陶瓷基質(zhì)復(fù)合物和金屬附接構(gòu)造
【專(zhuān)利說(shuō)明】陶瓷基質(zhì)復(fù)合物和金屬附接構(gòu)造
[0001 ] 本申請(qǐng)是于2014年12月30日進(jìn)入中國(guó)國(guó)家階段的PCT專(zhuān)利申請(qǐng)(中國(guó)申請(qǐng)?zhí)枮?01380034995.7，國(guó)際申請(qǐng)?zhí)枮镻CT/US2013/045401，國(guó)際申請(qǐng)日為2013年6月12日，發(fā)明名稱(chēng)為“陶瓷基質(zhì)復(fù)合物和金屬附接構(gòu)造”)的分案申請(qǐng)。
[0002]母案的專(zhuān)利申請(qǐng)請(qǐng)求享有2012年6月30日提交且標(biāo)題為“CERAMIC MATRIXCOMPOSITE AND METAL ATTACHMENT CONFI⑶RAT1NS” 的美國(guó)臨時(shí)專(zhuān)利申請(qǐng)序列第61/666，826號(hào)的權(quán)益，其公開(kāi)內(nèi)容通過(guò)引用如同在本文中重新寫(xiě)出那樣并入。
技術(shù)領(lǐng)域
[0003]本發(fā)明大體上涉及渦輪。更具體而言，涉及利用螺栓來(lái)將燃?xì)鉁u輪中的陶瓷基質(zhì)復(fù)合物(CMC)附接于金屬構(gòu)件。
【背景技術(shù)】
[0004]大體上，陶瓷基質(zhì)復(fù)合渦輪構(gòu)件需要附接于鄰接的金屬硬件和/或金屬表面。與將CMC附接于金屬硬件相關(guān)聯(lián)的兩個(gè)缺點(diǎn)是金屬硬件由硬的研磨陶瓷材料表面磨損，以及CMC中缺少負(fù)載分布。此外，金屬和陶瓷基質(zhì)復(fù)合物之間的熱膨脹系數(shù)之間的差異使附接金屬和陶瓷基質(zhì)復(fù)合物有挑戰(zhàn)。
[0005]因此，不遭受以上缺陷的陶瓷基質(zhì)復(fù)合物(CMC)構(gòu)件和將金屬構(gòu)件附接于CMC構(gòu)件的方法在本領(lǐng)域中為合乎需要的。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]根據(jù)本公開(kāi)內(nèi)容的示例性實(shí)施例，提供了一種陶瓷基質(zhì)復(fù)合物和金屬附接構(gòu)造。陶瓷基質(zhì)復(fù)合物和金屬附接構(gòu)造包括具有金屬板孔口的金屬板。陶瓷基質(zhì)復(fù)合物和金屬附接構(gòu)造包括陶瓷基質(zhì)復(fù)合板，其在金屬板附近并且具有與金屬板孔口對(duì)準(zhǔn)的陶瓷基質(zhì)復(fù)合板孔口。陶瓷基質(zhì)復(fù)合物和金屬附接構(gòu)造包括在陶瓷基質(zhì)復(fù)合物附近的隔離件，隔離件具有與金屬板孔口和陶瓷基質(zhì)復(fù)合物孔口對(duì)準(zhǔn)的隔離件孔口。陶瓷基質(zhì)復(fù)合物和金屬附接構(gòu)造包括具有第一端和第二端的金屬螺栓，第二端能夠操作成配合到對(duì)準(zhǔn)的隔離件孔口、陶瓷基質(zhì)復(fù)合板孔口和金屬孔口中，以附接隔離件、陶瓷基質(zhì)復(fù)合板和金屬板。陶瓷基質(zhì)復(fù)合物和金屬附接構(gòu)造包括在金屬板附近且能夠操作成收納螺栓的第二端的螺母。隔離件允許具有高熱膨脹系數(shù)的金屬板附接于具有低熱膨脹系數(shù)的陶瓷基質(zhì)復(fù)合板。
[0007]根據(jù)本公開(kāi)內(nèi)容的另一個(gè)示例性實(shí)施例，提供了一種陶瓷基質(zhì)復(fù)合物和金屬附接構(gòu)造。陶瓷基質(zhì)復(fù)合物和金屬附接構(gòu)造包括具有金屬板孔口的金屬板。陶瓷基質(zhì)復(fù)合物和金屬附接構(gòu)造包括陶瓷基質(zhì)復(fù)合板，其在金屬板附近并且包括與金屬板孔口對(duì)準(zhǔn)的陶瓷基質(zhì)復(fù)合板孔口。陶瓷基質(zhì)復(fù)合物和金屬附接構(gòu)造包括金屬螺栓，其具有第一端、第二端和延伸穿過(guò)其的通道。螺栓的第二端能夠操作成配合到對(duì)準(zhǔn)的陶瓷基質(zhì)復(fù)合板孔口和金屬孔口中，以附接陶瓷基質(zhì)復(fù)合板和金屬板。陶瓷基質(zhì)復(fù)合物和金屬附接構(gòu)造包括在金屬板附近且能夠操作成收納螺栓的第二端的螺母。金屬螺栓的通道最小化由于金屬螺栓和金屬板和陶瓷基質(zhì)復(fù)合板之間的熱膨脹系數(shù)失配而引起的螺栓關(guān)于陶瓷基質(zhì)復(fù)合板的增長(zhǎng)。
