FR3121678A1 - Procédé de fabrication d’une pièce creuse utilisant un noyau à composition optimisée pour faciliter son extraction - Google Patents
Procédé de fabrication d’une pièce creuse utilisant un noyau à composition optimisée pour faciliter son extraction Download PDFInfo
- Publication number
- FR3121678A1 FR3121678A1 FR2103585A FR2103585A FR3121678A1 FR 3121678 A1 FR3121678 A1 FR 3121678A1 FR 2103585 A FR2103585 A FR 2103585A FR 2103585 A FR2103585 A FR 2103585A FR 3121678 A1 FR3121678 A1 FR 3121678A1
- Authority
- FR
- France
- Prior art keywords
- core
- densification
- interphase
- turbomachine
- preform
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 27
- 239000000203 mixture Substances 0.000 title claims abstract description 21
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims abstract description 12
- 238000000605 extraction Methods 0.000 title claims abstract description 10
- 238000000280 densification Methods 0.000 claims abstract description 39
- 230000016507 interphase Effects 0.000 claims abstract description 32
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims abstract description 14
- 238000006722 reduction reaction Methods 0.000 claims abstract description 13
- 230000007935 neutral effect Effects 0.000 claims abstract description 6
- 239000003638 chemical reducing agent Substances 0.000 claims abstract description 4
- 229910010271 silicon carbide Inorganic materials 0.000 claims description 20
- HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N silicon carbide Chemical compound [Si+]#[C-] HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 19
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 18
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 claims description 17
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims description 17
- 238000001764 infiltration Methods 0.000 claims description 10
- 230000008595 infiltration Effects 0.000 claims description 10
- 239000012071 phase Substances 0.000 claims description 10
- 229910052906 cristobalite Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 229910052582 BN Inorganic materials 0.000 claims description 5
- PZNSFCLAULLKQX-UHFFFAOYSA-N Boron nitride Chemical group N#B PZNSFCLAULLKQX-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 239000000654 additive Substances 0.000 claims description 5
- 238000005245 sintering Methods 0.000 claims description 5
- 239000002131 composite material Substances 0.000 claims description 4
- 239000000835 fiber Substances 0.000 claims description 4
- 239000000843 powder Substances 0.000 claims description 4
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 claims description 4
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 229910052845 zircon Inorganic materials 0.000 claims description 3
- GFQYVLUOOAAOGM-UHFFFAOYSA-N zirconium(iv) silicate Chemical compound [Zr+4].[O-][Si]([O-])([O-])[O-] GFQYVLUOOAAOGM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 229910052783 alkali metal Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 150000001340 alkali metals Chemical class 0.000 claims description 2
- 229910052784 alkaline earth metal Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 150000001342 alkaline earth metals Chemical class 0.000 claims description 2
- 239000012808 vapor phase Substances 0.000 claims description 2
- 239000000919 ceramic Chemical group 0.000 description 5
- 230000008602 contraction Effects 0.000 description 5
- 239000000463 material Substances 0.000 description 5
- 239000002243 precursor Substances 0.000 description 5
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical group [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 4
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 4
- HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M Sodium hydroxide Chemical compound [OH-].[Na+] HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 3
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 3
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 3
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 3
- 238000000626 liquid-phase infiltration Methods 0.000 description 3
- 238000009941 weaving Methods 0.000 description 3
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N Ammonia Chemical compound N QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N Argon Chemical compound [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 230000008030 elimination Effects 0.000 description 2
- 238000003379 elimination reaction Methods 0.000 description 2
- 238000005470 impregnation Methods 0.000 description 2
- 239000005055 methyl trichlorosilane Substances 0.000 description 2
- JLUFWMXJHAVVNN-UHFFFAOYSA-N methyltrichlorosilane Chemical compound C[Si](Cl)(Cl)Cl JLUFWMXJHAVVNN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 2
- SCVFZCLFOSHCOH-UHFFFAOYSA-M potassium acetate Chemical compound [K+].CC([O-])=O SCVFZCLFOSHCOH-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- 238000000197 pyrolysis Methods 0.000 description 2
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 2
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 2
- 229910018072 Al 2 O 3 Inorganic materials 0.000 description 1
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910000676 Si alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910006501 ZrSiO Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 1
- 150000007513 acids Chemical class 0.000 description 1
- 239000003513 alkali Substances 0.000 description 1
- 229910021529 ammonia Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 description 1
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000033228 biological regulation Effects 0.000 description 1
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 description 1
- 239000011153 ceramic matrix composite Substances 0.000 description 1
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 1
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 229910002026 crystalline silica Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000007872 degassing Methods 0.000 description 1
- 229910001873 dinitrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000004090 dissolution Methods 0.000 description 1
- 239000007792 gaseous phase Substances 0.000 description 1
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010439 graphite Substances 0.000 description 1
