阅读说明：本技术 用于涡轮喷嘴上的带特征的接头和制造 (The connector with feature and manufacture on turbine nozzle ) 是由 萨拉·萨克斯顿·安德伍德 道格拉斯·格伦·德切萨雷 迈克尔·雷·蒂尔特切尔 丹尼尔·格尼·邓恩 于 2019-05-20 设计创作，主要内容包括：用于涡轮喷嘴上的带特征的接头和制造。一种陶瓷基质复合物(CMC)部件,包括子部件,例如带流路,承载壁和壁支撑件,每个子部件由陶瓷基质复合物(CMC)组成,陶瓷基质复合物包括嵌入基质中的增强纤维。CMC部件还包括至少一个机械接头,该机械接头连接子部件,承载壁和壁支撑件以形成CMC部件。承载壁的增强纤维实质上垂直于子部件和壁支撑件的增强纤维取向。还提供了用于连接子部件,承载壁和壁支撑件以形成机械接头的方法。(The connector with feature and manufacture on turbine nozzle.A kind of ceramic matrix composite (CMC) component, including subassembly, such as band flow path, bearing wall and wall supporting element, each subassembly are made of ceramic matrix composite (CMC), and ceramic matrix composite includes the reinforcing fiber being embedded in matrix.CMC component further includes at least one mechanical splice, which connects subassembly, and bearing wall and wall supporting element are to form CMC component.The reinforcing fiber of bearing wall is orientated substantially perpendicular to the reinforcing fiber of subassembly and wall supporting element.It additionally provides for connecting subassembly, the method for bearing wall and wall supporting element to form mechanical splice.)

用于涡轮喷嘴上的带特征的接头和制造

技术领域

本文公开的主题涉及陶瓷基质复合物(CMC)部件和形成这种部件的CMC子部件的连接。更具体地，本发明涉及CMC喷嘴的一部分和利用一个或多个互锁机械接头由多个子部件形成CMC喷嘴的方法。

背景技术

燃气涡轮发动机具有多个部件。空气进入发动机并通过压缩机。压缩空气通过一个或多个燃烧器。在燃烧器内的是一个或多个喷嘴，其用于将燃料引入通过燃烧器的空气流中。所产生的燃料-空气混合物在燃烧器中由点火器点燃，以产生约1100℃至2000℃范围内的热的加压燃烧气体。离开燃烧器的这种高能量气流被第一级涡轮喷嘴改变方向到下游的高压和低压涡轮级。燃气涡轮发动机的涡轮部分包括转子轴和一个或多个涡轮级，每个涡轮级具有安装或以其他方式由轴承载的涡轮盘(或转子)和安装到盘的周边并从盘的周边径向延伸的涡轮叶片。涡轮组件通常通过扩展由燃料-空气混合物的燃烧产生的高能量气流来产生旋转轴动力。燃气涡轮铲斗或叶片通常具有翼型形状，其设计成将流动路径气体的热能和动能转换成转子的机械旋转。在这些阶段中，膨胀的热气体在涡轮叶片上施加力，从而提供额外的旋转能量，例如，驱动产生电力的发电机。

在用于燃气涡轮发动机的先进气体路径(AGP)传热设计中，CMC的高温能力使其成为一种有吸引力的材料，由此可以制造诸如涡轮叶片，喷嘴和护罩的弓形部件。在涡轮发动机内，喷嘴包括多个叶片，也称为桨片或翼型，每个叶片或多个叶片连接到多个带，也称为平台。

已经使用许多技术来制造涡轮发动机部件，例如使用CMC的涡轮叶片，喷嘴或护罩。CMC材料通常包括嵌入陶瓷基质材料中的陶瓷纤维增强材料。在基质破裂的情况下，增强材料用作CMC的承载组分；陶瓷基质保护增强材料，保持其纤维的取向，并在没有基质破裂的情况下承载负荷。高温应用(例如在燃气涡轮发动机中)特别感兴趣的是硅基复合材料。已经提出基于碳化硅(SiC)的CMC材料作为燃气涡轮发动机的某些部件的材料，例如涡轮叶片，轮叶，燃烧器衬里，喷嘴和护罩。SiC纤维已被用作各种陶瓷基质材料的增强材料，包括SiC，C和Al₂O₃。已知各种方法用于制造基于SiC的CMC部件，包括Silicomp，熔体渗透(MI)，化学气相渗透(CVI)和聚合物渗透和热解(PIP)。除了基于非氧化物的CMC(例如SiC)之外，还存在基于氧化物的CMC。尽管这些制造技术彼此显著不同，但每个都涉及预制件的制造和致密化，以通过包括在各种处理阶段施加热和/或压力的处理来生产部件。在许多情况下，制造复杂的复合部件，例如制造CMC燃气涡轮喷嘴，涉及在小半径上形成纤维，这可能导致可制造性的挑战。更复杂的几何形状可能需要复杂的加工，复杂的压实等。

本文特别关注的是承载CMC部件，例如涡轮喷嘴带，其重点在于CMC部件的载荷路径支撑件和保持特征，例如涡轮喷嘴带壁上的安装支撑件。这些特征通常需要纤维的特定取向。更具体地，希望将承载表面中的纤维定向成垂直于主载荷路径，以提供足够的磨损界面。构造这些特征的一些方法可能涉及在紧角落(例如小半径)周围弯曲纤维，如前所述，这可能导致可制造性方面的挑战。

因此，需要一种改进的承载CMC部件，例如涡轮喷嘴带，以及制造这种承载CMC部件的方法。所得到的承载CMC部件，更具体地，所包括的载荷路径支撑件和保持特征，提供了易于制造，同时保持整个CMC结构的强度和韧性。

发明内容

本公开的各种实施例包括承载陶瓷复合物(CMC)结构和制造方法。根据一个示例性实施例，公开了一种用于燃气涡轮的CMC部件。CMC部件包括子部件，承载壁和壁支撑件。子部件，承载壁和壁支撑件中的每一个由陶瓷基质复合物(CMC)组成，陶瓷基质复合物包括嵌入基质中的增强纤维。CMC部件还包括至少一个接头，其连接子部件，承载壁和壁支撑件。承载壁的增强纤维实质上垂直于子部件和壁支撑件的增强纤维取向。

根据另一示例性实施例，公开了一种用于燃气涡轮的喷嘴的一部分。喷嘴的该部分包括带流路，承载壁和壁支撑件。带流路，承载壁和壁支撑件中的每一个由陶瓷基质复合物(CMC)组成，陶瓷基质复合物包括嵌入基质中的增强纤维。带流路具有限定在其中的开口。至少一个接头连接带流路，承载壁和壁支撑件以形成CMC部件的一部分。承载壁的增强纤维实质上垂直于带流路和壁支撑件的增强纤维取向。

根据又一个示例性实施例，公开了一种形成陶瓷基质复合物(CMC)部件的方法。该方法包括：提供由陶瓷基质复合物(CMC)组成的子部件，该陶瓷基质复合物包括嵌入基质中的增强纤维；提供由陶瓷基质复合物(CMC)组成的承载壁，陶瓷基质复合物包括嵌入基质中的增强纤维；以及提供由陶瓷基质复合物(CMC)组成的壁支撑件，陶瓷基质复合物包括嵌入基质中的增强纤维。该方法还包括机械地连接子部件，承载壁和壁支撑件以形成CMC部件的一部分并形成至少一个机械接头。承载壁的增强纤维实质上垂直于子部件和壁支撑件的增强纤维取向。

通过参考附图阅读以下详细描述和所附权利要求，本公开的其他目的和优点将变得显而易见。在结合若干附图和所附权利要求阅读以下详细描述后，本申请的这些和其他特征和改进对于本领域普通技术人员将变得显而易见。

