JP7076960B2

JP7076960B2 - 中空セラミックマトリックス複合材料物品、中空セラミックマトリックス複合材料物品を形成するためのマンドレル、および中空セラミックマトリックス複合材料物品を形成するための方法

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Publication number: JP7076960B2
Application number: JP2017144074A
Authority: JP
Inventors: ジェイコブ・ジョン・キトルソン; ジェームズ・マレー
Original assignee: General Electric Co
Current assignee: General Electric Co
Priority date: 2016-08-15
Filing date: 2017-07-26
Publication date: 2022-05-30
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Also published as: US20190257207A1; JP2018058344A; EP3284593B1; US10329927B2; US11384646B2; EP3284593A1; US20180045062A1

Description

本発明は、中空セラミックマトリックス複合材料（ＣＭＣ）物品、中空ＣＭＣ物品を形成するためのマンドレル、および中空ＣＭＣ物品を形成するための方法に関する。より詳細には、本発明は、中空ＣＭＣ物品、中空ＣＭＣ物品を形成するためのマンドレル、および単一転回点を有する湾曲部を含む中空ＣＭＣ物品を形成する方法に関する。

効率と性能を向上させるために、ガスタービンは継続的に改変されている。これらの改変には、より高い温度およびより苛酷な条件下で動作する能力が含まれ、そのような温度および条件から部品を保護するために材料の改変および／またはコーティングがしばしば必要となる。より多くの改変が導入されるにつれて、さらなる課題が現実化される。

性能および効率を高めるための１つの改変は、限定はしないが、翼形部、バケット（ブレード）、ノズル（ベーン）、燃焼ライナー、およびシュラウドなどのガスタービン部品をＣＭＣから形成することを含む。しかしながら、ＣＭＣ材料は、超合金などの他の構造材料よりも曲げ応力および変形の影響を受けやすい場合がある。したがって、中空空間を含む部品については、中空空間を囲む構造を安定化させるためにＣＭＣのラップ層を組み込むことができる。しかしながら、ラップ層のＣＭＣプライは、特に中空空間の周りのＣＭＣプライの各転回点において、高密度化の前に擦り切れしやすい。

米国特許出願公開第２０１６／０００３０７２号明細書

例示的な実施形態では、中空ＣＭＣ物品は、プライラップ層内に配置されたキャビティを画定するプライラップ層を含む。プライラップ層は、第１の面と、第２の面と、第１の面と第２の面とを橋絡する根元部分と、複数のＣＭＣラッププライと、を含む。根元部分は、断面形状を含むプライラップ層の末端部を画定し、断面形状は、単一転回点を有する湾曲部からなる。複数のＣＭＣラッププライの各々は、第１の面に沿って配置され、根元部分を覆い、第２の面に沿って延在する。中空物品は、第１の面および第２の面の少なくとも一方に沿って配置された複数のＣＭＣ横プライをさらに含む。

別の例示的な実施形態では、中空ＣＭＣ物品を形成するためのプライ支持マンドレルは、第１の面支持体、第２の面支持体、および第１の面支持体と第２の面支持体とを橋絡する根元部分支持体を含む。根元部分支持体は、マンドレル末端部を画定し、断面形状を含む。断面形状は、単一転回点を有する湾曲部からなる。

別の例示的な実施形態では、中空ＣＭＣ物品を形成するための方法は、複数のＣＭＣラッププライをプライ支持マンドレルに適用するステップを含む。複数のＣＭＣラッププライを適用するステップは、マンドレルの第１の面支持体および第２の面支持体に沿って、かつ第１の面支持体と第２の面支持体とを橋絡するマンドレルの根元部分支持体の上に、複数のＣＭＣラッププライの各々を覆う工程と、マンドレルに支持されたプライラップ層を形成する工程と、を含む。プライラップ層は、第１の面と、第２の面と、第１の面と第２の面とを橋絡する根元部分と、を含む。根元部分支持体は、単一転回点を有する湾曲部からなる断面形状を含む。複数のＣＭＣ横プライは、第１の面および第２の面の少なくとも一方に沿って適用される。複数のＣＭＣラッププライおよび複数のＣＭＣ横プライは、強固にされ、熱分解され、緻密化される。マンドレルは除去され、プライラップ層内に配置されたキャビティを形成する。

