JP2016502615A - 付加製造によって製作された超冷却型タービンセクション構成要素 - Google Patents

Abstract

内部冷却通路を有するガスタービンエアフォイルは、付加製造によって形成される。超合金粉末の層が、内部に流路を形成する溶融しない領域を提供する二次元パターンを使用してエネルギービームによって融合される。十分な二次元パターンを使用して粉末の層を追加して融合させ、内部冷却通路の所望のパターンを備えたエアフォイル全体を形成する。エアフォイルの形成の完了後、エアフォイルを、熱間静水圧プレスし、一方向再結晶化させ、ボンドコートし、熱障壁層で覆うことができる。

Description

本開示は、ガスタービンエンジンのタービンセクション構成要素を製作する方法に関する。

冷却型鋳造タービンエアフォイル、およびブレードアウターエアシール（ｂｌａｄｅ ｏｕｔｅｒ ａｉｒ ｓｅａｌ）（ＢＯＡＳ）などの他のタービンセクション構成要素は、ガスタービンエンジン内で一般的に使用され、非冷却型構成で可能であるよりも高いガス経路温度で構成要素が動作することを可能にする。セラミックコアおよび／または耐熱金属コア冷却構造を有する鋳造物などの従来の技術を使用する鋳造超合金は有効ではあったが、エンジン効率のさらなる向上および燃費の低減に関する要求は、常に従来のタービンエアフォイル鋳造技術の課題となって続いている。

金属温度が超合金の溶融温度の華氏２００度未満である熱環境で数千時間にわたって動作できる能動冷却型タービンエンジンエアフォイルを製造する能力は重要である。これは、互いに連通して冷却空気が流入および流出する流路を超合金鋳造物内に提供するコア式通路とレーザードリル孔および／または電気放電加工機ドリル孔の組み合わせを使用して達成された。これによって、超合金材料は、運転誘起荷重に耐えて部品寿命要件を達成または上回る十分な機械的特性を保持することができる。

高い製造歩留り（すなわち、製品の処理、運送および鋳造時の破損がない）で製造できる最小のセラミックコア構造は、直径が約０．０５０インチ（０．０２ｃｍ）〜０．０２５インチ（０．０１ｃｍ）の形状である。セラミックコア構造は、セラミックコア上に溶融金属を注ぐときに頻繁に発生するコアシフトとして製造業では既知であるシフトを示す。そのために、部品の表面に対してコアがなかった場合に可能であるほど近接してコアを配置できない。コアシフトを補償するために表面から離された流路を使用すると、冷却はあまり効果的でなくなる。

耐熱金属コア技術は、第２または第３の次元ではより大きくなるが、１つの次元において、０．０１２インチ（０．００５ｃｍ）〜０．０１０インチ（０．００４ｃｍ）に近づくサイズを達成する能力を提供する。耐熱金属コアは、一般的にシート素材から製造され、したがって最終的な形状は、セラミックコア技術で得られる形状よりも断面形状がより矩形である。セラミックコアに関してはコア破損が懸念され、一方耐熱金属コアは形状の制約を有する。

米国特許第４，７５３，５７５号は、２つのチャネルが、隣接する並列経路でエアフォイルの翼幅全体に別々の冷却材を運ぶ入子式の冷却チャネルを備えたエアフォイルを示す。それらの経路は比較的大きい。同様に、米国特許第５，９３１，６３８号は、冷却材のための中央通路を備えたブレードまたはベーンを示す。両方のこれらの特許の開示は、その全体が参照により本明細書に組み込まれる。

ガスタービンエンジンエアフォイル内の超合金タービンセクション構成要素は、構成要素の外側の表面に近接する内部冷却通路を備えた構成要素を付加製造によって形成することを含む方法によって形成される。形成された構成要素は、次に機械的特性を向上させるために熱間静水圧プレスを施してもよい。次に、方向性結晶粒子構造を導入するために一方向再結晶化させる。ボンドコートを施し、ボンドコート上に熱障壁コートを配置し、次に所望の機械的特性を得るためにエアフォイルを析出熱処理する。