- 230000000977 initiatory effect Effects 0.000 description 1
- 238000001746 injection moulding Methods 0.000 description 1
- 238000003780 insertion Methods 0.000 description 1
- 230000037431 insertion Effects 0.000 description 1
- 238000005495 investment casting Methods 0.000 description 1
- 230000002045 lasting effect Effects 0.000 description 1
- 239000000155 melt Substances 0.000 description 1
- 239000007769 metal material Substances 0.000 description 1
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 description 1
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 1
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 1
- 235000011056 potassium acetate Nutrition 0.000 description 1
- 230000000644 propagated effect Effects 0.000 description 1
- 239000012495 reaction gas Substances 0.000 description 1
- 239000003870 refractory metal Chemical group 0.000 description 1
- 230000002787 reinforcement Effects 0.000 description 1
- 238000004626 scanning electron microscopy Methods 0.000 description 1
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 1
- 235000012239 silicon dioxide Nutrition 0.000 description 1
- 230000006641 stabilisation Effects 0.000 description 1
- 238000011105 stabilization Methods 0.000 description 1
- 230000000087 stabilizing effect Effects 0.000 description 1
- 230000009466 transformation Effects 0.000 description 1
- FAQYAMRNWDIXMY-UHFFFAOYSA-N trichloroborane Chemical compound ClB(Cl)Cl FAQYAMRNWDIXMY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000005406 washing Methods 0.000 description 1
- 230000003313 weakening effect Effects 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
- C04B35/71—Ceramic products containing macroscopic reinforcing agents
- C04B35/78—Ceramic products containing macroscopic reinforcing agents containing non-metallic materials
- C04B35/80—Fibres, filaments, whiskers, platelets, or the like
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
- C04B35/01—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics
- C04B35/14—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics based on silica
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
- C04B35/515—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on non-oxide ceramics
- C04B35/56—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on non-oxide ceramics based on carbides or oxycarbides
- C04B35/565—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on non-oxide ceramics based on carbides or oxycarbides based on silicon carbide
- C04B35/571—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on non-oxide ceramics based on carbides or oxycarbides based on silicon carbide obtained from Si-containing polymer precursors or organosilicon monomers
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
- C04B35/515—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on non-oxide ceramics
- C04B35/56—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on non-oxide ceramics based on carbides or oxycarbides
- C04B35/565—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on non-oxide ceramics based on carbides or oxycarbides based on silicon carbide
- C04B35/573—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on non-oxide ceramics based on carbides or oxycarbides based on silicon carbide obtained by reaction sintering or recrystallisation
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
- C04B35/622—Forming processes; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
- C04B35/626—Preparing or treating the powders individually or as batches ; preparing or treating macroscopic reinforcing agents for ceramic products, e.g. fibres; mechanical aspects section B
- C04B35/628—Coating the powders or the macroscopic reinforcing agents
- C04B35/62844—Coating fibres
- C04B35/62857—Coating fibres with non-oxide ceramics
- C04B35/62865—Nitrides
- C04B35/62868—Boron nitride
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
- C04B35/622—Forming processes; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
- C04B35/626—Preparing or treating the powders individually or as batches ; preparing or treating macroscopic reinforcing agents for ceramic products, e.g. fibres; mechanical aspects section B
- C04B35/628—Coating the powders or the macroscopic reinforcing agents
- C04B35/62884—Coating the powders or the macroscopic reinforcing agents by gas phase techniques
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
- F01D5/00—Blades; Blade-carrying members; Heating, heat-insulating, cooling or antivibration means on the blades or the members
- F01D5/12—Blades
- F01D5/14—Form or construction
- F01D5/18—Hollow blades, i.e. blades with cooling or heating channels or cavities; Heating, heat-insulating or cooling means on blades
- F01D5/187—Convection cooling
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
- F01D5/00—Blades; Blade-carrying members; Heating, heat-insulating, cooling or antivibration means on the blades or the members
- F01D5/12—Blades
- F01D5/28—Selecting particular materials; Particular measures relating thereto; Measures against erosion or corrosion
- F01D5/282—Selecting composite materials, e.g. blades with reinforcing filaments
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
- F01D5/00—Blades; Blade-carrying members; Heating, heat-insulating, cooling or antivibration means on the blades or the members
- F01D5/12—Blades
- F01D5/28—Selecting particular materials; Particular measures relating thereto; Measures against erosion or corrosion
- F01D5/284—Selection of ceramic materials
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
- F01D9/00—Stators
- F01D9/06—Fluid supply conduits to nozzles or the like
- F01D9/065—Fluid supply or removal conduits traversing the working fluid flow, e.g. for lubrication-, cooling-, or sealing fluids
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23R—GENERATING COMBUSTION PRODUCTS OF HIGH PRESSURE OR HIGH VELOCITY, e.g. GAS-TURBINE COMBUSTION CHAMBERS
- F23R3/00—Continuous combustion chambers using liquid or gaseous fuel
- F23R3/007—Continuous combustion chambers using liquid or gaseous fuel constructed mainly of ceramic components
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
- C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
- C04B2235/30—Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
