(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
セラミックマトリクス複合材ブレードの製造方法であって、
複数の繊維セラミック層の少なくとも１つの層を事前に選択された配置で積層して、エアフォイル及びダブテイルのプレフォームを形成するステップと、
前記複数の繊維セラミック層の少なくとも１つの追加層を事前に選択された第２の配置で前記エアフォイル及び前記ダブテイルのプレフォームに積層して、該エアフォイル及び該ダブテイル上に積層された一体形プラットフォームのプレフォームを形成して非剛性化ブレードプレフォームを形成するステップと、
前記非剛性化ブレードプレフォームを剛性化して、剛性化されたブレードプレフォームを形成し、実質的に連続する共剛性化複合材の相を有する前記エアフォイル、前記ダブテイル及び前記一体化プラットフォームを形成するステップと、
前記剛性化されたブレードプレフォームを緻密化して、一体形プラットフォーム構造を有する前記セラミックマトリクス複合材ブレードを形成するステップと、
を含む方法。
【請求項２】
前記剛性化するステップには、部分的剛性化するステップ及び最終的剛性化するステップを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記緻密化するステップには、前記剛性化されたブレードプレフォームを炭素含有スラリーで部分的に緻密化するステップを含む、請求項１又は２に記載の方法。
【請求項４】
前記緻密化するステップには、少なくともシリコンで前記剛性化されたブレードプレフォームを緻密化するステップを更に含む、請求項１又は２に記載の方法。
【請求項５】
前記剛性化するステップ及び緻密化するステップは、スラリー鋳造溶融含浸法である、請求項１乃至４のいずれか１項に記載の方法。
【請求項６】
前記剛性化するステップ及び緻密化するステップは、化学気相含浸法である、請求項１乃至４のいずれか１項に記載の方法。
【請求項７】
前記剛性化するステップ及び緻密化するステップは、ポリマー含浸焼成法である、請求項１乃至４のいずれか１項に記載の方法。
【請求項８】
マトリクス材を非剛性化ブレードプレフォームに被覆するステップを更に含む、請求項１乃至７のいずれか１項に記載の方法。
【請求項９】
前記部分的剛性化するステップの後で、前記最終的剛性化するステップの前に、少なくとも１つの追加の繊維セラミック層を積層してエンジェルウイングプレフォームを形成するステップを更に含む、請求項１乃至８のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１０】
少なくとも１つの追加のセラミック繊維層を前記非剛性化ブレードプレフォームに被覆してエンジェルウイングプリフォームを形成するステップを更に含む、請求項１乃至９のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１１】
１枚以上のコールシートを前記非剛性化ブレードプレフォームに追加するステップを更に含む、請求項８に記載の方法。
【請求項１２】
緻密化の後に前記部品を機械加工するステップを更に含む、請求項８に記載の方法。
【請求項１３】
前記ブレードがピンを含む、請求項１乃至１２のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１４】
セラミックマトリクス複合材ブレードを製造する工具であって、
少なくとも１つのセラミック繊維層を受けてエアフォイル及びダブテイルのプレフォームを形成可能な第１の積層面を有する第１の工具部品と、
少なくとも１つの追加のセラミック繊維層を受けて一体形プラットフォームのプレフォームを形成可能な第２の積層面を有する第２の工具部品とを含み、
前記第１の積層面は、前記一体形プラットフォームのプレフォームを前記アフォイル及びダブテイルのプレフォームに積層してブレードプレフォームを形成できるように、選択的に構成可能である工具。
【請求項１５】
前記第１の積層面が前記第１の積層面を変更するために取り外し可能なダブテイルのダイを含む、請求項１４に記載の工具。
【請求項１６】
前記第１の工具部品内に前記ダブテイルのダイが存在するかしないかによって、前記第１の積層面の形状が決定する、請求項１４又は１５に記載の工具。
