(57)【要約】【課題】ジャケット付きコアを使用して内部流路を有する構成要素を形成するための方法及びアセンブリを提供する。【解決手段】内部流路（８２）が画成される構成要素（８０）を形成するのに使用するための金型アセンブリ（３０１）が、金型キャビティ（３０４）が画成される金型（３００）と、金型に対して位置付けられるジャケット付きコア（３１０）とを含む。ジャケット付きコアは、中空構造（３２０）と、溶融状態の構成要素材料（７８）が金型キャビティに導入され、冷却されて構成要素を形成する場合に、中空構造内に配置され、構成要素内の内部流路を画成するよう位置決めされる内部コア（３２４）とを含む。ジャケット付きコアはまた、中空構造と内部コアとの間に配置された第１のコーティング層（３６２）を含む。【選択図】図１
2017121663.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部流路（８２）が画成される構成要素（８０）を形成するのに使用するための金型アセンブリ（３０１）であって、金型アセンブリ（３０１）は、
金型キャビティ（３０４）が画成される金型（３００）と、
金型（３００）に対して位置付けられるジャケット付きコア（３１０）とを備え、ジャケット付きコア（３１０）は、
中空構造（３２０）と、
溶融状態の構成要素材料（７８）がキャビティ（３０４）に導入されて構成要素（８０）を形成するために冷却される場合に、中空構造（３２０）内に配置され、内部流路（８２）を画成するよう位置付けられる内部コア（３２４）と、
中空構造（３２０）と内部コア（３２４）との間に配置される第１のコーティング層（３６２）とを備える、
金型アセンブリ（３０１）。
【請求項２】
第１のコーティング層（３６２）が、中空構造（３２０）の内部部分（３６０）の少なくとも一部に配置される、請求項１に記載の金型アセンブリ（３０１）。
【請求項３】
第１のコーティング層（３６２）が、構成要素（８０）が形成される場合に内部流路（８２）の性能を修正するよう選択される第１のコーティング材料（３６６）から形成される、請求項１に記載の金型アセンブリ（３０１）。
【請求項４】
第１のコーティング材料（３６６）が、（ｉ）酸化防止材料、（ｉｉ）腐食防止材料、（ｉｉｉ）炭素堆積防止材料、（ｉｖ）熱障壁材料、（ｖ）水蒸気障壁材料、及び（ｖｉ）摩耗防止材料のうちの１つから選択される、請求項３に記載の金型アセンブリ（３０１）。
【請求項５】
内部流路（８２）が画成される構成要素（８０）を形成する方法（７００）であって、方法（７００）は、
ジャケット付きコア（３１０）を金型（３００）に対して位置決めするステップ（７０２）であって、ジャケット付きコア（３１０）が、
中空構造（３２０）と、
中空構造（３２０）内に配置される内部コア（３２４）と、
中空構造（３２０）と内部コア（３２４）との間に配置されて、第１のコーティング材料（３６６）から形成される、第１のコーティング層（３６２）とを含む、
ステップ（７０２）と、
金型（３００）のキャビティに溶融状態の構成要素材料（７８）を導入するステップ（７０４）と、
構成要素（８０）を形成するためにキャビティ内で構成要素材料（７８）を冷却するステップ（７０６）であって、内部コア（３２４）が、構成要素（８０）内に内部流路（８２）を画成するよう位置決めされ、第１のコーティング材料（３６６）の少なくとも一部が、内部流路（８２）の少なくとも一部を裏打ちする、ステップ（７０６）と、
を備える、方法（７００）。
【請求項６】
ジャケット付きコア（３１０）を位置決めするステップ（７０２）は、中空構造（３２０）の内部部分（３６０）の少なくとも一部に配置された第１のコーティング層（３６２）を含むジャケット付きコア（３１０）を位置決めするステップ（７０８）を備える、請求項５に記載の方法（７００）。
【請求項７】
内部コアが、内部コア材料（３２６）から形成され、
第１のコーティング層を、中空構造の内部部分（３６０）に適用するステップ（７２０）と、
コーティングされた中空構造を、内部コア材料で充填するステップ（７２２）と、
によってジャケット付きコアを形成するステップ（７１８）をさらに備える、請求項５に記載の方法（７００）。
【請求項８】
第１のコーティング層（３６２）を適用するステップ（７２０）が、第１のコーティング層（３６２）をバルクコーティング処理で中空構造（３２０）に適用するステップ（７２４）を備える、請求項７に記載の方法（７００）。
【請求項９】
第１のコーティング層（３６２）を適用するステップ（７２０）が、第１のコーティング層（３６２）をスラリー注入処理及びスラリー浸漬処理の少なくとも一方で中空構造（３２０）の内部部分（３６０）に適用するステップ（７２８）を備える、請求項７に記載の方法（７００）。
【請求項１０】
第１のコーティング層（３６２）を適用するステップ（７２０）が、第１のコーティング層（３６２）を付加的な製造処理で適用するステップ（７３２）を備える、請求項７に記載の方法（７００）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ジャケット付きコアを使用して内部流路を有する構成要素を形成するための方法及びアセンブリに関する。
【背景技術】
【０００２】
本開示の分野は、一般に、内部流路が画成された構成要素に関し、より詳細には、内部流路がコーティングで裏打ちされた構成要素を形成することに関する。
【０００３】
いくつかの構成要素は、例えば、意図された機能を実行するために、内部流路がそこに画成されることを必要とする。例えば、限定するわけではないが、ガスタービンの高温ガス流路構成要素などの、一部の構成要素は、高温にさらされる。少なくともいくつかのそのような構成要素は、冷却流体の流れを受けるように内部に画成された内部流路を有し、その結果、構成要素は、高温にさらに耐えることができる。別の例として、限定ではないが、いくつかの構成要素は、別の構成要素との界面で摩擦を受ける。少なくともいくつかのそのような構成要素は、潤滑油の流れを受けて摩擦低減を促進するよう画成される内部流路を有する。
【０００４】
内部流路が画成された少なくともいくつかの既知の構成要素は、内部流路を画成する内壁にコーティングが施された後、意図された機能の性能が改善されたことを示す。例えば、限定するものではないが、そのような構成要素のいくつかは、酸化及び／又は腐食環境にさらされ、不都合なことに、内壁の酸化及び／又は腐食が、内部流路の流れ特性を変える。少なくともいくつかのそのような構成要素について、酸化及び／又は腐食を抑制する内壁のコーティングは、構成要素の性能及び／又は有用な耐用年数を向上させる。しかしながら、そのようなコーティングは、高度の非線形性、複雑な断面、及び／又は大きな長さ対直径比によって特徴づけられる内部流路などの、ある種の内部流路に完全に、及び／又は均一に適用することが困難であるか、又は費用がかかる可能性がある。
【発明の概要】
【０００５】
一態様において、内部流路が画成された構成要素を形成するのに使用するための金型アセンブリが提供される。金型アセンブリは、金型キャビティを画成する金型と、金型に対して位置決めされたジャケット付きコアとを含む。ジャケット付きコアは、中空構造と、溶融状態の構成要素材料が金型キャビティに導入され、冷却されて構成要素を形成する場合に、中空構造内に配置され、構成要素内の内部流路を画成するよう位置決めされる内部コアとを含む。ジャケット付きコアはまた、中空構造と内部コアとの間に配置された第１のコーティング層を含む。
【０００６】
別の態様において、内部流路が画成された構成要素を形成する方法が提供される。本方法は、金型に対してジャケット付きコアを位置決めするステップを含む。ジャケット付きコアは、中空構造、中空構造内に配置された内部コア、及び中空構造と内部コアとの間に配置された第１のコーティング層を含む。第１のコーティング層は、第１のコーティング材料から形成される。本方法はまた、溶融状態の構成要素材料を金型のキャビティに導入するステップと、キャビティ内の構成要素材料を冷却して、構成要素を形成するステップとを含む。内部コアは、構成要素内の内部流路を画成するよう位置決めされ、第１のコーティング材料の少なくとも一部は、内部流路の少なくとも一部を裏打ちする。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】例示的な回転機械の概略図である。