- C04B2235/32—Metal oxides, mixed metal oxides, or oxide-forming salts thereof, e.g. carbonates, nitrates, (oxy)hydroxides, chlorides
- C04B2235/3217—Aluminum oxide or oxide forming salts thereof, e.g. bauxite, alpha-alumina
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
- C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
- C04B2235/30—Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
- C04B2235/32—Metal oxides, mixed metal oxides, or oxide-forming salts thereof, e.g. carbonates, nitrates, (oxy)hydroxides, chlorides
- C04B2235/3231—Refractory metal oxides, their mixed metal oxides, or oxide-forming salts thereof
- C04B2235/3244—Zirconium oxides, zirconates, hafnium oxides, hafnates, or oxide-forming salts thereof
- C04B2235/3248—Zirconates or hafnates, e.g. zircon
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
- C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
- C04B2235/50—Constituents or additives of the starting mixture chosen for their shape or used because of their shape or their physical appearance
- C04B2235/52—Constituents or additives characterised by their shapes
- C04B2235/5208—Fibers
- C04B2235/5216—Inorganic
- C04B2235/524—Non-oxidic, e.g. borides, carbides, silicides or nitrides
- C04B2235/5244—Silicon carbide
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
- C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
- C04B2235/50—Constituents or additives of the starting mixture chosen for their shape or used because of their shape or their physical appearance
- C04B2235/52—Constituents or additives characterised by their shapes
- C04B2235/5208—Fibers
- C04B2235/5216—Inorganic
- C04B2235/524—Non-oxidic, e.g. borides, carbides, silicides or nitrides
- C04B2235/5248—Carbon, e.g. graphite
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
- C04B2235/60—Aspects relating to the preparation, properties or mechanical treatment of green bodies or pre-forms
- C04B2235/602—Making the green bodies or pre-forms by moulding
- C04B2235/6028—Shaping around a core which is removed later
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
- C04B2235/60—Aspects relating to the preparation, properties or mechanical treatment of green bodies or pre-forms
- C04B2235/614—Gas infiltration of green bodies or pre-forms
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
- C04B2235/60—Aspects relating to the preparation, properties or mechanical treatment of green bodies or pre-forms
- C04B2235/616—Liquid infiltration of green bodies or pre-forms
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
- C04B2235/65—Aspects relating to heat treatments of ceramic bodies such as green ceramics or pre-sintered ceramics, e.g. burning, sintering or melting processes
- C04B2235/658—Atmosphere during thermal treatment
- C04B2235/6582—Hydrogen containing atmosphere
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
- F01D9/00—Stators
- F01D9/02—Nozzles; Nozzle boxes; Stator blades; Guide conduits, e.g. individual nozzles
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
- F01D9/00—Stators
- F01D9/02—Nozzles; Nozzle boxes; Stator blades; Guide conduits, e.g. individual nozzles
- F01D9/04—Nozzles; Nozzle boxes; Stator blades; Guide conduits, e.g. individual nozzles forming ring or sector
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
- F01D9/00—Stators
- F01D9/02—Nozzles; Nozzle boxes; Stator blades; Guide conduits, e.g. individual nozzles
- F01D9/04—Nozzles; Nozzle boxes; Stator blades; Guide conduits, e.g. individual nozzles forming ring or sector
- F01D9/041—Nozzles; Nozzle boxes; Stator blades; Guide conduits, e.g. individual nozzles forming ring or sector using blades
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
- F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
- F05D2240/00—Components
- F05D2240/10—Stators
- F05D2240/11—Shroud seal segments
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
- F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
- F05D2300/00—Materials; Properties thereof
- F05D2300/60—Properties or characteristics given to material by treatment or manufacturing
- F05D2300/603—Composites; e.g. fibre-reinforced
- F05D2300/6033—Ceramic matrix composites [CMC]
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Ceramic Engineering (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Structural Engineering (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Fluid Mechanics (AREA)
- Composite Materials (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Ceramic Products (AREA)
Abstract
Procédé de fabrication d’une pièce creuse utilisant un noyau à composition optimisée pour faciliter son extraction La présente invention concerne un procédé de fabrication d’une pièce creuse en CMC, comprenant au moins :- la formation d’une interphase (E30) par CVI sur les fils d’une préforme fibreuse définissant une cavité interne dans laquelle est présent un noyau de composition oxyde particulière, l’interphase étant formée sous une atmosphère neutre,- la densification de la préforme (E40) après formation de l’interphase par CVI de SiC réalisée sous atmosphère réductrice, le noyau subissant une réduction chimique produisant une réduction de ses dimensions durant cette densification, et- l’extraction du noyau (E50) aux dimensions réduites de la cavité interne. Figure pour l’abrégé : Fig. 1.
Description
L’invention se rapporte au domaine général des procédés de fabrication de pièces en matériau composite à matrice au moins partiellement en carbure de silicium, qui comprennent une partie creuse, notamment pour des applications dans des turbomachines aéronautiques.
Les matériaux composites à matrice céramique (matériaux CMC) présentent de bonnes propriétés mécaniques les rendant aptes à constituer des éléments de structure et conservent avantageusement ces propriétés à températures élevées. Ils permettent également un allègement significatif par rapport à l’emploi d’un matériau métallique.
Les pièces en CMC, comme les distributeurs et les aubes de turbine, peuvent comprendre des canaux internes de refroidissement qui définissent des parties creuses de la pièce. Au-delà de leur fonction de régulation thermique, ces parties creuses permettent d’alléger davantage la pièce ainsi que de réduire les efforts centrifuges dans le cas de pièces rotatives.