【請求項１７】
セラミックマトリクス複合材のブレードアセンブリであって、
セラミックマトリクス内に事前に選択された配置の繊維強化されたエアフォイル、ダブテイル及び一体形プラットフォームを含み、
前記一体形プラットフォームが、該一体形プラットフォームを密閉するプラットフォーム面及びダブテイル面を有し、
前記エアフォイル、ダブテイル及び一体形プラットフォームは全て、実質的に連続する共剛性化された複合材の相を有するブレードアセンブリ。
【請求項１８】
前記ブレードアセンブリ上に配置されたピンを更に備える、請求項１７に記載のブレードアセンブリ。
【請求項１９】
前記ブレードアセンブリ上のエンジェルウイングを更に備える、請求項１７又は１８に記載のブレードアセンブリ。
【請求項２０】
第１のブレードを第２のブレードに封止するように構成され、配置された別個の部材を更に備える、請求項１７乃至１９のいずれか１項に記載のブレードアセンブリ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一体形プラットフォームを有する複合材ブレードに関する。より具体的には、本発明は、セラミックマトリクス複合材ブレード、及び一体形プラットフォームを有するブレードの製造方法及び工具に関する。本発明は、契約番号Ｎ００４２１−０５−Ｃ−００５３の下で米国政府の助成によって実施された。政府は一定の権利を有し得る。
【背景技術】
【０００２】
推力重量比を高め、排出量を低減し、燃料消費率を向上させるようにガスタービンエンジンの効率と性能を高めるために、エンジンタービンはより高温で動作することが課せられている。より高い温度になると、エンジンの高温部、特にエンジンのタービン部内の部品を構成する材料の限度に達し、かつ超えるので、新たな材料が求められている。
【０００３】
エンジンの動作温度が上昇しているため、燃焼器とタービンエアフォイルとを構成する高温合金を冷却する新たな方法が開発されている。例えば、熱伝達率を低くし、下層の金属を熱保護し、部品がより高い温度に耐えられるようにするため、燃焼による高温の排出ガスの流れの中の部品の表面にセラミック製熱障壁コーティング（「ＴＢＣ」）が被覆される。これらの改善によって、ピーク温度及び熱勾配が低下する。冷却孔も導入され、熱容量又は熱保護を改良するためのフィルム冷却を行う。更に、高温合金の代替としてセラミックマトリクス複合材（「ＣＭＣ」）が開発されている。多くの場合、ＣＭＣは金属の温度容量及び密度平均を向上させ、より高い動作温度が求められる際に選択される材料となっている。
【０００４】
これまで、ＣＭＣを使用してタービンブレードなどのタービンエンジン部品を製造するために多くの技術が用いられてきた。例えば、溶融シリコンを浸透させた繊維材からシリコンＣＭＣを形成する。通常、このような工程の１つはＳｉｌｃｏｍｐ工程と呼ばれている。この種の工程の繊維の直径は、一般に１４０マイクロメータ以上であり、そのためタービンブレード部品などの入り組んで複雑な形状をＳｉｌｃｏｍｐ工程で製造することが阻まれている。
【０００５】
ＣＭＣのタービンブレードの別の製造技術は、スラリー鋳造溶浸（「ＭＩ」）法として公知である。スラリー鋳造ＭＩ法を用いる１つの製造方法では、互いにほぼ９０°の角度をなす２つの製織方向を有し、ほぼ同数の繊維が両方の製織方向に延びる炭化シリコン（ＳｉＣ）含有繊維からなる平衡二次元（２Ｄ）織布の層を最初に形成することによってＣＭＣが製造される。「炭化シリコン含有繊維」と言う用語は、炭化シリコンを含み、好ましくは実質的な炭化シリコンである成分組成を有する繊維を意味する。例えば、繊維は炭素で囲まれた炭化シリコンの芯を有していてもよく、又は逆に、繊維は炭化シリコンで囲まれ、又は炭化シリコンに封入された炭素の芯を有していてもよい。
【０００６】
ＣＭＣ部品を形成する別の技術には、ポリマー含浸焼成法（「ＰＩＰ」）などがある。この工程では、炭化シリコン繊維プレフォームがポリシラザンなどのプレセラミックポリマーで含浸され、次いで熱処理されてＳｉＣマトリクスが形成される。
【０００７】
ＣＭＣ部品を形成する更に別の技術には、酸化物／酸化物法などがある。この種の工程では、アルミニウム又はケイ酸アルミニウム繊維を事前含浸させ、次いで事前に選択された形状に積層してもよい。
