RU2676547C2 - Упрочняющая композитная вставка и способ ее изготовления - Google Patents
Упрочняющая композитная вставка и способ ее изготовления Download PDFInfo
- Publication number
- RU2676547C2 RU2676547C2 RU2016109799A RU2016109799A RU2676547C2 RU 2676547 C2 RU2676547 C2 RU 2676547C2 RU 2016109799 A RU2016109799 A RU 2016109799A RU 2016109799 A RU2016109799 A RU 2016109799A RU 2676547 C2 RU2676547 C2 RU 2676547C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- strand
- reinforcing
- metal
- threads
- central fiber
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 27
- 239000002131 composite material Substances 0.000 title claims abstract description 12
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims abstract description 9
- 230000002787 reinforcement Effects 0.000 title abstract description 5
- 239000000835 fiber Substances 0.000 claims abstract description 64
- 230000003014 reinforcing effect Effects 0.000 claims abstract description 45
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims abstract description 30
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims abstract description 30
- 229910001092 metal group alloy Inorganic materials 0.000 claims abstract description 26
- 238000000576 coating method Methods 0.000 claims abstract description 9
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 claims abstract description 7
- 229910010293 ceramic material Inorganic materials 0.000 claims abstract description 6
- 238000004804 winding Methods 0.000 claims abstract description 4
- 239000010410 layer Substances 0.000 claims description 17
- HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N silicon carbide Chemical compound [Si+]#[C-] HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 12
- 229910010271 silicon carbide Inorganic materials 0.000 claims description 11
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 9
- 239000011241 protective layer Substances 0.000 claims description 9
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 claims description 8
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 8
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 7
- 229910001338 liquidmetal Inorganic materials 0.000 claims description 7
- 239000010936 titanium Substances 0.000 claims description 7
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 6
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 claims description 4
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 claims description 4
- 238000003466 welding Methods 0.000 claims description 4
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 239000000956 alloy Substances 0.000 claims description 2
- 239000000725 suspension Substances 0.000 claims description 2
- 238000002844 melting Methods 0.000 claims 1
- 230000008018 melting Effects 0.000 claims 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 12
- 238000005253 cladding Methods 0.000 description 9
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 4
- 238000010894 electron beam technology Methods 0.000 description 3
- 239000002356 single layer Substances 0.000 description 3
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000003723 Smelting Methods 0.000 description 2
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 2
- -1 for example Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000001513 hot isostatic pressing Methods 0.000 description 2
- 239000002052 molecular layer Substances 0.000 description 2
- 229910000838 Al alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910001069 Ti alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010953 base metal Substances 0.000 description 1
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 description 1
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 1
- 238000000151 deposition Methods 0.000 description 1
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 1
- 238000005328 electron beam physical vapour deposition Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 1
- 238000005240 physical vapour deposition Methods 0.000 description 1
- 239000004848 polyfunctional curative Substances 0.000 description 1
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 description 1
- 238000007789 sealing Methods 0.000 description 1
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 1
- 238000007740 vapor deposition Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- D—TEXTILES; PAPER
- D02—YARNS; MECHANICAL FINISHING OF YARNS OR ROPES; WARPING OR BEAMING
- D02G—CRIMPING OR CURLING FIBRES, FILAMENTS, THREADS, OR YARNS; YARNS OR THREADS
- D02G3/00—Yarns or threads, e.g. fancy yarns; Processes or apparatus for the production thereof, not otherwise provided for
- D02G3/22—Yarns or threads characterised by constructional features, e.g. blending, filament/fibre
- D02G3/38—Threads in which fibres, filaments, or yarns are wound with other yarns or filaments, e.g. wrap yarns, i.e. strands of filaments or staple fibres are wrapped by a helically wound binder yarn
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
- B22F5/00—Manufacture of workpieces or articles from metallic powder characterised by the special shape of the product
- B22F5/009—Manufacture of workpieces or articles from metallic powder characterised by the special shape of the product of turbine components other than turbine blades
