形中構(gòu)件被常規(guī)地制造然后在分散的位置通過添加不同材料來修改。相比于現(xiàn)有的施加金屬噴涂的應(yīng)用，該建議的方法允許在單個操作中形成構(gòu)件，這種構(gòu)件包括由具有相對不同材料特性組成的區(qū)域，其中帶有這種不同材料區(qū)域間的逐漸過渡。
[0044]通過本文中描述的方法制備的構(gòu)件可以是翼型件并適用于用作轉(zhuǎn)動翼型件(諸如風(fēng)扇葉片)，或用于靜止葉片(諸如導(dǎo)向葉片)。利用本文中描述的方法和材料制造的翼型件可具有在不同的位置內(nèi)變化以適應(yīng)不同的需求的材料特性。中空金屬物體(諸如翼型件)可以是中空的，可以是整個翼型件，或可以是部分的翼型件(諸如用于結(jié)合至復(fù)合翼型件金屬前緣)。
[0045]翼型件可以是中空的，以具有所需的頻率，而相對于實心翼型件具有降低的重量。對于振動和沖擊響應(yīng)，中空翼型件需要多種小空腔而不是少量的大空腔。使用上述的在芯部上金屬噴涂的制造方法可生成具有若干小空腔的中空翼型件，其比經(jīng)由常規(guī)的方法制備的翼型件成本更低并且具有優(yōu)良的機械性能。通過定制局部的材料特性以滿足更小的重量或厚度的設(shè)計目標可改善翼型件的特性。例如，風(fēng)扇葉片可通過本文中描述的方法制備。通過增加前緣的模量、屈服強度和致密度，風(fēng)扇葉片的沖擊損壞可被減小。例如，這可通過在前緣材料內(nèi)合金化更致密的元素(諸如媽(W))來實現(xiàn)。這將允許更薄的邊緣以用于改善的空氣動力性能。圍繞翼型件和柄部的區(qū)域?qū)澢B(tài)響應(yīng)有很大的影響。例如，在該區(qū)域內(nèi)將硼(B)與鈦合金化可增加模量和強度，允許與更薄的葉片相同的頻率。描述的加工方法和多種性能還可應(yīng)用于諸如用于復(fù)合風(fēng)扇葉片的金屬前緣(MLE)的實施例。
[0046]與常規(guī)地制造的中空構(gòu)件相比，體現(xiàn)本發(fā)明的構(gòu)件具有非常細的晶粒微觀結(jié)構(gòu)并具有優(yōu)良的機械性能和材料特性。由于相對于常規(guī)的技術(shù)和常規(guī)制造的中空構(gòu)件更快的處理、降低的工具要求和更好的材料利用率，本發(fā)明的實施例提供了商業(yè)優(yōu)勢及更低的成本。
[0047]金屬噴涂工藝是需要原料的附加加工工藝，原料可包括金屬粉末，加速原料的組成，且將所述組成撞擊至它們粘附的基體上。層聚集，最終形成由原料組成的產(chǎn)品。原料的組成可以改變使得基體的不同區(qū)域可以由不同的金屬和/或金屬合金形成，最終形成在產(chǎn)品的不同區(qū)域帶有不同材料特性的產(chǎn)品。致密化過程導(dǎo)致整體成形的100%的致密構(gòu)件。
[0048]芯部和背襯工具或成形工具可用于在由金屬噴涂工藝中生成的構(gòu)件內(nèi)賦予一個或更多個中空區(qū)域。在本發(fā)明的一個實施例中，該方法使用金屬噴涂工藝以在成形工具和一個或更多個芯部噴涂一種或更多種金屬粉末以生成部分形成的結(jié)構(gòu)。成形工具允許金屬在圍繞芯部的空間內(nèi)建立。移除成形工具，在相反側(cè)面執(zhí)行第二金屬噴涂工藝，產(chǎn)生粗糙結(jié)構(gòu)。芯部在第一金屬噴涂工藝之后或者在第二技金屬噴涂工藝之后可機械地或化學(xué)地移除，或者由輕質(zhì)材料制成的芯部可被保留在原位。粗糙結(jié)構(gòu)然后經(jīng)歷致密化過程以生成中空構(gòu)件。本發(fā)明的另一個實施例是由此方法制成的中空構(gòu)件。
[0049]利用本文中描述的方法和材料可以制造很多種中空金屬結(jié)構(gòu)。例如，可制造轉(zhuǎn)動的和靜止的翼型件，及諸如支柱和其它的靜止結(jié)構(gòu)的非氣動元件，其中金屬材料具有輕質(zhì)的優(yōu)點是期望的。
[0050]盡管本發(fā)明已經(jīng)以各種特定實施例來描述，但是本領(lǐng)域的技術(shù)人員將意識到在權(quán)利要求的精神和范圍內(nèi)可實踐帶有修改的本發(fā)明。
【主權(quán)項】
1.一種制造中空金屬構(gòu)件的方法，包括以下步驟: 提供至少一個芯部，其包括第一側(cè)面和相反側(cè)面； 使用第一金屬噴涂工藝以將至少一種金屬或金屬合金施加至所述芯部的所述第一側(cè)面，從而產(chǎn)生包括第一側(cè)面和相反側(cè)面的部分形成的結(jié)構(gòu)； 使用第二金屬噴涂工藝以將至少一種金屬或金屬合金施加至所述部分形成的結(jié)構(gòu)和所述芯部的相反側(cè)面，從而產(chǎn)生粗糙結(jié)構(gòu)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，進一步包括提供成形工具然后提供與所述工具接觸的帶有所述相反側(cè)面的所述至少一個芯部的起始步驟。