本公開內(nèi)容的領(lǐng)域大體上涉及具有限定在其中的內(nèi)部通路的構(gòu)件，且更具體地涉及形成具有襯有涂層的內(nèi)部通路的這種構(gòu)件。

背景技術(shù)：

一些構(gòu)件需要限定在其中的內(nèi)部通路，例如，以便執(zhí)行預(yù)期的功能。例如但不作為限制，一些構(gòu)件(諸如燃?xì)鉁u輪的熱氣路構(gòu)件)受到高溫。至少一些這樣的構(gòu)件具有限定在其中的內(nèi)部通路以接收冷卻流體流，使得構(gòu)件能夠更好經(jīng)受高溫。對(duì)于另一個(gè)示例，但不通過限制，一些構(gòu)件在與另一個(gè)構(gòu)件的對(duì)接處受到摩擦。至少一些這樣的構(gòu)件具有限定在其中的內(nèi)部通路以接收潤(rùn)滑劑流而便于減小摩擦。

具有限定在其中的內(nèi)部通路的至少一些已知的構(gòu)件在涂層施加到限定內(nèi)部通路上的內(nèi)壁之后呈現(xiàn)出預(yù)期功能的改善性能。例如但不作為限制，一些這樣的構(gòu)件受到氧化和/或腐蝕環(huán)境，且內(nèi)壁的氧化和/或腐蝕不利地改變內(nèi)部通路的流動(dòng)特征。對(duì)于至少一些這樣的構(gòu)件，阻止氧化和/或腐蝕的內(nèi)壁上的涂層改善構(gòu)件的性能和/或可用操作壽命。然而，將此涂層完全和/或均勻施加到某些內(nèi)部通路(諸如但不限于特征為高度非線性、復(fù)雜截面和/或較大長(zhǎng)度與直徑比的內(nèi)部通路)可能是困難或成本過高的。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

一方面，提供了一種用于形成具有限定在其中的內(nèi)部通路的構(gòu)件的模具組件。模具組件包括在其中限定模腔的模具，以及關(guān)于模具定位的套芯。套芯包括中空結(jié)構(gòu)和內(nèi)芯，內(nèi)芯設(shè)置在中空結(jié)構(gòu)內(nèi)且定位成在熔化狀態(tài)中的構(gòu)件材料引入模腔且冷卻以形成構(gòu)件時(shí)限定構(gòu)件內(nèi)的內(nèi)部通路。套芯還包括設(shè)置在中空結(jié)構(gòu)與內(nèi)芯之間的第一涂層。

另一方面，提供了一種形成具有限定在其中的內(nèi)部通路的構(gòu)件的方法。該方法包括關(guān)于模具定位套芯。套芯包括中空結(jié)構(gòu)、設(shè)置在中空結(jié)構(gòu)內(nèi)的內(nèi)芯，以及設(shè)置在中空結(jié)構(gòu)與內(nèi)芯之間的第一涂層。第一涂層由第一涂覆材料形成。該方法還包括將熔化狀態(tài)中的構(gòu)件材料引入模腔中，以及冷卻腔中的構(gòu)件材料以形成構(gòu)件。內(nèi)芯定位成限定構(gòu)件內(nèi)的內(nèi)部通路，且第一涂覆材料的至少一部分內(nèi)襯內(nèi)部通路的至少一部分。

技術(shù)方案1.一種用于形成具有限定在其中的內(nèi)部通路的構(gòu)件的模具組件，所述模具組件包括：

限定其中的模腔的模具；以及

關(guān)于所述模具定位的套芯，所述套芯包括：

中空結(jié)構(gòu)；

內(nèi)芯，其設(shè)置在所述中空結(jié)構(gòu)內(nèi)且定位成在熔化狀態(tài)中的構(gòu)件材料引入所述模腔且冷卻以形成所述構(gòu)件時(shí)限定所述構(gòu)件內(nèi)的內(nèi)部通路；以及

設(shè)置在所述中空結(jié)構(gòu)與所述內(nèi)芯之間的第一涂層。

技術(shù)方案2.根據(jù)技術(shù)方案1所述的模具組件，其中，所述第一涂層設(shè)置在所述中空結(jié)構(gòu)的內(nèi)部的至少一部分上。

技術(shù)方案3.根據(jù)技術(shù)方案1所述的模具組件，其中，所述第一涂層由選擇成在所述構(gòu)件形成時(shí)改變所述內(nèi)部通路的性能的第一涂覆材料形成。

技術(shù)方案4.根據(jù)技術(shù)方案3所述的模具組件，其中，所述第一涂覆材料選自其中一者：(i)氧化抑制材料，(ii)腐蝕抑制材料，(iii)碳沉積抑制材料，(iv)熱障材料，(v)水蒸汽阻隔材料，以及(vi)磨損抑制材料。

技術(shù)方案5.根據(jù)技術(shù)方案1所述的模具組件，其中，所述第一涂層為設(shè)置在所述中空結(jié)構(gòu)與所述內(nèi)芯之間的多個(gè)涂層中的一個(gè)。

技術(shù)方案6.根據(jù)技術(shù)方案5所述的模具組件，其中，所述第一涂覆材料選自：(i)氧化抑制材料，(ii)腐蝕抑制材料，(iii)碳沉積抑制材料，(iv)熱障材料，(v)水蒸汽阻隔材料，以及(vi)磨損抑制材料，且所述多個(gè)涂層中的第二個(gè)包括選自其中另一者的第二涂覆材料：(i)氧化抑制材料，(ii)腐蝕抑制材料，(iii)碳沉積抑制材料，(iv)熱障材料，(v)水蒸汽阻隔材料，以及(vi)磨損抑制材料。

技術(shù)方案7.根據(jù)技術(shù)方案5所述的模具組件，其中，所述多個(gè)涂層中的第二個(gè)包括第二涂覆材料，所述第二涂覆材料包括粘結(jié)涂覆材料。

技術(shù)方案8.一種形成具有限定在其中的內(nèi)部通路的構(gòu)件的方法，所述方法包括：

關(guān)于模具定位套芯，其中所述套芯包括：

中空結(jié)構(gòu)；

設(shè)置在所述中空結(jié)構(gòu)內(nèi)的內(nèi)芯；以及

設(shè)置在所述中空結(jié)構(gòu)與所述內(nèi)芯之間的第一涂層，所述第一涂層由第一涂覆材料形成；

將熔化狀態(tài)中的構(gòu)件材料引入所述模具的腔中；以及

冷卻所述腔中的構(gòu)件材料以形成所述構(gòu)件，其中所述內(nèi)芯定位成限定所述構(gòu)件內(nèi)的內(nèi)部通路，且所述第一涂覆材料的至少一部分內(nèi)襯所述內(nèi)部通路的至少一部分。

技術(shù)方案9.根據(jù)技術(shù)方案8所述的方法，其中，定位所述套芯包括定位包括設(shè)置在所述中空結(jié)構(gòu)的內(nèi)部的至少一部分上的所述第一涂層的所述套芯。

技術(shù)方案10.根據(jù)技術(shù)方案8所述的方法，其中，定位所述套芯包括定位包括選自其中至少一者的所述第一涂覆材料的所述套芯：(i)氧化抑制材料，(ii)腐蝕抑制材料，(iii)碳沉積抑制材料，(iv)熱障材料，(v)水蒸汽阻隔材料，以及(vi)磨損抑制材料。

技術(shù)方案11.根據(jù)技術(shù)方案8所述的方法，其中，定位所述套芯包括定位包括為設(shè)置在所述中空結(jié)構(gòu)與所述內(nèi)芯之間的多個(gè)涂層中的一個(gè)的所述第一涂層的所述套芯。