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
- B22F5/00—Manufacture of workpieces or articles from metallic powder characterised by the special shape of the product
- B22F5/04—Manufacture of workpieces or articles from metallic powder characterised by the special shape of the product of turbine blades
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C47/00—Making alloys containing metallic or non-metallic fibres or filaments
- C22C47/02—Pretreatment of the fibres or filaments
- C22C47/06—Pretreatment of the fibres or filaments by forming the fibres or filaments into a preformed structure, e.g. using a temporary binder to form a mat-like element
- C22C47/062—Pretreatment of the fibres or filaments by forming the fibres or filaments into a preformed structure, e.g. using a temporary binder to form a mat-like element from wires or filaments only
- C22C47/064—Winding wires
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C49/00—Alloys containing metallic or non-metallic fibres or filaments
- C22C49/02—Alloys containing metallic or non-metallic fibres or filaments characterised by the matrix material
- C22C49/04—Light metals
- C22C49/06—Aluminium
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C49/00—Alloys containing metallic or non-metallic fibres or filaments
- C22C49/02—Alloys containing metallic or non-metallic fibres or filaments characterised by the matrix material
- C22C49/08—Iron group metals
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C49/00—Alloys containing metallic or non-metallic fibres or filaments
- C22C49/02—Alloys containing metallic or non-metallic fibres or filaments characterised by the matrix material
- C22C49/10—Refractory metals
- C22C49/11—Titanium
-
- D—TEXTILES; PAPER
- D02—YARNS; MECHANICAL FINISHING OF YARNS OR ROPES; WARPING OR BEAMING
- D02G—CRIMPING OR CURLING FIBRES, FILAMENTS, THREADS, OR YARNS; YARNS OR THREADS
- D02G3/00—Yarns or threads, e.g. fancy yarns; Processes or apparatus for the production thereof, not otherwise provided for
- D02G3/02—Yarns or threads characterised by the material or by the materials from which they are made
- D02G3/12—Threads containing metallic filaments or strips
-
- D—TEXTILES; PAPER
- D07—ROPES; CABLES OTHER THAN ELECTRIC
- D07B—ROPES OR CABLES IN GENERAL
- D07B1/00—Constructional features of ropes or cables
- D07B1/06—Ropes or cables built-up from metal wires, e.g. of section wires around a hemp core
- D07B1/0606—Reinforcing cords for rubber or plastic articles
- D07B1/062—Reinforcing cords for rubber or plastic articles the reinforcing cords being characterised by the strand configuration
- D07B1/0633—Reinforcing cords for rubber or plastic articles the reinforcing cords being characterised by the strand configuration having a multiple-layer configuration
Abstract
Группа изобретений относится к упрочняющей композитной вставке, которая может быть использована при изготовлении детали турбогенераторного двигателя. Упрочняющая композитная вставка включает прядь, образованную центральным волокном из керамического материала, окруженным нитями из металлического сплава, навитыми по спирали вокруг центрального волокна, и упрочняющий металлический слой, покрывающий прядь. Способ изготовления упрочняющей композитной вставки включает навивку по спирали нитей из металлического сплава вокруг центрального волокна из керамического материала с получением пряди и покрытие пряди металлическим упрочняющим слоем. Обеспечивается усиление прочности вставки. 3 н. и 7 з.п. ф-лы, 5 ил.
Description
ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ
Настоящее изобретение относится к упрочняющей вставке, предпочтительно, детали газотурбинного двигателя, а также к способу изготовления такой упрочняющей вставки.
ПРЕДШЕСТВУЮЩИЙ УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
В области авиационной промышленности, в частности, постоянной задачей является прочность деталей при минимальных массе и габаритах. Так, некоторые детали могут отныне содержать упрочняющую вставку из композитного материала с металлической матрицей. Такой композитный материал обычно содержит матрицу из металлического сплава, например, титанового сплава Ti, никелевого Ni или алюминиевого Al, в которой находятся волокна, например, керамические волокна из карбида кремния SiC. Такие волокна имеют предел прочности при растяжении намного более высокий, чем у титана (например, 4000 МПа против 1000 МПа), и жесткость, обычно, в три раза более высокую. Это, следовательно, те волокна, которые воспринимают усилия, причем матрица из металлического сплава обеспечивает передачу нагрузок между волокнами, функцию связующего с остальной частью детали, а также функцию защиты и разделения волокон, которые не должны соприкасаться друг с другом. Кроме того, керамические волокна являются прочными, но хрупкими и должны быть обязательно защищены металлом.
Такие композитные материалы могут использоваться при изготовлении дисков, валов, корпусов силовых цилиндров, картеров, раскосов, в качестве упрочнителей цельных деталей, таких как лопатки и т.д. Они также могут находить применение в других областях, в которых объемное силовое поле прикладывается к детали, например, корпусу реактора, такой как кондуктор или бак под давлением.