附图说明

通过以下结合描述本公开的各种实施例的附图的本公开的各个方面的详细描述，将更容易理解本公开的这些和其他特征，其中：

图1是根据本文所示或所述的一个或多个实施例的航空燃气涡轮发动机的横截面图示；

图2是根据本文所示或所述的一个或多个实施例的承载部件的一部分，更具体地，燃气涡轮喷嘴带的一部分，的示意性立体图；

图3是示出根据本文所示或所述的一个或多个实施例的承载部件的一部分的实施例的示意性剖视图；

图4是示出根据本文所示或所述的一个或多个实施例的承载部件的一部分的另一实施例的示意性剖视图；

图5是示出根据本文所示或所述的一个或多个实施例的承载部件的一部分的另一实施例的示意性剖视图；

图6是示出根据本文所示或所述的一个或多个实施例的承载部件的一部分的另一实施例的示意性剖视图；

图7是示出根据本文示出或描述的一个或多个实施例的承载部件的一部分的另一实施例的示意性剖视图；

图8是示出根据本文所示或所述的一个或多个实施例的承载部件的一部分的另一实施例的示意性剖视图；

图9是示出根据本文所示或所述的一个或多个实施例的承载部件的一部分的另一实施例的示意性剖视图；

图10是示出根据本文所示或所述的一个或多个实施例的承载部件的一部分的另一实施例的示意性剖视图；

图11是示出根据本文所示或所述的一个或多个实施例的承载部件的一部分的另一实施例的示意性剖视图；

图12是根据本文所示或所述的一个或多个实施例的图10的实施例的示意性等距视图；

图13是根据本文所示或所述的一个或多个实施例的带凸片的承载壁的另一实施例的示意性等距视图；

图14是根据本文所示或所述的一个或多个实施例的带凸片的承载壁的另一实施例的示意性等距视图；

图15是根据本文所示或所述的一个或多个实施例的图11的实施例的示意性等距视图；

图16是示出根据本文所示或所述的一个或多个实施例的承载部件的一部分的另一实施例的示意性剖视图；

图17是示出根据本文所示或所述的一个或多个实施例的承载部件的一部分的另一实施例的示意性剖视图；

图18是示出根据本文所示或所述的一个或多个实施例的承载部件的一部分的另一实施例的示意性剖视图；

图19是示出根据本文所示或所述的一个或多个实施例的承载部件的一部分的另一实施例的示意性剖视图；

图20是示出根据本文所示或所述的一个或多个实施例的承载部件的一部分的另一实施例的示意性剖视图；

图21是根据本文所示或所述的一个或多个实施例的用于图20的实施例的CMC销的简化立体图；

图22是根据本文所示或所述的一个或多个实施例的用于图20的实施例的CMC销的另一实施例的简化立体图；和

图23示出了根据本文所示或所述的一个或多个实施例的用于形成连接喷嘴的多个子部件的互锁机械接头的方法的流程图。

除非另外指出，否则本文提供的附图旨在示出本公开的实施例的特征。相信这些特征适用于包括本公开的一个或多个实施例的各种系统。因此，附图并不意味着包括本领域普通技术人员已知的用于实践本文公开的实施例的所有传统特征。

应注意，这里呈现的附图不一定按比例绘制。附图旨在仅描绘所公开实施例的典型方面，因此不应被视为限制本公开的范围。在附图中，相同的编号表示附图之间的相同元件。

具体实施方式

现在将详细参考本发明的实施例，其一个或多个示例在附图中示出。提供每个实施例是为了解释本发明，而不是限制本发明。事实上，对于本领域技术人员来说显而易见的是，在不脱离本发明的范围或精神的情况下，可以在本发明中进行各种修改和变化。例如，作为一个实施例的一部分示出或描述的特征可以与另一个实施例一起使用，以产生又一个实施例。因此，本发明旨在覆盖落入所附权利要求及其等同物的范围内的这些修改和变化。

这里使用的术语仅用于描述特定实施例的目的，并不旨在限制本公开。如这里所使用的，单数形式“一”，“一个”和“该”旨在也包括复数形式，除非上下文另有明确说明。将进一步理解，当在本说明书中使用时，术语“包括”和/或“包含”指定所述特征，整数，步骤，操作，元件和/或部件的存在，但不排除存在或者添加一个或多个其他特征，整数，步骤，操作，元件，部件和/或其组合。

本说明书和权利要求书中使用的近似语言用于修饰任何可允许变化的定量表示，而不会导致与其相关的基本功能的变化。除非另有说明，否则如本文所使用的近似语言，例如“大致”，“实质上”和“约”，表示如此修饰的术语可以仅适用于近似程度，如本领域普通技术人员将认识到的那样，而不是绝对或完美的程度。因此，由该术语修饰的值不限于指定的精确值。在至少一些情况下，近似语言可以对应于用于测量值的仪器的精度。在此以及整个说明书和权利要求中，范围限制被组合和互换。除非上下文或语言另有说明，否则这些范围被识别并包括其中包含的所有子范围。

另外，除非另有说明，否则术语“第一”，“第二”等在本文中仅用作标记，并且不旨在对这些术语所涉及的项目施加顺序，位置或分级要求。此外，例如，对“第二”项目的引用不要求或排除存在例如“第一”或较低编号的项目或“第三”或更高编号的项目。

如本文所用，陶瓷基质复合物或“CMC”是指包含由陶瓷纤维增强的陶瓷基质的复合物。可用于本文的CMC的一些实例可包括但不限于具有基质和增强纤维(包含氧化物，碳化物，氮化物，碳氧化物，氮氧化物及其混合物)的材料。非氧化物材料的实例包括但不限于具有碳化硅基质和碳化硅纤维的CMC(当通过硅熔体渗透制成时，该基质将含有残留的游离硅)；碳化硅/硅基质混合物和碳化硅纤维；氮化硅基质和碳化硅纤维；和碳化硅/氮化硅基质混合物和碳化硅纤维。此外，CMC可具有基质和由氧化物陶瓷组成的增强纤维。具体地，氧化物-氧化物CMC可以由基质和包含氧化物基材料的增强纤维组成，氧化物基材料是例如氧化铝(Al₂O₃)，二氧化硅(SiO₂)，硅铝酸盐，以及它们的混合物。因此，如本文所用，术语“陶瓷基质复合物”包括但不限于碳纤维增强碳(C/C)，碳纤维增强碳化硅(C/SiC)和碳化硅纤维增强碳化硅(SiC/SiC)。在一个实施例中，与(非增强的)整体陶瓷结构相比，陶瓷基质复合材料具有增加的伸长率，断裂韧性，热冲击和各向异性性质。

有几种方法可用于制造SiC-SiC CMC。在一种方法中，通过熔融硅或含硅合金的熔融渗透(MI)将基质部分地形成或致密化成CMC预制件。在另一种方法中，基质至少部分地通过碳化硅的化学气相渗透(CVI)形成CMC预制件。在第三种方法中，基质至少部分地通过热解碳化硅而形成，产生预陶瓷聚合物。该方法通常称为聚合物渗透和热解(PIP)。也可以使用上述三种技术的组合。

在MI CMC工艺的一个实例中，基于氮化硼的涂层系统沉积在SiC纤维上。然后用基质前体材料浸渍涂覆的纤维，以形成预浸带。制造这些带的一种方法是纤维缠绕。将纤维拉过基质前体浆料浴并将浸渍的纤维缠绕在滚筒上。基质前体可含有碳化硅和/或碳微粒以及有机材料。然后沿着滚筒的轴线切割浸渍的纤维，并从滚筒中取出，得到平的预浸带，其中纤维名义上在相同的方向上延续。所得材料是单向预浸带。预浸带也可以使用连续预浸渍机器或其他方法制造。然后可以将带切割成形状，铺叠并层压以制造预制件。预制件被热解或烧掉，以使来自基质前体的任何有机材料成炭并产生孔隙。然后将熔融的硅渗透到多孔预制件中，在那里它可以与碳反应形成碳化硅。理想地，过量的游离硅填充任何剩余的孔隙并获得致密的复合物。以这种方式生产的基质通常含有残留的游离硅。