【図２】図１に示す回転機械とともに使用する例示的な構成要素の概略透視図である。
【図３】図２に示す構成要素を製造するための例示的な金型アセンブリの概略透視図であり、金型アセンブリは、金型に対して位置決めされたジャケット付きコアを含む。
【図４】図３に示された金型アセンブリとともに使用するための例示的なジャケット付きコアの、図３に示した線４−４に沿った、概略断面図である。
【図５】図３に示された金型アセンブリとともに使用するための別の例示的なジャケット付きコアの、図３に示した線４−４に沿った、概略断面図である。
【図６】図２の構成要素の、図２に示した線６−６に沿った、断面図である。
【図７】図１に示す回転機械とともに使用するための構成要素などの、内部流路が画成された構成要素を形成する例示的な方法のフローダイアグラムである。
【図８】図７のフローダイアグラムの続きである。
【図９】図８のフローダイアグラムの続きである。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下の明細書及び特許請求の範囲では、多くの用語を用いるが、以下の意味で定義される。
【０００９】
単数形「１つの（ａ）」、「１つの（ａｎ）」、及び「この（ｔｈｅ）」は、文脈上明らかに指示する場合を除き、複数形を含む。
【００１０】
「オプションの」又は「任意選択的に」という用語は、その後に記載された状況の結果が起こってもよいし、又は起こらなくてもよく、及びその記載が、前記の結果又は状況が起こる場合並びにそれらが起こらない場合を包含することを意味する。
【００１１】
本明細書及び特許請求の範囲の全範囲において用いられる場合、任意の近似的表現は、関連する基本的機能に変化をもたらさない範囲内で変動させることができる定量的表現を修飾するために用いることができる。したがって、「約」、「ほぼ」、及び「実質的に」などの１以上の用語によって修飾された値は、指定された精密な値に限定されない。少なくともいくつかの例において、近似的な用語は、その数値を測定する装置の精密さに対応させることができる。ここで、及び明細書及び特許請求の範囲を通して、範囲の制限を特定することができる。そのような範囲は、組合せる、及び／又は交換することができ、文脈上明らかに指示する場合を除き、そこに含まれるすべての部分範囲を含むことができる。
【００１２】
本明細書で説明する例示的な構成要素及び方法は、コーティングされた内部流路が画成された構成要素を形成するための既知のアセンブリ及び方法と関連付けられた欠点の少なくともいくつかを克服する。本明細書で説明する実施形態は、金型に対して位置決めされたジャケット付きコアを提供する。ジャケット付きコアは、（ｉ）中空構造、（ｉｉ）中空構造内に配置された内部コア、及び（ｉｉｉ）中空構造と内部コアとの間に配置された第１のコーティング層を含む。内部コアは、金型キャビティ内に延在して、金型内に形成される構成要素内の内部流路の位置を画成する。第１のコーティング層は、第１のコーティング材料を含む。溶融した構成要素材料が金型キャビティ内に導入され、冷却されて構成要素を形成した後、第１のコーティング材料の少なくとも一部は、内部流路の少なくとも一部を裏打ちする。
【００１３】
図１は、本開示の実施形態を使用することができる構成要素を有する例示的な回転機械１０の概略図である。例示的な実施形態では、回転機械１０は、吸気部１２と、吸気部１２の下流に結合された圧縮部１４と、圧縮部１４の下流に結合された燃焼部１６と、燃焼部１６の下流に結合されたタービン部１８と、タービン部１８の下流に結合された排気部２０とを含むガスタービンである。概ね管状のケーシング３６は、吸気部１２、圧縮部１４、燃焼部１６、タービン部１８、及び排気部２０のうちの１以上を少なくとも部分的に取り囲む。別の実施形態では、回転機械１０は、本明細書に記載されているような内部流路を伴い構成された構成要素が適している任意の回転機械である。さらに、本開示の実施形態は、説明の目的で回転機械を用いて説明するが、本明細書で説明する実施形態は、そこに画成された内部流路が適切に形成された構成要素を含むあらゆる状況に適用可能である。
【００１４】
例示的な実施形態では、タービン部１８は、ロータシャフト２２を介して圧縮部１４に結合される。本明細書で使用される場合、「結合する」という用語は、構成要素間の直接的な機械的接続、電気的接続、及び／又は通信接続に限定されず、複数構成要素の間の間接的な機械的接続、電気的接続、及び／又は通信接続を含むことができることに留意されたい。
【００１５】
ガスタービン１０の動作の間、吸気部１２は、圧縮部１４に対して空気を流す。圧縮部１４は、空気をより高い圧力及び温度に圧縮する。より具体的には、ロータシャフト２２は、圧縮部１４内のロータシャフト２２に結合された１以上の円周方向列の圧縮機ブレード４０に回転エネルギーを伝える。例示的な実施形態では、圧縮機ブレード４０の各列の前に、空気流を圧縮機ブレード４０内に導くケーシング３６から半径方向内側に延在する圧縮機静翼４２の円周方向列がある。圧縮機ブレード４０の回転エネルギーは、空気の圧力及び温度を上昇させる。圧縮部１４は、圧縮空気を燃焼部１６に向けて排出する。
【００１６】
燃焼部１６では、圧縮空気が、燃料と混合され、点火されて、タービン部１８に向けて伝えられる燃焼ガスを生成する。より具体的には、燃焼部１６は、１以上の燃焼器２４を含み、その中に、燃料、例えば、天然ガス及び／又は燃料油が空気流中に注入され、燃料−空気混合物が点火されて、タービン部１８に向けて伝えられる高温燃焼ガスを生成する。
【００１７】
タービン部１８は、燃焼ガス流からの熱エネルギーを機械的回転エネルギーに変換する。より具体的には、燃焼ガスは、タービン部１８内のロータシャフト２２に結合された１以上の円周方向列のロータブレード７０に回転エネルギーを伝える。例示的な実施形態では、ロータブレード７０の各列の前に、燃焼ガスをロータブレード７０内に導くケーシング３６から半径方向内側に延在するタービン静翼７２の円周方向列がある。ロータシャフト２２は、限定するものではないが、発電機及び／又は機械的駆動装置のなどの、負荷（図示せず）に結合することができる。排気された燃焼ガスは、タービン部１８より下流に、排気部２０に流れる。回転機械１０の構成要素は、構成要素８０として示されている。燃焼ガスの経路に近接する構成要素８０は、回転機械１０の動作中に高温にさらされる。さらに、又は或いは、構成要素８０は、内部流路が画成されて形成された適切な任意の構成要素を含む。
【００１８】
図２は、（図１に示す）回転機械１０とともに使用するよう示された、例示的な構成要素８０の概略透視図である。構成要素８０は、内壁１００によって内部に画成された１以上の内部流路８２を含む。例えば、冷却流体は、回転機械１０の動作中に内部流路８２にもたらされ、構成要素８０を、高温の燃焼ガスの温度未満に維持することを容易にする。内部流路８２は１つだけが示されているが、構成要素８０は、本明細書で説明するように形成された任意の適切な数の内部流路８２を含むことを理解されたい。
【００１９】
構成要素８０は、構成要素材料７８から形成される。例示的な実施形態では、構成要素材料７８は、適切なニッケル基超合金である。代替実施形態では、構成要素材料７８は、コバルト基超合金、鉄基合金、及びチタン基合金のうちの少なくとも１つである。他の代替実施形態では、構成要素材料７８は、本明細書で説明されているように構成要素８０を形成することを可能にする任意の適切な材料である。
【００２０】
例示的な実施形態では、構成要素８０は、ロータブレード７０又は静翼７２のうちの１つである。代替実施形態では、構成要素８０は、本明細書で説明するような内部流路で形成することができる回転機械１０の別の適切な構成要素である。さらに他の実施形態では、構成要素８０は、内部流路が画成されて適切に形成された任意の適切な用途のための任意の構成要素である。
【００２１】
例示的な実施形態では、ロータブレード７０、或いは静翼７２は、前進面７４及び反対の後進面７６を含む。前進面７４及び後進面７６のそれぞれは、前縁８４から反対の後縁８６まで延在している。さらに、ロータブレード７０、又は静翼７２は、末端８８から反対側の先端９０まで延在し、ブレード長９６を画成する。代替実施形態では、ロータブレード７０、又は静翼７２は、本明細書で説明する内部流路で形成することができる任意の適切な構成を有する。