С целью получения такой упрочняющей вставки из композитного материала, предварительно формуют нити, называемые «плакированные нити», содержащие арматуру, образованную керамическим волокном, покрытым металлической оболочкой. Металлическое покрытие придает нити более высокую жесткость, а также более высокую удельную крепость, необходимую для работы с ним.
В известном уровне техники, плакирование волокон из карбида кремния (SiC) чаще всего осуществляется способом физического нанесения в газовой фазе типа EBPVC (Electron beam physical vapor deposition электронно-лучевое нанесение покрытия методом осаждения из паровой фазы). Однако этот способ имеет низкую рентабельность в плане выхода. Кроме того, способ покрытия длительный, поскольку скорость осаждения составляет порядка метра в минуту.
Известный уровень предлагает также осуществлять плакирование волокон из SiC способом непосредственного плакирования волокна из SiC в металлической ванне с плавкой во взвешенном состоянии. Такой способ покрытия описан, например, в документе ЕР0931846. Этот документ предлагает поддерживать жидкий металл во взвешенном состоянии в соответствующем тигеле, так чтобы устранить, по меньшей мере частично, соприкосновение со стенками этого тигеля, при соответствующей температуре. Взвешенное состояние достигается с помощью электромагнитных устройств, окружающих тигель. Керамическое волокно, поддерживаемое растянутым с помощью устройств приоритетного переключения, протягивается через металлическую ванну. Скорость прохождения волокна в металлической ванне устанавливается в зависимости от требуемой толщины металла на волокне. Этот способ более быстрый, чем предыдущий, но производит децентрированное волокно. Кроме того, он не обеспечивает удобное регулирование отношения между процентным содержанием SiC в волокне и процентным содержанием металлической матрицы. Кроме того, во вставках, изготовленных по этому способу, могут появляться нарушения равновесия.
РАСКРЫТИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Изобретения имеет целью устранить недостатки известного уровня техники за счет предложения упрочняющей вставки, которая обладает усиленной прочностью и состав которой может выбираться.
Для этого, по первому аспекту изобретения, предлагается упрочняющая композитная вставка, предпочтительно для газотурбинного двигателя, содержащая:
- прядь, образованную центральным волокном, окруженным нитями из металлического сплава, навитыми по спирали вокруг центрального волокна,
- упрочняющий металлический слой, покрывающий прядь.
«Прядью» называют структуру, в которой нити или волокна расположены концентрическими слоями вокруг центральной нити или волокна.
Так, противоположно упрочняющим вставкам известного уровня, в которых упрочняющий слой наносится непосредственно на центральное волокно, изобретение предлагает предварительно навивать волокна из металлического сплава вокруг центрального волокна, затем плакировать полученную конструкцию упрочняющим металлическим слоем. Полученная таким образом упрочняющая вставка имеет более высокую прочность. Кроме того, она обладает преимуществом, заключающимся в том, что центральное волокно центрировано относительно окружающей его металлической части. Кроме того, такая упрочняющая вставка чрезвычайно полезна, так как имеется возможность легко выбирать соотношение между процентным содержанием керамического материала и процентным содержанием металлического сплава.
Упрочняющая вставка по изобретению может также иметь одну или несколько приводимых ниже характеристик, взятых по отдельности или в любом технически возможном сочетании.
В соответствии с различными вариантами осуществления изобретения прядь может содержать число N нитей из металлического сплава, где N выше или равно 6. Число N предпочтительно равняется 7, 19 или 37. Диаметр металлических нитей и их число N определяются таким образом, чтобы вставка имела выбранное число Vf. Число Vf соответствует отношению к единице поверхности между керамическим волокном и окружающими его нитями из металлического сплава. В том случае, когда, прядь содержит 6 нитей из металлического сплава, эти нити предпочтительно располагаются таким образом, чтобы образовать один единственный слой вокруг центрального волокна. При этом Vf равно 1/7, т.е. 14,3%. Когда выбираются конструкции с Vf ниже 14%, прядь содержит нити с числом выше 18 или 19 вокруг центрального волокна, и эти нити предпочтительно располагаются таким образом, чтобы образовать несколько концентрических слоев вокруг центрального волокна.
Центральное волокно предпочтительно изготавливается из карбида кремния, обладающего высокими механическими свойствами.
Нити преимущественно изготавливаются из металлического сплава на основе титана, никеля или алюминия так, чтобы упрочняющая вставка имела хорошее соотношение механическая прочность/масса.