预浸料MI工艺通过将多个一维预浸料层堆叠在一起而产生具有二维纤维架构的材料，其中纤维的取向在层之间变化。通常基于连续纤维的取向来识别层。建立零度取向，并且基于其纤维相对于零度方向的角度设计其他层。其中纤维垂直于零方向延续的层被称为90度层，交叉层或横向层。

MI方法还可以与二维或三维编织架构一起使用。这种方法的一个例子是浆料浇铸工艺，其中纤维首先被编织成三维预制件或二维布。在布的情况下，将布的层切割成形并堆叠以形成预制件。化学气相渗透(CVI)技术用于将界面涂层(通常为氮化硼基或碳基)沉积到纤维上。CVI也可用于沉积碳化硅基质层。通过将基质前体浆料浇铸到预制件中，然后用熔融硅渗透，形成基质的剩余部分。

MI方法的替代方案是使用CVI技术在一维，二维或三维架构中致密化碳化硅基质。类似地，PIP可用于致密化复合物的基质。CVI和PIP生成的基质可以在没有过量游离硅的情况下生成。MI，CVI和PIP的组合也可用于使基质致密化。

本文所述的互锁机械接头可以与任何承载CMC结构设计结合使用，例如Heitman，B等人(以下称为Heitman)于2015年7月24日提交的标题为“将陶瓷基质复合物部件与金属部件相接合的方法和系统”的美国公布No.2017/0022833中描述的那些，其全部内容并入本文。更具体地，其中整体复合物形状和几何形状在Heitman的公开内容中被描述，本公开包括各种方法，包括与载荷方向垂直、与Heitman的几何形状垂直的磨损界面层压件。

特别地，本文所述的互锁机械接头可用于连接各种CMC材料，例如但不限于氧化物-氧化物CMC或SiC-SiC CMC，或将CMC连接到整体材料。互锁机械接头可以联接所有基于MI的、所有基于CVI的，所有基于PIP的，或者它们的组合的子部件。在互锁机械接头的情况下，可能没有子部件直接结合在一起，或者子部件可以通过硅，碳化硅，它们的组合或其他合适的材料结合。结合材料可以沉积为基质前体材料，随后通过MI，CVI或PIP致密化。或者，结合材料可以通过MI，CVI或PIP生产，而不在互锁机械接头中使用基质前体。此外，本文所述的互锁机械接头可以在CMC处理中的任何适当阶段形成。也就是说，子部件可由绿色预浸料，层压预制件，热解预制件，完全致密化的预制件或其组合构成。

现在参照附图，其中相同的附图标记始终对应于相同的元件，首先注意图1，其以图解形式描绘了与飞行器一起使用的示例性燃气涡轮发动机10，其具有穿过其中的纵向或轴向中心线轴线12以用于参考目的。应当理解，本文描述的原理同样适用于涡轮风扇，涡轮喷气发动机和涡轮轴发动机，以及用于其他航行器或固定应用的涡轮发动机。为了提供这些实施例的简明描述，并未在说明书中描述实际实施的所有特征。此外，虽然使用涡轮喷嘴作为示例，但是本发明的原理适用于任何低延展性流路部件，其至少部分地暴露于燃气涡轮发动机的主燃烧气体流路并且由陶瓷基质复合(CMC)材料形成，更具体地，任何翼型平台状结构，例如但不限于叶片，尖端护罩等。

发动机10优选地包括通常由标号14标识的核心燃气涡轮发动机和位于其上游的风扇部分16。核心发动机14通常包括大致管状的外壳18，其限定环形入口20。外壳18还包括增压压缩机22，用于将进入核心发动机14的空气的压力升高到第一压力水平。高压多级轴向流动式压缩机24接收来自增压器22的加压空气，并进一步增加空气的压力。加压空气流到燃烧器26，在燃烧器26中将燃料喷射到加压空气流中以升高加压空气的温度和能量水平。高能燃烧产物从燃烧器26流到第一高压(HP)涡轮28用于通过第一HP驱动轴驱动高压压缩机24，然后到第二低压(LP)涡轮32用于通过与第一驱动轴同轴的第二LP驱动轴驱动增压压缩机22和风扇部分16。HP涡轮28包括HP固定喷嘴34。LP涡轮32包括固定LP喷嘴35。转子盘位于喷嘴的下游，其围绕发动机10的中心线轴线12旋转并且承载一组翼型形状的涡轮叶片36。包括多个弧形护罩区段的护罩29，38布置成环绕并紧密围绕涡轮叶片27，36，从而限定流过涡轮叶片27，36的热气流的外部径向流路边界。在驱动每个涡轮28和32之后，燃烧产物通过排气喷嘴40离开核心发动机14。

风扇部分16包括可旋转的轴流式风扇转子30和多个风扇转子叶片46，其由环形风扇壳体42围绕。应当理解，风扇壳体42由核心发动机14通过多个基本上径向延伸的，周向间隔开的出口导向轮叶44支撑。以这种方式，风扇壳体42包围风扇转子30和多个风扇转子叶片46。

从流动的观点来看，应当理解，由箭头50表示的初始空气流通过入口52进入燃气涡轮发动机10。空气流50穿过风扇叶片46并分成移动通过风扇壳体42的第一压缩空气流(由箭头54表示)和进入增压压缩机22的第二压缩空气流(由箭头56表示)。第二压缩空气流56的压力增加并进入高压压缩机24，如箭头58所示。在与燃料混合并在燃烧器26中燃烧之后，燃烧产物48离开燃烧器26并流过第一涡轮28。然后，燃烧产物48流过第二涡轮32并离开排气喷嘴40，以为燃气涡轮发动机10提供推力。

由于复杂的几何形状，许多发动机部件可以制成若干件，并且随后连接在一起。这些部件也可以在发动机10的运行期间直接经受热燃烧气体，因此具有非常苛刻的材料要求。因此，由陶瓷基质复合物(CMC)制造的发动机10的许多部件可以多于一件地制造并随后连接在一起。如前所述，本文特别关注的是承载CMC部件，例如涡轮喷嘴带，其重点在于CMC部件的载荷路径支撑件和保持特征，例如涡轮喷嘴带上的安装支撑件。在优选实施例中，多个简单几何形状子部件(例如平坦部分)用于形成涡轮喷嘴带，例如构成HP涡轮喷嘴34(图1)。多个子部件的使用允许所需的纤维取向而不需要弯曲纤维，同时降低制造复杂性。

在连接多个CMC件或子部件(例如多个涡轮喷嘴带子部件)，包括载荷路径支撑件和保持特征中，希望在部件铺设过程中形成接头，这种接头具有耐损伤性并且表现出韧性，优雅的失效。如果连接多个CMC子部件的互锁机械接头失效，则可能导致部件结构的灾难性故障。

对这些接头特别关注的是结合线本质上易于变脆，这可能导致互锁机械接头的脆性破坏。在CMC技术中已经建立，该限制可以通过通过控制结合处的表面积并通过使用简单的木工类型接头(例如对接接头，搭接接头，榫槽接头，榫眼和榫头以及更精心制作的锯齿或阶梯锥形接头)来保持结合处的应力较低来解决。或者，包含CMC子部件的机械互锁的接头也表现出优雅的失效。已经展示了传统的木工接头，例如燕尾榫接头。上述接头可用于将CMC子部件连接成二维或三维，例如平板和“T”形。虽然许多木工类型的接头可以在两个CMC子部件之间形成机械互锁，但为了使互锁利用CMC的完全韧性，互锁特征必须定向成使得增强纤维需要断裂以使互锁失效。如果互锁特征被定向成使得可以通过在层间方向上使一个CMC子部件失效来释放互锁机械接头，则互锁的韧性可能受到CMC的层间特性的限制。通常，CMC的层间强度和韧性显著低于面内性质。

现在参照图2，以简化立体图示出了涡轮喷嘴60(例如图1的喷嘴34)的一部分，更具体地是喷嘴34的承载部件的一部分。喷嘴34大体包括多个叶片(未示出)和多个带62，图2中仅示出了单个带的一部分。在示例性实施例中，多个叶片中的每个叶片在多个带62之间延伸并且与带62中的一个或多个接合。

