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，且更具體地涉及使用多種材料形成限定內(nèi)部通路的內(nèi)壁。

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)行預期的功能。例如但不作為限制，一些構(gòu)件(諸如燃氣渦輪的熱氣路構(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。對于另一個示例，但不通過限制，一些構(gòu)件在與另一個構(gòu)件的對接處受到摩擦。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)件在模具中形成，其中陶瓷材料的芯在模腔內(nèi)在針對內(nèi)部通路選擇的位置處延伸。在熔化的金屬合金引入陶瓷芯周圍的模腔中且冷卻以形成構(gòu)件之后，陶瓷芯除去(諸如通過化學浸出)以形成內(nèi)部通路。備選地或另外地，具有限定在其中的內(nèi)部通路的至少一些已知的構(gòu)件首先形成為沒有內(nèi)部通路，且內(nèi)部通路在后續(xù)過程中形成。例如，至少一些已知的內(nèi)部通路通過將通路鉆到構(gòu)件中來形成，諸如但不限于，使用電化學鉆孔過程。在各種情況中，限定內(nèi)部通路的內(nèi)壁由用于形成構(gòu)件的金屬合金限定。因此，例如，如果內(nèi)壁限定特定點處的應(yīng)力集中，則用于鑄造整個構(gòu)件的金屬合金必須選擇成滿足該特定點處的相對較高的強度需要，潛在地增加構(gòu)件的成本。

此外，具有限定在其中的內(nèi)部通路的至少一些已知的構(gòu)件在涂層施加至內(nèi)壁之后呈現(xiàn)出預期功能的改善性能。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、復雜截面和/或較大長度與直徑比的內(nèi)部通路)可能是困難或成本過高的。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

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。該方法包括將套芯關(guān)于模具定位。套芯包括由至少第一材料和第二材料形成的中空結(jié)構(gòu)，以及設(shè)置在中空結(jié)構(gòu)內(nèi)的內(nèi)芯。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)芯限定構(gòu)件內(nèi)的內(nèi)部通路。

另一方面，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。套芯包括由至少第一材料和第二材料形成的中空結(jié)構(gòu)，以及設(shè)置在中空結(jié)構(gòu)內(nèi)的內(nèi)芯。內(nèi)芯定位成在熔化狀態(tài)中的構(gòu)件材料引入模腔中且冷卻而形成構(gòu)件時限定構(gòu)件內(nèi)的內(nèi)部通路。

技術(shù)方案1.一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：

將套芯關(guān)于模具定位，其中所述套芯包括：

由至少第一材料和第二材料形成中空結(jié)構(gòu)；以及

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

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)芯限定所述構(gòu)件內(nèi)的內(nèi)部通路。

技術(shù)方案2.根據(jù)技術(shù)方案1所述的方法，其中，所述將構(gòu)件材料引入所述腔中包括引入所述構(gòu)件材料，使得在所述構(gòu)件形成之后，所述內(nèi)芯附近的所述第二材料的濃度足以沿限定所述構(gòu)件內(nèi)的內(nèi)部通路的內(nèi)壁的至少一部分形成與所述第二材料相關(guān)聯(lián)的至少一個材料特征。

技術(shù)方案3.根據(jù)技術(shù)方案1所述的方法，其中，所述將構(gòu)件材料引入所述腔中包括引入所述構(gòu)件材料，使得在所述構(gòu)件形成之后，所述第二材料內(nèi)襯限定所述構(gòu)件內(nèi)的內(nèi)部通路的內(nèi)壁的至少一部分。

技術(shù)方案4.根據(jù)技術(shù)方案1所述的方法，其中，所述定位所述套芯包括定位所述套芯，其中所述第二材料選自其中至少一者：(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，和(vi)磨損抑制材料，以及(vii)在所述構(gòu)件形成時提高所述構(gòu)件沿所述內(nèi)部通路的結(jié)構(gòu)強度的材料。

技術(shù)方案5.根據(jù)技術(shù)方案1所述的方法，其中，所述定位所述套芯包括定位所述套芯，其中所述第二材料在所述中空結(jié)構(gòu)的內(nèi)部的至少一個預先限定的第一縱向部分上在所述第一材料的徑向內(nèi)側(cè)延伸。

技術(shù)方案6.根據(jù)技術(shù)方案5所述的方法，其中，所述定位所述套芯包括定位所述套芯，所述套芯包括由所述第一材料、所述第二材料和第三材料形成的所述中空結(jié)構(gòu)，其中所述第三材料在所述中空結(jié)構(gòu)的內(nèi)部的至少一個預先限定的第二縱向部分上在所述第一材料的徑向內(nèi)側(cè)延伸。

技術(shù)方案7.根據(jù)技術(shù)方案1所述的方法，其中，所述中空結(jié)構(gòu)的內(nèi)部至少部分地由所述第二材料形成，所述內(nèi)部定形為限定所述內(nèi)部通路的至少一個內(nèi)部通路特征，所述將構(gòu)件材料引入所述腔中包括引入所述構(gòu)件材料，使得在所述構(gòu)件形成之后，所述第二材料形成所述至少一個內(nèi)部通路特征的至少一部分。

技術(shù)方案8.根據(jù)技術(shù)方案1所述的方法，其中，所述內(nèi)部通路的形狀限定所述構(gòu)件中的至少一個應(yīng)力集中區(qū)域，且其中對應(yīng)于所述至少一個應(yīng)力集中區(qū)域的所述中空結(jié)構(gòu)的至少一部分至少部分地由所述第二材料形成，所述將構(gòu)件材料引入所述腔中包括引入所述構(gòu)件材料，使得在形成所述構(gòu)件之后，所述第二材料形成所述至少一個應(yīng)力集中區(qū)域的至少一部分。

技術(shù)方案9.根據(jù)技術(shù)方案1所述的方法，其中，所述定位所述套芯包括定位所述套芯，所述套芯包括中空結(jié)構(gòu)，所述中空結(jié)構(gòu)包括分別使用增材制造過程形成的多個層。

技術(shù)方案10.根據(jù)技術(shù)方案1所述方法，其中，所述方法還包括使用增材制造過程形成所述中空結(jié)構(gòu)。

技術(shù)方案11.根據(jù)技術(shù)方案10所述的方法，其中，使用增材制造過程包括交錯地沉積所述第一材料和所述第二材料中的每一者以在所述中空結(jié)構(gòu)的多個層中的每一個中產(chǎn)生所述第一材料和所述第二材料的限定分布。

技術(shù)方案12.根據(jù)技術(shù)方案10所述的方法，其中，使用增材制造過程包括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)和自動注漿成型擠出類型的增材過程中的至少一者。

技術(shù)方案13.一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：

由至少第一材料和第二材料形成的中空結(jié)構(gòu)；以及

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)件時限定所述構(gòu)件內(nèi)的內(nèi)部通路。

技術(shù)方案14.根據(jù)技術(shù)方案13所述的模具組件，其中，所述第二材料選自其中至少一者：(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，和(vi)磨損抑制材料，以及(vii)在所述構(gòu)件形成時提高所述構(gòu)件沿所述內(nèi)部通路的結(jié)構(gòu)強度的材料。

技術(shù)方案15.根據(jù)技術(shù)方案13所述的模具組件，其中，所述第二材料在所述中空結(jié)構(gòu)的內(nèi)部的至少一個預先限定的第一縱向部分上在所述第一材料的徑向內(nèi)側(cè)延伸。