技術(shù)方案12.根據(jù)技術(shù)方案11所述的方法，其中，定位所述套芯還包括定位包括選自其中一者的所述第一涂覆材料的所述套芯：(i)氧化抑制材料，(ii)腐蝕抑制材料，(iii)碳沉積抑制材料，(iv)熱障材料，(v)水蒸汽阻隔材料，以及(vi)磨損抑制材料，且所述多個(gè)涂層中的第二個(gè)由選自其中另一者的第二涂覆材料形成：(i)氧化抑制材料，(ii)腐蝕抑制材料，(iii)碳沉積抑制材料，(iv)熱障材料，(v)水蒸汽阻隔材料，以及(vi)磨損抑制材料。

技術(shù)方案13.根據(jù)技術(shù)方案11所述的方法，其中，定位所述套芯還包括定位包括由粘結(jié)涂覆材料形成的所述多個(gè)涂層中的第二個(gè)的所述套芯。

技術(shù)方案14.根據(jù)技術(shù)方案8所述的方法，其中，所述方法還包括形成所述套芯。

技術(shù)方案15.根據(jù)技術(shù)方案14所述的方法，其中，所述內(nèi)芯由內(nèi)芯材料形成，且形成所述套芯包括：

將所述第一涂層施加到所述中空結(jié)構(gòu)的內(nèi)部；以及

向涂覆的中空結(jié)構(gòu)填充所述內(nèi)芯材料。

技術(shù)方案16.根據(jù)技術(shù)方案15所述的方法，其中，施加所述第一涂層包括在整體涂覆過程中將所述第一涂層施加到所述中空結(jié)構(gòu)。

技術(shù)方案17.根據(jù)技術(shù)方案16所述的方法，其中，施加所述第一涂層包括在氣相沉積過程和化學(xué)氣相沉積過程中的至少一者中將所述第一涂層施加到所述中空結(jié)構(gòu)。

技術(shù)方案18.根據(jù)技術(shù)方案15所述的方法，其中，施加所述第一涂層包括在漿料注入過程和漿料浸漬過程中的至少一者中將所述第一涂層施加到所述中空結(jié)構(gòu)的內(nèi)部。

技術(shù)方案19.根據(jù)技術(shù)方案15所述的方法，其中，所述中空結(jié)構(gòu)遞增地形成，且施加所述第一涂層包括將所述第一涂層施加到所述中空結(jié)構(gòu)的多個(gè)遞增部分。

技術(shù)方案20.根據(jù)技術(shù)方案15所述的方法，其中，施加所述第一涂層包括在增材制造過程中施加所述第一涂層。

技術(shù)方案21.根據(jù)技術(shù)方案15所述的方法，其中，向涂覆的中空結(jié)構(gòu)填充所述內(nèi)芯材料包括將所述內(nèi)芯材料作為漿料注入所述中空結(jié)構(gòu)中。

附圖說明

圖1為示例性旋轉(zhuǎn)機(jī)械的示意圖；

圖2為用于圖1中所示的旋轉(zhuǎn)機(jī)械的示例性構(gòu)件的示意性透視圖；

圖3為用于制造圖2中所示的構(gòu)件的示例性模具組件的示意性透視圖，模具組件包括關(guān)于模具定位的套芯；

圖4為沿圖3中所示的線4-4截取的用于圖3中所示的模具組件的示例性套芯的示意性截面圖；

圖5為沿圖3中所示的線4-4截取的用于圖3中所示的模具組件的另一個(gè)示例性套芯的示意性截面圖；

圖6為沿圖2中所示的線6-6截取的圖2的構(gòu)件的截面；

圖7是用于圖2中所示的模具組件的中空結(jié)構(gòu)的計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)模型的示意性截面；

圖8為形成具有限定在其中的內(nèi)部通路的構(gòu)件(諸如用于圖1中所示的旋轉(zhuǎn)機(jī)械的構(gòu)件)的示例性方法的流程圖；以及

圖9為從圖8的流程圖的繼續(xù)。

零件清單

10旋轉(zhuǎn)機(jī)械

12進(jìn)氣區(qū)段

14壓縮機(jī)區(qū)段

16燃燒器區(qū)段

18渦輪區(qū)段

20排氣區(qū)段

22轉(zhuǎn)子軸

24一個(gè)燃燒器

36殼

40壓縮機(jī)葉片

42壓縮機(jī)定子導(dǎo)葉

70轉(zhuǎn)子葉片

72定子導(dǎo)葉

74壓力側(cè)

76吸力側(cè)

78構(gòu)件材料

80構(gòu)件

82內(nèi)部通路

84前緣

86后緣

88根部端

89軸線

90末梢端

92恒定距離

94恒定距離

96葉片長(zhǎng)度

100內(nèi)壁

300模具

301模具組件

302內(nèi)壁

304模腔

306模具材料

310套芯

312末梢部分

314末梢部分

315部分

316根部部分

318根部部分

320中空結(jié)構(gòu)

322第一材料

324內(nèi)芯

326內(nèi)芯材料

328壁厚

330特征寬度

360內(nèi)部

362第一涂層

366第一涂覆材料

372第二涂層

376第二涂覆材料

380外壁。

具體實(shí)施方式

在以下說明書和權(quán)利要求中，將參照多個(gè)用語(yǔ)，它們應(yīng)當(dāng)限定為具有以下意義。

單數(shù)形式"一個(gè)"、"一種"和"該"包括復(fù)數(shù)參照，除非上下文清楚地另外指出。

"可選"或"可選地"意思是隨后描述的事件或情形可發(fā)生或可不發(fā)生，且描述包括事件發(fā)生的情況以及其不發(fā)生的情況。

如本文貫穿說明書和權(quán)利要求使用的近似語(yǔ)言可用于修飾可允許在不導(dǎo)致其涉及的基本功能的變化的情況下改變的任何數(shù)量表達(dá)。因此，由一個(gè)或多個(gè)諸如"大約"、"大概"和"大致"的用語(yǔ)修飾的值不限于指定的準(zhǔn)確值。在至少一些情況中，近似語(yǔ)言可對(duì)應(yīng)于用于測(cè)量值的器具的精度。這里貫穿說明書和權(quán)利要求，可確定范圍極限。這樣的范圍可組合和/或互換，且包括其中包含的所有子范圍，除非上下文或語(yǔ)言另外指出。

本文所述的示例性構(gòu)件和方法克服了與用于形成具有限定在其中的涂覆的內(nèi)部通路的構(gòu)件的已知組件和方法相關(guān)聯(lián)的缺點(diǎn)中的至少一些。本文所述的實(shí)施例提供了關(guān)于模具定位的套芯。套芯包括(i)中空結(jié)構(gòu)、(ii)設(shè)置在中空結(jié)構(gòu)內(nèi)的內(nèi)芯，以及(iii)設(shè)置在中空結(jié)構(gòu)與內(nèi)芯之間的第一涂層。內(nèi)芯在模腔內(nèi)延伸以限定將在模具中形成的構(gòu)件內(nèi)的內(nèi)部通路的位置。第一涂層包括第一涂覆材料。在熔化的構(gòu)件材料引入模腔中且冷卻以形成構(gòu)件之后，第一涂覆材料的至少一部分內(nèi)襯內(nèi)部通路的至少一部分。