Pour fabriquer une pièce creuse, on peut employer, sur le principe des techniques de fonderie à la cire perdue, un noyau en graphite, céramique ou en métal réfractaire afin de définir la forme de la partie creuse, ce noyau étant ensuite éliminé afin de libérer la cavité recherchée. Cette élimination du noyau peut être réalisée par dissolution chimique ou par traitement thermique d’oxydation. Dans le cas de l’élimination chimique, les pièces peuvent être placées dans un autoclave, à pression et température élevées, puis différents cycles de lavage à l’aide de bains chimiques (basiques : NaOH et/ou KOH ou acides par exemple HF) peuvent être appliqués. Néanmoins, la mise en contact de la pièce en CMC avec le bain chimique peut résulter en un endommagement de la pièce, et notamment à la consommation de l’interphase de nitrure de bore ou du carbure de silicium de la matrice. Le traitement thermique d’oxydation, qui peut être mis en œuvre dans le cas d’un noyau en graphite, comprend l’ajout d’un catalyseur d’oxydation de type acétate de potassium et est relativement long, d’une durée de l’ordre de plusieurs jours, et peut également conduire à une perturbation chimique de la pièce en CMC en produisant une couche d’oxyde non souhaitée en surface des fibres.
Il est souhaitable de disposer d’un procédé de fabrication d’une pièce en CMC creuse qui permette d’éliminer le noyau sans résulter en une perturbation chimique de la pièce, et sans rallonger ou complexifier la gamme de fabrication.
L’invention concerne un procédé de fabrication d’une pièce creuse en matériau composite à matrice au moins partiellement en carbure de silicium, comprenant au moins :
- la formation d’une interphase par infiltration chimique en phase vapeur sur les fils d’une préforme fibreuse définissant une cavité interne dans laquelle est présent un noyau qui comprend (i) de la silice en une teneur massique comprise entre 50% et 96%, (ii) du zircon en une teneur massique comprise entre 1% et 30%, et (iii) de l’alumine en une teneur massique comprise entre 1% et 5%, l’interphase étant formée sous une atmosphère neutre,
- la densification de la préforme, après formation de l’interphase, par infiltration chimique en phase vapeur de carbure de silicium réalisée sous atmosphère réductrice, le noyau subissant une réduction chimique produisant une réduction de ses dimensions durant cette densification, et
- l’extraction du noyau aux dimensions réduites de la cavité interne.
- la formation d’une interphase par infiltration chimique en phase vapeur sur les fils d’une préforme fibreuse définissant une cavité interne dans laquelle est présent un noyau qui comprend (i) de la silice en une teneur massique comprise entre 50% et 96%, (ii) du zircon en une teneur massique comprise entre 1% et 30%, et (iii) de l’alumine en une teneur massique comprise entre 1% et 5%, l’interphase étant formée sous une atmosphère neutre,
- la densification de la préforme, après formation de l’interphase, par infiltration chimique en phase vapeur de carbure de silicium réalisée sous atmosphère réductrice, le noyau subissant une réduction chimique produisant une réduction de ses dimensions durant cette densification, et
- l’extraction du noyau aux dimensions réduites de la cavité interne.
Sauf mention contraire, la composition chimique du noyau est prise avant le début de la formation de l’interphase.
Pour des raisons de concision, l’expression « infiltration chimique en phase vapeur » sera désignée dans la suite par « CVI », et l’expression « carbure de silicium » sera désignée par « SiC ». L’étape de densification de la préforme par du SiC par CVI décrite plus haut sera désignée par l’expression « densification SiC-CVI ».
L’invention met en œuvre un noyau de composition spécifique qui lui confère la capacité à se contracter sous l’effet des conditions imposées lors de la densification SiC-CVI. Plus particulièrement, l’atmosphère réductrice produit une réduction chimique des oxydes du noyau qui aboutit à une contraction du volume du noyau qui rend possible de le retirer mécaniquement de manière simple de la cavité interne du fait de l’apparition d’un jeu avec la préforme densifiée. Le noyau est, en outre, configuré pour que ses dimensions ne soient pas sensiblement affectées durant la formation de l’interphase du fait de l’emploi d’une atmosphère neutre durant celle-ci. La stabilité du noyau avant la densification SiC-CVI garantit que les dimensions restent conformes à celles imposées à la préforme par le conformateur. L’invention propose ainsi une solution pour fabriquer une pièce en matériau CMC creuse pour laquelle le retrait du noyau est simplifié et ne s’accompagne pas d’une perturbation chimique de la pièce obtenue, en s’affranchissant en particulier du traitement d’oxydation ou par un bain chimique de l’art antérieur.
Dans un exemple de réalisation, le noyau comprend en outre (iv) un ou plusieurs additifs choisis parmi : les métaux alcalins, les métaux alcalino-terreux, la cristobalite, ou leurs mélanges, en une teneur massique comprise entre 0,1% et 5%.
La présence de l’additif permet de favoriser la transformation de la silice amorphe en cristobalite à chaud afin d’améliorer davantage encore les propriétés de fluage. Cela est notamment utile dans le cas où une relativement haute température est imposée pour former l’interphase afin d’éviter tout risque que le dimensionnel du noyau ne soit affecté sous l’effet des contraintes appliquées à chaud dans le conformateur et ainsi éviter tout risque de déviation dimensionnelle de la pièce à obtenir.
Dans un exemple de réalisation, l’interphase est formée sous une première température, et la densification est réalisée à une deuxième température supérieure à la première température, le noyau subissant en outre un frittage produisant une réduction de ses dimensions durant cette densification.
