(57)【要約】      （修正有）【課題】有孔セラミックマトリックス複合プライ、複合物品、及び複合物品の形成方法を提供する。【解決手段】物品（１００）は、第１の部分（１０８）と第２の部分（１１０）とを有する外壁（１０４）を形成し、プレナム（１０６）を画成する、１以上のシェルプライ（１０２）を含む。１以上の構造支持プライ（１２４）で形成された環状ブレース（１１２）は、外壁の第１の部分と一体であり、かつ第１の部分の一部である、第１の一体部分（１１４）から延出し、物品プレナムを横切って外壁の第２の部分まで湾曲している、第１の湾曲部分（１１６）と、外壁の第２の部分と一体であり、かつ第２の部分の一部である、第２の一体部分（１１８）から延出し、物品プレナムを横切って第１の湾曲部分まで湾曲している、第１の湾曲部分と第２の湾曲部分（１２０）とが一体化している、重複部分（１２２）とを含む。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
セラミックマトリックス複合物品（１００）であって、
１以上のシェルプライ（１０２）であって、セラミックマトリックス複合物品（１００）の外壁（１０４）を形成し、外壁（１０４）内に物品プレナム（１０６）を画成し、外壁（１０４）が第１の部分（１０８）と第２の部分（１１０）とを含む、１以上のシェルプライ（１０２）と、
物品プレナム（１０６）内に配置された第１の環状ブレース（１１２）であって、
第１の一体部分（１１４）であって、外壁（１０４）の第１の部分（１０８）と一体であり、第１の部分（１０８）の一部である、第１の一体部分（１１４）と、
第１の一体部分（１１４）から延出し、物品プレナム（１０６）を横切って外壁（１０４）の第２の部分（１１０）まで湾曲している、第１の湾曲部分（１１６）と、
第２の一体部分（１１８）であって、外壁（１０４）の第２の部分（１１０）と一体であり、第２の部分（１１０）の一部である、第２の一体部分（１１８）と、
第２の一体部分（１１８）から延出し、物品プレナム（１０６）を横切って第１の湾曲部分（１１６）まで湾曲している、第２の湾曲部分（１２０）と、
第１の湾曲部分（１１６）が重複部分（１２２）内の第２の湾曲部分（１２０）と一体であり、第２の湾曲部分（１２０）の一部である、重複部分（１２２）と
を含み、第１の環状ブレース（１１２）は、１以上の構造支持プライ（１２４）から形成される、第１の環状ブレース（１１２）と
を備える、セラミックマトリックス複合物品（１００）。
【請求項２】
第１の環状ブレース（１１２）は、第１の環状ブレース（１１２）内に第１のブレースプレナム（１２６）を画成する、請求項１に記載のセラミックマトリックス複合物品（１００）。
【請求項３】
第１の環状ブレース（１１２）の１以上の構造支持プライ（１２４）は、物品プレナム（１０６）と第１のブレースプレナム（１２６）との間にあり、かつ物品プレナム（１０６）及び第１のブレースプレナム（１２６）と流体連通している、複数の開口部（１３０）を含む、有孔セラミックマトリックス複合プライ（１２８）を含む、請求項２に記載のセラミックマトリックス複合物品（１００）。
【請求項４】
請求項１に記載のセラミックマトリックス複合物品（１００）であって、物品プレナム（１０６）内に配置された第２の環状ブレース（３００）をさらに含み、第２の環状ブレース（３００）は、
第１の一体部分（１１４）であって、外壁（１０４）の第３の部分（３０２）と一体であり、第３の部分（３０２）の一部である、第１の一体部分（１１４）と、
第１の一体部分（１１４）から延出し、物品プレナム（１０６）を横切って外壁（１０４）の第４の部分（３０４）まで湾曲している、第１の湾曲部分（１１６）と、
第２の一体部分（１１８）であって、外壁（１０４）の第４の部分（３０４）と一体であり、第４の部分（３０４）の一部である、第２の一体部分（１１８）と、
第２の一体部分（１１８）から延出し、物品プレナム（１０６）を横切って第１の湾曲部分（１１６）まで湾曲している、第２の湾曲部分（１２０）と、
第１の湾曲部分（１１６）が重複部分（１２２）内の第２の湾曲部分（１２０）と一体であり、第２の湾曲部分（１２０）の一部である、重複部分（１２２）と
を含み、
第２の環状ブレース（３００）は、１以上の構造支持プライ（１２４）から形成される、セラミックマトリックス複合物品（１００）。
【請求項５】
第１の環状ブレース（１１２）の第２の湾曲部分（１２０）が、第２の環状ブレース（３００）の第１の湾曲部分（１１６）と一体であり、第１の湾曲部分（１１６）の一部である、接触領域（５００）をさらに含む、請求項４に記載のセラミックマトリックス複合物品（１００）。
【請求項６】
外壁（１０４）の第１の部分（１０８）が、外壁（１０４）の第４の部分（３０４）に隣接し、また外壁（１０４）の第２の部分（１１０）が、外壁（１０４）の第３の部分（３０２）に隣接している、請求項５に記載のセラミックマトリックス複合物品（１００）。
【請求項７】
外壁（１０４）の第１の部分（１０８）が、外壁（１０４）の第３の部分（３０２）に隣接し、また外壁（１０４）の第２の部分（１１０）が外壁（１０４）の第４の部分（３０４）に隣接している、請求項５に記載のセラミックマトリックス複合物品（１００）。
【請求項８】
１以上のシェルプライ（１０２）及び１以上の構造支持プライ（１２４）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）、及びこれらの組合せからなる群から選択されたセラミックマトリックス複合組成物を個別に含む、請求項１に記載のセラミックマトリックス複合物品（１００）。