【０００８】
炭素繊維で強化した炭化シリコンマトリクス（Ｃ／ＳｉＣ）ＣＭＣから部品を製造してもよい。Ｃ／ＳｉＣ工程には、事前に選択された形状に積層された炭素繊維のプレフォームなどがある。ＳｉＣ／ＳｉＣのスラリー鋳造法で使用される際には、工具は黒鉛材料からなる。繊維のプレフォームは、約１２００℃での化学気相含浸法の間に工具によって支持されることで、Ｃ／ＳｉＣのＣＭＣ部品が形成される。
【０００９】
ＣＭＣブレードを形成する現在の方法では一体形プラットフォームを形成できない。プラットフォーム及び／又は金属プラットフォーム構造を事後的に形成するとブレードの所望の性能特性が得られず、プラットフォーム構造がエアフォイルから離脱し、適切な密封が損なわれることがある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
形成するのが容易で、ＣＭＣブレードの所望の性能特性が得られる一体形プラットフォーム構造を有する複合材が必要とされている。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
例示的実施形態では、セラミックマトリクス複合材ブレードの製造方法は、複数の繊維セラミック層の少なくとも１つの層を事前に選択された配置で積層して、エアフォイル及びダブテイルのプレフォームを形成するステップと、複数の繊維セラミック層の少なくとも１つの追加層を事前に選択された第２の配置でエアフォイル及びダブテイルのプレフォームに積層して、非剛性化ブレードプレフォームの一部として一体形プラットフォームを形成するステップと、ブレードプレフォームを剛性化して、剛性化されたブレードプレフォームを形成するステップと、剛性化されたブレードプレフォームを緻密化して、一体形プラットフォーム構造を有するセラミックマトリクス複合材ブレードを形成するステップとを含む。
【００１２】
別の例示的実施形態では、セラミックマトリクス複合材ブレードを製造する工具は、少なくとも１つのセラミック繊維層を受けてエアフォイル及びダブテイルのプレフォームを形成可能な第１の積層面を有する第１の工具部品と、少なくとも１つの追加のセラミック繊維層を受けて一体形プラットフォームのプレフォームを形成可能な第２の積層面を有する第２の工具部品とを含む。この実施形態では、第１の積層面は、一体形プラットフォームのプレフォームをエアフォイル及びダブテイルのプレフォームに積層して、ブレードプレフォームを形成できるように選択的に構成可能である。
【００１３】
更に別の例示的実施形態では、セラミックマトリクス複合材のブレードアセンブリは、セラミックマトリクス内に事前に選択された配置の繊維強化されたエアフォイル、ダブテイル及び一体形プラットフォームを含む。この実施形態では、エアフォイル、ダブテイル及び一体形プラットフォームは全て、実質的に連続する共剛性化されたマトリクス相を有する。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の１つの利点は、ガスタービン運転の局部応力に対する耐応力性の向上である。
【００１５】
本発明の別の利点は、エアフォイル、ダブテイル及び一体形プラットフォームを製造する単一の工具である。
【００１６】
本発明の別の利点は、強度を高める一体のエアフォイル、ダブテイル及びプラットフォームである。
【００１７】
本発明の別の利点は、従来の流路密閉ハードウエア設計をエンジェルウイングと共に使用できることである。
【００１８】
本発明のその他の特徴及び利点は、本発明の原理を例示的に図示する添付図面を参照して、以下の好ましい実施形態の詳細な説明から明らかになる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】ブレードの例示的実施形態の斜視図である。
【図２】ブレードプレフォームの例示的実施形態の分解斜視図である。
【図３】ブレードの例示的実施形態の斜視図である。
【図４】ブレードの別の例示的実施形態の斜視図である。
【図５】ブレードアセンブリの例示的実施形態の斜視図である。
【図６】ブレードアセンブリの例示的実施形態での斜視図である。
