【技术实现步骤摘要】
本申请属于航空发动机，特别涉及一种陶瓷基复合材料叶片与金属材料轮盘连接结构。
技术介绍
1、陶瓷基复合材料(ceramic matrix composite，简称cmc)相比高温合金具有高比模量、高比强度、耐高温、抗氧化等优良性能，是新一代航空发动机材料发展的重点。随着航空发动机推重比与涡轮前温度的不断提高，传统金属材料难于满足先进发动机的性能需求，cmc材料密度约为高温合金的1/3。由于耐温水平较高，可以降低冷却空气流量，提升工作温度，因此越来越多的航空发动机中采用cmc作为发动机叶片材料。
2、传统金属结构的航空发动机转子叶盘连接通常采用榫头连接结构，按结构形式可以分为销钉式榫头、燕尾形(图1)与枞树形(图2)三类，其中枞树形榫头在涡轮转子叶片中应用广泛。叶片依靠楔形根部上的枞树形齿装在涡轮盘上相应的槽内。各枞树形齿因叶片离心力和弯曲力矩的作用而承受剪切和弯曲，榫齿表面承受挤压，榫头各横截面受拉伸。
3、由于cmc材料自身微结构和性能特点，其制造加工也与金属构件存在本质不同，采用现有的榫头连接结构具有如下缺点：
4、1)cmc材料的线膨胀系数与金属材料存在显著差异，榫齿配合面存在变形匹配问题；
5、2)传统榫头连接结构在叶盘配合区域内会引起相对较大的应力集中，易造成机械损伤；
6、3)盘榫连接区域尺寸要求严格，cmc材料的叶片榫头设计与制造均存在一定难度；
7、4)cmc材料与轮盘金属材料直接接触的化学作用会对轮盘造成损伤。
1、本申请的目的是提供了一种陶瓷基复合材料叶片与金属材料轮盘连接结构，以解决或减轻
技术介绍
中的至少一个问题。
2、在一方面，本申请的技术方案是：一种陶瓷基复合材料叶片与金属材料轮盘连接结构，包括：
3、由陶瓷基复合材料制造的叶片，所述叶片包括叶身和周向延伸的安装凸缘；
4、外缘设有榫槽的金属材料的轮盘；以及
5、金属材料制成的缘板压块，所述缘板压块包括周向延伸的缘板和位于缘板下侧的榫头，所述缘板的轴向侧面设有与叶身根部叶盆及叶背形状相匹配的叶盆侧边缘和叶背侧边缘，所述缘板压持在叶片安装凸缘上，通过缘板压块的榫头与轮盘的榫槽相配合实现叶片的安装。
6、在本申请优选实施方式中，所述安装凸缘为平行四边形结构。
7、在本申请优选实施方式中，所述轮盘和/或所述缘板压块为高温合金材料制成。
8、在本申请优选实施方式中，所述缘板压块的叶盆侧边缘和叶背侧边缘涂敷界面涂层材料。
9、在本申请优选实施方式中，所述榫头为单齿结构或枞树形多齿结构。
10、在另一方面，本申请提供的技术方案是：一种陶瓷基复合材料叶片与金属材料轮盘连接结构，包括：
11、由陶瓷基复合材料制造的叶片，所述叶片包括叶身和周向延伸的安装凸缘；
12、外缘设有榫槽的金属材料的轮盘；以及
13、金属材料制成的缘板压块，所述缘板压块包括两个榫头和连接两个榫头周向延伸的缘板，所述缘板的内侧面设有凸缘安装槽，且所述凸缘安装槽范围内设置叶片安装孔，所述凸缘安装槽的形状适配叶片的安装凸缘，所述叶片安装孔的形状适配叶片的叶身，所述叶片的叶身穿过叶片安装孔，且所述叶片的安装凸缘设置在缘板压块的凸缘安装槽内，所述缘板压持在叶片的安装凸缘上，通过缘板压块的榫头与轮盘的榫槽相配合实现叶片的安装。
14、在本申请优选实施方式中，所述安装凸缘的叶身根部盆侧和背侧设有冷气通道，所述叶身内设有与所述冷气通道联通的冷却结构。