【請求項９】
セラミックマトリックス複合物品（１００）が、翼形部（１３２）、バケット（ブレード）、ノズル（ベーン）、シュラウド、燃焼器ライナ、及び熱シールドからなる群から選択される、タービン構成部品である、請求項１に記載のセラミックマトリックス複合物品（１００）。
【請求項１０】
請求項９に記載のセラミックマトリックス複合物品（１００）であって、第１の環状ブレース（１１２）は、翼形部（１３２）の頂部（２１６）から、翼形部（１３２）の底部（２１８）及び翼形部（１３２）に取り付けられたシャンクの底部の少なくとも１つまで延在し、第１のブレースプレナム（１２６）を第１の環状ブレース（１１２）内に画成し、第１の環状ブレース（１１２）は、物品プレナム（１０６）と第１のブレースプレナム（１２６）との間にあり、かつ流体連通している複数の開口部（１３０）を含み、第１のブレースプレナム（１２６）は、冷却流体源と流体連通している、セラミックマトリックス複合物品（１００）。
【請求項１１】
１以上のシェルプライ（１０２）及び１以上の構造支持プライ（１２４）は、統合され、高密度化されており、接着剤及び機械的ファスナを含まない、請求項１に記載のセラミックマトリックス複合物品（１００）。
【請求項１２】
有孔セラミックマトリックス複合プライ（１２８）であって、
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）、及びこれらの組合せからなる群から選択された、セラミックマトリックス複合組成物と、
有孔セラミックマトリックス複合プライ（１２８）の少なくとも一部にわたって分布した複数の開口部（１３０）であって、円形（２００）、長円形、楕円形（２０２）、半円形（２０４）、三日月形、三角形（２０６）、四角形（２０８）、矩形、環形（２１２）、山形、多角形、不規則な形状、丸みのある多角形（２１４）、及びこれらの組合せからなる群から選択された開口部形態を含む、複数の開口部（１３０）と
を備え、
有孔セラミックマトリックス複合プライ（１２８）は、複数の開口部（１３０）のない類似のプライと比較して、より柔軟性が高い特性を有し、複数の開口部（１３０）のない類似のプライと比較して、より高い統合、熱分解、及び高密度化効率の特性を有する、有孔セラミックマトリックス複合プライ（１２８）。
【請求項１３】
セラミックマトリックス複合物品（１００）の形成方法であって、
１以上のシェルプライ（１０２）によって画成された物品プレナム（１０６）内に１以上の構造支持プライ（１２４）を配置するステップであって、１以上の構造支持プライ（１２４）が第１の環状ブレース（１１２）を画成し、１以上のシェルプライ（１０２）は、外壁（１０４）内に物品プレナム（１０６）を有するセラミックマトリックス複合物品（１００）の外壁（１０４）を形成し、外壁（１０４）が第１の部分（１０８）と第２の部分（１１０）とを含むことによって、
１以上の構造支持プライ（１２４）の第１の一体部分（１１４）は、外壁（１０４）の第１の部分（１０８）に隣接し、かつ接触し、
１以上の構造支持プライ（１２４）の第１の湾曲部分（１１６）は、第１の一体部分（１１４）から延出し、物品プレナム（１０６）を横切って外壁（１０４）の第２の部分（１１０）まで湾曲し、
１以上の構造支持プライ（１２４）の第２の一体部分（１１８）は、外壁（１０４）の第２の部分（１１０）に隣接し、かつ接触し、
１以上の構造支持プライ（１２４）の第２の湾曲部分（１２０）は、第２の一体部分（１１８）から延出し、物品プレナム（１０６）を横切って第１の湾曲部分（１１６）まで湾曲し、第１の湾曲部分（１１６）と第２の湾曲部分（１２０）との重複部分（１２２）を画成する、ステップと、
１以上の構造支持プライ（１２４）と１以上のシェルプライ（１０２）とを統合するステップと、
１以上の構造支持プライ（１２４）と１以上のシェルプライ（１０２）とを熱分解するステップと、
１以上の構造支持プライ（１２４）と１以上のシェルプライ（１０２）とを高密度化するステップと
を備え、
１以上の構造支持プライ（１２４）と１以上のシェルプライ（１０２）とを統合するステップと、熱分解するステップと、高密度化するステップは、１以上の構造支持プライ（１２４）が１以上のシェルプライ（１０２）に接するところで、１以上の構造支持プライ（１２４）と１以上のシェルプライ（１０２）とを一体化し、１以上の構造支持プライ（１２４）の重複部分（１２２）を一体化する、方法。
【請求項１４】
請求項１３に記載の方法であって、１以上の構造支持プライ（１２４）を１以上のシェルプライ（１０２）に配置するステップは、
１以上の構造支持プライ（１２４）をプライ支持マンドレル（８００）に適用して、第１の環状ブレース（１１２）を画成するステップであって、
１以上の構造支持プライ（１２４）をプライ支持マンドレル（８００）の全周囲に巻き付けるステップと、
１以上の構造支持プライ（１２４）をプライ支持マンドレル（８００）の少なくとも一部周囲にさらに巻き付けて、重複部分（１２２）を画成するステップと
を含むステップと、
１以上のシェルプライ（１０２）を１以上の構造支持プライ（１２４）に適用して、セラミックマトリックス複合物品（１００）の外壁（１０４）を形成し、物品プレナム（１０６）を画成するステップと
を含み、
プライ支持マンドレル（８００）を取り外すステップをさらに含む、方法。
【請求項１５】