Упрочняющий металлический слой предпочтительно изготавливается из такого же базового металлического материала, что и металлический сплав, образующий нити.
Вторым аспектом изобретения является способ изготовления упрочняющей вставки, предназначенной предпочтительно для газотурбинного двигателя, из центрального керамического волокна, причем способ включает следующие стадии:
- (а) навивание нитей из металлического сплава вокруг центрального волокна, так чтобы образовать прядь;
- (в) плакирование пряди защитным металлическим слоем.
Такой способ является простым и быстрым, и он позволяет получать упрочняющие вставки, состав которых можно выбирать. Кроме того, полученное таким образом керамическое волокно можно центрировать.
Способ может также включать стадию (б) крепления нитей точечной сваркой. Эта стадия может выполняться с помощью лазера или электронных пучков. Однако эта стадия крепления не является обязательной в том случае, если прядь обладает механической прочностью без приращения в объеме нитей.
Стадия плакирования включает предпочтительно стадию пропускания пряди через ванну жидкого металла с плавкой во взвешенном состоянии.
Жидкий металл с плавкой во взвешенном состоянии содержит предпочтительно ту же шихту, что и базовый материал нитей.
Способ может также включать между стадиями (б) и (в) стадию покрытия пряди защитным слоем от окисления. Этот защитный слой чрезвычайно полезен, когда металлический сплав нитей восприимчив к окислению. Это, например, тот случай, когда нити выполнены из алюминиевого сплава. При этом можно покрывать прядь защитным слоем, который предпочтительно является медным нанослоем. Этот защитный слой исчезает при прохождении пряди в ванне жидого металла.
Другим аспектом изобретения является также металлическая деталь газотурбинного двигателя, содержащая вставку по первому аспекту изобретения или изготовленная способом по второму аспекту изобретения.
Изобретение касается также способа изготовления металлической детали для газотурбинного двигателя, включающего следующие стадии:
- укладка перемоткой упрочняющей вставки по первому аспекту изобретения или полученной способом по второму аспекту изобретения, вокруг детали газотурбинного двигателя;
- уплотнение детали газотурбинного двигателя посредством горячего изостатического прессования.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Прочие отличительные особенности и преимущества изобретения будут выявлены при чтении нижеследующего подробного описания со ссылкой на прилагаемые чертежи, которые показывают:
- Фиг.1 – вид в разрезе керамического волокна;
- Фиг.2 – вид в разрезе керамического волокна, обмотанного нитями из металлического сплава;
- Фиг.3 – общий вид трех прядей;
- Фиг.4 – прядь, покрытая упрочняющим слоем;
- Фиг.5 показывает изменение отношения радиуса металлических нитей к радиусу волокна, а также Vf, получаемое в зависимости от числа нитей для однослойных конструкций.
Для большей ясности одинаковые или подобные элементы обозначаются одинаковыми ссылочными обозначениями на всех чертежах.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ПО МЕНЬШЕЙ МЕРЕ ОДНОГО ВАРИАНТА ВЫПОЛНЕНИЯ
Способ выполнения упрочняющей вставки по одному варианту осуществления изобретения описывается со ссылкой на фиг.1-4. Упрочняющая вставка выполнена центрального керамического волокна 1. Это центральное волокно 1 выполнено из карбида кремния.
Способ включает первую стадию (а) изготовления пряди навивкой нитей 2 из металлического сплава вокруг центрального волокна 1. Нити предпочтительно изготовлены из металлического сплава на основе титана, никеля или алюминия. Нити навиваются вокруг центрального волокна по спирали таким образом, чтобы они образовали спираль вокруг центрального волокна. В зависимости от отношения Vf, прядь может содержать приблизительно 2 нити. Число Vf определяется как отношение на единицу поверхности между центральным волокном и металлическими нитями. Например, центральное волокно 1 диаметром 140 мкм имеет сечение 15400 мкм2. Прядь из 10 нитей диаметром 70 мкм имеет 10 сечений по 3850 мкм2, т.е. 38500 мкм2. Т.е. полная поверхность 38500 + 15400 = 53900 мкм2. Отношение на единицу поверхности Vf равняется след. 15400 х 53900 = 29%.