Selon cet exemple, le frittage du noyau durant la densification sous la haute température imposée participe à réduire davantage encore les dimensions du noyau, facilitant ainsi l’extraction. La température réduite imposée durant la formation de l’interphase permet d’assurer que les dimensions du noyau ne soient pas affectées durant cette étape.
Dans un exemple de réalisation, le noyau définit une surface ayant un motif alvéolaire.
Il peut être avantageux d’employer un tel noyau qui a une surface spécifique relativement élevée, par exemple avec une forme de nid d’abeille, afin de favoriser la réduction des oxydes et donc la contraction volumique du noyau, facilitant ainsi davantage encore son extraction.
Dans un exemple de réalisation, l’interphase est en nitrure de bore.
Dans un exemple de réalisation, l’atmosphère réductrice imposée lors de la densification comprend du dihydrogène.
Dans un exemple de réalisation, le procédé comprend en outre, après la densification et l’extraction du noyau, une densification additionnelle comprenant l’introduction d’une composition pulvérulente dans une porosité résiduelle de la préforme fibreuse densifiée, et l’infiltration de la porosité résiduelle par une composition à l’état fondu pour former une phase de matrice additionnelle.
La mise en œuvre de l’invention est particulièrement d’intérêt pour le cas où une phase de matrice additionnelle est formée ensuite par une technique d’infiltration à l’état fondu (« Melt-Infiltration » ; « MI ») par rapport à la solution de l’art antérieur où le noyau est éliminé chimiquement. En effet les inventeurs ont constaté que le traitement par le bain chimique peut rendre la surface du carbure de silicium de la matrice rugueuse, ce qui altère par la suite la qualité de l’infiltration. L’invention permet de surmonter ce désavantage en n’affectant pas la surface de la phase de matrice de SiC formée durant la densification.
Dans un exemple de réalisation, la pièce fabriquée est une pièce de turbomachine.
En particulier, la pièce de turbomachine peut être un distributeur de turbomachine ou une partie d’un distributeur de turbomachine, ou une aube de turbomachine.
La montre un exemple de succession d’étapes pouvant être mises en œuvre dans le cadre de l’invention.
On réalise tout d’abord une ébauche fibreuse de la pièce à obtenir (étape E10). L’ébauche peut être obtenue, de manière connue en soi, par tissage tridimensionnel de fils à l’aide d’un métier à tisser de type Jacquard, en ménageant une zone de déliaison afin de définir la cavité interne permettant l’insertion du noyau. On peut par exemple utiliser une armure de tissage interlock. Les fils peuvent être en céramique, par exemple en carbure de silicium, ou en carbone.
L’ébauche fibreuse est ensuite mise en forme par introduction du noyau dans la cavité interne et mise en place et moulage dans un conformateur de sorte à obtenir la préforme fibreuse, à la forme de la pièce à réaliser (étape E20). La préforme fibreuse est destinée à former le renfort fibreux de la pièce à obtenir. Le noyau mis en œuvre dans le cadre de l’invention a une composition particulière, comprenant au moins trois oxydes, à savoir (i) de la silice (SiO2), (ii) du zircon (ZrSiO4), et (iii) de l’alumine (Al2O3) dans des proportions respectives spécifiques, indiquées plus haut. Des additifs peuvent également être présents comme des alcalins, alcalino-terreux ou de la cristobalite (silice cristalline). Dans ce dernier cas, la cristobalite ajoutée est distincte de la silice présente à raison de 50% à 96% massiques laquelle est sous une forme autre que la cristobalite, par exemple sous la forme de silice amorphe. D’une manière générale, la silice (composé (i) du noyau) présente à raison de 50% à 96% massiques peut être sous forme amorphe.
Le tableau 1 ci-dessous donne des exemples de compositions de noyau pouvant être mises en œuvre dans le cadre de l’invention (les pourcentages sont en proportions massiques).
Le noyau peut avoir une composition sensiblement homogène dans tout son volume, en étant en particulier sous la forme d’un bloc formé d’un même matériau et en particulier pas sous la forme d’un substrat revêtu par un revêtement de composition distincte du substrat. Le noyau peut être sous la forme d’un bloc de poudre au moins partiellement frittée lors de son introduction dans la cavité interne de l’ébauche fibreuse. Le noyau peut être obtenu par différentes techniques, comme le moulage par injection de poudre ou la fabrication additive.
Le procédé se poursuit par introduction du conformateur comprenant la préforme fibreuse et le noyau dans sa cavité interne dans un four de densification CVI afin de former l’interphase, par exemple en nitrure de bore (étape E30). L’interphase a une fonction de défragilisation du matériau composite qui favorise la déviation de fissures éventuelles parvenant à l’interphase après s’être propagées dans la matrice, empêchant ou retardant la rupture de fils par de telles fissures. Les conditions mises en œuvre durant cette étape sont connues en soi. On peut ainsi former une interphase de nitrure de bore à partir d’un mélange de trichlorure de bore (BCl3) et d’ammoniac (NH3) dans une atmosphère neutre, comprenant par exemple du diazote ou de l’argon. La température durant la formation de l’interphase peut être limitée, typiquement inférieure ou égale à 800°C, par exemple comprise entre 650°C et 800°C. Les dimensions du noyau ne sont pas modifiées durant la formation de l’interphase, ce qui permet de maintenir le dimensionnel imposé par le conformateur dans la préforme lors de la formation de l’interphase. La température de frittage du noyau 10 est supérieure à la température imposée durant l’étape E30. L’interphase lie de façon suffisante les fils de la préforme pour que celle-ci conserve sa forme et ses dimensions dans le conformateur durant la densification SiC-CVI indépendamment de la réduction des dimensions du noyau produite durant cette densification. Ainsi, l’épaisseur de l’interphase peut être supérieure ou égale à 80 nm, de préférence supérieure ou égale à 100 nm.