本発明の他の特徴および効果は、例えば、本発明の原理を図示する添付の図面と合わせて、好適な実施形態についての以下のより詳細な説明から明らかになろう。

本開示の一実施形態による中空ＣＭＣ物品の断面図である。本開示の一実施形態によるマンドレルの斜視図である。本開示の一実施形態による、ＣＭＣラッププライで覆われた図２のマンドレルの斜視図である。本開示の一実施形態による、図３のマンドレルの４－４に沿った断面図であるが、ＣＭＣ横プライおよびＣＭＣ根元プライがＣＭＣラッププライに沿って配置されている。

可能な限り、同一の参照符号が同一の部品を表すために図面の全体にわたって使用される。

中空ＣＭＣ物品、中空ＣＭＣ物品を形成するためのマンドレル、および中空ＣＭＣ物品を形成するための方法が提供される。本開示の実施形態は、本明細書に開示される１つまたは複数の特徴を利用しないプロセスと比較して、コストを低減し、重量を低減し、プロセス効率を高め、生産収率を増加させ、強度を増加させ、せん断面積を増大させ、半径方向断面剛性を増加させ、プライの擦り切れを低減し、変形の感受性を減少させ、動作寿命を増加させ、またはこれらの組み合わせを可能にする。

図１を参照すると、一実施形態では、中空ＣＭＣ物品１００は、プライラップ層１０２内に配置されたキャビティ１０４を画定するプライラップ層１０２を含む。プライラップ層は、第１の面１０６、第２の面１０８、第１の面１０６と第２の面１０８とを橋絡する根元部分１１０、および複数のセラミックマトリックス複合ラッププライ１１２を含む。根元部分１１０は、断面形状１１６を含むプライラップ層１０２の末端部１１４を画定し、断面形状１１６は、単一転回点１２０を有する湾曲部１１８からなる。複数のＣＭＣラッププライ１１２の各々は、第１の面１０６に沿って配置され、根元部分１１０を覆い、第２の面１０８に沿って延在する。物品１００は、第１の面１０６および第２の面１０８の少なくとも一方に沿って配置された複数のＣＭＣ横プライ１２２をさらに含む。物品はまた、複数のＣＭＣ横プライ１２２と位置合わせされた複数のＣＭＣ根元プライ１２４を含むことができ、複数のＣＭＣ根元プライ１２４の各々は、プライラップ層１０２の根元部分１１０に当接するプライ末端部１２６を含む。キャビティ１０４は、外部環境に対して部分的に開いていてもよいし、キャビティ１０４が完全に閉じ込められていてもよい。ＣＭＣ物品１００はまた、第１の面１０６または第２の面１０８に沿って延在せず、プライラップ層１０２の根元部分１１０に当接するプライ末端部１２６を含まない追加のＣＭＣプライを含んでもよい（図示せず）。

複数のＣＭＣ根元プライ１２４の各々のプライ末端部１２６は、根元部分１１０に沿って互い違いに配置されてもよい。理論に束縛されるものではないが、複数のＣＭＣ根元プライ１２４のプライ末端部１２６を互い違いに配置すると、プライ末端部１２６が根元部分１１０に沿って実質的に均一である比較の実施形態（図示せず）と比較して、根元部分に沿ったせん断面積が増加し、横荷重の許容値が増加すると考えられる。

複数のＣＭＣラッププライ１１２、複数のＣＭＣ横プライ１２２、および存在する場合には、複数のＣＭＣ根元プライは、任意の適切なＣＭＣ組成を独立に含むことができる。適切なＣＭＣ組成には、限定はしないが、酸化アルミニウム繊維強化酸化アルミニウム（Ｏｘ／Ｏｘ）、炭素繊維強化炭素（Ｃ／Ｃ）、炭素繊維強化炭化ケイ素（Ｃ／ＳｉＣ）、炭化ケイ素繊維強化炭化ケイ素（ＳｉＣ／ＳｉＣ）、炭素繊維強化窒化ケイ素（Ｃ／ＳｉＮ）、およびこれらの組み合わせが含まれる。

