專利名稱：一種位于金屬部件和碳化硅基和/或碳基陶瓷材料部件之間的裝配件的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種位于金屬部件和碳化硅(SiC)基和/或碳(c)基陶瓷材料部件之間的裝配件。
技術背景從熱機械角度上講，陶瓷基復合材料部件在飛機渦輪噴氣發(fā)動機上可以用來取 代最為暴露的機械部件，因為陶瓷基復合材料部件在高溫環(huán)境下仍能保持良好的機 械性能，從而需要的冷卻低，而且，在重量上一般都比較輕。盡管如此，在將這種陶瓷材料部件固定至l兩繞其周圍的金屬部件上時，仍存在 問題。在目前所使用的裝配技術中，傳纟^i:采用的是鉚接或螺,接的機械裝配形式。 但人們發(fā)現這種類型的裝配形式由于體積、重量和/或動態(tài)待性差等原因而經常不能 使用。另外，己知的裝配工藝是采用釬焊將兩個陶瓷材料部件裝配到一起。但是，這 些工藝技術卻很難將一個陶瓷材料部件和一個金屬部件韋千焊到一起，因為陶瓷和金 屬材料的熱機械和物理化學特性差異很大。特別是，所述兩個部件之間的熱膨脹差 別很大，這是很難處理的。金屬合金的膨脹系數常常是所使用陶瓷材料膨脹系數的兩到五倍。這樣，在冷 卻期間，在釬焊成份被熔化后，金屬部件的相應收縮就會在釬焊成份和陶瓷材料部 件之間連接區(qū)域附近，以及釬焊成份和金屬部件之間連接區(qū)域附近，分別引起局部 壓縮和局部拉伸。這就造成最終形成的裝配件彎曲，產生的應力導致其中一個部件 斷裂， 一般都是陶瓷材料部件斷裂，因為它更脆弱，而且由于其局部變形而引起釬 焊連接處特性降低。此外，由于碳或碳化硅與金屬(尤其^51M金屬)之間的反應性高，人們通常會發(fā)現陶瓷和金屬部件之間會形成碳或碳化硅類型的脆性化合物。這些脆性化合物 使得裝配件強度變弱。發(fā)明內容本發(fā)明的一個目的是通過提出一種裝配件消除這些不利因素，或者至少緩解這 些缺陷，這種裝配件首先可以彌補金屬件和碳化硅基和/或碳基陶瓷材料部件之間的 膨脹差異，其次是避免或限制不良化學混合物的形成。通過本發(fā)明提出的裝配件可以實現所述目的，該裝配件包括由如下部件組成的 疊層結構，這些部件按如下順序通過釬焊成對裝配到一起 所述金屬部件； 一個第一中間部件； - 一個第二中間部件； 所述碳化硅基和/或碳基陶瓷材料部件，所述裝配件是按如下這種形式構成的 所述第二中間部件是用另一種陶瓷材料(即一種不同于所述陶瓷材料部件的 陶瓷材料)制成，戶脫另一種陶瓷材料在化學上與金屬的反應性要比碳化硅或碳低，而且膨脹系數要小于構成所述金屬部件的材料的膨脹系數； 所述第一中間部件是用金屬制成，適合變形以均衡所述金屬部件和第二中間 部件之間出現的膨脹差。應該提到的是，所述陶瓷部件也可以是一個上述類型的固體碳化硅或陶瓷基復 合材料部件。為此，本發(fā)明提出了在陶瓷部件和金屬部件之間設置功能截然不同的兩個中間 部件。第一個中間部件可以通過變形來調節(jié)陶瓷部件和金屬部件之間的膨脹差。在第一中間部件的第一個實施例中，該部件是用一層韌性金屬材料制成。在這 種情況下，該部件通?？梢蕴峁┮环N固體結構，其形式是剪切時適合變形的材料緩 沖墊層。在適合使用的韌性金屬材料中，可以提到的材料有鎳、鈀、金、或包含 這些金屬的合金材料。對于要求耐火裝配件的航空用途來講，最好選擇鎳基合金， 特別是可在高溫環(huán)境下具有良好特性的合金材料，而且成本不高。在第一中間部件的第二實施例中，所述變形可以通過為所述部件選擇可變形結 構來獲得。根據示例，這個結構件可以是一個盤旋彈簧或波紋管，另外，該部件不 一定非得采用韌性材料制成。為了確保高溫環(huán)境下良好的機械性能和良好特性，該 部件可以是用鎳基或鈷基合金制成。