内部冷却通路を有するエアフォイルを形成する方法は、内部冷却通路を備えたガスタービンエアフォイルを画定するスライスを有するＳＴＬファイルをロードし、融合ユニットのビルドプレート上に超合金粉末の層を配置し、ビルドプレート上の粉末にエネルギービームを導いて、ＳＴＬファイルからの二次元スライスの形状に粉末を融合させる、ことを含む。新しい粉末の層を追加し、ＳＴＬファイルからの次の二次元スライスの形状に融合させ、融合していない粉末で満たされた複数の冷却通路を備えたエアフォイルが形成されるまで、層を追加してこの工程を繰り返す。融合していない粉末を除去し、内部冷却通路を残す。

ガスタービンエアフォイルは、約０．０１５インチ（０．０３８１ｃｍ）以下の断面寸法を持つ内部冷却通路を有する付加製造で形成された超合金本体を含む。

本発明の工程全体の流れ図。 本発明の付加製造工程の流れ図。 本発明の工程で使用される装置の側立面図。 本発明の装置の斜視図。 本発明の別の装置の斜視断面図。 本発明の別の装置の側面の断面図。 一方向再結晶化炉の断面図。 装置の一方向再結晶化を示す本発明の装置の斜視図。

超合金タービンエアフォイルが、現在の鋳造エアフォイル製造技術で達成可能な能力を超えて、本明細書で「超冷却」と呼ばれるスーパー／ハイパー冷却できれば、有利である。超冷却は、空気流の障害を除去するように空気力学的に成形された多数の小孔内の空気流によって生成される冷却として定義される。超冷却は、使用される超合金の初期溶融温度の１００°Ｆ（３７．８℃）以内である温度での動作を可能にする。

上記の特許に記載されているように内部通路を備えた任意の前記のエアフォイルに伴う制約は、通路の数および内部の空気流を減速させる非空気力学的な形状の両方において、熱伝達可能な表面の表面積が制限されることである。表面積の増加は、より良好な冷却を提供する。優れた冷却に加えて、エアフォイルのクリープ寿命、熱機械疲労、クリープおよび引張り延性の改善などのエアフォイルの性能を改善することが望ましい。

図１は、完成したタービンエアフォイルを形成する方法を全般的に説明する。図２に示すように以下でより詳細に説明する、ステップＡで、付加製造（ａｄｄｉｔｉｖｅ ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ）（ＡＭ）を使用してエアフォイルを形成する。ステップＢで、熱間静水圧（ＨＩＰ）処理によって、エアフォイルの機械的特性を改善する。ＨＩＰは従来の工程であり、ＡＳＭハンドブック、第７巻、Ｐｏｗｄｅｒ Ｍｅｔａｌ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ ａｎｄ Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ、の例えば、§８８７、§８８８、§８９０および他の箇所で詳細に説明されている。

次にステップＣで、エアフォイルに一方向再結晶化を施すが、これは図７で詳細に説明する。ステップＤで、ボンドコートを提供し、次にステップＥで、熱障壁層を追加する。ステップＤおよびＥは、当然ながらエアフォイルに厚みを追加するので、ステップＡで作製した通路を従来技術のセラミックコア工程で可能であるよりも表面にさらに近接して配置できる能力は、エアフォイルの促進された冷却を実現する上で重要である。ステップＦで、所望の機械的特性（例えば、クリープ、引張り、疲労など）を得るために最終の析出熱処理を施す。

図２は、本発明で使用するＡＭ工程１０を示す。ステップ１１で、エアフォイルを含む所望のタービン構成要素（例えば、ブレードやベーン）のコンピュータ援用製図（ＣＡＤ）を作成する。ステップ１３で、ＣＡＤファイルを約５０ミクロン〜約７０ミクロンの薄層にスライスする。