技術(shù)方案16.根據(jù)技術(shù)方案13所述的模具組件，其中，所述中空結(jié)構(gòu)由所述第一材料、所述第二材料和所述第三材料形成，所述第三材料在所述中空結(jié)構(gòu)的所述內(nèi)部的至少一個預先限定的第二縱向部分上在所述第一材料的徑向內(nèi)側(cè)延伸。

技術(shù)方案17.根據(jù)技術(shù)方案13所述的模具組件，其中，所述中空結(jié)構(gòu)包括至少部分地由所述第二材料限定的內(nèi)部，所述內(nèi)部定形為在所述構(gòu)件形成時限定所述內(nèi)部通路的至少一個內(nèi)部通路特征。

技術(shù)方案18.根據(jù)技術(shù)方案13所述的模具組件，其中，所述內(nèi)部通路的形狀限定所述構(gòu)件中的至少一個應(yīng)力集中區(qū)域，且其中對應(yīng)于所述至少一個應(yīng)力集中區(qū)域的所述中空結(jié)構(gòu)的至少一部分至少部分地由所述第二材料形成。

技術(shù)方案19.根據(jù)技術(shù)方案13所述的模具組件，其中，所述第二材料為其中至少一者：

相比所述第一材料強度相對較高的材料，以及

能夠與所述構(gòu)件材料和所述第一材料中的至少一者增效地結(jié)合，使得改善所述構(gòu)件材料和所述第一材料中的所述至少一者的結(jié)構(gòu)強度特征。

技術(shù)方案20.根據(jù)技術(shù)方案13所述的模具組件，其中，所述中空結(jié)構(gòu)包括分別使用增材制造過程形成的多個層。

附圖說明

圖1為示例性旋轉(zhuǎn)機械的示意圖；

圖2為用于圖1中所示的旋轉(zhuǎn)機械的示例性構(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為用于形成圖3中所示的套芯的中空結(jié)構(gòu)的示例性實施例的示意性截面視圖；

圖8為用于形成圖3中所示的套芯的中空結(jié)構(gòu)的另一個示例性實施例的示意性截面視圖；

圖9為用于形成圖3中所示的套芯的中空結(jié)構(gòu)的另一個示例性實施例的示意性截面視圖；

圖10為用于形成圖3中所示的套芯的中空結(jié)構(gòu)的另一個示例性實施例的示意性截面視圖；

圖11為用于圖1中所述的旋轉(zhuǎn)機械的另一個示例性構(gòu)件的一部分的示意性截面視圖；

圖12為用于圖3中所示的模具組件以形成圖11中所示的構(gòu)件的另一個示例性套芯的示意性透視斷面視圖；

圖13為用于形成圖12中所示的套芯的中空結(jié)構(gòu)的示例性實施例的示意性截面視圖；

圖14為用于圖1中所示的旋轉(zhuǎn)機械的另一個示例性構(gòu)件的一部分的示意性截面視圖；

圖15為用于圖3中所示的模具組件以形成圖14中所示的構(gòu)件的另一個示例性套芯的示意性透視斷面視圖；

圖16為用于形成圖15中所示的套芯的中空結(jié)構(gòu)的示例性實施例的示意性截面視圖；

圖17為用于圖1中所述的旋轉(zhuǎn)機械的另一個示例性構(gòu)件的一部分的示意性截面視圖；

圖18為形成用于圖3中所示的模具組件來形成圖17中所示的構(gòu)件的套芯的中空結(jié)構(gòu)的示例性實施例的示意性截面視圖；

圖19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)機械的構(gòu)件)的示例性方法的流程圖；以及

圖20從圖19的流程圖的繼續(xù)。

零件清單

10旋轉(zhuǎn)機械

12進氣區(qū)段

14壓縮機區(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燃燒器

36殼

40壓縮機葉片

42壓縮機定子導葉

70轉(zhuǎn)子葉片

72定子導葉

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葉片長度

98內(nèi)部通路特征

100內(nèi)壁

102應(yīng)力集中區(qū)域

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

331互補特征

334凹入特征

339凹槽結(jié)構(gòu)

341凸起

350第一端

352第二端

354第一縱向部分

356第二縱向部分

358部分

360內(nèi)部

362第二材料

366層

368層

370層

372第三材料

380外壁。

具體實施方式

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

單數(shù)形式"一個"、"一種"和"該"包括復數(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言可用于修飾可允許在不導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。因此，由一個或多個諸如"大約"、"大概"和"大致"的用語修飾的值不限于指定的準確值。在至少一些情況中，近似語言可對應(yīng)于用于測量值的器具的精度。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)的缺點中的至少一些，其中不同于構(gòu)件材料的材料定位在內(nèi)部通路附近。本文所述的實施例提供了關(guān)于模具定位的套芯。套芯包括中空結(jié)構(gòu)和設(shè)置在中空結(jié)構(gòu)內(nèi)的內(nèi)芯。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。中空結(jié)構(gòu)由第一材料和第二材料形成。第二材料策略性地分布在中空結(jié)構(gòu)內(nèi)，諸如通過增材制造過程，使得第二材料在構(gòu)件形成于模具中時選擇性地沿內(nèi)部通路定位。

圖1為具有本公開內(nèi)容的實施例可用于其的構(gòu)件的示例性旋轉(zhuǎn)機械10的示意圖。在示例性實施例中，旋轉(zhuǎn)機械10為燃氣渦輪，其包括進氣區(qū)段12、在進氣區(qū)段12下游聯(lián)接的壓縮機區(qū)段14、在壓縮機區(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至少部分地包圍進氣區(qū)段12、壓縮機區(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。在備選實施例中，旋轉(zhuǎn)機械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)機械。此外，盡管出于說明目的在旋轉(zhuǎn)機械的背景下描述了本公開內(nèi)容的實施例，但應(yīng)當理解的是，本文所述的實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。

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

在燃氣渦輪10的操作期間，進氣區(qū)段12將空氣朝壓縮機區(qū)段14導送。壓縮機區(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)接至壓縮機區(qū)段14內(nèi)的轉(zhuǎn)子軸22的至少一個周向排的壓縮機葉片40。在示例性實施例中，在各排壓縮機葉片40之前是從殼36沿徑向向內(nèi)延伸的周向排的壓縮機定子導葉42，其將空氣流引導到壓縮機葉片40中。壓縮機葉片40的旋轉(zhuǎn)能量增大空氣的壓力和溫度。壓縮機區(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燃以生成朝渦輪區(qū)段18導送的燃燒氣體。更具體而言，燃燒器區(qū)段16包括至少一個燃燒器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-空氣混合物點燃以生成朝渦輪區(qū)段18導送的高溫燃燒氣體。

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的至少一個周向排的轉(zhuǎn)子葉片70。在示例性實施例中，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葉72，其將燃燒氣體引導到轉(zhuǎn)子葉片70中。轉(zhuǎn)子軸22可聯(lián)接至負載(未示出)，諸如但不限于發(fā)電機和/或機械驅(qū)動應(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)機械10的構(gòu)件設(shè)計為構(gòu)件80。鄰近燃燒氣體的通路的構(gòu)件80在旋轉(zhuǎn)機械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為針對供旋轉(zhuǎn)機械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內(nèi)部通路82。例如，冷卻流體在旋轉(zhuǎn)機械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。盡管僅示出了一個內(nèi)部通路82，但應(yīng)當理解的是，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。在示例性實施例中，構(gòu)件材料78為適合的鎳基超級合金。在備選實施例中，構(gòu)件材料78為鈷基超級合金、鐵基超級合金和鈦基超級合金中的至少一者。在其它備選實施例中，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。

在示例性實施例中，構(gòu)件80為轉(zhuǎn)子葉片70或定子導葉72中的一者。在備選實施例中，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)機械10的另一適合的構(gòu)件。在還有其它實施例中，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。