圖1為具有本公開內(nèi)容的實(shí)施例可用于其的構(gòu)件的示例性旋轉(zhuǎn)機(jī)械10的示意圖。在示例性實(shí)施例中，旋轉(zhuǎn)機(jī)械10為燃?xì)鉁u輪，其包括進(jìn)氣區(qū)段12、在進(jìn)氣區(qū)段12下游聯(lián)接的壓縮機(jī)區(qū)段14、在壓縮機(jī)區(qū)段14下游聯(lián)接的燃燒器區(qū)段16、在燃燒器區(qū)段16下游聯(lián)接的渦輪區(qū)段18，以及在渦輪區(qū)段18下游聯(lián)接的排氣區(qū)段20。大體上管狀的殼36至少部分地包圍進(jìn)氣區(qū)段12、壓縮機(jī)區(qū)段14、燃燒器區(qū)段16、渦輪區(qū)段18和排氣區(qū)段20中的一者或多者。在備選實(shí)施例中，旋轉(zhuǎn)機(jī)械10為形成有如本文所述的內(nèi)部通路的構(gòu)件適用于其的任何旋轉(zhuǎn)機(jī)械。此外，盡管出于說明目的在旋轉(zhuǎn)機(jī)械的背景下描述了本公開內(nèi)容的實(shí)施例，但應(yīng)當(dāng)理解的是，本文所述的實(shí)施例適用于涉及適合形成有限定在其中的內(nèi)部通路的構(gòu)件的任何背景下。

在示例性實(shí)施例中，渦輪區(qū)段18經(jīng)由轉(zhuǎn)子軸22聯(lián)接至壓縮機(jī)區(qū)段14。應(yīng)當(dāng)注意的是，如本文使用的用語(yǔ)"聯(lián)接"不限于構(gòu)件之間的直接機(jī)械、電氣和/或通信連接，而是還可包括多個(gè)構(gòu)件之間的間接機(jī)械、電氣和/或通信連接。

在燃?xì)鉁u輪10的操作期間，進(jìn)氣區(qū)段12將空氣朝壓縮機(jī)區(qū)段14導(dǎo)送。壓縮機(jī)區(qū)段14將空氣壓縮至較高的壓力和溫度。更具體而言，轉(zhuǎn)子軸22將旋轉(zhuǎn)能賦予到聯(lián)接至壓縮機(jī)區(qū)段14內(nèi)的轉(zhuǎn)子軸22的至少一個(gè)周向排的壓縮機(jī)葉片40。在示例性實(shí)施例中，在各排壓縮機(jī)葉片40之前是從殼36沿徑向向內(nèi)延伸的周向排的壓縮機(jī)定子導(dǎo)葉42，其將空氣流引導(dǎo)到壓縮機(jī)葉片40中。壓縮機(jī)葉片40的旋轉(zhuǎn)能量增大空氣的壓力和溫度。壓縮機(jī)區(qū)段14朝燃燒器區(qū)段16排放壓縮空氣。

在燃燒器區(qū)段16中，壓縮空氣與燃料混合且點(diǎn)燃以生成朝渦輪區(qū)段18導(dǎo)送的燃燒氣體。更具體而言，燃燒器區(qū)段16包括至少一個(gè)燃燒器24，其中燃料(例如，天然氣和/或燃料油)噴射到空氣流中，且燃料-空氣混合物點(diǎn)燃以生成朝渦輪區(qū)段18導(dǎo)送的高溫燃燒氣體。

渦輪區(qū)段18將來自燃燒氣流的熱能轉(zhuǎn)換成機(jī)械旋轉(zhuǎn)能。更具體而言，燃燒氣體將旋轉(zhuǎn)能賦予到聯(lián)接至渦輪區(qū)段18內(nèi)的轉(zhuǎn)子軸22的至少一個(gè)周向排的轉(zhuǎn)子葉片70。在示例性實(shí)施例中，各排轉(zhuǎn)子葉片70之前是從殼36沿徑向向內(nèi)延伸的周向排的渦輪定子導(dǎo)葉72，其將燃燒氣體引導(dǎo)到轉(zhuǎn)子葉片70中。轉(zhuǎn)子軸22可聯(lián)接至負(fù)載(未示出)，諸如但不限于發(fā)電機(jī)和/或機(jī)械驅(qū)動(dòng)應(yīng)用。排出的燃燒氣體從渦輪區(qū)段18向下游流入排氣區(qū)段20中。旋轉(zhuǎn)機(jī)械10的構(gòu)件設(shè)計(jì)為構(gòu)件80。鄰近燃燒氣體的通路的構(gòu)件80在旋轉(zhuǎn)機(jī)械10的操作期間受到高溫。另外地或備選地，構(gòu)件80包括適合地形成有限定在其中的內(nèi)部通路的任何構(gòu)件。

圖2為針對(duì)供旋轉(zhuǎn)機(jī)械10(圖1中所示)使用示出的示例性構(gòu)件80的示意性透視圖。構(gòu)件80包括由內(nèi)壁100限定在其中的至少一個(gè)內(nèi)部通路82。例如，冷卻流體在旋轉(zhuǎn)機(jī)械10的操作期間提供至內(nèi)部通路82，以便于將構(gòu)件80保持在熱燃燒氣體的溫度以下。盡管僅示出了一個(gè)內(nèi)部通路82，但應(yīng)當(dāng)理解的是，構(gòu)件80包括如本文所述形成的任何適合數(shù)目的內(nèi)部通路82。

構(gòu)件80由構(gòu)件材料78形成。在示例性實(shí)施例中，構(gòu)件材料78為適合的鎳基超級(jí)合金。在備選實(shí)施例中，構(gòu)件材料78為鈷基超級(jí)合金、鐵基超級(jí)合金和鈦基超級(jí)合金中的至少一者。在其它備選實(shí)施例中，構(gòu)件材料78為允許構(gòu)件80如本文所述那樣形成的任何適合的材料。

在示例性實(shí)施例中，構(gòu)件80為轉(zhuǎn)子葉片70或定子導(dǎo)葉72中的一者。在備選實(shí)施例中，構(gòu)件80為能夠形成有如本文所述的內(nèi)部通路的旋轉(zhuǎn)機(jī)械10的另一適合的構(gòu)件。在還有其它實(shí)施例中，構(gòu)件80為用于適合地形成有限定在其中的內(nèi)部通路的任何適合的應(yīng)用的任何構(gòu)件。

在示例性實(shí)施例中，轉(zhuǎn)子葉片70或備選地定子導(dǎo)葉72包括壓力側(cè)74和相對(duì)的吸力側(cè)76。壓力側(cè)74和吸力側(cè)76中的每一個(gè)從前緣84延伸至相對(duì)的后緣86。此外，轉(zhuǎn)子葉片70或備選地定子導(dǎo)葉72從根部端88延伸至相對(duì)的末梢端90以限定葉片長(zhǎng)度96。在備選實(shí)施例中，轉(zhuǎn)子葉片70或備選地定子導(dǎo)葉72具有能夠形成有如本文所述的內(nèi)部通路的任何適合的構(gòu)造。

在某些實(shí)施例中，葉片長(zhǎng)度96為至少大約25.4厘米(cm)(10英寸)。此外，在一些實(shí)施例中，葉片長(zhǎng)度96為至少大約50.8cm(20英寸)。在特定實(shí)施例中，葉片長(zhǎng)度96在從大約61cm(24英寸)到大約101.6cm(40英寸)的范圍中。在備選實(shí)施例中，葉片長(zhǎng)度96小于大約25.4cm(10英寸)。例如，在一些實(shí)施例中，葉片長(zhǎng)度96在從大約2.54cm(1英寸)到大約25.4cm(10英寸)的范圍中。在其它備選實(shí)施例中，葉片長(zhǎng)度96大于大約101.6cm(40英寸)。

