JP2012144806A5

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Info

Publication number: JP2012144806A5
Application number: JP2011288997A
Authority: JP
Filing date: 2011-12-28
Publication date: 2015-09-03
Anticipated expiration: 2031-12-28

Claims

ターボ機械の圧縮機用の軽量複合翼形部であって、当該複合翼形部が、
表面近傍の繊維編物であって、複数の撚り繊維束を編み込んで、複数の撚り繊維束の各々が互いに平行に延在しかつ翼形部の主方向に対して平行に延在するようにある方向に配向させたものからなる繊維生地を含んでおり、主方向が翼形部の第１の端部から第２の端部に向かって延在する、繊維編物と、
アルミニウムリチウム合金のコアと、
アルミニウムリチウム合金の外面と
を含んでおり、アルミニウム−リチウム合金が繊維生地及び複数の撚り繊維束の隙間に浸透していてアルミニウム−リチウム合金が実質的に連続であり、束が、高強度及び低弾性率を有する繊維をさらに含み、繊維生地の体積の１５％以下を形成しているスタッファー束である、複合翼形部。
束が三軸編物パターンで含まれる、請求項１記載の複合翼形部。
束が、高弾性率を有する繊維をさらに含み、繊維生地の体積の１５％以下を形成している軟質化ストリップである、請求項１記載の複合翼形部。
軟質化ストリップがさらに、炭素繊維、ガラス繊維、ナイロン繊維、アラミド繊維及びこれらの組合せからなる群から選択される繊維を含む、請求項３記載の複合翼形部。
アルミニウムリチウム合金が、さらに２．５〜３．５重量％のＬｉ、０．６〜２．５重量％のＣｕ、０．３〜１．０重量％のＭｇ、０．１〜０．５重量％のＺｒ、０．０８重量％以下のＦｅ、０．０１重量％以下のＳｉ、０．０３重量％以下のＴｉを含み、残部がＡｌ及び不可避不純物である、請求項１記載の複合翼形部。
スタッファー束がさらに、炭素繊維、酸化物セラミック繊維、非酸化物セラミック繊維、アラミド繊維及びこれらの組合せからなる群から選択される繊維を含む、請求項１記載の複合翼形部。
ターボ機械の複合軽量圧縮機翼形部を製造する方法であって、
複数の撚り繊維束を形成し、
複数の撚り繊維束から、束の間に隙間を有する繊維編物を形成し、
雌金型及び翼形部の形状のマンドレルを用意し、金型は翼形部の形状でキャビティーを形成する面を有しており、マンドレルは翼形部のニアネットシェイプを有し、
繊維編物をアルミニウム−リチウム合金のフォイルの間にサンドイッチ状に挟み、フォイル及び繊維生地のサンドイッチを金型内に挿入し、
フォイル及び繊維生地のサンドイッチがキャビティーを満たすようにマンドレルを金型中に挿入し、金型を閉じ、
非酸化性の雰囲気を維持しつつ、合金の融点を超える過熱温度に金型を加熱し、アルミニウムリチウム合金を強固にしつつ該合金が繊維編物束中に侵入するのに充分な時間過熱温度及び圧力を維持したままで金型を加熱プレスし、繊維強化金属マトリックスプリフォームを作成し、
翼形部の正味の形状を有するダイ中に繊維強化金属マトリックスプリフォームを入れ、
非酸化性の雰囲気を維持しつつ、溶融アルミニウム−リチウム合金を、ダイ中に、かつ金属マトリックスプリフォームに接して圧力増強鋳造して、一体のアルミニウム−リチウム合金コア及びアルミニウム−リチウム合金ダブテール取付部を有する金属マトリックス複合翼形部を形成し、
冷却後翼形部をダイから取り出す
工程を含んでなる、方法。
金属合金がさらに２．５〜３．５重量％のＬｉ、０．６〜２．５重量％のＣｕ、０．３〜１．０重量％のＭｇ、０．１〜０．５重量％のＺｒ、０．０８重量％以下のＦｅ、０．０１重量％以下のＳｉ、０．０３重量％以下のＴｉを含み、残部がＡｌ及び不可避不純物である、請求項７記載の方法。
非酸化性の雰囲気が真空である、請求項７記載の方法。
非酸化性の雰囲気が不活性ガス及び窒素からなる群から選択される雰囲気である、請求項７記載の方法。
過熱温度に加熱プレスすることが、金属合金シートの融点を２５〜５０℃（４５〜９０°Ｆ）超える温度に加熱することを含む、請求項７記載の方法。
繊維編物を形成する工程がさらに、繊維編物にスタッファー束及び軟質化ストリップからなる群から選択される追加の束を提供することを含み、追加の束が翼形部の軸に対して実質的に平行であって、追加の束は翼形部に対して概ね半径方向に延在し、翼形部先端から翼形部の反対側まで延在する、請求項７記載の方法。
ターボ機械の複合軽量圧縮機翼形部を製造する方法であって、
複数の撚り繊維束を形成し、
複数の撚り繊維束から、複数の撚り繊維束間に隙間を有する繊維編物を翼形部形状に形成し、
場合により、繊維編物に逃散性ポリマーバインダーを含浸させてプリフォームを形成し、
翼形部の形状のキャビティーを形成するダイ面を有しており、ニアネットシェイプの翼形部を生成するダイを用意し、
繊維編物をダイ中に挿入し、繊維生地を形成している束は翼形部の軸に対してある角度であり、軸は翼形部先端から翼形部の反対側まで半径方向に延在し、
ダイを非酸化性の雰囲気内に入れ、
ダイを第１の温度に予熱し、
非酸化性の雰囲気を維持しつつ、金属合金をダイ中に圧力増強鋳造してピストンを用いて第１の圧力をかけ、
次いで、ダイが溶融金属合金で満たされた後、ピストンを用いて第２の圧力をかけてプリフォームの隙間に侵入させると共にプリフォームに浸透させ、任意のバインダーを揮発させ、第２の金属圧力は第１の金属圧力より高く、
非酸化性の雰囲気を維持しつつ、ダイを冷却して、外側の金属合金表面及び金属合金コアを有する翼形部を形成し、
翼形部を炉から取り出す
工程を含んでなる、方法。
金属合金がさらに２．５〜３．５重量％のＬｉ、０．６〜２．５重量％のＣｕ、０．３〜１．０重量％のＭｇ、０．１〜０．５重量％のＺｒ、０．０８重量％以下のＦｅ、０．０１重量％以下のＳｉ、０．０３重量％以下のＴｉを含み、残部がＡｌ及び不可避不純物である、請求項１３記載の方法。
さらに、繊維編物を翼形部形状に形成する工程がさらにスタッファー束を繊維編物に添加することを含み、スタッファー束が翼形部の軸に対して実質的に平行であって、スタッファー束は翼形部先端に対して概ね半径方向で翼形部先端から翼形部の反対側まで延在する、請求項１３記載の方法。