ステップ１５で、ＣＡＤファイルをステレオリソグラフィ（ｓｔｅｒｅｏｌｉｔｈｏｇｒａｐｈｙ）（ＳＴＬ）ファイルに変換する。ＳＴＬファイルは、付加製造（ＡＭ）システム、この場合、電子ビーム溶融（ｅｌｅｃｔｒｏｎ ｂｅａｍ ｍｅｌｔｉｎｇ）（ＥＢＭ）装置または直接金属レーザー焼結（ｄｉｒｅｃｔ ｍｅｔａｌ ｌａｓｅｒ ｓｉｎｔｅｒｉｎｇ）（ＤＭＬＳ）システムなどのコンピュータによる操作を指示するように設計される。

ステップ１７で、製造対象となる部品の最終的な化学的組成を有する超合金粉末などの粉末の単層をＡＭシステムのビルディングテーブル上に堆積させる。本発明では、ＤＭＬＳおよびＥＢＭシステムの両方が企図される。ＤＭＬＳは、レーザーを使用し、ＥＢＭよりも小さな粒子に作用することができる。ＤＭＬＳは、一般的にＥＢＭよりも滑らかな表面を生成するが、ＥＢＭの製造速度はより高速である。ＥＢＭは、電子ビームを使用する。ビルディングテーブル上に堆積される粉末は、約２０ミクロン〜約１００ミクロンの直径を有する。この層は、本質的に一粉末粒子直径の深さである。

ステップ１９で、ＡＭ装置は、ＳＴＬファイルによって制御され、ビルド層上にレーザービームまたは電子ビームを導いて二次元層の一部を（溶融または焼結によって）融合させる。レーザーまたは電子ビームに接触しない粉末は、融合されないで、その場所に留まる。融合した粉末は、最終的な製品の固体部分を形成する。

ステップ２１で、通常プラットホームを１つの層厚みだけ低下させ、新しい粉末の層を上部に堆積させ、ＳＴＬファイルからの次の二次元層を使用して選択的加熱を実行する。ステップ２３で示すように、部品が完成するまで層毎の工程を繰り返す。次にステップ２５で、部品を取り外し、溶融していない粉末を除去し、これはさらに内部通路が開いていることを確認するのを含む。

ガスタービン部品は、実質的に高い温度で動作するように企図される。エアフォイルを形成する超合金は、約２３５０°Ｆ（１２８７．８℃）〜約２４５０°Ｆ（１３４３．３℃）の溶融温度を有することができ、約２２００°Ｆ（１２０４℃）で長期間にわたって動作することができる。冷却は絶対的に必要となる。付加製造を使用して超合金エアフォイル内に冷却通路を作製する能力によって、ガスタービンエンジン効率が大幅に向上する。本発明は、従来のセラミックコアまたは耐熱金属コア鋳造工程で可能であるよりも冷却通路をエアフォイル表面に対して３倍〜６倍近接させることができる。さらに、ＡＭを使用して実行される空洞、リブまたは他の内部構造の正確な配置によるエアフォイルの周波数／剛性を調整できる能力によって、振動応力の問題が最小化または除去される。

図３は、ＳＴＬからの二次元層の超合金粉末を溶融して超冷却通路を備えたエアフォイルを形成するために使用するＡＭシステム３１を示す。合金粉末を粉末供給３３内に保持し、真空チャンバー３７内のビルドテーブル３５上に粉末を堆積させる。フィラメント３９、グリッドカップ４１およびアノード４３は、フォーカスコイル４７を通過して５１のビルドテーブル３５上の粉末層の選択された領域に突き当たるように偏向コイル４９によって方向付けされる電子ビーム４５を作成する。ビーム４５は、ＳＴＬファイルからの所定の二次元パターンに基づいて動く。１つの層に関するパターンが完成すると、全てのパターンが適用されるまで粉末の次の層および新しい二次元パターンに同じ処理を施す。個々の周期的処理後、ビルドテーブル３５は、超合金粉末層の厚みだけ低くなるように設計される。上記のように、従来の鋳造エアフォイルに通常使用される組成の超合金粉末（単結晶または多結晶でもよい）は、約２０ミクロン〜約１００ミクロンの平均直径を持つことができるが、他の粉末サイズも使用することができる。