应当理解，尽管在整个本公开中描述了大体包括多个叶片和多个带的喷嘴，但是所提供的描述适用于由子部件组成的任何类型的结构，例如但不限于，燃烧器衬里，护罩，涡轮中心框架等。因此，如下所述，第一CMC子部件不限于带流路。

再次参考图2，多个带62中的每一个由第一CMC子部件63限定，第一CMC子部件63在所示实施例中是带流路64，其具有形成在其中的开口66。开口66构造成与轮叶(未示出)接合并提供冷却介质(未示出)以流入与其联接的轮叶的腔，如本领域中公知的。多个带62中的每一个进一步由第二CMC子部件限定，更具体地，由承载壁68限定。如图2中最佳示出的，承载壁68相对于带流路64实质上垂直地定位。

在所示实施例中，带流路64的表面70的轮廓形成为限定壁支撑件72。在替代实施例中，带流路64可以构造为实质上平面的(当前描述的)，但仍然为承载壁68提供支撑。在又一个实施例中，壁支撑件72可以被限定为单独且不同的CMC部件(当前描述的)，其不与流路64一体形成，仍构造成为承载壁68提供支撑。

如图所示，带流路64构造成包括悬挂部74，悬挂部74可提供承载壁68的保持(当前描述)和/或另外的辅助以向承载壁68提供额外的支撑(当前描述)。在操作期间，所施加的承载载荷(即机械的或气动的)76如图所示施加在承载壁68上。

现在参照图3-20，示出了包括多个CMC子部件的CMC承载部件的一部分(更具体地，喷嘴带的一部分)的多个实施例，其为大致垂直于子部件的纤维平面的承载载荷(即机械的或气动的)提供互锁机械接头。

应该知道，在整个实施例中，仅示出了喷嘴的一部分，更具体地，示出了单个带的一部分。如图所示，每个图描绘为具有简化的块几何形状，并且示出为将部件内的层的线性方向记为线性填充线。然而，各个层中的纤维可以在由填充线限定的平面内的任何方向上定向，如在页面内外投影。在本文公开的每个实施例中，所描述的互锁机械接头可用于连接带流路64，承载壁68和壁支撑件72，无论是整体特征还是单独的分立的子部件，以形成更大的或组件结构(例如图1的喷嘴34)的一部分。在替代实施例中，带62子部件中的任何一个可以包括为整体陶瓷子部件。

更具体地参考图3，示出了带80的一部分的实施例，其包括在互锁机械接头78处连接的多个CMC子部件，如本文所述。更具体地，在该特定实施例中，带80子部件包括带流路64和承载壁68。承载部68设置在形成于带流路64中的凹部82内。在这种构造中，悬挂部74在载荷侧为承载壁68提供额外的支撑。如在图2的实施例中那样，带流路64的表面70以限定壁支撑件72的方式成型。在实施例中，承载壁68设置进入带流路中深度d₁。

包括壁支撑件72和承载壁68的带流路64中的每一个被构造成配合地接合以形成互锁机械接头78。如本文所用，术语“接合”和“滑动接合”包括互锁子部件相对于彼此的固定或非固定***。

在图3的实施例中，带流路64和承载壁68由已知类型的陶瓷基质复合物(CMC)材料构成。特别地，CMC材料包括嵌入基质中的多个增强纤维，并且其中多个增强纤维实质上沿着部件的长度取向。在替代实施例中，带流路64或承载壁68中的一个由已知类型的陶瓷基质复合物(CMC)材料形成，而带流路64或承载壁68中的另一个由整体陶瓷材料形成。在整个实施例中，填充线表示包括CMC带子部件(更具体地，带流路64，承载壁68和任何其它的CMC子部件(目前描述的))的多个纤维层88的取向/平面。因此，喷嘴80的组装部分可包括一个或多个CMC子部件和一个或多个整体陶瓷子部件，或者所有子部件可以是陶瓷基质复合物(CMC)材料的。

诸如SiC的整体陶瓷通常是脆性材料。这种材料的应力应变曲线通常是直线，其当样品破裂时终止。失效应力通常由缺陷的存在决定，并且由于关键性缺陷的快速裂纹增长而导致失效。突然的失败有时被称为脆性或灾难性的失效。虽然陶瓷的强度和失效应变是依赖缺陷的，但是失效应变大约为～0.1％并不罕见。

通常，CMC材料包括高强度陶瓷型纤维，例如由COI Ceramics，Inc制造的Hi-Nicalon^TM Type S。光纤嵌入陶瓷型基质中，例如SiC或含有残留游离硅的SiC。在SiC-SiC复合物的实例中，其中SiC纤维增强SiC基质，通常将诸如氮化硼的界面涂层应用到纤维上。该涂层允许纤维从基质中脱粘并在基质裂缝附近滑动。SiC-SiC复合物的快速断裂的应力-应变曲线通常具有初始线性弹性部分，其中应力和应变彼此成比例。随着载荷的增加，最终基质会破裂。在制作精良的复合物中，裂缝将通过增强纤维桥接。随着复合物上的载荷进一步增加，将形成额外的基质裂缝，并且这些裂缝也将由纤维桥接。当基质破裂时，它会对纤维产生载荷，应力应变曲线变为非线性。非线性应力-应变行为的开始通常被称为比例极限或基质开裂应力。桥接纤维赋予复合物韧性，因为它们从基质中脱粘并在基质裂缝附近滑动。在穿透裂缝的位置处，纤维承载施加到复合物上的整个载荷。最终，负载足够大以至于纤维失效，这导致复合物失效。CMC在基质开裂后承载载荷的能力通常被称为优雅失效。CMC表现出的损伤容限使其比灾难性失效的整体陶瓷更理想。

CMC材料至少在一定程度上是正交各向异性的，即材料在平行于纤维长度的方向(纤维方向或0度方向)上的拉伸强度强于垂直方向上(90度或层间/穿透厚度方向)的拉伸强度。如模量和泊松比的物理性质也在纤维取向方面不同。大多数复合物具有沿多个方向取向的纤维。例如，在预浸料MI SiC-SiSiC CMC中，该架构由单向纤维的多层组成。一种常见的架构由0度和90度纤维的交替层组成，其赋予纤维平面内所有方向上的韧性。然而，这种层级架构不具有在穿透厚度或层间方向上延续的纤维。因此，该复合物的强度和韧性在层间方向上低于在面内方向上的强度和韧性。

当基质裂缝被纤维桥接时，CMC表现出韧性的行为和优雅的失效。这里最关心的是响应于施加的载荷，当形成喷嘴34的带部分的CMC材料子部件连接在一起时形成的互锁机械接头的失效。如果互锁机械接头在使得它能够在不破坏纤维的情况下发生失效和分离的方向上被加载时，那么该接头可能会发生脆性，灾难性的失效。或者，如果互锁机械接头在使得基质在互锁机械接头中开裂之后在纤维桥接裂缝的方向上被加载时，则存在互锁机械接头的韧性，损伤容忍，优雅失效的可能性。