第二中間部件是用來從化學角度保護戶萬述陶瓷材料部件，防止其受至'j所使用的 釬焊液體的侵襲， 一般情況下包括了與碳化硅或碳產生化學反應的金屬。這樣，在 裝配件的陶瓷材料部件和金屬部件之間，設置了所述的第二中間部件，它是用另一 種陶瓷材料制成，后者與金屬的化學反應禾號低(而且特別是與過渡金屬的化學反 應低)，諸如氧化物或氮化物。有利的是，第二中間部件的剛性和/或斷裂強度要大于陶瓷材料部件。第二中間 部件的剛性用來向第一中間部件提供一個岡勝支撐表面，從而使其能夠變形，并可 用來緩解作用在陶瓷材料部件上的機tt^力。其斷裂強度用來確保裝配件的良好的 機械特性。這樣，從機械角度講，第二中間部件就可以保護陶瓷材料部件，因為這 種部件通常都呈脆性。有利的是，第二中間部件的膨脹系數與陶瓷材料的膨脹系數很接近，可以限制 這些部件之間的膨脹差。有利的是，假設第二中間部件需要滿足機械和化學條件的話，該部件可以用莫 來石(一種氧化物)或氮化鋁(一種氮化物)來制做。莫來石是一種硅酸鋁， 一種 由公式(3凡03, 2SiOJ定義的化合物，在氧化鋁存在的情況下對氧化 行加熱而獲 得。對于要求使用耐熱裝配件的航空用途來講，莫來石和氮化鋁由于其在高溫下的良娥寺性和抗氧化的能力，而特別有用。在另一些用途中，可以4柳氧化鋁(A1A)。有禾啲是，第一釬焊成份用總配第一中間部件和金屬部件和/鄉(xiāng)一中間部件 和第二中間部件，該成份基于鎳，并包括原子百分率小于或大約10%的鈦。所述第一釬焊成份還最婉括如下成份銜Fe)、銜Cr)，和硅(Si)。包括了如下成份Ni;Fe; Cr;Si;和Ti的釬焊成份可以寫成NiFeCrSiTi.。人們已知可起化學反應的各種鎳基釬焊成份(因為它們會弓l起新的金屬間化合 物)，但是，在目前情況下，鈦的百分率需對蹄ij，因為該成份相對于第二中間部件 會產生較高程度化學反應性，這會弓l起脆性金屬間相位的產生。這樣，按原子百分率，所述第一釬焯成份優(yōu)選包括當第二中間部件是用氮化 鋁制成時，3%到6°/。(優(yōu)選3.5%到5.5%)的鈦，而當第二中間部件是用莫來石制成 時，6%妾1」10%的鈦。有利的是，用來將氮化鋁或莫來石制成的第二中間部件與碳化硅基和/或碳基陶 瓷材料部件裝配到一起時使用的第二釬焊成份是硅基合金。在第一種不同方式中，按原子百分率，戶/M第二釬焊成份主要包 舌60%到97% 硅(Si)和40。/c)至lj3n/。鋯(Zr)，而且優(yōu)選硅化鋯(ZrSi2;)和硅(:Si)的低共熔混合物。人們已知可以使用硅化鋯(ZrSi2)和硅(Si)低共熔混合物來將碳化硅基陶瓷材料 部件與采用莫來石部件進行釬焊裝配，這種用途在WO 03/037823號專利文件中已經 給予了描述。ZrSi2-Si材料的使用帶來了如下缺陷ZrSVS瓶共熔混合物的液相線溫度大約 1370°C，該^一般都高于用作金屬部件和/或第一中間部件的航空金屬合金熔化起 始溫度(根據示例，如下所述的"HastelloyX"合金的熔化起始溫度為1310。C)。為了制作本發(fā)明所提出的裝配件，因此，必須完/m度升高和降低兩個連續(xù)熱 循環(huán) 一般在最高1400。CM^環(huán)境下進行的第一循環(huán)，用于陶瓷材料部件與第二中 間部件的裝配； 一般在最高1250。C溫度環(huán)境下進行的第二循環(huán)要高于第一釬焊成份 的液相線溫度，但在所述溫度環(huán)境下，航空金屬合金的性能不會降低。所述第二循 環(huán)可以使金屬部件之間一即基底金屬部件和金屬第一中間部件一實現相互裝配，并 能使其與陶瓷材料部件一 即第二中間部件和碳化硅基和/或碳基的陶瓷材料制成的部 件之間，實現最終裝配。在第二種不同方式中，第二釬焊成份主要是由硅化鐠(PrSi2)和硅(Si)混合物構 成，其中，按原子百分比，硅(Si)占大多數，而鐠(Pr)占少數。這樣的一種釬焊成份 是很獨特的，可以更普遍地用于通過釬焊將兩個部件裝配到一起，其中一個部件是 用碳化硅基和/或碳基陶瓷制成，而另一4^件是用基于碳化硅、碳、氮化鋁，或莫 來石的陶瓷制成。
