JP6968667B2 - セラミックス複合材料部品の製造方法 - Google Patents
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Description
内部に空間が形成されているセラミックス複合材料部品の製造方法において、水溶性の材料で形成され、前記空間の形状に合った外形状の芯材を準備する準備工程と、前記芯材の周りに、複数の無機質繊維で構成された繊維構造体を配置すると共に、前記繊維構造体を構成する複数の前記無機質繊維の相互間に前記セラミックス複合材料部品のセラミックスマトリックス相を形成するための材料を含むスラリーを配置して中間品を成形する成形工程と、前記中間品を乾燥する乾燥工程と、前記乾燥工程後に、水を用いて前記中間品から前記芯材を除く芯材除去工程と、前記芯材除去工程後に、前記芯材が除かれた前記中間品を焼成する焼成工程と、を実行する。
外部に連通している孔が形成されているセラミックス複合材料部品の製造方法において、水溶性の材料で形成され、前記孔の形状に合った外形状の芯材を準備する準備工程と、複数の無機質繊維で構成された繊維構造体を形成すると共に、前記繊維構造体を構成する複数の前記無機質繊維の相互間にセラミックスマトリックス相のスラリーを配置して中間品を成形する成形工程と、前記中間品を途中まで乾燥させる半乾燥工程と、前記半乾燥工程後に、前記中間品中で前記孔となる領域に前記芯材を挿入する芯材挿入工程と、前記芯材挿入工程後の前記中間品を完全に乾燥させる完全乾燥工程と、前記完全乾燥工程後に、水を用いて前記中間品から前記芯材を除く芯材除去工程と、前記芯材除去工程後に、前記芯材が除かれた前記中間品を焼成する焼成工程と、を実行する。前記芯材挿入工程では、前記半乾燥工程後の前記中間品よりも剛性があり且つ尖鋭部を有する針部材に、前記芯材を接続し、前記中間品の外面中で前記孔の開口になる位置に前記針部材の前記尖鋭部を突き刺し、前記針部材を前記中間品中で前記孔となる領域内を移動させて、前記領域内に前記芯材を位置させる。
外部に連通している孔が形成されているセラミックス複合材料部品の製造方法において、前記孔の形状に合った外形状の芯材を準備する準備工程と、複数の無機質繊維で構成された繊維構造体を形成すると共に、前記繊維構造体を構成する複数の前記無機質繊維の相互間にセラミックスマトリックス相のスラリーを配置して中間品を成形する成形工程と、前記中間品を途中まで乾燥させる半乾燥工程と、前記半乾燥工程後に、前記中間品中で前記孔となる領域に前記芯材を挿入する芯材挿入工程と、前記芯材挿入工程後の前記中間品を完全に乾燥させる完全乾燥工程と、前記完全乾燥工程後に、前記中間品を焼成する焼成工程と、を実行する。前記芯材は、前記焼成工程における前記中間品の焼成条件下で、形状を維持できない材料で形成されている。前記芯材挿入工程では、前記半乾燥工程後の前記中間品よりも剛性があり且つ尖鋭部を有する針部材に、前記芯材を接続し、前記中間品の外面中で前記孔の開口になる位置に前記針部材の前記尖鋭部を突き刺し、前記針部材を前記中間品中で前記孔となる領域内を移動させて、前記領域内に前記芯材を位置させる。前記焼成工程では、前記芯材の少なくとも一部が除去される。
CMC部品の製造方法の実施形態を説明するまえに、CMC部品を含む装置の実施形態について説明する。
本実施形態のCMC部品の製造方法の第一実施形態について、図1〜図6を参照して説明する。なお、本実施形態でCMC部品は、先に説明した動翼34である。
本実施形態のCMC部品の製造方法の第二実施形態について、図7及び図8を参照して説明する。なお、本実施形態でCMC部品は、先に説明した尾筒シール70である。