如图3的吹放大图所示，在本文公开的实施例中(图3-20)，形成带的整体结构的每个子部件，包括带流路64，承载壁68，任何另外的CMC子部件(目前描述的)由多个纤维84组成，这些纤维84形成在相应的子部件的平面中定向的层88，以便提供互锁机械接头78的改进的互锁并使接头失效最小化。期望将纤维84取向成垂直于载荷方向，以优化到载荷路径的磨损界面。CMC层间特性低于CMC面内特性，并且在没有壁68的情况下边缘加载壁支撑件72的层压件也可能导致层间损坏或层间失效。大致垂直于载荷方向取向的纤维84将有助于将载荷分布在壁支撑件72的下面的层边缘上，从而降低层间损坏/失效的可能性。在壁支撑件72中的层间损坏的情况下，纤维84可以帮助防止层间失效。在图3的实施例中，如图所示，多个纤维84在层84a中从顶部到底部延伸，并在层84b中进出纸张延伸。在所示实施例中，层88的架构关于部件的中平面(Mp)对称。保持部件层88的对称性有助于最小化由于0度和90度层之间的任何差异而可能出现的任何变形或应力。所示的8层面板示出为具有典型的架构(0/90/0/90：90/0/90/0)，其关于中平面Mp对称。在替代实施例中，层88关于中平面Mp不对称。在又一替代实施例中，该架构包括在不同于0或90度的方向上取向的层88，例如+/-45度(图18的承载壁68)，一些其他角度或各种角度的组合。响应于预期的加载方向，如箭头76所示，互锁机械接头78的失效将需要承载壁68从带流路64拉开(如图中取向的竖直方向)，如反作用力77所示。在实施例中，形成带流路64和承载壁68的多个层88不通过纤维84连接，因为没有纤维84桥接互锁机械接头78。壁支撑件68中的纤维84垂直于流动平台64中的纤维84取向，因此需要破裂以使壁支撑件68在载荷76下失效。以这种方式，互锁机械接头78在加载方向上具有韧性。

现在参照图4和5，以简化截面图示出分别是带85,90的替代实施例，其包括多个子部件和子部件的连接以形成更大部件结构的一部分，更具体地说，喷嘴，例如图1的喷嘴34。应当注意，在示出和描述带85,90的实施例中，仅示出了带85,90中的每一个的一部分。在图4和5的实施例中，示出了承载壁68，其在互锁机械接头78处连接到带流路64。与图3的实施例相反，在图4的实施例中，单独且分立的壁支撑件86设置在带流路64的表面70上，以沿着承载壁68的高度“H_p”的一部分向承载壁68提供支撑。类似于图3的实施例，承载壁68设置在形成于带流路64中的凹部82内。在实施例中，承载壁68设置进入带流路64中深度d₁。在这种构造中，悬挂部74在载荷侧为承载壁68提供额外的支撑。与图3和4的实施例相反，在图5的实施例中，单独且分立的壁支撑件86设置在形成于带流路64的表面70中的凹部92中，以沿着承载壁68的整个高度“H_c”向承载壁68提供支撑。在替代实施例中，分立的壁支撑件86仅沿承载壁68的部分高度向承载壁68提供支撑。在这种构造中，悬挂部74在载荷侧为承载壁68提供额外的支撑。

在图4和5所示的实施例中，带流路64，承载壁68和分立的壁支撑件86由陶瓷基质复合物(CMC)形成，陶瓷基质复合物包括嵌入基质中的增强纤维84。在替代实施例中，带流路64，承载壁68或分立的壁支撑件86中的至少一个形成为陶瓷整体子部件。如图4和5所示，带流路64，承载壁68和分立的壁支撑件86示出为在互锁机械接头78处彼此连接。

响应于预期的加载方向，如箭头76所示，图4和图5中的互锁机械接头78的失效将需要承载壁68从带流路64拉开(如在图中取向的竖直方向上)，如反作用力77所示。在实施例中，形成带流路64，承载壁68和分立的壁支撑件86的多个层88不通过纤维84连接，因为没有纤维84桥接互锁机械接头78。承载壁68中的纤维84实质上垂直于带流路64和分立的壁支撑86中的纤维84取向，因此将需要断开以使承载壁68在载荷76下失效。以这种方式，互锁机械接头78在加载方向上具有韧性。

现在参照图6，以简化截面图示出了带95的另一个实施例，带95包括多个子部件和子部件的连接以形成较大部件结构的一部分，更具体地，喷嘴，例如图1的喷嘴34。应当注意，在示出和描述带95的实施例中，仅示出了带95的一部分。在图6的实施例中，示出了承载壁68，其在互锁机械接头78处连接到带流路64。与先前的实施例相反，在该特定实施例中，带流路64不向承载壁68提供任何直接的侧向支撑。在该实施例中，单独且分立的壁支撑件86设置在带流路64的表面70上，以向承载壁68提供支撑。另外，在该特定实施例中，次级壁支撑件96定位在悬挂部74的最上表面75上。次级壁支撑件96在载荷侧为承载壁68提供额外的支撑。在图6所示的实施例中，带流路64，承载壁68，分立的壁支撑件86和次级壁支撑件96由陶瓷基质复合物(CMC)形成，陶瓷基质复合物包括嵌入基质中的增强纤维84。在替代实施例中，带流路64，承载壁，分立的壁支撑件86和次级壁支撑件96中的至少一个形成为陶瓷整体子部件。如图6所示，带流路64，承载壁，分立的壁支撑件86和次级壁支撑件96示出为在互锁机械接头78处彼此连接。

响应于预期的加载方向，如箭头76所示，互锁机械接头78的失效将需要承载壁68从带流路64拉开(在如图中取向的竖直方向上)，如反作用力77所示。在实施例中，形成带流路64，承载壁68，分立的壁支撑件86和次级壁支撑件96的多个层88不通过纤维84连接，因为没有纤维84桥接互锁机械接头78。承载壁68中的纤维84实质上垂直于带流路64中的纤维84，分立的壁支撑件86和次级壁支撑件96取向，因此需要断开以使承载壁68在载荷76下失效。以这种方式，互锁机械接头在加载方向上具有韧性。

现在参照图7和图8，以简化截面图示出了分别标记为100,105的带的另外的实施例，其包括多个子部件和子部件的连接以形成更大部件结构的一部分，更具体地，喷嘴，例如图1的喷嘴34。类似于先前的实施例，应当注意，在示出和描述带100,105的实施例中，仅示出了相应带的一部分。图7的实施例大致类似于图3的先前描述的实施例，其中带流路64的轮廓被定形为限定整体壁支撑件72。图8的实施例大致类似于图4的实施例，其中单独且分立的壁支撑件86设置在带流路64的表面70上，以向承载壁68提供支撑。在图7和8的实施例中，示出了承载壁68以及相应的壁支撑件72或86，承载壁68在互锁机械接头78处连接到带流路64。与图3和4的实施例相反，图7和8的实施例的承载壁68没有凹入带流路64的表面70中。因此，图7中的带流路64，更具体地，整体形成的壁支撑件72，为承载壁68提供了直接的侧向支撑，但是图8中的带流路64没有为承载壁68提供任何直接的侧向支撑。在图7和8所示的实施例中，带流路64，承载壁68和壁支撑件72或86由陶瓷基质复合物(CMC)形成，陶瓷基质复合物包括嵌入基质中的增强纤维84。在替代实施例中，带流路64，承载壁68和壁支撑件72或86中的至少一个形成为陶瓷整体子部件。如图7和8所示，带流路64，承载壁68和壁支撑件72或86示出为在互锁机械接头78处彼此连接。

响应于预期的加载方向，如箭头76所示，互锁机械接头78的失效将需要承载壁68从带流路64拉开(在入图中取向的竖直方向上)，如反作用力77所示。在实施例中，形成带流路64，承载壁68和壁支撑件72或86的多个层88不通过纤维84连接，因为没有纤维84桥接互锁机械接头78。承载壁68中的纤维84实质上垂直于带流路64和壁支撑件72或86中的纤维84取向，因此需要断开以使承载壁68在载荷76下失效。以这种方式，互锁机械接头78在加载方向上具有韧性。