有利的是，按原子百分比，所述硅化lt(PrSg和硅(Si)混合物包括:78%到97% 的硅(Si); 22%到3W鐠(Pr)，而且最好是硅化鐠(PrSi2)和硅(Si)低共熔混合物。
當硅化鐠(PrSi2)和硅(Si)混合物的原子百分比接近低共熔點，即大約81。/。到85% 的硅(Si)和19。/。到15%的鐠(Pr)時，PrS^S銜焊成份的'靴M^相對較低，即可在 一個步驟內將裝配件的各個部件進行釬^焊裝配。
應該注意的是，硅化鐠(PrSi2)和硅(Si)低共熔混合物的液相線溫度大約1212。C， 即比硅化鋯(ZrSi2)和硅(Si)低共熔混合物的液相線溫度低大約158°C 。
當硅化鐠(PrSi》和硅(Si)低共熔混合物的原子百分比并不是非常接近低共熔點 時，尤其是在78%到81%的硅(Si)和22%到19%的l^(Pr)的范圍內時，或者在 85%到97%的(Si)和15。/。至1』3%的鐠(Pr)的范圍內時，那么，就必須按上述兩步進 行，避免金屬部件的熔化。
在使用PrSi,-S釬焊成份時，可以在一個步驟內將裝配件的所有部件釬焊到一起， 盡管此時的溫度高于所述第一和第二釬焊成份液相線溫度，但仍保持足以低到可避 免斷氐所述合金的性能。另外，本發(fā)明還提供了一種借助這種成份通過釬焊裝配的 方法。
本發(fā)明提出了在航空領域的最佳用途，即耐熱金屬合金部4牛一諸如fKNi)基合金 或鈷(Co庫合金部件一和陶瓷基復合材料部件(CMC)之間的裝配。尤其是，有關的陶 瓷基復合材料(CMC)部件包括一種碳化硅(SiC庫、碳(C)基的基體，或一種碳(C)和碳 化硅(SiC)的復合材料基體，采用碳化硅和/或碳纖維增強。戶脫基體可以是對目基體
(例如，完全由碳化硅制成)，也可以是多相基體(例如，可以包括至少另一個相， 該相具有自愈性能，如FR2 732 338專利申請文件中所述)。
下面通過示例來詳細閱讀實施例，可以更清楚地了解本發(fā)明，本發(fā)明的優(yōu)點就會清楚地顯現出來，但本發(fā)明并不僅限于所示示例。


圖1為本發(fā)明第一實施例中的裝配件的示意圖； 圖2為本發(fā)明第二實施例中的裝配件的示意圖； 圖3為本發(fā)明第三實施例中的裝配件的示意圖。
具體實施方式
如圖1所示，在本發(fā)明的裝配件的第一個示例中，該裝配件包括 一種鎳基合絲喊的金屬部件l，諸如以注冊商標"HastdloyX"銷售的合金， 按重量百分比，該合金包括.'不超過0.5yo的鋁(Al)，不超過0.008M的硼(B), 0.05%到 0.15。/。的碳(C)， 20.5%到23%的銜0)， 0.5%到2.5%的鈷(0>)，不超過0.5。/。的銅(Cu)， 17X到20X的鐵(Fe)，不超過l。/Q的錳(Mn)， 8X到10X的鉬(Mo);不超過0.04%的磷 (P)，不超過l^的硅(Si)，不超過0.03%的硫(S)，不超過0.15。/。的鈦(Ti)， 0.2%至1」1% 的^(W)，其余為ll(Ni); 一個由鎳基合金制成的第一中間部件3，例如以注冊商標"Inconel 600"， "lnconel601"， "lnconel625"或"Nimonic80A"銷售的合金。 一種"lnconel625"合金一般按重量百分比包括不超過0.4。/。的鋁(Al)，不超過0.1。/。的碳(C)， 20%到23 X的銜Cr)，不超過0.1。/。的鈷(Co),不超過5X的鐵(Fe),不超過0.5。/。的錳(Mn)， 8%到 10X的鉬(Mo); 3.15%至lj 4.15。