Прядь содержит обычно N нитей с N выше или равно 6. Нити 2 объединены в концентрический(ие) слой(и) вокруг центрального волокна 1. Можно также менять диаметр центрального волокна 1 и диаметр нитей 2 в зависимости от требуемого отношения Vf между процентным содержанием карбида кремния в волокне и процентного содержания материала в пряди. Уравнения расчета параметров таковы:
Sin(180o/N)=R2/(R1+R2) Vf=R1ˆ2(R1ˆ2+N*R2ˆ2),
где: R1 – радиус керамического волокна, R2 – радиус металлической нити, N – число металлических нитей.
Изменение числа Vf в зависимости от числа нитей в случае однослойного скручивания представлено на фиг.5, а также изменение отношения R2/R1 в зависимости от числа нитей в периферической части.
Например, волокно из карбида кремния диаметром 140 мкм, обвитое 7 нитями диаметром 107 мкм и плакированное защитным слоем 3 мкм, дает процентное содержание карбида кремния SiC в 20%.
В ходе операции скручивания нитей из металлического сплава вокруг центрального волокна 1 необходимо центральное волокно приводить в круговое движение, не вызывая появление радиусов кривизны, ниже 20 мм, чтобы не повредить центральное волокно. Для этого, шкивы, используемые для обвивания центрального волокна в ходе операции скручивания, должны быть достаточно большими, чтобы не приводить к появлению радиусов кривизны в центральном волокне, ниже 20 мм. Если у пряди наблюдаются явления приращения в объеме вокруг центрального волокна, можно выполнить равномерно в нескольких точках сварку в ряд с крутильной машиной. Может быть использована техника лазерной сварки или сварки электронными пучками.
В то же время, когда нити 2 выполнены из металлических сплавов, восприимчивых к окислению, способ может включать стадию (в) покрытия пряди защитным слоем. Например, когда для нитей 2 используется металлический сплав на основе алюминия, в качестве защитного слоя может использоваться нанослой меди. Этот защитный слой исчезает в ходе следующей стадии.
Действительно, после этого способ включает стадию (в) плакирования пряди металлическим упрочняющим слоем 3. Для этого, прядь пропускается через ванну жидкого металла с плавкой во взвешенном состоянии с шихтой такого же материала, что и нити, помешенные по спирали вокруг центрального волокна 1. Так, когда нити 2 изготавливаются из сплава на основе титана, шихта ванны жидкого металла содержит предпочтительно титан. То же самое, когда нити 2 изготовлены из металлического сплава на основе алюминия, шихта содержит предпочтительно алюминий. Способы плакирования пряди с помощью ванны жидкого металла известны из предшествующего уровня техники. Такие способы описаны, например, в документах ЕР 0 931 846 или ЕР 1 995 342. В ходе стадии плакирования, нити 2 не переплавляются полностью. По окончании этой стадии (в) плакирования, прядь плакируется упрочняющим металлическим слоем 3. Этот упрочняющий слой 3 сплошной.
Способ включает после этого стадию затвердевания упрочняющей вставки, в ходе которой упрочняющая вставка становится жесткой.
Таким образом, получают упрочняющую вставку по варианту осуществления изобретения, включающую:
- прядь, содержащую:
· центральное керамическое волокно 1;
· нити 2 из металлического сплава, обвивающие центральное волокно 1, таким образом, чтобы образовать спираль вокруг центрального волокна; и
- упрочняющий слой 3 из металлического сплава, покрывающий прядь.
Получаемая таким образом упрочняющая вставка легка в изготовлении, очень прочная. Кроме того, ее состав может легко меняться.
Получаемая таким образом упрочняющая вставка может после этого использоваться для упрочнения деталей, в частности, в области авиационной промышленности. Для этого, упрочняющая вставка может затем подвергаться формованию перемоткой вокруг детали для газотурбинного двигателя, и, в частности, вокруг картера или диска газотурбинного двигателя. Упрочняющая вставка устанавливается на подлежащую упрочнению деталь. Полученная конструкция может после этого уплотняться посредством горячего изостатического прессования. Так чтобы получить полностью компактную композитную деталь.
Разумеется, изобретение не ограничивается описанными со ссылкой на прилагаемые чертежи вариантами осуществления, и могут быть предусмотрены другие варианты, не выходя за рамки настоящего изобретения.
Claims (14)
1. Упрочняющая композитная вставка, включающая:
- прядь, образованную центральным волокном (1) из керамического материала, окруженным нитями (2) из металлического сплава, навитыми по спирали вокруг центрального волокна (1);
- упрочняющий металлический слой (3), покрывающий прядь.