図４は、ガスタービンエンジンで使用される完成したブレード６０を示す。ブレード６０は、根元６１、プラットホーム６２およびエアフォイル６３を備え、根元６１はローターに取り付けられるエアフォイル６０の一部である。プラットホーム６２は、根元６１とエアフォイル６３との間に配置される。エアフォイル６３は、プラットホーム６２からエアフォイル先端６４へ翼幅方向に、および前縁６５から後縁６７へ翼弦方向に延在する。ブレード６３は、先端６４、前縁６５および後縁６７上、ならびにエアフォイル６３の正圧面および負圧面内に、図示されているが番号付けされていない複数の冷却孔を有する。通路は、根元６１、プラットホーム６２およびエアフォイル６３を含むブレード６０全体にわたるので、冷却はより効果的な割合で実現され、より高温でのブレード６０の使用を可能にし、したがって、セラミックコアまたは耐熱金属コア工程を使用して以前に可能であったよりも冷却通路をエアフォイルの表面に対して３倍〜６倍近接して配置できるので、それが配置されるエンジンの効率を改善できる。冷却通路は、通路の隔壁の鋭い角度を回避できるので、空気流の妨げが少なくなるようにさらに成形される。

図５は、根元７１、前縁７５と後縁７７を備えたブレード７３を備えたエアフォイル７０の斜視断面図である。ブレード７３は、流路７８内の空気流を減速させて上述の理由で冷却の効率を向上させるように機能する複数のトリップ７９を備えた内部流路７８を有する。見て取れるように、図５に示す流路７８は、以前に可能であったよりも前縁７５により近接する。鋭い角部も回避され、より均一で妨げがより少ない冷却空気流が生成される。

図６は、根元８１、前縁８５と後縁８７を有するブレード８３を備えたエアフォイル８０の側立面断面図である。ブレード８３は、流路８８内の空気流を減速させる複数のトリップ８９を備えた内部流路８８を有する。この場合も同様に、冷却流路８８は、前縁８５並びにブレード８３の表面により近接する。この場合も同様に、鋭い角部が回避される。通路およびトリップの他の構造は、本発明の範囲内であり、ブレードの設計に依存して選択される。

本発明のタービンブレードおよびベーンは、上記の優れた冷却特性によって、セラミックまたは耐熱金属コアを使用して製作された従来の鋳造ブレードおよびベーンよりも少なくとも５０°Ｆ（２７．５℃）高い動作温度を有することが判明している。

図７は、炉１００内の一方向再結晶化によって本発明のブレードおよびベーンを改質するための工程を示す。等軸微細構造は、１０，０００以上のかなり多くの合金の結晶粒子を有することができるが、一方向再結晶化後、３０未満の一方向結晶粒子を有することが好ましく、実質的に改善された特性が得られる。ブレード１０１を駆動システムロッド１０３に取り付ける。電磁エネルギーをサセプタ１０９に提供する誘導コイル１０７によって熱が生成され、サセプタ１０９によって電磁エネルギーはブレード１０１を加熱する赤外線熱放射などの熱に変換される。駆動ロッド１０３は、炉１００から熱が逃げることを防ぐ熱シールド１１１と１１３を備えたサセプタ１０９を通過させてブレード１０１を引く。駆動ロッド１０３は、ブレード１０１を一方向再結晶化させるために適切な速度でブレード１０１を引く。この速度は、使用される合金に依存し、毎時１／２インチ（１．２７ｃｍ）未満、または毎時２インチ（５．０８ｃｍ）と同じ速さ、またはより高速である。最終的に、ブレード１０１は、耐火炉延長１１５および炉キャップ１１７に近接する領域に達する。