【図７】ブレードアセンブリを作製するための組み立てられていない工具の例示的実施形態の斜視図である。
【図８】ブレードアセンブリを作製するための組み立てられた工具の例示的実施形態の斜視図である。
【図９】ブレードアセンブリを製造するための工程の例示的実施形態を示すフローチャートである。
【００２０】
可能な限り、同じ参照番号は図面全体を通して同じ部品を表す。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
本発明は、マトリクス複合材を含むブレードを作製する物、方法及び工具に関する。
【００２２】
図１を参照すると、ブレードアセンブリ１００で使用するように構成された航空機エンジンのＬＰＴブレードとして図示されたブレード１０が示されている。本明細書で用いる「ブレード」には、エアフォイル部、ダブテイル部及びプラットフォーム部を有する少なくとも部分を含む物が含まれ、これらはプレフォーム、剛性化された部品、及び／又は緻密化された部品であってよい。別の実施形態では、ブレード１０は、ファンのブレードアセンブリ、圧縮機のブレードアセンブリ、又はその他のいずれか適当な用途に使用されるように構成される。実施形態によっては、アセンブリは１つ以上のブレード１０（図１〜４を参照）を含む。別の実施形態では、アセンブリは１つ以上のブレード１０を含んでもよく、ブレード１０を含まなくてもよい（図５及び６を参照）。ブレードアセンブリ１００及び／又はブレード１０は、セラミックマトリクス複合材（「ＣＭＣ」）から製造される。別の実施形態では、ブレードアセンブリ１００及び／又はブレード１０は、例えばエポキシ材（例えばファン用）、ポリマー複合材（例えば圧縮機用）、又はその他のいずれか適当なマトリクス材を含む。
【００２３】
図１に示すように、ブレード１０は、これに限定しないが、炭化シリコンマトリクス内に埋め込まれた炭化シリコン繊維（ＳｉＣ／ＳｉＣ）などのセラミック複合材から形成される。ブレード１０は高温の排気流が向けられるエアフォイル１２を含む。ブレード１０は、エアフォイル１２から下方に延び、タービンディスクの対応する形状のスロット（図示せず）と噛み合うダブテイル１４によってタービンディスク（図示せず）に取り付けることができる。ダブテイル１４とエアフォイル１２の表面とが凹面交差部を形成する。別の実施形態では、ブレード１０はその他の適当な用途に対応する形状を含む。
【００２４】
図１〜４に示すブレード１０の実施形態では、ブレード１０はダブテイル１４の圧力側１８及び／又は吸込側２０上に一体形プラットフォーム１６を含む。この構成は、セラミックマトリクス内に事前に選択された配置の繊維強化材を含むことにより、ダブテイル１４を更にエアフォイル１２及びダブテイル１４と一体化することができ、後述するように実質的に連続する共剛性化マトリクス相が形成される。図２を参照すると、ブレード１０は、第２の事前に選択された配置の積層により形成されたダブテイル１４と一体構成の、事前に選択された配置の積層により形成された、例えばエアフォイル１２のような内層を含む。マトリクス材２８をエアフォイル１２上に積層し、任意に、又は一部をダブテイル１４上に積層する。一体形プラットフォーム１６は第３の事前に選択された配置で、例えば一体形プラットフォーム層２２のような第３組の層によって形成する。層は複合プレフォームを製造するために積層される。使用可能な層の材料には、セラミック繊維からなるプリプレグ材、又はセラミック繊維織物又は網目状セラミック繊維、又は積層セラミック繊維束などがある。第３の事前に選択された配置は、後述のようにダブテイル１４上に積層されるように構成される。プラットフォーム面２４及びダブテイル面２６を一体形プラットフォーム層２２上に積層することで、一体形プラットフォーム１６を密閉する。
【００２５】
図３を参照すると、ブレード１０はピン３０を含む。ピン３０は硬化した形態の事前含浸されたＳｉＣ／ＳｉＣピン、及び／又はＳｉＣ／ＳｉＣのＣＭＣピンである。あるいは、ピン３０は、例えばＣ／ＳｉＣのＣＭＣブレード１０内に炭素材又は黒鉛材を含む。更に、ピン３０は、例えば酸化物／酸化物のＣＭＣブレード１０内に事前含浸された酸化物／酸化物又は圧密化酸化物を含む。ピン３０は一体形プラットフォーム１６の下、又はプラットフォーム面４４の上に配置できる。図４を参照すると、ブレード１０はエンジェルウイング３２を含む。ピン３０は、プラットフォーム１６及びダブテイル１４の厚さによって繊維強化をもたらす。