請求項１３に記載の方法であって、１以上の構造支持プライ（１２４）を１以上のシェルプライ（１０２）に配置するステップは、１以上の構造支持プライ（１２４）及び１以上のシェルプライ（１０２）の少なくとも１つを、付加的な製造プロセスによってニアネットシェイプに形成するステップを含む、方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、セラミックマトリックス複合（ＣＭＣ）プライ、ＣＭＣ物品、及びＣＭＣ物品の形成方法を対象とする。より詳細には、本発明は、有孔ＣＭＣプライ、一体型環状ブレースを含むＣＭＣ物品、及び一体型環状ブレースを備えたＣＭＣ物品の形成方法を対象とする。
【背景技術】
【０００２】
ガスタービンは、効率及び性能を向上させるために、継続的に改変されている。これらの改変には、より高い温度及びより苛酷な条件下での動作能力が含まれ、このような温度及び条件から構成部品を保護するために、材料の改変及び／又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、さらなる課題が実現される。
【０００３】
性能及び効率を高めるための１つの改変は、限定されるものではないが、翼形部、バケット（ブレード）、ノズル（ベーン）、シュラウド、燃焼器ライナ、及びＣＭＣからの熱シールドなどのガスタービン構成部品の形成を含む。しかしながら、ＣＭＣ構成部品は、超合金などの他の構造材料よりも曲げ応力及び変形の影響を受けやすい可能性がある。
【０００４】
その上、ＣＭＣは高価であり、ＣＭＣ材料のシートを特定の装置に必要な形状に削ることは、かなりの量のＣＭＣ廃材を生じさせる可能性がある。加えて、削るプロセスは、プライに欠陥を引き起こす可能性があり、十分に精密な形態を得るためには複数の削るステップを必要とする可能性がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】米国特許出願公開第２０１４００４８９７８号明細書
【発明の概要】
【０００６】
例示的な実施形態では、ＣＭＣ物品は、１以上のシェルプライを含む。１以上のシェルプライは、ＣＭＣ物品の外壁を形成し、外壁内に物品プレナムを画成する。外壁は、第１の部分と第２の部分とを含む。ＣＭＣ物品は、物品プレナム内に配置された第１の環状ブレースをさらに含む。第１の環状ブレースは、第１の一体部分と、第１の湾曲部分と、第２の一体部分と、第２の湾曲部分と、重複部分とを含む。第１の一体部分は、外壁の第１の部分と一体であり、第１の部分の一部である。第１の湾曲部分は、第１の一体部分から延出し、物品プレナムを横切って外壁の第２の部分まで湾曲している。第２の一体部分は、外壁の第２の部分と一体であり、第２の部分の一部である。第２の湾曲部分は、第２の一体部分から延出し、物品プレナムを横切って第１の湾曲部分まで湾曲している。第１の湾曲部分は、重複部分において、第２の湾曲部分と一体であり、第２の湾曲部分の一部である。第１の環状ブレースは、１以上の構造支持プライから形成される。
【０００７】
別の例示的な実施形態では、有孔ＣＭＣプライは、ＣＭＣ組成物と、プライの少なくとも一部にわたって分布する複数の開口部とを含む。ＣＭＣ組成物は、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）、及びこれらの組合せからなる群から選択される。複数の開口部は、円形、長円形、楕円形、半円形、三日月形、三角形、四角形、矩形、環形、山形、多角形、不規則な形状、丸みのある多角形、及びこれらの組合せからなる群から選択された開口部形態を含む。プライは、複数の開口部のない類似のプライと比較して、より柔軟性が高い特性を有し、また複数の開口部のない類似のプライと比較して、より高い統合、熱分解及び高密度化効率の特性を有する。
【０００８】
別の例示的な実施形態では、ＣＭＣ物品の形成方法は、１以上のシェルプライによって画成された物品プレナム内に、１以上の構造支持プライを配置するステップを含む。１以上の構造支持プライは、第１の環状ブレースを画成する。１以上のシェルプライは、外壁内に物品プレナムを有するＣＭＣ物品の外壁を形成する。外壁は、第１の部分と第２の部分とを含む。１以上の構造支持プライの第１の一体部分は、外壁の第１の部分に隣接し、接触している。１以上の構造支持プライの第１の湾曲部分は、第１の一体部分から延出し、物品プレナムを横切って外壁の第２の部分まで湾曲している。１以上の構造支持プライの第２の一体部分は、外壁の第２の部分に隣接し、接触している。１以上の構造支持プライの第２の湾曲部分は、第２の一体部分から延出し、物品プレナムを横切って第１の湾曲部分まで湾曲し、第１の湾曲部分と第２の湾曲部分との重複部分を画成している。この方法は、１以上の構造支持プライと１以上のシェルプライとを統合するステップと、１以上の構造支持プライ及び１以上のシェルプライを熱分解するステップと、１以上の構造支持プライ及び少なくとも１つシェルプライを高密度化するステップとをさらに含む。１以上の構造支持プライと１以上のシェルプライとを統合するステップと、熱分解するステップと、高密度化するステップは、１以上の構造支持プライが１以上のシェルプライに接するところで、１以上の構造支持プライと１以上のシェルプライとを一体化し、１以上の構造支持プライの重複部分を一体化する。
【０００９】
本発明の他の特徴及び利点は、本発明の原理を例として示す添付図面と併せて、以下の好ましい実施形態のより詳細な説明から明らかになるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本開示の一実施形態による、１つの環状ブレースを有するＣＭＣ物品の断面図である。