図８は、例えば炉１００内の一方向再結晶化後の図３に示すブレードのようなブレード６０を示す。見て取れるように、ブレード６０は、一方向再結晶化されていない１０，０００以上の結晶粒子の代わりに、おおよそ２０〜３０の結晶粒子６８を含む。その結果、エアフォイル６３は大幅に改善される。根元６１は、ローターに取り付けられるエアフォイル６３の一部である。ブレード６０は、前縁６５および後縁６７上、ならびにブレード６０の本体内に、図示されているが番号付けされていない複数の孔を有する。

上記の内部通路を備えて一方向結晶化されたブレード６０のようなエアフォイルは、現在入手可能なものより優れている。これらのブレードの１４００°Ｆ（７６０℃）クリープ寿命は、７０倍を超えて優れ、最高１５０°Ｆ（８３．３℃）のさらに高い温度での動作を可能にする。ブレードの根元から先端まで一方向配向された結晶粒子６８を備えたブレードの熱機械疲労は、より低い弾性率を持つことによって５０倍を超えて改善される、または３００°Ｆ（１６６．７℃）の増加と等価である。一方向配向された結晶粒子構造では、クリープおよび引張り延性は３倍を上回る。留意すべきことであるが、たとえ一方向再結晶化を施さなくても、コアが存在しないことからコア許容差およびコアシフトがあり得ないので、図１のステップＡで作製されるエアフォイルの表面に３倍〜６倍近接する（例えば、表面から０．０５０インチ〜０．０１０インチ以内の）冷却流路を有するなどの上記の理由から、上記の流路を有するブレードは、５０°Ｆ（２７．８℃）を超えるさらに高い温度の動作温度を提供する。あるいは、所望の温度で機能するより低コストの材料に超合金をダウングレードすることが可能になる。

シーディングとして既知である任意選択の処理ステップは、本発明の一部である。エアフォイル（または他の部品構造）をシード結晶上に作製してシード結晶と同じ一次配向と二次配向を有する最終製品を生成できるように、一次配向と二次配向を有する単結晶シードはＤＭＬＳまたはＥＢＭビルドチャンバー内に配置可能であり、この実現可能性は、米国特許第５，９００，１７０号、第５，９１４，０５９号および第６，１０３，４０２号に示されている。あるいは、一次配向と二次配向を有するシード結晶は、完成したＤＭＬＳまたはＥＢＭエアフォイル根元または先端のいずれかの端部上に拡散接合／ろう付けし、その後シードで始まってエアフォイルの反対側の端部へと進行させて一方向再結晶化させることができる。図７を参照のこと。

本発明を例示的な実施例を参照して説明したが、本発明の範囲から逸脱することなく、様々な変更が可能であり、かつ要素を均等物で交換することが可能であることは当業者によって理解されるであろう。さらに、本発明の本質的な範囲から逸脱することなく、特定の状況または材料を本発明の教示に適合させるために多くの変更が可能である。したがって、本発明は開示された特定の実施例に限定されないが、本発明は添付された特許請求の範囲内にある全ての実施例を含むことが意図される。

可能な実施例の考察
以下は本発明の可能な実施例の非独占的記述である。

内部冷却通路を有するガスタービンエアフォイルを形成する方法は、付加製造によって部品を形成し、熱間静水圧で部品を処理し、方向性結晶粒子構造を与えるために部品を一方向再結晶化させる、ことを含む。ボンドコートおよびサーマルボンドコートを連続的に追加して工程を完了する。

前項の方法は、追加でかつ／または代わりに、以下の機能、構造および／または追加の構成要素のうちの任意の１つまたは複数を任意選択的に含むことができる。

本方法は、ビルドプレートを備えた融合ユニットでＳＴＬファイルを使用することを含む付加製造システムを使用し、そのプレート上に超合金粉末を１つの粉末直径の厚みで配置し、ＳＴＬパターンを形成後、エアフォイルが完成するまで、一連のＳＴＬパターンのパターンに従ってさらに融合される粉末層の繰り返しが続く。