【００２２】
特定の実施形態では、ブレード長９６は、少なくとも約２５．４センチメートル（ｃｍ）（１０インチ）である。さらに、いくつかの実施形態では、ブレード長９６は、少なくとも約５０．８ｃｍ（２０インチ）である。特定の実施形態では、ブレード長９６は、約６１ｃｍ（２４インチ）から約１０１．６ｃｍ（４０インチ）の範囲にある。代替実施形態では、ブレード長９６は、約２５．４ｃｍ（１０インチ）未満である。例えば、いくつかの実施形態では、ブレード長９６は、約２．５４ｃｍ（１インチ）から約２５．４ｃｍ（１０インチ）の範囲内にある。他の代替実施形態では、ブレード長９６は、約１０１．６ｃｍ（４０インチ）より長い。
【００２３】
例示的な実施形態では、内部流路８２は、末端８８から先端９０まで延在している。代替実施形態では、内部流路８２は、内部流路８２が本明細書で説明するように形成されることを可能にする、任意の適切な方法で、任意の適切な程度に、構成要素８０内に延在する。ある実施形態では、内部流路８２は、非線形である。例えば、構成要素８０は、末端８８と先端９０との間に画成された軸８９に沿って所定の捻れを伴って形成され、内部流路８２は、軸方向の捻れに対して相補的な湾曲形状を有する。いくつかの実施形態では、内部流路８２は、内部流路８２の長さに沿って前進面７４から実質的に一定の距離９４に位置付けられる。或いは、又はさらに、構成要素８０の翼弦は、末端８８と先端９０との間でテーパ状に形成され、内部流路８２は、テーパと非線形に相補的に延在しており、内部流路８２は、内部流路８２の長さに沿って後縁８６から実質的に一定の距離９２に位置決めされる。代替実施形態では、内部流路８２は、構成要素８０の任意の適切な輪郭に相補的な非線形形状を有する。他の代替実施形態では、内部流路８２は、非線形であり、構成要素８０の輪郭に対して相補的ではない。いくつかの実施形態では、非線形形状を有する内部流路８２は、構成要素８０に対して予め選択された冷却基準を満たすことを容易にする。代替実施形態では、内部流路８２は、直線的に延在する。
【００２４】
いくつかの実施形態では、内部流路８２は、実質的に円形の断面を有する。代替実施形態では、内部流路８２は、実質的に卵形の断面を有する。他の代替実施形態では、内部流路８２は、内部流路８２が本明細書で説明するように形成されることを可能にする任意の適切な形状の断面を有する。さらに、ある実施形態では、内部流路８２の断面の形状は、内部流路８２の長さに沿って実質的に一定である。代替実施形態では、内部流路８２の断面の形状は、内部流路８２を本明細書で説明するように形成することを可能にする任意の適切な方法で、内部流路８２の長さに沿って変化する。
【００２５】
図３は、構成要素８０（図２に示す）を作製するための金型アセンブリ３０１の概略透視図である。金型アセンブリ３０１は、金型３００に対して位置決めされたジャケット付きコア３１０を含む。図４は、図３に示す線４−４に沿ったジャケット付きコア３１０の一実施形態の概略断面図である。図２から図４を参照すると、金型３００の内壁３０２は、金型キャビティ３０４を画成する。内壁３０２は、溶融状態の構成要素材料７８を金型キャビティ３０４に導入し、冷却して、構成要素８０を形成することができるように、構成要素８０の外形に対応する形状を画成する。例示的な実施形態における構成要素８０は、ロータブレード７０又は代替的に静翼７２であるが、代替実施形態では、構成要素８０は、本明細書で説明するような、内部流路を画成するよう適切に形成可能な任意の構成要素であることに留意されたい。
【００２６】
ジャケット付きコア３１０は、ジャケット付きコア３１０の部分３１５が金型キャビティ３０４内に延在するように、金型３００に対して位置付けられる。ジャケット付きコア３１０は、第１の材料３２２から形成される中空構造３２０、中空構造３２０内に配置されて内部コア材料３２６から形成される内部コア３２４、及び中空構造３２０と内部コア３２４との間に配置されて第１のコーティング材料３６６から形成される少なくとも第１のコーティング層３６２を含む。より具体的には、少なくとも第１のコーティング層３６２は、中空構造３２０の中心線に対して、中空構造３２０と内部コア３２４との間に放射状に配置される。内部コア３２４は、内部流路８２の形状を画成する形状であり、金型キャビティ３０４内に位置付けられたジャケット付きコア３１０の部分３１５の内部コア３２４は、構成要素８０内の内部流路８２の位置を画成する。
【００２７】
中空構造３２０は、内部コア３２４の長さに沿って内部コア３２４を実質的に囲む外壁３８０を含む。中空構造３２０の内部部分３６０は、内部コア３２４が中空構造３２０の内部部分３６０によって相補的に成形されるように、外壁３８０に対して内側に配置される。ある実施形態では、中空構造３２０は、ほぼ管状の形状を画成する。例えば、限定するものではないが、中空構造３２０は、最初に、内部コア３２４の、したがって、内部流路８２の、選択された非線形形状を画成するために、必要に応じて、湾曲形状又は角度付き形状などの非線形形状に適切に操作される実質的に真っ直ぐな金属チューブから形成される。代替実施形態では、中空構造３２０は、内部コア３２４が、本明細書で説明するような内部流路８２の形状を画成することを可能にする任意の適切な形状を画成する。
【００２８】
例示的な実施形態では、中空構造３２０は、内部コア３２４の特徴的な幅３３０よりも薄い壁厚３２８を有する。特徴的な幅３３０は、本明細書では、内部コア３２４と同じ断面積を有する円の直径として定義される。代替実施形態では、中空構造３２０は、特徴的な幅３３０未満以外の薄い壁厚３２８を有する。内部コア３２４の断面の形状は、図３及び図４に示す例示的な実施形態では円形である。或いは、内部コア３２４の断面の形状は、内部流路８２が本明細書で説明するように機能することを可能にする内部流路８２の断面の任意の適切な形状に対応する。
【００２９】
また、例示的な実施形態では、第１のコーティング層３６２は、中空構造３２０の内部部分３６０の少なくとも一部、中空構造３２０と内部コア３２４との間に配置される。いくつかの実施形態では、第１のコーティング材料３６６は、本明細書で説明するように、構成要素８０が形成された後の内部流路８２の性能を変更するよう選択される。例えば、限定するものではないが、第１のコーティング材料３６６は、内壁１００に沿った構成要素材料７８の酸化を抑制するよう選択される。さらに、又は或いは、限定するものではないが、第１のコーティング材料３６６は、内壁１００に沿った構成要素材料７８の腐食を抑制するよう選択される。さらに、又は或いは、限定するものではないが、第１のコーティング材料３６６は、内壁１００に沿った構成要素材料７８での炭素の堆積を抑制するよう選択される。さらに、又は或いは、限定するものではないが、第１のコーティング材料３６６は、内壁１００に沿った構成要素材料７８に対して熱障壁を提供するよう選択される。さらに、又は或いは、限定するものではないが、第１のコーティング材料３６６は、内壁１００に沿った構成要素材料７８に対して水蒸気障壁を提供するよう選択される。さらに、又は或いは、限定するものではないが、第１のコーティング材料３６６は、内壁１００に沿った構成要素材料７８の摩耗（浸食に限定しない）を抑制するよう選択される。さらに、又は或いは、第１のコーティング材料３６６は、内壁１００に沿って配置された場合に内部流路８２の他の任意の選択された特性を提供又は促進する任意の適切な材料であるように選択される。
【００３０】
ある実施形態では、第１のコーティング層３６２は、中空構造３２０と内部コア３２４との間に配置された複数のコーティング層の１つである。例えば、図５は、図３に示す線４−４に沿ったジャケット付きコア３１０の別の実施形態の概略断面図である。例示的な実施形態では、ジャケット付きコア３１０は、少なくとも、中空構造３２０の内部部分３６０の少なくとも一部に配置され、第２のコーティング材料３７６から形成される、第２のコーティング層３７２と、第２のコーティング層３７２及び内部コア３２４の間に放射状に配置される第１のコーティング層３６２とを含む。いくつかの実施形態では、第１のコーティング層３６２は、（ｉ）酸化防止材料、（ｉｉ）腐食防止材料、（ｉｉｉ）炭素堆積防止材料、（ｉｖ）熱障壁材料、（ｖ）水蒸気障壁材料、及び（ｖｉ）摩耗防止材料からの少なくとも１つから選択される第１のコーティング材料３６６から形成され、第２のコーティング材料３７６は、（ｉ）酸化防止材料、（ｉｉ）腐食防止材料、（ｉｉｉ）炭素堆積防止材料、（ｉｖ）熱障壁材料、（ｖ）水蒸気障壁材料、及び（ｖｉ）摩耗防止材料の第１のコーティング材料３６６で選択したものとは別のものから選択される。代替実施形態では、第２のコーティング材料３７６は、第１の材料３２２及び構成要素材料７８の少なくとも１つに対する第１のコーティング材料３６６の結合を容易にするボンディングコート材料である。他の代替実施形態では、第２のコーティング材料３７６は、ジャケット付きコア３１０が本明細書で説明するように機能することを可能にする任意の適切な材料である。