湾曲部１１８は、湾曲部１１８が単一転回点１２０のみを有すれば、任意の適切な湾曲部１１８であってもよい。本明細書では、「転回点」は、湾曲部１１８に沿った点であって、少なくとも約３０°の方向の変化に対して湾曲部１１８の曲率が極大である点として定義されるが、円形線分である湾曲部１１８、または少なくとも約３０°だけ方向が変化する円形線分である湾曲部１１８の一部については、「転回点」は、円形線分の始点と終点との中間の円形線分に沿った点である。さらに、３０°未満の方向の連続的な変化は、平均の曲率を有する単一方向の変化としてみなされる。しかし、湾曲部１１８の単一転回点１２０のみの限定は、表面欠陥またはテクスチャの存在を排除するものではなく、それは湾曲部１１８または転回点１２０からの逸脱ではないとみなされる。適切な湾曲部１１８は、不規則湾曲部、円形線分、放物線線分、楕円線分、およびこれらの組み合わせを含むことができるが、これらに限定されない。断面形状１１６の湾曲部１１８は、根元部分１１０にわたって、例えば図１の断面に直交する方向に根元部分１１０にわたって変化してもよい。

湾曲部１１８は、任意の適切な最小曲率半径１２８を含むことができる。一実施形態では、最小曲率半径１２８は、少なくとも約１ｍｍ、あるいは少なくとも約２ｍｍ、あるいは少なくとも約３ｍｍ、あるいは少なくとも約４ｍｍ、あるいは少なくとも約５ｍｍ、あるいは少なくとも約１０ｍｍである。最小曲率半径１２８は、根元部分１１０にわたって、例えば図１の断面に直交する方向に根元部分１１０にわたって変化してもよい。理論に束縛されるものではないが、第１の面１０６と第２の面１０８とを橋絡する根元部分１１０の湾曲部１１８に沿った単一転回点１２０のみを有することは、比較例（図示せず）における２つの実質的に直角の転回点とは対照的に、複数の転回点１２０を有する比較例に含まれる最小曲率半径よりも大きな最小曲率半径１２８を湾曲部１１８に沿って提供し、それにより、複数のＣＭＣラッププライ１１２上の局所的な曲げ応力を減少させ、比較例と比較して擦り切れを低減または排除すると考えられる。

物品１００は、任意の適切な物品であってもよい。一実施形態では、物品１００はタービン部品である。適切なタービン部品には、翼形部（図示）、バケット（ブレード）、ノズル（ベーン）、燃焼ライナー、およびシュラウドが含まれ得るが、これらに限定されない。

図２を参照すると、一実施形態では、中空ＣＭＣ物品１００（図１に示すような）を形成する方法は、プライ支持マンドレル２００の使用を含む。マンドレル２００は、第１の面支持体２０２、第２の面支持体２０４、および第１の面支持体２０２と第２の面支持体２０４とを橋絡する根元部分支持体２０６を含む。根元部分支持体２０６は、マンドレル末端部２０８を画定し、断面形状１１６を含む。断面形状１１６は、単一転回点１２０を有する湾曲部１１８からなる。マンドレル２００は、任意の適切な材料で形成することができる。一実施形態では、この材料は、約２３５℃未満、あるいは約２３２℃未満、あるいは約２３０℃未満の融点を含む。別の実施形態では、この材料は、約３３０℃未満、あるいは約３２８℃未満、あるいは約３２５℃未満の融点を含む。適切な材料には、スズ、鉛、およびこれらの組み合わせが含まれるが、これらに限定されない。