【図２】本開示の一実施形態による、図１のＣＭＣ物品の斜視図である。
【図３】本開示の一実施形態による、２つの分離された環状ブレースを有するＣＭＣ物品の断面図である。
【図４】本開示の一実施形態による、２つの隣接する環状ブレースを有するＣＭＣ物品の拡大部分断面図である。
【図５】本開示の一実施形態による、２つの一体型環状ブレースを有するＣＭＣ物品の拡大部分断面図である。
【図６】本開示の一実施形態による、５つの環状ブレースを有するＣＭＣ物品の断面図である。
【図７】本開示の一実施形態による、有孔ＣＭＣプライの斜視図である。
【図８】本開示の一実施形態による、プライ支持マンドレルの周囲に巻かれた、図７の有孔ＣＭＣプライの斜視図である。
【図９】本開示の一実施形態による、非一体型ＣＭＣ物品の斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
可能な限り、図面全体を通して同じ参照番号を用いて同じ部分を表す。
【００１２】
ＣＭＣプライ、ＣＭＣ物品、及びＣＭＣ物品の形成方法が提供される。本開示の実施形態は、本明細書に開示される１つ以上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、プロセス効率を高め、強度を増大させ、変形しやすさを減少させ、重量を減少させ、冷却フローを増加させ、動作温度限界を改善し、耐曲げ応力を向上させ、剛性を増加させ、プライの柔軟性を増加させ、耐久性を増加させ、作動寿命を増加させ、又はこれらの組合せをもたらす。
【００１３】
図１を参照すると、一実施形態では、ＣＭＣ物品１００は、１以上のシェルプライ１０２を含む。１以上のシェルプライ１０２は、ＣＭＣ物品１００の外壁１０４を形成し、外壁１０４内に物品プレナム１０６を画成する。外壁１０４は、第１の部分１０８と第２の部分１１０とを含む。ＣＭＣ物品は、物品プレナム１０６内に配置された第１の環状ブレース１１２をさらに含む。第１の環状ブレース１１２は、第１の一体部分１１４と、第１の湾曲部分１１６と、第２の一体部分１１８と、第２の湾曲部分１２０と、重複部分１２２とを含む。第１の一体部分１１４は、外壁１０４の第１の部分１０８と一体であり、第１の部分１０８の一部である。第１の湾曲部分１１６は、第１の一体部分１１４から延出し、物品プレナム１０６を横切って外壁１０４の第２の部分１１０まで湾曲している。第２の一体部分１１８は、外壁１０４の第２の部分１１０と一体であり、第２の部分１１０の一部である。第２の湾曲部分１２０は、第２の一体部分１１８から延出し、物品プレナム１０６を横切って第１の湾曲部分１１６まで湾曲している。第１の湾曲部分１１６は、重複部分１２２において、第２の湾曲部分１２０と一体であり、第２の湾曲部分１２０の一部である。第１の環状ブレース１１２は、１以上の構造支持プライ１２４から形成される。
【００１４】
本明細書で使用する「一体であり、一部である」は、言及された構造が一体構造であり、１ピースであり、単に接着又は結合されたものではないことを示す。一実施形態では、１以上のシェルプライ１０２及び１以上の構造支持プライ１２４は、統合され、高密度化されており、接着剤及び機械的ファスナを含まない。本明細書で使用する「接着剤及び機械的ファスナを含まない」とは、具体的には、１以上のシェルプライ１０２を１以上の構造支持プライ１２４に接合する接着剤及び機械的ファスナの欠如に関し、１つにまとまった１以上のシェルプライ１０２及び１以上の構造支持プライ１２４を、１以上のシェルプライ１０２及び１以上の構造支持プライ１２４と一体化されていない別々の構造に接合するための接着剤又は機械的ファスナの使用を禁止するものではない。
【００１５】
本明細書で使用する「環状」は、完全なループを形成する形状を示し、必ずしもそうである必要はないが、概して円形、楕円形、又は長円形の態様であり得る。第１の環状ブレースは、任意の適切な断面形態を含むことができる。一実施形態では、適切な断面形態は、円形、不規則な円形、楕円形、不規則な楕円形、長円形、不規則な長円形、又はこれらの組合せを含むことができるが、これらに限定されない。本明細書で使用される「不規則な」とは、記載された形態と概ね一致するが、形態の標準的な幾何学的理解からの局所的又は全般的な偏差を含む形状を言う。
【００１６】
１以上のシェルプライ１０２及び１以上の構造支持プライ１２４は、個別に任意の適切なＣＭＣ組成物を含み得る。一実施形態では、適切なＣＭＣ組成物は、限定されるものではないが、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）、又はこれらの組合せを含む。
【００１７】
第１の環状ブレース１１２は、第１の環状ブレース１１２内に第１のブレースプレナム１２６を画成することができる。一実施形態では、第１の環状ブレース１１２の１以上の構造支持プライ１２４は、物品プレナム１０６と第１のブレースプレナム１２６との間にあり、かつ物品プレナム１０６及び第１のブレースプレナム１２６と流体連通している複数の開口部１３０を含む、有孔ＣＭＣプライ１２８を含む。第１のブレースプレナム１２６は、冷却流体源と流体連通していてもよい。
【００１８】
図２を参照すると、複数の開口部１３０は、限定されるものではないが、円形２００、長円形、楕円形２０２、半円形２０４、三日月形、三角形２０６、四角形２０８、矩形、五角形２１０、環形２１２、山形、多角形、不規則な形状、丸みのある多角形２１４、及びこれらの組合せを含む、任意の適切な開口部形態を含み得る。