【００３１】
図２から図５を参照すると、金型３００は金型材料３０６から形成される。例示的な実施形態では、金型材料３０６は、構成要素８０を形成するために使用される構成要素材料７８の溶融状態と関連付けられた高温環境に耐えるように選択された耐熱セラミック材料である。代替実施形態では、金型材料３０６は、本明細書で説明されているように構成要素８０を形成することを可能にする任意の適切な材料である。さらに、例示的な実施形態では、金型３００は、適切なインベストメント鋳造処理によって形成される。例えば、限定するものではないが、適切なパターン材料、例えば、ワックスを、適切なパターンダイに注入して、構成要素８０のパターン（図示せず）を形成し、パターンは、金型材料３０６のスラリーに繰り返し浸漬され、金型材料３０６のシェルを作り出すために硬化され、シェルは、金型３００を形成するために、脱ろうされ、焼成される。代替実施形態では、金型３００は、本明細書で説明するように、金型３００が機能することを可能にする任意の適切な方法によって形成される。
【００３２】
ある実施形態では、ジャケット付きコア３１０は、構成要素８０を形成する処理の間、ジャケット付きコア３１０が金型３００に対して固定されたままであるように、金型３００に対して固定される。例えば、ジャケット付きコア３１０は、ジャケット付きコア３１０の位置が、ジャケット付きコア３１０を取り囲む金型キャビティ３０４への溶融構成要素材料７８の導入中にずれないよう固定される。いくつかの実施形態では、ジャケット付きコア３１０は、金型３００に直接結合される。例えば、例示的な実施形態では、ジャケット付きコア３１０の先端３１２は、金型３００の先端３１４内にしっかりと収容される。さらに、又は或いは、ジャケット付きコア３１０の末端３１６は、先端３１４に対向する金型３００の末端３１８にしっかりと収容される。例えば、限定するものではないが、金型３００は、上述のようなインベストメント鋳造によって形成され、ジャケット付きコア３１０は、先端３１２及び末端３１６がパターンダイから延在するよう適切なパターンダイにしっかりと結合され、一方、部分３１５は、ダイのキャビティ内に延在する。パターン材料は、部分３１５がパターン内に延在するようにジャケット付きコア３１０の周囲のダイに注入される。インベストメント鋳造により、金型３００は、先端３１２及び／又は末端３１６を包む。さらに、又は或いは、ジャケット付きコア３１０は、金型３００に対するジャケット付きコア３１０の位置を、構成要素８０を形成する処理の間に固定されたままにすることを可能にする任意の他の適切な方法で金型３００に対して固定される。
【００３３】
第１の材料３２２は、溶融構成要素材料７８によって少なくとも部分的に吸収可能となるように選択される。ある実施形態では、構成要素材料７８は合金であり、第１の材料３２２は合金の１以上の構成材料である。例えば、例示的な実施形態では、構成要素材料７８は、ニッケル基超合金であり、第１の材料３２２は、実質的にニッケルであり、溶融状態の構成要素材料７８が金型キャビティ３０４に導入された場合に、第１の材料３２２が構成要素材料７８によって実質的に吸収可能になる。代替実施形態では、構成要素材料７８は、任意の適切な合金であり、第１の材料３２２は、溶融合金によって少なくとも部分的に吸収可能な１以上の材料である。例えば、構成要素材料７８は、コバルト基超合金であり、第１の材料３２２は、実質的にコバルトである。別の例では、構成要素材料７８は、鉄基合金であり、第１の材料３２２は、実質的に鉄である。別の例では、構成要素材料７８は、チタン基合金であり、第１の材料３２２は、実質的にチタンである。
【００３４】
ある実施形態では、壁厚３２８は、ジャケット付きコア３１０の部分３１５の第１の材料３２２、すなわち、金型キャビティ３０４内に延在する部分が、溶融状態の構成要素材料７８が金型キャビティ３０４に導入された場合に、構成要素材料７８によって実質的に吸収されるよう、充分薄い。例えば、いくつかのそのような実施形態では、第１の材料３２２は、構成要素材料７８によって実質的に吸収され、構成要素材料７８が冷却された後、中空構造３２０を構成要素材料７８から分離する境界がない。さらに、いくつかのそのような実施形態では、第１の材料３２２が実質的に吸収されて、構成要素材料７８が冷却された後、第１の材料３２２が構成要素材料７８内に実質的に均一に分布する。例えば、内部コア３２４に近接する第１の材料３２２の濃度は、構成要素８０内の他の位置における第１の材料３２２の濃度よりも高く検出されることはない。例えば、限定するものではないが、第１の材料３２２はニッケルであり、構成要素材料７８はニッケル基超合金であり、検出可能なより高いニッケル濃度は、構成要素材料７８が冷却された後に内部コア３２４に近接したままではなく、形成された構成要素８０のニッケル基超合金全体にわたって実質的に均一であるニッケルの分布をもたらす。
【００３５】
代替実施形態では、壁厚３２８は、第１の材料３２２が構成要素材料７８によって実質的に吸収されないよう選択される。例えば、いくつかの実施形態では、構成要素材料７８が冷却された後、第１の材料３２２は、構成要素材料７８内に実質的に均一に分布されない。例えば、内部コア３２４に近接する第１の材料３２２の濃度は、構成要素８０内の他の位置における第１の材料３２２の濃度よりも高く検出される。いくつかのそのような実施形態では、第１の材料３２２は、構成要素材料７８によって部分的に吸収され、構成要素材料７８が冷却された後、中空構造３２０を構成要素材料７８から分離する境界が存在する。さらに、いくつかのそのような実施形態では、第１の材料３２２は、構成要素材料７８によって部分的に吸収され、構成要素材料７８が冷却された後に、中空構造３２０の少なくとも一部が内部コア３２４に近接したままとなる。
【００３６】
いくつかの実施形態では、第１のコーティング材料３６６はまた、溶融状態の構成要素材料７８が金型キャビティ３０４に導入された場合、構成要素材料７８によって少なくとも部分的に吸収される。いくつかのそのような実施形態では、第１のコーティング層３６２の厚さは、内部コア３２４に近接する第１のコーティング材料３６６の濃度が、構成要素８０内の他の位置における第１のコーティング材料３６６の濃度よりも高く検出されるよう選択される。したがって、内部コア３２４が構成要素８０から除去されて内部流路８２が形成されると、内壁１００に近接する第１のコーティング材料３６６の濃度は、構成要素８０内の他の位置における第１のコーティング材料３６６の濃度よりも高く検出される。さらに、いくつかのそのような実施形態では、第１のコーティング材料３６６の少なくとも一部は、内部流路８２を画成する内壁１００の少なくとも一部を裏打ちする。
【００３７】
例えば、図６は、図２に示した線６−６に沿った構成要素８０の断面図であり、内壁１００に近接する第１のコーティング材料３６６の勾配分布を模式的に示す。いくつかのそのような実施形態では、内壁１００に近接する第１のコーティング材料３６６の濃度は、第１のコーティング材料３６６の少なくとも一部が、内部流路８２を画成する内壁１００の少なくとも一部を裏打ちするのに充分である。例えば、内壁１００に近接する第１のコーティング材料３６６の濃度は、内壁１００に沿った第１のコーティング材料３６６と関連付けられた材料特性を確立するのに充分である。したがって、ジャケット付きコア３１０の第１のコーティング層３６２は、構成要素８０の鋳造中に第１のコーティング材料３６６を内部流路８２に効率的に適用される。
【００３８】