【００２６】
図５及び６を参照すると、ブレードアセンブリ１００は、製造後に一体形プラットフォーム１６を含む。「ブレードの代用品」という用語には、ブレードアパーチャ３６を形成可能な形状を有する物が含まれ、金属を含むがそれに限定されないいずれかの適宜の材料から製造する。図５を参照すると、プラットフォーム１６は製造中、ブレード１０又はブレードの代用品によって形成されるブレードアパーチャ３６の周囲に延びる。この実施形態では、プラットフォーム１６はブレード１０の吸込側２０と圧力側１８のプラットフォームとしての役割を果たす。プラットフォーム１６は、事前含浸されたＳｉＣ／ＳｉＣのＣＭＣ、又は前述のように別のいずれかの適宜の材料を含む。図６に示す更に別の実施形態では、図４に示したものと同様のエンジェルウイング３２を図５に示した実施形態に追加してもよい。
【００２７】
図７及び８を参照すると、ブレード１０を製造する工具の例示的実施形態が示されている。工具２００は、ブレード１０、又はエアフォイル及びダブテイルのプレフォームと、一体形プラットフォームのプレフォームを含むブレードアセンブリ１００を製造するために使用できる。一般に、工具２００は、第１の部品と第２の部品とを含む。第１の工具部品は、少なくとも１つのセラミック繊維層を受けてエアフォイル及びダブテイルのプレフォームを形成可能な第１の積層面２０６を含む。第２の工具部品は、少なくとも１つの追加のセラミック繊維層を受けて一体形プラットフォームのプレフォームを形成可能な第２の積層面２０８を含む。第１の積層面２０６及び第２の積層面２０８は、図７及び８に示したものに限定されず、対向側面２０２、２０４、又は工具２００と共に使用されるその他の部品又はインサートの表面を含む別の表面を含んでもよい。一実施形態では、一体形プラットフォームのプレフォームをエアフォイル及びダブテイルのプレフォームに積層してブレード１０のプレフォームを形成できるように、第１の積層面２０６を選択的に構成する。
【００２８】
図７及び８に示すように、例示的な工具２００は、互いに当接し、固着されるように構成された第１組の対向側面２０２、２０４を含む。図示のように、側面２０２、２０４は、ブレード１０の鋳型又はブレードの代用品を保持する部分として配置可能である。側面２０２、２０４は、ブレード１０の所望の形状を製造できるように設計された第１積層面２０６を含む。工具２００は更に、エアフォイル１２及びダブテイル１４に（又は代替実施形態ではブレードの代用品に）それぞれ圧力を加えるように構成された第２組の対向側面２０８、２１０を含む。工具２００は、セラミック繊維材などのプレフォームの材料を積層するための選択的に構成可能な表面を形成するために、ダブテイルのダイ２１２及び／又はブリッジ２１４又は別な構造を含んでもよい。一実施形態では、ダブテイルのダイ２１２は更に、例えば第１の積層面などの積層面を画定する。別の実施形態では、ダブテイルのダイ２１２はエアフォイル及びダブテイルのプレフォーム、及び一体形プラットフォームのプレフォームが共剛性化されるように構成される。
【００２９】
図９を参照すると、工具２００を使用してブレード１０を製造する例示的な工程が示されている（工程３００）。最初に、工具（例えば工具２００）を準備する（ステップ３０２）。工具の準備には、例えばアセトンでの工具の洗浄、及び／又はダブテイルのダイ２１２に剥離剤を塗布するステップを含む。理解されるように、剥離剤は工具２００のどこにでも塗布できる。
【００３０】
図９を再度参照すると、次いで第１の積層面２０６（例えば図７及び８を参照）上にエアフォイル１２及びダブテイル１４の積層を行う（ステップ３０４）。積層には、エアフォイル及びダブテイルのプレフォームを形成するために事前に選択された配置で複数の繊維セラミック層の少なくとも１つの層を含む。エアフォイル１２の積層には、非可変表面にセラミック繊維層を被覆するための公知の方法でセラミック繊維層を積層するステップを含む。所望の厚さを得るために、必要に応じて層を追加したり除去したりできる。