【００１９】
図３を参照すると、一実施形態では、ＣＭＣ物品１００は、物品プレナム１０６内に配置された第２の環状ブレース３００をさらに含む。第２の環状ブレース３００は、第１の一体部分１１４と、第１の湾曲部分１１６と、第２の一体部分１１８と、第２の湾曲部分１２０と、重複部分１２２とを含む。第１の一体部分１１４は、外壁１０４の第３の部分３０２と一体であり、第３の部分３０２の一部である。第１の湾曲部分１１６は、第１の一体部分１１４から延出し、物品プレナム１０６を横切って外壁１０４の第４の部分３０４まで湾曲している。第２の一体部分１１８は、外壁１０４の第４の部分３０４と一体であり、第４の部分３０４の一部である。第２の湾曲部分１２０は、第２の一体部分１１８から延出し、物品プレナム１０６を横切って第１の湾曲部分１１６まで湾曲している。第１の湾曲部分１１６は、重複部分１２２の第２の湾曲部分１２０と一体であり、第２の湾曲部分１２０の一部である。第２の環状ブレース３００は、１以上の構造支持プライ１２４から形成される。
【００２０】
第２の環状ブレース３００は、第２の環状ブレース３００内に第２のブレースプレナム３０６を画成することができる。一実施形態では、第２の環状ブレース３００の１以上の構造支持プライ１２４は、物品プレナム１０６と第２のブレースプレナム３０６との間にあり、かつ物品プレナム１０６及び第２のブレースプレナム３０６と流体連通している複数の開口部１３０を含む、有孔ＣＭＣプライ１２８を含む。
【００２１】
図３〜図５を参照すると、一実施形態（図３）では、第１の環状ブレース１１２は、第２の環状ブレース３００から離れている。別の実施形態（図４）では、第１の環状ブレース１１２は、第２の環状ブレース３００に隣接しているが別個である。さらに別の実施形態（図５）では、第１の環状ブレース１１２は第２の環状ブレース３００に隣接し、ＣＭＣ物品は、第１の環状ブレースの第２の湾曲部分が、第２の環状ブレースの第１の湾曲部分と一体であり、かつ第１の湾曲部分の一部である、接触領域５００をさらに含む。
【００２２】
図４及び図５を参照すると、外壁１０４の第１の部分１０８は、外壁１０４の第４の部分３０４に隣接し、外壁１０４の第２の部分１１０は、外面の第３の部分３０２に隣接していてもよく（図４）、又は外壁１０４の第１の部分１０８は、外壁１０４の第３の部分３０２に隣接し、外壁１０４の第２の部分１１０は、外壁１０４の第４の部分３０４に隣接していてもよい。
【００２３】
ＣＭＣ物品１００は、タービン構成部品を含むがこれに限定されない任意の適切な物品であってもよい。適切なタービン構成部品には、翼形部１３２、バケット（ブレード）、ノズル（ベーン）、シュラウド、燃焼器ライナ、及び熱シールドが含まれ得るが、これらに限定されない。実施形態では、適切な物品は、２つの壁の間にガス、流体、又は空の空間が配置された、２つの壁を有するサンドイッチ型構造を含む、任意の物品１００であってもよい。
【００２４】
図１〜図６を参照すると、ＣＭＣ物品１００は、任意の適切な数の環状ブレースを含んでいてもよく、環状ブレースは、外壁１０４内の任意の適切な位置に配置されていてもよい。ＣＭＣ物品１００は、単一の環状ブレース（図１及び図２に示す第１の環状ブレース１１２）、２つの環状ブレース（図３〜図５に示す第１の環状ブレース１１２及び第２の環状ブレース３００）、又は任意の数の追加の環状ブレース（例えば、図６に示す６つの環状ブレース）を含んでいてもよい。一実施形態では、図１〜図３に示すように、第１の環状ブレース１１２は、翼形部１３２の前縁部１３４と一体である。別の実施形態では、図４〜図５に示すように、第１の環状ブレース１１２は、翼形部１３２の後縁部１３６と一体である。
【００２５】
第１の環状ブレース１１２は、任意の適切な高さを有することができる。一実施形態では、第１の環状ブレース１１２は、翼形部１３２の頂部２１６から翼形部１３２の底部２１８まで延在する。別の実施形態（図示せず）では、ＣＭＣ物品１００はバケット（ブレード）であり、第１の環状ブレース１１２は、バケット（ブレード）の翼形部１３２部分の頂部２１６から、翼形部１３２に取り付けられたシャンクの底部まで延在する。
【００２６】
図１及び図７〜図９を参照すると、一実施形態では、ＣＭＣ物品１００の形成方法は、１以上のシェルプライ１０２によって画成された物品プレナム１０６内に、１以上の構造支持プライ１２４を配置するステップを含む。１以上の構造支持プライ１２４は、第１の環状ブレース１１２を画成する。１以上のシェルプライ１０２は、外壁１０４内に物品プレナム１０６を有する、ＣＭＣ物品１００の外壁１０４を形成する。外壁１０４は、第１の部分１０８と第２の部分１１０とを含む。１以上の構造支持プライ１２４の第１の一体部分１１４は、外壁１０４の第１の部分１０８に隣接し、接触している。１以上の構造支持プライ１２４の第１の湾曲部分１１６は、第１の一体部分１１４から延出し、物品プレナム１０６を横切って外壁１０４の第２の部分１１０まで湾曲している。１以上の構造支持プライ１２４の第２の一体部分１１８は、外壁１０４の第２の部分１１０に隣接し、接触している。１以上の構造支持プライ１２４の第２の湾曲部分１２０は、第２の一体部分１１８から延出し、物品プレナム１０６を横切って第１の湾曲部分１１６まで湾曲し、第１の湾曲部分１１６と第２の湾曲部分１２０との重複部分１２２を画成している。この方法は、１以上の構造支持プライ１２４と１以上のシェルプライ１０２とを統合するステップと、１以上の構造支持プライ１２４及び１以上のシェルプライ１０２を熱分解するステップと、１以上の構造支持プライ１２４及び１以上のシェルプライ１０２を高密度化するステップとをさらに含む。１以上の構造支持プライ１２４と１以上のシェルプライ１０２とを統合するステップと、熱分解するステップと、高密度化するステップは、１以上の構造支持プライ１２４が１以上のシェルプライ１０２に接するところで、１以上の構造支持プライ１２４と１以上のシェルプライ１０２とを一体化し、１以上の構造支持プライ１２４の重複部分１２２を一体化する。