/o的鈮(Nb),不超過0.015。/o的磷(P)，不超過0.5%的硅 (Si)，不超過0.015%的硫(S)，不超過0.4%的鈦(11)，其余為H(Ni); 一個用氮化鋁(A1N)制成的第二中間部件5; 一個基于碳化硅(SiC)的陶瓷基復合材秋CMC)部件7。將金屬部《牛1釬焊到第一中間部件3上和將第一中間部件3釬焊到第二中間部件5 上所使用的第一釬焊成份2為NiFeCrSiTi型成份，按重量百分比，主要包括(即雜質 不計)2.8%的鐵(Fe);7o/。的鉻(Cr);6.2。/。的硅(Si);4.5。/。的鈦(Ti);其余為H(Ni)。將第二中間部件5釬焊到陶瓷材料部件7上所使用的第二釬焊成份6為一種硅化鋯(ZrSi2)和硅(Si)低共熔混合物。金屬部件和陶瓷部件1和7的裝配方法包括溫度升高和溫度降低兩個熱循環(huán)，而且主要包括如下步驟 第二釬焊成份6位于用來將陶瓷材料部件7和第二中間部件5裝配至U—起的表 面上； 按照這種方法形成的裝配#(部件5和7以及成份6)的溫度會升高到高于第二釬 焊成份6的液相線溫度，然后再降溫冷卻。 第一釬焊成份2位于將第一和第二中間部件3和5與金屬部件1裝配到一起的表 面上； 按照這種方法形成的新的裝Bfi銜部件5、 7、 3，和l，以及成份2和6)的溫度會 升高至搞于第一釬焊成份2的液相線溫度，然后再降溫冷卻。下面詳細介紹了這種方法的一個示例裝配在一起的分別采用氮化鋁和陶瓷基 復合材料制成的部件5和7的部分的表面可以在有機溶劑中清除油漬，這種溶齊啲類 型包括丙酮、酉旨、乙醚、乙醇，或者其混合物。部件7和5部分的表面上可以在第二 釬焊成份6的懸浮液中涂上硅化鋯(ZrSi2)和硅(Si)的低共熔混合物。陶瓷基復合材料/ 氮化鋁連接部位附近部分在所謂的所述成份不會使其潤濕的抗?jié)駪腋∫褐羞M行覆 蓋。這種懸浮液可以避免任何纖焊成份自陶瓷基復合材料/氮化鋁連接部位處流走。 采用這種方法形成的裝配件，隨時可以進行釬焊，且在真空狀態(tài)下或惰性氣體大氣 環(huán)境下，被置放在一^h烘箱內。第一熱循環(huán)一般都是在溫度1400。C時暫停進行，持 續(xù)時間為5到10射中。該M^要高于釬焊成份的液相線溫度(至上高25。C)。然后， 對裝配件冷卻到環(huán)境溫度，冷卻速率一例如一每分鐘5。C。將陶瓷基復合材料/氮化 鋁裝配件從烘箱中抽出。觀察陶瓷基復合材料和氮化鋁之間的連續(xù)釬焊珠。在與第 一中間部件3和金屬部件1進行第二釬焊作業(yè)前，先用丙酮清潔裝配件，然后再用乙 醇清潔。第一中間部件3屬于"Incond 625"型的鎳基合金，而金屬部件l則是用 "HastelloyX"型的鎳基合誠喊。陶瓷基復合材料7、第二釬焊成份6的焊珠，以及氮 化鋁部件5的,都在所謂的抗?jié)駪腋∫褐羞M行覆蓋，該懸浮液不會被第一ff焊成份 所潤濕，第一釬焊成份為NiFeCrSiTi型。釬焊成份采用條帶形式應用在氮化鋁上。第一中間部件3置放在該釬焊成份帶的上部。第一中間部件3然后用NiFeCrSm型釬焊 成份條帶覆蓋，然后再用金屬部件l覆蓋。部件1和部件3的邊緣可以在不會被 NiFeCrSm釬焊成份潤濕的抗?jié)駪腋∫簝缺煌扛?。對于第一中間部件3來講，該抗?jié)?涂層取決于部件的形狀。由隨時可以釬焊的陶瓷基復合材敉CMC)/ZrSi2-Si釬焊成份 /氮化鋁(AIN)/NiFeCrSiTi釬焊成份/鎳基合金/ NiFeCrSiTi釬焊成份/鎳基合金組 成的裝配件在真空或惰性氣體環(huán)境下，皮置放在一個烘箱內。第二熱f盾環(huán)在l 100。C吋 暫停，持續(xù)時間為30^H中，接著在1250。C時再次暫停，持續(xù)時間為15^H中。所述1250。C 驢要高于NiFeCrSm型纖焊成份的液相線纟鵬(至少高出25。