在示例性實施例中，轉(zhuǎn)子葉片70或備選地定子導葉72包括壓力側(cè)74和相對的吸力側(cè)76。壓力側(cè)74和吸力側(cè)76中的每一個從前緣84延伸至相對的后緣86。此外，轉(zhuǎn)子葉片70或備選地定子導葉72從根部端88延伸至相對的末梢端90以限定葉片長度96。在備選實施例中，轉(zhuǎn)子葉片70或備選地定子導葉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。

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

在示例性實施例中，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的預先限定的扭轉(zhuǎn)，且內(nèi)部通路82具有與軸向扭轉(zhuǎn)互補的彎曲形狀。在一些實施例中，內(nèi)部通路82沿內(nèi)部通路82的長度定位在離壓力側(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與漸縮部互補地非線性延伸，使得內(nèi)部通路82沿內(nèi)部通路82的長度定位在離后緣86大致恒定的距離92處。在備選實施例中，內(nèi)部通路82具有與構(gòu)件80的任何適合的輪廓互補的非線性形狀。在其它備選實施例中，內(nèi)部通路82是非線性的，且并非與構(gòu)件80的輪廓互補。在一些實施例中，具有非線性形狀的內(nèi)部通路82便于滿足構(gòu)件80的預先選擇的冷卻標準。在備選實施例中，內(nèi)部通路82線性地延伸。

在一些實施例中，內(nèi)部通路82具有大致圓形的截面外周。在備選實施例中，內(nèi)部通路82具有大致卵形的截面外周。在其它備選實施例中，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外周。此外，在某些實施例中，內(nèi)部通路82的截面外周的形狀沿內(nèi)部通路82的長度大致恒定。在備選實施例中，內(nèi)部通路82的截面外周的形狀以允許內(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的實施例的示意性截面。參照圖2-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)當記得的是，盡管示例性實施例中的構(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和第二材料362形成的中空結(jié)構(gòu)320。套芯310還包括設(shè)置在中空結(jié)構(gòu)320內(nèi)且由內(nèi)芯材料236形成的內(nèi)芯324。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在構(gòu)件80形成時限定構(gòu)件80內(nèi)的內(nèi)部通路82。

中空結(jié)構(gòu)320包括外壁380，其大致沿內(nèi)芯324的長度包圍內(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互補地定形。在某些實施例中，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-圖5中的示例性實施例中為圓形。備選地，內(nèi)芯324的截面的形狀對應(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。

在某些實施例中，第一材料322選擇成向套芯310提供結(jié)構(gòu)支撐。在示例性實施例中，中空芯320包括設(shè)置在內(nèi)芯324的至少一部分附近的第二材料362，以及設(shè)置在外壁380附近的第一材料322。更具體而言，第二材料362限定中空結(jié)構(gòu)320的內(nèi)部360，且第一材料322限定中空結(jié)構(gòu)320的外壁380。在備選實施例中，第一材料322和第二材料362以允許中空結(jié)構(gòu)320如本文所述起作用的任何適合的布置設(shè)置在中空結(jié)構(gòu)320內(nèi)。

在一些實施例中，如下文將描述，第二材料362選擇成在構(gòu)件80形成之后提高內(nèi)部通路82的性能。例如，但不作為限制，第二材料362選擇成阻止構(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，第二材料362選擇成阻止構(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，第二材料362選擇成阻止碳沿內(nèi)壁100在構(gòu)件材料78上的沉積。另外地或備選地，但不作為限制，第二材料362選擇成提供沿內(nèi)壁100的用于構(gòu)件材料78的熱障。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的水蒸汽屏障。另外地或備選地，但不作為限制，第二材料362選擇成阻止構(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，第二材料362選擇為在沿內(nèi)壁100設(shè)置時提供或便于內(nèi)部通路82的任何其它選擇的特征的任何適合的材料。此外，盡管第二材料362稱為單一材料，但應(yīng)當理解的是，在一些實施例中，第二材料362包括多種性能提高組分的混合物。

在某些實施例中，中空結(jié)構(gòu)320由除第一材料322和第二材料362外的任何適合數(shù)目的材料形成。例如，圖5為沿圖3中所示的線4-4截取的套芯310的另一個實施例的示意性截面。在示例性實施例中，套芯310包括設(shè)置在內(nèi)芯324的至少一部分附近的第二材料362、設(shè)置在外壁380附近的第一材料322，以及沿徑向設(shè)置在第二材料362與第一材料322之間的至少第三材料372。在一些實施例中，第二材料362又選自其中至少一者：(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，且第三材料372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。在備選實施例中，第三材料372為粘結(jié)涂覆材料，其便于將第二材料362粘結(jié)到第一材料322和構(gòu)件材料78中的至少一者。在其它備選實施例中，第三材料372為允許套芯310如本文所述起作用的任何適合的材料。

參照圖2-圖5，模具300由模具材料306形成。在示例性實施例中，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。

在某些實施例中，套芯310相對于模具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期間不會移位。在一些實施例中，套芯310直接地聯(lián)接至模具300。例如，在示例性實施例中，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，在示例性實施例中，構(gòu)件材料78為鎳基超級合金，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，第一材料322大致由構(gòu)件材料78吸收。在備選實施例中，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為鈷基超級合金，且第一材料322大致為鈷。對于另一個示例，構(gòu)件材料78為鐵基超級合金，且第一材料322大致為鐵。對于另一個示例，構(gòu)件材料78為鈦基超級合金，且第一材料322大致為鈦。

在某些實施例中，如上文關(guān)于第一材料322所述，第二材料362也選擇成可由熔化的構(gòu)件材料78至少部分地吸收。例如，構(gòu)件材料78為基底金屬的第一合金，且第二材料362為相同基底金屬的第二合金。在一些這樣的實施例中，相比于構(gòu)件材料78，第二材料362選擇成具有改善的物理性質(zhì)，諸如但不限于改善的結(jié)構(gòu)強度特征。此外，如上文關(guān)于第一材料322和第二材料362所述，在中空結(jié)構(gòu)320包括除第一材料322和第二材料362外的材料的一些實施例中，額外材料(諸如但不限于第三材料372)也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，套芯310的部分315(即，在模腔304內(nèi)延伸的部分)的第一材料322和第二材料362大致由構(gòu)件材料78吸收。例如，在一些這樣的實施例中，第一材料322和第二材料362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，在一些這樣的實施例中，第一材料322和第二材料362大致被吸收，使得在構(gòu)件材料78冷卻之后，第一材料322和第二材料362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的濃度和第二材料362的濃度中的每一者并非可探測地高于構(gòu)件80內(nèi)的其它位置處的第一材料322的濃度和第二材料362的濃度。

在備選實施例中，壁厚328選擇成使得第一材料322和第二材料362中的至少一者不是由構(gòu)件材料78大致吸收。例如，在一些實施例中，在構(gòu)件材料78冷卻之后，第一材料322和第二材料362中的至少一者不是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的濃度和第二材料362的濃度中的至少一者可探測地高于構(gòu)件80內(nèi)的其它位置處的第一材料322或第二材料362的相應(yīng)濃度。在一些這樣的實施例中，第一材料322和第二材料362中的至少一者由構(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描繪中空結(jié)構(gòu)320。此外，在一些這樣的實施例中，第一材料322和第二材料362中的至少一者由構(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。