さらに、第１のコーティング層３６２がジャケット付きコア３１０の複数のコーティング層の１つである特定の実施形態では、これに限定するものではないが、第２のコーティング材料３７６などのさらなるコーティング材料が、同様の方式で、内壁１００に近接して分配される。例えば、内壁１００に近接する第２のコーティング材料３７６の濃度は、第２のコーティング材料３７６の少なくとも一部が、内部流路８２を画成する内壁１００の少なくとも一部を裏打ちするのに充分である。別の例では、第２のコーティング材料３７６は、ボンディングコート材料であり、内壁１００に近接する第２のコーティング材料３７６の濃度は、第１のコーティング材料３６６を、内壁１００に近接する構成要素材料７８及び／又は第１の材料３２２に接合するのに充分である。
【００３９】
さらに、図２から図５を参照すると、いくつかの実施形態では、第１のコーティング層３６２は、構成要素材料７８によって部分的に吸収され、構成要素材料７８が冷却された後、第１のコーティング材料３６６を構成要素材料７８から分離する境界が存在する。さらに、いくつかのそのような実施形態では、第１のコーティング層３６２は、構成要素材料７８によって部分的に吸収され、構成要素材料７８が冷却された後に、第１のコーティング層３６２の少なくとも一部が内部コア３２４に近接したまま残る。したがって、内部コア３２４が構成要素８０から除去されて内部流路８２が形成されると、第１のコーティング材料３６６の少なくとも一部が、内壁１００の少なくとも一部を裏打ちする。この場合も、ジャケット付きコア３１０の第１のコーティング層３６２は、構成要素８０の鋳造中に第１のコーティング材料３６６を内部流路８２に効率的に適用する。
【００４０】
さらに、第１のコーティング層３６２がジャケット付きコア３１０の複数のコーティング層の１つである特定の実施形態では、これに限定するものではないが、第２のコーティング材料３７６などのさらなるコーティング材料が、離散的境界によって輪郭が描かれ、同様の方式で、内壁１００に近接したままとなる。例えば、第２のコーティング材料３７６は、ボンディングコート材料であり、第２のコーティング層３７２の一部は、そのまま第１のコーティング材料３６６を、内壁１００に近接する構成要素材料７８及び／又は第１の材料３２２に接合する。
【００４１】
例示的な実施形態では、内部コア材料３２６は、構成要素８０を形成するために使用される構成要素材料７８の溶融状態と関連付けられた高温環境に耐えるように選択された耐熱セラミック材料である。例えば、限定するものではないが、内部コア材料３２６は、シリカ、アルミナ、及びムライトの少なくとも１つを含む。さらに、例示的な実施形態では、内部コア材料３２６は、内部流路８２を形成するよう構成要素８０から選択的に除去可能である。例えば、限定するものではないが、内部コア材料３２６は、限定するものではないが、適切な化学的浸出処理などの構成要素材料７８を実質的に劣化させない適切な処理によって構成要素８０から除去可能である。ある実施形態では、内部コア材料３２６は、構成要素材料７８との適合性及び／又は除去可能性に基づいて選択される。代替実施形態では、内部コア材料３２６は、本明細書で説明するように構成要素８０を形成することを可能にする任意の適切な材料である。
【００４２】
いくつかの実施形態では、少なくとも第１のコーティング層３６２を中空構造３２０の内部部分３６０に塗布し、次に、コーティングされた中空構造３２０を内部コア材料３２６で充填することによって、ジャケット付きコア３１０を形成する。例えば、ある実施形態では、バルクコーティング処理（例えば、これらに限定するものではないが、気相堆積処理又は化学気相堆積処理など）において、少なくとも第１のコーティング層３６２が中空構造３２０に塗布される。いくつかのそのような実施形態では、中空構造３２０の外壁３８０は、中空構造３２０の内部部分３６０のみがコーティングされるようにマスクされる。或いは、外壁３８０及び内部部分３６０の両方がコーティングされ、外壁３８０のコーティングは、例えば、構成要素８０が鋳造される場合に、構成要素材料７８に拡散される。いくつかのそのような実施形態では、コーティングを中空構造３２０に単独で適用することにより、構成要素８０の全体を堆積チャンバ内に配置し、構成要素８０の外面全体をマスクし、及び／又は構成要素８０の大きな外面領域を不必要にコーティングする必要なく、バルク堆積処理を使用することが可能となり、それにより、構成要素８０が構成された後に構成要素８０内の内部流路８２にコーティングを適用することに比べて、少なくとも第１のコーティング層３６２を適用するのに要求される時間とコストを低減する。
【００４３】
さらに、又は或いは、いくつかの実施形態では、少なくとも第１のコーティング層３６２が、限定するものではないが、中空構造３２０に、第１のコーティング材料３６６を含むスラリー及び／又はその前駆体を注入するなどのスラリー注入処理で中空構造３２０の内部部分３６０に適用され、第１のコーティング層３６２を生成するためにスラリーを熱処理し、次いで、残留スラリーを中空構造３２０から除去する。いくつかのそのような実施形態では、コーティングを中空構造３２０に単独で適用することにより、熱処理中に構成要素８０の全体を連続的に配向させて均一な厚さの第１のコーティング層３６２を生成する必要なくスラリー堆積処理を使用することが可能となる。
【００４４】
さらに、又は或いは、いくつかの実施形態では、少なくとも第１のコーティング層３６２が、限定するものではないが、少なくとも第１のコーティング材料３６６及び／又はその前駆体を含むスラリーに中空構造３２０の全体を浸すなどの、スラリー浸漬処理で中空構造３２０の内部部分３６０に適用される。いくつかのそのような実施形態では、中空構造３２０の外壁３８０は、中空構造３２０の内部部分３６０のみがコーティングされるようにマスクされる。或いは、外壁３８０及び内部部分３６０の両方がコーティングされ、外壁３８０のコーティングは、例えば、構成要素８０が鋳造される場合に、構成要素材料７８に拡散される。
【００４５】
さらに、いくつかの実施形態では、中空構造３２０は、付加的な製造処理によって、又は後に一緒に接合されるセクションなどで、段階的に形成される。いくつかのそのような実施形態では、少なくとも第１のコーティング層３６２が、上述の適用処理のいずれかなどの適切な適用処理を使用して、中空構造３２０の増分部分に適用される。例えば、限定するものではないが、スラリー注入処理が使用され、中空構造３２０の増分部分に対する比較的厚いスラリーの注入及び除去は、構成要素８０が特に、これだけではないが、高度の非線形性、複雑な断面、及び／又は大きな長さ対直径の比を特徴とする内部流路８２に対して形成された後で、構成要素８０内の内部流路８２の全体への比較的厚いスラリーの注入及び除去と比較してより効率的である。
【００４６】
さらに、又は或いは、いくつかの実施形態では、少なくとも第１のコーティング層３６２が、付加的な製造処理において中空構造３２０の内部部分３６０に一体的に適用される。例えば、図７も参照すると、少なくとも第１のコーティング層３６２が適用された中空構造３２０のコンピュータ設計モデルは、第１の端部３５０と第２の端部３５２との間の一連の薄い平行な平面にスライスされ、各平面内の第１の材料３２２及び第１のコーティング材料３６６の分布が定義される。コンピュータ数値制御（ＣＮＣ）機械は、第１の材料３２２及び第１のコーティング材料３６６の連続層を、モデルスライスに従って、第１の端部３５０から第２の端部３５２に堆積させて、中空構造３２０を形成する。例えば、付加的な製造処理は、複数の金属並びに／又は金属及びセラミック材料のそれぞれを交互堆積するために適切に構成され、交互堆積は、コンピュータ設計モデルに従って適切に制御され、各層において、第１の材料３２２と第１のコーティング材料３６６との定義通りに分布させる。そのような３つの代表的な層は、層３６４、３６８、及び３７０として示されている。いくつかの実施形態では、第１の材料３２２及び第１のコーティング材料３６６をそれぞれ含む連続層は、直接金属レーザ溶融（ＤＭＬＭ）処理、直接金属レーザ焼結（ＤＭＬＳ）処理、選択的レーザ焼結（ＳＬＳ）処理、電子ビーム溶融（ＥＢＭ）処理、選択的レーザ溶融処理（ＳＬＭ）、及びロボキャスト押出型付加処理の少なくとも１つを使用して堆積される。さらに、又は或いは、第１の材料３２２及び第１のコーティング材料３６６の連続層は、中空構造３２０が、本明細書で説明するように形成されることを可能にする、任意の適切な処理を用いて堆積される。
【００４７】