2. Упрочняющая вставка по п.1, в которой прядь содержит N нитей (2), причем N больше или равно 6 и предпочтительно равно 7, 19 или 37.
3. Упрочняющая вставка по п.1 или 2, в которой центральное волокно (1) из керамического материала изготовлено из карбида кремния.
4. Упрочняющая вставка по п.1 или 2, в которой нити (2) из металлического сплава изготовлены из сплава на основе титана, никеля или алюминия.
5. Упрочняющая вставка по п.1 или 2, в которой упрочняющий слой (3) изготовлен из того же материала, что и базовый материал нитей (2).
6. Деталь турбогенераторного двигателя, отличающаяся тем, что она упрочена упрочняющей вставкой по любому из пп.1-5.
7. Способ изготовления упрочняющей композитной вставки, причем способ включает следующие стадии:
- (а) навивание по спирали нитей (2) из металлического сплава вокруг центрального волокна (1) из керамического материала с получением пряди;
- (в) покрытие пряди металлическим упрочняющим слоем (3).
8. Способ по п.1, в котором стадия покрытия металлическим упрочняющим слоем включает стадию погружения пряди в ванну жидкого металла с плавкой во взвешенном состоянии, причем жидкий металл получен из шихты такого же материала, что и базовый материал нитей.
9. Способ по п.7 или 8, включающий стадию (б) крепления нитей посредством точечной сварки.
10. Способ по п.7 или 8, включающий между стадиями (а) и (в) стадию покрытия пряди защитным слоем от окисления.
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR1358105A FR3009832B1 (fr) | 2013-08-21 | 2013-08-21 | Insert de renfort composite et procede de fabrication |
| FR1358105 | 2013-08-21 | ||
| PCT/FR2014/052100 WO2015025107A1 (fr) | 2013-08-21 | 2014-08-19 | Insert de renfort composite et procede de fabrication |
Publications (3)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2016109799A RU2016109799A (ru) | 2017-09-26 |
| RU2016109799A3 RU2016109799A3 (ru) | 2018-06-28 |
| RU2676547C2 true RU2676547C2 (ru) | 2019-01-09 |
Family
ID=49911618
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2016109799A RU2676547C2 (ru) | 2013-08-21 | 2014-08-19 | Упрочняющая композитная вставка и способ ее изготовления |
Country Status (9)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US10119205B2 (ru) |
| EP (1) | EP3036057B1 (ru) |
| JP (1) | JP6410272B2 (ru) |
| CN (1) | CN105492147B (ru) |
| BR (1) | BR112016003482B8 (ru) |
| CA (1) | CA2921534C (ru) |
| FR (1) | FR3009832B1 (ru) |
| RU (1) | RU2676547C2 (ru) |
| WO (1) | WO2015025107A1 (ru) |
Families Citing this family (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US10184194B2 (en) * | 2014-07-28 | 2019-01-22 | The Boeing Company | Multi-material integrated knit thermal protection for industrial and vehicle applications |
| JP2018053604A (ja) * | 2016-09-29 | 2018-04-05 | 株式会社ハイレックスコーポレーション | 柵構造体 |
| US20190059476A1 (en) * | 2017-08-29 | 2019-02-28 | Wells Lamont Industry Group Llc | Thermal and cut resistant glove |
| US11478028B2 (en) | 2019-04-05 | 2022-10-25 | Wells Lamont Industry Group Llc | Disposable cut-resistant glove |
| FR3105039B1 (fr) * | 2019-12-20 | 2021-12-10 | Safran | Procédé de fabrication d’une roue aubagée de turbomachine composite à renfort céramique |
| US20230191528A1 (en) * | 2021-12-22 | 2023-06-22 | Spirit Aerosystems, Inc. | Method for manufacturing metal matrix composite parts |
Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2684578A1 (fr) * | 1991-12-04 | 1993-06-11 | Snecma | Procede de fabrication de pieces en materiau composite a matrice metallique. |
| RU2078217C1 (ru) * | 1993-12-30 | 1997-04-27 | Яков Петрович Гохштейн | Турбинная лопатка с тепловой защитой |