C)。然后，以一例如 —每分鐘5。C的速率冷卻裝配件至環(huán)境、溫度。在本發(fā)明所，配件的第二示例中，在Jl^第一示例中使用的第二釬焊成份6被 硅化斷rSi》和硅(Si)的低共熔混合物所取代。在這種情況下，金屬部件和陶瓷部件 1和7的裝配方纟跑括一個升高和斷氐^^的熱循環(huán)，主要由如下步驟組成-第二釬焊成份6被置放到裝配在一起的陶瓷材料部件1和中間部件5的表面上； 而第一纖淳成份2被置放到裝配在一起的第一和第二中間部件3禾口5以及金屬部件1的 表面上； 按這種方法形成的裝配#(部件5， 7， 3，和l，成份2和6)的溫度升高到高于 第一和第二釬焊成份6和2的液相線^jg，然后，再對裝配件進行冷卻。下面詳細介紹了這種方法的一個示例裝配在一起的部件l、 3、 5和7的表面可 以在有機溶劑中清除油漬，這種溶劑的類型包括丙酮、酉旨、乙醚、乙醇，或者其混 合物陶瓷基復合材料和氮化鋁部件7和5表面部分覆蓋碳，要求能夠使得表面被釬焊 成份PrSifS湖底潤濕。碳的應用可以l)以石墨粉的形式，可以選擇在有機粘結劑 中混合；或者，2)采用沉淀技術，諸如化學蒸氣沉積法(CVD)或者物理蒸氣沉積法 (PVD)，或者其它，3)僅僅通過用石墨"鉛"(例如鉛筆芯)摩擦表面。碳的厚度建議 為大約l麟Om)。 一旦碳層應用到了所有這些表面，由硅化鐠(PrSi2)和硅(Si)低共 熔混合物形成的第二釬焊成份的懸浮液就可以置放在陶瓷基復合材料部件7和氮化 鋁部件5之間。連接部位附近的部分覆^^f述成份無法潤濕的所謂抗?jié)駪腋∫?。所?懸浮液避免了釬焊成份從陶瓷基復合材料/氮化鋁連接部位上流失。氮化鋁是覆蓋在 一個NiFeCrSm型的釬焊帶上。在這，焊帶上方，鎳基合金的第一中間部件3被固 定到位。然后，用NiFeCrSm型釬焊帶對該部件3進行覆蓋，而后再用由"Hastelloy X" 合金制成的固體金屬部件包裹。金屬合金部件1和3的邊緣可以用抗?jié)駪腋∫和扛?，后者不會被NiFeCrSiTi成份所潤濕。對于第一中間部件3，這種抗?jié)裢繉尤Q于部 件的形狀。由隨時可以釬焊的陶瓷基復合材料(CMC) / PrS^Si釬焊成份/氮化鋁 (AIN) / NiPeCrSiT斷焊成份/鎳基合^/ NiFeCrSiT銜焊成份/鎳基合金組成的裝 配件在真空狀態(tài)下(或惰性氣體環(huán)境下)置放在烘箱內。單一熱循環(huán)是在1100。C溫 度時暫停，持續(xù)時間為305H中，接著在1250。C時二次暫停，持續(xù)時間為15么H中。所 述1250。C溫度要高于MFeCrSiTi型釬焊成份的液相線溫度，同時也高于第二PrS^Si 釬焊成份的液相線、，，(至少高出25。C)。然后，以一例如一每併中5。C的速率冷卻 裝配件至環(huán)境溫度。在本發(fā)明的第三裝配件示例中，用ZrSi^Si (第一示例)或者用PrSi2-Si (第二示 例)進行釬焊的氮化鋁制成的第二中間部件被用莫來石制成的部件5所取代。在本發(fā)明所提出的裝配件的第四示例中，上述示例中的氮化鋁制成的第二中間 部件由莫來石帝喊的部件5所取代，而面向部件3的該部件5的端面齢屬。該金屬鍍 層是用商標'TiCuSir的釬焊成份^S行的，包括了如下重量百分比，大約為68.8% 的銀(Ag); 26.7%的銅(01);和4.5%的鈦01)。然后，另一個基于鈀(Pd)和H(Ni)的釬焊 成份，按原子比例 包括，35%到55%的鈀(Pd)，其余為鎳(即按重量百分比， 50%至lj 69。/。鈀(Pd)禾口50n/。到31。/。的鎳(Ni))，可以用于將第一和第二中間部件3和5 裝配到一起，另外也將金屬部件與第一中間部件裝配到一起。