図３を参照すると、本方法は、複数のＣＭＣラッププライ１１２をマンドレル２００に適用するステップをさらに含む。複数のＣＭＣラッププライ１１２を適用するステップは、複数のＣＭＣラッププライ１１２の各々を、第１の面支持体２０２に沿って、根元部分支持体２０６の上に、第２の面支持体２０４に沿って、覆う工程を含み、マンドレル２００に支持されたプライラップ層１０２を形成する。

図４を参照すると、本方法は、第１の面１０６および第２の面１０８の少なくとも一方に沿って複数のＣＭＣ横プライ１２２を適用するステップをさらに含む。本方法はまた、複数のＣＭＣ横プライ１２２と位置合わせされた複数のＣＭＣ根元プライ１２４を、プライラップ層１０２の根元部分１１０に当接する複数のＣＭＣ根元プライ１２４のプライ末端部１２６と共に適用するステップを含んでもよい。

図１を参照すると、本方法は、複数のＣＭＣラッププライ１１２、複数のＣＭＣ横プライ１２２、および存在する場合には複数のＣＭＣ根元プライ１２４を強固にし、熱分解し、緻密化するステップと、マンドレル２００を除去して、プライラップ層１０２内に配置されたキャビティ１０４を有する物品１００を形成するステップと、をさらに含む。一実施形態（図示せず）では、マンドレル２００を除去した後に、複数のＣＭＣラッププライ１１２を緻密化する前に、複数のＣＭＣ横プライ１２２および存在する場合には複数のＣＭＣ根元プライ１２４が完成され、少なくとも１つの追加のプライが適用され、あるいは、複数のＣＭＣラッププライ１１２、複数のＣＭＣ横プライ１２２、および存在する場合には複数のＣＭＣ根元プライ１２４のうちの少なくとも１つが、キャビティ１０４を完全に囲むように操作される。さらなる実施形態（図示せず）では、完全に囲まれたキャビティ１０４が気密封止される。

一実施形態では、マンドレル２００を除去するステップは、複数のＣＭＣラッププライ１１２を熱分解する間にマンドレル２００を溶融する工程を含む。マンドレル２００を溶融するステップは、マンドレルを任意の適切な温度に加熱する工程を含むことができ、それは、限定されないが、少なくとも約２３０℃、あるいは少なくとも約２３２℃、あるいは少なくとも約２３５℃、あるいは少なくとも約３２５℃、あるいは少なくとも約３２８℃、あるいは少なくとも約３３０℃の温度を含む。