【００３１】
その後、例えば積層面２０８上にプラットフォーム１６の圧力側１８が積層される（ステップ３０６）。積層には、非剛性化ブレードプレフォームを形成するために一体形プラットフォームのプレフォームを形成する第２の事前に選択された配置で、複数の繊維セラミック層の少なくとも１つの追加層を含む。圧力側１８のプラットフォーム１６の積層には、例えば繊維層を被覆し、ブリッジ２１４に対してマトリクス層を被覆し、余剰のマトリクス材を除去し、所望の厚さを得るために必要に応じて層を追加したり除去したりするステップを含む。ブレードアセンブリ１００を製造するために工具２００を使用する代替実施形態では、ブレードの代用品は工具２００内にあり、エアフォイル１２及びダブテイル１４の積層は省かれる。代替実施形態では、プラットフォーム１６は、例えばブレードの代用品上に剥離剤を塗布してブレードの代用品上に積層される。
【００３２】
図９を再度参照すると、次いでダイ（例えばダブテイルのダイ２１２）を取り除き（ステップ３１４）、それによって吸込側２０のプラットフォーム１６を積層する（ステップ３１８）。吸込側２０のプラットフォーム１６の積層には、例えば繊維層及びマトリクス層を工具側２０４の表面を含む工具２００の表面に被覆することを含む。別の実施形態では、吸込側２０のプラットフォーム１６がその上に形成される表面を形成するために、追加の構造又は部品を利用する。
【００３３】
次いで、剛性化の準備のため、ブレード１０の表面にコールシート（図示せず）又は工程を剛性化するためのその他の公知の工具部品を被覆する。コールシートにより複合材部品が支持され、かつ密閉され、所望の形状を有する緻密化された複合材の形成が可能になる。
【００３４】
次いで、非剛性のブレードプレフォームを剛性化する（ステップ３２６）。部品は、高温高圧で剛性化される。限定されないが、約２００℃〜４００℃の温度及び約５０ｐｓｉｇ〜３００ｐｓｉｇの圧力で部品を剛性化してもよい。それに加えて、又はその代替として、剛性化には硬化（例えば加熱）、圧縮成形、ブラダ成形、又はブレードアセンブリ１００を硬化させるその他の適宜の方法を含む。剛性化には、当技術分野で公知の化学気相含浸（ＣＶＩ）法を用いてＢＮ及びＳｉＣを蒸着して剛性被覆されたタービンブレードプレフォームを形成するステップを含む。「共剛性化」と言う用語（及びその文法上の同義語）には、２つの物体が剛性化される期間が実質的に同時であるか、少なくとも重複する期間である意味を含む。共剛性化により、エアフォイル、ダブテイル及び一体形プラットフォーム相互の結合が強化されることで、（理論的に限定することを意図するものではないが）強度が増すと見られる実質的に連続するマトリクス相を作製できる。「非剛性化」（及びその文法上の同義語）と言う用語は、全く、又は最小限しか剛性化されず、又は剛性化が僅かなポイントまで部分的に剛性化された物体を意味する。「部分的剛性化」と言う用語（及びその文法上の同義語）には、検知可能なポイントまで剛性化されるが、完全に剛性化されるポイントまでは剛性化されないと言う意味を含む。「完全に剛性化される」と言う用語には、物体が最終的に必要とされるポイントまで剛性化されると言う意味を含む。剛性化と言う用語は、近い用語がある程度まで重複する階層を形成する。例えば、非剛性化、部分的剛性化、及び完全な剛性化と言う用語は（ある程度の重複を伴って）剛性化の量が増大して行くことを表している。例示的実施形態では、エアフォイル、ダブテイル及び一体形プラットフォームのプレフォームを、最初に部分剛性化し、次いで剛性化することで共剛性化する。全ての実施形態で、剛性化が実質的に完了すると、剛性化されたブレードプレフォームが形成される。
【００３５】
一実施形態では、次いでプラットフォーム面２４上に追加の層及び／又はエンジェルウイングのプレフォーム構造を積層する。一実施形態では、前述のように追加の剛性化するステップを含む。更に別の実施形態では、次いで追加層を積層し、その後、前述のように更に別の剛性化するステップが続く。代替実施形態では、次いでブレードの代用品を取り外すことができる。更に別の代替実施形態では、次いでブレードアセンブリ１００を一体化されたダブテイル及びエアフォイル部品の上に被せ、次いで追加層を積層した後、別の剛性化するステップを実行してもよい。