【００２７】
図７〜図９を参照すると、一実施形態では、１以上の構造支持プライ１２４を１以上のシェルプライ１０２に配置するステップは、１以上の構造支持プライ１２４をプライ支持マンドレル８００に適用して、第１の環状ブレース１１２を画成するステップを含む。図８に示すように、１以上の構造支持プライ１２４は、プライ支持マンドレル８００の全周囲に巻き付けられ、１以上の構造支持プライ１２４は、プライ支持マンドレル８００の少なくとも一部周囲にさらに巻き付けられ、重複部分１２２を画成する。図９に示すように、１以上のシェルプライ１０２が１以上の構造支持プライ１２４に適用されて、ＣＭＣ物品１００の外壁１０４を形成し、物品プレナム１０６を画成する。プライ支持マンドレル８００は、プライ支持マンドレルが形成される材料の融点以上であるが１以上の構造支持プライ１２４が形成される材料の融点未満である温度にプライ支持マンドレル８００を加熱することによって、プライ支持マンドレル８００を溶融させることを含むがこれに限定されない任意の適切な方法によって、除去することができる。
【００２８】
図７を参照すると、一実施形態では、１以上の構造支持プライ１２４は、有孔ＣＭＣプライ１２８である。有孔ＣＭＣプライ１２８は、ＣＭＣ組成物と、有孔ＣＭＣプライ１２８の少なくとも一部にわたって分布する複数の開口部１３０とを含む。有孔ＣＭＣプライ１２８は、複数の開口部１３０のない類似のプライと比較してより高い柔軟性特性、複数の開口部１３０のない類似のプライと比較してより高い統合、熱分解、及び高密度化効率特性、複数の開口部１３０のない類似のプライと比較してより軽量化された特性のうちの少なくとも１つを含むことができる。
【００２９】
図９を参照すると、別の実施形態では、１以上の構造支持プライ１２４を１以上のシェルプライ１０２に配置するステップは、１以上の構造支持プライ１２４及び１以上のシェルプライ１０２の少なくとも１つを、付加的な製造プロセスによってニアネットシェイプに形成するステップを含む。付加的な製造プロセスは、被覆され予め含浸させたトウを連続フィラメント製造プロセスによって押出すなどの三次元印刷プロセスを含むが、これに限定されない。三次元印刷プロセスは、被覆され予め含浸させたトウを連続フィラメント製造プロセスによって押出すための三次元連続繊維配置プリンタの使用をさらに含むことができる。
【００３０】
好適な実施形態を参照して本発明を説明したが、本発明の範囲から逸脱することなく、様々な変更がなされてもよく、等価物がその要素の代わりに用いられてもよいことが当業者には理解されるであろう。加えて、本発明の本質的な範囲から逸脱することなく、本発明の開示に多くの改変を行って、特定の状況又は材料に適合させることができる。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、添付の特許請求の範囲に含まれるすべての実施形態を含むものとすることが意図されている。
［実施態様１］
セラミックマトリックス複合物品（１００）であって、
１以上のシェルプライ（１０２）であって、セラミックマトリックス複合物品（１００）の外壁（１０４）を形成し、外壁（１０４）内に物品プレナム（１０６）を画成し、外壁（１０４）が第１の部分（１０８）と第２の部分（１１０）とを含む、１以上のシェルプライ（１０２）と、
物品プレナム（１０６）内に配置された第１の環状ブレース（１１２）であって、
第１の一体部分（１１４）であって、外壁（１０４）の第１の部分（１０８）と一体であり、第１の部分（１０８）の一部である、第１の一体部分（１１４）と、
第１の一体部分（１１４）から延出し、物品プレナム（１０６）を横切って外壁（１０４）の第２の部分（１１０）まで湾曲している、第１の湾曲部分（１１６）と、
第２の一体部分（１１８）であって、外壁（１０４）の第２の部分（１１０）と一体であり、第２の部分（１１０）の一部である、第２の一体部分（１１８）と、
第２の一体部分（１１８）から延出し、物品プレナム（１０６）を横切って第１の湾曲部分（１１６）まで湾曲している、第２の湾曲部分（１２０）と、
第１の湾曲部分（１１６）が重複部分（１２２）内の第２の湾曲部分（１２０）と一体であり、第２の湾曲部分（１２０）の一部である、重複部分（１２２）と
を含み、第１の環状ブレース（１１２）は、１以上の構造支持プライ（１２４）から形成される、第１の環状ブレース（１１２）と
を備える、セラミックマトリックス複合物品（１００）。
［実施態様２］
第１の環状ブレース（１１２）は、第１の環状ブレース（１１２）内に第１のブレースプレナム（１２６）を画成する、実施態様１に記載のセラミックマトリックス複合物品（１００）。
［実施態様３］
第１の環状ブレース（１１２）の１以上の構造支持プライ（１２４）は、物品プレナム（１０６）と第１のブレースプレナム（１２６）との間にあり、かつ物品プレナム（１０６）及び第１のブレースプレナム（１２６）と流体連通している、複数の開口部（１３０）を含む、有孔セラミックマトリックス複合プライ（１２８）を含む、実施態様２に記載のセラミックマトリックス複合物品（１００）。