本発明について好適な実施形態を参照して説明してきたが、本発明の範囲から逸脱することなく、様々な変更を行うことができ、またその要素を等価物で置き換えることができることは、当業者には理解されるであろう。さらに、特定の状況または材料に適応させるために、その本質的範囲から逸脱することなく、本発明の教示に多くの修正を行うことができる。したがって、本発明は、本発明を実施するために考えられる最良の形態として開示された特定の実施形態に限定されるものではなく、本発明は添付の特許請求の範囲内に属するすべての実施形態を含むことになることを意図している。
［実施態様１］
中空セラミックマトリックス複合材料物品（１００）であって、
プライラップ層（１０２）内に配置されたキャビティ（１０４）を画定する前記プライラップ層（１０２）であって、前記プライラップ層（１０２）は、
第１の面（１０６）と、
第２の面（１０８）と、
前記第１の面（１０６）と前記第２の面（１０８）とを橋絡する根元部分（１１０）であって、断面形状（１１６）を含む前記プライラップ層（１０２）の末端部（１１４）を画定し、前記断面形状（１１６）は単一転回点（１２０）を有する湾曲部（１１８）からなる、根元部分（１１０）と、
複数のセラミックマトリックス複合ラッププライ（１１２）であって、前記複数のセラミックマトリックス複合ラッププライ（１１２）の各々は、前記第１の面（１０６）に沿って配置され、前記根元部分（１１０）を覆い、前記第２の面（１０８）に沿って延在する、複数のセラミックマトリックス複合ラッププライ（１１２）と、を含むプライラップ層（１０２）と、
前記第１の面（１０６）および前記第２の面（１０８）の少なくとも一方に沿って配置された複数のセラミックマトリックス複合横プライ（１２２）と、を含む中空セラミックマトリックス複合材料物品（１００）。
［実施態様２］
前記複数のセラミックマトリックス複合横プライ（１２２）と位置合わせされた複数のセラミックマトリックス複合根元プライ（１２４）をさらに含み、前記複数のセラミックマトリックス複合根元プライ（１２４）の各々は、前記プライラップ層（１０２）の前記根元部分（１１０）に当接するプライ末端部（１２６）を含み、前記複数のセラミックマトリックス複合根元プライ（１２４）の各々の前記プライ末端部（１２６）は、前記根元部分（１１０）に沿って互い違いに配置される、実施態様１に記載の物品（１００）。
［実施態様３］
前記複数のセラミックマトリックス複合ラッププライ（１１２）および前記複数のセラミックマトリックス複合横プライ（１２２）は、酸化アルミニウム繊維強化酸化アルミニウム（Ｏｘ／Ｏｘ）、炭素繊維強化炭素（Ｃ／Ｃ）、炭素繊維強化炭化ケイ素（Ｃ／ＳｉＣ）、炭化ケイ素繊維強化炭化ケイ素（ＳｉＣ／ＳｉＣ）、炭素繊維強化窒化ケイ素（Ｃ／ＳｉＮ）、およびこれらの組み合わせからなるグループから選択されたセラミックマトリックス複合組成を独立に含む、実施態様１に記載の物品（１００）。
［実施態様４］
前記中空物品（１００）はタービン部品である、実施態様１に記載の物品（１００）。
［実施態様５］
前記タービン部品は翼形部である、実施態様４に記載の物品（１００）。
［実施態様６］
前記湾曲部（１１８）は、不規則湾曲部、円形線分、放物線線分、楕円線分、およびこれらの組み合わせからなるグループから選択される、実施態様１に記載の物品（１００）。
［実施態様７］
前記湾曲部（１１８）は、少なくとも約２ｍｍの最小曲率半径（１２８）を含む、実施態様１に記載の物品（１００）。
［実施態様８］
前記最小曲率半径（１２８）は、前記根元部分（１１０）にわたって変化する、実施態様７に記載の物品（１００）。
［実施態様９］
前記断面形状（１１６）の湾曲部（１１８）は、前記根元部分（１１０）にわたって変化する、実施態様１に記載の物品（１００）。
［実施態様１０］
中空セラミックマトリックス複合材料物品（１００）を形成するためのプライ支持マンドレル（２００）であって、
第１の面支持体（２０２）と、
第２の面支持体（２０４）と、
前記第１の面支持体（２０２）と前記第２の面支持体（２０４）とを橋絡し、マンドレル末端部（２０８）を画定する根元部分支持体（２０６）と、を含み、前記根元部分支持体（２０６）は断面形状（１１６）を含み、前記断面形状（１１６）は単一転回点（１２０）を有する湾曲部（１１８）からなる、マンドレル（２００）。
［実施態様１１］
前記マンドレル（２００）は、約３３０℃未満の融点を有する材料で形成される、実施態様１０に記載のマンドレル（２００）。