在這個示例中，金屬 部件和陶瓷部件1和7的裝配方法包括兩個熱循環(huán)和一個附加的陶瓷材料部件7的第 一纖輝與第二中間部件5之間的f臉屬步驟，以及裝配件的完全釬焊。在本發(fā)明的裝配件的第五示例中，在上述第一示例中應用的鎳基合金金屬部件 被鈷(Co)基合金一例如人們所知的商標'Haynes 188"合金一的金屬部件l所取代，一 般瞎況下，按重量百分比，包括:20%到24%的||(^)，20%至1」24%的銜0:)，13%到 15%的鎢(W),不超過3X的鐵(Fe), 0.2%到0.5。/。的硅(Si)，不超過1.25%的錳 (Mn)， 0.5%至U0.15。/o的碳(C)，不超過0.015%的硼(B)， 0.02%至lj 0.12。/o的鑭(La), 其余為鈷(Co)。然后，將金屬部件和陶瓷部件1和7裝配到一起的方法包括兩個熱循 環(huán)，第一個升高和降低鵬的循環(huán)在1400。C時暫停，時間為5分鐘到10^H中，第二 個循環(huán)在1250。C時暫停，時間為15力H中。在上述示例中，第一中間部件3可以提供一個如圖1所示的固體結構。然后，部 件3使用一種韌性足以變形的材料制成，能夠調節(jié)金屬部件和陶瓷部件之間的膨脹 差。自然，該第一中間部件3的尺寸，特別是其厚度，需要足夠確保該部件能夠完成其功能。根據示例，對于圓筒形直徑10毫米、厚度5毫米的陶瓷材料部件7和金屬部件1來講，可以選擇第一中間部件3的形狀為圓筒形，直徑10就，厚度2就，而第 二中間部件也可以選擇圓筒形，直徑10毫米，厚度1毫米。在第一中間部件3的另一個實施例中，該部件用可變形結構制成。在這種情況下， 該部件3不一定必須用韌性合絲喊。根據示例，該部件S可以用"Incond 601"合金(注 冊商標)來制成> 典型情況下，按重量百分比，包括1%至Ul.7。/。的鋁(Al),不超 過0.1。/。的碳(C)， 21%到25%的鉻(0),不超過P/。的銅(Cu),不超過l。/。的錳(Mn), 58%至U 63。/o的H(Ni)，不超過0.5。/o的硅(Si),不鵬0.015。/o的硫(S)，其余為鐵(Fe)。圖2示出了帶有可變形結構的第一中間部件3的第一示例。該部件包括一個可變 形板#3，帶有釬焊的平面區(qū)域11和15，以^I4坡區(qū)域10，這些區(qū)域前后相連，從而 形成了同心波浪形區(qū)域。另外，板材3的內平面區(qū)域11實際上圍繞軸線A呈圓形，而 外平面區(qū)域15實際上呈環(huán)形并圍繞內平面區(qū)域11成同軸，且直徑大于所述內平面區(qū) 域的直徑，以及至少一個中間環(huán)形平面區(qū)域13,位于平面區(qū)域11和15之間并與其形 成同軸。這些平面區(qū)域ll， 13和15通過斜坡區(qū)域10而相互連接，形成了圍繞軸線A 的旋轉X^爾。內平面區(qū)域ll釬焊到金屬部件l上，而外平面區(qū)域15則釬焊到第二中間 部件5上，反之則亦然。中間波浪形區(qū)嫩平面區(qū)域10和13所形成的)則處于空閑狀態(tài)。在另一個實施例中(圖中未示)，中間部件3采用若干個帶子組成，所述帶子折疊 成一個波紋管配置，并圍纟M適中央固定點徑向布置。這些帶子圍繞所述固定點按 多個徑向方向布置，從而構成了同心波浪形的布置形式。在圖3所示的另一個示例中，可變形結構是由多個部件構成的，包括一個位于圓 形體內的盤旋簧3 ，圓形體的主平面實際上與裝配在一起的部件l和部件5的表面相平 行，這樣，這些表面就座落在彈簧的側面上。這種結構還可以包括至少一個直線形 的盤旋彈簧，位于圓形彈簧3 (圖3中未示)和與所述表面平行的軸線的中央。本發(fā)明的裝配件是用在渦輪機上的，特別是用于渦輪噴氣發(fā)動機上。這樣，本發(fā)明涉及渦輪機噴嘴，所述噴嘴包括至少一個上述裝配件，其中金屬 部件是噴嘴的殼體或杠桿，而陶瓷材料部件是噴嘴的一個擋板。本發(fā)明還涉及渦輪機燃燒室，所述燃燒室包括至少一個上述裝配件，其中金屬 部件是一個殼體、墊片，或者更普遍的是作為燃燒室的一個組成部件，而所述陶瓷 材料部件則是燃燒室的另一個組成部件。另外，本發(fā)明還涉及渦輪機的后燃燒設備，該設備包括至少一個上述裝配件， 其中金屬部件是一個后燃燒殼體或平臺，而陶瓷材料部件是一個火焰穩(wěn)定器臂。