[0008]本發(fā)明的其它特征和優(yōu)點(diǎn)將從連同附圖進(jìn)行的優(yōu)選實(shí)施例的以下更詳細(xì)描述中顯而易見(jiàn)，該附圖經(jīng)由實(shí)例示出本發(fā)明的原理。
【附圖說(shuō)明】
[0009]圖1為本公開(kāi)內(nèi)容的陶瓷基質(zhì)復(fù)合物和金屬附接構(gòu)造的示意性截面視圖。
[0010]圖2為本公開(kāi)內(nèi)容的陶瓷基質(zhì)復(fù)合物和金屬附接構(gòu)造的示意性截面視圖。
[0011]圖3為本公開(kāi)內(nèi)容的陶瓷基質(zhì)復(fù)合物和金屬附接構(gòu)造的示意性截面視圖。
[0012]圖4為本公開(kāi)內(nèi)容的陶瓷基質(zhì)復(fù)合物和金屬附接構(gòu)造的示意性截面視圖。
[0013]圖5為本公開(kāi)內(nèi)容的零CMC厚度接頭的正視圖。
[0014]圖6為本公開(kāi)內(nèi)容的零CMC厚度接頭的側(cè)視圖。
[0015]圖7為本公開(kāi)內(nèi)容的零CMC厚度接頭的示意性透視圖。
[0016]只要可能，則相同的附圖標(biāo)記將在全部附圖中用于表示相同的部分。
【具體實(shí)施方式】
[0017]提供了陶瓷基質(zhì)復(fù)合物和金屬附接構(gòu)造來(lái)將陶瓷基質(zhì)復(fù)合物附接于具有不同熱膨脹系數(shù)的金屬構(gòu)件。
[0018]本公開(kāi)內(nèi)容的實(shí)施例的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)包括提供附接構(gòu)造用于將具有低熱膨脹系數(shù)(aCMC)的CMC構(gòu)件附接于具有關(guān)于CMC構(gòu)件的高熱膨脹系數(shù)(ametal)的金屬構(gòu)件。
[0019]根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，提供了包括金屬板和陶瓷基質(zhì)復(fù)合板的陶瓷基質(zhì)復(fù)合物和金屬附接構(gòu)造。例如，圖1為陶瓷基質(zhì)復(fù)合物和金屬附接構(gòu)造100的示意性截面視圖。陶瓷基質(zhì)復(fù)合物和金屬附接構(gòu)造100可包括具有金屬板孔口 142的金屬板140。金屬板可具有關(guān)于CMC構(gòu)件的高熱膨脹系數(shù)(ametal)。陶瓷基質(zhì)復(fù)合物和金屬附接構(gòu)造100可包括金屬板140附近的陶瓷基質(zhì)復(fù)合板130。陶瓷基質(zhì)復(fù)合板130可具有與金屬板孔口 142對(duì)準(zhǔn)的陶瓷基質(zhì)復(fù)合板孔口 132。陶瓷基質(zhì)復(fù)合物可具有低熱膨脹系數(shù)(aoc)，其大體上小于金屬構(gòu)件的熱膨脹系數(shù)。陶瓷基質(zhì)復(fù)合物和金屬附接構(gòu)造100可包括陶瓷基質(zhì)復(fù)合物130附近的隔離件120。隔離件120可包括與金屬板孔口 142和陶瓷基質(zhì)復(fù)合物孔口 132對(duì)準(zhǔn)的隔離件孔口 122。陶瓷基質(zhì)復(fù)合物和金屬附接構(gòu)造100可包括金屬螺栓110。金屬螺栓110可具有第一端112和第二端114，第二端114可能夠操作成配合到對(duì)準(zhǔn)的隔離件孔口 122、陶瓷基質(zhì)復(fù)合板孔口 132和金屬孔口 142中，以附接隔離件120、陶瓷基質(zhì)復(fù)合板130和金屬板140。陶瓷基質(zhì)復(fù)合物和金屬附接構(gòu)造100可包括金屬板140附近的螺母150，螺母150可能夠操作成收納金屬螺栓110的第二端114。例如，在一個(gè)實(shí)施例中，隔離件120可允許具有高熱膨脹系數(shù)的金屬板140附接于具有低熱膨脹系數(shù)的陶瓷基質(zhì)復(fù)合板130。
[0020]根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，隔離件可為金屬，并且具有與金屬螺栓或金屬板相同或不同的熱膨脹系數(shù)。例如，在圖1中，隔離件120可為金屬，并且可具有與金屬螺栓110相同的熱膨脹系數(shù)。在備選實(shí)施例中，隔離件120可為金屬，并且具有與金屬板140相同的熱膨脹系數(shù)。用于隔離件120、螺栓110和金屬板140的適