在示例性實(shí)施例中，內(nèi)部通路82從根部端88延伸至末梢端90。在備選實(shí)施例中，內(nèi)部通路82以任何適合的方式在構(gòu)件80內(nèi)延伸，且延伸至允許內(nèi)部通路82如本文所述那樣形成的任何適合的程度。在某些實(shí)施例中，內(nèi)部通路82是非線性的。例如，構(gòu)件80形成有沿限定在根部端88與末梢端90之間的軸線89的預(yù)先限定的扭轉(zhuǎn)，且內(nèi)部通路82具有與軸向扭轉(zhuǎn)互補(bǔ)的彎曲形狀。在一些實(shí)施例中，內(nèi)部通路82沿內(nèi)部通路82的長(zhǎng)度定位在離壓力側(cè)74大致恒定的距離94處。備選地或另外地，構(gòu)件80的翼弦在根部端88與末梢端90之間漸縮，且內(nèi)部通路82與漸縮部互補(bǔ)地非線性延伸，使得內(nèi)部通路82沿內(nèi)部通路82的長(zhǎng)度定位在離后緣86大致恒定的距離92處。在備選實(shí)施例中，內(nèi)部通路82具有與構(gòu)件80的任何適合的輪廓互補(bǔ)的非線性形狀。在其它備選實(shí)施例中，內(nèi)部通路82是非線性的，且并非與構(gòu)件80的輪廓互補(bǔ)。在一些實(shí)施例中，具有非線性形狀的內(nèi)部通路82便于滿足構(gòu)件80的預(yù)先選擇的冷卻標(biāo)準(zhǔn)。在備選實(shí)施例中，內(nèi)部通路82線性地延伸。

在一些實(shí)施例中，內(nèi)部通路82具有大致圓形的截面。在備選實(shí)施例中，內(nèi)部通路82具有大致卵形的截面。在其它備選實(shí)施例中，內(nèi)部通路82具有允許內(nèi)部通路82如本文所述那樣形成的任何適合地定形的截面。此外，在某些實(shí)施例中，內(nèi)部通路82的截面的形狀沿內(nèi)部通路82的長(zhǎng)度大致恒定。在備選實(shí)施例中，內(nèi)部通路82的截面的形狀以允許內(nèi)部通路82如本文所述那樣形成的任何適合的方式沿內(nèi)部通路82的長(zhǎng)度變化。

圖3為用于制造構(gòu)件80(圖2中所示)的模具組件301的示意性透視圖。模具組件301包括關(guān)于模具300定位的套芯310。圖4為沿圖3中所示的線4-4截取的套芯310的實(shí)施例的示意性截面。參照?qǐng)D2-圖4，模具300的內(nèi)壁302限定模腔304。內(nèi)壁302限定與構(gòu)件80的外部形狀對(duì)應(yīng)的形狀，使得熔化狀態(tài)中的構(gòu)件材料78可引入模腔304中且冷卻以形成構(gòu)件80。應(yīng)當(dāng)記得的是，盡管示例性實(shí)施例中的構(gòu)件80為轉(zhuǎn)子葉片70或備選地在備選示例性中為定子導(dǎo)葉72，但構(gòu)件80為可適合地形成有如本文所述的限定在其中的內(nèi)部通路的任何構(gòu)件。

套芯310關(guān)于模具300定位，使得套芯310的一部分315在模腔304內(nèi)延伸。套芯310包括由第一材料322形成的中空結(jié)構(gòu)320、設(shè)置在中空結(jié)構(gòu)320內(nèi)且由內(nèi)芯材料326形成的內(nèi)芯324，以及設(shè)置在中空結(jié)構(gòu)320與內(nèi)芯324之間且由第一涂覆材料366形成的至少第一涂層362。更具體而言，至少第一涂層326關(guān)于中空結(jié)構(gòu)320的中心線沿徑向設(shè)置在中空結(jié)構(gòu)320與內(nèi)芯324之間。內(nèi)芯324定形為限定內(nèi)部通路82的形狀，且定位在模腔304內(nèi)的套芯310的部分315的內(nèi)芯324限定構(gòu)件80內(nèi)的內(nèi)部通路82的位置。

中空結(jié)構(gòu)320包括外壁380，其大致沿內(nèi)芯324的長(zhǎng)度包圍內(nèi)芯324。中空結(jié)構(gòu)320的內(nèi)部360關(guān)于外壁380在內(nèi)部定位，使得內(nèi)芯324由中空結(jié)構(gòu)320的內(nèi)部360互補(bǔ)地定形。在某些實(shí)施例中，中空結(jié)構(gòu)320限定大體上管狀的形狀。例如，但不作為限制，中空結(jié)構(gòu)320初始地由大致直的金屬管形成，管適合地按需要操縱成非線性形狀(諸如彎曲或成角度的形狀)以限定內(nèi)芯324且因此內(nèi)部通路82的選擇的非線性形狀。在備選實(shí)施例中，中空結(jié)構(gòu)320限定允許內(nèi)芯324限定如本文描述的內(nèi)部通路82的形狀的任何適合的形狀。

在示例性實(shí)施例中，中空結(jié)構(gòu)320具有小于內(nèi)芯324的特征寬度330的壁厚328。特征寬度330在其中限定為具有與內(nèi)芯324相同的截面面積的圓的直徑。在備選實(shí)施例中，中空結(jié)構(gòu)320具有并非小于特征寬度330的壁厚328。內(nèi)芯324的截面的形狀在圖3和圖4中的示例性實(shí)施例中為圓形。備選地，內(nèi)芯324的截面的形狀對(duì)應(yīng)于允許內(nèi)部通路82如本文所述起作用的內(nèi)部通路82的截面的任何適合的形狀。

另外在示例性實(shí)施例中，第一涂層362設(shè)置在中空結(jié)構(gòu)320的內(nèi)部360的至少一部分上，在中空結(jié)構(gòu)320與內(nèi)芯324之間。在一些實(shí)施例中，如本文將描述的那樣，第一涂層材料366選擇成在構(gòu)件80形成之后改變內(nèi)部通路82的性能。例如，但不作為限制，第一涂覆材料366選擇成抑制構(gòu)件材料78沿內(nèi)壁100的氧化。另外地或備選地，但不作為限制，第一涂覆材料366選擇成抑制構(gòu)件材料78沿內(nèi)壁100的腐蝕。另外地或備選地，但不作為限制，第一涂覆材料366選擇成抑制碳或構(gòu)件材料78沿內(nèi)壁100的沉積。另外地或備選地，但不作為限制，第一涂覆材料366選擇成提供沿內(nèi)壁100的用于構(gòu)件材料78的熱障層。另外地或備選地，但不作為限制，第一涂覆材料366選擇成提供沿內(nèi)壁100的用于構(gòu)件材料78的水蒸汽阻隔。另外地或備選地，但不作為限制，第一涂覆材料366選擇成抑制構(gòu)件材料78沿內(nèi)壁100的磨損，諸如但不限于侵蝕。另外地或備選地，第一涂覆材料366選擇為提供或便于內(nèi)部通路82沿內(nèi)壁100設(shè)置時(shí)的任何其它選擇的特征的任何適合的材料。

在某些實(shí)施例中，第一涂層362為設(shè)置在中空結(jié)構(gòu)320與內(nèi)芯324之間的多個(gè)涂層中的一者。例如，圖5為沿圖3中所示的線4-4截取的套芯310的另一個(gè)實(shí)施例的示意性截面圖。在示例性實(shí)施例中，套芯310包括設(shè)置在中空結(jié)構(gòu)320的內(nèi)部360的至少一部分上且由第二涂覆材料376形成的至少第二涂層372，以及沿徑向設(shè)置在第二涂層372與內(nèi)芯324之間的第一涂層362。在一些實(shí)施例中，第一涂層362由選自其中至少一者的第一涂覆材料366形成：(i)氧化抑制材料，(ii)腐蝕抑制材料，(iii)碳沉積抑制材料，(iv)熱障材料，(v)水蒸汽阻隔材料，以及(vi)磨損抑制材料，且第二涂覆材料376選自其中另一者：(i)氧化抑制材料，(ii)腐蝕抑制材料，(iii)碳沉積抑制材料，(iv)熱障材料，(v)水蒸汽阻隔材料，以及(vi)磨損抑制材料。在備選實(shí)施例中，第二涂覆材料376為粘結(jié)涂覆材料，其便于將第一涂覆材料366粘結(jié)到第一材料322和構(gòu)件材料78中的至少一者。在其它備選實(shí)施例中，第二涂覆材料376為允許套芯310如本文所述起作用的任何適合的材料。