本方法に関する具体的な付加製造システムは、電子ビーム溶融または直接金属レーザー焼結であり得る。

本方法のＳＴＬファイルは、約５０μ〜約７０μ厚みの薄層にスライスされたＣＡＤファイルから作製される。

部品を形成後、本方法は、粉末の除去および通路の確認を含むことができる。

超合金は、多結晶合金粉末および単結晶合金粉末であってよい。

本方法は、楕円状、蛇行状、階層状、積層状および迷路状のうちの少なくとも１つから選択される形状を持つ通路をエアフォイル内に形成する。

エアフォイル内の通路は、約０．０１５インチ（０．０３８１ｃｍ）以下の直径を有する。

エアフォイルは、ＳＴＬファイルと、ＳＴＬファイル全体に関してエアフォイルが形成されるまで一度に１層ずつ複数の各超合金粉末厚みを融合させる融合ユニットとの使用によって形成される内部冷却通路を有し、融合していない粉末は除去される。

前項のエアフォイルは、追加でかつ／または代わりに、以下の機能、構造および／または追加の構成要素のうちの任意の１つまたは複数を任意選択的に含むことができる。

融合ユニットは、電子ビーム溶融または直接金属レーザー焼結であってよい。

ＳＴＬファイルは、エアフォイルのＣＡＤファイルを変換して、ＣＡＤファイルを薄層にスライスすることによって形成され、ＣＡＤファイルの薄層は、約５０μ〜約７０μ厚みである。

エアフォイルは、内部通路が開いていることを確認後、一方向再結晶化が施される。

エアフォイルは、多結晶粉末および単結晶粉末から選択される超合金粉末を使用して形成される。

エアフォイル内の通路は、楕円状、蛇行状、階層状、積層状および迷路状のうちの少なくとも１つから選択される形状を有することができる。

エアフォイル内の通路は、表面粗さを減少させるために通路が開いていることを確認後に研磨スラリーで洗浄することができる。

エアフォイル内の通路は、約０．０１５インチ（０．０３８１ｃｍ）以下の直径を有する。

ガスタービン超合金エアフォイルは、楕円状、蛇行状、階層状、積層状および迷路状のうちの少なくとも１つから選択される形状と、約０．０１５インチ（０．０３８１ｃｍ）以下の断面寸法を有する内部冷却通路を有する。

前項のエアフォイルは、追加でかつ／または代わりに、以下の機能、構造および／または追加の構成要素のうちの任意の１つまたは複数を任意選択的に含むことができる。

エアフォイルは、多結晶粉末および単結晶粉末から選択される超合金粉末から形成される。

エアフォイルは、一方向再結晶化させることができる。

エアフォイル流路は、トリップを含むことができる。

Claims (19)