现在参照图9，以简化截面图示出了带110的另一实施例，带110包括多个子部件和子部件的连接以形成较大部件结构的一部分，更具体地，喷嘴，例如图1的喷嘴34。应当注意，在示出和描述带110的实施例中，仅示出了带110的一部分。在图9的实施例中，示出了承载壁68，其在互锁机械接头78处连接到带流路64。类似于图6和8的实施例，在该特定实施例中，带流路64不向承载壁68提供任何直接的侧向支撑。在该实施例中，单独且分立的壁支撑件86设置在带流路64的表面70上，以向承载壁68提供支撑。与先前公开的实施例相反，在该特定实施例中，分立的壁支撑件86基本上是平面的，如果有的话，仅包括最小轮廓。另外，在该特定实施例中，次级壁支撑件96定位在突出部74的最上表面75上。次级壁支撑件96在载荷侧为承载壁68提供额外的支撑。在图9所示的实施例中，带流路64，承载壁68，分立的壁支撑件86和次级壁支撑件96由陶瓷基质复合物(CMC)形成，陶瓷基质复合物包括嵌入基质中的增强纤维84。在替代实施例中，带流路64，承载壁，分立的壁支撑件86和次级壁支撑件96中的至少一个形成为陶瓷整体子部件。如图9所示，带流路64，承载壁68，分立的壁支撑件86和次级壁支撑件96示出为在互锁机械接头78处彼此连接。

响应于预期的加载方向，如箭头76所示，互锁机械接头78的失效将需要承载壁68从带流路64拉开(在如图中取向的竖直方向上)，如反作用力77所示。在实施例中，形成带流路64，承载壁68，壁支撑件72和次级壁支撑件96的多个层88不通过纤维连接，因为没有纤维桥接互锁机械接头78。承载壁68中的纤维84实质上垂直于带流路64中的纤维84，分立的壁支撑件86和次级壁支撑件96取向，因此需要断开以使承载壁68在载荷76下失效。以这种方式，互锁机械接头78在加载方向上具有韧性。

现在参考图10-15，示出了分别标记为115,120,125,130的带的多个实施例，其包括多个子部件和子部件的连接以形成更大部件结构的一部分，更具体地，喷嘴，例如图1的喷嘴34。图10和12分别以简化截面图和简化的等距视图示出了实施例。图11和15分别以简化截面图和简化的等距视图示出了另一个实施例。图13和14以简化的等距视图示出了附加的带凸片的实施例。

与前面的实施例类似，应当注意，在示出和描述带115,120的实施例中，仅示出了相应带的一部分。在图10-15的每个实施例中，单独且分立的壁支撑件86设置在形成于带流路64的表面70中的凹部92内，以向承载壁68提供支撑。在图10-15的实施例中，示出了承载壁68，其在互锁机械接头78处连接到带流路64和相应的壁支撑件86。承载壁设置在形成于带流路64的表面70中的凹部82中。因此，带流路64，更具体地，悬挂部74，为承载壁68提供直接的侧向支撑。在替代实施例中，承载壁68和分立的壁支撑件86设置在带流路64的表面70上，并且可包括次级壁支撑件，如先前关于图6和9所述的，以向承载壁68提供额外支撑。

与先前公开的实施例相反，在图10-15所示的实施例中，承载壁68和分立的壁支撑件86包括一个或多个配合接合的互锁特征116，其在互锁机械接头78处提供额外的互锁装置。更具体地，在每个实施例中，分立的壁支撑件86包括一个或多个凸片118，每个凸片118构造成与形成在承载壁68中的一个或多个凹部122配合地接合。在图10和12的实施例中，分立的壁支撑件86包括单个凸片118，并且承载壁68包括配合的单个凹部122，每个凹部延伸承载壁68和分立的壁支撑件86的基本长度“L₁”(图12-15)。在图11和15的实施例中，分立的壁支撑件86包括多个凸片118，并且承载壁68包括多个配合凹部122，每个配合凹部122延伸承载壁68和分立的壁支撑件86的基本长度“L₁”。图13和14中所示的是带的实施例，分别标记为125和130。带125和130各自包括分立的壁支撑件86，壁支撑件86包括多个凸片118和承载壁68，承载壁68包括多个配合凹部122。与图10,11,12和15的实施例相反，每个凸片118和配合凹部122仅延伸承载壁68和壁支撑件86的部分长度。

在图10-15的所示实施例中，带流路64，承载壁68和包括一个或多个凸片118的分立的壁支撑件86由包括嵌入基质中的增强纤维84的陶瓷基质复合物(CMC)形成。在替代实施例中，带流路64，承载壁68和包括一个或多个凸片118的分立的壁支撑件86中的至少一个，形成为陶瓷整体子部件。如图10-15所示，带流路64，承载壁68和分立的壁支撑件86示出为在互锁机械接头78处彼此连接。

响应于预期的加载方向，如箭头76所示，互锁机械接头78的失效将需要承载壁68从带流路64拉开(在如图中取向的竖直方向上)，如反作用力77所示。在实施例中，形成带流路64，承载壁68和分立的壁支撑件86的多个层88不通过纤维84连接，因为没有纤维84桥接互锁机械接头78。承载壁68中的纤维84基本垂直于带流路64和分立的壁支撑86中的纤维84取向，因此需要断开以使承载壁68在载荷76下失效。以这种方式，互锁机械接头78在加载方向上具有韧性。

现在参照图16，以简化截面图示出了带135的另一实施例，带135包括多个子部件和子部件的连接以形成较大部件结构的一部分，更具体地，喷嘴，例如图1的喷嘴34。应当注意，在示出和描述带135的实施例中，仅示出了带135的一部分。在图16的实施例中，示出了承载壁68，其在互锁机械接头78处连接到带流路64。在图16的实施例中，示出了承载壁68，其在互锁机械接头78处连接到带流路64和分立的壁支撑件86。在该特定实施例中，承载壁68是燕尾形承载壁136，其构造成具有燕尾形部分，该燕尾形部分设置在凹部82内，凹部82具有配合地形成的几何形状，形成在带流路64的表面70中以为燕尾形承载壁136提供支撑。分立的壁支撑件86示出为形成为分立且分离的部件，其设置在形成于带流路64的表面70中的凹部92中，以沿着燕尾形承载壁136的完整高度“H_c”为燕尾形承载壁136提供支撑。在替代实施例中，分立的壁支撑件86仅沿着燕尾形承载壁136的部分高度为燕尾形承载壁136提供支撑。如图所示，带流路64，更具体地，悬挂部74和壁支撑件均为燕尾形承载壁136提供直接的侧向支撑。在替代实施例中，分立的壁支撑件86设置在带流路64的表面70上，并且可包括次级壁支撑件，如先前关于图6和9所述，以为燕尾形承载壁136提供额外支撑。

在图16所示的实施例中，带流路64，燕尾形承载壁136和分立的壁支撑件86由陶瓷基质复合物(CMC)形成，陶瓷基质复合物包括嵌入基质中的增强纤维84。在替代实施例中，带流路64，燕尾形承载壁136和分立的壁支撑86中的至少一个形成为陶瓷整体子部件。如图16所示，带流路64，燕尾形承载壁136和分立的壁支撑件86示出为在互锁机械接头78处彼此连接。

如图16中最佳示出的，在实施例中，燕尾形承载壁136可包括可选的面条***件138，如Feie，B等在2018年1月24日提交的标题为“具有T或L形接头的复合物部件及其形成方法”的美国专利申请序列号15/878,687中所讨论的，其全部内容并入本文。

响应于预期的加载方向，如箭头76所示，互锁机械接头78的失效将需要承载壁68从带流路64拉开(在如图中取向的垂竖直方向上)，如反作用力77所示。在实施例中，形成带流路64，承载壁68和分立的壁支撑件86的多个层88不通过纤维84连接，因为没有纤维84桥接互锁机械接头78。承载壁68中的纤维84基本垂直于带流路64和分立的壁支撑件86中的纤维84取向，因此需要按顺序断开，和/或剪掉燕尾形部分136的部分，用于承载壁68在载荷76下失效。以这种方式，互锁机械接头78在加载方向上具有韧性。