在一些這樣的實施例中，在構(gòu)件80形成之后，內(nèi)芯324附近的第二材料362的濃度可探測地高于構(gòu)件80內(nèi)的其它位置處的第二材料362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附近的第二材料362的濃度可探測地高于構(gòu)件80內(nèi)的其它位置處的第二材料362的濃度。此外，在一些這樣的實施例中，第二材料362內(nèi)襯限定了內(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附近的第二材料362的梯度分布。為了清楚起見，構(gòu)件80內(nèi)的第一材料322的分布從圖6省略。在一些實施例中，內(nèi)壁100附近的第二材料362的分布足以沿內(nèi)壁100的至少一部分形成與第二材料362相關(guān)聯(lián)的至少一個材料特征。此外，在一些實施例中，內(nèi)壁100附近的第二材料362的濃度足夠，使得第二材料362的至少一部分內(nèi)襯限定了內(nèi)部通路82的內(nèi)壁100的至少一部分。

此外，在中空結(jié)構(gòu)320包括除第一材料322和第二材料362之外的材料的某些實施例中，額外材料(諸如但不限于第三材料372)在構(gòu)件80形成之后以相似的方式分布在內(nèi)壁100附近。例如，內(nèi)壁100附近的第三材料372的濃度足夠，使得第三材料372內(nèi)襯限定了內(nèi)部通路82的內(nèi)壁100的至少一部分。作為另一個示例，第三材料372為粘結(jié)涂覆材料，且內(nèi)壁100附近的第三材料372的濃度足以幫助將第二材料362粘結(jié)到內(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浸出過程。在某些實施例中，內(nèi)芯材料326基于與構(gòu)件材料78、第一材料322和/或第二材料362的相容性和/或可除去性來選擇。在備選實施例中，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。

在一些實施例中，套芯310通過向中空結(jié)構(gòu)320填充內(nèi)芯材料326來形成。例如，但不作為限制，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，在某些實施例中，中心結(jié)構(gòu)320大致在結(jié)構(gòu)上增強內(nèi)芯324，因此減少了一些實施例中的將與形成構(gòu)件80的未增強的內(nèi)芯324的生產(chǎn)、處理和使用相關(guān)聯(lián)的潛在問題。例如，在某些實施例中，內(nèi)芯324是受到破裂、開裂和/或其它破壞的相對高風險的相對脆的陶瓷材料。因此，在一些這樣的實施例中，相比于使用無護套的內(nèi)芯324，形成和運輸套芯310對內(nèi)芯324呈現(xiàn)出低得多的破壞風險。類似地，在一些這樣的實施例中，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，相比于使用無護套的內(nèi)芯324，呈現(xiàn)出對內(nèi)芯324的低得多的破壞風險。因此，在某些實施例中，相比于使用無護套的內(nèi)芯324而非套芯310執(zhí)行的情況的相同步驟，使用套芯310呈現(xiàn)出低得多的失效風險以產(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定位以限定內(nèi)部通路82相關(guān)聯(lián)的優(yōu)點，同時減少或消除與內(nèi)芯324相關(guān)聯(lián)的易碎性問題。在備選實施例中，中空結(jié)構(gòu)320并未大致在結(jié)構(gòu)上增強內(nèi)芯324。

例如，在某些實施例中，諸如但不限于其中的構(gòu)件80為轉(zhuǎn)子葉片70的實施例，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)。對于另一個示例，在一些實施例中，諸如但不限于其中的構(gòu)件80為靜止構(gòu)件(諸如但不限于定子導葉72)的實施例，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。

在某些實施例中，中空結(jié)構(gòu)320使用適合的增材制造過程形成。例如，圖7為由第一材料322和第二材料362形成的中空結(jié)構(gòu)320的實施例的示意性截面視圖。在示例性實施例中，中空結(jié)構(gòu)320從第一端350延伸至相對的第二端352，且包括第二材料362的徑向內(nèi)層和第一材料322的徑向外層，它們分別從第一端350延伸至第二端352，使得第二材料362限定中空結(jié)構(gòu)320的內(nèi)部360，且第一材料322限定中空結(jié)構(gòu)320的外壁380。

為了形成中空結(jié)構(gòu)320，中空結(jié)構(gòu)320的計算機設(shè)計模型在第一端350與第二端352之間分成一系列薄的平行平面，使得限定第一材料322和第二材料362中的每一者在各個平面內(nèi)的分布。計算機數(shù)字控制(cnc)機器根據(jù)模型切片從第一端350到第二端352沉積第一材料322和第二材料362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每一者的交錯沉積，且交錯沉積根據(jù)計算機設(shè)計模型來適當?shù)乜刂?，以產(chǎn)生各層中的第一材料322和第二材料362的限定分布。三個這樣代表性的層表示為層366、368和370。在一些實施例中，分別包括第一材料322和第二材料362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)和自動注漿成型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和第二材料362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。

在一些實施例中，中空結(jié)構(gòu)320由增材制造過程形成允許了中空結(jié)構(gòu)320形成帶有第二材料362的分布，其由形成中空結(jié)構(gòu)320的其它方法產(chǎn)生將困難且/或相對更昂貴。對應(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附近的第二材料362的主要分布(例如，如圖6中所示)，其(i)由形成構(gòu)件80的其它方法生產(chǎn)和/或(ii)在構(gòu)件80在模具300中初始形成之后在單獨過程中加至構(gòu)件80將困難且/或相對更昂貴。

對于另一個示例，圖8為由第一材料322和第二材料362形成的中空結(jié)構(gòu)320的另一個實施例的示意性截面視圖。在示例性實施例中，中空結(jié)構(gòu)320又包括從第一端350延伸至第二端352的第一材料322的層。中空結(jié)構(gòu)320還包括一層第二材料362，其在中空結(jié)構(gòu)320的內(nèi)部360的至少一個預先限定的第一縱向部分354上在第一材料322的徑向內(nèi)側(cè)延伸。在示例性實施例中，至少一個預先限定的第一縱向部分354為多個間隔開的第一縱向部分354。

為了形成中空結(jié)構(gòu)320，中空結(jié)構(gòu)320的計算機設(shè)計模型又在第一端350與第二端352之間分成一系列薄的平行平面，使得限定第一材料322和對于第一縱向部分354的第二材料362中的每一者在各個平面內(nèi)的分布。計算機數(shù)字控制(cnc)機器根據(jù)模型切片從第一端350到第二端352沉積第一材料322和對于第一縱向部分354的第二材料362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每一者的交錯沉積，且交錯沉積根據(jù)計算機設(shè)計模型適當?shù)乜刂埔援a(chǎn)生各層中的第一材料322和對于第一縱向部分354的第二材料362的限定分布。三個這樣代表性的層表示為層366、368和370。在一些實施例中，分別包括第一材料322和對于第一縱向部分354的第二材料362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)和自動注漿成型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和第二材料362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。

在一些實施例中，中空結(jié)構(gòu)320由增材制造過程形成又允許了中空結(jié)構(gòu)320形成帶有第二材料362的分布，其由形成中空結(jié)構(gòu)320的其它方法產(chǎn)生將困難且/或相對更昂貴。對應(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又形成帶有內(nèi)壁100附近的第二材料362的主要分布(如圖6中所示)，其(i)由形成構(gòu)件80的其它方法生產(chǎn)和/或(ii)在構(gòu)件80在模具300中初始形成之后在單獨過程中加至構(gòu)件80將困難且/或相對更昂貴。具體而言，由增材制造過程形成中空結(jié)構(gòu)320允許了構(gòu)件80形成帶有僅在沿內(nèi)壁100的選擇的縱向位置處分布的第二材料362。例如，在某些實施例中，第二材料362相對昂貴，且由增材制造過程形成中空結(jié)構(gòu)320允許了第二材料362僅位于與沿內(nèi)部通路82的位置對應(yīng)的中空結(jié)構(gòu)320的第一縱向部分354處，其中需要使用第二材料362來實現(xiàn)特定設(shè)計標準，從而降低與沿內(nèi)部通路82的整個長度分布第二材料362相關(guān)聯(lián)的成本。