| EP0931846A1 (fr) * | 1998-01-22 | 1999-07-28 | SOCIETE NATIONALE D'ETUDE ET DE CONSTRUCTION DE MOTEURS D'AVIATION -Snecma | Procédé d'enduction métallique de fibres par voie liquide |
| RU2137732C1 (ru) * | 1993-09-27 | 1999-09-20 | Сосьете Насьональ Д'Этюд э де Констрюксьон де Мотер Д'Авиасьон "СНЕКМА" | Способ получения композитного материала из упрочняющих волокон и матрицы, волокна которого имеют слоистое покрытие, и материал, полученный этим способом |
| EP1995342A1 (fr) * | 2007-05-22 | 2008-11-26 | Snecma | Procédé et un dispositif d'enduction métallique de fibres par voie liquide |
| RU2414524C2 (ru) * | 2005-05-27 | 2011-03-20 | Снекма | Способ изготовления детали с вставкой из композитного материала с металлической матрицей и керамическими волокнами |
| FR2962483A1 (fr) * | 2010-07-12 | 2012-01-13 | Snecma | Procede de realisation d’un renfort metallique creux d’aube de turbomachine |
Family Cites Families (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4375779A (en) * | 1981-04-24 | 1983-03-08 | Minnesota Mining And Manufacturing Company | Composite sewing thread of ceramic fibers |
| US4430851A (en) * | 1982-01-29 | 1984-02-14 | Minnesota Mining And Manufacturing Company | Twisted ceramic fiber sewing thread |
| NL8302366A (nl) * | 1983-07-04 | 1985-02-01 | Hoogovens Groep Bv | Vuurvast afdichtkoord. |
| CA2164080C (en) * | 1995-04-15 | 2004-07-06 | Takeo Munakata | Overhead cable and low sag, low wind load cable |
| AU2001252259A1 (en) * | 2000-04-17 | 2001-10-30 | N V. Bekaert S.A. | Gas burner membrane comprising multilayered textile fabric |
| EP1570095A1 (en) * | 2002-08-20 | 2005-09-07 | 3M Innovative Properties Company | Metal matrix composites, and methods for making the same |
| US7100352B2 (en) * | 2004-01-21 | 2006-09-05 | Robins Steven D | Protective composite yarn |
| US7093416B2 (en) * | 2004-06-17 | 2006-08-22 | 3M Innovative Properties Company | Cable and method of making the same |
| FR2891541B1 (fr) * | 2005-10-05 | 2008-01-11 | Snecma Sa | Procede d'enduction metallique de fibres par voie liquide |
| FR2945823B1 (fr) * | 2009-05-25 | 2011-10-14 | Snecma | Procede et dispositif d'enduction metallique par voie liquide de fibres en materiau ceramique |
| CN201553934U (zh) * | 2009-11-26 | 2010-08-18 | 江苏法尔胜股份有限公司 | 一种复合绳芯钢丝绳 |
-
2013
- 2013-08-21 FR FR1358105A patent/FR3009832B1/fr active Active
-
2014
- 2014-08-19 BR BR112016003482A patent/BR112016003482B8/pt active IP Right Grant
- 2014-08-19 CA CA2921534A patent/CA2921534C/fr active Active
- 2014-08-19 EP EP14786966.3A patent/EP3036057B1/fr active Active
- 2014-08-19 RU RU2016109799A patent/RU2676547C2/ru active
- 2014-08-19 US US14/912,694 patent/US10119205B2/en active Active
- 2014-08-19 WO PCT/FR2014/052100 patent/WO2015025107A1/fr active Application Filing
- 2014-08-19 JP JP2016535516A patent/JP6410272B2/ja active Active
- 2014-08-19 CN CN201480046349.7A patent/CN105492147B/zh active Active
Patent Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2684578A1 (fr) * | 1991-12-04 | 1993-06-11 | Snecma | Procede de fabrication de pieces en materiau composite a matrice metallique. |
| RU2137732C1 (ru) * | 1993-09-27 | 1999-09-20 | Сосьете Насьональ Д'Этюд э де Констрюксьон де Мотер Д'Авиасьон "СНЕКМА" | Способ получения композитного материала из упрочняющих волокон и матрицы, волокна которого имеют слоистое покрытие, и материал, полученный этим способом |
| RU2078217C1 (ru) * | 1993-12-30 | 1997-04-27 | Яков Петрович Гохштейн | Турбинная лопатка с тепловой защитой |
| EP0931846A1 (fr) * | 1998-01-22 | 1999-07-28 | SOCIETE NATIONALE D'ETUDE ET DE CONSTRUCTION DE MOTEURS D'AVIATION -Snecma | Procédé d'enduction métallique de fibres par voie liquide |