權利要求
1.一種位于金屬部件(1)和碳化硅基和/或碳基陶瓷材料制成的陶瓷材料部件(7)之間的裝配件，所述裝配件的特征在于，包括由如下部件組成的疊層結構，這些部件按如下順序通過釬焊成對裝配到一起·所述金屬部件(1)；·一個第一中間部件(3)·一個第二中間部件(5)·所述陶瓷材料部件(7)；其中·第二中間部件(5)是用另一種陶瓷材料制成，在化學上，相對于碳化硅或碳金屬來講，該材料的反應性低，膨脹系數要小于構成所述金屬部件(1)的材料的膨脹系數；·第一中間部件(3)是用金屬制成，適合變形，可調節(jié)所述金屬部件(1)和第二中間部件(5)之間的膨脹差。
2. 根據權利要求l所述的裝配件，其特征在于，第二中間部#(5)的剛性和/或斷裂強 度要大于所述陶瓷材料部#(7)的剛性和域斷裂強度。
3. 根據權利要求1^2所述的裝配件，其特征在于，所述陶瓷材料部件(7)是用固體 碳化硅制成。
4. 根據權利要求1^2所述的裝配件，其特征在于，所述陶瓷材料部#(7)是用陶瓷 基復合材料制成。
5. 根據權利要求4所述的裝配件，其特征在于，所述復合材料包括基于碳化硅和/ 或碳的基體，由碳化硅和/或碳纖維增強。
6. 根據權禾腰求1到5中任何一項權禾腰求所述的裝配件，其特征在于，所述金屬件 (l)是由鎳(Ni)或鈷(Co)基合金制成。
7. 根據權禾腰求1到6中任何一項權禾腰求戶腿的裝配件，其特征在于，第二中間部 #(5)是由氮化鋁或莫來石制成。
8. 根據權利要求1到7中任何一項權利要求戶，的裝配件，其特征在于，第一中間部 fK3)是由H(Ni)或鎳基合金或鈷(Co)或鈷基合金審喊。
9. 根據權禾傻求1到8中任何一項權利要求所述的裝配件，其特征在于，第一釬焊成 份(2)用來將第一中間部#(3)裝配到金屬部辨1)上，和/或裝配到第二中間部併5) 上，所述第一成份是基于鎳，并包括原子百分比小于或等于10^的鈦(Ti)，所述 第一成份ttit包括如下成份鐵(Fe)、鉻(Cr)和硅(Si)。
10. 根據權利要求7和9所述的裝配件，其特征在于，按原子百分比，所述第一釬焊 成份(2)包括當第二中間部辨5)是用氮化鋁帝喊時，3%到6%的鈦；當第二中間 部銜5)是用莫來石制成時，6%至暢％的鈦。
11. 根據權利要求1到8中任何一項權禾腰求所述的裝配件，其特征在于，第一釬焊 成份(2)用來將第一中間部辨3)裝配到金屬部辨l)和/或第二中間部辨5)上，戶誠 第一成份是基于鈀(Pd)和H(Ni)。
12. 根據權禾腰求l到ll中任何一項權利要求所述的裝配件，其特征在于，第二釬焊 成份(6)用來將氮化鋁或莫來石制成的第二中間部件(5)裝配到碳化硅基和/或碳基 陶瓷材料部^(7)上，所述第二成份是基于硅(Si)。
13. 根據權利要求12戶艦的裝配件，其特征在于，按原子百分比，所述第二釬焊成 份(6)主要包括60%至lj97。/o的硅(Si)，40。/o至U3。/o的鋯(Zr)，而且tt^硅化鋯(ZrSi2) 和硅(Si)低共熔混合物。
14. 根據權禾腰求12戶腿的裝配件，其特征在于，按原子百分比，戶艦第二纖焊成份 (6)主要包括78%至lj97。/o的硅(Si)，22。/o至lj3。/o的lt(Pr),而且雌硅化lf(PrSi2)和 硅(Si)低共熔混合物。