對于另一個示例，圖9為由第一材料322、第二材料372和第三材料362形成的中空結(jié)構(gòu)320的另一個實施例的示意性截面視圖。在示例性實施例中，中空結(jié)構(gòu)320又包括從第一端350延伸至第二端352的第一材料322的層。中空結(jié)構(gòu)320還包括在中空結(jié)構(gòu)320的內(nèi)部360的至少一個預先限定的第一縱向部分354上在第一材料322的徑向內(nèi)側(cè)延伸的一層第二材料362，以及在中空結(jié)構(gòu)320的內(nèi)部360的至少一個預先限定的第二縱向部分356上在第一材料322的徑向內(nèi)側(cè)延伸的一層第三材料372。在示例性實施例中，該至少一個預先限定的第一縱向部分354為多個第一縱向部分354，且該至少一個預先限定的第二縱向部分356為沿內(nèi)部360與多個第一縱向部分354交錯的多個第二縱向部分356。

為了形成中空結(jié)構(gòu)320，中空結(jié)構(gòu)320的計算機設(shè)計模型在第一端350與第二端352之間又分成一系列薄的平行平面，使得限定第一材料322、對于第一縱向部分354的第二材料362和對于第二縱向部分356的第三材料372中的每一者在各個平面內(nèi)的分布。計算機數(shù)字控制(cnc)機器根據(jù)模型切片從第一端350到第二端352沉積第一材料322、第二材料362和/或第三材料372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每一者的交錯沉積，且交錯沉積根據(jù)計算機設(shè)計模型適當?shù)乜刂?，以產(chǎn)生各層中的第一材料322和對于第一縱向部分354的第二材料362和對于第二縱向部分356的第三材料372的限定分布。三個這樣代表性的層表示為層366、368和370。在一些實施例中，分別包括第一材料322和對于第一縱向部分354的第二材料362以及對于第二縱向部分356的第三材料372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)和自動注漿成型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、第二材料362和/或第三材料372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。

在一些實施例中，中空結(jié)構(gòu)320由增材制造過程形成允許了中空結(jié)構(gòu)320形成帶有第二材料362和第三材料372的分布，其由形成中空結(jié)構(gòu)320的其它方法產(chǎn)生將困難且/或相對更昂貴。對應(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的選擇部分附近的第二材料362的主要分布(如圖6中所示)和內(nèi)壁100的其它選擇部分附近的第三材料372的類似主要分布，其(i)由形成構(gòu)件80的其它方法生產(chǎn)和/或(ii)在構(gòu)件80在模具300中初始形成之后在單獨過程中加至構(gòu)件80將困難且/或相對更昂貴。具體而言，由增材制造過程形成中空結(jié)構(gòu)320允許了構(gòu)件80形成為第二材料362和第三材料372中的每一者僅在沿內(nèi)壁100的選擇的相應(yīng)縱向位置處分布。例如，在某些實施例中，第二材料362提供第一有效性的熱障，且第三材料372提供較大的第二有效性且相應(yīng)地更昂貴的熱障，且中空結(jié)構(gòu)320由增材制造過程形成允許了第三材料372僅位于對應(yīng)于沿內(nèi)部通路82的位置的中空結(jié)構(gòu)320的第二縱向部分356處，在該處需要使用第三材料372來實現(xiàn)特殊設(shè)計熱標準，從而降低與沿內(nèi)部通路82的整個長度分布第三材料372相關(guān)聯(lián)的成本。

對于另一個示例，圖10為由第一材料322、第二材料372和第三材料362形成的中空結(jié)構(gòu)320的另一個實施例的示意性截面視圖。該示例性實施例大致類似于圖9中所示的實施例，只是多個第二縱向部分356和多個第一縱向部分354中的至少一個沿內(nèi)部360與多個第二縱向部分356和多個第一縱向部分354中的其它的間隔開。

為了形成中空結(jié)構(gòu)320，中空結(jié)構(gòu)320的計算機設(shè)計模型又在第一端350與第二端352之間分成一系列薄的平行平面，使得限定第一材料322、對于第一縱向部分354的第二材料362和對于第二縱向部分356的第三材料372中的每一者在各個平面內(nèi)的分布。計算機數(shù)字控制(cnc)機器根據(jù)模型切片從第一端350到第二端352沉積第一材料322、第二材料362和/或第三材料372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每一者的交錯沉積，且交錯沉積根據(jù)計算機設(shè)計模型來適當?shù)乜刂疲援a(chǎn)生各層中的第一材料322和對于第一縱向部分354的第二材料362以及對于第二縱向部分356的第三材料372的限定分布。三個這樣代表性的層表示為層366、368和370。在一些實施例中，分別包括第一材料322和對于第一縱向部分354的第二材料362以及對于第二縱向部分356的第三材料372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)和自動注漿成型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、第二材料362和/或第三材料372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。

在一些實施例中，中空結(jié)構(gòu)320由增材制造過程形成又允許了中空結(jié)構(gòu)320形成帶有第二材料362和第三材料372的分布，其由形成中空結(jié)構(gòu)320的其它方法產(chǎn)生將困難且/或相對更昂貴。對應(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的選擇部分附近的第二材料362的主要分布(如圖6中所示)和內(nèi)壁100的其它選擇部分附近的第三材料372的類似主要分布，其(i)由形成構(gòu)件80的其它方法生產(chǎn)和/或(ii)在構(gòu)件80在模具300中初始形成之后在單獨過程中加至構(gòu)件80將困難且/或相對更昂貴。具體而言，由增材制造過程形成中空結(jié)構(gòu)320允許了構(gòu)件80形成為第二材料362和第三材料372中的每一者僅在沿內(nèi)壁100的選擇的相應(yīng)縱向位置處分布。例如，在某些實施例中，第二材料362提供第一有效性熱障，且比第一材料322更昂貴，且第三材料372提供較大的第二有效性的熱障，且比第二材料362更昂貴。由增材制造過程形成中空結(jié)構(gòu)320允許了第二材料362僅位于對應(yīng)于沿內(nèi)部通路的位置的中空結(jié)構(gòu)320的第一縱向部分354處，在該處需要使用第二材料362來實現(xiàn)第一特殊設(shè)計熱標準，且第三材料372僅位于對應(yīng)于沿內(nèi)部通路82的位置的中空結(jié)構(gòu)320的第二縱向部分356處，在該處需要使用第三材料372來實現(xiàn)更嚴格的第二特殊設(shè)計熱標準，從而降低與沿內(nèi)部通路82的整個長度分布第二材料362和第三材料372中的至少一者相關(guān)聯(lián)的成本。

圖11為包括具有多個內(nèi)部通路特征98的內(nèi)部通路82的另一個示例性構(gòu)件80的一部分的示意性截面視圖。圖12為用于模具組件301以形成具有如圖11中所示的內(nèi)部通路特征98的構(gòu)件80的另一個示例性套芯310的示意性透視斷面視圖。具體而言，中空結(jié)構(gòu)320的一部分在圖12的視圖中切開以示出內(nèi)芯324的特征。圖13為用于形成套芯310的另一個中空結(jié)構(gòu)320的一部分的示意性截面視圖。中空結(jié)構(gòu)320又由第一材料322和第二材料362形成。