［実施態様１２］
中空セラミックマトリックス複合材料物品（１００）を形成するための方法であって、前記方法は、
プライ支持マンドレル（２００）に複数のセラミックマトリックス複合ラッププライ（１１２）を適用するステップであって、
前記マンドレルの第１の面支持体（２０２）および第２の面支持体（２０４）に沿って、かつ前記第１の面支持体（２０２）と前記第２の面支持体（２０４）とを橋絡する前記マンドレル（２００）の根元部分支持体（２０６）の上に、前記複数のセラミックマトリックス複合ラッププライ（１１２）の各々を覆う工程と、
前記マンドレル（２００）上に支持されたプライラップ層（１０２）を形成する工程であって、前記プライラップ層（１０２）は、第１の面（１０６）と、第２の面（１０８）と、前記第１の面（１０６）と前記第２の面（１０８）とを橋絡する根元部分（１１０）と、を含み、前記根元部分支持体（２０６）は断面形状（１１６）を含み、前記断面形状（１１６）は、単一転回点（１２０）を有する湾曲部（１１８）からなる、工程と、を含む、前記適用するステップと、
前記第１の面（１０６）および前記第２の面（１０８）の少なくとも一方に沿って複数のセラミックマトリックス複合横プライ（１２２）を適用するステップと、
前記複数のセラミックマトリックス複合ラッププライ（１１２）および前記複数のセラミックマトリックス複合横プライ（１２２）を強固にするステップと、
前記複数のセラミックマトリックス複合ラッププライ（１１２）および前記セラミックマトリックス複合横プライ（１２２）を熱分解するステップと、
前記複数のセラミックマトリックス複合ラッププライ（１１２）および前記複数のセラミックマトリックス複合横プライ（１２２）を緻密化するステップと、
前記マンドレル（２００）を除去し、前記プライラップ層（１０２）内に配置されたキャビティ（１０４）を形成するステップと、を含む方法。
［実施態様１３］
前記マンドレル（２００）を除去するステップは、前記複数のセラミックマトリックス複合ラッププライ（１１２）を熱分解する間に前記マンドレル（２００）を溶融する工程を含む、実施態様１２に記載の方法。
［実施態様１４］
前記複数のセラミックマトリックス複合横プライ（１２２）と位置合わせされた複数のセラミックマトリックス複合根元プライ（１２４）を適用するステップをさらに含み、前記複数のセラミックマトリックス複合根元プライ（１２４）の各々は、前記プライラップ層（１０２）の前記根元部分（１１０）に当接するプライ末端部（１２６）を含み、前記複数のセラミックマトリックス複合根元プライ（１２４）を適用するステップは、前記複数のセラミックマトリックス複合根元プライ（１２４）の各々の前記プライ末端部（１２６）を前記根元部分（１１０）に沿って互い違いに配置する工程を含む、実施態様１２に記載の方法。
［実施態様１５］
前記複数の重なり合うセラミックマトリックス複合ラッププライ（１１２）および前記複数のセラミックマトリックス複合横プライ（１２２）を適用するステップは、酸化アルミニウム繊維強化酸化アルミニウム（Ｏｘ／Ｏｘ）、炭素繊維強化炭素（Ｃ／Ｃ）、炭素繊維強化炭化ケイ素（Ｃ／ＳｉＣ）、炭化ケイ素繊維強化炭化ケイ素（ＳｉＣ／ＳｉＣ）、炭素繊維強化窒化ケイ素（Ｃ／ＳｉＮ）、およびこれらの組み合わせからなるグループから選択されたセラミックマトリックス複合組成を適用する工程を独立に含む、実施態様１２に記載の方法。
［実施態様１６］
前記物品（１００）を形成するステップは、前記物品（１００）としてタービン部品を形成する工程を含む、実施態様１２に記載の方法。
［実施態様１７］
前記タービン部品を形成するステップは、前記タービン部品として翼形部を形成する工程を含む、実施態様１６に記載の方法。
［実施態様１８］
前記プライラップ層（１０２）を形成するステップは、不規則湾曲部、円形線分、放物線線分、楕円線分、およびこれらの組み合わせからなるグループから選択される前記湾曲部（１１８）を形成する工程を含む、実施態様１２に記載の方法。
［実施態様１９］
前記プライラップ層（１０２）を形成するステップは、少なくとも約２ｍｍの最小曲率半径（１２８）を含む前記湾曲部（１１８）を形成する工程を含む、実施態様１２に記載の方法。
［実施態様２０］
前記プライラップ層（１０２）を形成するステップは、前記最小曲率半径（１２８）および前記断面形状（１１６）の前記湾曲部（１１８）のうちの少なくとも一方を前記根元部分（１１０）にわたって変化するように形成する工程を含む、実施態様１９に記載の方法。

