环境耐受修补物以及输送系统的制作方法_2

文档序号:8406052阅读:来源:国知局
促动器,其用于通过布置在可促动分配工具的端处的分配器分配未固化的环境耐受修补物。
[0029]方案20:根据方案19的环境耐受修补物输送系统,其中,还包括光学系统,其提供包含可促动分配工具的分配器的光学视野。
[0030]方案21:根据方案20的环境耐受修补物输送系统,其中,光学系统包括连接到铰接支承件的管道镜。
[0031]方案22:根据方案19的环境耐受修补物输送系统,其中,还包括热处理系统,其提供补充热源以在环境耐受修补物从可促动分配工具的储存器分配后固化环境耐受修补物。
[0032]方案23:根据方案19的环境耐受修补物输送系统,其中,还包括表面修整系统,其在环境耐受修补物从可促动分配工具的储存器分配后限定环境耐受修补物的表面。
[0033]方案24:根据方案19的环境耐受修补物输送系统,其中,环境耐受修补物包括: 一种或多种稀土硅酸盐;
其中,一旦固化,环境耐受修补物的无机成分包括,从大约80摩尔百分比到大约100摩尔百分比的稀土单硅酸盐和/或稀土二硅酸盐成分,以及从大约O摩尔百分比到大约20摩尔百分比的无机附加物;以及其中,一旦固化,环境耐受修补物具有,至少大约3 MPa的粘合强度和从大约3.5X 10_6/°C到大约7.5X 10_6/°C的热膨胀系数。
[0034]考虑结合附图的以下详细描述,将更全面地理解由本文中讨论的实施例提供的这些及附加特征。
【附图说明】
[0035]在附图中陈述的实施例本质上是说明以及示例性的,且不预期限制由权利要求所定义的本发明。当结合附图阅读时,可理解说明性实施例的以下详细描述,在附图中,类似结构利用类似附图标记指示,且其中:
图1是根据在本文中示出或描述的一个或多个实施例利用环境屏障覆层涂覆的构件的部分截面侧视图;
图2是根据本文中示出或描述的一个或多个实施例利用环境屏障覆层涂覆且包含环境耐受修补物的构件;
图3是根据本文中示出或描述的一个或多个实施例的环境耐受修补物输送系统的示意图;以及,
图4是根据本文中示出或描述的一个或多个实施例的环境耐受修补物输送系统的可促动分配工具的示意图。
[0036]部件列表 5空隙
10环境屏障覆层
15涡轮发动机构件 20 CMC基质材料 25 (至少一个)中间层 27第二中间层 29第一中间层 30粘合层 35抗衰退表面层 50环境耐受修补物 100修补物输送系统 110铰接支承件线缆 111端
120可促动分配工具 121储存器 122促动器 125分配器 130补充系统 135光学视野 140连接系统。
【具体实施方式】
[0037]将在下文中描述本发明的一个或多个具体实施例。为了提供这些实施例的简要描述,可不在说明书中描述实际实施的全部特征。应当理解在任意这种实际实施的开发中,如在任意工程或设计项目中,必须做出许多针对具体实施的决定以实现开发者的具体目标,诸如遵守系统相关以及行业相关的约束,该约束可随实施不同而变化。而且,应当理解这种开发努力可以是复杂以及耗时的,但是对于受益于本公开的普通技术人员来说,其可仍然为设计、制作以及制造的常规任务。
[0038]当介绍本发明的各种实施例时,冠词“一个”、“一种”、“该”以及“所述”预期表示存在一个或多个元件。术语“包括”、“包含”以及“具有”预期为包括性的,且意味着存在除了所列元件以外的附加元件。
[0039]本公开的实施例提供环境耐受(例如,稳定和/或保护的)修补物,用于修复包含硅的材料,该材料包括例如基于SiC的CMC基质。而且,本公开提供输送系统,用于将环境耐受修补物输送到包含硅的材料的腔中,以便在不拆解系统的情况下实现修复。在一些实施例中,包含硅的材料是在涡轮发动机中的CMC构件,且修复在原地完成(即,对本示例不用拆解但是在涡轮不运行时进行)。