參照?qǐng)D2-圖5，模具300由模具材料306形成。在示例性實(shí)施例中，模具材料306為選擇成經(jīng)得起與用于形成構(gòu)件80的構(gòu)件材料78的熔化狀態(tài)相關(guān)聯(lián)的高溫環(huán)境的耐火陶瓷材料。在備選實(shí)施例中，模具材料306為允許構(gòu)件80如本文所述形成的任何適合的材料。此外，在示例性實(shí)施例中，模具300由適合的熔模鑄造過程形成。例如，但不作為限制，適合的模型材料(諸如蠟)注入適合的型模中以形成構(gòu)件80的模型(未示出)，模型重復(fù)地浸入模具材料306的漿料中，其容許硬化以產(chǎn)生模具材料306的外殼，且外殼脫蠟且燒制以形成模具300。在備選實(shí)施例中，模具300由允許模具300如本文所述起作用的任何適合的方法形成。

在某些實(shí)施例中，套芯310相對(duì)于模具300固定，使得套芯310在形成構(gòu)件80的過程期間相對(duì)于模具300保持固定。例如，套芯310固定，使得套芯310的位置在熔化的構(gòu)件材料78引入套芯310周圍的模腔304期間不會(huì)移位。在一些實(shí)施例中，套芯310直接地聯(lián)接至模具300。例如，在示例性實(shí)施例中，套芯310的末梢部分312剛性地包圍在模具300的末梢部分314中。另外地或備選地，套芯310的根部部分316剛性地包圍在與末梢部分314相對(duì)的模具300的根部部分318中。例如，但不作為限制，模具300由上文所述的熔模鑄造形成，且套芯310牢固地聯(lián)接至適合的型模，使得末梢部分312和根部部分316延伸到型模外，同時(shí)部分315在模具的腔內(nèi)延伸。模型材料在套芯310周圍注入模具中，使得部分315在模型內(nèi)延伸。熔模鑄造引起模具300包圍末梢部分312和/或根部部分316。另外地或備選地，套芯310以允許套芯310相對(duì)于模具300的位置在形成構(gòu)件80的過程期間保持固定的任何其它適合的方式相對(duì)于模具300固定。

第一材料322選擇成可由熔化的構(gòu)件材料78至少部分地吸收。在某些實(shí)施例中，構(gòu)件材料78為合金，且第一材料322為合金的至少一種組成材料。例如，在示例性實(shí)施例中，構(gòu)件材料78為鎳基超級(jí)合金，且第一材料322大致為鎳，使得在熔化狀態(tài)中的構(gòu)件材料78引入模腔304中時(shí)，第一材料322大致由構(gòu)件材料78吸收。在備選實(shí)施例中，構(gòu)件材料78為任何適合的合金，且第一材料322為可至少部分地由熔化的合金吸收的至少一種材料。例如，構(gòu)件材料78為鈷基超級(jí)合金，且第一材料322大致為鈷。對(duì)于另一個(gè)示例，構(gòu)件材料78為鐵基超級(jí)合金，且第一材料322大致為鐵。對(duì)于另一個(gè)示例，構(gòu)件材料78為鈦基超級(jí)合金，且第一材料322大致為鈦。

在某些實(shí)施例中，壁厚328足夠薄，使得在熔化狀態(tài)中的構(gòu)件材料78引入模腔304中時(shí)，套芯310的部分315的第一材料322(即，在模腔304內(nèi)延伸的部分)大致由構(gòu)件材料78吸收。例如，在一些這樣的實(shí)施例中，第一材料322大致由構(gòu)件材料78吸收，使得在構(gòu)件材料78冷卻之后，沒有離散的邊界由構(gòu)件材料78描繪中空結(jié)構(gòu)320。此外，在一些這樣的實(shí)施例中，第一材料322大致吸收，使得在構(gòu)件材料78冷卻之后，第一材料322在構(gòu)件材料78內(nèi)大致均勻地分布。例如，內(nèi)芯324附近的第一材料322的濃度并非可探測(cè)地高于構(gòu)件80的其它位置處的第一材料322的濃度。例如而不帶有限制性，第一材料322為鎳，且構(gòu)件材料78為鎳基超級(jí)合金，且在構(gòu)件材料78冷卻之后，無(wú)可探測(cè)到的較高鎳濃度留在內(nèi)芯324附近，導(dǎo)致了貫穿形成的構(gòu)件80的鎳基超級(jí)合金的大致均勻的鎳的分布。

在備選實(shí)施例中，壁厚328選擇成使得第一材料322并非大致由構(gòu)件材料78吸收。例如，在一些實(shí)施例中，在構(gòu)件材料78冷卻之后，第一材料322并非大致均勻地分布在構(gòu)件材料78內(nèi)。例如，內(nèi)芯324附近的第一材料322的濃度可探測(cè)地高于構(gòu)件80的其它位置處的第一材料322的濃度。在一些這樣的實(shí)施例中，第一材料322由構(gòu)件材料78部分地吸收，使得在構(gòu)件材料78冷卻之后，離散的邊界由構(gòu)件材料78描繪中空結(jié)構(gòu)320。此外，在一些這樣的實(shí)施例中，第一材料322由構(gòu)件材料78部分地吸收，使得內(nèi)芯324附近的中空結(jié)構(gòu)320的至少一部分在構(gòu)件材料78冷卻之后保持完好。

在一些實(shí)施例中，當(dāng)熔化狀態(tài)中的構(gòu)件材料78引入模腔304中時(shí)，第一涂覆材料366也至少部分地由構(gòu)件材料78吸收。在一些這樣的實(shí)施例中，第一涂層362的厚度選擇成使得內(nèi)芯324附近的第一涂覆材料366的濃度可探測(cè)地高于構(gòu)件80的其它位置處的第一涂覆材料366的濃度。因此，在內(nèi)芯324從構(gòu)件80除去以形成內(nèi)部通路82之后，內(nèi)壁100附近的第一涂覆材料366的濃度可探測(cè)地高于構(gòu)件80的其它位置處的第一涂覆材料366的濃度。此外，在一些這樣的實(shí)施例中，第一涂覆材料366的至少一部分內(nèi)襯限定內(nèi)部通路82的內(nèi)壁100的至少一部分。

例如，圖6為沿圖2中所示的線6-6截取的構(gòu)件80的截面，且示意性地示出了內(nèi)壁100附近的第一涂覆材料366的梯度分布。在一些這樣的實(shí)施例中，內(nèi)壁100附近的第一涂覆材料366的濃度是足夠的，使得第一涂覆材料366的至少一部分內(nèi)襯限定內(nèi)部通路82的內(nèi)壁100的至少一部分。例如，內(nèi)壁100附近的第一涂覆材料366的濃度足以沿內(nèi)壁100形成與第一涂覆材料366相關(guān)聯(lián)的材料特征。因此，套芯310的第一涂層362在構(gòu)件80的鑄造期間將第一涂覆材料366有效地施加到內(nèi)部通路82。

此外，在第一涂層362為套芯310的多個(gè)涂層中的一個(gè)的某些實(shí)施例中，額外的涂層材料(諸如但不限于第二涂覆材料376)以類似方式分布在內(nèi)壁100附近。例如，內(nèi)壁100附近的第二涂覆材料376的濃度是足夠的，使得第二涂覆材料376的至少一部分內(nèi)襯限定內(nèi)部通路82的內(nèi)壁100的至少一部分。作為另一個(gè)示例，第二涂覆材料376為粘結(jié)涂覆材料，且內(nèi)壁100附近的第二涂覆材料376的濃度足以將第一涂覆材料366粘結(jié)至內(nèi)壁100附近的構(gòu)件材料78和/或第一材料322。