１００中空セラミックマトリックス複合材料物品、中空ＣＭＣ物品
１０２プライラップ層
１０４キャビティ
１０６第１の面
１０８第２の面
１１０根元部分
１１２セラミックマトリックス複合ラッププライ、ＣＭＣラッププライ
１１４末端部
１１６断面形状
１１８湾曲部
１２０転回点
１２２セラミックマトリックス複合横プライ、ＣＭＣ横プライ
１２４セラミックマトリックス複合根元プライ、ＣＭＣ根元プライ
１２６プライ末端部
１２８最小曲率半径
２００プライ支持マンドレル
２０２第１の面支持体
２０４第２の面支持体
２０６根元部分支持体
２０８マンドレル末端部

Claims

中空セラミックマトリックス複合材料物品（１００）であって、
プライラップ層（１０２）内に配置されたキャビティ（１０４）を画定する前記プライラップ層（１０２）であって、前記プライラップ層（１０２）は、
第１の面（１０６）と、
第２の面（１０８）と、
前記第１の面（１０６）と前記第２の面（１０８）とを橋絡する根元部分（１１０）であって、断面形状（１１６）を含む前記プライラップ層（１０２）の末端部（１１４）を画定し、前記断面形状（１１６）は単一転回点（１２０）を有する湾曲部（１１８）からなる、根元部分（１１０）と、
複数のセラミックマトリックス複合ラッププライ（１１２）であって、前記複数のセラミックマトリックス複合ラッププライ（１１２）の各々は、前記第１の面（１０６）に沿って配置され、前記根元部分（１１０）を覆い、前記第２の面（１０８）に沿って延在する、複数のセラミックマトリックス複合ラッププライ（１１２）と、を含むプライラップ層（１０２）と、
前記第１の面（１０６）および前記第２の面（１０８）の少なくとも一方に沿って配置された複数のセラミックマトリックス複合横プライ（１２２）と、を含み、
前記湾曲部（１１８）は、前記根元部分（１１０）のみに配置され、不規則湾曲部、円形線分、放物線線分、楕円線分、およびこれらの組み合わせからなるグループから選択され、前記複数のセラミックマトリックス複合横プライ（１２２）は、前記第１の面（１０６）および前記第２の面（１０８）の少なくとも一方に渡って所定数の層のみを含み、
前記断面形状（１１６）に沿った断面で、前記第１の面（１０６）および前記第２の面（１０８）は、直線状に延び、
前記断面形状（１１６）の湾曲部（１１８）は、前記断面形状（１１６）の湾曲部（１１８）に直交する方向で前記根元部分（１１０）にわたって変化する、中空セラミックマトリックス複合材料物品（１００）。
前記複数のセラミックマトリックス複合横プライ（１２２）と位置合わせされた複数のセラミックマトリックス複合根元プライ（１２４）をさらに含み、前記複数のセラミックマトリックス複合根元プライ（１２４）の各々は、前記プライラップ層（１０２）の前記根元部分（１１０）に当接するプライ末端部（１２６）を含み、前記複数のセラミックマトリックス複合根元プライ（１２４）の各々の前記プライ末端部（１２６）は、前記湾曲部（１１８）に沿って配置される、請求項１に記載の物品（１００）。
前記複数のセラミックマトリックス複合ラッププライ（１１２）および前記複数のセラミックマトリックス複合横プライ（１２２）は、酸化アルミニウム繊維強化酸化アルミニウム（Ｏｘ／Ｏｘ）、炭素繊維強化炭素（Ｃ／Ｃ）、炭素繊維強化炭化ケイ素（Ｃ／ＳｉＣ）、炭化ケイ素繊維強化炭化ケイ素（ＳｉＣ／ＳｉＣ）、炭素繊維強化窒化ケイ素（Ｃ／ＳｉＮ）、およびこれらの組み合わせからなるグループから選択されたセラミックマトリックス複合組成を独立に含む、請求項１または２に記載の物品（１００）。
前記中空物品（１００）はタービン部品である、請求項１乃至３のいずれかに記載の物品（１００）。
