АРМИРОВАННЫЙ ВОЛОКНОМ ПРОФИЛЬ КОМПРЕССОРА И СПОСОБ ЕГО ИЗГОТОВЛЕНИЯ

1. Легкое изделие из композиционного материала, включающее:
расположенную вблизи поверхности плетеную ткань, причем плетеная ткань дополнительно включает ткань, образованную из множества скрученных волоконных жгутов, переплетенных и ориентированных в таком направлении, что каждый из множества жгутов проходит под углом к другому жгуту и к основному направлению изделия, причем основное направление идет от первого конца ко второму концу изделия;
внутреннюю часть из алюминиево-литиевого сплава;
внешнюю поверхность из алюминиево-литиевого сплава;
причем алюминиево-литиевый сплав проникает в пустоты ткани и множества скрученных волоконных жгутов, так что алюминиево-литиевый сплав является по существу непрерывным.
2. Легкое изделие из композиционного материала по п.1, где изделие представляет собой лопатку компрессора для турбомашины.
3. Лопатка из композиционного материала по п.2, где каждый из множества переплетенных волоконных жгутов проходит под углом от приблизительно ±10° до приблизительно ±25° к оси лопатки, а ось лопатки в радиальном направлении проходит от концевой части лопатки на первом конце до хвостовика типа "ласточкин хвост" лопатки на втором конце.
4. Лопатка из композиционного материала по п.2, дополнительно включающая жгуты, включающие волокна, расположенные и идущие, по существу, под углом 0° к оси лопатки, так что каждый из жгутов по существу параллелен оси лопатки.
5. Лопатка из композиционного материала по п.4, где жгуты включены в трехмерную структуру сплетения.
6. Лопатка из композиционного материала по п.4, где жгуты представляют собой вкладные жгуты, дополнительно включающие волокно, обладающее высокой прочностью и низким модулем упругости, составляя до приблизительно 15% объема ткани.
7. Лопатка из композиционного материала по п.4, где жгуты представляют собой полосы разупрочнения, дополнительно включающие волокно, обладающее высоким модулем упругости, составляя до приблизительно 15% объема ткани.
8. Лопатка из композиционного материала по п.2, где алюминиево-литиевый сплав дополнительно включает, мас.%: приблизительно 2,5-3,5 Li, приблизительно 0,6-2,5 Cu, приблизительно 0,3-1,0 Mg, приблизительно 0,1-0,5 Zr, до приблизительно 0,08 Fe, до приблизительно 0,01 Si, до приблизительно 0,03 Ti, остаток представляет собой Al и случайные примеси.
9. Лопатка из композиционного материала по п.2, где каждый из множества скрученных волоконных жгутов дополнительно включает волоски, выбранные из группы, состоящей из волосков углеродного волокна, волокон из оксидной керамики, нейлона, волокон из неоксидной керамики и арамидных волокон и их сочетания.
10. Лопатка из композиционного материала по п.6, где вкладные жгуты дополнительно включают волокно, выбранное из группы, состоящей из углеродных волокон, волокон из оксидной керамики, волокон из неоксидной керамики и их сочетаний.
11. Лопатка из композиционного материала по п.7, где полосы разупрочнения дополнительно включают волокно, выбранное из группы, состоящей из углеродного волокна, стекловолокна, нейлонового волокна, арамидного волокна и их сочетаний.
12. Способ изготовления легкой лопатки компрессора из композиционного материала для турбомашины, включающий стадии:
создания множества скрученных волоконных жгутов;
создания плетеной ткани из множества скрученных волоконных жгутов, причем плетеная ткань включает пустоты между жгутами;
обеспечения инструмента с охватывающим элементом и сердечника в форме лопатки, причем инструмент включает поверхности, образующие полость в форме лопатки, а сердечник имеет форму, близкую к окончательной форме лопатки;
образования трехслойной структуры из плетеной ткани между фольгой из алюминиево-литиевого сплава и введения трехслойной структуры из фольги и ткани в инструмент;
введения сердечника в инструмент так, что трехслойная структура из фольги и ткани заполняет полость, и закрытия инструмента;
нагрева инструмента при поддержании неокисляющей атмосферы до температуры перегрева, которая выше температуры плавления сплава, и проведения горячего прессования в инструменте при поддержании температуры перегрева и давления в течение времени, достаточного для объединения и просачивания алюминиево-литиевого сплава в жгуты плетеной ткани, образуя заготовку с армированной волокном металлической матрицей;
помещения заготовки с армированной волокном металлической матрицей в пресс-форму, имеющую форму, близкую к окончательной форме лопатки;
литья расплавленного алюминиево-литиевого сплава под увеличивающимся давлением при поддержании неокисляющей атмосферы в пресс-форму и к заготовке с металлической матрицей, чтобы создать лопатку из композиционного материала с металлической матрицей, включающую объединенную внутреннюю часть из алюминиево-литиевого сплава и хвостовик типа "ласточкин хвост" из алюминиево-литиевого сплава, и
извлечения лопатки из пресс-формы после охлаждения.