现在参照图17和18，以简化截面图示出分别是带140,145的实施例，带140,145包括多个子部件和子部件的连接以形成更大部件结构的一部分，更具体地，喷嘴，例如图1的喷嘴34。仅示出了带140,145的一部分。在图17和18的实施例中，示出了承载壁68，其在互锁机械接头78处连接到带流路64和分立的壁支撑件86。类似于图6和8的实施例，在该特定实施例中，带流路64不向承载壁68提供任何直接的侧向支撑。在该实施例中，单独且分立的壁支撑件86设置在带流路64的表面70上，以向承载壁68提供支撑。另外，在该特定实施例中，次级壁支撑件96定位在悬挂部74的最上表面75上。次级壁支撑件96在载荷侧为承载壁68提供额外的支撑。与先前公开的实施例相反，承载壁支撑件68构造成具有楔形几何形状和附图标记142。在图17的实施例中，楔形承载壁支撑件142内的纤维84基本垂直于带流路64和分立的壁支撑件86中的纤维84取向。在图18的实施例中，楔形承载壁支撑件142内的纤维84不垂直于或平行于带流路64和分立的壁支撑件86中的纤维84取向。

在图17和18所示的实施例中，带流路64，楔形承载壁142和分立的壁支撑件86由陶瓷基质复合物(CMC)形成，陶瓷基质复合物包括嵌入基质中的增强纤维84。在替代实施例中，带流路64，楔形承载壁142和分立的壁支撑件86中的至少一个形成为陶瓷整体子部件。如图18中所示，带流路64，楔形承载壁142和分立的壁支撑件86示出为在互锁机械接头78处彼此连接。

响应于预期的加载方向，如箭头76所示，互锁机械接头78的失效将需要楔形承载壁68从带流路64拉开(在如图中取向的竖直方向上)，如反作用力77所示。在实施例中，形成带流路64的多个层88，楔形承载壁68和分立的壁支撑件86不通过纤维84连接，因为没有纤维84桥接互锁机械接头78。楔形承载壁68中的纤维84基本垂直于带流路64和分立的壁支撑件86中的纤维84取向，因此需要断开以便楔形承载壁68在载荷76下失效。以这种方式，互锁机械接头78在加载方向上具有韧性。

现在参照图19，以简化截面图示出了带150的实施例，带150包括多个子部件和子部件的连接以形成较大部件结构的一部分，更具体地，喷嘴，例如图1的喷嘴34。仅示出了带150的一部分。在图19的实施例中，示出了承载壁68，其在互锁机械接头78处连接到带流路64，分立的壁支撑件86和次级壁支撑件96。在图19的实施例中，单独且分立的壁支撑件86设置在带流路64的表面70上，以向承载壁68提供支撑。承载壁68设置在形成于带流路64的表面70中的凹部82中。因此，分立的壁支撑件86为承载壁68提供直接的侧向支撑。带150还包括次级壁支撑件96，如先前关于图6和9所述，以在载荷侧上为承载壁68提供额外的支撑。

与先前公开的实施例相反，在图19所示的实施例中，承载壁68和次级壁支撑件96包括一个或多个配合接合的互锁特征152，其在互锁机械接头78处提供额外的互锁装置。更具体地，次级壁支撑件96包括一个或多个凸片154，每个凸片154构造成与形成在承载壁68中的一个或多个凹部156配合地接合。在图19的实施例中，次级壁支撑件96包括单个凸片154，并且承载壁68包括配合的单个凹部156，每个凹部156延伸承载壁68和次级壁支撑件96的基本长度。在替代实施例中，次级壁支撑件96包括多个凸片154，并且承载壁68包括多个配合凹槽156，每个配合凹槽156延伸承载壁68和次级壁支撑件86的基本长度和/或部分长度，如与关于图10-15所描述的类似。

在图19所示的实施例中，带流路64，承载壁68，分立的壁支撑件86和次级壁支撑件96由陶瓷基质复合物(CMC)形成，陶瓷基质复合物包括嵌入在基质中的增强纤维84。在替代实施例中，带流路64，承载壁68，分立的壁支撑件86和次级壁支撑件96中的至少一个形成为陶瓷整体子部件。如图19所示，带流路64，承载壁68，分立的壁支撑件86和次级壁支撑件96示出为在互锁机械接头78处彼此连接。

响应于预期的加载方向，如箭头76所示，互锁机械接头78的失效将需要承载壁68从带流路64拉开(在如图中取向的竖直方向上)，如反作用力77所示。在实施例中，形成带流路64，承载壁68，分立的壁支撑件86和次级壁支撑件96的多个层88不通过纤维84连接，因为没有纤维84桥接互锁机械接头78。承载壁68中的纤维84基本垂直于带流路64中的纤维84，承载壁68，分立的壁支撑件86和次级壁支撑件96取向，因此需要断开以便承载壁68在载荷76下失效。以这种方式，互锁机械接头78在加载方向上具有韧性。

现在参照图20，以简化截面图示出了带155的实施例，带155包括多个子部件和子部件的连接以形成较大部件结构的一部分，更具体地，喷嘴，例如图1的喷嘴34。仅示出了带155的一部分。在图20的实施例中，示出了承载壁68，其在互锁机械接头78处连接到带流路64和分立的壁支撑件86。在图20的实施例中，单独且分立的壁支撑件86设置在带流路64的凹部92中，以向承载壁68提供支撑。承载壁68设置在形成于带流路64的表面70中的凹部82中。因此，分立的壁支撑件86为承载壁68提供直接的侧向支撑。在替代实施例中，带155还包括次级壁支撑件，如先前关于图6和9所述的，以在载荷侧为承载壁68提供额外的支撑。

与先前公开的实施例相反，在图20所示的实施例中，承载壁68包括一个或多个配合接合的互锁特征，其在互锁机械接头78处提供额外的互锁装置。在图20的实施例中，互锁机械接头78包括至少一个另外的互锁子部件158，其包括至少一个互锁CMC销160，每个互锁CMC销160设置在其内，以与形成在承载壁68中的至少一个接收槽162中的一个配合地接合，并且在分立的壁支撑件86中形成的至少一个凹部156中的一个内，以便为互锁机械接头78提供额外的强度。

至少一个互锁CMC销160大体类似于木制细木工领域中的“饼”。在图20的实施例中，单个互锁CMC销160延伸承载壁68的长度。在替代实施例中，可以结合多个互锁CMC销160，每个销仅延伸承载壁的部分长度。在图20的实施例中，互锁CMC销160可以从带155的外部***到配合的接收槽162中。在实施例中，当使用诸如胶水的基质时，至少一个互锁CMC销160，配合的接收槽162和凹部156不需要配置有精密公差。在替代实施例中，至少一个互锁CMC销160，配合的接收槽162和凹部156配置有精密公差。

在所示实施例中，互锁CMC销160中的每一个被构造为具有实质上矩形的形状，如图21中最佳示出的，或者实质上柱形的形状，如图22中最佳示出的。在替代实施例中，至少一个互锁CMC销160可具有任何几何形状，包括但不限于椭圆形，圆形，梯形等。多个互锁CMC销160中的一个设置在配合的接收槽162内，以便以形成互锁机械接头78的方式接合承载壁68。

图23是根据本文公开的实施例的形成陶瓷基质复合物(CMC)喷嘴的一部分的方法200的流程图。如图23所示，方法200包括在步骤202中提供由陶瓷基质复合物(CMC)组成的多个带子部件，陶瓷基质复合物包括嵌入基质中的增强纤维。如前所述，多个增强纤维沿着子部件的长度取向。

接下来，在步骤204中，子部件在互锁机械接头处彼此机械地连接，以形成喷嘴的一部分。根据任何前述实施例，可以包括至少一个互锁机械接头。子部件以使承载壁的增强纤维与带流路的增强纤维实质上垂直地取向的方式相互连接。互锁机械接头在CMC制造过程中以高压灭菌(AC)状态，燃尽(BO)状态或熔体渗透(MI)状态之一形成。在实施例中，互锁机械接头可以包括将部件直接结合在一起，或者部件可以通过硅，碳化硅，它们的组合或其他合适的材料结合。结合材料可以沉积为基质前体材料，随后通过MI，CVI或PIP致密化。或者，结合材料可以通过MI，CVI或PIP生产，而不在互锁机械接头中使用基质前体。如前所述，本文所述的互锁机械接头可以在CMC处理的任何适当阶段形成。也就是说，互锁子部件可由绿色预浸料，层压预制件，热解预制件，完全致密化的预制件或其组合构成。