1. ガスタービンエンジンのタービンセクション構成要素を製作する方法であって、
   超合金粉末を使用する付加製造によって前記構成要素を形成して、前記構成要素の外側の表面の近傍に位置する内部冷却通路を備えた前記構成要素を形成し、
   機械的特性を向上させるために前記部品を熱間静水圧プレスし、
   前記部品内に方向性結晶粒子構造を導入するために前記部品を一方向再結晶化させ、
   前記表面上にボンドコートを形成し、
   前記ボンドコート上に熱障壁層を堆積させる、
   ことを含むことを特徴とする、ガスタービンエンジンのタービンセクション構成要素を製作する方法。
2. 付加製造によって前記構成要素を形成することが、
   内部の空気流のための内部冷却通路を備えた前記構成要素を画定するスライスを有するＳＴＬファイルを、ビルドプレートを有する融合ユニット内にロードし、
   前記融合ユニット内の前記ビルドプレート上に超合金粉末の層を配置し、
   前記ビルドプレート上の前記粉末にエネルギービームを導いて、前記ＳＴＬファイルからの二次元スライスの形状に前記粉末を選択的に融合させ、
   １つの層の厚みに等しい距離だけ前記ビルドプレートを低下させ、
   既存の層に新しい粉末の層を追加し、前記ＳＴＬファイルからの次の二次元スライスの形状に前記粉末を融合させ、前記ＳＴＬファイルからの全ての二次元スライスを使用するまで粉末の層の追加を繰り返して、融合していない粉末で満たされた複数の階層状流路でエアフォイルを形成する、
   ことを含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
3. 前記融合ユニットが電子ビーム溶融ユニットおよび直接金属レーザー焼結ユニットから選択されることを特徴とする請求項２に記載の方法。
4. 前記ＳＴＬファイルが、前記エアフォイルのＣＡＤファイルを変換して、前記ＣＡＤファイルを約５０μ〜約７０μ厚の薄いスライスにスライスすることによって形成されることを特徴とする請求項２に記載の方法。
5. 融合していない粉末を除去して、内部冷却通路が開いていることを確認するステップをさらに含むことを特徴とする請求項２に記載の方法。
6. 前記超合金粉末が多結晶粉末および単結晶粉末から選択されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
7. 前記エアフォイル内の前記内部冷却通路が、楕円状、蛇行状、階層状、積層状、および迷路状のうちの少なくとも１つから選択される形状を有することを特徴とする請求項１に記載の方法。
8. 前記構成要素内の前記通路が約０．０１５インチ（０．０３８１ｃｍ）以下の直径を有することを特徴とする請求項１に記載の方法。
9. 内部冷却通路を有するエアフォイルを形成する方法であって、
   内部冷却通路を有するガスタービンエアフォイルを画定するスライスを有するＳＴＬファイルを、ビルドプレートを有する融合ユニット内にロードし、
   前記融合ユニット内の前記ビルドプレート上に超合金粉末の層を配置し、
   前記ビルドプレート上の前記粉末にエネルギービームを導いて、前記ＳＴＬファイルからの二次元スライスの形状に前記粉末を融合させ、
   既存の層に新しい粉末の層を追加し、前記ＳＴＬファイルからの次の二次元スライスの形状に前記粉末を融合させ、前記ＳＴＬファイルからの全ての前記二次元スライスを使用するまで粉末の層の追加を繰り返して、融合していない粉末で満たされた複数の内部冷却通路を備えた前記エアフォイルを形成し、
   前記内部冷却通路から融合していない粉末を除去する、
   ことを含むことを特徴とする、内部冷却通路を有するエアフォイルを形成する方法。
10. 前記融合ユニットが電子ビーム溶融ユニットおよび直接金属レーザー焼結ユニットから選択されることを特徴とする請求項９に記載の方法。
11. 前記ＳＴＬファイルが、前記エアフォイルのＣＡＤファイルを変換して、前記ＣＡＤファイルを薄いスライスにスライスすることによって形成され、前記ＣＡＤファイルの薄いスライスが約５０μ〜約７０μ厚であることを特徴とする請求項９に記載の方法。
12. 前記内部通路が開いていることを確認後に前記エアフォイルの一方向再結晶化をさらに含むことを特徴とする請求項９に記載の方法。
13. 前記超合金粉末が多結晶粉末および単結晶粉末から選択されることを特徴とする請求項９に記載の方法。
14. 前記エアフォイル内の前記通路が、楕円状、蛇行状、階層状、積層状、および迷路状のうちの少なくとも１つから選択される形状を有することを特徴とする請求項９に記載の方法。
15. 前記通路が開いていることを確認後に前記通路を研磨スラリーで洗浄して表面粗さを減少させることを特徴とする請求項９に記載の方法。
16. 前記エアフォイル内の前記通路が約０．０１５インチ（０．０３８１ｃｍ）以下の直径を有することを特徴とする請求項９に記載の方法。
17. 内部冷却通路を有するガスタービンエアフォイルであって、
    約０．０１５インチ（０．０３８１ｃｍ）以下の断面寸法を持つ内部冷却通路を有する付加製造超合金エアフォイル本体を備えることを特徴とするエアフォイル。
18. 前記エアフォイル本体が一方向再結晶化超合金から形成されることを特徴とする請求項１７に記載のエアフォイル。
19. 前記内部冷却通路がトリップを含むことを特徴とする請求項１７に記載のエアフォイル。

Images