以上の各実施形態で説明したCMC部品は、ガスタービンの高温部品である動翼34及び尾筒シール70である。しかしながら、ガスタービンの他の高温部品である尾筒22、静翼47、分割環42が、CMC部品であってもよい。この場合、これらCMC部品を以上で説明した製造方法と同様の方法で製造してもよい。
3:ガスタービン車室
5:中間車室
6:排気室
10:圧縮機
11:圧縮機ロータ
12:ロータ軸
13:動翼列
14:動翼
15:圧縮機車室
16:静翼列
17:静翼
20:燃焼器
21:燃料供給器
22:尾筒
23:音響ライナ
30:タービン
31:タービンロータ
32:ロータ軸
33:動翼列
34:動翼
41:タービン車室
42:分割環
43:遮熱環
44:翼環
45:車室本体
46:静翼列
47:静翼
47a:初段静翼
47p:翼体
47o:外側シュラウド
47i:内側シュラウド
49:燃焼ガス流路
51:翼体
52:前縁
53:後縁
54:背側面(負圧面)
55:腹側面(正圧面)
57:プラットフォーム
58:翼根
61:翼通路
61a:第一翼通路
61b:第二翼通路
61c:第三翼通路
62:サーペンタイン通路(第一空間)
62o:開口
63:翼面噴出通路(第二空間)
63a:前縁噴出通路
63c:後縁噴出通路
63t:先端噴出通路
70:尾筒シール
71:シール本体
71a:第一端面
71b:第二端面
71i:内周面
71o:外周面
72:尾筒側接続部
73:静翼側接続部
75:前側通路(第三空間)
75o:空気噴出口
76:後側通路(第一空間)
76a:軸線方向通路部
76b:径方向通路部
80:部品型
81:第一型
82:第二型
84:芯材型
85:芯材(第一芯材)
86:第一芯材
87:第三芯材
89:SiC層(無機質層)
90:繊維シート(繊維構造体)
93,93a:一次中間品
93b:半二次中間品
94,94a:二次中間品
95:三次中間品
99:針部材
99a:尖鋭部
99b:芯材接続孔
100:ブロック
Ar:ロータ軸線
Ac:燃焼器軸線Ac
Da:軸線方向
Dau:軸線方向上流側
Dad:軸線方向下流側
Dr:径方向
Dri:径方向内側
Dro:径方向外側
Dc:周方向
Claims (7)
- 内部に空間が形成されているセラミックス複合材料部品の製造方法において、
水溶性の材料で形成され、前記空間の形状に合った外形状の芯材を準備する準備工程と、
前記芯材の周りに、複数の無機質繊維で構成された繊維構造体を配置すると共に、前記繊維構造体を構成する複数の前記無機質繊維の相互間に前記セラミックス複合材料部品のセラミックスマトリックス相を形成するための材料を含むスラリーを配置して中間品を成形する成形工程と、
前記中間品を乾燥する乾燥工程と、
前記乾燥工程後に、水を用いて前記中間品から前記芯材を除く芯材除去工程と、
前記芯材除去工程後に、前記芯材が除かれた前記中間品を焼成する焼成工程と、
を実行するセラミックス複合材料部品の製造方法。 - 請求項1に記載のセラミックス複合材料部品の製造方法において、
前記準備工程では、前記芯材の表面に、前記セラミックスマトリックス相を構成する材料と同じ材料による無機質層を形成する、
を実行するセラミックス複合材料部品の製造方法。 - 請求項1又は2に記載のセラミックス複合材料部品の製造方法において、
前記焼成工程後に、前記中間品中で不要な部分を除く加工工程を実行する、
を実行するセラミックス複合材料部品の製造方法。 - 請求項3に記載のセラミックス複合材料部品の製造方法において、
前記セラミックス複合材料部品は、前記空間である第一空間の他に、前記セラミックス複合材料部品の外部と連通する第二空間である孔を有し、
前記加工工程は、前記中間品中で前記第二空間となる領域内の材料を機械加工で除去する工程を含む、
を実行するセラミックス複合材料部品の製造方法。 - 請求項1から4のいずれか一項に記載のセラミックス複合材料部品の製造方法において、