Si cela est souhaité, il est possible de procéder après l’étape E30 et avant la densification SiC-CVI (étape E40) à un traitement thermique de stabilisation de l’interphase BN à une température supérieure à 1300°C, par exemple comprise entre 1300°C et 1450°C, sous atmosphère neutre. La durée de ce traitement peut être comprise entre 0,25 heure et 4 heures, de préférence encore entre 0,5 heure et 2 heures. Un tel traitement est décrit dans la demande WO 2014049221A1. L'objet de ce traitement est de stabiliser chimiquement le BN en provoquant le dégazage d'espèces volatiles issues de la phase gazeuse réactionnelle et présentes dans le dépôt BN, et en éliminant la présence de sites actifs sur lesquels de l'oxygène pourrait se greffer si l'interphase venait à être exposée à un environnement oxydant lors de l'utilisation de la pièce en CMC. On ne sort pas du cadre de l’invention si ce traitement de stabilisation est omis.
Le procédé se poursuit par la densification SiC-CVI (étape E40). A ce titre, la montre schématiquement l’ensemble 9, comprenant la préforme fibreuse 3 après formation de l’interphase ainsi que le noyau 10 présent à l’intérieur de la cavité interne 5 de celle-ci, prêt à être densifié par une phase de matrice de SiC par CVI. Cet ensemble 9 est toujours présent dans le conformateur (non illustré) ainsi que dans le four CVI. L’homme du métier reconnaîtra que la forme du noyau 10 détermine la forme de la partie creuse de la pièce à obtenir. Le noyau 10 peut remplir intégralement la cavité interne 5. Une fois inséré le noyau 10 peut aller d’un bout 3a à l’autre 3b de la préforme, c’est-à-dire la traverser entièrement. Une surface S du noyau 10 peut être en contact avec les fils de la préforme fibreuse 3. Cette surface S peut avoir une surface spécifique relativement élevée comme indiqué plus haut, en présentant par exemple un motif alvéolaire tel qu’un nid d’abeille.
La densification SiC-CVI met en œuvre des conditions opératoires qui sont connues en soi. Elle utilise une phase gazeuse comprenant un précurseur de SiC, comme le méthyltrichlorosilane (MTS), ainsi qu’un gaz réducteur, comme le dihydrogène (H2). Une température supérieure ou égale à 1000°C, par exemple comprise entre 1000°C et 1400°C, peut être imposée durant la densification SiC-CVI. Durant la densification SiC-CVI, le débit massique de précurseur de SiC introduit dans le four CVI rapporté au volume de la préforme peut être supérieur ou égal à 0,2 kg/h/L (kilogramme par heure de précurseur par litre de préforme), par exemple compris entre 0,2 kg/h/L et 5 kg/h/L. La quantité de gaz réducteur est déterminée en fonction de la quantité de précurseur, le ratio QR/QP pouvant être compris entre 1 et 30, où QR désigne la quantité de gaz réducteur et QP la quantité de précurseur. Durant l’étape E40, la préforme 3 peut être soumise à une température supérieure à celle imposée durant l’étape E30 de formation de l’interphase. La température de frittage du noyau 10 peut être inférieure à la température imposée durant l’étape E40.
La illustre la contraction volumique subie par le noyau 10 durant la densification SiC-CVI. La préforme est densifiée 15 par une phase de matrice SiC 17 et la contraction volumique du noyau 10 fait apparaître un jeu J entre le noyau 10 et la préforme densifiée 15 qui permet le retrait du noyau 10 à l’extérieur de la cavité interne 5 sans endommager le matériau CMC (flèche de retrait R – étape E50). Le noyau 10 peut être extrait après l’étape de densification SiC-CVI à l’aide d’un outil ou directement manuellement. L’extraction du noyau 10 de la cavité 5 permet de libérer la partie creuse 18 de la pièce 15. Le volume du noyau 10 peut diminuer durant la densification SiC-CVI d’au moins 0,5%, cette diminution étant par exemple comprise entre 0,5% et 5%.
Les figures 4 et 5 sont des photographies de résultats expérimentaux obtenus dans le cadre de l’invention. La montre l’aspect d’un noyau 10 avant et après le cycle de CVI. On constate que le noyau qui avait initialement un aspect blanc est devenu noir, ce qui est caractéristique d’une réduction des oxydes et d’une sous-stoechiométrie, et une contraction volumique a été notée. La montre quant à elle l’aspect d’un dépôt interphase BN / phase de matrice SiC obtenu dans le cadre de l’invention. On constate que l’emploi du noyau 10 se contractant durant la densification SiC-CVI n’a pas affecté la qualité des dépôts réalisés.