[0040]本公开的实施例在下文中参考其关于用于燃气涡轮发动机的构件的应用描述,该构件大致从包含硅的材料,诸如基于SiC的CMC、SiC、Si3N4和/或金属硅化物制作。然而,本领域技术人员应当理解,以及由本文中提供的教导指导地,本公开可类似地应用于从包含硅的材料制作的任意适当构件。而且,合并到系统内的这种构件包括(但不限于)涡轮发动机,其中,构件在系统操作期间经受极端的热和/或化学状况。这种构件可在超过20,000小时的期间内在超过2200° F的材料表面温度下经受燃烧环境。
[0041]在一个实施例中,燃气涡轮发动机的各种构件由包含硅的陶瓷或CMC材料形成。在特定实施例中,CMC材料是SiC/SiC CMC材料。SiC/SiC CMC材料包括包含碳化硅的基体,其利用涂覆的碳化硅纤维强化。在一个实施例中,陶瓷材料是单片陶瓷材料,诸如SiC或Si3N4。在一个实施例中,燃气涡轮发动机的各种构件由基于MO-S1-B或Nb-Si的金属硅化物材料形成。
[0042]现在参考图1,在一个实施例中,环境屏障覆层10施加到硅基材料,诸如由CMC基质材料20制作的涡轮发动机构件15。对于本领域技术人员显而易见,且由本文中提供的教导指导地,涡轮发动机构件15可由任意适当硅基材料制作。
[0043]如本领域技术人员所理解地,环境屏障覆层10可包括多种实施例。例如,如在图1中所示,环境屏障覆层10可包括至少一个中间层25,其粘合到或沉积在CMC基质材料20上。如本文中所用地,对术语“粘合”的引用应当理解为包括直接粘合,以及通过另一层,诸如可选粘合层30的间接粘合。在一个实施例中,粘合层30包括元素硅。在一个实施例中,中间层25具有大约0.025 mm到大约I mm的总厚度。中间层25可具有很好地匹配基质材料20的热膨胀系数的热膨胀系数。如本文中所用地,参考热膨胀系数对术语“匹配”的引用应当理解为指的是在大约2X10_6/°C内的热膨胀系数差异。在特定实施例中,粘合层30具有匹配基质材料20的热膨胀系数。
[0044]在一个实施例中,中间层25包括至少一个中间层29,其大致从稀土(RE)单硅酸盐或二硅酸盐形成。所述RE单硅酸盐可具有一般成分RE2S15,且RE 二硅酸盐可具有一般成分 RE2Si207° RE 可包括 La、Ce、Pr、Nd、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb 和 / 或 Lu 及 / 或稀土元素Y和/或Sc。例如,第一中间层29可包括(Y,Yb)2Si207。另外,中间层25可包括第二或外侧中间层27,其定位在第一中间层29与外部屏障层(诸如如在图1中所示的抗衰退表面层35)之间。中间层27可包括例如碱土铝硅酸盐,诸如(Ba,Sr) Si2Al2O8(BSAS)。虽然在图1中示出仅两个中间体层27、29,但是对于本领域技术人员显而易见且由本文中提供的教导所指导地,中间层25可包括任意适当数量的层。在一个实施例中,至少一个中间层25具有大约0.025 mm到大约I mm的组合厚度。
[0045]抗衰退表面层35还可施加到或沉积在中间层25上。抗衰退表面层35与在下面的中间层25化学相容,且具有在包含水蒸汽的环境,诸如涡轮发动机的燃烧环境中的高衰退抗性。在一个实施例中,抗衰退表面层35大致由稀土(RE)单硅酸盐形成,其中RE包括Y、Sc、Dy、Ho、Er、Tm、Tb、Yb和/或Lu,单硅酸盐具有一般成分RE2Si05。例如,抗衰退表面层35包括¥23丨05且施加到中间层25上。
[0046]抗衰退表面层35以及任意中间层25可使用对于本领域技术人员已知且由本文中提供的教导所指导的任意适当工艺施加,该工艺包括但不限于溶胶-凝胶化学过程、等离子体喷雾、燃烧热喷雾、电泳沉积、料浆浸涂、料浆喷雾和/或料浆涂绘工艺。可选粘合层30可还由热喷雾、化学气相沉积、料浆处理或任意其他适当方法沉积。
[0047]在一个实施例中,抗衰退表面层35均匀施加到外侧中间层27。在该实施例中,抗衰退表面层35具有大约0.01 mm到
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