，任一个第一强化纤维10都不与表面平行，但也可以在表面附近与表面平行地行进。图3所示的例子中，第一强化纤维10’在燕尾部6的表面附近P (从第k个至第η个)与表面平行地行进，但在接近中心C的部位E (从第I个至第k 一 I个)不与表面平行。必然第一强化纤维10’是不等间隔。例如，在与辅助线Lc相交的交点Pc1、Pc2、…Pcn中，交点Pck、…Pcn相互是等间隔，交点Pc1、Pc2、…也相互是等间隔，但交点Pcl、Pc2、…的间隔与交点Pck、...Pcn的间隔不相等。图不的例子中，Pck、”.Ραι的间隔的更窄，但也可以更宽。同样，与辅助线Ld相交的交点Pdl、Pd2、…Pdn也是不等间隔。
[0040]燕尾部6的表面附近暴露于与表面平行的朝向的、比较大的应力下。并且，第一强化纤维与表面平行地行进、以及第一强化纤维在表面附近是窄间隔这对于强度的提高有利。即，这些实施方式中，与表面平行的第一强化纤维(表面层)的比例大这从强度的观点看有利。但是，若这样的比例过大，则对于维持燕尾部6的构造不利。因此，相对于全层数量(nX2 -1)，表面层的数量((η — k+1) X2)的比((η — k+1) X2)/(nX2 — I)优选为20 ?50%。
[0041]上述的例子中，在接近中心C的部位，强化纤维是等间隔，但在这样的部位中也可以是不等间隔。图4所示的例子中，与图3的例子相同，第一强化纤维10”在燕尾部6的表面附近P (从第k个至第η个)与表面平行地行进，与辅助线Le、Lf相交的交点Pek、…Pen以及Pfk、一Pfn分别是等间隔。另一方面，第一强化纤维10”在离中心C较近的部位(从第I个至第k 一 I个)不与表面平行，离中心C越近间隔变得越窄。S卩，与辅助线Le、Lf相交的交点Pel、Pe2、…以及Pfl、Pf2、…分别是不等间隔。并且即使在表面附近，第一强化纤维10”也可以是不等间隔。由于中心C附近暴露于比较大的压缩应力下，所以强化纤维的间隔较窄对于抵抗该压缩应力有利。
[0042]参照图6A、图6B，在燕尾部6，也可以在第一强化纤维10的各层之间夹设多个第三强化纤维20。第三强化纤维20可以是与第一、第二强化纤维相同的材料，也可以如图示那样是平板状的织物或者无纺纤维束。这样的织物或者无纺纤维束朝向沿进深方向Y延伸的方向，被夹持在第一强化纤维10的各层之间，由此对维持沿宽度方向Z膨出的构造有作用。并且，这样的织物或者无纺纤维束的沿长边方向X的长度也可以不同。例如如图示那样，在部位61使长度不同的织物或者无纺纤维束并列而能够形成阶梯状的构造。这对于在该部位61维持朝向下方渐渐加宽的构造有利。同样，在下端附近的部位62也可以形成阶梯状的构造。
[0043]参照图7A、图7B，在第一强化纤维10的各层之间夹设的第三强化纤维也可以不是织物或者无纺纤维束而是独立的多个纤维30。多个纤维30例如朝向进深方向Y，被夹持在第一强化纤维10的各层之间。并且，多个第三强化纤维30与宽度方向Z平行地并列。沿宽度方向Z并列的第三强化纤维30的数量不固定，在燕尾部6的上部61和下端62也可以不同。
[0044]第三强化纤维30相对于第一强化纤维10的比越大，对于维持膨出的燕尾部6的形状越有利，但若过大则在强度方面不利。因此，第一强化纤维10与第三强化纤维的体积比优选为1:2至3:1，更加优选为1:1至2:1。另外，在燕尾部6的下端62 (在长边方向X上，燕尾部6的长度的10%的部分)，第一强化纤维10与第三强化纤维的体积比优选为1:5 至 1:0。
[0045]燕尾部6也可以还包含不织入于第一强化纤维10的追加的强化纤维。例如，以在制造工序中使第一强化纤维10的处理变得容易为目的、或者防止第三强化纤维30的脱落为目的，对它们进行捆束的强化纤维也可以在宽度方向Z上行进，这也可以在埋入于基体之后残留。
[0046]本实施方式的涡轮动叶片I能够大致如下制造。