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，進一步包括將所述工具從所述部分形成的結(jié)構(gòu)移除同時將所述部分形成的結(jié)構(gòu)固持在所述部分形成的結(jié)構(gòu)內(nèi)的步驟，由此暴露所述部分形成的結(jié)構(gòu)和所述芯部的相應(yīng)的相反側(cè)面。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，多個芯部彼此間隔的關(guān)系設(shè)置并且至少一種金屬或金屬合金施加在所述多個芯部之間。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述粗糙結(jié)構(gòu)經(jīng)歷致密化過程。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，進一步包括用于移除所述芯部的步驟。7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，所述芯部在所述致密化過程之后移除。8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，進一步包括在使用所述第一金屬噴涂工藝之前密封所述工具、所述芯部或它們的組合。9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，多種金屬、金屬合金或它們的組合使用在所述第一金屬噴涂工藝中。10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，多種金屬、金屬合金或它們的組合使用在所述第二金屬噴涂工藝中。11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，進一步包括用于精加工所述粗糙結(jié)構(gòu)的步驟。12.一種中空金屬構(gòu)件，包括: 具有內(nèi)外表面的第一側(cè)面； 具有內(nèi)外表面的相反側(cè)面； 所述第一側(cè)面和所述相反側(cè)面的內(nèi)表面限定至少一個空腔； 其中所述構(gòu)件是一體地形成的；以及 其中所述構(gòu)件包括包含相對不同材料組分的區(qū)域，所述區(qū)域在其間具有材料的逐漸過渡。13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的中空金屬構(gòu)件，其特征在于，包括具有前緣、后緣的翼型件形狀。14.根據(jù)權(quán)利要求12所述的中空金屬構(gòu)件，其特征在于，進一步包括在所述內(nèi)表面之間延伸的至少一個腹板。15.根據(jù)權(quán)利要求12所述的中空金屬構(gòu)件，其特征在于，包括非常細小的晶粒微觀結(jié)構(gòu)。16.根據(jù)權(quán)利要求12所述的中空金屬構(gòu)件，其特征在于，包括在所述內(nèi)表面之間延伸的多個腹板。17.根據(jù)權(quán)利要求12所述的中空金屬構(gòu)件，其特征在于，所述構(gòu)件從由出口導(dǎo)向葉片、風(fēng)扇葉片、風(fēng)扇葉片的金屬前緣和支柱組成的組中選擇。18.根據(jù)權(quán)利要求12所述的中空金屬構(gòu)件，其特征在于，進一步包括多個空腔。19.根據(jù)權(quán)利要求12所述的中空金屬構(gòu)件，其特征在于，所述構(gòu)件具有至少2個不同材料組分的區(qū)域。20.根據(jù)權(quán)利要求12所述的中空金屬構(gòu)件，其特征在于，所述構(gòu)件在所述空腔內(nèi)具有輕質(zhì)材料。
【專利摘要】一種制造中空金屬構(gòu)件的方法，包括以下步驟：提供至少一個芯部，其包括第一側(cè)面和相反側(cè)面；使用第一金屬噴涂工藝以將至少一種金屬或金屬合金施加至芯部的第一側(cè)面，從而產(chǎn)生包括第一側(cè)面和相反側(cè)面的部分形成的結(jié)構(gòu)；以及使用第二金屬噴涂工藝以將至少一種金屬或金屬合金施加至在部分形成的結(jié)構(gòu)和芯部的相反側(cè)面，從而產(chǎn)生粗糙結(jié)構(gòu)。中空金屬構(gòu)件包括具有內(nèi)外表面的第一側(cè)面，具有內(nèi)外表面的相反側(cè)面，第一側(cè)面和相反側(cè)面的內(nèi)表面限定至少一個空腔。構(gòu)件是一體形成的，且具有包括相對不同材料組分的區(qū)域，區(qū)域在其間具有材料的逐漸過渡。
【IPC分類】B22F5/10, B22F5/04, B22D23/00, C23C24/00, B22F5/00, B29C41/08, F01D5/14, F01D5/18
【公開號】CN105592961
【申請?zhí)枴緾N201480032563
【發(fā)明人】I·F·普倫蒂斯, E·A·奧特, A·P·伍德菲爾德
【申請人】通用電氣公司
【公開日】2016年5月18日
【申請日】2014年6月6日
【公告號】CA2914530A1, EP3003608A2, US20160115820, WO2014197789A2, WO2014197789A3