參照圖11-圖13，內(nèi)部通路82又大體上由構(gòu)件80的內(nèi)壁100限定，且內(nèi)部通路特征98定形為限定由內(nèi)部通路82限定的流路中的局部變化。例如，但不作為限制，內(nèi)部通路特征98為湍流器，其從內(nèi)壁100大體上朝內(nèi)部通路82的中心沿徑向向內(nèi)延伸，且定形成干擾沿內(nèi)壁100的熱邊界層流，以在旋轉(zhuǎn)機械10(圖1中所示)的操作期間改善提供至內(nèi)部通路82的冷卻流體的熱傳遞能力。備選地，內(nèi)部通路特征98為定形為限定由內(nèi)部通路82限定的流動通路中的局部變化的任何結(jié)構(gòu)。在示例性實施例中，如本文將描述，各個內(nèi)部通路特征98附近的構(gòu)件80至少部分地由第二材料362形成。為了清楚起見，構(gòu)件80內(nèi)的第一材料322的分布從圖11省略。

在某些實施例中，中空結(jié)構(gòu)320的內(nèi)部360定形為限定至少一個內(nèi)部通路特征98。在一些這樣的實施例中，內(nèi)芯324由中空結(jié)構(gòu)320的內(nèi)部360互補地定形，使得內(nèi)芯324限定包括限定在其中的至少一個內(nèi)部通路特征98的內(nèi)部通路82。例如，內(nèi)芯324由內(nèi)部360互補地定形以包括至少一個互補特征331，且該至少一個互補特征331具有與至少一個內(nèi)部通路特征98的形狀互補的形狀。

例如，在所示實施例中，該至少一個互補特征331為限定在內(nèi)芯324的外表面中的多個凹入特征334。各個凹入特征334具有與對應(yīng)的內(nèi)部通路特征98的形狀互補的形狀。更具體而言，在所示實施例中，中空結(jié)構(gòu)320的內(nèi)部360包括形成為多個支柱形狀的凸起341，其在中空結(jié)構(gòu)320的內(nèi)部360上沿徑向向內(nèi)延伸，使得在內(nèi)芯材料326加至中空結(jié)構(gòu)320時，凸起341限定凹入特征334。因此，當熔化的構(gòu)件材料78引入模腔304中且中空結(jié)構(gòu)320至少部分地吸收到熔化的構(gòu)件材料78中時，熔化的構(gòu)件材料78相對于該至少一個互補特征331填充，且該至少一個互補特征331內(nèi)的冷卻構(gòu)件材料78形成該至少一個內(nèi)部通路特征98。另外地或備選地，在某種程度上，內(nèi)芯324附近的中空結(jié)構(gòu)320的內(nèi)部360的一部分在熔化的構(gòu)件材料78引入模腔304中且冷卻之后保持完好，相對于該至少一個互補特征331聯(lián)接的內(nèi)部360的完好部分限定該至少一個內(nèi)部通路特征98。

在示例性實施例中，中空結(jié)構(gòu)320的內(nèi)部360至少包括至少部分地由第二材料362形成的凸起341，以及由第一材料322形成的中空結(jié)構(gòu)320的其余部分。在備選實施例中，中空結(jié)構(gòu)320包括第一材料322和第二材料362的任何適合的分布。在一些實施例中，在套芯310關(guān)于模具300(圖3中所示)定位且熔化的構(gòu)件材料78加至模腔304且冷卻以形成構(gòu)件80之后，內(nèi)部通路特征98附近的第二材料362的濃度可探測地高于構(gòu)件80內(nèi)的其它位置處的第二材料362的濃度。此外，在一些這樣的實施例中，第二材料362形成內(nèi)部通路特征98的至少一部分。

為了形成中空結(jié)構(gòu)320，中空結(jié)構(gòu)320的計算機設(shè)計模型又在第一端350與第二端352之間分成一系列薄的平行平面，使得限定第一材料322和第二材料362中的每一者在各個平面內(nèi)的分布。計算機數(shù)字控制(cnc)機器根據(jù)模型切片從第一端350到第二端352沉積第一材料322和對于至少一個凸起341部分地限定在其中的層的第二材料362的連續(xù)層以形成中空結(jié)構(gòu)320。例如，增材制造過程又適合地構(gòu)造成用于多種金屬材料和/或金屬與陶瓷材料中的每一者的交錯沉積，且交錯沉積根據(jù)計算機設(shè)計模型適當?shù)乜刂?，以產(chǎn)生各層中的第一材料322和第二材料362的限定分布。一個這樣代表性的層表示為層366。在一些實施例中，分別包括第一材料322和對于至少一個凸起341部分地限定在其中的層的第二材料362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)和自動注漿成型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和第二材料362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。

在一些實施例中，中空結(jié)構(gòu)320由增材制造過程形成允許了中空結(jié)構(gòu)320形成帶有至少部分地由第二材料362形成的凸起341，其由形成中空結(jié)構(gòu)320的其它方法產(chǎn)生將困難且/或相對更昂貴。對應(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形成帶有至少部分地由第二材料362形成的內(nèi)部通路特征98，其(i)由形成構(gòu)件80的其它方法生產(chǎn)和/或(ii)在構(gòu)件80在模具300中初始形成之后在單獨過程中加至構(gòu)件80將困難且/或相對更昂貴。例如，在某些實施例中，第二材料362比第一材料322更耐腐蝕，但相對更昂貴，使得第二材料362的使用選擇成用于幫助保護內(nèi)部通路特征98的形狀免受腐蝕，且第一材料322和/或構(gòu)件材料78足以實現(xiàn)內(nèi)壁100的其它部分的特殊抗腐蝕設(shè)計標準，從而降低了與構(gòu)件80相關(guān)聯(lián)的成本。

圖14為包括具有多個內(nèi)部通路特征98的內(nèi)部通路82的另一個示例性構(gòu)件80的一部分的示意性截面視圖。圖15為用于模具組件301以形成具有如圖14中所示的內(nèi)部通路特征98的構(gòu)件80的另一個示例性套芯310的示意性透視斷面視圖。具體而言，中空結(jié)構(gòu)320的一部分在圖15的視圖中切開以示出內(nèi)芯324的特征。圖16為用于形成套芯310的另一個中空結(jié)構(gòu)320的一部分的示意性截面視圖。中空結(jié)構(gòu)320又由第一材料322和第二材料362形成。

參照圖14-圖16，內(nèi)部通路82又大體上由構(gòu)件80的內(nèi)壁100限定，且內(nèi)部通路特征98又定形為限定由內(nèi)部通路82限定的流路中的局部變化。在示例性實施例中，如本文將描述，各個內(nèi)部通路特征98附近的構(gòu)件80又至少部分地由第二材料362形成。為了清楚起見，構(gòu)件80內(nèi)的第一材料322的分布從圖14省略。

在某些實施例中，中空結(jié)構(gòu)320的內(nèi)部360又定形為限定至少一個內(nèi)部通路特征98。在一些這樣的實施例中，內(nèi)芯324又由中空結(jié)構(gòu)320的內(nèi)部360互補地定形，使得內(nèi)芯324限定包括限定在其中的至少一個內(nèi)部通路特征98的內(nèi)部通路82。更具體而言，在示例性實施例中，中空結(jié)構(gòu)320的內(nèi)部360定形為將該至少一個內(nèi)部通路特征98限定為沿內(nèi)部通路82的內(nèi)壁100的來福線凹槽。對應(yīng)地，內(nèi)部360包括來福線凸起341，其定形為在內(nèi)芯326加至中空結(jié)構(gòu)320時將內(nèi)芯324的至少一個互補特征331限定為來福線凹槽結(jié)構(gòu)339。因此，當熔化的構(gòu)件材料78引入模腔304中且中空結(jié)構(gòu)320至少部分地吸收到熔化的構(gòu)件材料78中時，熔化的構(gòu)件材料78相對于該至少一個互補特征331填充，且該至少一個互補特征331內(nèi)的冷卻構(gòu)件材料78又形成至少一個內(nèi)部通路特征98。另外地或備選地，在某種程度上，內(nèi)芯324附近的中空結(jié)構(gòu)320的內(nèi)部360的一部分在熔化的構(gòu)件材料78引入模腔304中且冷卻之后保持完好，相對于該至少一個互補特征331聯(lián)接的內(nèi)部360的完好部分又限定該至少一個內(nèi)部通路特征98。