15. 根據權利要求1到14中任何一項權利要求所述的裝配件，其特征在于，戶脫第一 中間部#(3)是用一層韌性^1材料制成的。
16. 根據權利要求1到14中任何一項權利要求戶脫的裝配件，其特征在于，戶做第一 中間部fK3)包括一個可變形結構。
17. 根據權利要求16所述的裝酉S件，其特征在于，所述可變形結構是用可變形板材 制成，所述板材可提供釬焊的可^i區(qū)域，例如，同心波浪區(qū)域形式，以及釬焊 的平面區(qū)域。
18. —種通過釬焊將兩個部件裝配到一起的釬焊成份(6)，其中一個部#(7)是用碳化 硅基和/或碳基陶瓷制成，而另一個部件(5)是用基于碳化硅、碳、氮化鋁或莫來 石的陶瓷制成，所述釬焊成份的特征在于，其主要由硅化鐠(PrSi2)和硅(Si)混合物 構成，其中，按原子百分比，硅占多數，而鐠占少數。
19. 根據權利要求18所述的釬焊成份(6)，其特征在于，按原子百分比，所述硅化 鐠(PrSi2)和硅(Si)混合物包括78%到97。/o的硅(Si)， 22。/o至lJ3。/o的鐠(Pr),而且 硅化鐠(PrSi2)和硅(Si)低共熔混合物。
20. —種制作根據權利要求1到17所述的裝配件的方法，其特征在于，在第一步驟中， 所述陶瓷部銜7)和第二中間部件(5)通過第二釬焊成份(6)釬焊在一起，其特征還 在于，在第二步驟中，第二中間部件(5)、第一中間部#(3)和金屬部#0)通過第 一釬焊成份(2)釬焊在一起，所述第一釬焊成份(2)的熔化溫度低于第二釬焊成份(6) 的熔化驗。
21. —種制作根據權利要求1到17所述的裝配件的方法，其特征在于，所述陶瓷部件 (7)、第二中間部辨5)、第一中間部#(3)和所述金屬部#(1)是在一個步驟中釬焊 到一起。
22. —種渦輪機，其包括了至少根據權利要求1到17中任何一項權利要求戶腿的裝配 件。
23. —種渦輪機噴嘴，其包括了至少根據權利要求1到17中任何一項權禾腰求所述的 裝配件，其中，戶誠金屬部併1)^^艦噴嘴的殼體或杠桿，而所述陶瓷材料部件 (7)是所述噴嘴的擋板。
24. —種渦輪機燃燒室，其包括了至少根據權利要求1到17中任何一項權利要求戶/M 的裝配件，其中所述金屬部#(1)是一種殼體、墊片、^^ 述燃燒室的一個組成部 件，而所述陶瓷材料部辨7)是所述燃燒室的另一個組成部件。
25.渦輪機后燃燒設備，其包括了至少根據豐又利要求1到17中ftf可一項權利要求戶誠的裝配件，其中，戶脫金屬部辨1)是一個后燃燒殼體或平臺，而陶瓷材料部件(7)則是一個火焰穩(wěn)定器臂。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種位于金屬部件(1)和碳化硅基和/或碳基陶瓷材料制成的陶瓷材料部件(7)之間的裝配件，所述裝配件是這樣的，它由一個包括了如下構件的疊層結構組成，所述構件通過釬焊按照順序成對裝配在一起，包括所述金屬部件(1)；一個第一中間部件(3)；一個第二中間部件(5)；所述陶瓷材料部件(7)；其中第二中間部件(5)是用另一種陶瓷材料制成，在化學上，相對于碳化硅或碳的金屬來講，該材料的反應性低，膨脹系數要小于構成所述金屬部件(1)的材料的膨脹系數；第一中間部件(3)是用金屬制成，適合變形，可調節(jié)所述金屬部件(1)和第二中間部件(5)之間的膨脹差。本發(fā)明還提供了該裝配件在渦輪機上的使用。
文檔編號C04B37/02GK101326139SQ200680046270
公開日2008年12月17日 申請日期2006年12月8日 優(yōu)先權日2005年12月8日
發(fā)明者埃里克西·科爾索夫, 奧利維爾·吉利亞, 尼古拉斯·于斯塔澤普羅斯, 瓦勒里·徹麥特, 約爾·邁克爾·比諾伊特, 讓-弗朗西斯·弗羅曼特恩, 非克里·霍達亞 申請人:斯奈克瑪;法國原子能委員會;格勒諾布爾國立工程學院