[0047]由强化纤维构成的三维织物能够通过公知的方法编织。例如，使分别由聚碳硅烷所构成的经纱以及玮纱构成的多个层重叠，并以贯通该叠层的方式织入由聚碳硅烷构成的斜纱。在这样的三维织物的一端，在一定的长度不织入斜纱，而使经纱展开。构成三维织物的部分是成为叶片部2的部分，不织入偏纱的部分是成为燕尾部6的部分。也可以将织物的一部分分支，而形成成为围带部4以及平板部8的部分。
[0048]通过对这样的一端展开的三维织物进行烧制，从而聚碳硅烷变化为氮化硅，而能得到强化纤维三维织物。或者也可以将预先成为陶瓷纤维的纤维编织为三维织物。也可以在得到的强化纤维三维织物夹设第三强化纤维。
[0049]使它们一体地嵌入与涡轮动叶片I的形状对应的模具，加压并成形。另外，通过将糊状的基体前驱体填充于模具，来使前驱体浸渍于强化纤维。优选将它们封入模具，保持该状态地进行加热从而对前驱体进行烧结。通过烧结来由前驱体生成陶瓷，这成为结合强化纤维的基体。
[0050]上述是浸渍法的制造，但也可以代替它而应用气相法或其它的方法。
[0051]根据本实施方式，得到如下涡轮零部件，即，从叶片部至燕尾部，由沿长边方向连续地行进的纤维强化。由于在叶片部与燕尾部之间纤维不中断，所以涡轮零部件相对于沿长边方向施加的离心力具有足够的强度。并且，由于燕尾部不具有相对于剥离或剪切的破坏而脆弱的面，所以即使与涡轮盘卡合而受到离心力，也能够发挥足够的强度。并且，即便在燕尾部因剥离或剪切的破坏产生龟裂，在叶片部处强化纤维也沿宽度方向行进，从而该强化纤维抵抗龟裂向叶片部发展。因此，本实施方式的涡轮零部件难以引起致命的破损。
[0052]通过优选的实施方式对本发明进行了说明，但本发明不限定于上述实施方式。基于上述公开内容，具有该技术领域的通常技术的人能够通过实施方式的修正或变形来实施本发明。
[0053]工业上的可利用性
[0054]本发明提供在燕尾部也能够确保足够的强度的由陶瓷基复合材料构成的涡轮零部件。
【主权项】
1.一种涡轮零部件，其具备: 叶片部，其沿长边方向延伸； 燕尾部，其与上述叶片部的一端连续、且在与上述长边方向交叉的宽度方向上比上述叶片部膨出； 多个第一强化纤维，它们从上述叶片部至上述燕尾部连续地行进； 第二强化纤维，其在上述叶片部至少局部地沿上述宽度方向行进；以及 基体，其结合上述多个第一强化纤维和上述第二强化纤维的整体， 上述祸轮零部件的特征在于， 在上述叶片部，上述第二强化纤维织入上述多个第一强化纤维之间而构成三维织物，在上述燕尾部，上述多个第一强化纤维不会被织入的其它纤维在上述宽度方向上汇集，而在上述宽度方向上展开。2.根据权利要求1所述的涡轮零部件，其特征在于， 上述多个第一强化纤维从由碳化硅纤维、碳纤维、氮化硅纤维、氧化铝纤维、氮化硼纤维构成的组中选择的一个以上的纤维构成。3.根据权利要求1所述的涡轮零部件，其特征在于， 上述基体由任一种陶瓷构成。4.根据权利要求1所述的涡轮零部件，其特征在于， 包含多个第三强化纤维，该多个第三强化纤维在上述燕尾部沿与上述长边方向和上述宽度方向双方交叉的进深方向在上述多个第一强化纤维之间行进。5.根据权利要求4所述的涡轮零部件，其特征在于， 上述多个第三强化纤维构成织物或者无纺纤维束。
【专利摘要】本发明提供涡轮零部件，具备：沿长边方向延伸的叶片部；与上述叶片部的一端连续且在与上述长边方向交叉的宽度方向上比上述叶片部膨出的燕尾部；从上述叶片部至上述燕尾部连续地行进的多个第一强化纤维；在上述叶片部至少局部地沿上述宽度方向行进的第二强化纤维；以及结合上述多个第一强化纤维和上述第二强化纤维的整体的基体，在上述叶片部，上述第二强化纤维织入上述多个第一强化纤维之间而构成三维织物，在上述燕尾部，上述多个第一强化纤维不会被织入的其它纤维而在上述宽度方向上汇集，而在上述宽度方向上展开。
【IPC分类】F01D25/00, C04B35/80, D03D25/00, F02C7/00, F01D5/28
【公开号】CN104903546
【申请号】CN201380069552
【发明人】河西谦, 中村武志, 渡边文章
【申请人】株式会社Ihi
【公开日】2015年9月9日
【申请日】2013年12月26日
【公告号】EP2944766A1, US20150292340, WO2014109246A1