在示例性實施例中，中空結(jié)構(gòu)320至少包括至少部分地由第二材料362形成的凸起341，以及由第一材料322形成的中空結(jié)構(gòu)320的其余部分。在備選實施例中，中空結(jié)構(gòu)320包括第一材料322和第二材料362的任何適合的分布。在一些實施例中，在套芯310關(guān)于模具300(圖3中所示)定位且熔化的構(gòu)件材料78加至模腔304且冷卻以形成構(gòu)件80之后，內(nèi)部通路特征98附近的第二材料362的濃度可探測地高于構(gòu)件80內(nèi)的其它位置處的第二材料362的濃度。此外，在一些這樣的實施例中，第二材料362形成內(nèi)部通路特征98的至少一部分。

為了形成中空結(jié)構(gòu)320，中空結(jié)構(gòu)320的計算機設(shè)計模型又在第一端350與第二端352之間分成一系列薄的平行平面，使得限定第一材料322和第二材料362中的每一者在各個平面內(nèi)的分布。計算機數(shù)字控制(cnc)機器根據(jù)模型切片從第一端350到第二端352沉積第一材料322和對于凸起341部分地限定在其中的層的第二材料362的連續(xù)層以形成中空結(jié)構(gòu)320。例如，增材制造過程又適合地構(gòu)造成用于多種金屬材料和/或金屬與陶瓷材料中的每一者的交錯沉積，且交錯沉積根據(jù)計算機設(shè)計模型適當?shù)乜刂?，以產(chǎn)生各層中的第一材料322和第二材料362的限定分布。一個這樣代表性的層表示為層366。在一些實施例中，分別包括第一材料322和對于凸起341部分地限定在其中的層的第二材料362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)和自動注漿成型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和第二材料362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。

在一些實施例中，如上文所述，由增材制造過程形成中空結(jié)構(gòu)320又允許了構(gòu)件80形成帶有至少部分地由第二材料362形成的內(nèi)部通路特征98，其(i)由形成構(gòu)件80的其它方法生產(chǎn)和/或(ii)在構(gòu)件80在模具300中初始形成之后在單獨過程中加至構(gòu)件80將困難且/或相對更昂貴。

參照圖11-圖16，盡管內(nèi)部通路特征98示為支柱和/或來福線凹槽，但應(yīng)當理解的是，本公開內(nèi)容可構(gòu)想出具有允許內(nèi)部通路82起作用為其預期目的的任何適合的額外或備選形狀的內(nèi)部通路特征98，以及具有允許內(nèi)部通路特征98如本文所述那樣形成的任何適合的對應(yīng)形狀的中空結(jié)構(gòu)320和內(nèi)部360和內(nèi)芯324的互補特征331。此外，盡管所示實施例將內(nèi)部通路特征98的各個實施例示為具有大致相同的重復形狀，但應(yīng)當理解的是，本公開內(nèi)容構(gòu)想出了具有允許內(nèi)部通路82起作用為其預期目的的任何適合組合的不同形狀的內(nèi)部通路特征98，以及具有允許內(nèi)部通路特征98如本文所述那樣形成的不同形狀的任何適合的對應(yīng)組合的中空結(jié)構(gòu)320的內(nèi)部360和內(nèi)芯324的互補特征331。

圖17為包括限定在其中的內(nèi)部通路82的另一個示例性構(gòu)件80的一部分的示意性截面視圖。圖18為用于形成圖17中所示的構(gòu)件80的模具組件301的另一個中空結(jié)構(gòu)320的一部分的示意性截面視圖。中空結(jié)構(gòu)320又由第一材料322和第二材料362形成。在示例性實施例中，第二材料362相比第一材料322為強度較高的材料。備選地，第二材料362為能夠與構(gòu)件材料78和第一材料322中的至少一者增效地結(jié)合的材料，以改善構(gòu)件材料78和第一材料322的結(jié)構(gòu)強度特征。

參照圖17和圖18，內(nèi)部通路82又由構(gòu)件80的內(nèi)壁100限定。在示例性實施例中，內(nèi)部通路82的形狀限定內(nèi)壁100附近的構(gòu)件80中的至少一個應(yīng)力集中區(qū)域102。該至少一個應(yīng)力集中區(qū)域102附近的第二材料362的濃度促進該至少一個應(yīng)力集中區(qū)域102中的構(gòu)件80的增大的應(yīng)力阻力。為了清楚起見，構(gòu)件80內(nèi)的第一材料322的分布從圖17省略。

在某些實施例中，內(nèi)芯324(未示出)又由中空結(jié)構(gòu)320的內(nèi)部360互補地定形，使得內(nèi)芯324限定包括該至少一個應(yīng)力集中區(qū)域102的內(nèi)部通路82。對應(yīng)于該至少一個應(yīng)力集中區(qū)域102的中空結(jié)構(gòu)320的至少一部分358由第二材料362至少部分地形成，且中空結(jié)構(gòu)320的其余部分由第一材料322形成。在備選實施例中，中空結(jié)構(gòu)320包括第一材料322和第二材料362的任何適合的分布。中空結(jié)構(gòu)320然后填充有內(nèi)芯材料326以形成類似于圖3中所示的套芯310。在一些實施例中，在套芯310關(guān)于模具300(圖3中所示)定位且熔化的構(gòu)件材料78加至模腔304且冷卻以形成構(gòu)件80之后，第二材料362形成該至少一個應(yīng)力集中區(qū)域102的至少一部分。

為了形成中空結(jié)構(gòu)320，中空結(jié)構(gòu)320的計算機設(shè)計模型又在第一端350與第二端352之間分成一系列薄的平行平面，使得限定第一材料322和第二材料362中的每一者在各個平面內(nèi)的分布。計算機數(shù)字控制(cnc)機器根據(jù)模型切片從第一端350到第二端352沉積第一材料322和/或第二材料362的連續(xù)層以形成中空結(jié)構(gòu)320。例如，增材制造過程又適合地構(gòu)造成用于多種金屬材料和/或金屬與陶瓷材料中的每一者的交錯沉積，且交錯沉積根據(jù)計算機設(shè)計模型適當?shù)乜刂?，以產(chǎn)生各層中的第一材料322和第二材料362的限定分布。三個這樣代表性的層表示為層366、368和370。在一些實施例中，分別包括第一材料322和/或第二材料362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)和自動注漿成型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和第二材料362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。

在一些實施例中，中空結(jié)構(gòu)320由增材制造過程形成又允許了中空結(jié)構(gòu)320形成帶有第二材料362的分布，其由形成中空結(jié)構(gòu)320的其它方法產(chǎn)生將困難且/或相對更昂貴。對應(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形成帶有該至少一個應(yīng)力集中區(qū)域102附近的第二材料362的主要分布，其(i)由形成構(gòu)件80的其它方法生產(chǎn)和/或(ii)在構(gòu)件80在模具300中初始形成之后在單獨過程中加至構(gòu)件80將困難且/或相對更昂貴。