因此，描述了使用互锁机械接头来连接多个子部件，更具体地，使用互锁机械接头，包括一个或多个凸片，突起，凹部，加强CMC销，其中包括子部件或互锁装置的陶瓷纤维需要被断开，以便在预期的加载方向上分离互锁机械接头。虽然一些现有的互锁机械接头以这种方式起作用，但是其他的不会并且可能通过在层间方向上剪切互锁特征而失效。如本文所述的互锁机械接头提供了构成互锁机械接头的子部件的加强，而不增强互锁机械接头本身。该方法可以极大地简化制造过程并防止可能在与加强正交的方向上发生的性质损失。如本文所述的子部件的互锁机械连接可以在层压之前的铺设状态，在CMC制造过程的高压灭菌(AC)，烧尽(BO)或熔体渗透(MI)状态或其组合中完成。对于在MI状态下制造的接头，互锁机械接头可能留下“脱胶”。这些接头也可能更容易修复。在实施例中，诸如平板之类的简单形状可以是绿色加工的(在高压灭菌状态下)并且使用如本文所述的木工类型互锁机械接头组装。在实施例中，CMC基质前体浆料(或其变体)可用于将CMC子部件结合或胶合在一起。最终的致密化和结合发生在MI状态。

虽然已经根据一个或多个特定实施例描述了本发明，但是显然本领域技术人员可以采用其他形式。应当理解，在本文示出和描述的方法中，可以在未示出的同时执行其他过程，并且可以根据各种实施例重新布置过程的顺序。另外，可以在一个或多个所描述的过程之间执行中间过程。本文示出和描述的过程流程不应被解释为对各种实施例的限制。

本书面描述使用示例来公开本公开，包括最佳模式，并且还使本领域技术人员能够实践本公开，包括制造和使用任何装置或系统以及执行任何结合的方法。本公开的可专利范围由权利要求限定，并且可以包括本领域技术人员想到的其他示例。如果这些其他示例具有与权利要求的字面语言没有不同的结构元件，或者如果它们包括与权利要求的字面语言无实质差别的等效结构元件，则这些其他示例意图在权利要求的范围内。

本发明的各种特征，方面和优点也可以体现在以下条项中描述的各种技术方案中，这些方案可以以任何组合方式组合：

1.一种陶瓷基质复合物(CMC)部件，其特征在于，包括：

子部件，所述子部件由包括嵌入基质中的增强纤维的陶瓷基质复合物(CMC)组成；

承载壁，所述承载壁由包括嵌入基质中的增强纤维的陶瓷基质复合物(CMC)组成；

壁支撑件，所述壁支撑件由包括嵌入基质中的增强纤维的陶瓷基质复合物(CMC)组成；和

至少一个接头，所述至少一个接头连接所述子部件、所述承载壁和所述壁支撑件，

其中所述承载壁的所述增强纤维实质上垂直于所述子部件和所述壁支撑件的所述增强纤维被取向。

2.根据条项1所述的部件，其特征在于，其中所述壁支撑件与所述子部件整体形成。

3.根据条项1所述的部件，其特征在于，其中所述壁支撑件与所述子部件分开且不同。

4.根据条项1所述的部件，其特征在于，其中所述至少一个接头是互锁接头，所述互锁接头包括至少一个凸片，所述至少一个凸片被限定在所述壁支撑件中并且与形成在所述承载壁中的相应的至少一个凹部配合地接合。

5.根据条项1所述的部件，其特征在于，其中所述承载壁被构造为燕尾形承载壁。

6.根据条项1所述的部件，其特征在于，其中所述承载壁被构造为楔形承载壁。

7.根据条项6所述的部件，其特征在于，其中所述楔形承载壁的所述增强纤维垂直于所述子部件和所述壁支撑件中的所述增强纤维被取向。

8.根据条项1所述的部件，其特征在于，进一步包括次级壁支撑件。

9.根据条项8所述的部件，其特征在于，其中所述至少一个接头是互锁接头，所述互锁接头包括至少一个凸片，所述至少一个凸片被限定在所述次级壁支撑件中并且与形成在所述承载壁中的相应的至少一个凹部配合地接合。

10.根据条项1所述的部件，其特征在于，其中所述至少一个接头是互锁接头，所述互锁接头包括至少一个陶瓷基质复合物(CMC)销，每个所述销被设置在所述承载壁中的槽中并且与之配合地接合。

11.根据条项1所述的部件，其特征在于，其中所述承载壁被设置在形成在所述子部件的最上表面中的凹部中。

12.根据条项11所述的部件，其特征在于，其中所述壁支撑件被设置在形成在所述子部件的所述最上表面中的所述凹部中。

13.根据条项11所述的部件，其特征在于，其中所述壁支撑件被设置在所述子部件的所述最上表面上。

14.根据条项1所述的部件，其特征在于，其中所述承载壁被设置在所述子部件的最上表面上。

15.根据条项14所述的部件，其特征在于，其中所述壁支撑件被设置在所述子部件的所述最上表面上。

16.根据条项1所述的部件，其特征在于，其中所述CMC部件是燃气涡轮发动机部件中的喷嘴的一部分。

17.一种用于燃气涡轮的喷嘴的一部分，其特征在于，包括：

带，所述带包括：

带流路，所述带流路由包括嵌入基质中的增强纤维的陶瓷基质复合物(CMC)组成，所述带流路具有限定在其中的开口；

承载壁，所述承载壁由包括嵌入基质中的增强纤维的陶瓷基质复合物(CMC)组成；

壁支撑件，所述壁支撑件由包括嵌入基质中的增强纤维的陶瓷基质复合物(CMC)组成；和

至少一个接头，所述至少一个接头连接所述带流路，所述承载壁和所述壁支撑件，以形成CMC部件的一部分，

其中，所述承载壁的所述增强纤维实质上垂直于所述带流路和所述壁支撑件的所述增强纤维被取向。

18.根据条项17所述的喷嘴，其特征在于，其中所述至少一个接头是互锁接头，所述互锁接头包括一个或多个凸片，所述一个或多个凸片被限定在所述壁支撑件中，并且与形成在所述承载壁中的相应的一个或多个凹部配合地接合。

19.根据条项17所述的喷嘴，其特征在于，进一步包括次级壁支撑件。

20.根据条项19所述的喷嘴，其特征在于，其中所述至少一个接头是互锁接头，所述互锁接头包括一个或多个凸片,所述一个或多个凸片被限定在所述次级壁支撑件中，并且与形成在所述承载壁中的相应的一个或多个凹部配合地接合。

21.根据条项17所述的喷嘴，其特征在于，其中所述至少一个接头是互锁接头，所述互锁接头包括燕尾形承载壁，所述燕尾形承载壁与形成在所述带流路中的相应的凹部配合地接合。

22.根据条项17所述的喷嘴，其特征在于，其中所述至少一个互锁接头包括楔形承载壁。

23.根据条项17所述的喷嘴，其特征在于，其中所述至少一个接头是互锁接头，所述互锁接头包括至少一个陶瓷基质复合物(CMC)销，每个所述销被设置在所述承载壁中的槽中并且与之配合地接合。

24.一种形成陶瓷基质复合物(CMC)部件的方法，其特征在于，所述方法包括：

提供由包括嵌入基质中的增强纤维的陶瓷基质复合物(CMC)组成的子部件；

提供由包括嵌入基质中的增强纤维的陶瓷基质复合物(CMC)组成的承载壁；

提供由包括嵌入基质中的增强纤维的陶瓷基质复合物(CMC)组成的壁支撑件；和

机械地连接所述子部件，所述承载壁和所述壁支撑件，以形成CMC部件的一部分并形成至少一个机械接头，

其中所述承载壁的所述增强纤维实质上垂直于所述子部件和所述壁支撑件的所述增强纤维被取向。