［実施態様４］
複数の開口部（１３０）は、円形（２００）、長円形、楕円形（２０２）、半円形（２０４）、三日月形、三角形（２０６）、四角形（２０８）、矩形、環形（２１２）、山形、多角形、不規則な形状、丸みのある多角形（２１４）、及びこれらの組合せからなる群から選択された開口部形態を含む、実施態様３に記載のセラミックマトリックス複合物品（１００）。
［実施態様５］
実施態様１に記載のセラミックマトリックス複合物品（１００）であって、物品プレナム（１０６）内に配置された第２の環状ブレース（３００）をさらに含み、第２の環状ブレース（３００）は、
第１の一体部分（１１４）であって、外壁（１０４）の第３の部分（３０２）と一体であり、第３の部分（３０２）の一部である、第１の一体部分（１１４）と、
第１の一体部分（１１４）から延出し、物品プレナム（１０６）を横切って外壁（１０４）の第４の部分（３０４）まで湾曲している、第１の湾曲部分（１１６）と、
第２の一体部分（１１８）であって、外壁（１０４）の第４の部分（３０４）と一体であり、第４の部分（３０４）の一部である、第２の一体部分（１１８）と、
第２の一体部分（１１８）から延出し、物品プレナム（１０６）を横切って第１の湾曲部分（１１６）まで湾曲している、第２の湾曲部分（１２０）と、
第１の湾曲部分（１１６）が重複部分（１２２）内の第２の湾曲部分（１２０）と一体であり、第２の湾曲部分（１２０）の一部である、重複部分（１２２）と
を含み、
第２の環状ブレース（３００）は、１以上の構造支持プライ（１２４）から形成される、セラミックマトリックス複合物品（１００）。
［実施態様６］
第１の環状ブレース（１１２）の第２の湾曲部分（１２０）が、第２の環状ブレース（３００）の第１の湾曲部分（１１６）と一体であり、第１の湾曲部分（１１６）の一部である、接触領域（５００）をさらに含む、実施態様５に記載のセラミックマトリックス複合物品（１００）。
［実施態様７］
外壁（１０４）の第１の部分（１０８）が、外壁（１０４）の第４の部分（３０４）に隣接し、また外壁（１０４）の第２の部分（１１０）が、外壁（１０４）の第３の部分（３０２）に隣接している、実施態様５に記載のセラミックマトリックス複合物品（１００）。
［実施態様８］
外壁（１０４）の第１の部分（１０８）が、外壁（１０４）の第３の部分（３０２）に隣接し、また外壁（１０４）の第２の部分（１１０）が外壁（１０４）の第４の部分（３０４）に隣接している、実施態様５に記載のセラミックマトリックス複合物品（１００）。
［実施態様９］
１以上のシェルプライ（１０２）及び１以上の構造支持プライ（１２４）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）、及びこれらの組合せからなる群から選択されたセラミックマトリックス複合組成物を個別に含む、実施態様１に記載のセラミックマトリックス複合物品（１００）。
［実施態様１０］
セラミックマトリックス複合物品（１００）がタービン構成部品である、実施態様１に記載のセラミックマトリックス複合物品（１００）。
［実施態様１１］
タービン構成部品は、翼形部（１３２）、バケット（ブレード）、ノズル（ベーン）、シュラウド、燃焼器ライナ、及び熱シールドからなる群から選択される、実施態様１０に記載のセラミックマトリックス複合物品（１００）。
［実施態様１２］
第１の環状ブレース（１１２）は、翼形部（１３２）の前縁部（１３４）と一体である、実施態様１１に記載のセラミックマトリックス複合物品（１００）。
［実施態様１３］
第１の環状ブレース（１１２）は、翼形部（１３２）の後縁部（１３６）と一体である、実施態様１１に記載のセラミックマトリックス複合物品（１００）。
［実施態様１４］
実施態様１１に記載のセラミックマトリックス複合物品（１００）であって、第１の環状ブレース（１１２）は、翼形部（１３２）の頂部（２１６）から、翼形部（１３２）の底部（２１８）及び翼形部（１３２）に取り付けられたシャンクの底部の少なくとも１つまで延在し、第１のブレースプレナム（１２６）を第１の環状ブレース（１１２）内に画成し、第１の環状ブレース（１１２）は、物品プレナム（１０６）と第１のブレースプレナム（１２６）との間にあり、かつ流体連通している複数の開口部（１３０）を含み、第１のブレースプレナム（１２６）は、冷却流体源と流体連通している、セラミックマトリックス複合物品（１００）。
［実施態様１５］
１以上のシェルプライ（１０２）及び１以上の構造支持プライ（１２４）は、統合され、高密度化されており、接着剤及び機械的ファスナを含まない、実施態様１に記載のセラミックマトリックス複合物品（１００）。
［実施態様１６］
第１の環状ブレース（１１２）は、円形（２００）、不規則な円形、楕円形（２０２）、不規則な楕円形、長円形、不規則な長円形、及びこれらの組合せからなる群から選択された断面形態を含む、実施態様１に記載のセラミックマトリックス複合物品（１００）。
［実施態様１７］
有孔セラミックマトリックス複合プライ（１２８）であって、
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）、及びこれらの組合せからなる群から選択された、セラミックマトリックス複合組成物と、