進一步參照圖7-圖18，盡管所示實施例將內(nèi)部通路82示為具有大體上圓形截面，但應(yīng)當理解的是，內(nèi)部通路82具有允許內(nèi)部通路82起作用為其預期目的的任何適合的額外或備選截面。此外，盡管所示實施例將內(nèi)部通路82的各個實施例示為具有沿其長度的大體上恒定的截面，但應(yīng)當理解的是，內(nèi)部通路82具有允許內(nèi)部通路82起作用為其預期目的的沿其長度的任何適合的截面變化。此外，應(yīng)當理解的是，中空結(jié)構(gòu)320定形為以允許中空結(jié)構(gòu)320如本文所述那樣形成的任何適合的方式限定內(nèi)部通路82的任何適合的對應(yīng)形狀。

圖19和圖20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1900。還參照圖1-18，示例性方法1900包括將套芯(諸如套芯310)關(guān)于模具(諸如模具300)定位1902。套芯包括由至少第一材料(諸如第一材料322)和第二材料(諸如第二材料362)形成的中空結(jié)構(gòu)(諸如中空結(jié)構(gòu)320)。套芯還包括設(shè)置在中空結(jié)構(gòu)內(nèi)的內(nèi)芯，諸如內(nèi)芯324。方法1900還包括將熔化狀態(tài)的構(gòu)件材料(諸如構(gòu)件材料78)引入1904模腔(諸如模腔304)中以形成構(gòu)件，以及冷卻1906腔中的構(gòu)件材料以形成構(gòu)件。內(nèi)芯限定構(gòu)件內(nèi)的內(nèi)部通路。

在一些實施例中，將構(gòu)件材料引入1904腔中的步驟包括引入1908構(gòu)件材料，使得在構(gòu)件形成之后，內(nèi)芯附近的第二材料的濃度足以沿限定構(gòu)件內(nèi)的內(nèi)部通路的內(nèi)壁(諸如內(nèi)壁100)的至少一部分形成與第二材料相關(guān)聯(lián)的至少一個材料特征。

在某些實施例中，將構(gòu)件材料引入1904腔中的步驟包括引入1910構(gòu)件材料，使得在構(gòu)件形成之后，第二材料內(nèi)襯限定構(gòu)件內(nèi)的內(nèi)部通路的內(nèi)壁(諸如內(nèi)壁100)的至少一部分。

在一些實施例中，定位1902套芯的步驟包括定位1912套芯，其中第二材料選自其中至少一者：(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，和(vi)磨損抑制材料，以及(vii)在構(gòu)件形成時提高構(gòu)件沿內(nèi)部通路的結(jié)構(gòu)強度的材料。

在某些實施例中，定位1902套芯的步驟包括定位1914套芯，其中第二材料在中空結(jié)構(gòu)的內(nèi)部(諸如內(nèi)部360)的至少一個預先限定的第一縱向部分(諸如第一縱向部分354)上在第一材料的徑向內(nèi)側(cè)延伸。在一些這樣實施例中，定位1914套芯的步驟包括定位1916套芯，其包括由第一材料、第二材料和第三材料(諸如第三材料372)形成的中空結(jié)構(gòu)。第三材料在中空結(jié)構(gòu)的內(nèi)部的至少一個預先限定的第二縱向部分(諸如第二縱向部分356)上在第一材料的徑向內(nèi)側(cè)延伸。

在某些實施例中，中空結(jié)構(gòu)的內(nèi)部(諸如內(nèi)部360)至少部分地由第二材料形成，內(nèi)部定形為限定內(nèi)部通路的至少一個內(nèi)部通路特征，諸如內(nèi)部通路特征98，且將構(gòu)件材料引入1904腔中的步驟包括引入1918構(gòu)件材料，使得在構(gòu)件形成之后，第二材料形成該至少一個內(nèi)部通路特征的至少一部分。

在一些實施例中，內(nèi)部通路的形狀限定構(gòu)件中的至少一個應(yīng)力集中區(qū)域，諸如應(yīng)力集中區(qū)域102。此外，對應(yīng)于該至少一個應(yīng)力集中區(qū)域的中空結(jié)構(gòu)的至少一部分(諸如部分358)至少部分地由第二材料形成。將構(gòu)件材料引入1904腔中的步驟包括引入1920構(gòu)件材料，使得在構(gòu)件形成之后，第二材料形成該至少一個應(yīng)力集中區(qū)域的至少一部分。

在某些實施例中，定位1902套芯的步驟包括定位1922套芯，其包括中空結(jié)構(gòu)，中空結(jié)構(gòu)包括分別使用增材制造過程形成的多個層，諸如代表性的層366、368和370。

在一些實施例中，方法1900還包括使用1926增材制造過程形成1924中空結(jié)構(gòu)。此外，在一些這樣的實施例中，使用1926增材制造過程的步驟包括交錯地沉積1928第一材料和第二材料中的每一者以產(chǎn)生第一材料和第二材料在中空結(jié)構(gòu)的多個層(諸如代表性的層366、368和370)中的每一個中的限定分布。另外地或備選地，在一些這樣的實施例中，使用1926增材制造過程的步驟包括使用1930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)和自動注漿成型擠出類型的增材過程中的至少一者。

上述套芯提供用于利用不同于沿內(nèi)部通路選擇性地定位的構(gòu)件材料的材料形成包括限定在其中的內(nèi)部通路的構(gòu)件的成本效益合算的方法。具體而言，套芯包括內(nèi)芯，其定位在模腔內(nèi)以限定構(gòu)件內(nèi)的內(nèi)部通路的位置，且還包括內(nèi)芯設(shè)置在其內(nèi)的由至少第一材料和第二材料形成的中空結(jié)構(gòu)。第二材料策略性地分布在中空結(jié)構(gòu)內(nèi)，諸如通過增材制造過程，使得第二材料在構(gòu)件形成于模具中時選擇性地沿內(nèi)部通路定位。例如但不作為限制，第二材料優(yōu)選地定位成提供沿內(nèi)部通路設(shè)置的湍流器的抗腐蝕涂層，或結(jié)構(gòu)上增強與內(nèi)部通路的形狀相關(guān)聯(lián)的應(yīng)力集中。僅作為一個示范，相對較低強度的構(gòu)件材料滿足構(gòu)件的大部分的強度要求且選擇成提供構(gòu)件的較好總體熱性能，且內(nèi)部通路附近的第二材料的選擇性加入允許了熱性能相對不太關(guān)鍵的區(qū)域中的按需要的較大局部化的應(yīng)力。

另外，具體而言，第一材料和第二材料分別至少部分地可由引入模腔中以形成構(gòu)件的熔化的構(gòu)件材料吸收。因此，中空結(jié)構(gòu)的使用不妨礙構(gòu)件的結(jié)構(gòu)或性能特征，且不妨礙內(nèi)芯材料隨后從構(gòu)件除去以形成內(nèi)部通路。

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、運輸和/或儲存相關(guān)聯(lián)的易碎性問題；以及(b)在構(gòu)件形成在模具中時可靠且可重復地選擇性地沿內(nèi)部通路定位第二材料的能力，甚至是對于具有非線性和/或復雜形狀且/或特征為高l/d比的內(nèi)部通路。

上文詳細描述了套芯的示例性實施例。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/或步驟獨立地且單獨地使用。例如，示例性實施例可結(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)用來實施和使用。

盡管本公開內(nèi)容的各種實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/或請求保護。

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)利要求的字面語言無實質(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)。