L’étape E40 peut aboutir à l’obtention d’une préforme consolidée, c’est-à-dire une préforme partiellement densifiée dont les fibres sont suffisamment liées entre elles pour que la préforme puisse conserver sa forme sans l'assistance du conformateur. La préforme consolidée est alors retirée du conformateur et la densification poursuivie par une densification additionnelle (étape E60). La phase de matrice additionnelle peut être formée par infiltration à l’état fondu, de manière connue en soi. Cette formation comprend introduction d’une composition pulvérulente dans la porosité résiduelle de la préforme fibreuse consolidée obtenue après la densification SiC-CVI suivie d’une infiltration par une composition à l’état fondu. La composition pulvérulente peut comporter des particules de carbure de silicium et/ou de carbone. La composition à l’état fondu peut être une composition de silicium ou d’un alliage de silicium à l’état fondu. La phase de matrice additionnelle peut être formée autrement, par exemple par technique d’imprégnation de pyrolyse de polymère (« Polymer Impregnation and Pyrolysis » ; « PIP »). On peut également prolonger l’étape E40 afin de former la matrice céramique intégralement en SiC par CVI, selon une autre variante.
Quel que soit le mode de réalisation considéré, la pièce obtenue peut avoir une matrice majoritairement en volume en céramique, par exemple intégralement en céramique. Quel que soit le mode de réalisation considéré, la partie creuse 18 de la pièce peut constituer une cavité de refroidissement, au travers de laquelle de l’air de refroidissement est destiné à circuler en fonctionnement.
Quel que soit le mode de réalisation considéré, la pièce fabriquée peut être une pièce de turbomachine, par exemple de turbomachine aéronautique. La pièce peut être un distributeur ou une partie d’un distributeur de turbomachine (voir montrant une partie du distributeur 30 obtenue dans le cadre de l’invention ainsi que le noyau 10 correspondant). La pièce peut en variante être une aube, fixe ou mobile, de turbine de turbomachine.
L’expression « comprise entre … et … » doit se comprendre comme incluant les bornes.
Claims (10)
- Procédé de fabrication d’une pièce creuse (15) en matériau composite à matrice au moins partiellement en carbure de silicium, comprenant au moins :
- la formation d’une interphase (E30) par infiltration chimique en phase vapeur sur les fils d’une préforme fibreuse définissant une cavité interne (5) dans laquelle est présent un noyau (10) qui comprend (i) de la silice en une teneur massique comprise entre 50% et 96%, (ii) du zircon en une teneur massique comprise entre 1% et 30%, et (iii) de l’alumine en une teneur massique comprise entre 1% et 5%, l’interphase étant formée sous une atmosphère neutre,
- la densification de la préforme (E40), après formation de l’interphase, par infiltration chimique en phase vapeur de carbure de silicium réalisée sous atmosphère réductrice, le noyau subissant une réduction chimique produisant une réduction de ses dimensions durant cette densification, et
- l’extraction du noyau (E50) aux dimensions réduites de la cavité interne. - Procédé selon la revendication 1, dans lequel le noyau (10) comprend en outre (iv) un ou plusieurs additifs choisis parmi : les métaux alcalins, les métaux alcalino-terreux, la cristobalite, ou leurs mélanges, en une teneur massique comprise entre 0,1% et 5%.
- Procédé selon la revendication 1 ou 2, dans lequel l’interphase est formée sous une première température, et la densification est réalisée à une deuxième température supérieure à la première température, le noyau subissant en outre un frittage produisant une réduction de ses dimensions durant cette densification.
- Procédé selon l’une quelconque des revendications 1 à 3, dans lequel le noyau définit une surface ayant un motif alvéolaire.
- Procédé selon l’une quelconque des revendications 1 à 4, dans lequel l’interphase est en nitrure de bore.
- Procédé selon l’une quelconque des revendications 1 à 5, dans lequel l’atmosphère réductrice imposée lors de la densification (E40) comprend du dihydrogène.
- Procédé selon l’une quelconque des revendications 1 à 6, dans lequel le procédé comprend en outre, après la densification (E40) et l’extraction (E50) du noyau, une densification additionnelle (E60) comprenant l’introduction d’une composition pulvérulente dans une porosité résiduelle de la préforme fibreuse densifiée, et l’infiltration de la porosité résiduelle par une composition à l’état fondu pour former une phase de matrice additionnelle.
- Procédé selon l’une quelconque des revendications 1 à 7, dans lequel la pièce fabriquée est une pièce de turbomachine (30).
- Procédé selon la revendication 8, dans laquelle la pièce de turbomachine est un distributeur de turbomachine ou une partie d’un distributeur (30) de turbomachine.