いくつかの実施形態では、付加的な製造処理による中空構造３２０及び第１のコーティング層３６２の形成は、中空構造３２０を、第１のコーティング層３６２を中空構造３２０に適用する他の方法によって製造することが困難である、及び／又は比較的多くのコストがかかる、第１のコーティング材料３６６の均一で繰り返し可能な分布で、中空構造３２０を形成することを可能にする。それに対応して、付加的な製造処理により中空構造３２０を形成することは、金型３００での構成要素８０の初期形成後、別々の処理で、内部流路８２に適用することが困難であり、及び／又は比較的多くのコストがかかる、内壁１００に近接する第１のコーティング材料３６６の一体型分布（例えば、図６に示す）で構成要素８０が形成されることを可能にする。
【００４８】
代替実施形態では、少なくとも第１のコーティング層３６２は、ジャケット付きコア３１０が本明細書で説明するよう機能することを可能にする他の任意の適切な方法で、中空構造３２０に適用される。さらに、第１のコーティング層３６２がジャケット付きコア３１０の複数のコーティング層の１つである特定の実施形態では、限定するものではないが、第２のコーティング層３７２などの、追加コーティング層が、第１のコーティング層３６２に対して上記した処理のいずれかで、及び／又はジャケット付きコア３１０が本明細書で説明するように機能することを可能にする他の任意の適切な方法で、中空構造３２０に適用される。
【００４９】
少なくとも第１のコーティング層３６２が中空構造３２０に適用された後、いくつかの実施形態では、内部コア材料３２６がスラリーとして中空構造３２０に注入され、内部コア材料３２６が中空構造３２０内で乾燥され、ジャケット付きコア３１０を形成する。さらに、ある実施形態では、中空構造３２０は、内部コア３２４を実質的に構造的に補強し、したがって、いくつかの実施形態では、構成要素８０を形成するために、補強されていない内部コア３２４の製造、取り扱い、及び使用と関連した潜在的な問題を低減する。例えば、ある実施形態では、内部コア３２４は、比較的脆いセラミック材料であり、破損、亀裂、及び／又は他の損傷のリスクが比較的高い。したがって、いくつかのそのような実施形態では、ジャケット付きコア３１０を形成し搬送することは、ジャケット無しの内部コア３２４を使用することと比較して、内部コア３２４への損傷のリスクをはるかに低くする。同様に、いくつかのそのような実施形態では、ジャケット付きコア３１０の周りのパターンダイにワックスパターン材料を注入するなどして、金型３００のインベストメント鋳造に使用するジャケット付きコア３１０の周りに適切なパターンを形成することは、ジャケット無しの内部コア３２４を使用することと比較して、内部コア３２４への損傷のリスクをはるかに低くする。したがって、ある実施形態では、ジャケット付きコア３１０を使用することは、ジャケット付きコア３１０ではなくジャケット無しの内部コア３２４を使用して実行される場合と同じステップと比較して、内部流路８２が画成される許容可能な構成要素８０を生成することに対する失敗のリスクをはるかに低くする。したがって、ジャケット付きコア３１０は、内部コア３２４と関連する脆弱性の問題を低減又は排除しながら、内部流路８２を画成するために、金型３００に対する内部コア３２４の位置決めと関連する利点を得ることを容易にする。
【００５０】
例えば、限定するものではないが、構成要素８０がロータブレード７０である実施形態などの特定の実施形態では、内部コア３２４の特性幅３３０は、約０．０５０ｃｍ（０．０２０インチ）から約１．０１６ｃｍ（０．４００インチ）の範囲内であり、中空構造３２０の壁厚３２８は、約０．０１３ｃｍ（０．００５インチ）から約０．２５４ｃｍ（０．１００インチ）の範囲内になるよう選択される。より詳しくは、いくつかのそのような実施形態では、特性幅３３０は、約０．１０２ｃｍ（０．０４０インチ）から約０．５０８ｃｍ（０．２００インチ）の範囲内にあり、壁厚３２８は、約０．０１３ｃｍ（０．００５インチ）から約０．０３８ｃｍ（０．０１５インチ）の範囲内になるよう選択される。別の例では、限定するものではないが、構成要素８０が、これに限定されないが、静翼７２などの固定部品である実施形態などのいくつかの実施形態では、内部コア３２４の特性幅３３０は、約１．０１６ｃｍ（０．４００インチ）より大きく、及び／又は壁厚３２８は、約０．２５４ｃｍ（０．１００インチ）よりも大きくなるように選択される。代替実施形態では、特性幅３３０は、結果的に得られる内部流路８２が、その意図された機能を実行することを可能にする、任意の適切な値であり、壁厚３２８は、ジャケット付きコア３１０が、本明細書で説明するように機能することを可能にする、任意の適切な値となるよう選択される。
【００５１】
さらに、ある実施形態では、ジャケット付きコア３１０を形成するために中空構造３２０内に内部コア材料３２６を導入する前に、内部流路８２の選択された非線形形状に対応するよう、中空構造３２０が予め形成される。例えば、第１の材料３２２は、内部コア材料３２６で充填する前に比較的容易に成形される金属材料であり、したがって、内部コア３２４を非線形形状に別々に形成及び／又は機械加工する必要性が低減又は排除される。さらに、いくつかのそのような実施形態では、中空構造３２０によって提供される構造的補強により、ジャケット無し内部コア３２４としての形成及び取り扱いが困難な非直線形状での内部コア３２４のその後の形成及び取り扱いが可能になる。したがって、ジャケット付きコア３１０は、湾曲及び／又は非線形形状の複雑性が増した、並びに／もしくは時間及びコストが低減された、内部流路８２の形成を容易にする。ある実施形態では、中空構造３２０は、構成要素８０の輪郭に相補的な内部流路８２の非線形形状に対応するよう、予め形成される。例えば、限定するものではないが、構成要素８０は、ロータブレード７０及び静翼７２のうちの１つであり、中空構造３２０は、上述のように、構成要素８０の軸方向の捻れ及びテーパの少なくとも一方と相補的な形状で予め形成される。
【００５２】
内部流路８２などの内部流路が画成された、構成要素８０などの構成要素を形成する例示的方法７００を、図７及び図８のフローダイアグラムに示す。図１から図６も参照すると、例示的方法７００は、金型３００などの金型に対して、ジャケット付きコア３１０などのジャケット付きコアを位置決めするステップ７０２を含む。ジャケット付きコアは、中空構造３２０などの中空構造と、中空構造内に配置される内部コア３２４などの内部コアとを含む。ジャケット付きコアはまた、中空構造と内部コアとの間に配置された、第１のコーティング層３６２などの、第１のコーティング層を含む。第１のコーティング層は、第１のコーティング材料３６６などの、第１のコーティング材料から形成される。方法７００はまた、溶融状態の、構成要素材料７８などの構成要素材料を、金型キャビティ３０４などの金型のキャビティに導入するステップ７０４と、構成要素を形成するためにキャビティ内の構成要素材料を冷却するステップ７０６とを含む。内部コアは、構成要素内の内部流路を画成するよう位置決めされ、第１のコーティング材料の少なくとも一部は、内部流路の少なくとも一部を裏打ちする。
【００５３】
いくつかの実施形態では、ジャケット付きコアを位置決めするステップ７０２は、内部部分３６０などの、中空構造の内部部分の少なくとも一部に配置された第１のコーティング層を含むジャケット付きコアを位置決めするステップ７０８を含む。
【００５４】
ある実施形態では、ジャケット付きコアを位置決めするステップ７０２は、（ｉ）酸化防止材料、（ｉｉ）腐食防止材料、（ｉｉｉ）炭素堆積防止材料、（ｉｖ）熱障壁材料、（ｖ）水蒸気障壁材料、及び（ｖｉ）摩耗防止材料のうちの１つから選択される第１のコーティング材料を含むジャケット付きコアを位置決めするステップ７１０を含む。
【００５５】