| RU2414524C2 (ru) * | 2005-05-27 | 2011-03-20 | Снекма | Способ изготовления детали с вставкой из композитного материала с металлической матрицей и керамическими волокнами |
| EP1995342A1 (fr) * | 2007-05-22 | 2008-11-26 | Snecma | Procédé et un dispositif d'enduction métallique de fibres par voie liquide |
| FR2962483A1 (fr) * | 2010-07-12 | 2012-01-13 | Snecma | Procede de realisation d’un renfort metallique creux d’aube de turbomachine |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EP3036057B1 (fr) | 2017-07-19 |
| CA2921534C (fr) | 2021-04-06 |
| JP2016536479A (ja) | 2016-11-24 |
| BR112016003482B1 (pt) | 2024-01-16 |
| BR112016003482A8 (pt) | 2018-06-12 |
| US10119205B2 (en) | 2018-11-06 |
| WO2015025107A1 (fr) | 2015-02-26 |
| CA2921534A1 (fr) | 2015-02-26 |
| US20160201260A1 (en) | 2016-07-14 |
| BR112016003482A2 (pt) | 2017-08-01 |
| BR112016003482B8 (pt) | 2024-01-30 |
| RU2016109799A3 (ru) | 2018-06-28 |
| RU2016109799A (ru) | 2017-09-26 |
| CN105492147A (zh) | 2016-04-13 |
| CN105492147B (zh) | 2018-06-26 |
| JP6410272B2 (ja) | 2018-10-24 |
| EP3036057A1 (fr) | 2016-06-29 |
| FR3009832B1 (fr) | 2015-08-28 |
| FR3009832A1 (fr) | 2015-02-27 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU2676547C2 (ru) | Упрочняющая композитная вставка и способ ее изготовления | |
| JP5005872B2 (ja) | アルミニウムマトリックス複合ワイヤー、ケーブルおよび方法 | |
| US8272843B1 (en) | TBC with fibrous reinforcement | |
| RU2490355C2 (ru) | Механическая деталь, содержащая вставку из композитного материала | |
| CN102588333A (zh) | 纤维增强的Al-Li压缩机翼型件及制造方法 | |
| JP6003660B2 (ja) | セラミックス基複合部材 | |
| RU2010107051A (ru) | Механическая деталь, содержащая вставку из композитного материала | |
| US5419868A (en) | Method of manufacturing parts made of a composite material having a metallic matrix | |
| US5460774A (en) | Method of manufacturing axisymmetric components made of a composite material having a metallic matrix | |
| RU2466924C2 (ru) | Способ изготовления полого изделия, содержащего вкладыш из композитного материала, и устройство для его осуществления | |
| GB2242639A (en) | Adjusting the size of filament reinforced ring structure | |
| Coenen et al. | The use of tungsten yarns in the production for Wf/W | |
| Sezavar et al. | Thermal cyclic fatigue behavior of nanostructured YSZ/NiCrAlY compositionally graded thermal barrier coatings | |
| US20170138198A1 (en) | Gas turbine part and method for manufacturing such gas | |
| Maier et al. | Embedding metallic jacketed fused silica fibres into stainless steel using additive layer manufacturing technology | |
| McDanels | Tungsten fiber reinforced copper matrix composites: a review | |
| JP6996921B2 (ja) | 焼却炉用熱電対の保護管用構造体及びその製造方法 | |
| JP2010062030A (ja) | 架空送電線 | |
| GB2241913A (en) | Shaping filament reinforced annular objects. | |
| CN104350171A (zh) | 具有预包覆步骤的涂覆纤维的方法 | |
| Hasegawa et al. | Microstructural change and fracture behavior under different heat exposure conditions on thermal barrier coatings deposited on tial intermetallic compound | |
| JP2019067647A (ja) | 送電線 | |
| Šulák et al. | High-temperature low cycle fatigue resistance of Inconel 713LC coated with novel thermal barrier coating | |
| Schlieter et al. | Fabrication of Riblet Structures on a Ni‐based Superalloy (PWA1483) for Potential Drag Reduction in High Temperature Applications Based on Laser Optimization | |
| KR101787689B1 (ko) | 알루미늄 피복 탄소섬유코어 선재의 제조방법 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| HZ9A | Changing address for correspondence with an applicant | ||
| HZ9A | Changing address for correspondence with an applicant |