【００３６】
次いで、当技術分野で公知のように、例えば炭素含有スラリーを剛性化されたブレードプレフォームの孔内に投入することによって、剛性化されたブレードプレフォームを部分緻密化する（ステップ３２８）。最後に、当技術分野で公知のように、例えばブレードを形成する溶融浸透法によって、少なくともシリコン、あるいはホウ素ドープされたシリコンで、剛性化されたブレードプレフォームを更に緻密化する（ステップ３３０）。本発明により部品を形成する別の技術には、ポリマー含浸焼成法（「ＰＩＰ」）などがある。この工程では、炭化シリコン繊維のプレフォームにポリシラザンなどのプレセラミックポリマーが含浸され、次いで熱処理されてＳｉＣマトリクス材が形成される。代替として、部品の形成に酸化物／酸化物法を含んでもよい。この種の工程では、アルミニウム又はアルミノケイ酸塩繊維を事前含浸させ、次いで事前に選択された形状に積層した後で加熱してセラミックマトリクスを形成する。部品は更に、炭化繊維強化された炭化シリコンマトリクス（Ｃ／ＳｉＣ）ＣＭＣから製造してもよい。Ｃ／ＳｉＣ工程には、事前に選択された形状で炭素繊維のプレフォームを積層するステップを含む。ＳｉＣ／ＳｉＣのスラリー鋳造法で用いられる工具は黒鉛材からなる。繊維プレフォームは約１２００℃で化学気相含浸工程中に工具によって支持され、Ｃ／ＳｉＣのＣＭＣ部品が形成される。
【００３７】
その後、ブレード１０が所望の最終的形状に機械加工される（ステップ３３２）。この実施形態では、プラットフォーム１６には、ＳｉＣ被覆繊維とポリマー基材マトリクスを含む。低融点合金、加工ワックス及び／又はポリマー材などの材料を使用して、プラットフォーム１６を密封できる。ある種の加工液中に存在する汚染物の吸収を防止するため、加工中にブレード１０を水冷する。多孔性材料の剥離を防止するため、切断方向を事前に決定する。表面での繊維層の剥離や分離の形態のブレード１０への損傷を防止するため、切断のための給送量や速度も事前に決定する。
【００３８】
別の実施形態、例えばＳｉＣ／ＳｉＣスラリー鋳造法、Ｃ／ＳｉＣ、又はＰＩＰを含むＣＭＣ形成方法では、方法は黒鉛又は１５００°Ｆ以上の温度で使用されるのに適したその他の材料から製造される工具を含む。図９に示す工程の場合のように、工具が準備され（ステップ３０４）、エアフォイル、ダブテイル及び両方のプラットフォームが積層される（ステップ３０４、３０６及び３１８）。しかし、この実施形態の場合、取り外しウインドウ（ダイ、すなわち要素２１２）は必要ない。工具２００は、吸込側に吸込側プラットフォームのポケットを含む。図９に示す工程のように、圧力側のプラットフォーム１６にブリッジ２１４が使用される。その後、プレフォームが剛性化される（ステップ３２６）。Ｃ／ＳｉＣ及びスラリー鋳造ＳｉＣ／ＳｉＣ法の場合は、化学気相含浸法（ＣＶＩ）は最初の剛性化工程である。工具２００は、ＣＶＩ工程の後で取り外されよう。ポリマー含浸焼成法（ＰＩＰ）での部品形成の場合は、プレフォームにはポリシラザンなどのプレセラミックポリマーが含浸される。この実施形態での剛性化するステップは、ポリマーをＳｉＣ又はＳｉ3Ｎ4に転換するための熱処理ステップである。ＰＩＰ法の場合、工具は幾つかのサイクルの後で取り外されよう。その後、図９に示した工程で記載したように、緻密化（ステップ３２８）及び機械加工（ステップ３３２）が完了する。
【００３９】
本発明について好ましい実施形態を参照して記載してきたが、本発明の範囲から逸脱することなく様々な変更を行ってもよく、それらの要素を同等なもので置き換えられることは当業者には理解されよう。加えて、本発明の本質的な範囲を逸脱することなく特定の状態又は材料を本発明の教示に適合するように多くの改良を行ってもよい。従って、本発明はこれを実施するための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ず、添付の特許請求の範囲に含まれる全ての実施形態を包含するものである。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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