- Procédé selon la revendication 8, dans laquelle la pièce de turbomachine est une aube de turbomachine.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR2103585A FR3121678B1 (fr) | 2021-04-08 | 2021-04-08 | Procédé de fabrication d’une pièce creuse utilisant un noyau à composition optimisée pour faciliter son extraction |
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR2103585 | 2021-04-08 | ||
| FR2103585A FR3121678B1 (fr) | 2021-04-08 | 2021-04-08 | Procédé de fabrication d’une pièce creuse utilisant un noyau à composition optimisée pour faciliter son extraction |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| FR3121678A1 true FR3121678A1 (fr) | 2022-10-14 |
| FR3121678B1 FR3121678B1 (fr) | 2023-04-14 |
Family
ID=76807727
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| FR2103585A Active FR3121678B1 (fr) | 2021-04-08 | 2021-04-08 | Procédé de fabrication d’une pièce creuse utilisant un noyau à composition optimisée pour faciliter son extraction |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| FR (1) | FR3121678B1 (fr) |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20020005605A1 (en) * | 1999-01-27 | 2002-01-17 | Dunyak Thomas J. | Method of removing cores from ceramic matrix composite articles |
| WO2014049221A1 (fr) | 2012-09-27 | 2014-04-03 | Herakles | Procede de fabrication d'une piece en cmc |
| FR3071830A1 (fr) * | 2017-10-02 | 2019-04-05 | Safran Ceramics | Procede pour la realisation d'une piece creuse en materiau composite a matrice ceramique |
| FR3104042A1 (fr) * | 2019-12-06 | 2021-06-11 | Safran | Procédé de fabrication d’une pièce creuse à l’aide d’un noyau |
-
2021
- 2021-04-08 FR FR2103585A patent/FR3121678B1/fr active Active
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20020005605A1 (en) * | 1999-01-27 | 2002-01-17 | Dunyak Thomas J. | Method of removing cores from ceramic matrix composite articles |
| WO2014049221A1 (fr) | 2012-09-27 | 2014-04-03 | Herakles | Procede de fabrication d'une piece en cmc |
| FR3071830A1 (fr) * | 2017-10-02 | 2019-04-05 | Safran Ceramics | Procede pour la realisation d'une piece creuse en materiau composite a matrice ceramique |
| FR3104042A1 (fr) * | 2019-12-06 | 2021-06-11 | Safran | Procédé de fabrication d’une pièce creuse à l’aide d’un noyau |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| KAZEMI A. ET AL: "Investigation on cristobalite crystallization in silica-based ceramic cores for investment casting", JOURNAL OF THE EUROPEAN CERAMIC SOCIETY, vol. 33, no. 15-16, 1 December 2013 (2013-12-01), AMSTERDAM, NL, pages 3397 - 3402, XP055868149, ISSN: 0955-2219, DOI: 10.1016/j.jeurceramsoc.2013.06.025 * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| FR3121678B1 (fr) | 2023-04-14 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EP2900623B1 (fr) | Procede de fabrication d'une piece en cmc | |
| EP2414305B1 (fr) | Procede pour le lissage de la surface d'une piece en materiau cmc. | |
| WO2013079853A1 (fr) | Procede de fabrication de piece en materiau cmc | |
| WO2016001026A1 (fr) | Piece revêtue par un revêtement de surface et procedes associes | |
| EP3592716B1 (fr) | Procédé de réalisation d'une préforme fibreuse consolidée | |
| FR3008968A1 (fr) | Procede de fabrication de pieces en materiau composite par impregnation a basse temperature de fusion | |
| WO2019122758A1 (fr) | Procede de fabrication d'une piece en materiau composite a matrice ceramique | |
| EP3455192B1 (fr) | Pièce en matériau composite à matrice ceramique | |
| WO2022090655A1 (fr) | Procédé de fabrication d'une pièce en matériau composite à matrice céramique | |
| EP4115000B1 (fr) | Procédé de revêtement d'une pièce en matériau composite à matrice céramique par une barrière environnementale | |
| FR3121678A1 (fr) | Procédé de fabrication d’une pièce creuse utilisant un noyau à composition optimisée pour faciliter son extraction | |
| FR3071246A1 (fr) | Procede de fabrication d'une piece en cmc | |
| EP3793963B1 (fr) | Procédé de fabrication d'une pièce cmc | |
| WO2019202235A1 (fr) | Procédé de fabrication d'une pièce en matériau composite | |
| WO2022129733A1 (fr) | Procédé de fabrication d'une pièce en matériau composite à matrice céramique | |
| FR3142115A1 (fr) | Outillage de conformation d’une texture fibreuse | |
| FR3114532A1 (fr) | Procédé de fabrication d’une pièce creuse en CMC | |
| FR3081156A1 (fr) | Procede de fabrication d'une piece cmc revetue | |
| FR3141169A1 (fr) | Procédé de fabrication d’une pièce en matériau composite à matrice céramique | |
| FR3141171A1 (fr) | Procédé de fabrication d’une pièce en matériau composite à matrice céramique | |
| FR3141170A1 (fr) | Procédé de fabrication d’une pièce en matériau composite à matrice céramique | |
| FR3130273A1 (fr) | Procédé de fabrication d’une pièce en matériau composite SiC/SiC | |
| WO2024084153A1 (fr) | Procede de fabrication d'une piece en materiau composite a matrice ceramique | |
| WO2022129734A1 (fr) | Aube en materiau composite a matrice au moins partiellement ceramique | |
| FR3123365A1 (fr) | Procede de revetement d'une piece en alliage refractaire et piece ainsi revetue. |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PLFP | Fee payment |
Year of fee payment: 2 |
|
| PLSC | Publication of the preliminary search report |
Effective date: 20221014 |
|
| PLFP | Fee payment |
Year of fee payment: 3 |
|
| PLFP | Fee payment |
Year of fee payment: 4 |