13. Способ по п.12, где металлический сплав дополнительно включает, мас.%: приблизительно 2,5-3,5 Li, приблизительно 0,6-2,5 Cu, приблизительно 0,3-1,0 Mg, приблизительно 0,1-0,5 Zr, до приблизительно 0,08 Fe, до приблизительно 0,01 Si, до приблизительно 0,03 Ti, остаток представляет собой Al и случайные примеси.
14. Способ по п.12, где неокисляющая атмосфера представляет собой вакуум.
15. Способ по п.12, где неокисляющая атмосфера представляет собой атмосферу, выбранную из группы, состоящей из инертного газа и азота.
16. Способ по п.12, где горячее прессование при температуре перегрева включает нагрев до температуры, которая приблизительно на 25-50°C (45-90°F) выше температуры плавления листа металлического сплава.
17. Способ по п.12, где стадия создания плетеной ткани дополнительно включает обеспечение плетеной ткани дополнительными жгутами, которые выбирают из группы, состоящей из вкладных жгутов и полос разупрочнения, причем дополнительные жгуты, по существу, параллельны оси лопатки, так что дополнительные жгуты, в общем случае, идут в радиальном направлении относительно лопатки, проходя от концевой части лопатки до противоположной стороны лопатки.
18. Способ изготовления легкой лопатки компрессора для турбомашины из композиционного материала, включающий стадии:
создания множества скрученных волоконных жгутов;
создания плетеной ткани из множества скрученных волоконных жгутов в форме лопатки, причем плетеная ткань включает пустоты между множеством скрученных волоконных жгутов;
возможно пропитывания плетеной ткани летучим полимерным связующим, чтобы создать заготовку;
обеспечения пресс-формы, причем пресс-форма включает поверхности, образующие полость в форме лопатки, пресс-форма имеет форму, близкую к окончательной форме лопатки;
введения плетеной ткани в пресс-форму, причем жгуты, образующие ткань, расположены под углом к оси лопатки, а ось идет в радиальном направлении от концевой части лопатки до противоположной стороны лопатки;
помещения пресс-формы в неокисляющую атмосферу;
подогрева пресс-формы до первой температуры;
литья металлического сплава под увеличивающимся давлением при поддержании неокисляющей атмосферы в пресс-форму с применением поршня, чтобы приложить первое давление;
затем, после того как пресс-форма заполнена расплавленным металлическим сплавом, приложения второго давления с применением поршня, чтобы расплавленный металлический сплав просочился через пустоты заготовки и пропитал заготовку и привел к испарению необязательного связующего, причем второе давление, которое прикладывают к металлу, больше, чем первое давление, которое прикладывают к металлу;
охлаждения пресс-формы при поддержании неокисляющей атмосферы, чтобы создать лопатку, причем лопатка включает внешнюю поверхность из металлического сплава и внутреннюю часть из металлического сплава, и
извлечения лопатки из печи.
19. Способ по п.18, где металлический сплав дополнительно включает, масс.%: приблизительно 2,5-3,5 Li, приблизительно 0,6-2,5 Cu, приблизительно 0,3-1,0 Mg, приблизительно 0,1-0,5 Zr, до приблизительно 0,08 Fe, до приблизительно 0,01 Si, до приблизительно 0,03 Ti, остаток представляет собой Al и случайные примеси.
20. Способ по п.18, где стадия создания плетеной ткани в форме лопатки дополнительно включает добавление вкладных жгутов в плетеную ткань, причем вкладные жгуты, по существу, параллельны оси лопатки, так что вкладные жгуты, в общем случае, идут в радиальном направлении относительно концевой части лопатки от концевой части лопатки до противоположной стороны лопатки.