后径向壁64的多个纤维（类似于先前关于图5描述的纤维65）关于形成互锁销118中的各个的多个纤维以大致直角定向。在该特定实施例中，前径向壁62、后径向壁64以及互锁销118在没有纤维桥接互锁机械接头140时不由纤维连接。

现在参照图20和图21，分别以未连结的示意图和连结的示意图示出的是护罩节段152的部分，护罩节段152形成护罩构件的部分，如图1的护罩36。如在先前的实施例中的，护罩节段152包括前径向壁（未示出）、后径向壁64，以及在其中限定至少一个互锁特征的互锁子构件61。在该特定实施例中，互锁子构件为在其中限定多个槽82的流动路径66，多个槽82具有障碍物154，障碍物154从槽82中的各个的内表面156以向上方式延伸并且延伸相应槽82的纵向长度。在组装期间，前径向壁62和后径向壁64中的各个与流动路径66的相应槽82和障碍物154协同地接合，并且形成互锁机械接头150。

类似于先前的实施例，前径向壁62和后径向壁64可包括在相应槽82中的固定或非固定插入。此外，并且如图21中最佳地所示，类似于先前的实施例，结果，形成前径向壁62（未示出）和后径向壁64的多个纤维（类似于先前关于图5描述的纤维65）关于形成流动路径66的多个纤维以大致直角定向。在该特定实施例中，前径向壁62、后径向壁64以及流动路径66在没有纤维桥接互锁机械接头150时不由纤维连接。

现在参照图22和图23，示出的是包括至少一个互锁机械接头（标记为160）的护罩节段的附加的实施例。更具体而言，图22和图23中示出的分别是护罩节段162、164，大体上类似于图2的护罩节段60，除了在图22和图23的实施例中之外，护罩节段162、164构造为盒状护罩，与先前描述的开放式护罩实施例形成对比。更具体地参照图22，以端视图示出的是护罩节段162，其包括跨越在前径向壁62与后径向壁64之间的板状结构166，以限定盒状护罩节段162。在实施例中，板状结构166提供了用于相对于涡轮结构固持护罩节段162的器件。在图22的实施例中，板状结构为与前径向壁62和后径向壁64分开形成的结构，并且可包括互锁机械接头168，以及更具体而言，互锁子构件61，如先前描述的那些实施例中的任一个，其将板状结构162联接至前径向壁62和后径向壁64。如先前所指示，包括前悬垂物70和后悬垂物72为可选的。

相比而言，在图23的实施例中，跨越在前径向壁62与后径向壁64之间的板状结构164与前径向壁62和后径向壁64集成形成，以限定盒状护罩节段164。类似于图22的实施例，板状结构166提供了用于相对于涡轮结构固持护罩节段164的器件。

图24为根据本文中公开的实施例的形成陶瓷基质复合物（CMC）护罩节段的方法200的流程图。如图22中所示，方法200包括在步骤202中提供由陶瓷基质复合物（CMC）组成的前径向壁和后径向壁，该陶瓷基质复合物（CMC）包括嵌入在基质中的增强纤维。如先前所描述，多个增强纤维大致沿着前径向壁和后径向壁中的各个的长度定向。

接下来，方法200包括在步骤204中提供至少一个互锁子构件，其包括互锁特征。在实施例中，至少一个互锁子构件包括流动路径、流动路径帽、多个互锁销，如先前所描述。至少一个互锁子构件由包括嵌入在基质中的增强纤维的陶瓷基质复合物（CMC）组成。如先前所描述，多个增强纤维沿着流动路径或流动路径帽的长度定向。

接下来，在步骤206中，前径向壁和后径向壁在互锁机械接头处机械地连结至至少一个互锁子构件，以形成护罩节段。至少一个互锁子构件可根据先前描述的实施例中的任一个被包括，并且可包括互锁凸片、凹口、互锁CMC销等中的一个或多个。前径向壁和后径向壁以使前径向壁和后径向壁的增强纤维（大致正交于至少一个互锁子构件中的一个的增强纤维）定向的方式连结至至少一个互锁子构件。互锁机械接头在CMC制造过程期间以高压釜（AC）状态、烧尽（BO）状态或熔体渗透（MI）状态中的一个形成。互锁机械接头，可不存在子构件在一起的直接结合，或者子构件可由硅、碳化硅、它们的组合或其它合适的材料来结合。结合材料可沉积为基质前体材料，其随后由MI、CVI或PIP来致密化。作为备选，结合材料可由MI、CVI或PIP产生，而不在接头中使用基质前体。如先前所述，本文中描述的接头可在CM处理中的任何适当阶段形成。即，子构件可由绿色预浸件、层压的预制件、热解的预制件、完全致密化的预制件、或它们的组合组成。