此外，又參照?qǐng)D2-圖5，在一些實(shí)施例中，第一涂層362由構(gòu)件材料78部分地吸收，使得在構(gòu)件材料78冷卻之后，離散的邊界從構(gòu)件材料78描繪第一涂覆材料366。此外，在一些這樣的實(shí)施例中，第一涂層362由構(gòu)件材料78部分地吸收，使得內(nèi)芯324附近的第一涂層362的至少一部分在構(gòu)件材料78冷卻之后保持完好。因此，在內(nèi)芯324從構(gòu)件80除去以形成內(nèi)部通路82之后，第一涂覆材料366的至少一部分內(nèi)襯內(nèi)壁100的至少一部分。再次，套芯310的第一涂層362在構(gòu)件80的鑄造期間將第一涂覆材料366有效地施加至內(nèi)部通路82。

此外，在第一涂層362為套芯310的多個(gè)涂層中的一個(gè)的某些實(shí)施例中，額外的涂層材料(諸如但不限于第二涂覆材料376)由離散的邊界描繪，且/或以類似方式在內(nèi)壁100附近保持完好。例如，第二涂覆材料376為粘結(jié)涂覆材料，且保持完好的第二涂層372的一部分將第一涂覆材料366粘結(jié)至內(nèi)壁100附近的構(gòu)件材料78和/或第一材料322。

在示例性實(shí)施例中，內(nèi)芯材料326為選擇成經(jīng)得起與用于形成構(gòu)件80的構(gòu)件材料78的熔化狀態(tài)相關(guān)聯(lián)的高溫環(huán)境的耐火陶瓷材料。例如，但不帶有限制性，內(nèi)芯材料326包括二氧化硅、氧化鋁和多鋁紅柱石中的至少一者。此外，在示例性實(shí)施例中，內(nèi)芯材料326選擇性地從構(gòu)件80除去以形成內(nèi)部通路82。例如但不作為限制，內(nèi)芯材料326通過大致不會(huì)使構(gòu)件材料78退化的適合的過程從構(gòu)件80除去，諸如但不限于適合的化學(xué)浸出過程。在某些實(shí)施例中，內(nèi)芯材料326基于與構(gòu)件材料78的相容性和/或可除去性來選擇。在備選實(shí)施例中，內(nèi)芯材料326為允許構(gòu)件80如本文所述形成的任何適合的材料。

在一些實(shí)施例中，套芯310通過將至少第一涂層362施加到中空結(jié)構(gòu)320的內(nèi)部360，且然后向涂覆的中空結(jié)構(gòu)320填充內(nèi)芯材料326來形成。例如，在某些實(shí)施例中，至少第一涂層362在整體涂覆(bulkcoating)過程中施加至中空結(jié)構(gòu)320，諸如但不限于氣相沉積過程或化學(xué)氣相沉積過程。在一些這樣的實(shí)施例中，中空結(jié)構(gòu)320的外壁380被遮蓋，使得僅涂覆中空結(jié)構(gòu)320的內(nèi)部360。作為備選，外壁380和內(nèi)部360兩者都被涂覆，且外部380上的涂層例如在構(gòu)件80鑄造時(shí)擴(kuò)散到構(gòu)件材料78中。在一些這樣的實(shí)施例中，將涂層僅施加到中空結(jié)構(gòu)320允許了使用大量沉積過程，而不需要將構(gòu)件80的整體定位在沉積室中，遮蓋構(gòu)件80的整個(gè)外表面，且/或不必涂覆構(gòu)件80的較大的外表面區(qū)域，從而相比于在構(gòu)件80形成之后將涂層施加到構(gòu)件80內(nèi)的內(nèi)部通路82減少了施加至少第一涂層362所需的時(shí)間和成本。

另外地或備選地，在一些實(shí)施例中，至少第一涂層362在漿料注入過程中施加到中空結(jié)構(gòu)320的內(nèi)部360，諸如但不限于注入包括第一涂覆材料366和/或其前體的漿料到中空結(jié)構(gòu)320中，熱處理漿料將以產(chǎn)生第一涂層362，且然后從中空結(jié)構(gòu)320除去剩余漿料。在一些這樣的實(shí)施例中，將涂層僅施加到中空結(jié)構(gòu)320允許了使用漿料沉積過程而不需要在熱處理過程期間連續(xù)地定向構(gòu)件80的整體來產(chǎn)生第一涂層362的一致厚度。

另外地或備選地，在一些實(shí)施例中，至少第一涂層362在漿料注入過程中施加到中空結(jié)構(gòu)320的內(nèi)部360，諸如但不限于將中空結(jié)構(gòu)320的整體浸漬在包括至少第一涂覆材料366和/或其前體的漿料中。在一些這樣的實(shí)施例中，中空結(jié)構(gòu)320的外壁380被遮蓋，使得僅涂覆中空結(jié)構(gòu)320的內(nèi)部360。備選地，外壁380和內(nèi)部360兩者都涂覆，且外部380上的涂層例如在構(gòu)件80鑄造時(shí)擴(kuò)散到構(gòu)件材料78中。

此外，在一些實(shí)施例中，中空結(jié)構(gòu)320遞增地形成，諸如通過增材制造過程或成隨后連接在一起的區(qū)段。在一些這樣的實(shí)施例中，至少第一涂層362使用適合的施加過程施加到中空結(jié)構(gòu)320的遞增部分，諸如上文所述的任何施加過程。例如，但不作為限制，使用了漿料注入過程，且對(duì)于中空結(jié)構(gòu)320的遞增部分的相對(duì)較稠的漿料的注入和除去相比于構(gòu)件80形成之后對(duì)構(gòu)件80內(nèi)的整個(gè)內(nèi)部通路82的相對(duì)較稠的漿料注入和除去更有效，特別地但不僅是對(duì)于特征為高度非線性、復(fù)雜截面和/或較大長(zhǎng)度與直徑比的內(nèi)部通路82。

另外地或備選地，在一些實(shí)施例中，至少第一涂層362在增材制造過程中整體地施加到中空結(jié)構(gòu)320的內(nèi)部360。例如，還參照?qǐng)D7，具有施加到其上的至少第一涂層362的中空結(jié)構(gòu)320的計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)模型在第一端350與第二端352之間分成一系列薄的平行平面，使得限定了第一材料322和第一涂覆材料366在各個(gè)平面內(nèi)的分布。計(jì)算機(jī)數(shù)字控制(cnc)機(jī)器根據(jù)模型切片從第一端350至第二端352沉積第一材料322和第一涂覆材料366的連續(xù)層以形成中空結(jié)構(gòu)320。例如，增材制造過程適合地構(gòu)造成用于多種金屬材料和/或金屬與陶瓷材料中的各種的交錯(cuò)沉積，且交錯(cuò)沉積根據(jù)計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)模型適當(dāng)?shù)乜刂埔援a(chǎn)生各層中的第一材料322和第一涂覆材料366的限定分布。三個(gè)這樣代表性的層表示為層364、368和370。在一些實(shí)施例中，分別包括第一材料322和第一涂覆材料366的連續(xù)層使用直接金屬激光熔化(dmlm)過程、直接金屬激光燒結(jié)(dmls)過程、選擇性激光燒結(jié)(sls)過程、電子束熔化(ebm)過程、選擇性激光熔化過程(slm)和機(jī)器人鑄造擠出類型的增材過程中的至少一者沉積。另外地或備選地，第一材料322和第一涂覆材料366的連續(xù)層使用允許中空結(jié)構(gòu)320如本文所述形成的任何適合的過程沉積。