前記タービン部品は翼形部である、請求項４に記載の物品（１００）。
前記湾曲部（１１８）は、少なくとも約２ｍｍの最小曲率半径（１２８）を含む、請求項１乃至５のいずれかに記載の物品（１００）。
前記最小曲率半径（１２８）は、前記根元部分（１１０）にわたって変化する、請求項６に記載の物品（１００）。
中空セラミックマトリックス複合材料物品（１００）を形成するためのプライ支持マンドレル（２００）であって、
第１の面支持体（２０２）と、
第２の面支持体（２０４）と、
前記第１の面支持体（２０２）と前記第２の面支持体（２０４）とを橋絡し、マンドレル末端部（２０８）を画定する根元部分支持体（２０６）と、を含み、前記根元部分支持体（２０６）は断面形状（１１６）を含み、前記断面形状（１１６）は単一転回点（１２０）を有する湾曲部（１１８）からなり、
前記マンドレル（２００）は、約３３０℃未満の融点を有する材料で形成される、マンドレル（２００）。
請求項１乃至７のいずれかに記載の中空セラミックマトリックス複合材料物品（１００）を形成するための方法であって、前記方法は、
プライ支持マンドレル（２００）に複数のセラミックマトリックス複合ラッププライ（１１２）を適用するステップであって、
前記マンドレルの第１の面支持体（２０２）および第２の面支持体（２０４）に沿って、かつ前記第１の面支持体（２０２）と前記第２の面支持体（２０４）とを橋絡する前記マンドレル（２００）の根元部分支持体（２０６）の上に、前記複数のセラミックマトリックス複合ラッププライ（１１２）の各々を覆う工程と、
前記マンドレル（２００）上に支持されたプライラップ層（１０２）を形成する工程であって、前記プライラップ層（１０２）は、第１の面（１０６）と、第２の面（１０８）と、前記第１の面（１０６）と前記第２の面（１０８）とを橋絡する根元部分（１１０）と、を含み、前記根元部分支持体（２０６）は断面形状（１１６）を含み、前記断面形状（１１６）は、単一転回点（１２０）を有する湾曲部（１１８）からなる、工程と、を含む、前記適用するステップと、
前記第１の面（１０６）および前記第２の面（１０８）の少なくとも一方に沿って複数のセラミックマトリックス複合横プライ（１２２）を適用するステップと、
前記複数のセラミックマトリックス複合ラッププライ（１１２）および前記複数のセラミックマトリックス複合横プライ（１２２）を強固にするステップと、
前記複数のセラミックマトリックス複合ラッププライ（１１２）および前記セラミックマトリックス複合横プライ（１２２）を熱分解するステップと、
前記複数のセラミックマトリックス複合ラッププライ（１１２）および前記複数のセラミックマトリックス複合横プライ（１２２）を緻密化するステップと、
前記マンドレル（２００）を除去し、前記プライラップ層（１０２）内に配置されたキャビティ（１０４）を形成するステップと、を含む方法。
前記マンドレル（２００）を除去するステップは、前記複数のセラミックマトリックス複合ラッププライ（１１２）を熱分解する間に前記マンドレル（２００）を溶融する工程を含む、請求項９に記載の方法。
前記複数のセラミックマトリックス複合横プライ（１２２）と位置合わせされた複数のセラミックマトリックス複合根元プライ（１２４）を適用するステップをさらに含み、前記複数のセラミックマトリックス複合根元プライ（１２４）の各々は、前記プライラップ層（１０２）の前記根元部分（１１０）に当接するプライ末端部（１２６）を含み、前記複数のセラミックマトリックス複合根元プライ（１２４）を適用するステップは、前記複数のセラミックマトリックス複合根元プライ（１２４）の各々の前記プライ末端部（１２６）を前記湾曲部（１１８）に沿って配置する工程を含む、請求項９または１０に記載の方法。