有孔セラミックマトリックス複合プライ（１２８）の少なくとも一部にわたって分布した複数の開口部（１３０）であって、円形（２００）、長円形、楕円形（２０２）、半円形（２０４）、三日月形、三角形（２０６）、四角形（２０８）、矩形、環形（２１２）、山形、多角形、不規則な形状、丸みのある多角形（２１４）、及びこれらの組合せからなる群から選択された開口部形態を含む、複数の開口部（１３０）と
を備え、
有孔セラミックマトリックス複合プライ（１２８）は、複数の開口部（１３０）のない類似のプライと比較して、より柔軟性が高い特性を有し、複数の開口部（１３０）のない類似のプライと比較して、より高い統合、熱分解、及び高密度化効率の特性を有する、有孔セラミックマトリックス複合プライ（１２８）。
［実施態様１８］
セラミックマトリックス複合物品（１００）の形成方法であって、
１以上のシェルプライ（１０２）によって画成された物品プレナム（１０６）内に１以上の構造支持プライ（１２４）を配置するステップであって、１以上の構造支持プライ（１２４）が第１の環状ブレース（１１２）を画成し、１以上のシェルプライ（１０２）は、外壁（１０４）内に物品プレナム（１０６）を有するセラミックマトリックス複合物品（１００）の外壁（１０４）を形成し、外壁（１０４）が第１の部分（１０８）と第２の部分（１１０）とを含むことによって、
１以上の構造支持プライ（１２４）の第１の一体部分（１１４）は、外壁（１０４）の第１の部分（１０８）に隣接し、かつ接触し、
１以上の構造支持プライ（１２４）の第１の湾曲部分（１１６）は、第１の一体部分（１１４）から延出し、物品プレナム（１０６）を横切って外壁（１０４）の第２の部分（１１０）まで湾曲し、
１以上の構造支持プライ（１２４）の第２の一体部分（１１８）は、外壁（１０４）の第２の部分（１１０）に隣接し、かつ接触し、
１以上の構造支持プライ（１２４）の第２の湾曲部分（１２０）は、第２の一体部分（１１８）から延出し、物品プレナム（１０６）を横切って第１の湾曲部分（１１６）まで湾曲し、第１の湾曲部分（１１６）と第２の湾曲部分（１２０）との重複部分（１２２）を画成する、ステップと、
１以上の構造支持プライ（１２４）と１以上のシェルプライ（１０２）とを統合するステップと、
１以上の構造支持プライ（１２４）と１以上のシェルプライ（１０２）とを熱分解するステップと、
１以上の構造支持プライ（１２４）と１以上のシェルプライ（１０２）とを高密度化するステップと
を備え、
１以上の構造支持プライ（１２４）と１以上のシェルプライ（１０２）とを統合するステップと、熱分解するステップと、高密度化するステップは、１以上の構造支持プライ（１２４）が１以上のシェルプライ（１０２）に接するところで、１以上の構造支持プライ（１２４）と１以上のシェルプライ（１０２）とを一体化し、１以上の構造支持プライ（１２４）の重複部分（１２２）を一体化する、方法。
［実施態様１９］
実施態様１８に記載の方法であって、１以上の構造支持プライ（１２４）を１以上のシェルプライ（１０２）に配置するステップは、
１以上の構造支持プライ（１２４）をプライ支持マンドレル（８００）に適用して、第１の環状ブレース（１１２）を画成するステップであって、
１以上の構造支持プライ（１２４）をプライ支持マンドレル（８００）の全周囲に巻き付けるステップと、
１以上の構造支持プライ（１２４）をプライ支持マンドレル（８００）の少なくとも一部周囲にさらに巻き付けて、重複部分（１２２）を画成するステップと
を含むステップと、
１以上のシェルプライ（１０２）を１以上の構造支持プライ（１２４）に適用して、セラミックマトリックス複合物品（１００）の外壁（１０４）を形成し、物品プレナム（１０６）を画成するステップと
を含み、
プライ支持マンドレル（８００）を取り外すステップをさらに含む、方法。
［実施態様２０］
実施態様１８に記載の方法であって、１以上の構造支持プライ（１２４）を１以上のシェルプライ（１０２）に配置するステップは、１以上の構造支持プライ（１２４）及び１以上のシェルプライ（１０２）の少なくとも１つを、付加的な製造プロセスによってニアネットシェイプに形成するステップを含む、方法。
【符号の説明】
【００３１】
１００  セラミックマトリックス複合物品
１０２  シェルプライ
１０４  外壁
１０６  物品プレナム
１０８  第１の部分
１１０  第２の部分
１１２  第１の環状ブレース
１１４  第１の一体部分
１１６  第１の湾曲部分
１１８  第２の一体部分
１２０  第２の湾曲部分
１２２  重複部分
１２４  構造支持プライ
１２６  第１のブレースプレナム
１２８  有孔セラミックマトリックス複合プライ
１３０  開口部
１３２  翼形部
１３４  前縁部
１３６  後縁部
２００  円形
２０２  楕円形
２０４  半円形
２０６  三角形
２０８  四角形
２１０  五角形
２１２  環形
２１４  丸みのある多角形
２１６  頂部
２１８  底部
３００  第２の環状ブレース
３０２  第３の部分
３０４  第４の部分
３０６  第２のブレースプレナム
５００  接触領域
８００  プライ支持マンドレル
【図１】
2017213872.tif 000003
【図２】
2017213872.tif 000004
【図３】
2017213872.tif 000005
【図４】
2017213872.tif 000006
【図５】
2017213872.tif 000007
【図６】
2017213872.tif 000008
【図７】
2017213872.tif 000009
【図８】
2017213872.tif 000010
【図９】
2017213872.tif 000011
【外国語明細書】
2017213872000001.pdf