在一些實(shí)施例中，中空結(jié)構(gòu)320和第一涂層362由增材制造過程形成允許了中空結(jié)構(gòu)320形成帶有第一涂覆材料366的均勻且可重復(fù)的分布，其由施加第一涂層362到中空結(jié)構(gòu)320的其它方法產(chǎn)生將困難且/或相對(duì)更昂貴。對(duì)應(yīng)地，由增材制造過程形成中空結(jié)構(gòu)320允許了構(gòu)件80形成帶有內(nèi)壁100(例如，如圖6中所示)附近的第一涂覆材料366的主要分布，其在構(gòu)件80在模具300中初始形成之后在單獨(dú)的過程中施加到內(nèi)部通路82將困難且/或相對(duì)更昂貴。

在備選實(shí)施例中，至少第一涂層362以允許套芯310如本文所述起作用的任何其它適合的方式施加到中空結(jié)構(gòu)320。此外，在第一涂層362為套芯310的多個(gè)涂層中的一個(gè)的某些實(shí)施例中，額外的涂層(諸如但不限于第二涂層372)以上文針對(duì)第一涂層362所述的任何過程且/或以允許套芯310如本文所述起作用的任何其它適合的方式施加到中空結(jié)構(gòu)320。

在至少第一涂層362施加到中空結(jié)構(gòu)320之后，在一些實(shí)施例中，內(nèi)芯材料326作為漿料注入中空結(jié)構(gòu)320中，且內(nèi)芯材料326在中空結(jié)構(gòu)320內(nèi)干燥以形成套芯310。此外，在某些實(shí)施例中，中心結(jié)構(gòu)320大致在結(jié)構(gòu)上增強(qiáng)內(nèi)芯324，因此減少了一些實(shí)施例中的將與形成構(gòu)件80的未增強(qiáng)的內(nèi)芯324的生產(chǎn)、處理和使用相關(guān)聯(lián)的潛在問題。例如，在某些實(shí)施例中，內(nèi)芯324是受到破裂、開裂和/或其它破壞的相對(duì)高風(fēng)險(xiǎn)的相對(duì)脆的陶瓷材料。因此，在一些這樣的實(shí)施例中，相比于使用無(wú)護(hù)套的內(nèi)芯324，形成和輸送套芯310對(duì)內(nèi)芯324呈現(xiàn)出低得多的破壞風(fēng)險(xiǎn)。類似地，在一些這樣的實(shí)施例中，圍繞將用于模具300的熔模鑄造的套芯310形成適合的模型，諸如通過將蠟?zāi)Ｐ筒牧蠂@套芯310注入型模中，相比于使用無(wú)護(hù)套的內(nèi)芯324，呈現(xiàn)出對(duì)內(nèi)芯324低得多的破壞風(fēng)險(xiǎn)。因此，在某些實(shí)施例中，相比于如果使用無(wú)護(hù)套的內(nèi)芯324而非套芯310執(zhí)行的相同步驟，使用套芯310呈現(xiàn)出低得多的失效風(fēng)險(xiǎn)以產(chǎn)生具有限定在其中的內(nèi)部通路82的可接受的構(gòu)件80。因此，套芯310便于獲得與使內(nèi)芯324關(guān)于模具300定位相關(guān)聯(lián)的優(yōu)點(diǎn)以限定內(nèi)部通路82，同時(shí)減少或消除與內(nèi)芯324相關(guān)聯(lián)的易碎性問題。

例如，在某些實(shí)施例中，諸如但不限于其中構(gòu)件80為轉(zhuǎn)子葉片70的實(shí)施例，內(nèi)芯324的特征寬度330在從大約0.050cm(0.020英寸)到大約1.016cm(0.400英寸)的范圍內(nèi)，且中空結(jié)構(gòu)320的壁厚328選擇成在從大約0.013cm(0.005英寸)到大約0.254(0.100英寸)的范圍內(nèi)。更具體而言，在一些這樣的實(shí)施例中，特征寬度330在從大約0.102cm(0.040英寸)到大約0.508cm(0.200英寸)的范圍內(nèi)，且壁厚328選擇成在從大約0.013cm(0.005英寸)到大約0.038cm(0.015英寸)的范圍內(nèi)。作為另一個(gè)示例，在一些實(shí)施例中，諸如但不限于構(gòu)件80為靜止構(gòu)件(諸如但不限于定子導(dǎo)葉72)的實(shí)施例，內(nèi)芯324的特征寬度330大于大約1.016cm(0.400英寸)，且/或壁厚328選擇成大于大約0.254cm(0.100英寸)。在備選實(shí)施例中，特征寬度330為允許所得的內(nèi)部通路82執(zhí)行其預(yù)期功能的任何適合的值，且壁厚328選擇成允許套芯310如本文所述起作用的任何適合的值。

此外，在某些實(shí)施例中，在將內(nèi)芯材料326引入中空結(jié)構(gòu)320內(nèi)以形成套芯310之前，中空結(jié)構(gòu)320預(yù)成型為對(duì)應(yīng)于內(nèi)部通路82的選擇的非線性形狀。例如，第一材料322為在填充內(nèi)芯材料326之前相對(duì)容易定形的金屬材料，因此減少或消除了將內(nèi)芯324單獨(dú)地形成和/或加工成非線性形狀的需要。此外，在一些這樣的實(shí)施例中，由中空結(jié)構(gòu)320提供的結(jié)構(gòu)增強(qiáng)允許了非線性形狀(其將難以作為無(wú)護(hù)套的內(nèi)芯324形成和處理)的內(nèi)芯324的隨后形成和處理。因此，套芯310便于具有增大復(fù)雜性的彎曲和/或其它非線性形狀且/或帶有減少的時(shí)間和成本的內(nèi)部通路82的形成。在某些實(shí)施例中，中空結(jié)構(gòu)320預(yù)成型以對(duì)應(yīng)于與構(gòu)件80的輪廓互補(bǔ)的內(nèi)部通路82的非線性形狀。例如，但不作為限制，如上文所述，構(gòu)件80為轉(zhuǎn)子葉片70和定子導(dǎo)葉72中的一者，且中空結(jié)構(gòu)320以與構(gòu)件80的軸向扭轉(zhuǎn)和漸縮中的至少一者互補(bǔ)的形狀預(yù)成型。

圖8和圖9中的流程圖中示出了形成具有限定在其中的內(nèi)部通路(諸如內(nèi)部通路82)的構(gòu)件(諸如構(gòu)件80)的示例性方法700。還參照?qǐng)D1-圖6，示例性方法700包括關(guān)于模具(諸如模具300)定位702套芯，諸如套芯310。套芯包括中空結(jié)構(gòu)(諸如中空結(jié)構(gòu)320)，以及設(shè)置在中空結(jié)構(gòu)內(nèi)的內(nèi)芯(諸如內(nèi)芯324)。套芯還包括設(shè)置在中空結(jié)構(gòu)與內(nèi)芯之間的第一涂層(諸如第一涂層362)。第一涂層由第一涂覆材料(諸如第一涂覆材料366)形成。方法700還包括將熔化狀態(tài)中的構(gòu)件材料(諸如構(gòu)件材料78)引入704模腔(諸如模腔304)中，以及冷卻706腔中的構(gòu)件材料以形成構(gòu)件。內(nèi)芯定位成限定構(gòu)件內(nèi)的內(nèi)部通路，且第一涂覆材料的至少一部分內(nèi)襯內(nèi)部通路的至少一部分。

在一些實(shí)施例中，定位702套芯的步驟包括定位708套芯，套芯包括設(shè)置在中空結(jié)構(gòu)的內(nèi)部(諸如內(nèi)部360)的至少一部分上的第一涂層。