いくつかの実施形態では、ジャケット付きコアを位置決めするステップ７０２は、中空構造と内部コアとの間に配置された複数のコーティング層のうちの１つである第１のコーティング層を含むジャケット付きコアを位置決めするステップ７１２を含む。いくつかのそのような実施形態では、ジャケット付きコアを位置決めするステップ７１２は、（ｉ）酸化防止材料、（ｉｉ）腐食防止材料、（ｉｉｉ）炭素堆積防止材料、（ｉｖ）熱障壁材料、（ｖ）水蒸気障壁材料、及び（ｖｉ）摩耗防止材料の１つから選択される第１のコーティング材料を含むジャケット付きコアを位置決めするステップ７１４を含み、第２のコーティング層３７２などの第２の複数のコーティング層は、（ｉ）酸化防止材料、（ｉｉ）腐食防止材料、（ｉｉｉ）炭素堆積防止材料、（ｉｖ）熱障壁材料、（ｖ）水蒸気障壁材料、及び（ｖｉ）摩耗防止材料の第１のコーティング材料３６６で選択したものとは別のものから選択される、第２のコーティング材料３７６などの第２のコーティング材料から形成される。或いは、ジャケット付きコアを位置決めするステップ７１２は、ボンディングコート材料を含む第２のコーティング材料から形成される第２のコーティング層を含むジャケット付きコアを位置決めするステップ７１６を含む。
【００５６】
ある実施形態では、方法７００はまた、ジャケット付きコアを形成するステップ７１８を含む。いくつかのそのような実施形態では、内部コアは、内部コア材料３２６などの内部コア材料から形成され、ジャケット付きコアを形成するステップ７１８は、第１のコーティング層を、内部部分３６０などの中空構造の内部部分に適用するステップ７２０と、コーティングされた中空構造を内部コア材料で充填するステップ７２２とを含む。
【００５７】
いくつかの実施形態では、第１のコーティング層を適用するステップ７２０は、第１のコーティング層をバルクコーティング処理で中空構造に適用するステップ７２４を含む。いくつかのそのような実施形態では、第１のコーティング層を適用するステップ７２４は、気相堆積処理及び化学気相堆積処理のうちの少なくとも１つで、第１のコーティング層を中空構造に適用するステップ７２６を含む。
【００５８】
ある実施形態では、第１のコーティング層を適用するステップ７２０は、スラリー注入処理及びスラリー浸漬処理のうちの１つで、第１のコーティング層を中空構造の内部部分に適用するステップ７２８を含む。
【００５９】
いくつかの実施形態では、中空構造が徐々に形成され、第１のコーティング層を適用するステップ７２８が、第１のコーティング層を中空構造の複数の増分部分に適用するステップ７３０を含む。
【００６０】
ある実施形態では、第１のコーティング層を適用するステップ７２０は、付加的な製造処理で、第１のコーティング層を中空構造の内部部分に適用するステップ７３２を含む。
【００６１】
いくつかの実施形態では、コーティングされた中空構造を内部コア材料で充填するステップ７２２は、内部コア材料をスラリーとして中空構造に注入するステップ７３４を含む。
【００６２】
本明細書で説明する例示的な構成要素及び方法は、コーティングされた内部流路が画成された構成要素を形成するための既知のアセンブリ及び方法と関連付けられた欠点の少なくともいくつかを克服する。本明細書で説明する実施形態は、金型に対して位置決めされたジャケット付きコアを提供する。ジャケット付きコアは、（ｉ）中空構造、（ｉｉ）中空構造内に配置された内部コア、及び（ｉｉｉ）中空構造と内部コアとの間に配置された第１のコーティング層を含む。第１のコーティング層は、第１のコーティング材料を含み、第１のコーティング材料の少なくとも一部は、溶融構成要素材料が金型キャビティに導入され、冷却されて構成要素を形成した後、内部流路の少なくとも一部を裏打ちする。
【００６３】
上述のジャケット付きコアは、コーティングされた内部流路、特に、限定するものではないが、高度の非線形性、複雑な断面、及び／又は大きな長さ対直径比によって特徴づけられる内部流路が画成された構成要素を形成する費用効果の高い方法を提供する。具体的には、ジャケット付きコアは、（ｉ）中空構造、（ｉｉ）中空構造内に配置された内部コア、及び（ｉｉｉ）中空構造と内部コアとの間に配置された第１のコーティング層を含む。内部コアは、金型キャビティ内に延在して、金型内に形成される構成要素内の内部流路の位置を画成する。溶融した構成要素材料が金型キャビティ内に導入され、構成要素を形成した後、第１のコーティング材料の少なくとも一部は、内部流路の少なくとも一部を裏打ちする。したがって、ジャケット付きコアの一部として形成された第１のコーティング層は、構成要素が鋳造される場合に、第１のコーティング材料を内部流路に効果的に適用する。
【００６４】
また、具体的には、ある実施形態では、ジャケット付きコアの一部として形成される第１のコーティング層により、構成要素の全体を堆積チャンバ内に配置し、構成要素の外面全体をマスクし、及び／又は構成要素の大きな外面領域を不必要にコーティングする必要なく、バルク堆積処理でコーティングを適用することが可能となり、それにより、構成要素が構成された後に構成要素内の内部流路にコーティングを適用することに比べて、コーティングを適用するのに要求される時間とコストを低減する。或いは、いくつかの実施形態では、ジャケット付きコアの一部として形成された第１のコーティング層は、熱処理中に構成要素の全体を連続的に配向させる必要なしに、スラリー堆積処理でコーティングを適用し、均一なコーティング厚を生成することを可能にする。
【００６５】
本明細書で説明する方法、システム、及び装置の例示的な技術的効果は、（ａ）内部流路が画成される構成要素を形成するのに使用されるコアの形成、取り扱い、搬送、及び／又は保管と関連した脆弱性の問題を低減又は削除すること、（ｂ）構成要素に対する内部流路を形成するための従来のコアと比較して、より長く、重く、薄く、及び／又は複雑なコアの使用を可能にすること、及び（ｃ）内部流路、特に、限定するものではないが、高度な非線形性、複雑な断面、及び／又は大きな長さ対直径比によって特徴づけられる内部流路のコーティングを、均一性を増し、及び／又はコストを低減して、可能にすること、の少なくとも１つを含む。
【００６６】
ジャケット付きコアの例示的な実施形態は、上記で詳細に説明されている。ジャケット付きコア、並びにそのようなジャケット付きコアを使用する方法及びシステムは、本明細書で説明した特定の実施形態に限定されないが、システムの構成要素及び／又は本方法のステップは、本明細書で説明した他の構成要素及び／又はステップから独立及び分離して使用してもよい。例えば、例示的な実施形態は、金型アセンブリ内でコアを使用するよう現在構成されている他の多くの用途と関連して実現され、利用され得る。
【００６７】
本開示のさまざまな実施形態の具体的な特徴を、一部の図面では示し、他の図面では示さない可能性があるが、これは単に便宜上のものである。本開示の原理によれば、図面の任意の特徴は、他の任意の図面の任意の特徴と組合せて参照及び／又は主張してもよい。
【００６８】
本明細書は最良の形態を含む実施形態を開示するため、及び、あらゆるデバイス又はシステムを製作し、並びに使用し、及びあらゆる組込方法を実行することを含む任意の当業者が実施形態を実施することを可能にするための例を用いる。開示の特許可能な範囲は、特許請求の範囲によって定義され、当業者が想到するその他の実施例を含むことができる。このような他の実施例は、特許請求の範囲の文言との差がない構造要素を有する場合、又は特許請求の範囲の文言との実質的な差がない等価の構造要素を含む場合、特許請求の範囲内にある。
［実施態様１］
内部流路（８２）が画成される構成要素（８０）を形成するのに使用するための金型アセンブリ（３０１）であって、金型アセンブリ（３０１）は、
金型キャビティ（３０４）が画成される金型（３００）と、
金型（３００）に対して位置付けられるジャケット付きコア（３１０）とを備え、ジャケット付きコア（３１０）は、
中空構造（３２０）と、
溶融状態の構成要素材料（７８）が金型キャビティ（３０４）に導入されて構成要素（８０）を形成するために冷却される場合に、中空構造（３２０）内に配置され、内部流路（８２）を画成するよう位置付けられる内部コア（３２４）と、
中空構造（３２０）と内部コア（３２４）との間に配置される第１のコーティング層（３６２）とを備える、
金型アセンブリ（３０１）。
［実施態様２］
第１のコーティング層（３６２）が、中空構造（３２０）の内部部分（３６０）の少なくとも一部に配置される、実施態様１に記載の金型アセンブリ（３０１）。
［実施態様３］
第１のコーティング層（３６２）が、構成要素（８０）が形成される場合に内部流路（８２）の性能を修正するよう選択される第１のコーティング材料（３６６）から形成される、実施態様１に記載の金型アセンブリ（３０１）。
［実施態様４］