前記セラミックス複合材料部品は、前記空間である第一空間の他に、前記セラミックス複合材料部品の外部と連通する第三空間である孔を有し、
前記準備工程では、前記第一空間の形状に合った外形状の第一芯材を準備すると共に、前記第三空間の形状に合った外形状の第三芯材を準備し、
前記成形工程では、前記第一芯材の周りに、前記繊維構造体を配置すると共に、複数の前記無機質繊維の相互間に前記スラリーを配置して中間品を成形し、
前記乾燥工程は、前記中間品を途中まで乾燥させる半乾燥工程と、前記半乾燥工程後に前記中間品を完全に乾燥させる完全乾燥工程とを含み、
前記半乾燥工程後に、前記中間品中で前記第三空間となる領域に前記第三芯材を挿入する第三芯材挿入工程を実行し、
前記第三芯材挿入工程後に前記完全乾燥工程を実行し、前記完全乾燥工程後に前記芯材除去工程を実行し、
前記第三芯材挿入工程では、前記半乾燥工程後の前記中間品よりも剛性があり且つ尖鋭部を有する針部材に、前記第三芯材を接続し、前記中間品の外面中で前記第三空間の開口になる位置に前記針部材の前記尖鋭部を突き刺し、前記針部材を前記中間品中で前記第三空間となる領域内を移動させて、前記領域内に前記第三芯材を位置させる、
を実行するセラミックス複合材料部品の製造方法。 - 外部に連通している孔が形成されているセラミックス複合材料部品の製造方法において、
水溶性の材料で形成され、前記孔の形状に合った外形状の芯材を準備する準備工程と、
複数の無機質繊維で構成された繊維構造体を形成すると共に、前記繊維構造体を構成する複数の前記無機質繊維の相互間にセラミックスマトリックス相のスラリーを配置して中間品を成形する成形工程と、
前記中間品を途中まで乾燥させる半乾燥工程と、
前記半乾燥工程後に、前記中間品中で前記孔となる領域に前記芯材を挿入する芯材挿入工程と、
前記芯材挿入工程後の前記中間品を完全に乾燥させる完全乾燥工程と、
前記完全乾燥工程後に、水を用いて前記中間品から前記芯材を除く芯材除去工程と、
前記芯材除去工程後に、前記芯材が除かれた前記中間品を焼成する焼成工程と、
を実行し、
前記芯材挿入工程では、前記半乾燥工程後の前記中間品よりも剛性があり且つ尖鋭部を有する針部材に、前記芯材を接続し、前記中間品の外面中で前記孔の開口になる位置に前記針部材の前記尖鋭部を突き刺し、前記針部材を前記中間品中で前記孔となる領域内を移動させて、前記領域内に前記芯材を位置させる、
セラミックス複合材料部品の製造方法。 - 外部に連通している孔が形成されているセラミックス複合材料部品の製造方法において、
前記孔の形状に合った外形状の芯材を準備する準備工程と、
複数の無機質繊維で構成された繊維構造体を形成すると共に、前記繊維構造体を構成する複数の前記無機質繊維の相互間にセラミックスマトリックス相のスラリーを配置して中間品を成形する成形工程と、
前記中間品を途中まで乾燥させる半乾燥工程と、
前記半乾燥工程後に、前記中間品中で前記孔となる領域に前記芯材を挿入する芯材挿入工程と、
前記芯材挿入工程後の前記中間品を完全に乾燥させる完全乾燥工程と、
前記完全乾燥工程後に、前記中間品を焼成する焼成工程と、
を実行し、
前記芯材は、前記焼成工程における前記中間品の焼成条件下で、形状を維持できない材料で形成され、
前記芯材挿入工程では、前記半乾燥工程後の前記中間品よりも剛性があり且つ尖鋭部を有する針部材に、前記芯材を接続し、前記中間品の外面中で前記孔の開口になる位置に前記針部材の前記尖鋭部を突き刺し、前記針部材を前記中間品中で前記孔となる領域内を移動させて、前記領域内に前記芯材を位置させ、
前記焼成工程では、前記芯材の少なくとも一部が除去される、
セラミックス複合材料部品の製造方法。
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