因此，描述的是使用机械接头来连结多个子构件，以及更具体而言，使用机械互锁机械接头，其包括一个或多个凸片、凹口或增强CMC销，其中包括子构件或互锁器件的陶瓷纤维将需要断开，以便在预期的加载方向上分离接头。虽然一些现有的互锁机械接头以该方式表现，但是其它的不会并且可通过沿层间方向剪切互锁特征而失效。如本文中描述的互锁机械接头提供构成接头的子构件的增强，而不增强接头本身。该途径可极大地简化制造过程，并且防止可沿正交于增强的方向发生的特性缺点。如本文中描述的子构件的互锁机械连结可在层压之前的铺设状态下、在CMC制造过程的高压釜（AC）、烧尽（BO）或熔体渗透（MI）状态或它们的组合下完成。对于在MI状态下制成的接头而言，接头可保持“无胶”。这些接头也可更容易修复。在实施例中，简单的形状（如平坦的面板）可为绿色加工的（在高压釜状态下），并且使用如本文中描述的木工类型互锁机械接头来组装。在实施例中，CMC基质前体浆料（或其变型）可用于将CMC子构件结合或胶合在一起。最终的致密化和结合发生在MI状态下。

虽然本发明依据一个或多个特定实施例描述，但是显而易见的是，本领域技术人员可采用其它形式。理解的是，在本文中示出和描述的方法中，其它过程可在未示出时执行，并且过程的顺序可根据各种实施例重新布置。此外，中间过程可在一个或多个描述的过程之间执行。本文中示出和描述的过程流程不应被解释为对各种实施例的限制。

该书面的描述使用实例以公开本公开（包括最佳模式），并且还使本领域技术人员能够实践本公开（包括制造和使用任何装置或系统并且执行任何并入的方法）。本公开的可专利范围由权利要求限定，并且可包括本领域技术人员想到的其它实例。如果这些其它实例具有不与权利要求的字面语言不同的结构元件，或者如果这些其它实例包括与权利要求的字面语言无显著差别的等同结构元件，则这些其它实例意图在权利要求的范围内。

Claims

1.一种护罩节段，包括：

2.根据权利要求1所述的护罩节段，其中，所述至少一个互锁子构件包括流动路径帽，所述流动路径帽由与形成在所述前径向壁和所述后径向壁中的各个中的多个开口协同地接合的多个凸片组成。

3.根据权利要求1所述的护罩节段，其中，所述至少一个互锁子构件包括前悬垂物和后悬垂物，所述前悬垂物和后悬垂物各自由与形成在所述前径向壁和所述后径向壁中的各个中的多个开口协同地接合的多个凸片组成。

4.根据权利要求1所述的护罩节段，其中，所述至少一个互锁子构件包括流动路径帽，所述流动路径帽由与形成在所述前径向壁和所述后径向壁中的各个中的第一多个开口协同地接合的多个凸片组成，并且其中所述至少一个互锁子构件还包括前悬垂物和后悬垂物，所述前悬垂物和后悬垂物由与形成在所述前径向壁和所述后径向壁中的各个中的第二多个开口协同地接合的多个凸片组成。

5.根据权利要求1所述的护罩节段，其中，所述至少一个互锁子构件包括互锁陶瓷基质复合物（CMC）销。

6.根据权利要求5所述的护罩节段，其中，所述至少一个互锁子构件还包括流动路径，所述流动路径包括槽，并且其中所述前径向壁和所述后径向壁中的各个包括协同对准的槽、设置在所述槽中的各个中的互锁CMC销，从而限定所述互锁机械接头。

7.根据权利要求1所述的护罩节段，其中，所述至少一个互锁子构件包括流动路径帽，所述流动路径帽由设置成与所述前径向壁和所述后径向壁中的各个的多个燕尾榫协同接合的多个凸片组成。

8.根据权利要求1所述的护罩节段，其中，所述至少一个互锁子构件包括流动路径帽、前悬垂物和后悬垂物，它们各自由设置成与所述前径向壁和所述后径向壁中的各个的多个燕尾榫协同接合的多个凸片和凹口组成。

9.根据权利要求8所述的护罩节段，其中，所述至少一个互锁子构件包括流动路径，所述流动路径包括沿横向方向延伸且在其中设置有成形销的多个槽，所述成形销延伸穿过形成在所述前径向壁和所述后径向壁中的各个中的一个或多个开口。

10.根据权利要求1所述的护罩节段，其中，所述至少一个互锁子构件包括流动路径，所述流动路径包括沿纵向延伸所述流动路径的长度的多个槽，并且其中所述多个槽中的各个包括从所述槽的表面延伸并且构造成与所述前径向壁和所述后径向壁中的相应一个协同地接合的障碍物。