第１のコーティング材料（３６６）が、（ｉ）酸化防止材料、（ｉｉ）腐食防止材料、（ｉｉｉ）炭素堆積防止材料、（ｉｖ）熱障壁材料、（ｖ）水蒸気障壁材料、及び（ｖｉ）摩耗防止材料のうちの１つから選択される、実施態様３に記載の金型アセンブリ（３０１）。
［実施態様５］
第１のコーティング層（３６２）が、中空構造（３２０）と内部コア（３２４）との間に配置される複数のコーティング層の１つである、実施態様１に記載の金型アセンブリ（３０１）。
［実施態様６］
第１のコーティング材料（３６６）は、（ｉ）酸化防止材料、（ｉｉ）腐食防止材料、（ｉｉｉ）炭素堆積防止材料、（ｉｖ）熱障壁材料、（ｖ）水蒸気障壁材料、及び（ｖｉ）摩耗防止材料から選択され、第２の複数のコーティング層は、（ｉ）酸化防止材料、（ｉｉ）腐食防止材料、（ｉｉｉ）炭素堆積防止材料、（ｉｖ）熱障壁材料、（ｖ）水蒸気障壁材料、及び（ｖｉ）摩耗防止材料の第１のコーティング材料（３６６）で選択したものとは別のものから選択される第２のコーティング材料（３７６）を備える、実施態様５に記載の金型アセンブリ（３０１）。
［実施態様７］
第２の複数のコーティング層が、第２のコーティング材料（３７６）を備え、第２のコーティング材料（３７６）が、ボンディングコート材料を備える、実施態様５に記載の金型アセンブリ（３０１）。
［実施態様８］
内部流路（８２）が画成される構成要素（８０）を形成する方法（７００）であって、方法（７００）は、
ジャケット付きコア（３１０）を金型（３００）に対して位置決めするステップ（７０２）であって、ジャケット付きコア（３１０）が、
中空構造（３２０）と、
中空構造（３２０）内に配置される内部コア（３２４）と、
中空構造（３２０）と内部コア（３２４）との間に配置されて、第１のコーティング材料（３６６）から形成される、第１のコーティング層（３６２）とを含む、
ステップ（７０２）と、
金型（３００）のキャビティに溶融状態の構成要素材料（７８）を導入するステップ（７０４）と、
構成要素（８０）を形成するためにキャビティ内で構成要素材料（７８）を冷却するステップ（７０６）であって、内部コア（３２４）が、構成要素（８０）内に内部流路（８２）を画成するよう位置決めされ、第１のコーティング材料（３６６）の少なくとも一部が、内部流路（８２）の少なくとも一部を裏打ちする、ステップ（７０６）と、
を備える、方法（７００）。
［実施態様９］
ジャケット付きコア（３１０）を位置決めするステップ（７０２）は、中空構造（３２０）の内部部分（３６０）の少なくとも一部に配置された第１のコーティング層（３６２）を含むジャケット付きコア（３１０）を位置決めするステップ（７０８）を備える、実施態様８に記載の方法（７００）。
［実施態様１０］
ジャケット付きコア（３１０）を位置決めするステップ（７０２）は、（ｉ）酸化防止材料、（ｉｉ）腐食防止材料、（ｉｉｉ）炭素堆積防止材料、（ｉｖ）熱障壁材料、（ｖ）水蒸気障壁材料、及び（ｖｉ）摩耗防止材料のうちの１つから選択される第１のコーティング材料（３６６）を含むジャケット付きコア（３１０）を位置決めするステップ（７１０）を備える、実施態様８に記載の方法（７００）。
［実施態様１１］
ジャケット付きコア（３１０）を位置決めするステップ（７０２）は、中空構造（３２０）と内部コア（３２４）との間に配置される複数のコーティング層のうちの１つである第１のコーティング層を含むジャケット付きコア（３１０）を位置決めするステップ（７１２）を備える、実施態様８に記載の方法（７００）。
［実施態様１２］
ジャケット付きコア（３１０）を位置決めするステップ（７１２）は、（ｉ）酸化防止材料、（ｉｉ）腐食防止材料、（ｉｉｉ）炭素堆積防止材料、（ｉｖ）熱障壁材料、（ｖ）水蒸気障壁材料、及び（ｖｉ）摩耗防止材料の１つから選択される第１のコーティング材料（３６６）を含むジャケット付きコア（３１０）を位置決めするステップ（７１４）を備え、第２の複数のコーティング層は、（ｉ）酸化防止材料、（ｉｉ）腐食防止材料、（ｉｉｉ）炭素堆積防止材料、（ｉｖ）熱障壁材料、（ｖ）水蒸気障壁材料、及び（ｖｉ）摩耗防止材料の第１のコーティング材料（３６６）で選択したものとは別のものから選択される、第２のコーティング材料（３７６）から形成される、実施態様１１に記載の方法（７００）。
［実施態様１３］
ジャケット付きコア（３１０）を位置決めするステップ（７１２）が、ボンディングコート材料から形成される第２の複数のコーティング層を含むジャケット付きコア（３１０）を位置決めするステップ（７１６）をさらに備える、実施態様１１に記載の方法（７００）。
［実施態様１４］
ジャケット付きコア（３１０）を形成するステップ（７１８）をさらに備える、実施態様８に記載の方法（７００）。
［実施態様１５］
内部コア（３２４）が、内部コア材料（３２６）から形成され、ジャケット付きコア（３１０）を形成するステップ（７１８）が、
第１のコーティング層（３６２）を、中空構造（３２０）の内部部分（３６０）に適用するステップ（７２０）と、
コーティングされた中空構造（３２０）を、内部コア材料（３２６）で充填するステップ（７２２）と、
を備える、実施態様１４に記載の方法（７００）。
［実施態様１６］
第１のコーティング層（３６２）を適用するステップ（７２０）が、第１のコーティング層（３６２）をバルクコーティング処理で中空構造（３２０）に適用するステップ（７２４）を備える、実施態様１５に記載の方法（７００）。
［実施態様１７］
第１のコーティング層（３６２）を適用するステップ（７２４）が、気相堆積処理及び化学気相堆積処理のうちの少なくとも一方で、第１のコーティング層（３６２）を中空構造（３２０）に適用するステップ（７２６）を備える、実施態様１６に記載の方法（７００）。
［実施態様１８］
第１のコーティング層（３６２）を適用するステップ（７２０）が、第１のコーティング層（３６２）をスラリー注入処理及びスラリー浸漬処理の少なくとも一方で中空構造（３２０）の内部部分（３６０）に適用するステップ（７２８）を備える、実施態様１５に記載の方法（７００）。
［実施態様１９］
中空構造（３２０）が徐々に形成され、第１のコーティング層（３６２）を適用するステップ（７２８）が、第１のコーティング層（３６２）を中空構造（３２０）の複数の増分部分に適用するステップ（７３０）を備える、実施態様１５に記載の方法（７００）。
［実施態様２０］
第１のコーティング層（３６２）を適用するステップ（７２０）が、第１のコーティング層（３６２）を付加的な製造処理で適用するステップ（７３２）を備える、実施態様１５に記載の方法（７００）。
［実施態様２１］
コーティングされた中空構造（３２０）を内部コア材料（３２６）で充填するステップ（７２２）が、内部コア材料（３２６）をスラリーとして中空構造（３２０）に注入するステップ（７３４）を備える、実施態様１５に記載の方法（７００）。
【符号の説明】
【００６９】
１０  回転機械
１２  吸気部
１４  圧縮部
１６  燃焼部
１８  タービン部
２０  排気部
２２  ロータシャフト
２４  １つの燃焼器
３６  ケーシング
４０  圧縮機ブレード
４２  圧縮機静翼
７０  ロータブレード
７２  静翼
７４  前進面
７６  後進面
７８  構成要素材料
８０  構成要素
８２  内部流路
８４  前縁
８６  後縁
８８  末端
８９  軸
９０  先端
９２  一定距離
９４  一定距離
９６  ブレード長
１００  内壁
３００  金型
３０１  金型アセンブリ
３０２  内壁
３０４  金型キャビティ
３０６  金型材料
３１０  ジャケット付きコア
３１２  先端
３１４  先端
３１５  部分
３１６  末端
３１８  末端
３２０  中空構造
３２２  第１の材料
３２４  内部コア
３２６  内部コア材料
３２８  壁厚
３３０  特性幅
３６０  内部部分
３６２  第１のコーティング層
３６６  第１のコーティング材料
３７２  第２のコーティング層
３７６  第２のコーティング材料
３８０  外壁
【図１】
2017121663.tif 000003
【図２】
2017121663.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
2017121663.tif 000008
【図７】
2017121663.tif 000009
【図８】
2017121663.tif 000010
【図９】
2017121663.tif 000011
【外国語明細書】
2017121663000001.pdf