15、在本申请优选实施方式中，所述榫头上设有供气腔，所述供气腔与所述冷气通道联通，从而为叶片提供冷却气体。
16、在本申请优选实施方式中，所述榫头为单齿结构或枞树形多齿结构。
17、在本申请优选实施方式中，与叶片配合的所述凸缘安装槽和叶片安装孔内涂敷界面涂层材料，以减少扩散侵蚀。
18、本申请提供的陶瓷基复合材料叶片与金属材料轮盘连接结构由于采用分体的缘板压块进行连接，避免了cmc材料叶片与金属轮盘的直接接触，减少界面化学反应，提高了轮盘寿命与可靠性，并易于维护及更换；通过缘板压块压紧固定cmc材料叶片，在离心力作用下贴紧，可以补偿不同状态下两种材料变形的差异；采用缘板压块进行连接，增大了叶片安装位置的配合面面积，尺寸精度要求相对降低，并减少应力集中，降低了设计与制造难度。
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1.一种陶瓷基复合材料叶片与金属材料轮盘连接结构，其特征在于，包括：
2.如权利要求1所述的陶瓷基复合材料叶片与金属材料轮盘连接结构，其特征在于，所述安装凸缘为平行四边形结构。
3.如权利要求1所述的陶瓷基复合材料叶片与金属材料轮盘连接结构，其特征在于，所述轮盘和/或所述缘板压块为高温合金材料制成。
4.如权利要求3所述的陶瓷基复合材料叶片与金属材料轮盘连接结构，其特征在于，所述缘板压块的叶盆侧边缘和叶背侧边缘涂敷界面涂层材料。
5.如权利要求1所述的陶瓷基复合材料叶片与金属材料轮盘连接结构，其特征在于，所述榫头为单齿结构或枞树形多齿结构。
6.一种陶瓷基复合材料叶片与金属材料轮盘连接结构，其特征在于，包括：
7.如权利要求6所述的陶瓷基复合材料叶片与金属材料轮盘连接结构，其特征在于，所述安装凸缘的叶身根部盆侧和背侧设有冷气通道，所述叶身内设有与所述冷气通道联通的冷却结构。
8.如权利要求6所述的陶瓷基复合材料叶片与金属材料轮盘连接结构，其特征在于，所述榫头上设有供气腔，所述供气腔与所述冷气通道联
9.如权利要求8所述的陶瓷基复合材料叶片与金属材料轮盘连接结构，其特征在于，所述榫头为单齿结构或枞树形多齿结构。
10.如权利要求6所述的陶瓷基复合材料叶片与金属材料轮盘连接结构，其特征在于，与叶片配合的所述凸缘安装槽和叶片安装孔内涂敷界面涂层材料，以减少扩散侵蚀。
...【技术特征摘要】
1.一种陶瓷基复合材料叶片与金属材料轮盘连接结构，其特征在于，包括：
2.如权利要求1所述的陶瓷基复合材料叶片与金属材料轮盘连接结构，其特征在于，所述安装凸缘为平行四边形结构。
3.如权利要求1所述的陶瓷基复合材料叶片与金属材料轮盘连接结构，其特征在于，所述轮盘和/或所述缘板压块为高温合金材料制成。
4.如权利要求3所述的陶瓷基复合材料叶片与金属材料轮盘连接结构，其特征在于，所述缘板压块的叶盆侧边缘和叶背侧边缘涂敷界面涂层材料。
5.如权利要求1所述的陶瓷基复合材料叶片与金属材料轮盘连接结构，其特征在于，所述榫头为单齿结构或枞树形多齿结构。
6.一种陶瓷基复合材料叶片与金属材料轮盘连接结构，...
【专利技术属性】
技术研发人员：赵巍，马增祥，牛俊涛，李国杰，汤旭，
申请(专利权)人：中国航发沈阳发动机研究所，
类型：发明
国别省市：
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