在某些實(shí)施例中，定位702套芯的步驟包括定位710套芯，套芯包括選自其中一者的第一涂覆材料：(i)氧化抑制材料，(ii)腐蝕抑制材料，(iii)碳沉積抑制材料，(iv)熱障材料，(v)水蒸汽阻隔材料，以及(vi)磨損抑制材料。

在一些實(shí)施例中，定位702套芯的步驟包括定位712套芯，套芯包括第一涂層，其為設(shè)置在中空結(jié)構(gòu)與內(nèi)芯之間的多個(gè)涂層中的一個(gè)。在一些這樣的實(shí)施例中，定位712套芯的步驟包括定位714套芯，套芯包括選自其中一者的第一涂覆材料：(i)氧化抑制材料，(ii)腐蝕抑制材料，(iii)碳沉積抑制材料，(iv)熱障材料，(v)水蒸汽阻隔材料，以及(vi)磨損抑制材料，且該多個(gè)涂層中的第二個(gè)(諸如第二涂層372)由選自其中另一者的第二涂覆材料(諸如第二涂覆材料376)形成：(i)氧化抑制材料，(ii)腐蝕抑制材料，(iii)碳沉積抑制材料，(iv)熱障材料，(v)水蒸汽阻隔材料，以及(vi)磨損抑制材料。備選地，定位712套芯的步驟包括定位716套芯，套芯包括由第二涂覆材料形成的第二涂層，第二涂覆材料包括粘結(jié)涂覆材料。

在某些實(shí)施例中，方法700還包括形成718套芯。在一些這樣的實(shí)施例中，內(nèi)芯由內(nèi)芯材料(諸如內(nèi)芯材料326)形成，且形成718套芯的步驟包括將第一涂層施加到中空結(jié)構(gòu)的內(nèi)部(諸如內(nèi)部360)，以及向涂覆的中空結(jié)構(gòu)填充722內(nèi)芯材料。

在某些實(shí)施例中，施加720第一涂層的步驟包括在整體涂覆過程中將第一涂層施加724到中空結(jié)構(gòu)。在一些這樣的實(shí)施例中，施加724第一涂層的步驟包括在氣相沉積過程和化學(xué)氣相沉積過程中的至少一者中將第一涂層施加726到中空結(jié)構(gòu)。

在某些實(shí)施例中，施加720第一涂層的步驟包括在漿料注入過程和漿料浸漬過程中的一者中將第一涂層728施加到中空結(jié)構(gòu)的內(nèi)部。

在一些實(shí)施例中，中空結(jié)構(gòu)遞增地形成，且施加728第一涂層的步驟包括將第一涂層施加730到中空結(jié)構(gòu)的多個(gè)遞增部分。

在某些實(shí)施例中，施加720第一涂層的步驟包括在增材制造過程中將第一涂層施加732到中空結(jié)構(gòu)的內(nèi)部。

在一些實(shí)施例中，向涂覆的中空結(jié)構(gòu)填充722內(nèi)芯材料的步驟包括將內(nèi)芯材料作為漿料注入734中空結(jié)構(gòu)中。

本文所述的示例性構(gòu)件和方法克服了與用于形成具有限定在其中的涂覆的內(nèi)部通路的構(gòu)件的已知組件和方法相關(guān)聯(lián)的缺點(diǎn)中的至少一些。本文所述的實(shí)施例提供了關(guān)于模具定位的套芯。套芯包括(i)中空結(jié)構(gòu)、(ii)設(shè)置在中空結(jié)構(gòu)內(nèi)的內(nèi)芯，以及(iii)設(shè)置在中空結(jié)構(gòu)與內(nèi)芯之間的第一涂層。第一涂層包括第一涂覆材料，且第一涂覆材料的至少一部分在熔化的構(gòu)件材料引入模腔中且冷卻以形成構(gòu)件之后內(nèi)襯內(nèi)部通路的至少一部分。

上述套芯提供了用于形成具有限定在其中的涂覆的內(nèi)部通路的構(gòu)件的成本效益合算的方法，尤其但不限于特征為高度非線性、復(fù)雜截面和/或大長(zhǎng)度與直徑比的內(nèi)部通路。具體而言，套芯包括(i)中空結(jié)構(gòu)、(ii)設(shè)置在中空結(jié)構(gòu)內(nèi)的內(nèi)芯，以及(iii)設(shè)置在中空結(jié)構(gòu)與內(nèi)芯之間的第一涂層。內(nèi)芯在模腔內(nèi)延伸以限定將在模具中形成的構(gòu)件內(nèi)的內(nèi)部通路的位置。在熔化的構(gòu)件材料引入模腔中以形成構(gòu)件之后，第一涂覆材料的至少一部分內(nèi)襯內(nèi)部通路的至少一部分。因此，在鑄造構(gòu)件時(shí)，形成為套芯的一部分的第一涂層將第一涂覆材料有效地施加到內(nèi)部通路。

另外具體而言，在某些實(shí)施例中，形成為套芯的一部分的第一涂層允許涂層在大量沉積過程中施加，而不需要將構(gòu)件的整體定位在沉積室中、遮蓋構(gòu)件的整個(gè)外表面，和/或不必涂覆構(gòu)件的大的外表面區(qū)域，因此相比于在構(gòu)件形成之后將涂層施加到構(gòu)件內(nèi)的內(nèi)部通路，減少了施加涂層所需的時(shí)間和成本。備選地，在一些實(shí)施例中，形成為套芯的一部分的第一涂層允許在漿料沉積過程中施加涂層而不需要在熱處理過程期間連續(xù)地定向構(gòu)件的整體來產(chǎn)生一致的涂層厚度。

本文所述的方法、系統(tǒng)和設(shè)備的示例性技術(shù)效果包括以下至少一者：(a)減少或消除了與用于形成具有限定在其中的內(nèi)部通路的構(gòu)件的芯的形成、處理、運(yùn)輸和/或儲(chǔ)存相關(guān)聯(lián)的易碎性問題；(b)允許了使用相比于用于形成構(gòu)件的內(nèi)部通路的常規(guī)芯更長(zhǎng)、更重、更薄和/或更復(fù)雜的芯；以及(c)允許內(nèi)部通路的涂覆，尤其但不限于特征為高度非線性、復(fù)雜截面和/或較大長(zhǎng)度與直徑比的內(nèi)部通路，提高了一致性且/或降低了成本。

上文詳細(xì)描述了套芯的示例性實(shí)施例。套芯和使用此套芯的方法和系統(tǒng)不限于本文所述的特定實(shí)施例，相反，系統(tǒng)的構(gòu)件和/或方法的步驟可與本文所述的其它構(gòu)件和/或步驟獨(dú)立地且單獨(dú)地使用。例如，示例性實(shí)施例可結(jié)合目前構(gòu)造成在模具組件內(nèi)使用芯的許多其它應(yīng)用來實(shí)施和使用。

盡管本公開內(nèi)容的各種實(shí)施例的特定特征可在一些圖中示出且在其它圖中未示出，但這僅是為了方便。根據(jù)本公開內(nèi)容的原理，圖的任何特征可與任何其它圖的任何特征組合來參照和/或請(qǐng)求保護(hù)。

該書面描述使用示例來公開本發(fā)明，包括最佳模式，并且還使本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠?qū)嵺`本發(fā)明，包括制造和使用任何裝置或系統(tǒng)以及執(zhí)行任何包含的方法。本公開內(nèi)容可申請(qǐng)專利的范圍由權(quán)利要求限定，并且可包括本領(lǐng)域技術(shù)人員想到的其它示例。如果這些其它示例具有不與權(quán)利要求的字面語(yǔ)言不同的結(jié)構(gòu)要素，或者如果它們包括與權(quán)利要求的字面語(yǔ)言無(wú)實(shí)質(zhì)差異的等同結(jié)構(gòu)要素，則意在使這些其它示例處于權(quán)利要求的范圍內(nèi)。